JP2008028757A - Solid-state image pickup device and camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラ等に使用される固体撮像装置、及びカメラに関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a camera used for a digital camera or the like.
近年、固体撮像装置を用いたデジタルカメラでは、被写体の構図を決定するために、光学ファインダではなく、被写体像をリアルタイムライブビュー表示する液晶画面が多用されるようになっている。このことは、特にコンパクトタイプのデジタルカメラにおいて既に一般的であるが、昨今は高価で高画質な一眼レフデジタルカメラにおいても求められている。 In recent years, in a digital camera using a solid-state imaging device, a liquid crystal screen that displays a subject image in real-time live view is often used instead of an optical viewfinder in order to determine the composition of the subject. This is already common especially in a compact type digital camera, but recently, it is also demanded for an expensive and high-quality single-lens reflex digital camera.
また、一眼レフデジタルカメラに使用される固体撮像装置は、高画質への要求を満たすために画素数が600万画素から1000万画素以上であるものが主流となってきている。このように高画素な固体撮像装置は、高解像度の画像出力は実現できるものの、その反面、画素数が多いために1秒間に出力できるコマ数は平均して3〜5コマ/秒程度である。また、高速タイプの一眼レフデジタルカメラにおいても1秒間に出力できるコマ数は約8コマ/秒が最高速度となっている。 In addition, solid-state imaging devices used for single-lens reflex digital cameras have become mainstream in which the number of pixels is 6 million pixels to 10 million pixels or more in order to satisfy the demand for high image quality. Although a high-resolution solid-state imaging device can achieve high-resolution image output in this way, on the other hand, the number of pixels that can be output per second on average is about 3 to 5 frames / second because of the large number of pixels. . Also, in a high-speed single-lens reflex digital camera, the maximum number of frames that can be output per second is about 8 frames / second.
これに対し、カメラの液晶画面において被写体のリアルタイムライブビュー表示を実現するためには、少なくとも動画速度同等の30〜60コマ/秒の速度が実現できなければ、撮影者の構図を決定する動作に画像出力が追従できず、被写体像のリアルタイムライブビュー表示を実現することができなくなってしまう。このため一般的には、各画素で得られた全ての信号即ち全画素信号を画像出力に用いるのではなく、画素信号を間引いて用いることで画素数を削減し、1秒間に出力できるコマ数を増加さることでリアルタイムライブビュー表示が行われている。 On the other hand, in order to realize real-time live view display of the subject on the camera's LCD screen, if the speed of 30 to 60 frames / second, which is at least equivalent to the moving image speed, cannot be realized, the operation of determining the composition of the photographer is performed. Image output cannot follow, and real-time live view display of the subject image cannot be realized. Therefore, in general, not all signals obtained at each pixel, that is, all pixel signals are used for image output, but the number of frames that can be output per second is reduced by reducing the number of pixels by using pixel signals. Real-time live view display is performed by increasing.
また一般に、一眼レフデジタルカメラに使用される固体撮像装置では、被写体光を受光して得られる画素信号と、画素をリセットした直後に得られる暗信号とを画素毎に出力し、これらの差分を用いて画像を生成することで、ノイズを除去し高画質化を図ることができる(例えば、特許文献1を参照。)。
しかしながら、上記特許文献1に開示されているような従来の固体撮像素子においては、上述した画素信号と暗信号とを読み出すための期間を1水平期間に設ける必要がある。このため、1水平期間の短縮には限度があり、リアルタイムライブビュー表示を実現するため1秒間に出力できるコマ数の増加を図ることは困難であるという問題がある。 However, in the conventional solid-state imaging device as disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide a period for reading the above-described pixel signal and dark signal in one horizontal period. For this reason, there is a limit to shortening one horizontal period, and there is a problem that it is difficult to increase the number of frames that can be output per second in order to realize real-time live view display.
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、カメラのリアルタイムライブビュー表示に好適な、画像信号の読み出しを高速で行うことが可能な固体撮像装置、及びカメラを提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a solid-state imaging device and a camera that are suitable for real-time live view display of a camera and capable of reading an image signal at high speed. .
