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JP2013030939A - Imaging device - Google Patents

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JP2013030939A
JP2013030939A JP2011164767A JP2011164767A JP2013030939A JP 2013030939 A JP2013030939 A JP 2013030939A JP 2011164767 A JP2011164767 A JP 2011164767A JP 2011164767 A JP2011164767 A JP 2011164767A JP 2013030939 A JP2013030939 A JP 2013030939A
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JP
Japan
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pixels
moving image
image
mode
reading
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011164767A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Kitani
一成 木谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2011164767A priority Critical patent/JP2013030939A/en
Publication of JP2013030939A publication Critical patent/JP2013030939A/en
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Abstract

【課題】 要求される動画の仕様に従い、撮像素子読出し方式を最適化することが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】 撮影モードに応じて、撮像素子からの画素の信号読出し動作として、(a)撮像素子の全ての画素の信号を読み出す第1の読出し動作、(b)撮像素子の行方向及び列方向ともに間引きして画素の信号を読み出す第2の読出し動作、(c)間引きされた特定の行においてのみ行方向における全ての画素の信号を読み出す第3の読出し動作、のうちのいずれかが選択される。撮影処理において、前記選択された信号読出し動作を実行して得られた画素の信号を用いて静止画又は動画が生成される。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus capable of optimizing an image sensor reading method in accordance with a required moving image specification.
According to a shooting mode, as a signal readout operation of pixels from an image sensor, (a) a first readout operation for reading out signals of all pixels of the image sensor, and (b) a row direction and a column of the image sensor. Any one of a second readout operation for reading out pixel signals by thinning out in both directions and (c) a third readout operation for reading out signals of all pixels in the row direction only in a specific row that has been thinned out is selected. Is done. In the photographing process, a still image or a moving image is generated using a pixel signal obtained by executing the selected signal reading operation.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、撮像素子を有する撮像装置に関し、特に静止画撮影と動画撮影とを実行可能な撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus having an imaging element, and more particularly to an imaging apparatus capable of performing still image shooting and moving image shooting.

最近のデジタルスチルカメラ等の撮像装置に搭載されている固体撮像素子は、その画素数が大幅に増大し、高精細な静止画像を撮影可能となっている。さらに、静止画像だけでなく、動画像の表示・記録が可能な電子カメラも実現されている。   A solid-state imaging device mounted on a recent imaging apparatus such as a digital still camera has a significantly increased number of pixels, and can capture a high-definition still image. Furthermore, not only still images but also electronic cameras capable of displaying and recording moving images have been realized.

動画像を表示・記録する場合には、より高精細な時間方向の解像力を得るために、最低でも24コマ〜30コマ/秒程度のフレームレートを確保する必要がある。   When displaying and recording a moving image, it is necessary to secure a frame rate of at least about 24 to 30 frames / second in order to obtain a higher resolution in the time direction.

また近年では、60コマ/秒、またはそれ以上のフレームレートを記録する撮像装置や、このフレームレートの動画データを再生する再生装置の技術開発も進められている。   In recent years, technological development of an imaging device that records a frame rate of 60 frames / second or higher and a playback device that reproduces moving image data at this frame rate has been advanced.

高精細な静止画を撮影可能で、かつ動画記録も可能とする撮像装置においては、静止画撮影時の高画素数の画像データの生成処理と、動画撮影時の高フレームレートの読出し処理を両立させるために、動画撮影時には固体撮像素子の出力画素数を低減させている。   In an imaging device that can shoot high-definition still images and also record moving images, both high-pixel-rate image data generation processing during still image shooting and high-frame-rate readout processing during moving image shooting are compatible. Therefore, the number of output pixels of the solid-state imaging device is reduced during moving image shooting.

例えば、固体撮像素子の全画素領域の読出しを高速に行う場合には、固体撮像素子の水平方向、垂直方向それぞれ所定画素数おきに読み出す、いわゆる間引き読出しを行うことにより、出力画素数を低減することができる。   For example, when reading out all pixel regions of a solid-state image sensor at high speed, the number of output pixels is reduced by performing so-called thinning-out readout that reads out every predetermined number of pixels in the horizontal and vertical directions of the solid-state image sensor. be able to.

他の出力画素数の低減方法としては、いわゆる画素混合による画素加算間引き読出しが知られている。この画素加算間引き読出しは、単純に間引き読出しを行うと、空間的にサンプリング周波数が低減し、空間的な折返しノイズが増加するため、固体撮像素子上で、実際には読出しを行わない画素出力を実際に読出しを行う画素出力に加算して、読み出すものである。   As another method for reducing the number of output pixels, pixel addition thinning readout by so-called pixel mixture is known. In this pixel addition decimation readout, simply performing decimation readout reduces the sampling frequency spatially and increases spatial aliasing noise. Therefore, on the solid-state image sensor, pixel output that is not actually read out is output. This is added to the pixel output to be actually read and read.

このような画素加算間引き読出しについては、例えば特許文献1に、水平、垂直方向のいずれか、あるいは両方の撮像素子からの出力を1/(2n+1)に間引く、あるいは画素加算したのちに間引く方法が提案されている。   As for such pixel addition thinning readout, for example, Patent Document 1 discloses a method of thinning out outputs from either one of the horizontal and vertical imaging devices or both to 1 / (2n + 1), or thinning after pixel addition. Proposed.

また、特許文献2には、水平、垂直方向のいずれかの間引き率を変化させた場合に後段で画像サイズを維持するように画素補間処理を行う方法が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses a method for performing pixel interpolation processing so that the image size is maintained in the subsequent stage when the thinning rate in either the horizontal or vertical direction is changed.

また、静止画撮影時も含めた、撮像素子そのものの読出し速度向上のための取り組みも進められている。CMOS型撮像素子においては同時に複数画素の信号を読み出す多チャネル化等の手法により静止画撮影時、動画撮影時とも読出し速度向上の手法が採られている。   Also, efforts are being made to improve the readout speed of the image sensor itself, including during still image shooting. In the CMOS type image pickup device, a method for improving the reading speed is employed for both still image shooting and moving image shooting by a method such as multi-channel reading that simultaneously reads signals of a plurality of pixels.

特開2002−135793号公報JP 2002-135793 A 特開2003−234964号公報JP 2003-234964 A

上述の特許文献に開示された従来技術を用いると、読み出すべき画素数は、例えば水平、垂直方向においてそれぞれ1/3に間引く場合、総画素数の1/9となり、大幅な読出し時間の短縮が可能となり、所望のフレームレートを実現しやすくなる。   Using the prior art disclosed in the above-mentioned patent document, the number of pixels to be read out is, for example, 1/9 of the total number of pixels when thinned out to 1/3 in the horizontal and vertical directions, respectively, and the reading time can be greatly reduced. This makes it possible to easily achieve a desired frame rate.

また、フレームレートに対して実際の読出し時間が短ければ、不要期間に撮像素子や周辺回路ブロックの消費電力を適宜オフ又は低減することで平均の消費電力を抑える効果がある。   Further, if the actual readout time is short with respect to the frame rate, there is an effect of suppressing the average power consumption by appropriately turning off or reducing the power consumption of the image sensor and the peripheral circuit block during the unnecessary period.

