特表-17149937IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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再表2017-149937撮像制御装置、撮像装置、および撮像制御方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2017年9月8日
【発行日】2018年12月27日
(54)【発明の名称】撮像制御装置、撮像装置、および撮像制御方法
(51)【国際特許分類】
   H04N 5/378 20110101AFI20181130BHJP
   H04N 5/345 20110101ALI20181130BHJP
【FI】
   H04N5/378
   H04N5/345 600
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】36
【出願番号】特願2018-502553(P2018-502553)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2017年1月11日
(31)【優先権主張番号】特願2016-39867(P2016-39867)
(32)【優先日】2016年3月2日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ
(71)【出願人】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】神野 浩介
【テーマコード(参考)】
5C024
【Fターム(参考)】
5C024HX23
5C024HX24
5C024HX29
5C024HX32
5C024HX60
5C024JX09
(57)【要約】
本開示の撮像制御装置は、撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間においてAD変換動作を行う第1の変換部と、撮像部における第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間においてAD変換動作を行う第2の変換部と、第1の変換期間の時間長が、第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部とを備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間においてAD変換動作を行う第1の変換部と、
前記撮像部における前記第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間においてAD変換動作を行う第2の変換部と、
前記第1の変換期間の時間長が、前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部と
を備えた撮像制御装置。
【請求項2】
前記第2の領域に属する複数の画素に対して、画素を間引きつつ走査を行う間引走査を実施可能に構成された走査部をさらに備えた
請求項1に記載の撮像制御装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記第2の領域に属する複数の画素に対する前記間引走査に応じて、前記第1の変換期間の時間長が前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
請求項2に記載の撮像制御装置。
【請求項4】
前記走査部は、さらに、前記第1の領域に属する複数の画素に対して走査を行い、
前記第1の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合は、前記第2の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合よりも高い
請求項2に記載の撮像制御装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記第2の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合に応じて、前記第1の変換期間の時間長が前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
請求項2に記載の撮像制御装置。
【請求項6】
前記第1の領域から得られた画像と、前記撮像部の撮像可能領域から得られた画像を縮小することにより得られた画像とに基づいて、表示部に表示する画像を生成する画像生成部をさらに備えた
請求項1に記載の撮像制御装置。
【請求項7】
前記制御部は、被写体を認識する画像認識部における認識結果に基づいて、前記第1の領域を設定する
請求項1に記載の撮像制御装置。
【請求項8】
前記第1の変換部は、さらに、前記第1の領域とは異なる第3の領域に属する第3の画素から供給された画素信号に基づいて、第3の変換期間においてAD変換動作を行い、
前記制御部は、前記第1の変換期間の時間長が、前記第3の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
請求項1に記載の撮像制御装置。
【請求項9】
前記第1の変換部は、前記第1の変換期間において、前記第1の画素から供給された画素信号を、その画素信号の信号レベルに応じた長さの第1の画素時間に変換し、その第1の画素時間の長さに基づいてAD変換動作を行い、
前記第2の変換部は、前記第2の変換期間において、前記第2の画素から供給された画素信号を、その画素信号の信号レベルに応じた長さの第2の画素時間に変換し、その第2の画素時間の長さに基づいてAD変換動作を行う
請求項1に記載の撮像制御装置。
【請求項10】
前記第1の変換部は、前記第1の画素から供給された画素信号と、前記第1の変換期間において信号レベルが順次変化する第1の参照信号とを比較することにより第1の比較信号を生成する第1の比較部を有し、前記第1の比較信号に基づいて前記第1の画素時間の長さを検出し、
前記第2の変換部は、前記第2の画素から供給された画素信号と、前記第2の変換期間において信号レベルが順次変化する第2の参照信号とを比較することにより第2の比較信号を生成する第2の比較部を有し、前記第2の比較信号に基づいて前記第2の画素時間の長さを検出し、
前記制御部は、さらに、前記第1の参照信号の前記信号レベルの変化度合いが、前記第2の参照信号の前記信号レベルの変化度合いよりも大きくなるように制御する
請求項9に記載の撮像制御装置。
【請求項11】
前記第1の変換部は、第1のクロック信号のパルス数をカウントすることにより、前記第1の比較信号に基づいて前記第1の画素時間の長さを検出する第1のカウンタをさらに有し、
前記第2の変換部は、第2のクロック信号のパルス数をカウントすることにより、前記第2の比較信号に基づいて前記第2の画素時間の長さを検出する第2のカウンタをさらに有し、
前記制御部は、さらに、前記第1のクロック信号の周波数が、前記第2のクロック信号の周波数よりも高くなるように制御する
請求項10に記載の撮像制御装置。
【請求項12】
複数の画素を有する撮像部と、
前記撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間において変換動作を行う第1のAD変換部と、
前記撮像部における前記第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間において変換動作を行う第2のAD変換部と
前記第1の変換期間の時間長が、前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部と
を備えた撮像装置。
【請求項13】
前記複数の画素のそれぞれに複数組の走査信号を供給することにより前記複数の画素を走査する走査部をさらに備え、
