JP2017098790A - Imaging apparatus, control method of the same, program, and storage medium - Google Patents
Imaging apparatus, control method of the same, program, and storage medium Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017098790A JP2017098790A JP2015230024A JP2015230024A JP2017098790A JP 2017098790 A JP2017098790 A JP 2017098790A JP 2015230024 A JP2015230024 A JP 2015230024A JP 2015230024 A JP2015230024 A JP 2015230024A JP 2017098790 A JP2017098790 A JP 2017098790A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gain
- scanning
- image
- frame
- photoelectric conversion
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、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 thereof.
近年、レンズからの光を取り込んで画像信号に変換する画素部に位相差を検出するための画素を配置した撮像素子を搭載し、撮像面位相差検出方式と呼ばれる方式の焦点検出が可能な撮像装置が各社から商品化されている。 In recent years, an image pickup device in which a pixel for detecting a phase difference is mounted in a pixel portion that takes in light from a lens and converts it into an image signal, and is capable of focus detection by a method called an imaging surface phase difference detection method. Equipment has been commercialized by each company.
例えば、特許文献1では、撮像面位相差検出方式の焦点検出が可能な撮像素子の制御方法について提案されている。特許文献1では、撮像素子は、撮影レンズ(撮影光学系)の射出瞳における一対の瞳領域(例えば左側・右側の領域)を通過した被写体光束をそれぞれ受光する一対の画素を複数対備えており、位相差検出用の信号を生成可能である。
For example,
ところで、瞳分割を行う画素を持つ撮像素子では、全画素から信号を読み出すと消費電力が大きくなる。そのため、特許文献1では、オートフォーカスを行う領域のみ各単位画素から複数のフォトダイオードの出力信号を合成した信号とともに合成しない信号を読み出し、その他の領域は各単位画素から複数のフォトダイオードの出力信号を合成した信号のみを読み出すことで消費電力を削減する方法が提案されている。
By the way, in an imaging device having pixels that perform pupil division, power consumption increases when signals are read from all pixels. Therefore, in
このような読み出し方法においては、撮像素子の各単位画素から読み出される出力信号数が各行で異なることにより、次のような問題が起きる。すなわち、水平のブランキング期間(水平走査期間のうち、画素信号を読み出していない期間)が充分に長ければ、出力信号数が変わっても水平走査期間を変えずに全画素の出力信号を読み出すことができる。しかし、水平のブランキング期間が短い場合、水平走査期間を各行で変える必要がある。 In such a reading method, the following problems occur because the number of output signals read from each unit pixel of the image sensor is different in each row. That is, if the horizontal blanking period (the period during which the pixel signal is not read out of the horizontal scanning period) is sufficiently long, the output signals of all the pixels can be read without changing the horizontal scanning period even if the number of output signals changes. Can do. However, when the horizontal blanking period is short, it is necessary to change the horizontal scanning period for each row.
撮像素子の駆動においては、画素のリセットを行うシャッター走査から、画素から信号を読み出す読み出し走査までの時間がその画素の露光時間となる。そのため、同じフレームの画素はシャッター走査から読み出し走査までの時間を同一にする必要がある。 In driving the image sensor, the exposure time of a pixel is from the shutter scan that resets the pixel to the read scan that reads a signal from the pixel. For this reason, it is necessary for the pixels in the same frame to have the same time from the shutter scan to the readout scan.
しかしながら、オートフォーカスに使用する領域が画面内で変更された場合などには、各単位画素から複数のフォトダイオードの出力信号を合成した信号とともに合成しない信号を読み出さなければならない画素行が画面内で変化する。つまり、オートフォーカスに使用する領域が画面内で変更されるごとに、水平走査期間を長くしなければいけない画素行が変化する。そして、読み出し走査のタイミングが変化し、各行で露光時間が変わり、シャッター走査が読み出し走査を追い越してしまう可能性もある。そのような場合、読み出し走査のタイミングを変更した次のフレームでは正常な画像が出力されない可能性があるが、オートフォーカス用として画素信号を使用する場合には、次のフレームの映像を正常に出力させる必要がある。 However, when the area used for autofocus is changed on the screen, there are pixel rows on the screen that must be read from each unit pixel and a signal that is not combined with the combined output signal of multiple photodiodes. Change. That is, every time the area used for autofocus is changed in the screen, the pixel rows for which the horizontal scanning period has to be extended change. There is also a possibility that the readout scanning timing changes, the exposure time changes in each row, and the shutter scanning overtakes the readout scanning. In such a case, there is a possibility that a normal image may not be output in the next frame whose readout scanning timing is changed. However, when a pixel signal is used for autofocus, the video of the next frame is normally output. It is necessary to let
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画面内で信号を読み出さなければならない画素数が行毎に異なる場合に、出力画像の品位の低下を抑制することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress degradation in the quality of an output image when the number of pixels from which signals must be read out in a screen is different for each row. .