しかしながら、例えば水平、垂直方向においてそれぞれ1/3に間引く場合、撮像素子の3×3画素の領域を1画素の出力に圧縮することになる。ここで、R,G,G,Bの各色からなるベイヤ配列の撮像素子を考えると、Rが3×3画素の中心にある場合は3×3画素の中に他のR画素は存在しない。B画素が中心にある場合も同様である。一方、G画素が中心にある場合には3×3画素内に他に4個のG画素が存在することになる。   However, for example, when thinning out to 1/3 in the horizontal and vertical directions, the 3 × 3 pixel area of the image sensor is compressed to one pixel output. Here, considering a Bayer array image sensor composed of R, G, G, and B colors, when R is at the center of 3 × 3 pixels, no other R pixel exists in the 3 × 3 pixels. The same applies when the B pixel is in the center. On the other hand, when the G pixel is at the center, there are four other G pixels in the 3 × 3 pixel.

したがって、この3×3の間引き後の単位画素内での画素加算を考えると、Gについてはこの単位画素内で他のG画素の出力との加算を行うことができるが、R,Bは不可能であることがわかる。   Therefore, considering the pixel addition in the unit pixel after this 3 × 3 thinning, G can be added to the output of other G pixels in this unit pixel, but R and B are not. It turns out that it is possible.

R,B画素については加算効果が得られないため、R,Bに関しては単純な間引き動作時と同じように折り返しノイズが発生するという問題がある。   Since the addition effect cannot be obtained for R and B pixels, there is a problem that aliasing noise is generated for R and B as in the simple thinning operation.

さらに、3×3画素のさらに周辺のR,B画素の出力を用いて同色の加算処理を行うことも可能である。しかし、これを行うと折り返しノイズは低減するものの、実質的に隣接する画素出力との加算平均処理を行うことと等価であるため、解像度が低下するという課題が生じる。   Furthermore, it is also possible to perform addition processing of the same color by using the outputs of the R and B pixels in the periphery of 3 × 3 pixels. However, when this is done, the aliasing noise is reduced, but this is equivalent to performing an averaging process with the output of adjacent pixels substantially, so that there is a problem that the resolution is lowered.

また、上述の特許文献に開示された従来技術では、水平、垂直方向とも1/(2n+1)に間引くこととしているため、水平、垂直方向とも1/3間引き時に1/9の画素数となる。また、その次の間引き率である水平、垂直方向とも1/5間引き時には画素数は1/25となり、間引きの変化率は2.8倍となる。この変化率は、動画フォーマットで一般的なフルHD(1920×1080、約207万画素)とHD(1280×720、約92万画素)との比2.24倍よりもやや大きい。したがって、この間引きの変化率は、フルHDとHDの2つのフォーマットに対応させることを考えると大きすぎである。   Further, in the prior art disclosed in the above-mentioned patent document, the horizontal and vertical directions are thinned to 1 / (2n + 1), so that the number of pixels is 1/9 when the horizontal and vertical directions are thinned by 1/3. Further, when the next thinning rate is 1/5 in both the horizontal and vertical directions, the number of pixels is 1/25, and the thinning change rate is 2.8 times. This rate of change is slightly larger than the ratio of 2.24 times between full HD (1920 × 1080, approximately 2.70 million pixels) and HD (1280 × 720, approximately 920,000 pixels), which is common in moving image formats. Therefore, the change rate of this thinning is too large considering that it corresponds to two formats of full HD and HD.

間引き処理を撮像素子内の画素加算動作で行うためには、加算時の切り替え回路を組み込む必要がある。しかし、そのために複雑な回路を組み込むことは、回路規模の増大、配線レイアウト上の制約から困難である。そのため、撮像素子内の回路で、高解像度及び折り返しノイズの対応に加え、所望の間引き率の実現と読出し速度とを両立させることは非常に大きな課題であった。   In order to perform the thinning process by the pixel addition operation in the image sensor, it is necessary to incorporate a switching circuit at the time of addition. However, it is difficult to incorporate a complicated circuit for that purpose because of an increase in circuit scale and restrictions on wiring layout. Therefore, in the circuit in the image sensor, in addition to dealing with high resolution and aliasing noise, it has been a very big problem to achieve both a desired thinning rate and a reading speed.

一方、水平方向と垂直方向の動作に関しては回路的に独立性が高い。そのため、水平及び垂直を同時に1/(2n+1)間引きにするのではなく、水平又は垂直のいずれかを1/(2n+1)間引きにすることは回路規模的には比較的容易に実現可能である。   On the other hand, the horizontal and vertical operations are highly circuit independent. For this reason, it is possible to relatively easily realize horizontal / vertical thinning at 1 / (2n + 1) instead of horizontal / vertical thinning at the same time in terms of circuit scale.

ただし、このような間引き処理の場合、撮像素子から読み出した画像の縦横比が異なるため、後段のA/D変換後のデジタル処理で、水平方向と垂直方向で異なる画像変倍率を乗じる処理を行う必要がある。   However, in the case of such a thinning process, since the aspect ratio of the image read from the image sensor is different, a digital process after A / D conversion at the subsequent stage performs a process of multiplying different image scaling factors in the horizontal direction and the vertical direction. There is a need.

上述の特許文献2においては、間引き率は1/(2n+1)に限定されていないが、間引き率に応じて後段で水平方向と垂直方向で異なる画像変倍率を乗じる処理が開示されている。   In the above-mentioned Patent Document 2, the thinning rate is not limited to 1 / (2n + 1), but a process of multiplying different image scaling factors in the horizontal and vertical directions according to the thinning rate is disclosed.

しかし、いったん間引いた画像信号を後段で補間すると、解像度が低下し、画質の低下につながる。   However, if the image signal once thinned out is interpolated in the subsequent stage, the resolution is lowered and the image quality is lowered.

そこで、本発明は、要求される動画の仕様に従い、撮像素子読出し方式を最適化することが可能な撮像装置を提供する。   Therefore, the present invention provides an imaging apparatus capable of optimizing the imaging element readout method in accordance with the required moving image specifications.

本発明の一側面によれば、被写体像を光電変換する光電変換素子を含む複数の画素が行方向及び列方向に配置された撮像素子と、撮影モードを設定する設定手段と、前記設定された撮影モードに応じて、前記撮像素子からの画素の信号読出し動作として、(a)前記撮像素子の全ての画素の信号を読み出す第1の読出し動作、(b)前記複数の画素のうち、行方向及び列方向ともに間引きして画素の信号を読み出す第2の読出し動作、(c)前記複数の画素のうち、間引きされた特定の列においてのみ行方向における全ての画素の信号を読み出す第3の読出し動作、のうちのいずれかを選択する選択手段と、撮影処理において、前記選択された信号読出し動作を実行して得られた画素の信号を用いて静止画又は動画を生成する処理手段とを有することを特徴とする撮像装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, an image sensor in which a plurality of pixels including a photoelectric conversion element that photoelectrically converts a subject image is arranged in a row direction and a column direction, a setting unit that sets a shooting mode, and the setting Depending on the shooting mode, as a signal readout operation of pixels from the image sensor, (a) a first readout operation for reading out signals of all pixels of the image sensor, and (b) a row direction among the plurality of pixels. And a second readout operation for reading out pixel signals in the column direction, and (c) a third readout for reading out signals of all pixels in the row direction only in the thinned specific column among the plurality of pixels. Selection means for selecting one of the operations, and processing means for generating a still image or a moving image using the pixel signal obtained by executing the selected signal reading operation in the photographing process. Imaging apparatus is provided, wherein Rukoto.

本発明によれば、要求される動画の仕様に従い、撮像素子読出し方式を最適化することが可能な撮像装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can optimize an image pick-up element reading system according to the specification of the moving image requested | required can be provided.