各画素は、前記複数組の走査信号のうちの一組の走査信号に基づいて前記画素信号を生成し、
前記制御部は、前記複数組の走査信号から前記一組の走査信号を選択する
請求項12に記載の撮像装置。
【請求項14】
撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間においてAD変換動作を行い、
前記撮像部における前記第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間においてAD変換動作を行い
前記第1の変換期間の時間長が、前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
撮像制御方法。


【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、撮像動作を制御する撮像制御装置、そのような撮像制御装置を備えた撮像装置、およびそのような撮像制御装置において用いられる撮像制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、様々な電子機器に撮像装置が搭載されている。撮像装置には、例えば、撮像領域の一部の領域について全画素分の撮像データを取得し、それ以外の領域について、間引かれた撮像データを取得するものがある(例えば特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2000−32318号公報
【発明の概要】
【0004】
ところで、撮像装置では、撮像画像の画質が高いことが望まれており、さらなる画質の向上が期待されている。
【0005】
撮像画像の画質を高めることができる撮像制御装置、撮像装置、および撮像制御方法を提供することが望ましい。
【0006】
本開示の一実施の形態における撮像制御装置は、第1の変換部と、第2の変換部と、制御部とを備えている。第1の変換部は、撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間においてAD変換動作を行うものである。第2の変換部は、撮像部における第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間においてAD変換動作を行うものである。制御部は、第1の変換期間の時間長が、第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御するものである。
【0007】
本開示の一実施の形態における撮像装置は、撮像部と、第1の変換部と、第2の変換部と、制御部とを備えている。撮像部は、複数の画素を有するものである。第1の変換部は、撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間においてAD変換動作を行うものである。第2の変換部は、撮像部における第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間においてAD変換動作を行うものである。制御部は、第1の変換期間の時間長が、第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御するものである。
【0008】
本開示の一実施の形態における撮像制御方法は、撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間においてAD変換動作を行い、撮像部における第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間においてAD変換動作を行い、第1の変換期間の時間長が、第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御するものである。
【0009】
本開示の一実施の形態における撮像制御装置、撮像装置、および撮像制御方法では、第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間においてAD変換動作が行われるとともに、第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間においてAD変換動作が行われる。第1の変換期間の時間長は、第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御される。
【0010】
本開示の一実施の形態における撮像制御装置、撮像装置、および撮像制御方法によれば、第1の変換期間の時間長が、第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御するようにしたので、撮像画像の画質を高めることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本開示の一実施の形態に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。
図2】第1の実施の形態に係るイメージセンサの一構成例を表すブロック図である。
図3図2に示した画素の一構成例を表す回路図である。
図4図2に示した読出部の一構成例を表すブロック図である。
図5図2に示したイメージセンサの一動作例を表す説明図である。
図6図1に示した画像分離部の一動作例を表す説明図である。
図7図1に示したモニタが表示する表示画像の一例を表す説明図である。
図8図2に示したイメージセンサの一動作例を表すタイミング図である。
図9図2に示したイメージセンサの一動作例を表す他のタイミング図である。
図10図2に示したイメージセンサの一動作例を表すタイミング波形図である。
図11図2に示したイメージセンサの一動作例を表す他のタイミング波形図である。
図12】比較例に係るイメージセンサの一動作例を表すタイミング図である。
図13】第1の実施の形態の変形例に係る読出部の一構成例を表すブロック図である。
図14】第1の実施の形態の変形例に係るイメージセンサの一動作例を表すタイミング波形図である。
図15】第1の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。
図16】第1の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。
図17】第1の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一動作例を表す説明図である。
図18A】第1の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一動作例を表す説明図である。
図18B】第1の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一動作例を表す説明図である。
図19】第2の実施の形態に係るイメージセンサの一構成例を表すブロック図である。
図20図19に示した画素の一構成例を表す回路図である。
図21図19に示した読出部の一構成例を表すブロック図である。
図22図19に示したイメージセンサの一動作例を表す説明図である。
図23図19に示したイメージセンサの一動作例を表すタイミング図である。
図24図19に示したイメージセンサの一動作例を表すタイミング波形図である。
図25】実施の形態を適用したビデオカメラの外観構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.適用例
【0013】
<1.第1の実施の形態>
[構成例]
(全体構成例)
図1は、第1の実施の形態に係る撮像装置(撮像装置1)の一構成例を表すものである。撮像装置1は、電子シャッタ方式を用いた、動画を撮像可能な撮像装置である。なお、本開示の実施の形態に係る撮像制御装置および撮像制御方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。