本発明に係わる撮像装置は、各々が複数の光電変換素子を備えた単位画素が複数配列された撮像素子と、前記撮像素子に露光開始のためのシャッター走査と、露光終了のための読み出し走査とを実行させる駆動手段と、前記撮像素子から読み出された画像信号にゲインをかけるゲイン手段と、前記複数の単位画素の各々から画像信号を読み出す光電変換素子の数をフレームごとに変更する場合に、前フレームの読み出し走査と現フレームのシャッター走査がオーバーラップしないように前記駆動手段を制御するとともに、該駆動手段の制御により設定された現フレームの露光時間に応じて前後のフレームと信号レベルを合わせるように前記ゲイン手段のゲインを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element in which a plurality of unit pixels each having a plurality of photoelectric conversion elements are arranged, a shutter scan for starting exposure to the image pickup element, and a readout scan for ending exposure. When changing the number of drive means for executing the above, gain means for gaining an image signal read from the image sensor, and photoelectric conversion elements for reading the image signal from each of the plurality of unit pixels, for each frame The driving means is controlled so that the readout scanning of the previous frame and the shutter scanning of the current frame do not overlap, and the preceding and succeeding frames and signal levels are set according to the exposure time of the current frame set by the control of the driving means. And control means for controlling the gain of the gain means so as to match.
また、本発明に係わる撮像装置は、各々が複数の光電変換素子を備えた単位画素が複数配列された撮像素子と、前記撮像素子に露光開始のためのシャッター走査と、露光終了のための読み出し走査とを実行させる駆動手段と、前記撮像素子から読み出されたラインごとの画像信号にゲインをかけるゲイン手段と、前記複数の単位画素の各々から画像信号を読み出す光電変換素子の数をフレームごとに変更する場合に、現フレームのシャッター走査を前フレームの読み出し走査に合わせるように前記駆動手段を制御するとともに、該駆動手段の制御により設定された現フレームにおけるラインごとの露光時間に応じて前後のフレームと信号レベルを合わせるように前記ゲイン手段のゲインを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 The image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element in which a plurality of unit pixels each having a plurality of photoelectric conversion elements are arranged, shutter scanning for starting exposure on the image pickup element, and reading for completion of exposure. Drive means for executing scanning, gain means for applying a gain to the image signal for each line read from the image sensor, and the number of photoelectric conversion elements for reading the image signal from each of the plurality of unit pixels for each frame In the case of changing to the above, the driving means is controlled so that the shutter scan of the current frame is matched with the reading scan of the previous frame, and the exposure time for each line in the current frame set by the control of the driving means Control means for controlling the gain of the gain means so as to match the signal level with the frame.
本発明によれば、フレーム内で複数の単位画素の各々から画像信号を読み出す光電変換素子の数が行毎に異なる場合に、出力画像の品位の低下を抑制することが可能となる。 According to the present invention, when the number of photoelectric conversion elements that read an image signal from each of a plurality of unit pixels in a frame is different for each row, it is possible to suppress degradation in the quality of an output image.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。図1において、光学レンズ101は、被写体の光を取り込み、被写体像を撮像素子102の撮像面上に結像させる。そして、ピントを合わせるためのフォーカス機構、光量や被写界深度を調節する絞り機構、焦点距離を変化させるためのズーム機構等を備える。ただし、レンズの種類により、これらの構成をすべて有するとは限らない。例えば、単焦点レンズであれば、ズーム機構は持たず、パンフォーカスレンズであれば、フォーカスは無限遠の1点のみで、フォーカス機構は持たない。レンズのコストダウンのために、絞り位置を1点にし、光量の調整を、絞りの代わりにNDフィルタで代用したものもある。本実施形態では、光学レンズ101は、構成が違っていても、撮像素子に光を結像させる機能を有する全てのレンズの種類を包含する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