実施形態における撮像装置の構成例を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging device according to an embodiment. 実施形態における撮像装置の動作例を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an operation example of the imaging apparatus according to the embodiment. 実施形態における撮像装置の静止画撮影時の動作例を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an operation example at the time of still image shooting of the imaging apparatus according to the embodiment. 実施形態における撮像装置の静止画撮影時の撮影動作を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating a shooting operation at the time of still image shooting of the imaging apparatus according to the embodiment. 実施形態における撮像装置のDSPの構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a DSP of the imaging apparatus in the embodiment. 実施形態における撮像装置の動画撮影時の動作例を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an operation example at the time of moving image shooting of the imaging apparatus according to the embodiment. 実施形態における撮像装置の静止画用読出し動作を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a still image readout operation of the imaging apparatus according to the embodiment. 実施形態における撮像装置の動画撮影時の水平画素加算、垂直間引き読出し動作を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating horizontal pixel addition and vertical thinning-out reading operations during moving image shooting of the imaging apparatus according to the embodiment. 実施形態における撮像装置の動画撮影時の水平全画素読み、垂直間引き読出し動作を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating horizontal all-pixel reading and vertical thinning-out reading operations during moving image shooting of the imaging apparatus according to the embodiment.

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図示の如く、本実施形態の撮像装置は、撮像素子101、AFE(アナログ・フロント・エンド)102、DSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)103、タイミング発生回路104、CPU105を備える。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the imaging apparatus of the present embodiment includes an imaging device 101, an AFE (analog front end) 102, a DSP (digital signal processor) 103, a timing generation circuit 104, and a CPU 105.

撮像素子101は、被写体像を光電変換する光電変換素子を含む複数の画素が行方向及び列方向に配置されたものである。なお、本明細書においては、「行方向」及び「列方向」のことをそれぞれ、「水平方向」及び「垂直方向」ともいう。撮像素子101は例えばCMOSセンサであり、CMOSセンサの内部にISO感度に応じてゲインを切り替える不図示のアンプ回路が内蔵されている。また、このCMOSセンサは、画素の信号読出し動作モードとして、先に説明したような、以下のモードを有する。
(1)全画素を読み出す全画素読出しモード。
(2)画素を間引きして読み出す間引き読出しモード。
(3)間引き読出しモード時にCMOSセンサ上の複数の画素の出力を加算平均して出力する画素加算間引き読出しモード。
(4)水平、垂直方向の読出し開始位置、読出し終了位置を選択し、切出し位置を切り替え可能な切出し読出しモード。
The image sensor 101 includes a plurality of pixels including a photoelectric conversion element that photoelectrically converts a subject image in a row direction and a column direction. In this specification, “row direction” and “column direction” are also referred to as “horizontal direction” and “vertical direction”, respectively. The image sensor 101 is, for example, a CMOS sensor, and an amplifier circuit (not shown) that switches the gain according to the ISO sensitivity is built in the CMOS sensor. Further, this CMOS sensor has the following modes as described above as pixel signal readout operation modes.
(1) All pixel reading mode for reading all pixels.
(2) Thinning readout mode for thinning out and reading out pixels.
(3) A pixel addition thinning readout mode in which the outputs of a plurality of pixels on the CMOS sensor are averaged and output in the thinning readout mode.
(4) A cut-out read mode in which the read start position and read end position in the horizontal and vertical directions can be selected and the cut position can be switched.

これらの読出し方式について、図7を参照して説明する。同図は、通常の全画素読出しを示しており、図の左側に撮像素子101の物理的な画素配置を示している。各画素に記載のR,Gr,Gb,Bは原色ベイヤ−配列されたカラーフィルタの色を示している。   These readout methods will be described with reference to FIG. This figure shows normal all-pixel readout, and the physical pixel arrangement of the image sensor 101 is shown on the left side of the figure. R, Gr, Gb, and B described in each pixel indicate colors of the color filters arranged in the primary color Bayer.

この撮像素子を水平方向、垂直方向に順次スキャンし、全画素の出力を時系列に得ることにより得られる画像イメージを同図右側に示している。この場合、全画素読出しであるので、当然得られる画像イメージも、物理配置と同様となる。   An image obtained by sequentially scanning the image sensor in the horizontal direction and the vertical direction and obtaining outputs of all pixels in time series is shown on the right side of the figure. In this case, since all pixels are read out, the obtained image is naturally the same as the physical arrangement.

AFE102は、撮像素子101からの信号をアナログ−デジタル変換するA/D変換器を内蔵しており、ダークオフセットレベルをクランプする機能を備えている。DSP103は、AFE102からのデータに対して各種補正処理及び現像、圧縮処理を行う。また、DSP103は、ROM106、RAM107等の各種メモリの制御を行ったり、記録媒体108への画像データの書込み処理等を行ったり、LCD114に対して各種データの表示処理を行う。また、DSP103は、内部にキズ画素補正回路を有しており、指定された画素の出力データを周辺の画素の出力データを用いて補正する機能を有している。   The AFE 102 incorporates an A / D converter that performs analog-digital conversion on a signal from the image sensor 101 and has a function of clamping a dark offset level. The DSP 103 performs various correction processes, development, and compression processes on the data from the AFE 102. The DSP 103 controls various memories such as the ROM 106 and the RAM 107, performs image data writing processing on the recording medium 108, and performs various data display processing on the LCD 114. The DSP 103 has a flaw pixel correction circuit inside, and has a function of correcting output data of a designated pixel using output data of peripheral pixels.

タイミング発生回路104は、CPU105からの指示により、撮像素子101、AFE102及びDSP103にクロック信号や制御信号を供給し、DSP103と協働し、CMOSセンサの各種読出しモードに対応したタイミング信号を生成する。   In response to an instruction from the CPU 105, the timing generation circuit 104 supplies a clock signal and a control signal to the image sensor 101, the AFE 102, and the DSP 103, and cooperates with the DSP 103 to generate timing signals corresponding to various reading modes of the CMOS sensor.

CPU105は、DSP103及びタイミング発生回路104の制御並びに測光・測距等の不図示の各部を使ったカメラ機能の制御を行う。CPU105には、例えば、電源スイッチ109、第一段目のシャッタースイッチSW1 110、第二段目のシャッタースイッチSW2 111、モードダイアル112及びISO感度設定スイッチ113が接続されている。CPU105は、これらのスイッチ及びダイアルの設定状態に応じた処理を実行する。   The CPU 105 controls the DSP 103 and the timing generation circuit 104, and controls camera functions using each unit (not shown) such as photometry and distance measurement. For example, a power switch 109, a first-stage shutter switch SW1 110, a second-stage shutter switch SW2 111, a mode dial 112, and an ISO sensitivity setting switch 113 are connected to the CPU 105. The CPU 105 executes processing according to the setting state of these switches and dials.

ROM106は、撮像装置の制御プログラム(即ちCPU105が実行するプログラム)及び各種補正データ等を記憶しており、一般的にはフラッシュメモリを用いている。RAM107は、DSP103により処理される画像データ及び補正データ等を一時的に記憶する。CPU105が処理時に使用する各種補正データはROM106に記憶されており、撮影時にRAM107に展開されて使用される。また、RAM107は、ROM106より高速のアクセスが可能なように構成されている。   The ROM 106 stores a control program (that is, a program executed by the CPU 105) of the imaging apparatus, various correction data, and the like, and generally uses a flash memory. The RAM 107 temporarily stores image data and correction data processed by the DSP 103. Various correction data used by the CPU 105 at the time of processing is stored in the ROM 106, and is developed and used in the RAM 107 at the time of photographing. The RAM 107 is configured to be accessible at a higher speed than the ROM 106.