【0014】
撮像装置1は、レンズ部11と、イメージセンサ20と、操作部12と、メモリ13と、モニタ14と、処理部30とを備えている。
【0015】
レンズ部11は、例えば、1または複数のレンズと、アクチュエータとを含んで構成されるものである。このアクチュエータは、撮像装置1がオートフォーカス動作を行う際、制御信号S1に基づいて、各レンズを光軸に沿って移動させるものである。撮像装置1では、このレンズ部11を介して、イメージセンサ20に光Lが入射するようになっている。
【0016】
イメージセンサ20は、撮像動作を行うものであり、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサのチップを用いて構成されるものである。イメージセンサ20は、処理部30から供給される撮像制御信号S2に基づいて撮像動作を行うとともに、取得した撮像画像を画像信号Spicとして処理部30に供給するようになっている。
【0017】
図2は、イメージセンサ20の一構成例を表すものである。イメージセンサ20は、画素アレイ21と、撮像制御部22と、走査部23と、読出部50とを有している。
【0018】
画素アレイ21は、複数の画素8がマトリックス状に配置されたものである。画素8は、受光光量に応じた大きさの信号を出力するものである。また、画素アレイ21は、水平方向(図2における横方向)に延伸する複数の転送制御線TGL1と、水平方向に延伸する複数の転送制御線TGL2と、水平方向に延伸する複数のリセット制御線RCL1と、水平方向に延伸する複数のリセット制御線RCL2と、水平方向に延伸する複数の出力制御線OCL1と、水平方向に延伸する複数の出力制御線OCL2と、垂直方向(図2における縦方向)に延伸する複数の選択制御線SCLと、垂直方向に延伸する複数の信号線SGLとを有している。複数の転送制御線TGL1,TGL2の一端、複数のリセット制御線RCL1,RCL2の一端、および複数の出力制御線OCL1,OCL2の一端は、走査部23にそれぞれ接続されている。複数の選択制御線SCLの一端、および複数の信号線SGLの一端は、読出部50にそれぞれ接続されている。
【0019】
図3は、画素8の一構成例を表すものである。画素8は、フォトダイオード41と、トランジスタ42〜45と、フローティングディフュージョン49と、スイッチ46〜48とを有している。
【0020】
フォトダイオード41は、受光量に応じた量の電荷を生成して内部に蓄積する光電変換素子である。フォトダイオード41は、例えば、図示しないカラーフィルタを透過した光を受光するものである。フォトダイオード41のアノードは接地され、カソードはトランジスタ42のソースに接続されている。
【0021】
トランジスタ42は、この例ではN型のMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタである。トランジスタ42のゲートはスイッチ46に接続され、ソースはフォトダイオード41のカソードに接続され、ドレインはフローティングディフュージョン49、トランジスタ43のソース、およびトランジスタ44のゲートに接続されている。
【0022】
スイッチ46は、選択制御線SCLにより供給された選択制御信号SELに基づいて、転送制御線TGL1,TGL2のうちの一方とトランジスタ42のゲートとを接続するものである。転送制御線TGL1には、走査部23により転送制御信号TG1が供給され、転送制御線TGL2には、走査部23により転送制御信号TG2が供給される。また、選択制御線SCLには、読出部50により選択制御信号SELが供給されるようになっている。
【0023】
フローティングディフュージョン49は、電荷を蓄えるものである。この図では、フローティングディフュージョン49を容量素子として描いている。フローティングディフュージョン49は、トランジスタ42のドレイン、トランジスタ43のソース、およびトランジスタ44のゲートに接続されている。
【0024】
この構成により、画素8では、選択制御信号SELに基づいて、転送制御信号TG1,TG2のうちの一方が選択され、その選択された転送制御信号がトランジスタ42のゲートに供給される。これにより、画素8では、トランジスタ42がオン状態になり、フォトダイオード41で発生した電荷がフローティングディフュージョン49に転送される(転送動作)ようになっている。
【0025】
トランジスタ43は、この例ではN型のMOSトランジスタであり、ゲートはスイッチ47に接続され、ドレインには電源電圧VDDが供給され、ソースはフローティングディフュージョン49、トランジスタ42のドレイン、およびトランジスタ44のゲートに接続されている。
【0026】
スイッチ47は、選択制御線SCLにより供給された選択制御信号SELに基づいて、リセット制御線RCL1,RCL2のうちの一方とトランジスタ43のゲートとを接続するものである。リセット制御線RCL1には、走査部23によりリセット制御信号RST1が供給され、リセット制御線RCL2には、走査部23によりリセット制御信号RST2が供給されるようになっている。
【0027】
この構成により、画素8では、選択制御信号SELに基づいて、リセット制御信号RST1,RST2のうちの一方が選択され、その選択されたリセット制御信号がトランジスタ43のゲートに供給される。これにより、画素8では、フォトダイオード41からフローティングディフュージョン49への電荷の転送に先立って、トランジスタ43がオン状態になり、フローティングディフュージョン49に電源電圧VDDが供給され、フローティングディフュージョン49の電圧がリセットされる(リセット動作)ようになっている。
【0028】
トランジスタ44,45は、この例ではN型のMOSトランジスタである。トランジスタ44のゲートはフローティングディフュージョン49、トランジスタ42のドレイン、およびトランジスタ43のソースに接続され、ドレインには電源電圧VDDが供給され、ソースはトランジスタ45のドレインに接続されている。トランジスタ45のゲートはスイッチ48に接続され、ドレインはトランジスタ44のソースに接続され、ソースは信号線SGLに接続されている。
【0029】
スイッチ48は、選択制御線SCLにより供給された選択制御信号SELに基づいて、出力制御線OCL1,OCL2のうちの一方とトランジスタ45のゲートとを接続するものである。出力制御線OCL1には、走査部23により出力制御信号OUT1が供給され、出力制御線OCL2には、走査部23により出力制御信号OUT2が供給されるようになっている。
【0030】
この構成により、画素8では、選択制御信号SELに基づいて、出力制御信号OUT1,OUT2のうちの一方が選択され、その選択された出力制御信号がトランジスタ45のゲートに供給される。これにより、画素8では、トランジスタ45がオン状態になり、トランジスタ44が、フローティングディフュージョン49の電圧に応じた電圧を、信号SIGとして、トランジスタ45を介して信号線SGLに出力する。具体的には、トランジスタ44は、後述するように、フローティングディフュージョン49の電圧がリセットされた後のP相(Pre-charge相)期間TPにおいて、その時のフローティングディフュージョン49の電圧に対応する電圧Vresetを信号SIGとして出力する。また、トランジスタ44は、フォトダイオード41からフローティングディフュージョン49へ電荷が転送された後のD相(Data相)期間TDにおいて、その時のフローティングディフュージョン49の電圧に対応する電圧Vsigを信号SIGとして出力するようになっている。
【0031】
このように、イメージセンサ20では、転送制御信号TG1,TG2、リセット制御信号RST1,RST2、および出力制御信号OUT1,OUT2により、複数の画素8が走査され、各画素8が信号SIGを出力する。その際、イメージセンサ20では、選択制御信号SELに基づいて、転送制御信号TG1、リセット制御信号RST1、および出力制御信号OUT1を用いるか、または転送制御信号TG2、リセット制御信号RST2、および出力制御信号OUT2を用いるかを、カラム単位で選択することができるようになっている。