撮像素子102は、光学レンズ101からの入射光を受光し、それを電気信号へ変換して出力する。代表的なものとして、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサーや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーなどが挙げられる。これらの撮像素子102には、出力する画像信号が、アナログの画像信号であるものと、デジタルの画像データであるものとがある。デジタルの画像データを出力するものは、撮像素子の内部でAD(アナログデジタル)変換処理を行い、LVDS(Low voltage differential signaling)をはじめとするインタフェースを用いてデジタルデータを出力する。
The
図2(a)は、本実施形態における撮像素子の構成を示すブロック図である。図2(a)において、タイミングジェネレータ(以下、TG)201は、撮像素子102全体の駆動を制御する。画素部202は、各々が光を電気信号に変換するためのフォトダイオードやフローティングディフュージョンアンプを有する複数の単位画素からなり、各画素の信号を列単位で後段の列ADコンバータ(以下、列ADC)203へ出力する。列ADC203は、画素部202から出力された各画素のアナログの画像信号をデジタル信号に変換する。水平シフトレジスタ(以下、HSR)204は、列ADC203により変換された各画素のデジタル信号を1行ごとにパラレル・シリアル変換部(以下、P/S)205へ転送する。P/S205は、デジタル信号を出力する方式として近年よく用いられているLVDSに対応したシリアル信号に変換する。LVDS部206は、P/S205で変換されたシリアル信号を出力するためのドライブ回路である。
FIG. 2A is a block diagram showing the configuration of the image sensor in the present embodiment. In FIG. 2A, a timing generator (hereinafter referred to as TG) 201 controls the driving of the
これらの構成のうち、画素部202の各単位画素の構成について、図2(b)を参照して説明する。図2(b)は、撮像素子102の画素部202に複数配列された単位画素の断面を模式的に表した図である。マイクロレンズ301は、撮像素子に入射した光を効率的にフォトダイオードに集光させるためのレンズであり、集光率を向上させることにより撮像素子の感度を上げる。カラーフィルタ302は、入射光をR,G,Bをはじめとする3組、または4組の色に分光する。代表的な構造として、ベイヤー配列と呼ばれる配列構造が挙げられる。インナーレンズ303は層内レンズとも呼ばれ、マイクロレンズとフォトダイオードの間に設けられる。通常、インナーレンズを配置することで、画素縮小化の点で有効であり、絞りのF値が小さく傾きが大きい入射光線に対しても感度を向上させることができる。
Among these configurations, the configuration of each unit pixel of the
フォトダイオード(光電変換素子)304A,304Bは、入射光を電荷に変換する光電変換を行う。通常は、1つのマイクロレンズやカラーフィルタに対して1つのフォトダイオードが配置される。しかし、本実施形態の撮像装置では、複数のフォトダイオード(本実施形態では2つのフォトダイオード304A,304B)を有する。これらの複数のフォトダイオードは、光学レンズ101の射出瞳のうちのそれぞれ異なる領域を通過した光を受光し、瞳分割を行う。すなわち、1つのマイクロレンズに対して、フォトダイオードの信号を読み出す回路が2つ以上必要となる。これは、撮像面位相差検出方式を実現するための一つの手法であって、この2つのフォトダイオード304A,304Bから読み出した画像信号の比較を行うことでデフォーカス量を算出するための位相差を検出する。
The photodiodes (photoelectric conversion elements) 304A and 304B perform photoelectric conversion that converts incident light into electric charges. Usually, one photodiode is arranged for one microlens or color filter. However, the imaging apparatus according to the present embodiment includes a plurality of photodiodes (two
本実施形態では、撮像素子102は、2つのフォトダイオード304A,304Bから位相差を検出できるように信号を読み出す方法と、2つのフォトダイオードの信号を混合させて位相差を検出せずに読み出す方法を、各行(各ライン)で変更することができる。また、位相差を検出できるように読み出す方法を独立読み出しと呼ぶ。独立読み出しには、2つのフォトダイオードの信号を別々にA信号,B信号として出力する。または、一方のフォトダイオードの出力であるA信号(またはB信号)と、A信号とB信号を混合したA+B信号の2つを出力する。一方、位相差を検出せず、2つのフォトダイオードの片方の出力であるA信号(B信号)のみ、もしくはA信号とB信号を混合したA+B信号のみを読み出す読み出し方法を混合読み出しと呼ぶ。このとき、独立読み出しを行うラインは、混合読み出しを行うラインに対して画素信号の読み出しにかかる時間が2倍になるため、水平走査期間も2倍の長さになる。
In this embodiment, the
図1の説明に戻り、LSIからなる画像処理部103は、アナログフロントエンド部とデジタル処理部から構成される。アナログフロントエンド部は、撮像素子102から出力されたアナログ画像信号をデジタル信号へ変換する。デジタル処理部は、デジタル化された画像信号に各処理を行う。なお、撮像素子102の内部でAD変換が行われ、LVDSなどのデジタル信号が出力される場合は、アナログフロントエンド部は省略される。たとえば撮像素子102がCMOSイメージセンサーである場合、画像処理部103では、CMOSイメージセンサー特有の固定パターンノイズの除去や、黒レベルクランプ処理などを行なう。また、撮像装置における代表的な画像処理である画素混合処理、ノイズリダクション処理、ガンマ補正処理、ニー補正処理、デジタルゲイン処理、キズ補正処理など各種画像処理を行なう。画像処理部103には、それぞれの補正や画像処理に必要となる設定値を記憶しておく記憶回路も含まれる。
Returning to the description of FIG. 1, the
また、入力された被写体の画像を表示する表示部104の代表的なものとしては、外部のモニター、撮像装置に付属する液晶モニター、ビューファインダーなどが挙げられる。撮像装置の使用者は、この表示部104を通じて、画角や露出などを確認する。近年では、表示部104にタッチパネルを搭載した撮像装置も多い。
Typical examples of the