記録媒体108としては、例えば撮影された画像を保存するメモリカード等が用いられる。記録媒体108は、例えば不図示のコネクタを介してDSP103に接続される。   As the recording medium 108, for example, a memory card or the like for storing captured images is used. The recording medium 108 is connected to the DSP 103 via a connector (not shown), for example.

電源スイッチ109は、撮像装置を起動させる際にユーザにより操作される。   The power switch 109 is operated by the user when starting the imaging apparatus.

シャッタースイッチSW1 110は、測光処理、測距処理等の動作開始を指示する際にユーザにより操作される。シャッタースイッチSW2 111は、不図示のミラー及びシャッターを駆動し、撮像素子101から読み出した信号をAFE102及びDSP103を介して記録媒体108に書き込む一連の撮像動作の開始を指示する際にユーザにより操作される。モードダイアル112は、撮像装置の撮影モードを選択する際にユーザにより操作される。ISO感度設定スイッチ113は、撮像装置の撮影ISO感度を設定する際にユーザにより操作される。LCD114は、カメラの情報を表示し、撮影した画像を再生表示し、あるいは動画像データを表示する。   The shutter switch SW1 110 is operated by the user when instructing the start of operations such as photometry processing and distance measurement processing. The shutter switch SW2 111 is operated by the user when instructing the start of a series of imaging operations for driving a mirror and a shutter (not shown) and writing a signal read from the imaging device 101 to the recording medium 108 via the AFE 102 and the DSP 103. The The mode dial 112 is operated by the user when selecting a shooting mode of the imaging apparatus. The ISO sensitivity setting switch 113 is operated by the user when setting the shooting ISO sensitivity of the imaging apparatus. The LCD 114 displays camera information, reproduces and displays captured images, or displays moving image data.

次に、上述のように構成された撮像装置の制御方法について説明する。   Next, a method for controlling the imaging apparatus configured as described above will be described.

図2は、実施形態に係る撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。この制御は、主にCPU105により実行される。   FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for controlling the imaging apparatus according to the embodiment. This control is mainly executed by the CPU 105.

まず、S201において電源スイッチ109がONされているか否かを判定し、ONになっていることを検出するまでこの判定を繰り返す。そして、電源スイッチ109がONにされると、S202へ進む。S202では、バッテリのチェックを行う。撮影のために十分な電力が供給できないと判断された場合は、S211にて例えばLCD114に警告表示を行い、再度、電源スイッチがオンされるのを待つ。電力を十分供給できると判断された場合には、S203にて記録媒体のチェックを行う。S203にて記憶媒体がセットされていない、あるいは記録できる容量が不十分である場合には、S211に進み、LCD114にて警告表示を行う。   First, in S201, it is determined whether or not the power switch 109 is turned on, and this determination is repeated until it is detected that the power switch 109 is turned on. When the power switch 109 is turned on, the process proceeds to S202. In S202, the battery is checked. If it is determined that sufficient power cannot be supplied for shooting, a warning is displayed on the LCD 114, for example, in S211, and the power switch is awaited again. If it is determined that sufficient power can be supplied, the recording medium is checked in S203. If the storage medium is not set or the recordable capacity is insufficient in S203, the process proceeds to S211 and a warning is displayed on the LCD 114.

十分な容量の記録媒体がセットされていることが確認されたら、S204にてモードダイアル112が静止画撮影モードに設定されているか動画撮影モードに設定されているかの判定を行う。静止画撮影モードに設定されていればS205の静止画撮影に進み、動画撮影モードに設定されていればS206の動画撮影に進む。   If it is confirmed that a recording medium having a sufficient capacity is set, it is determined in S204 whether the mode dial 112 is set to the still image shooting mode or the moving image shooting mode. If the still image shooting mode is set, the process proceeds to the still image shooting of S205, and if the moving image shooting mode is set, the process proceeds to the moving image shooting of S206.

以下、S205の静止画撮影の動作を図3のフローチャートに従い説明する。S301では、シャッタースイッチSW1 110がONしているか否かを判定し、ONになっていることを検出するまでこの判定を繰り返す。そして、シャッタースイッチSW1 110がONにされると、S302に進む。   Hereinafter, the still image shooting operation of S205 will be described with reference to the flowchart of FIG. In S301, it is determined whether or not the shutter switch SW1 110 is ON, and this determination is repeated until it is detected that the shutter switch SW1 110 is ON. When the shutter switch SW1 110 is turned on, the process proceeds to S302.

S302では、不図示の測光制御部及び測距制御部を用いて、絞り値及びシャッター速度を決定する測光処理、撮影レンズ焦点を被写体に合わせる測距処理を行う。   In S302, using a photometry control unit and a distance measurement control unit (not shown), photometry processing for determining the aperture value and shutter speed and distance measurement processing for adjusting the photographing lens focus to the subject are performed.

次に、S303において、シャッタースイッチSW2 111がONしているか否かを判定し、ONになっていることを検出するまでこの判定を繰り返す。シャッタースイッチSW1が押されていないことをS304にて検出したら、再度S301にてシャッタースイッチSW1が押されるのを待つ。シャッタースイッチSW2 111がONにされると、S305に進む。   Next, in S303, it is determined whether or not the shutter switch SW2 111 is ON, and this determination is repeated until it is detected that the shutter switch SW2 111 is ON. If it is detected in S304 that the shutter switch SW1 has not been pressed, the process waits for the shutter switch SW1 to be pressed again in S301. When the shutter switch SW2 111 is turned on, the process proceeds to S305.

S305では、撮影処理を実行する。この撮影処理の詳細については後述する。次に、S306において、DSP103に撮影した画像データの現像処理を行わせる。続いて、S307において、DSP103に現像処理の終了した画像データに対する圧縮処理を行わせ、RAM107の空き領域に格納させる。   In S305, shooting processing is executed. Details of this photographing process will be described later. In step S <b> 306, the DSP 103 is caused to perform image data development processing. In step S <b> 307, the DSP 103 performs compression processing on the image data for which development processing has been completed, and stores the compressed image data in an empty area of the RAM 107.

そして、S308において、RAM107に格納されている画像データをDSP103に読み出させ、記録媒体108への記録処理を実行させる。記録処理終了後に、S309にて電源スイッチのチェックを行う。電源スイッチがオフされていなければ、再度S301へ戻り、次の撮影に備え、電源スイッチがオフされていることを検出した場合には、図2のS201に戻り再度電源スイッチがオンされるのを待つ。   In step S308, the image data stored in the RAM 107 is read out by the DSP 103, and recording processing on the recording medium 108 is executed. After the recording process is completed, the power switch is checked in S309. If the power switch is not turned off, the process returns to S301 again. If it is detected that the power switch is turned off in preparation for the next shooting, the process returns to S201 in FIG. 2 and the power switch is turned on again. wait.

次に、S305の撮影処理の詳細について、図4のフローチャートに従い説明する。まず、S400で、ISO感度設定SWにて設定された感度となるよう撮像素子101内のアンプゲインや、AFE102内部のゲイン等を設定する。次にS402において、ミラーをミラーアップ位置に移動させる。次に、S403において、S302の測光処理において取得した測光データに基づいて、所定の絞り値まで絞りを駆動する。次いで、S404において、撮像素子101の電荷を消去する(クリア)。その後、S405において、撮像素子101での電荷蓄積を開始する。   Next, details of the photographing process in S305 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in S400, the amplifier gain in the image sensor 101, the gain in the AFE 102, and the like are set so as to achieve the sensitivity set by the ISO sensitivity setting SW. In step S402, the mirror is moved to the mirror up position. Next, in step S403, the aperture is driven to a predetermined aperture value based on the photometric data acquired in the photometric processing in step S302. Next, in S404, the charge of the image sensor 101 is erased (cleared). Thereafter, in S405, charge accumulation in the image sensor 101 is started.