上記課題を解決するために本発明は、水平方向と垂直方向の二次元的に配列された複数の画素から画像信号成分と暗信号成分を取得し、前記画像信号と前記暗信号との差信号を出力する固体撮像装置において、リアルタイムライブビュー読み出し時の1水平読み出し期間中に前記画像信号成分のみを取得し出力することを特徴とする固体撮像装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention acquires an image signal component and a dark signal component from a plurality of pixels arranged two-dimensionally in a horizontal direction and a vertical direction, and obtains a difference signal between the image signal and the dark signal. A solid-state imaging device that outputs and outputs only the image signal component during one horizontal readout period at the time of real-time live view readout.
また、本発明は、前記固体撮像装置を有することを特徴とするカメラを提供する。 The present invention also provides a camera having the solid-state imaging device.
本発明によれば、カメラのリアルタイムライブビュー表示に好適な、画像信号の読み出しを高速で行うことが可能な固体撮像装置、及びカメラを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid-state imaging device and camera which can read the image signal suitable for the real-time live view display of a camera at high speed are realizable.
以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置、及びカメラについて添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a solid-state imaging device and a camera according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置を備えた一眼レフデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a single-lens reflex digital camera including a solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、一眼レフデジタルカメラ1は、不図示の被写体側から順に、カメラレンズ2、ハーフミラー3を備え、このハーフミラー3の反射光路上にはファインダ用プリズム4、及びファインダ5が備えられている。また、ハーフミラー3の透過光路上には、後に詳述する固体撮像装置6と、カメラ全体の動作を制御するカメラシステム制御部7が備えられている。
As shown in FIG. 1, the single-lens reflex digital camera 1 includes a
また、一眼レフデジタルカメラ1内には、焦点検出部8、固体撮像装置6から画像信号を読み出して色補正等の画像処理を行う画像処理部9、記憶部10、及びカメラレンズを駆動するレンズ制御部11が備えられている。そして、一眼レフデジタルカメラ1本体背面には、シャッタ操作やフラッシュの設定を行うための操作パネル12、撮影済みの画像を表示したり、撮影に際して構図決定のために被写体像をリアルタイムライブビュー表示するための液晶表示部13、メモリカード14が設けられている。
Further, in the single-lens reflex digital camera 1, a
なお、本一眼レフデジタルカメラ1は、不図示のAF用の専用モジュールを搭載している。また固体撮像装置6は、増幅型固体撮像装置の1つであるCMOS型の固体撮像装置であって、選択した任意の単位画素の信号を読み出すことができるため高速化が可能であるという特徴を有している。
The single-lens reflex digital camera 1 is equipped with a dedicated module for AF (not shown). The solid-state
以上の構成の下、不図示の被写体からの光は、カメラレンズ2を介してハーフミラー3へ入射し、その一部はファインダ用プリズム4へ反射され、当該ハーフミラー3を透過した光は固体撮像装置6に結像される。固体撮像装置6上に結像された光は、電気信号に変換されて画像信号として画像処理部9へ出力される。画像処理部9は色補正や画像圧縮等の適切な画像処理を行いカメラシステム制御部7へ画像信号を出力する。
Under the above configuration, light from a subject (not shown) enters the
そして、カメラシステム制御部7は、受け取った画像信号を記憶部10へ出力し、一時的に画像信号を記憶するとともに、必要に応じてメモリカード14に画像信号を保存する。またカメラシステム制御部7は、操作パネル12の操作にしたがい、記憶部10に一時的に記憶された画像信号を読み出し、液晶表示部13に画像を表示する。
Then, the camera
次に、本実施形態において最も特徴的である固体撮像装置6の駆動方法について詳細に説明する。
Next, a driving method of the solid-
図2は、本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
図2に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置は、n行m列の画素からなる画素部20と、この画素部20の各画素に対して行毎に駆動信号を出力する垂直走査回路22と、列毎に駆動信号を出力する水平走査回路21と、各画素からの出力信号を垂直信号線を介して読み出す信号処理回路23とを有している。
As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device according to this embodiment includes a
はじめに、斯かる構成の固体撮像装置6を備えた本一眼レフデジタルカメラ1において、撮影した被写体画像を液晶表示部13に表示するために、固体撮像装置6から画像信号を読み出す際の該装置6の駆動手順について説明する。