信号記録部105は、画像処理部103から受けた各画像処理が反映された画像信号を記憶装置もしくは記憶媒体へ記録する。露出制御部108は、画像処理部103から受けた画像信号情報から適正な露光量を算出する。また、撮像素子102から出力された信号から位相差に基づくデフォーカス量を計算し、適切なフォーカス位置を割り出す。そして、撮像素子102の制御を司る撮像素子制御部107及び光学レンズ101の制御を司るレンズ制御部106にその情報を伝達する。
The
次に図3を参照して、撮像素子の画面内の領域毎に信号読み出し画素数を変更した場合の、シャッター走査と読み出し走査で生じる課題について説明する。撮像素子では、シャッター走査は露光開始のために行われ、読み出し走査は露光終了のために行われる。図3(a)は、横軸に時間、縦軸に垂直方向ライン数をとり、画像出力の様子を示した図である。横軸において、所定時間毎に垂直同期信号(VD)が出力され、1VDごとに1フレームの画像データが出力される。撮像素子102には、独立読み出しを行う領域と混合読み出しを行う領域が混在し、図3は独立読み出しを行う領域を変更したときのシャッター走査と読み出し走査のタイミングを示している。
Next, with reference to FIG. 3, problems that occur in shutter scanning and readout scanning when the number of signal readout pixels is changed for each region in the screen of the image sensor will be described. In the image sensor, shutter scanning is performed for the start of exposure, and readout scanning is performed for the end of exposure. FIG. 3A is a diagram showing the state of image output, with time on the horizontal axis and the number of vertical lines on the vertical axis. On the horizontal axis, a vertical synchronization signal (VD) is output every predetermined time, and one frame of image data is output every 1 VD. The
撮像素子がCMOSイメージセンサーであれば、各画素の信号がラインごとに順次読み出されるため、ローリングシャッター方式が一般的である。すなわち、垂直ラインの上方向から下方向へ向かって画像信号をラインごとに読み出す。撮像素子102は、VDの立ち下がりで露光の終了である読み出し走査を行い、続いて露光の開始であるシャッター走査を行い、各画素をリセットする。フレーム1は、全ラインでシャッター走査から読み出し走査までの露光期間は時間tである。独立読み出しの領域では、2つのフォトダイオードの信号を別々にA信号,B信号として出力するために読み出す画素信号の数が多くなり、読み出し走査に時間がかかる。つまり、図3では、この独立読み出しの領域は、シャッター走査と読み出し走査の傾きが、混合読み出しの領域よりも小さくなっている部分で表わされている。
If the image sensor is a CMOS image sensor, the rolling shutter method is generally used because the signal of each pixel is sequentially read out line by line. That is, the image signal is read out line by line from the upper direction to the lower direction of the vertical line. The
独立読み出しの領域の変更指示により、フレーム2から読み出し走査を変更する。この場合、フレーム1の読み出し走査に沿ってシャッター走査を行うと、画面内で露光時間tの関係が崩れてしまう露光変化領域1が発生する。さらに次のフレーム3でも独立読み出し領域を変更すると、同様に露光変化領域2が発生する。露光変化領域が発生すると、そのラインだけ露光時間が変わってしまい、品位の低い映像となってしまう。
In response to an instruction to change the independent readout area, readout scanning is changed from
図3(b)は、読み出し領域変更後の読み出し走査に合わせ、事前にシャッター走査も変更した場合を示した図である。この場合、フレーム1の読み出し領域の直後のシャッター走査を、フレーム2での独立読み出し領域に合わせることになる。この場合、フレーム1の読み出し走査とフレーム2でのシャッター走査がオーバーラップしてしまい、オーバーラップした領域のフレーム1のラインの露光時間が大きく変わり、これも品位の低い映像となってしまう。
FIG. 3B is a diagram showing a case where the shutter scan is also changed in advance in accordance with the readout scan after the readout area is changed. In this case, the shutter scanning immediately after the readout area of
次に、図4(a)及び図6を参照して、本実施形態における撮像装置の動作について説明する。図4(a)は、図3と同様に横軸に時間、縦軸に垂直方向ライン数をとり、画像出力の様子を示している。横軸において、所定時間毎に垂直同期期間(VD)が出力され、1VDごとに1フレームの画像データが出力される。撮像素子102には、独立読み出し領域と混合読み出しを行う領域が混在し、図4(a)は独立読み出しを行う領域を変更したときのシャッター走査と読み出し走査のタイミングを示している。また、図6における各ステップの行われるタイミングを図4(a)にステップ番号で示している。
Next, the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4A shows the state of image output, with time on the horizontal axis and the number of vertical lines on the vertical axis, as in FIG. On the horizontal axis, a vertical synchronization period (VD) is output every predetermined time, and one frame of image data is output every 1 VD. The
撮像装置は、フレーム2から独立読み出し領域を変更した画像を出力させる場合、フレーム1までの露光時間tが時間t2よりも長いか否かを判断する。ここでt2は例えば下記の数式で表される。