続いて、S406において、シャッターを開き、S407にて撮像素子101の露光を開始する。そして、S408において、測光データに従って露光終了時間が経過するまで待機し、露光終了時間が経過すると、S409において、シャッターを閉じる。   Subsequently, in S406, the shutter is opened, and exposure of the image sensor 101 is started in S407. In step S408, the process waits until the exposure end time elapses according to the photometric data. When the exposure end time elapses, the shutter is closed in step S409.

次に、S410において、開放の絞り値まで絞りを駆動する。次いで、S411において、ミラーダウン位置までミラーを駆動する。その後、S412において、設定した電荷蓄積時間が経過するまで待機し、電荷蓄積時間が経過すると、S413において、撮像素子101の電荷蓄積を終了する。   Next, in S410, the aperture is driven to the open aperture value. Next, in S411, the mirror is driven to the mirror down position. Thereafter, in S412, the process waits until the set charge accumulation time elapses. When the charge accumulation time elapses, the charge accumulation of the image sensor 101 is terminated in S413.

続いて、S414において、撮像素子101の信号を読み出す。また、ダークオフセットレベルをクランプする機能を備えたAFE102は、撮像素子101の不図示のオプティカルブラック部からの出力を用いて、クランプ動作を行う。AFE102から入力されたデータは、DSP103で、S306、S307、S308の現像、圧縮、記録といった各種処理動作が行われる。   Subsequently, in S414, the signal of the image sensor 101 is read out. The AFE 102 having a function of clamping the dark offset level performs a clamping operation using an output from an optical black portion (not shown) of the image sensor 101. Data input from the AFE 102 is subjected to various processing operations such as development, compression, and recording in S306, S307, and S308 by the DSP 103.

図5のDSP103の構成図を用いて、その動作を説明する。図示の如く、DSP103は、水平変倍部1032、画像生成部1033、変倍部1034、動画像生成部1035、メモリ制御部1036、記録媒体制御部1037、及び、上記各部を接続するバス1031で構成される。   The operation will be described using the configuration diagram of the DSP 103 in FIG. As illustrated, the DSP 103 includes a horizontal scaling unit 1032, an image generation unit 1033, a scaling unit 1034, a moving image generation unit 1035, a memory control unit 1036, a recording medium control unit 1037, and a bus 1031 that connects the above units. Composed.

静止画撮影時における水平方向と垂直方向の倍率は等しいため、DSP103では水平方向の画像サイズを縮小する水平変倍処理を行う必要はない。画像生成部1033は、入力されたRGBデータに対して、現像、圧縮等の演算処理を行って画像データを生成し、記録媒体制御部1037を制御して記録媒体に記録する。   Since the horizontal magnification and the vertical magnification at the time of still image shooting are equal, the DSP 103 does not need to perform horizontal scaling processing for reducing the image size in the horizontal direction. The image generation unit 1033 performs arithmetic processing such as development and compression on the input RGB data to generate image data, and controls the recording medium control unit 1037 to record it on the recording medium.

次に、S206の動画撮影の動作を図6のフローチャートに従い説明する。なお、本実施形態においては、動画撮影モードに関して、次のような仕様を想定している。すなわち、(1)動画撮影モードになると、不図示のミラーをアップし、シャッターを開き、撮像素子から読み出される画像データを現像しLCD上に表示し続けるモニター動作を行う。
(2)シャッタースイッチSW2 111が押されている間、動画データを記録媒体108に記録する。
(3)モードダイアル112の設定が変更されたとき、又は、電源スイッチ109がオフされるときに、動画撮影モードを終了する。
Next, the moving image shooting operation of S206 will be described with reference to the flowchart of FIG. In the present embodiment, the following specifications are assumed for the moving image shooting mode. That is, (1) when the moving image shooting mode is entered, a monitor operation is performed in which a mirror (not shown) is raised, the shutter is opened, image data read from the image sensor is developed and displayed on the LCD.
(2) The moving image data is recorded on the recording medium 108 while the shutter switch SW2 111 is being pressed.
(3) When the setting of the mode dial 112 is changed or when the power switch 109 is turned off, the moving image shooting mode is ended.

また、記録される動画像の大きさ、位置、フレームレート等は別途不図示の設定部によって設定できるものとする。   In addition, the size, position, frame rate, and the like of the moving image to be recorded can be set separately by a setting unit (not shown).

動画撮影時の撮像素子の読出し方法、画像の大きさ、位置、フレームレートの組み合わせの例として本実施形態では次のような設定を想定している。   In the present embodiment, the following setting is assumed as an example of a combination of a reading method of an image sensor at the time of moving image shooting, an image size, a position, and a frame rate.

1:高速動画モード
まず図7に静止画撮影時の撮像素子の画素の対応を示す。撮像素子上の画素は水平、垂直方向とも順次走査され、全ての画素の信号が読み出される(第1の読出し動作)。
1: High-speed moving image mode First, FIG. 7 shows correspondence of pixels of the image sensor at the time of still image shooting. The pixels on the image sensor are sequentially scanned in both the horizontal and vertical directions, and the signals of all the pixels are read (first reading operation).

これに対し、高フレームレートの動画撮影を行う高速撮影モードでは、図8に示すように、読出し対象行の読出し動作前に、水平方向に2画素離れた両隣の同色画素の出力との間で加算平均化処理を行う。   On the other hand, in the high-speed shooting mode in which a high frame rate moving image is shot, as shown in FIG. 8, before the reading operation of the reading target row, between the outputs of the same color pixels on both sides separated by two pixels in the horizontal direction. Addition averaging processing is performed.

撮像素子内にアナログ的に画素出力を混合する手段を有し、読出し前に水平方向に2画素離れた同色画素との画素混合動作を行う。これにより読み出される画素の出力は周辺画素との平均値出力となる。   The image pickup device has means for mixing the pixel outputs in an analog manner, and performs a pixel mixing operation with the same color pixels separated by two pixels in the horizontal direction before reading. As a result, the output of the pixel read out is an average value output with the surrounding pixels.

次に、行方向(水平方向)及び列方向(垂直方向)ともに間引きして画素の信号を読み出す(第2の読出し動作)。例えば、水平転送時に水平方向に3画素ずつ間引いて読み出す。これより、水平方向の読出し画素数は静止画読出し時の1/3となる。さらに、垂直読出し時にも3画素ずつ間引いて読み出す。これにより、垂直方向の読出し画素数は静止画読出し時の1/3となる。   Next, pixel signals are read out in the row direction (horizontal direction) and the column direction (vertical direction) (second readout operation). For example, at the time of horizontal transfer, reading is performed by thinning out three pixels in the horizontal direction. As a result, the number of pixels read out in the horizontal direction is 1/3 that when reading a still image. Further, even during vertical readout, readout is performed by thinning out 3 pixels at a time. As a result, the number of readout pixels in the vertical direction is 1/3 that when reading a still image.