【0032】
撮像制御部22(図2)は、撮像制御信号S2に基づいて、走査部23および読出部50に対してそれぞれ制御信号を供給することにより、イメージセンサ20の動作を制御するものである。
【0033】
走査部23は、撮像制御部22から供給される制御信号に基づいて、画素アレイ21の複数の画素8を走査するものであり、例えばシフトレジスタやアドレスデコーダ等を含んで構成されるものである。具体的には、走査部23は、画素アレイ21のリセット制御線RCL1,RCL2にリセット制御信号RST1,RST2をそれぞれ供給し、転送制御線TGL1,TGL2に転送制御信号TG1,TG2をそれぞれ供給し、出力制御線OCL1,OCL2に出力制御信号OUT1,OUT2をそれぞれ供給することにより、画素アレイ21の各画素8を、行単位(画素ライン単位)で選択できるようになっている。
【0034】
読出部50は、撮像制御部22から供給される制御信号に基づいて、画素アレイ21の選択制御線SCLに選択制御信号SELを供給するとともに、信号線SGLを介して供給される信号SIGに基づいて、撮像画像データを含む画像信号Spicを生成するものである。
【0035】
図4は、読出部50の一構成例を表すものである。この図では、読出部50に加えて、撮像制御部22をも描いている。読出部50は、信号生成部51,52と、複数のAD(Analog/Digital)変換部60と、読出制御部53とを有している。
【0036】
信号生成部51は、読出制御部53から供給される制御信号に基づいて、参照信号REF1と、クロック信号CLK1と、制御信号CC1とを生成するものである。参照信号REF1は、この例では、P相期間TPおよびD相期間TDにおいて、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に低下する、いわゆるランプ波形を有するものである。クロック信号CLK1は、AD変換部60がAD変換を行う際に用いるクロック信号である。制御信号CC1は、AD変換部60におけるAD変換を制御する信号である。
【0037】
信号生成部52は、読出制御部53から供給される制御信号に基づいて、参照信号REF2と、クロック信号CLK2と、制御信号CC2とを生成するものである。参照信号REF2は、参照信号REF1に対応するものであり、参照信号REF1におけるランプ波形の傾きよりも大きい傾きのランプ波形を有するものである。クロック信号CLK2は、クロック信号CLK1に対応するものであり、クロック信号CLK1の周波数よりも高い周波数を有するものである。制御信号CC2は、制御信号CC1に対応するものである。
【0038】
AD変換部60は、画素アレイ21から供給された信号SIG(電圧Vresetおよび電圧Vsig)に基づいてAD変換を行うものである。複数のAD変換部60は、画素アレイ21に含まれる複数の信号線SGLにそれぞれ対応して設けられている。AD変換部60は、スイッチ61と、コンパレータ62と、スイッチ63,64と、カウンタ65とを有している。
【0039】
スイッチ61は、選択制御信号SELに基づいて、参照信号REF1,REF2のうちの一方を選択して、その選択された信号を参照信号REFとしてコンパレータ62に供給するものである。
【0040】
コンパレータ62は、正入力端子に供給された信号SIGと、負入力端子に供給された参照信号REFとを比較して、その比較結果を比較信号CMPとして出力するものである。
【0041】
スイッチ63は、スイッチ61と同様に、選択制御信号SELに基づいて、クロック信号CLK1,CLK2のうちの一方を選択して、その選択された信号をクロック信号CLKとしてカウンタ65に供給するものである。
【0042】
スイッチ64は、スイッチ61と同様に、選択制御信号SELに基づいて、制御信号CC1,CC2のうちの一方を選択して、その選択された信号を制御信号CCとしてカウンタ65に供給するものである。
【0043】
カウンタ65は、比較信号CMP、クロック信号CLK、および制御信号CCに基づいて、カウントアップ動作またはカウントダウン動作を行うものである。具体的には、カウンタ65は、後述するように、P相期間TPでは、制御信号CCに基づいてカウントダウン動作を開始し、比較信号CMPに基づいてカウントダウン動作を停止する。また、カウンタ65は、D相期間TDでは、制御信号CCに基づいてカウントアップ動作を開始し、比較信号CMPに基づいてカウントアップ動作を停止する。そして、カウンタ65は、D相期間TDの後に、その最終カウント値を出力するようになっている。
【0044】
読出制御部53は、撮像制御部22からの指示に基づいて、信号生成部51,52に対して制御信号を供給することにより、信号生成部51,52の動作を制御するものである。また、読出制御部53は、複数の選択制御信号SELを生成し、生成した複数の選択制御信号SELを、複数のAD変換部60にそれぞれ供給するとともに、画素アレイ21の複数の選択制御線SCLにそれぞれ供給する機能をも有している。
【0045】
この構成により、読出部50では、参照信号REF1,REF2、クロック信号CLK1,CLK2、制御信号CC1,CC2、および信号SIGに基づいて、各AD変換部60がAD変換を行う。具体的には、まず、読出制御部53が、選択制御信号SELを生成することにより、各AD変換部60が参照信号REF1、クロック信号CLK1、および制御信号CC1を用いるか、または参照信号REF2、クロック信号CLK2、および制御信号CC2を用いるかを、カラム単位で選択する。そして、AD変換部60は、選択された参照信号、クロック信号、および制御信号を用いて、後述するように、電圧VsigをAD変換するとともに電圧VresetをAD変換し、そのAD変換結果の差分に基づいて、その画素8における画素値PVを求める。そして、読出部50は、この画素値PVに基づいて、撮像画像データを含む画像信号Spicを生成するようになっている。
【0046】
操作部12(図1)は、例えばタッチパネルや各種ボタンを含んで構成されるものであり、ユーザからの操作を受け付けるものである。そして、操作部12は、ユーザからの操作に基づいて制御信号を生成し、その制御信号を処理部30に供給するようになっている。メモリ13は、例えば不揮発性の半導体メモリを含んで構成されるものであり、処理部30から供給された撮像データを記憶するものである。モニタ14は、例えば液晶表示装置を用いて構成されるものであり、処理部30から供給された画像データに基づいて、画像を表示するものである。
【0047】
処理部30は、画像信号Spicに基づいて信号処理を行うものであり、例えば集積回路により構成されるものである。処理部30は、制御部31と、画像分離部32と、AF(Auto Focus)演算部33と、WB(White Balance)演算部34と、画像処理部35と、メモリ制御部36と、画像合成部37とを有している。
【0048】
制御部31は、撮像装置1の動作を制御するものである。具体的には、制御部31は、操作部12から供給された制御信号に基づいて、処理部30内の各ブロックの動作を制御する。また、制御部31は、撮像制御信号S2を生成して、この撮像制御信号S2をイメージセンサ20に供給することにより、イメージセンサ20の動作を制御するようになっている。撮像装置1は、2つの動作モードMODE1,MODE2を有している。動作モードMODE1は、イメージセンサ20が撮像可能な撮像可能領域RAにおいて、全画素分の撮像データを取得するモードである。動作モードMODE2は、例えば、撮像装置1が電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、撮像可能領域RAのうちの一部の領域について全画素分の撮像データを取得し、それ以外の領域について、間引かれた撮像データを取得するものである。