When outputting an image in which the independent readout area is changed from
t2=t1―nα
ここで、時間t1[ms]は、シャッター走査が前フレームの信号を読み出す読み出し走査を追い越さない場合の最大の露光時間、時間α[ms]は、独立読み出し時の1水平走査期間(HD)を、ライン数n[ライン]は、独立読み出しを行うライン数である。
t2 = t1-nα
Here, the time t1 [ms] is the maximum exposure time when the shutter scanning does not overtake the readout scanning for reading the signal of the previous frame, and the time α [ms] is one horizontal scanning period (HD) at the time of independent readout. The number of lines n [lines] is the number of lines for performing independent reading.
時間tが時間t2よりも長い場合、独立読み出し領域を変更すると、シャッター走査がフレーム1の読み出し走査を追い越してしまうことがある。そのため、読み出し走査を変更するフレーム2において、シャッター走査を行うタイミングを露光時間が時間t2となるように変更し、さらにシャッター走査はフレーム2の読み出し走査に合わせるよう変更する。読み出す領域が変更されないフレームでは、露光時間tを変更する必要はない。このようなタイミングで撮像素子の露光時間及びシャッター走査を制御することで、読み出し走査を追い越すことなく、画面全体で露光時間の変化しない画像を出力することができる。
When the time t is longer than the time t2, changing the independent readout area may cause the shutter scanning to pass over the readout scanning of the
次に、本実施形態の撮像装置の動作について、図6のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップS1で独立読み出し領域を変更する読み出し領域変更指示を受けた後、ステップS2においてフレーム1の露光期間tと上記の時間t2を比較する。比較の結果、露光時間tが時間t2よりも長い場合、ステップS3において、フレーム2の露光時間を時間t2へ変更するよう撮像素子102を駆動制御する。露光時間tが時間t2以下であった場合は、露光時間を変更する必要はない。
Next, the operation of the imaging apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, after receiving a read area change instruction to change the independent read area in step S1, the exposure period t of
次にステップS4において、フレーム2のシャッター走査をフレーム2の読み出し走査に合うよう変更すべく撮像素子102を駆動制御し、ステップS5においてフレーム2のシャッター走査が変更される。その後、ステップS6において、フレーム2の読み出し走査を変更するよう撮像素子102を駆動制御することで、ステップS7において、フレーム2の読み出し走査を変更する。
Next, in step S4, the
露光時間tを時間t2に変更した場合、そのフレームは他のフレームと露光時間が異なってしまうため、画像処理部103においてフレーム画像全体にデジタルゲインをかけて信号レベルを調整する。デジタルゲイン部では、t/t2倍のゲインをかけることで、他のフレームとの画像の明るさの連続性を保つことができる。
When the exposure time t is changed to the time t2, the exposure time of the frame is different from that of other frames. Therefore, the
上記で説明したような手法により、撮像素子の水平走査期間の変更を伴いながら、読み出し領域の変更を行っても、画像の品位を損なうことなく、読み出し領域をシームレスに変更することができる。 By the method described above, even if the readout area is changed while changing the horizontal scanning period of the image sensor, the readout area can be changed seamlessly without degrading the image quality.
なお、本実施形態では、単位画素が瞳分割された2つの光電変換素子を持つ撮像素子で、2つの光電変換素子の信号をそれぞれ読み出す独立読み出しと、2つの光電変換素子の信号を混合して読み出す混合読み出しとで水平走査期間を変更する例を挙げた。しかし、例えば画素を間引いて信号を読み出す駆動方法などを用いて水平走査期間が変更される場合に本実施形態の方法を適用してもよい。すなわち、撮像素子の水平走査期間が各ラインで異なる駆動を行う場合であれば、本実施形態が成り立つ。 In the present embodiment, an image sensor having two photoelectric conversion elements in which a unit pixel is divided into pupils is used to mix independent readout for reading the signals of the two photoelectric conversion elements and the signals of the two photoelectric conversion elements. An example was given in which the horizontal scanning period was changed for mixed readout to be read. However, the method of this embodiment may be applied when the horizontal scanning period is changed using, for example, a driving method of reading out signals by thinning out pixels. In other words, this embodiment is established when the horizontal scanning period of the image sensor performs different driving for each line.