この結果、図8の下段に示すように、出力画像のサイズは、静止画サイズを基準としたとき、水平、垂直とも1/3となる。トータルの読出し画素数は1/9となり、大幅な読出し時間の短縮が可能である。   As a result, as shown in the lower part of FIG. 8, the size of the output image is 1/3 both horizontally and vertically when the still image size is used as a reference. The total number of readout pixels is 1/9, and the readout time can be greatly shortened.

動画の出力サイズはHDサイズ、フレームレートは60fpsである。   The video output size is HD size and the frame rate is 60fps.

2:高解像度モード
高解像度モードでは、間引きされた特定の行においてのみ行方向(水平方向)における全ての画素の信号を読み出す(第3の読出し動作)。図9は水平方向は全画素読出し、垂直方向は等間隔に3画素中1画素を読み出す1/3間引き読出しのイメージを示している。この図9の例に示されるように、読出し対象行の水平方向は間引くことなく全画素読み出す。一方、垂直読出し時には3画素ずつ間引いて読み出す。これにより、垂直方向の読出し画素数は静止画読出し時の1/3となる。
2: High-resolution mode In the high-resolution mode, signals of all pixels in the row direction (horizontal direction) are read only in the thinned-out specific rows (third read operation). FIG. 9 shows an image of 1/3 decimation readout in which all pixels are read out in the horizontal direction and 1 out of 3 pixels are read out at regular intervals in the vertical direction. As shown in the example of FIG. 9, all pixels are read out without thinning out the horizontal direction of the read target row. On the other hand, at the time of vertical reading, reading is performed by thinning out three pixels at a time. As a result, the number of readout pixels in the vertical direction is 1/3 that when reading a still image.

この結果、図9の下段に示すように、出力画像のサイズは、静止画サイズを基準としたとき、水平方向は静止画と同じ、垂直方向は1/3となる。   As a result, as shown in the lower part of FIG. 9, the size of the output image is the same as the still image in the horizontal direction and 1/3 in the vertical direction when the still image size is used as a reference.

動画の出力サイズはHDサイズ、フレームレートは30fpsである。   The video output size is HD size and the frame rate is 30fps.

3:低消費電力モード
撮像素子を行方向(水平方向)において同色3画素を加算することにより該3画素中1画素のみを読み出す、1/3加算間引き読出しを行う。列方向(垂直方向)についても、3画素中1画素のみ読み出す、1/3間引き読出しを行う。読出し方法は、上述の高速動画モードと同じでよい。
3: Low power consumption mode By adding three pixels of the same color in the row direction (horizontal direction) of the image sensor, only one pixel out of the three pixels is read out, and 1/3 addition decimation readout is performed. Also in the column direction (vertical direction), 1/3 thinning-out reading is performed, in which only one of the three pixels is read. The reading method may be the same as the above-described high-speed moving image mode.

動画の出力サイズはHDサイズ、フレームレートは30fpsである。   The video output size is HD size and the frame rate is 30fps.

いずれの場合においても、ここには記載していないが垂直方向においても画素混合が可能な撮像素子においては垂直方向も合わせて画素混合を行うことで、水平、垂直両方向の空間サンプリング時の信号の折り返し成分除去が可能となる。   In any case, although not described here, in an image sensor that can mix pixels in the vertical direction, by performing pixel mixing in the vertical direction as well, the signal at the time of spatial sampling in both the horizontal and vertical directions can be obtained. The aliasing component can be removed.

上記の読出し方式は、CMOS型撮像素子を想定しており、水平、垂直方向のシフトレジスタのシフト動作を読出し方式ごとに切り替えることにより各種の読出し方式に対応可能である。   The above readout method assumes a CMOS image sensor, and can cope with various readout methods by switching the shift operation of the horizontal and vertical shift registers for each readout method.

以下、これを踏まえてS206の動画撮影処理を説明する。S204にて動画撮影モードであると判断されると、図6に示す動画撮影モードに入る。まずS600にて動画モードの設定を行う。この設定はモードダイアル112にて高速動画モード、高解像度モード、低消費電力モードが選択できるものとする。   Hereinafter, based on this, the moving image shooting process of S206 will be described. If it is determined in S204 that the movie shooting mode is selected, the movie shooting mode shown in FIG. 6 is entered. First, in step S600, the moving image mode is set. For this setting, the mode dial 112 can select a high-speed moving image mode, a high-resolution mode, and a low power consumption mode.

S602にて不図示のミラーアップ及び不図示のシャッターの開動作を行う。これにより撮像素子101に常時被写体像が入射するようになる。   In S602, a mirror up (not shown) and a shutter opening (not shown) are performed. As a result, the subject image always enters the image sensor 101.

次にS603にてシャッタースイッチSW2 111が押されているかどうか判別する。SW2 111が押されていなければ、LCD114への画像データのモニター表示のみを繰り返すモニター動作を行い、SW2 111が押されていれば同時に記録媒体に動画像データを書き込む記録動作に入る。   In step S603, it is determined whether the shutter switch SW2 111 is pressed. If SW2 111 is not pressed, a monitor operation is repeated to repeat only the monitor display of image data on LCD 114. If SW2 111 is pressed, a recording operation for writing moving image data to the recording medium is started.

以下モニター動作時について説明する。S603にてシャッタースイッチSW2がオフであると判断されたときは、まずS604にて、現在記録動作中であれば記録動作を停止する処理を行う。現在記録動作を行っていない場合には何もしない。その後、S606にて、露出調整を行う。   The monitor operation will be described below. If it is determined in S603 that the shutter switch SW2 is OFF, first, in S604, a process for stopping the recording operation is performed if the recording operation is currently in progress. If the recording operation is not currently performed, nothing is done. Thereafter, exposure adjustment is performed in S606.

露出調整は直前に撮影した画像から露光量を判断し、適切な露光量となるように、レンズの絞りや、ゲイン設定を行うことによって実行される。動画撮影の最初は直前のデータが存在しないため、初期設定値によって制御される。   The exposure adjustment is executed by determining the exposure amount from the image taken immediately before and adjusting the aperture of the lens and setting the gain so as to obtain an appropriate exposure amount. Since there is no previous data at the beginning of moving image shooting, it is controlled by the initial setting value.

以降、S607にて動画撮影処理を行う。動画撮影時、撮像素子101は、タイミング発生回路104からの駆動信号によって、電荷クリア−蓄積−読出しを繰り返す動作を継続する。ここで、撮像素子101は、タイミング発生回路104にて設定された動画像の大きさに対応した読出し方式の動画撮影モードで駆動し、所定のフレームレートで読出し動作を繰り返す。DSP103にて、現像処理、動画像生成、及びモニター表示のための圧縮処理を行い、その結果をカメラのLCD114に表示する。動画撮影時は、S607の中でこの一連の動作を必要なフレームレートで繰り返すこととなる。   Thereafter, the moving image shooting process is performed in S607. At the time of moving image shooting, the image sensor 101 continues the operation of repeating charge clearing-accumulating-reading according to the drive signal from the timing generation circuit 104. Here, the image sensor 101 is driven in a moving image shooting mode of a reading method corresponding to the size of the moving image set by the timing generation circuit 104, and repeats the reading operation at a predetermined frame rate. The DSP 103 performs development processing, moving image generation, and compression processing for monitor display, and displays the result on the LCD 114 of the camera. At the time of moving image shooting, this series of operations is repeated at a necessary frame rate in S607.