【0049】
図5は、動作モードMODE2における撮像動作状態を模式的に表すものである。図5において、網掛けがされた部分は、撮像動作が行われる部分を示し、網掛けがされていない部分は、撮像動作が行われない部分を示す。この例では、イメージセンサ20では、一部の領域RBにおいて、全ての画素8が撮像動作を行う。また、イメージセンサ20では、この領域RB以外の領域について、2ラインに1ラインの割合で間引走査を行うことにより、この例では奇数ラインに属する画素8が撮像動作を行う。
【0050】
制御部31は、例えば、撮像装置1が電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、動作モードMODE2で動作する。具体的には、制御部31は、例えば、電子ズームを行う場合には、電子ズームを行いたい領域を領域RBとして設定する。また、制御部31は、例えば、マニュアルフォーカスを行う場合には、ユーザがフォーカスを合わせやすくするために拡大表示する領域を領域RBとして設定する。そして、制御部31は、イメージセンサ20に対して撮像制御信号S2を供給することにより、イメージセンサ20が図5に示したような撮像動作をするように制御することができるようになっている。
【0051】
画像分離部32は、イメージセンサ20が図5に示したような撮像動作を行った場合において、画像信号Spicに基づいて、全体画像PAおよび詳細画像PBを生成するものである。
【0052】
図6は、画像分離部32の一動作例を模式的に表すものであり、(A)は全体画像PAを示し、(B)は詳細画像PBを示す。画像分離部32は、画像信号Spicに含まれる、撮像可能領域RAにおける奇数ラインに属する画素8に係るデータに基づいて、全体画像PAを生成するとともに、画像信号Spicに含まれる、領域RBにおける全ての画素8に係るデータに基づいて、詳細画像PBを生成する。そして、画像分離部32は、全体画像PAを、画像信号SAを用いて画像処理部35に供給するとともに、詳細画像PBを、画像信号SBを用いて、画像処理部35、AF演算部33、およびWB演算部34に供給するようになっている。
【0053】
AF演算部33は、画像信号SBに基づいて所定の演算を行い、制御信号S1を用いてレンズ部11を制御することにより、撮像装置1における焦点を調整するものである。具体的には、AF演算部33は、焦点が合った詳細画像PBが得られるように、撮像装置1における焦点を調整するようになっている。
【0054】
WB演算部34は、画像信号SBに基づいて所定の演算を行うことにより、ホワイトバランスの調整に用いる信号S3を生成するものである。具体的には、WB演算部34は、詳細画像PBのホワイトバランスが所望の状態になるような設定を求め、その設定を信号S3として出力するようになっている。
【0055】
画像処理部35は、画像信号SAに基づいて所定の画像処理を行うことにより画像信号SA2を生成するとともに、画像信号SBに基づいて所定の画像処理を行うことにより画像信号SB2を生成するものである。この所定の画像処理は、例えば、信号S3に基づいて行うホワイトバランス調整処理を含んでいる。
【0056】
メモリ制御部36は、画像信号SA2,SB2に基づいて、メモリ13に画像を記憶させるものである。
【0057】
画像合成部37は、画像信号SA2,SB2に基づいて、画像合成処理を行い、モニタ14に表示する表示画像PPを生成するものである。
【0058】
図7は、表示画像PPの一例を模式的に表すものである。この例では、詳細画像PBに対応する画像PB2がモニタ14の表示画面全体に表示されるとともに、全体画像PAに対応する画像PA2が、この例では右下にピクチャインピクチャ表示される。
【0059】
画像合成部37は、イメージセンサ20の撮像可能領域RAに対応する画像PA2が、その撮像可能領域RA内の領域RBに対応する画像PB2よりも、モニタ14において狭い領域で表示されるように、画像PA2を、解像度を落としつつ縮小する。そして、画像合成部37は、この例では、図7に示したように、画像PB2の右下に画像PA2を配置することにより、表示画像PPを生成する。
【0060】
例えば、電子ズームを行う場合には、電子ズームを行いたい領域(領域RB)における画像が画像PB2として表示画面全体に表示されるとともに、撮像可能領域RAにおける画像が画像PA2としてピクチャインピクチャ表示される。この画像PA2には、電子ズームを行っている領域RBを示す枠FBが含まれる。すなわち、画像PA2の枠FB内の画像は、画像PB2に対応するものである。これにより、ユーザは、撮像可能領域RAのうちのどの領域が電子ズームの対象となっているかを把握することができる。また、マニュアルフォーカスを行う場合には、ユーザがフォーカスを合わせやすくするために拡大表示する領域(領域RB)における画像が画像PB2として表示画面全体に表示されるとともに、撮像可能領域RAにおける画像が画像PA2としてピクチャインピクチャ表示される。これにより、ユーザは、撮像可能領域RAのうちのどの領域が拡大表示の対象となっているかを把握することができるようになっている。
【0061】
ここで、AD変換部60は、本開示における「変換部」の一具体例に対応する。コンパレータ62は、本開示における「比較部」の一具体例に対応する。制御部31、撮像制御部22、読出制御部53、および信号生成部51,52は、本開示における「制御部」の一具体例に対応する。画像合成部37は、本開示における「画像生成部」の一具体例に対応する。画素アレイ21は、本開示における「撮像部」の一具体例に対応する。第1の領域は、本開示における「領域RB」の一具体例に対応する。D相期間TDは、本開示における「変換期間」の一具体例に対応する。信号SIGの電圧Vsigは、本開示における「画素信号」の一具体例に対応する。
【0062】
[動作および作用]
続いて、本実施の形態の撮像装置1の動作および作用について説明する。
【0063】
(全体動作概要)
まず、図1を参照して、撮像装置1の全体動作概要を説明する。イメージセンサ20は、撮像制御信号S2に基づいて、レンズ部11を用いて撮像動作を行い、取得した撮像画像を画像信号Spicとして処理部30に供給する。画像分離部32は、画像信号Spicに基づいて、全体画像PAおよび詳細画像PBを生成し、全体画像PAを、画像信号SAを用いて画像処理部35に供給するとともに、詳細画像PBを、画像信号SBを用いて、画像処理部35、AF演算部33、およびWB演算部34に供給する。AF演算部33は、画像信号SBに基づいて所定の演算を行い、制御信号S1を用いてレンズ部11を制御することにより、撮像装置1における焦点を調整する。WB演算部34は、画像信号SBに基づいて所定の演算を行うことにより、ホワイトバランスの調整に用いる信号S3を生成する。画像処理部35は、画像信号SAに基づいて所定の画像処理を行うことにより画像信号SA2を生成するとともに、画像信号SBに基づいて所定の画像処理を行うことにより画像信号SB2を生成する。メモリ制御部36は、画像信号SA2,SB2に基づいて、メモリ13に画像を記憶させる。メモリ13は、メモリ制御部36から供給された撮像データを記憶する。画像合成部37は、画像信号SA2,SB2に基づいて、画像合成処理を行い、表示画像PPを生成する。モニタ14は、表示画像PPを表示する。
【0064】
(詳細動作)
制御部31は、動作モードMODE1では、イメージセンサ20が撮像可能な撮像可能領域RAにおいて、全画素分の撮像データを取得するように、イメージセンサ20の動作を制御する。そして、制御部31は、例えば、ユーザ操作に基づいて電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、動作モードを、動作モードMODE1から動作モードMODE2に遷移させる。そして、制御部31は、この動作モードMODE2において、図5に示したように、撮像可能領域RAのうちの一部の領域RBについて全画素分の撮像データを取得し、それ以外の領域について、間引かれた撮像データを取得するように、イメージセンサ20の動作を制御する。