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、どのフレームについても、シャッター走査と読み出し走査を合わせることにより露光時間を調整する手法を示した。しかし、前フレームの読み出し走査と現フレームのシャッター走査を合わせることで、画像の品位を保つようにしてもよい。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a method of adjusting the exposure time by combining shutter scanning and readout scanning for every frame has been described. However, the quality of the image may be maintained by combining the readout scanning of the previous frame and the shutter scanning of the current frame.
本実施形態について、図4(b)を参照して説明する。図4(b)は、フレーム2及びフレーム3において読み出し領域を変更する場合を示す図である。フレーム2のシャッター走査をフレーム1の読み出し領域に対応する読み出し走査と合わせることで、シャッター走査が読み出し走査を追い越すことはない。しかしながら、フレーム2のシャッター走査と読み出し走査が合っていないため、フレーム2では、前後のフレームで独立読み出しを行っているラインの部分で露光時間が異なってしまう。
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4B is a diagram illustrating a case where the readout area is changed in
そのため、画像処理部103のデジタルゲイン部では、フレーム画像全体ではなく、各ラインごとにデジタルゲインの値を変えてゲインをかける必要がある。この場合、各ラインのデジタルゲイン値は、
t/(フレームの読み出し走査タイミング−シャッター走査タイミング)
となる。そのため、各ラインの水平走査期間から走査タイミングを計算することで、デジタルゲイン値を割り出すことができる。
Therefore, the digital gain unit of the
t / (frame readout scanning timing−shutter scanning timing)
It becomes. Therefore, the digital gain value can be determined by calculating the scanning timing from the horizontal scanning period of each line.
図5は、前後のフレームとの関係で網掛け部が露光変化領域となる場合の各ラインのデジタルゲイン値の変化の例を示した図である。フレームの上部は露光時間が時間tであり、露光変化領域になってから、露光時間が次第に短くなり、シャッター走査と読み出し走査の期間が最も短くなるとその期間はt3となる。その後、また露光時間は時間tに戻る。図に示すように、デジタルゲイン値は画面上部の1倍から、最も露光時間が短いラインでt/t3倍になり、また画面下部になるにしたがって1倍へ戻るように変化させる。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a change in the digital gain value of each line when the shaded portion is an exposure change region in relation to the previous and subsequent frames. At the top of the frame, the exposure time is time t, and after the exposure change region is reached, the exposure time is gradually shortened. When the shutter scanning and readout scanning periods are the shortest, the period is t3. Thereafter, the exposure time returns to time t. As shown in the figure, the digital gain value is changed from 1 × at the upper part of the screen to t / t3 times at the line with the shortest exposure time and to 1 × as it goes to the lower part of the screen.
上記で説明した手法を用いるにより、撮像素子の水平走査期間の変更を伴いながら、読み出し領域の位置を変更して画像を読み出す場合でも、画像の品位を損なうことなく、読み出し領域の位置をシームレスに変更することが可能となる。 By using the method described above, the position of the readout area can be seamlessly changed without degrading the quality of the image even when the position of the readout area is changed while changing the horizontal scanning period of the image sensor. It becomes possible to change.