S603にて、SW2 111が押されていると判別された場合には、S605にて記録動作を開始する。記録動作が設定されると、DSP103にて、現像処理を、S607にて動画像生成及びモニター表示のための圧縮処理を行い、その結果をカメラのLCD114に表示する。動画撮影時はS607の中でこの一連の動作を必要なフレームレートで繰り返すこととなる。この結果を記録媒体108に書き込み保存していく。以降、SW2 111がオフするまで記録動作を継続する。   If it is determined in S603 that the SW2 111 is pressed, the recording operation is started in S605. When the recording operation is set, the DSP 103 performs development processing, and in S607, performs compression processing for moving image generation and monitor display, and displays the result on the LCD 114 of the camera. At the time of moving image shooting, this series of operations is repeated at a necessary frame rate in S607. This result is written and stored in the recording medium 108. Thereafter, the recording operation is continued until the SW2 111 is turned off.

もちろん、安全のために、SW2 111がオフしていなくても、所定時間が経過した場合や、記録媒体108の残り容量が不足するような場合には記録動作を停止してもかまわない。なお、S612にて電源スイッチのオン状態が検出されている場合には、S613にてモードダイアルの状態の検出を行う。   Of course, for the sake of safety, even if the SW2 111 is not turned off, the recording operation may be stopped when a predetermined time has elapsed or when the remaining capacity of the recording medium 108 is insufficient. If the on state of the power switch is detected in S612, the mode dial state is detected in S613.

S612で電源スイッチがオフにされたとき、又は、S613で静止画撮影モードが選択されたときは、それぞれ、S614、S615の動画終了処理に進む。具体的には、S614、S615では、記録動作時であれば記録動作の終了を行い、撮像素子101の駆動停止、DSP103の読出し処理の停止を行い、不図示のシャッターを閉じ、不図示のミラーをダウンし、それぞれS201、S204に移行する。   When the power switch is turned off in S612, or when the still image shooting mode is selected in S613, the process proceeds to the moving image end process in S614 and S615, respectively. Specifically, in S614 and S615, if the recording operation is being performed, the recording operation is terminated, the driving of the image sensor 101 is stopped, the reading process of the DSP 103 is stopped, the shutter (not illustrated) is closed, and the mirror (not illustrated) is performed. Down to S201 and S204, respectively.

次に、動作モードごとのS607でのDSP103内の処理を、図5を参照して説明する。   Next, the processing in the DSP 103 in S607 for each operation mode will be described with reference to FIG.

1:高速動画モード
高速動画モードでは、静止画の水平方向1/3、垂直方向1/3の画素数のデータを処理することになる。このときの撮像素子から読み出される画素の様子及び全体の画素サイズについて説明する。DSP103に入った画像データはまず、撮像素子の縦横の画素数の比率を動画のアスペクト比に揃える切出し処理に付される。これは、メモリ制御部1036にて、入力された画像データに対して必要な領域のみのデータをメモリに書き出すことで実現される。
1: High-speed moving image mode In the high-speed moving image mode, data of the number of pixels in the horizontal direction 1/3 and the vertical direction 1/3 of a still image is processed. The state of the pixels read from the image sensor at this time and the overall pixel size will be described. The image data entered into the DSP 103 is first subjected to a clipping process in which the ratio of the number of pixels in the vertical and horizontal directions of the image sensor is matched to the aspect ratio of the moving image. This is realized by the memory control unit 1036 writing out only the necessary area data for the input image data to the memory.

その後、画像生成部1033で、切出し後の画像データのRGBデータに対して現像等の演算処理が行われる。次に、変倍部1034で、所定の動画サイズへ水平、垂直方向の変倍処理が行われ、その後、動画像生成部1035で、所定のフレームレートで生成される画像データが圧縮符号化されて、最終的な動画データが生成される。   Thereafter, the image generation unit 1033 performs arithmetic processing such as development on the RGB data of the image data that has been cut out. Next, the scaling unit 1034 performs horizontal and vertical scaling processing to a predetermined moving image size, and then the moving image generation unit 1035 compresses and encodes image data generated at a predetermined frame rate. Thus, final moving image data is generated.

なお、本モードでは読出し画素数を1/9に削減したため、読出し速度の向上が図られ60fpsを実現することが可能となるので、DSP103は60fpsに対応した処理を行うこととなる。   In this mode, since the number of readout pixels is reduced to 1/9, the readout speed can be improved and 60 fps can be realized. Therefore, the DSP 103 performs processing corresponding to 60 fps.

2:高解像度モード
高解像度モードでは、水平方向は静止画と同じ画素数、垂直方向は1/3の画素数のデータを処理する。よって、高速動画モードに比べると概略3倍の読出し時間を要するため、60fpsでの動作は困難である。また、水平方向と垂直方向の倍率が異なるため、DSP103では水平方向の画像サイズを縮小する水平変倍処理を行う必要がある。撮像素子上で水平画素加算を行うと単純な処理、例えば加算平均処理などに限定されてしまう。これに対し、DSP103では、水平変倍部1032にて水平変倍処理のアルゴリズムとして各種フィルタ処理を適用する縮小アルゴリズムに基づいて演算することが可能である。
2: High resolution mode In the high resolution mode, data having the same number of pixels as the still image in the horizontal direction and 1/3 of the number of pixels in the vertical direction is processed. Therefore, since it takes approximately three times as long as the readout time compared with the high-speed moving image mode, the operation at 60 fps is difficult. Further, since the magnification in the horizontal direction is different from that in the vertical direction, the DSP 103 needs to perform horizontal scaling processing for reducing the image size in the horizontal direction. If the horizontal pixel addition is performed on the image sensor, the process is limited to a simple process such as an averaging process. On the other hand, in the DSP 103, the horizontal scaling unit 1032 can perform calculation based on a reduction algorithm that applies various filter processes as an algorithm of the horizontal scaling process.

これにより、撮像素子での画素加算平均を算出する場合に比較し、より高精細で、かつ折り返しノイズの影響を受けない高品質な縮小画像を得ることが可能である。   As a result, it is possible to obtain a high-quality reduced image that is higher in definition and not affected by aliasing noise, as compared with the case of calculating the pixel addition average in the image sensor.

上述の処理は、図5に示したような専用の処理回路で処理するように記載しているが、DSP用のプログラムによって上述の処理を実行させることも可能である。   Although the above-described processing is described as being processed by a dedicated processing circuit as shown in FIG. 5, it is also possible to execute the above-described processing by a DSP program.

次に、高速動画モードと同じように、撮像素子の縦横の画素数の比率を動画の画素数の縦横比に揃える切出し処理を行う。これは、メモリ制御部1036にて、入力された画像データに対して必要な領域のみのデータをメモリに書き出すことで実現される。   Next, as in the high-speed moving image mode, a clipping process is performed in which the ratio of the number of vertical and horizontal pixels of the image sensor is aligned with the aspect ratio of the number of pixels of the moving image. This is realized by the memory control unit 1036 writing out only the necessary area data for the input image data to the memory.

その後、画像生成部1033で、切出し後の画像データのRGBデータに対して現像等の演算処理が行われる。次に、変倍部1034で、所望の動画サイズへ水平、垂直方向の変倍処理が行われ、その後、動画像生成部1035で、所定のフレームレートで生成される画像データが圧縮符号化されて、最終的な動画データが生成される。   Thereafter, the image generation unit 1033 performs arithmetic processing such as development on the RGB data of the image data that has been cut out. Next, the scaling unit 1034 performs horizontal and vertical scaling processing to a desired moving image size, and then the moving image generation unit 1035 compresses and encodes image data generated at a predetermined frame rate. Thus, final moving image data is generated.