First, in the single-lens reflex digital camera 1 including the solid-
図3は、本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置6において、撮影した被写体画像を液晶表示部13に表示するための画像信号を読み出す際の駆動タイミングを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing drive timings when reading out an image signal for displaying a photographed subject image on the liquid crystal display unit 13 in the solid-
図3に示すように本固体撮像装置6において、カメラシステム制御部7は、垂直走査回路22に対して制御信号φVnを入力する。これにより、画素部20において何行目の画素群の出力信号を読み出すかが選択される。
As shown in FIG. 3, in the solid-
次にカメラシステム制御部7は、信号処理回路23に対して制御信号φDarkを入力する。これにより、先に選択した行の各画素から暗信号が読み出され、信号処理回路23における不図示の暗信号用ホールド回路(例えば、コンデンサ等)に一旦蓄積される。なお、暗信号とは、画素部20をリセットした際に各画素で得られる固定パターンノイズ等を含んだ信号をいう。
Next, the camera
さらにカメラシステム制御部7は、信号処理回路23に対して制御信号φSigを入力する。これにより、暗信号と同様、先に選択した行の各画素から画素信号が読み出され、信号処理回路23における不図示の画素信号用ホールド回路(例えば、コンデンサ等)に一旦蓄積される。
Further, the camera
そしてカメラシステム制御部7は、水平走査回路21を駆動するためのスタート信号φSTHを当該水平走査回路21に入力する。これに基づき水平走査回路21は、信号処理回路23に対して制御信号φHnを、H1からHnまで順に入力する。これにより信号処理回路23は、画素信号用ホールド回路と暗信号用ホールド回路に蓄積された画素信号と暗信号を順に読み出し、これらの差分を取って画像信号Voutとして出力する。即ちこの画像信号Voutは、固定パターンノイズ等を除去した高品質の画像信号となる。
Then, the camera
以上の画像信号Voutの読み出しを、垂直走査回路22によって垂直方向へずらしながら繰り返し行うことで、1フレーム分の画像信号を読み出すことができる。この1フレーム分の画像信号は、上述のように画像処理部9とカメラシステム制御部7を介して液晶表示部13へ入力されることで、撮影した被写体画像は液晶表示部13に表示されることとなる。また、この信号は、静止画として記憶部10を介してメモリカード14に記憶される。なお、撮影した被写体画像は液晶表示部13に表示することを、以下、被写体画像の通常表示という。
By repeatedly reading the image signal Vout as described above while being shifted in the vertical direction by the
次に、本一眼レフデジタルカメラ1において、被写体像を液晶表示部13にリアルタイムライブビュー表示するために、固体撮像装置6から画像信号を高速で読み出す際の該装置6の駆動手順について説明する。
Next, in order to display a subject image on the liquid crystal display unit 13 in the real-time live view display in the single-lens reflex digital camera 1, a driving procedure of the
図4は、本発明の第1実施形態に係る固体撮像装置において、被写体像のリアルタイムライブビュー表示を行うための画像信号を高速で読み出す場合の駆動タイミングを示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating drive timings when the image signal for performing the real-time live view display of the subject image is read at high speed in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
本固体撮像装置6において、カメラシステム制御部7は、垂直走査回路22に対して制御信号φVnを入力する。これにより、画素部20において何行目の画素群の出力信号を読み出すかが選択される。
In the solid-
そしてカメラシステム制御部7は、信号処理回路23に対して制御信号φSigを入力する。これにより、先に選択した行の各画素から画素信号が読み出され、信号処理回路23における不図示の画素信号用ホールド回路に一旦蓄積される。
Then, the camera
またカメラシステム制御部7は、水平走査回路21を駆動するためのスタート信号φSTHを当該水平走査回路21に入力する。これに基づき水平走査回路21は、信号処理回路23に対して制御信号φHnを、H1からHnまで順に入力する。これにより信号処理回路23は、画素信号用ホールド回路に蓄積された画素信号を順に読み出し、画像信号Voutとして出力する。
Further, the camera
以上の画像信号Voutの読み出しを、垂直走査回路22によって垂直方向へずらしながら繰り返し行うことで、1フレーム分の画像信号を読み出すことができる。以上のように、画素部20における任意の行の画素群の画像信号を読み出す期間、即ち1水平期間に暗信号を読み出さず画素信号のみを読み出すことにより、被写体画像の通常表示の場合に比して1水平期間を大幅に短縮することができる。このため、画素信号の高速な読み出しを行うことが可能となり、1秒間に出力できるコマ数の向上を達成できる。したがって、前述した1フレーム分の画像信号の読み出しを高速で繰り返し行い液晶表示部13へ入力することで、被写体像のよりスムーズなリアルタイムライブビュー表示を実現することができる。
By repeatedly reading the image signal Vout as described above while being shifted in the vertical direction by the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置を備えた一眼レフデジタルカメラについて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a single-lens reflex digital camera including a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention will be described.