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
101:光学レンズ、102:撮像素子、103:画像処理部、104:表示部、105:信号記録部、106:レンズ制御部、107:撮像素子制御部、108:露出制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101: Optical lens, 102: Image sensor, 103: Image processing part, 104: Display part, 105: Signal recording part, 106: Lens control part, 107: Image sensor control part, 108: Exposure control part
Claims (16)
前記撮像素子に露光開始のためのシャッター走査と、露光終了のための読み出し走査とを実行させる駆動手段と、
前記撮像素子から読み出された画像信号にゲインをかけるゲイン手段と、
前記複数の単位画素の各々から画像信号を読み出す光電変換素子の数をフレームごとに変更する場合に、前フレームの読み出し走査と現フレームのシャッター走査がオーバーラップしないように前記駆動手段を制御するとともに、該駆動手段の制御により設定された現フレームの露光時間に応じて前後のフレームと信号レベルを合わせるように前記ゲイン手段のゲインを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An image sensor in which a plurality of unit pixels each having a plurality of photoelectric conversion elements are arranged;
Driving means for causing the image sensor to perform shutter scanning for starting exposure and reading scanning for ending exposure;
Gain means for applying a gain to the image signal read from the image sensor;
When the number of photoelectric conversion elements that read image signals from each of the plurality of unit pixels is changed for each frame, the driving unit is controlled so that the reading scan of the previous frame and the shutter scanning of the current frame do not overlap. Control means for controlling the gain of the gain means so as to match the signal level with the preceding and succeeding frames according to the exposure time of the current frame set by the control of the driving means;
An imaging apparatus comprising:
現フレームのゲイン=前フレームのゲイン
×(前フレームの露光時間)/(現フレームの露光時間)
となるように、前記ゲイン手段のゲインを制御することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The control means includes
Current frame gain = previous frame gain
X (exposure time of previous frame) / (exposure time of current frame)
The imaging apparatus according to claim 4, wherein the gain of the gain unit is controlled so that
前記撮像素子に露光開始のためのシャッター走査と、露光終了のための読み出し走査とを実行させる駆動手段と、
前記撮像素子から読み出されたラインごとの画像信号にゲインをかけるゲイン手段と、
前記複数の単位画素の各々から画像信号を読み出す光電変換素子の数をフレームごとに変更する場合に、現フレームのシャッター走査を前フレームの読み出し走査に合わせるように前記駆動手段を制御するとともに、該駆動手段の制御により設定された現フレームにおけるラインごとの露光時間に応じて前後のフレームと信号レベルを合わせるように前記ゲイン手段のゲインを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An image sensor in which a plurality of unit pixels each having a plurality of photoelectric conversion elements are arranged;
Driving means for causing the image sensor to perform shutter scanning for starting exposure and reading scanning for ending exposure;
Gain means for applying a gain to the image signal for each line read from the image sensor;
When changing the number of photoelectric conversion elements that read an image signal from each of the plurality of unit pixels for each frame, the driving unit is controlled to match the shutter scan of the current frame with the read scan of the previous frame, and Control means for controlling the gain of the gain means so as to match the signal level with the preceding and following frames according to the exposure time for each line in the current frame set by the control of the driving means;
An imaging apparatus comprising:
前記撮像素子に露光開始のためのシャッター走査と、露光終了のための読み出し走査とを実行させる駆動工程と、
前記撮像素子から読み出された画像信号にゲインをかけるゲイン工程と、
前記複数の単位画素の各々から画像信号を読み出す光電変換素子の数をフレームごとに変更する場合に、前フレームの読み出し走査と現フレームのシャッター走査がオーバーラップしないように前記駆動工程を制御するとともに、該駆動工程の制御により設定された現フレームの露光時間に応じて前後のフレームと信号レベルを合わせるように前記ゲイン工程のゲインを制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 A method for controlling an imaging apparatus including an imaging element in which a plurality of unit pixels each including a plurality of photoelectric conversion elements are arranged,
A driving process for causing the image sensor to perform shutter scanning for starting exposure and reading scanning for ending exposure;
A gain step of applying a gain to the image signal read from the image sensor;
When the number of photoelectric conversion elements that read image signals from each of the plurality of unit pixels is changed for each frame, the driving process is controlled so that the reading scan of the previous frame and the shutter scanning of the current frame do not overlap. A control step of controlling the gain of the gain step so as to match the signal level with the preceding and following frames according to the exposure time of the current frame set by the control of the driving step;
A method for controlling an imaging apparatus, comprising:
前記撮像素子に露光開始のためのシャッター走査と、露光終了のための読み出し走査とを実行させる駆動工程と、
前記撮像素子から読み出されたラインごとの画像信号にゲインをかけるゲイン工程と、
前記複数の単位画素の各々から画像信号を読み出す光電変換素子の数をフレームごとに変更する場合に、現フレームのシャッター走査を前フレームの読み出し走査に合わせるように前記駆動工程を制御するとともに、該駆動工程の制御により設定された現フレームにおけるラインごとの露光時間に応じて前後のフレームと信号レベルを合わせるように前記ゲイン工程のゲインを制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 A method for controlling an imaging apparatus including an imaging element in which a plurality of unit pixels each including a plurality of photoelectric conversion elements are arranged,
A driving process for causing the image sensor to perform shutter scanning for starting exposure and reading scanning for ending exposure;
A gain step of applying a gain to the image signal for each line read from the image sensor;
When changing the number of photoelectric conversion elements that read image signals from each of the plurality of unit pixels for each frame, the driving process is controlled so that the shutter scan of the current frame is matched with the read scan of the previous frame, and A control step for controlling the gain of the gain step so as to match the signal level with the preceding and following frames according to the exposure time for each line in the current frame set by the control of the driving step;