【0065】
以下に、イメージセンサ20が、動作モードMODE2において図5に示した動作を行う場合について、詳細に説明する。
【0066】
図8は、図5に示したカラムCOL1に属する複数の画素8に対する走査の一例を表すものであり、図9は、図5に示したカラムCOL2に属する複数の画素8に対する走査の一例を表すものである。イメージセンサ20では、まず、画素8が蓄積動作M1を行った後に、読出部50がその画素8に対して読出動作M2を行う。蓄積動作M1では、フォトダイオード41が、受光量に応じた量の電荷を生成して内部に蓄積する。また、読出動作M2では、画素8が、電圧Vresetおよび電圧Vsigを順次出力し、読出部50が、その電圧Vresetおよび電圧Vsigに基づいて画素値PVを求める。
【0067】
図8に示したように、カラムCOL1に属する画素8に対する走査では、奇数ラインに属する画素8が、上から順に、時間Δtの間隔で蓄積動作M1を順次開始する。そして、これらの画素8が、所定時間にわたり蓄積動作M1を行った後、読出部50が、これらの画素8に対して読出動作M2を順次行う。
【0068】
一方、図9に示したように、カラムCOL2に属する画素8に対する走査では、領域RBにおいて、全ての画素8が、上から順に、蓄積動作M1を順次開始する。その際、領域RB内の画素8は、時間Δtの半分(Δt/2)の時間間隔で、蓄積動作M1を順次開始する。そして、これらの画素8が、所定時間にわたり蓄積動作M1を行った後、読出部50が、これらの画素8に対して読出動作M2を順次行う。その際、撮像装置1では、領域RB内の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さを、領域RB外の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さの半分にしている。これにより、撮像装置1では、後ほど比較例と対比して説明するように、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【0069】
図10は、領域RB外の画素8Aに対する読出動作M2の一例を表すものであり、(A)はリセット制御信号RST1の波形を示し、(B)は転送制御信号TG1の波形を示し、(C)は出力制御信号OUT1の波形を示し、(D)は参照信号REF1の波形を示し、(E)は信号SIGの波形を示し、(F)は比較信号CMPの波形を示し、(G)はクロック信号CLK1の波形を示し、(H)はカウンタ65におけるカウント値CNTを示す。ここで、図10(D),(E)では、各信号の波形を同じ電圧軸で示している。画素8Aは領域RB外の画素8であるので、読出制御部53は、選択制御信号SELを用いて、画素8Aにおいて、転送制御信号TG1、リセット制御信号RST1、および出力制御信号OUT1が選択され、AD変換部60において、参照信号REF1、クロック信号CLK1、および制御信号CC1が選択されるように制御する。
【0070】
イメージセンサ20では、ある1水平期間(1H)において、まず、走査部23が、画素8Aにリセット動作を行わせ、AD変換部60が、その後のP相期間TPにおいて、その画素8Aが出力した電圧Vresetに基づいてAD変換を行う。そして、走査部23が、画素8Aに転送動作を行わせ、AD変換部60が、D相期間TDにおいて、その画素8Aが出力した電圧Vsigに基づいてAD変換を行う。以下にこの動作について詳細に説明する。
【0071】
まず、タイミングt1において、走査部23は、リセット制御信号RST1の電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図10(A))。これにより、画素8Aでは、トランジスタ43がオン状態になり、その結果、フローティングディフュージョン49の電圧が電源電圧VDDに設定され、フローティングディフュージョン49の電圧がリセットされる。また、これと同時に、走査部23は、出力制御信号OUT1の電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図10(C))。これにより、画素8Aでは、トランジスタ45がオン状態になり、画素8Aが信号線SGLと電気的に接続される。
【0072】
次に、タイミングt2において、走査部23は、リセット制御信号RST1の電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図10(A))。これにより、画素8Aでは、トランジスタ43がオフ状態になる。そして、画素8Aは、このタイミングt2以降において、このときのフローティングディフュージョン49の電圧に対応する電圧Vresetを信号SIGとして出力する。
【0073】
次に、タイミングt3〜t5の期間(P相期間TP)において、読出部50は、電圧Vresetに基づいてAD変換を行う。具体的には、まず、タイミングt3において、信号生成部51は、読出制御部53から供給される制御信号に基づいて、クロック信号CLK1の生成を開始するとともに(図10(G))、参照信号REF1の電圧を、電圧V1から所定の変化度合いで低下させ始める(図10(D))。これに応じて、AD変換部60のカウンタ65は、これ以降、カウントダウン動作を行い、カウント値CNTを順次低下させる(図10(H))。
【0074】
そして、タイミングt4において、参照信号REF1の電圧が信号SIGの電圧Vresetを下回る(図10(D),(E))。これに応じて、AD変換部60のコンパレータ62は、比較信号CMPの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図10(F))。その結果、カウンタ65は、カウントダウン動作を停止する(図10(H))。このようにして、AD変換部60は、電圧Vresetをデジタル値(カウント値CNT1)に変換する。
【0075】
次に、タイミングt5において、信号生成部51は、読出制御部53から供給される制御信号に基づいて、クロック信号CLK1の生成を停止するとともに(図10(G))、参照信号REF1の電圧の変化を停止させ、その後に、参照信号REF1の電圧を電圧V1に戻す(図10(D))。その際、タイミングt6において、参照信号REF1の電圧が信号SIGの電圧Vresetを上回る(図10(D),(E))。これに応じて、AD変換部60のコンパレータ62は、比較信号CMPの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図10(F))。
【0076】
そして、タイミングt7において、走査部24は、転送制御信号TG1の電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図10(B))。これにより、画素8Aでは、トランジスタ42がオン状態になり、その結果、フォトダイオード41で発生した電荷がフローティングディフュージョン49に転送される。これに応じて、信号SIGの電圧は徐々に低下する(図10(E))。
【0077】
そして、タイミングt8において、走査部23は、転送制御信号TG1の電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図10(B))。これにより、画素8Aでは、トランジスタ42がオフ状態になる。そして、画素8Aは、このタイミングt8以降において、このときのフローティングディフュージョン49の電圧に対応する電圧Vsigを信号SIGとして出力する。
【0078】