本実施形態に係る固体撮像装置を備えた一眼レフデジタルカメラの基本的な構成は上記第1実施形態と同様であるため、同様部分の説明及び図面を省略し、最も特徴的な固体撮像装置の構成と駆動方法について詳細に説明する。なお、本固体撮像装置において上記第1実施形態と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。 Since the basic configuration of the single-lens reflex digital camera provided with the solid-state imaging device according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, the description of the same parts and the drawings are omitted, and the most characteristic solid-state imaging device The configuration and driving method will be described in detail. In the solid-state imaging device, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図5は、本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図5に示すように、本固体撮像装置106は、画素部20から画素信号Vsigと暗信号VDarkを取得し、暗信号VDarkの出力側には当該暗信号VDarkを格納するための記憶部24が備えられている。そして、画素信号Vsigの出力側には減算回路25が備えられており、記憶部24からの暗信号VDarkが入力され、画素信号Vsigと暗信号VDarkの差信号(Vout)を出力するように構成されている。
As shown in FIG. 5, the solid-
斯かる構成の固体撮像装置106において被写体画像の通常表示を行う場合には、画像信号を読み出すための該装置106の駆動手順は上記第1実施形態と同様であるため、被写体像のリアルタイムライブビュー表示を行う場合に画像信号を高速で読み出すための該装置106の駆動手順について以下に説明する。
When performing normal display of the subject image in the solid-
図6は、本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置において、被写体像のリアルタイムライブビュー表示を行うための画像信号を高速で読み出す場合の駆動タイミングを示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing drive timings when reading out an image signal for performing real-time live view display of a subject image at high speed in the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention.
上記第1実施形態は1水平期間で画素信号のみを読み出す構成であったのに対し、本固体撮像装置106は、図6に示すように画素信号のみを読み出す1水平期間Aと、暗信号のみを読み出す1水平期間Bとを設け、画素信号のみの読み出し(1水平期間A)を繰り返す過程で周期的に暗信号の読み出し(1水平期間B)を行う構成である。
While the first embodiment is configured to read out only pixel signals in one horizontal period, the solid-
ここで、1水平期間Aにおいて画素信号のみを読み出す際の本固体撮像装置106の駆動手順について以下に述べる。
Here, a driving procedure of the solid-
図6に示すように、カメラシステム制御部7が、垂直走査回路22に対して制御信号φVnを入力する。これにより、画素部20において何行目の画素群の出力信号を読み出すかが選択される。
As shown in FIG. 6, the camera
そしてカメラシステム制御部7は、信号処理回路21に対して制御信号φSigを入力する。これにより、先に選択した行の各画素から画素信号が読み出され、信号処理回路23における不図示の画素信号用ホールド回路に一旦蓄積される。
Then, the camera
またカメラシステム制御部7は、水平走査回路21を駆動するためのスタート信号φSTHを当該水平走査回路21に入力する。これに基づき水平走査回路21は、信号処理回路23に対して制御信号φHnを、H1からHnまで順に入力する。これにより信号処理回路23は、画素信号用ホールド回路に蓄積された画素信号を順に読み出し、画素信号VSigとして出力する。
Further, the camera
また、1水平期間Bにおいて暗信号のみを読み出す際の本固体撮像装置106の駆動手順を以下に述べる。
A driving procedure of the solid-
図6に示すように、カメラシステム制御部7が、垂直走査回路106に対して制御信号φVnを入力する。これにより、画素部20において何行目の画素群の出力信号を読み出すかが選択される。
As shown in FIG. 6, the camera
そしてカメラシステム制御部7は、信号処理回路23に対して制御信号φDarkを入力する。これにより、先に選択した行の各画素から暗信号が読み出され、信号処理回路23における不図示の暗信号用ホールド回路に一旦蓄積される。
Then, the camera