なお、本モードでは読出し画素数は静止画の1/3にしか削減されていないため、読出し速度は高速動画モードと比較すると向上しておらず、30fpsのフレームレートとして処理される。よってDSP103は30fpsに対応した処理を行うこととなる。   In this mode, the number of readout pixels is reduced to only one third of that of a still image, so the readout speed is not improved as compared with the high-speed moving image mode, and is processed as a frame rate of 30 fps. Therefore, the DSP 103 performs processing corresponding to 30 fps.

3:低消費電力モード
低消費電力モードにおいては、動作シーケンスそのものは高速動画モードと同じである。ただし、フレームレートを30fpsとしている。つまり、1フレームの時間(1/30sec)の間で撮像素子の読出しに要する時間は60fpsの場合と同じであるため、少なくともフレーム毎に1/60sec以上の垂直ブランキング時間が発生する。この期間にタイミング発生回路104や、CPU105からの指示により、撮像素子101やAFE102、DSP103内の撮像系の回路ブロック等のパワーコントロールを行うことで、単位時間当たりの消費電力を低減できる。そのため、電池で動作する撮像装置においては電池あたりの記録時間を大幅に伸ばす効果がある。
3: Low power consumption mode In the low power consumption mode, the operation sequence itself is the same as the high-speed moving image mode. However, the frame rate is 30 fps. That is, since the time required for reading out the image sensor during the time of 1 frame (1/30 sec) is the same as that in the case of 60 fps, a vertical blanking time of at least 1/60 sec occurs at least every frame. Power control per unit time can be reduced by performing power control of the image pickup device 101, the AFE 102, and the circuit block of the image pickup system in the DSP 103 in accordance with an instruction from the timing generation circuit 104 or the CPU 105 during this period. For this reason, an image pickup apparatus that operates on a battery has an effect of greatly extending the recording time per battery.

以上説明したように、本実施形態では、同じサイズの動画出力を得る場合にも、動作モードに応じて撮像素子の読出し方法を切り替えるとともに、それぞれの読出し方式に対応した変倍処理を適切に行う。これにより、同一の撮像素子を用いたシステムにおいても条件に応じて、フレームレート優先、解像度優先、低消費電力優先、のいずれかを選択することも可能となる。   As described above, in the present embodiment, even when moving image outputs of the same size are obtained, the readout method of the image sensor is switched according to the operation mode, and scaling processing corresponding to each readout method is appropriately performed. . As a result, even in a system using the same image sensor, it is possible to select any of frame rate priority, resolution priority, and low power consumption priority according to conditions.

また、上述の実施形態では、水平変倍部1032は水平方向に限定して変倍処理を行う構成としているが、回路規模は大きくなるものの、水平、垂直方向に変倍できる構成であってもよい。その際に水平、垂直方向に独立して変倍率を設定できるようにしておき、垂直変倍率を1と設定しておけば、上述の実施形態と等価な構成とできる。   In the above-described embodiment, the horizontal scaling unit 1032 is configured to perform scaling processing only in the horizontal direction. However, even if the circuit scale is large, the horizontal scaling unit 1032 may be configured to scale in the horizontal and vertical directions. Good. In this case, if the scaling factor can be set independently in the horizontal and vertical directions, and the vertical scaling factor is set to 1, a configuration equivalent to the above-described embodiment can be obtained.

また、上述の実施形態では、静止画時の全画素読みと動画モード時の水平1/3間引き、垂直方向は1/3間引きの動作例の場合、変倍部1034に入力される画像データの縦横比は静止画時と同じであるため、水平、垂直とも同じ変倍率で対応できる。しかし、例えば水平変倍部1032の変倍率が正確に1/3と設定することができない場合には、変倍部1034側で水平の変倍率を垂直変倍率とは異なる値に設定するとよい。こうすることで、画像データのアスペクト比を静止画時と同一にすることが可能となる。   Further, in the above-described embodiment, in the case of an operation example in which all pixels are read in a still image and horizontal 1/3 thinning in the moving image mode and the vertical direction is 1/3 thinning, the image data input to the scaling unit 1034 Since the aspect ratio is the same as for still images, both horizontal and vertical can be handled with the same scaling factor. However, for example, when the scaling factor of the horizontal scaling unit 1032 cannot be set to exactly 1/3, the horizontal scaling factor may be set to a value different from the vertical scaling factor on the scaling unit 1034 side. By doing so, it becomes possible to make the aspect ratio of the image data the same as that in the still image.

Claims (4)

被写体像を光電変換する光電変換素子を含む複数の画素が行方向及び列方向に配置された撮像素子と、
撮影モードを設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された撮影モードに応じて、前記撮像素子からの画素の信号読出し動作として、
(a)前記撮像素子の全ての画素の信号を読み出す第1の読出し動作、
(b)前記複数の画素のうち、行方向及び列方向ともに間引きして画素の信号を読み出す第2の読出し動作、
(c)前記複数の画素のうち、間引きされた特定の行においてのみ行方向における全ての画素の信号を読み出す第3の読出し動作、
のうちのいずれかを選択する選択手段と、
撮影処理において、前記選択された信号読出し動作を実行して得られた画素の信号を用いて静止画又は動画を生成する処理手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
An image sensor in which a plurality of pixels including photoelectric conversion elements for photoelectrically converting a subject image are arranged in a row direction and a column direction;
Setting means for setting the shooting mode;
Depending on the shooting mode set by the setting means, the pixel signal readout operation from the image sensor,
(A) a first read operation for reading signals of all pixels of the image sensor;
(B) a second reading operation of reading out a pixel signal by thinning out both the row direction and the column direction among the plurality of pixels;
(C) a third readout operation of reading out signals of all pixels in the row direction only in a specific row that is thinned out of the plurality of pixels;
A selection means for selecting any one of
In photographing processing, processing means for generating a still image or a moving image using a signal of a pixel obtained by executing the selected signal reading operation;
An imaging device comprising:
前記設定手段により、静止画撮影モードが設定されたときは、前記選択手段は前記第1の読出し動作を選択し、
前記設定手段により、高フレームレートの動画撮影を行う高速動画モード又は低消費電力優先の動画撮影を行う低消費電力モードが選択されたときは、前記選択手段は前記第2の読出し動作を選択し、
前記設定手段により、高解像度の動画撮影を行う高解像度モードが設定されたときは、前記選択手段は、前記第3の読み出し動作を選択する、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
When the still image shooting mode is set by the setting unit, the selection unit selects the first reading operation,
When the setting means selects a high-speed moving image mode in which high frame rate moving image shooting is performed or a low power consumption mode in which low power consumption priority moving image shooting is selected, the selection unit selects the second readout operation. ,
When the high resolution mode for performing high resolution video shooting is set by the setting means, the selection means selects the third readout operation.
The imaging apparatus according to claim 1.
前記処理手段により生成された動画のアスペクト比を前記静止画撮影モードにおいて生成される静止画のアスペクト比と同一にするよう前記動画の変倍処理を行う変倍手段を更に有することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。   The image processing apparatus further includes a scaling unit that performs scaling processing of the moving image so that the aspect ratio of the moving image generated by the processing unit is the same as the aspect ratio of the still image generated in the still image shooting mode. The imaging device according to claim 2. 前記低消費電力モードにおいて生成される動画のフレームレートは前記高速動画モードにおいて生成される動画のフレームレートよりも低いことを特徴とする請求項2又は3に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 2 or 3, wherein a frame rate of a moving image generated in the low power consumption mode is lower than a frame rate of a moving image generated in the high-speed moving image mode.
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