次に、タイミングt9〜t11の期間(D相期間TD)において、読出部50は、電圧Vsigに基づいてAD変換を行う。具体的には、まず、タイミングt9において、信号生成部51は、読出制御部53から供給される制御信号に基づいて、クロック信号CLK1の生成を開始するとともに(図10(G))、参照信号REF1の電圧を、電圧V1から所定の変化度合いで低下させ始める(図10(D))。これに応じて、AD変換部60のカウンタ65は、これ以降、カウントアップ動作を行い、カウント値CNTを順次上昇させる(図10(H))。
【0079】
そして、タイミングt10において、参照信号REF1の電圧が信号SIGの電圧Vsigを下回る(図10(D),(E))。これに応じて、AD変換部60のコンパレータ62は、比較信号CMPの電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図10(F))。その結果、カウンタ65は、カウントアップ動作を停止する(図10(H))。このようにして、AD変換部60は、電圧Vsigをデジタル値(カウント値CNT2)に変換する。そして、AD変換部60は、カウント値CNT(CNT2−CNT1)を出力する。
【0080】
次に、タイミングt11において、信号生成部51は、読出制御部53から供給される制御信号に基づいて、クロック信号CLK1の生成を停止する(図10(G))。これと同時に、信号生成部51は、参照信号REF1の電圧の変化を停止させ、その後に、参照信号REF1の電圧を電圧V1に戻す(図10(D))。その際、タイミングt12において、参照信号REF1の電圧が信号SIGの電圧Vsigを上回る(図10(D),(E))。これに応じて、AD変換部60のコンパレータ62は、比較信号CMPの電圧を低レベルから高レベルに変化させる(図10(F))。
【0081】
次に、タイミングt13において、走査部23は、出力制御信号OUT1の電圧を高レベルから低レベルに変化させる(図10(C))。これにより、画素8Aでは、トランジスタ45がオフ状態になり、画素8Aが信号線SGLから電気的に切り離される。
【0082】
このように、イメージセンサ20では、電圧VresetをAD変換してデジタル値(カウント値CNT1)を取得するとともに、電圧VsigをAD変換してデジタル値(カウント値CNT2)を取得し、デジタル値の差分(CNT2−CNT1)を求めるようにした。イメージセンサ20では、このように相関2重サンプリングを行うようにしたので、電圧Vsigに含まれるノイズ成分を取り除くことができ、その結果、撮像画像の画質を高めることができる。
【0083】
また、イメージセンサ20では、カウントダウン動作およびカウントアップ動作を行うカウンタ65を設けるようにしたので、例えば、2つのカウント値CNT1,CNT2の差分を求める演算部を設ける必要がないため、回路構成をシンプルにすることができる。
【0084】
次に、領域RB内の2つの画素8C,8Dに対する読出動作M2を、領域RB外の画素8Bに対する読出動作M2と対比して説明する。画素8Bは、図5に示したように、カラムCOL1におけるn番目の画素ラインに属する画素8である。画素8Cは、カラムCOL2におけるn番目の画素ラインに属する画素8であり、画素8Dは、カラムCOL2における(n+1)番目の画素ラインに属する画素8である。
【0085】
図11(A)〜(G)は、画素8Bに対する一動作例を表すものであり、(A)はn番目の画素ラインに対応するリセット制御信号RST1(n)の波形を示し、(B)はn番目の画素ラインに対応する転送制御信号TG1(n)の波形を示し、(C)はn番目の画素ラインに対応する出力制御信号OUT1(n)の波形を示し、(D)は参照信号REF1の波形を示し、(E)は信号SIGの波形を示し、(F)は比較信号CMPの波形を示し、(G)はクロック信号CLK1の波形を示す。画素8Bは領域RB外の画素8であるので、読出制御部53は、選択制御信号SELを用いて、画素8Bにおいて、転送制御信号TG1、リセット制御信号RST1、および出力制御信号OUT1が選択され、AD変換部60において、参照信号REF1、クロック信号CLK1、および制御信号CC1が選択されるように制御する。よって、読出部50は、図10に示した場合と同様に、タイミングt1〜t14の期間において、この画素8Bに対する読出動作M2を行う。
【0086】
図11(H)〜(Q)は、2つの画素8C,8Dに対する一動作例を表すものであり、(H)はn番目の画素ラインに対応するリセット制御信号RST2(n)の波形を示し、(I)はn番目の画素ラインに対応する転送制御信号TG2(n)の波形を示し、(J)はn番目の画素ラインに対応する出力制御信号OUT2(n)の波形を示し、(K)は(n+1)番目の画素ラインに対応するリセット制御信号RST2(n+1)の波形を示し、(L)は(n+1)番目の画素ラインに対応する転送制御信号TG2(n+1)の波形を示し、(M)は(n+1)番目の画素ラインに対応する出力制御信号OUT2(n+1)の波形を示し、(N)は参照信号REF2の波形を示し、(O)は信号SIGの波形を示し、(P)は比較信号CMPの波形を示し、(Q)はクロック信号CLK2の波形を示す。画素8C,8Dは領域RB内の画素8であるので、読出制御部53は、選択制御信号SELを用いて、画素8C,8Dにおいて、転送制御信号TG2、リセット制御信号RST2、および出力制御信号OUT2が選択され、AD変換部60において、参照信号REF2、クロック信号CLK2、および制御信号CC2が選択されるように制御する。
【0087】
画素8Cは、タイミングt1〜t19までの期間において、リセット制御信号RST2(n)、転送制御信号TG2(n)、および出力制御信号OUT2(n)に基づいて、リセット動作、電圧Vresetの出力、転送動作、および電圧Vsigの出力を行う(図11(H)〜(J),(O))。同様に、画素8Dは、続くタイミングt19〜t14までの期間において、リセット制御信号RST2(n+1)、転送制御信号TG2(n+1)、および出力制御信号OUT2(n+1)に基づいて、リセット動作、電圧Vresetの出力、転送動作、および電圧Vsigの出力を行う(図11(K)〜(M),(O))。AD変換部60は、参照信号REF1(図11(D))よりもランプ波形の傾きが大きい参照信号REF2(図11(M))と、クロック信号CLK1(図11(G))よりも周波数が高いクロック信号CLK2(図11(Q))とを用いて、AD変換を行う。この例では、参照信号REF2におけるランプ波形の傾きを、参照信号REF1におけるランプ波形の傾きの2倍に設定するとともに、クロック信号CLK2の周波数を、クロック信号CLK1の周波数の2倍に設定している。これにより、この例では、P相期間TPの長さを半分にするとともに、D相期間TDの長さを半分にすることができる。その結果、イメージセンサ20では、図9に示したように、領域RB内の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さを、領域RB外の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さの半分にすることができる。
【0088】
このように、撮像装置1では、読出制御部53は、着目した画素8が領域RB内であるか否かに基づいて、選択制御信号SELを生成した。そして、各画素8は、この選択制御信号SELに基づいて、転送制御信号TG1、リセット制御信号RST1、および出力制御信号OUT1を用いるか、または転送制御信号TG2、リセット制御信号RST2、および出力制御信号OUT2を用いるかを、選択するようにした。さらに、AD変換部60は、選択制御信号SELに基づいて、参照信号REF1、クロック信号CLK1、および制御信号CC1を用いるか、または参照信号REF2、クロック信号CLK2、および制御信号CC2を用いるかを、選択するようにした。これにより、撮像装置1では、領域RB内の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さを、領域RB外の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さの半分にすることができるので、以下に比較例2と対比して説明するように、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【0089】