またカメラシステム制御部7は、水平走査回路21を駆動するためのスタート信号φSTHを当該水平走査回路21に入力する。これに基づき水平走査回路21は、信号処理回路23に対して制御信号φHnを、H1からHnまで順に入力する。これにより信号処理回路23は、暗信号用ホールド回路に蓄積された暗信号を順に読み出し、暗信号VDarkとして出力する。
Further, the camera
以上の駆動手順に基づき、画素信号VSigの読み出しは、垂直走査回路22によって垂直方向へずらしながら繰り返し行われ、この画素信号VSigの読み出しの途中、所定の周期で暗信号VDarkの読み出しが行われる。そして読み出された暗信号VDarkは、記憶部24に一時的に格納され、画素信号VSigが読み出される度に減算回路25に出力されることとなる。これにより減算回路25は、画素信号VSigと暗信号VDarkの差分を求め、画像信号VSig−VDarkを出力することとなる。このようにして画像信号VSig−VDarkを繰り返し読み出すことで、1フレーム分の画像信号を得ることができ、この画像信号VSig−VDarkは、固定パターンノイズ等を除去した高品質の画像信号となる。なお、記憶部24に格納される暗信号VDarkは、暗信号VDarkの読み出しが行われる度に更新される。
Based on the above driving procedure, the readout of the pixel signal VSig is repeatedly performed while being shifted in the vertical direction by the
以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置106では、1水平期間Aにおいて暗信号を読み出さず画素信号のみを読み出すことで、第1実施形態と同様に1水平期間Aを大幅に短縮することができる。そして、周期的に1水平期間Bにおいて暗信号を読み出し、画素信号毎に差分を取ることで、画像信号の高品質化を図ることができる。これらにより、固体撮像装置106によれば、良好な画質で被写体像のリアルタイムライブビュー表示を実現することができる。なお、上記の説明では、一行分の暗信号を取得する場合に付いて述べたが、一画素分の暗信号を代表として記憶部24記憶して用いることもできるし、全画素分の暗信号を記憶部24に記憶しておき、対応する画素信号との差分を取り出力するようにすることも可能である。
As described above, in the solid-
以上、各実施形態によれば、画像信号の高速な読み出しが可能な固体撮像装置を実現できる。また、この画像信号の高速な読み出しを利用して、リアルタイムライブビュー表示が可能なデジタルカメラを実現することができる。このリアルタイムライブビュー表示は、写真を撮影する前段階の構図決定の際に特に有用である。 As described above, according to each embodiment, a solid-state imaging device capable of reading an image signal at high speed can be realized. In addition, a digital camera capable of real-time live view display can be realized by using high-speed reading of the image signal. This real-time live view display is particularly useful when determining a composition before taking a picture.
1 一眼レフデジタルカメラ
2 カメラレンズ
3 ハーフミラー
4 ファインダ用プリズム
5 ファインダ
6、106 固体撮像装置
7 カメラシステム制御部
8 焦点検出部
9 画像処理部
10 記憶部
11 レンズ制御部
12 操作パネル
13 液晶表示部
14 メモリカード
20 画素部
21 水平走査回路
22 垂直走査回路
23 信号処理回路
24 記憶部
25 減算回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single lens reflex
Claims (4)
リアルタイムライブビュー読み出し時の1水平読み出し期間中に前記画像信号成分のみを取得し出力することを特徴とする固体撮像装置。 In a solid-state imaging device that obtains an image signal component and a dark signal component from a plurality of pixels arranged two-dimensionally in a horizontal direction and a vertical direction, and outputs a difference signal between the image signal and the dark signal.
A solid-state imaging device, wherein only the image signal component is acquired and output during one horizontal readout period at the time of real-time live view readout.
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Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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