A method for controlling an imaging apparatus, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015230024A JP2017098790A (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Imaging apparatus, control method of the same, program, and storage medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015230024A JP2017098790A (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Imaging apparatus, control method of the same, program, and storage medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017098790A true JP2017098790A (en) | 2017-06-01 |
Family
ID=58803854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015230024A Pending JP2017098790A (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Imaging apparatus, control method of the same, program, and storage medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017098790A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019035245A1 (en) * | 2017-08-18 | 2019-02-21 | 富士フイルム株式会社 | Image capturing device, control method for image capturing device, and control program for image capturing device |
| CN113132588A (en) * | 2020-01-15 | 2021-07-16 | 思特威(上海)电子科技股份有限公司 | Method for quickly starting imaging system and imaging system using same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009188732A (en) * | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Canon Inc | Solid-state imaging device driving method, solid-state imaging device, and imaging system |
| JP2011120104A (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-16 | Canon Inc | Solid-state imaging apparatus |
| JP2013211833A (en) * | 2012-03-01 | 2013-10-10 | Canon Inc | Imaging device, imaging system, driving method of imaging device, and driving method of imaging system |
-
2015
- 2015-11-25 JP JP2015230024A patent/JP2017098790A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009188732A (en) * | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Canon Inc | Solid-state imaging device driving method, solid-state imaging device, and imaging system |
| JP2011120104A (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-16 | Canon Inc | Solid-state imaging apparatus |
| JP2013211833A (en) * | 2012-03-01 | 2013-10-10 | Canon Inc | Imaging device, imaging system, driving method of imaging device, and driving method of imaging system |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019035245A1 (en) * | 2017-08-18 | 2019-02-21 | 富士フイルム株式会社 | Image capturing device, control method for image capturing device, and control program for image capturing device |
| CN110892708A (en) * | 2017-08-18 | 2020-03-17 | 富士胶片株式会社 | Imaging device, method for controlling imaging device, and program for controlling imaging device |
| JPWO2019035245A1 (en) * | 2017-08-18 | 2020-10-22 | 富士フイルム株式会社 | Image pickup device, control method of image pickup device, and control program of image pickup device |
| CN110892708B (en) * | 2017-08-18 | 2021-07-30 | 富士胶片株式会社 | Imaging device, control method of imaging device, and storage medium |
| US11233949B2 (en) | 2017-08-18 | 2022-01-25 | Fujifilm Corporation | Image capturing apparatus, control method for image capturing apparatus, and control program for image capturing apparatus |
| CN113132588A (en) * | 2020-01-15 | 2021-07-16 | 思特威(上海)电子科技股份有限公司 | Method for quickly starting imaging system and imaging system using same |
| CN113132588B (en) * | 2020-01-15 | 2022-09-27 | 思特威(上海)电子科技股份有限公司 | Method for quickly starting imaging system and imaging system using same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103168463B (en) | Imageing sensor and picture pick-up device | |
| JP6351231B2 (en) | IMAGING DEVICE, IMAGING SYSTEM, IMAGING DEVICE CONTROL METHOD, PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM | |
| JP5850680B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
| JP5911445B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
| US9955094B2 (en) | Imaging apparatus and signal processing method | |
| US10911690B2 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof and storage medium | |
| US20120224086A1 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof | |
| JP6442362B2 (en) | Image pickup apparatus and image pickup element control method | |
| EP4007267B1 (en) | Solid-state imaging device and method for driving same, and electronic instrument | |
| JP5526287B2 (en) | Imaging apparatus and imaging method | |
| JP2010147785A (en) | Solid-state image sensor and imaging apparatus, and image correction method of the same | |
| US9635241B2 (en) | Image capturing apparatus and method of controlling image capturing apparatus | |
| JP6024102B2 (en) | Imaging device | |
| US10511779B1 (en) | Image capturing apparatus, method of controlling same, and storage medium | |
| US20140362277A1 (en) | Imaging apparatus and control method for same | |
| JP2017098790A (en) | Imaging apparatus, control method of the same, program, and storage medium | |
| JP2007259135A (en) | Imaging apparatus and driving method thereof | |
| JP7536541B2 (en) | Imaging device and control method thereof | |
| JP7307837B2 (en) | IMAGING DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF, PROGRAM, STORAGE MEDIUM | |
| US12120441B2 (en) | Image capturing apparatus which improves focus detection accuracy by using an image sensor having a pupil division function | |
| US20250184598A1 (en) | Image capturing apparatus | |
| JP6167473B2 (en) | Imaging device | |
| JP7020463B2 (en) | Imaging device | |
| JP2009296134A (en) | Imaging device | |
| JP6590055B2 (en) | Imaging device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181116 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190813 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190816 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200225 |