次に、いくつかの比較例と対比して、本実施の形態の作用を説明する。
【0090】
(比較例1)
比較例1に係る撮像装置1Qは、撮像可能領域における全ての画素が撮像動作を行い、取得した撮像画像に基づいて全体画像PAおよび詳細画像PBを生成するものである。この場合には、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができるものの、読出部は、全ての画素に対して読出動作を行うため、消費電力が大きくなってしまうおそれがある。さらに、撮像装置1Qでは、全ての画素に対して読出動作を行うため、フレームレートを高くすることができないおそれもある。
【0091】
一方、実施の形態に係る撮像装置1では、図5に示したように、領域RBについては、全ての画素8に対して読出動作M2を行い、領域RB以外の領域については、奇数ラインに属する画素8に対して読出動作M2を行う。このように、撮像装置1では、読出動作M2を行う必要がある画素8に対してのみ読出動作M2を行うようにしたので、消費電力を低減することができるとともに、フレームレートを高くすることができる。
【0092】
(比較例2)
比較例2に係る撮像装置1Rは、領域RB内の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さと、領域RB外の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さとを等しくしたものである。
【0093】
図12は、撮像装置1Rにおける、カラムCOL2に属する画素8に対する走査の一例を表すものである。この例でも、本実施の形態の場合(図9)と同様に、領域RBにおいて、全ての画素8が、上から順に、蓄積動作M1を順次開始する。その際、領域RB内の画素8は、時間Δtの間隔で、蓄積動作M1を順次開始する。そして、これらの画素8が、所定時間にわたり蓄積動作M1を行った後、撮像装置1Rの読出部50Rが、これらの画素8に対して読出動作M2を順次行う。
【0094】
このように、比較例に係る撮像装置1Rでは、1フレームにおいて、読出動作M2を行う期間の長さを一定にした。具体的には、領域RB内の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さと、領域RB外の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さとを互いに等しくした。その結果、図12において特性W3で示したように、蓄積動作M1を行うタイミングが一直線上に並ばないため、フォーカルプレーン歪が不均一になってしまい、撮像画像の画質が低下するおそれがある。
【0095】
一方、実施の形態に係る撮像装置1では、1フレームにおいて、読出動作M2を行う期間の長さを変化させるようにした。具体的には、図9に示したように、領域RB内の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さを、領域RB外の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さの半分にした。その結果、撮像装置1では、図9において特性W2で示したように、蓄積動作M1を行うタイミングが一直線上に並ぶため、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。その結果、例えば、撮像画像をメモリ13に記憶させる場合には、画質が高い撮像画像を保存することができる。また、例えば、図7に示したような表示画像PPを表示する場合には、画像PA2において、枠FBの内側と外側でのフォーカルプレーン歪の差を低減することができる。
【0096】
[効果]
以上のように本実施の形態では、領域RB内の画素に対して読出動作を行う期間の長さを、領域RB外の画素に対して読出動作を行う期間の長さの半分にしたので、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【0097】
本実施の形態では、読出動作を行う必要がある画素に対してのみ読出動作を行うようにしたので、消費電力を低減することができるとともに、フレームレートを下げることができる。
【0098】
[変形例1−1]
上記実施の形態では、動作モードMODE2において、領域RBについては、全ての画素8が撮像動作を行うようにするとともに、領域RB以外の領域については、2ラインに1ラインの割合で撮像動作を行うようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、領域RB以外の領域について、4ラインに1ラインの割合で撮像動作を行ってもよい。この場合には、例えば、領域RB内の画素に対して読出動作M2を行う期間の長さを、領域RB外の画素に対して読出動作M2を行う期間の長さの1/4にすることができる。また、例えば、領域RBについても間引走査を行い、領域RB以外の領域については、さらに多くのラインを間引くようにしてもよい。具体的には、例えば、領域RBについて、2ラインに1ラインの割合で撮像動作を行い、領域RB以外の領域について、4ラインに1ラインの割合で撮像動作を行ってもよい。
【0099】
[変形例1−2]
上記実施の形態では、動作モードMODE2において、領域RB内の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さを、領域RB外の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さの半分にしたが、これに限定されるものではなく、領域RB内の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さを、領域RB外の画素8に対して読出動作M2を行う期間の長さより短くすることができればよい。これにより、フォーカルプレーン歪の均一性を改善することができるため、撮像画像の画質を高めることができる。
【0100】
同様に、上記実施の形態では、図11に示したように、領域RB内の画素8におけるD相期間TDの長さを、領域RB外の画素8におけるD相期間TDの長さの半分にしたが、これに限定されるものではなく、上記実施の形態では、領域RB内の画素8におけるP相期間TPの長さを、領域RB外の画素8におけるP相期間TPの長さの半分にしたが、これに限定されるものではない。
【0101】
[変形例1−3]
上記実施の形態では、動作モードMODE2において、クロック信号CLK2の周波数を、クロック信号CLK1の周波数よりも高くしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、2つのクロック信号の周波数を同じにしてもよい。以下に、本変形例に係る撮像装置1Cについて詳細に説明する。
【0102】
図13は、撮像装置1Cに係る読出部50Cの一構成例を表すものである。読出部50Cは、信号生成部52Cと、AD変換部60Cとを有している。
【0103】
信号生成部52Cは、読出制御部53から供給される制御信号に基づいて、参照信号REF2と、クロック信号CLK2Cと、制御信号CC2とを生成するものである。クロック信号CLK2Cは、クロック信号CLK1に対応するものであり、クロック信号CLK1の周波数と同じ周波数を有するものである。
【0104】
AD変換部60Cは、カウンタ65Cを有している。カウンタ65Cは、比較信号CMP、クロック信号CLK、制御信号CC、および選択制御信号SELに基づいて、カウントアップ動作またはカウントダウン動作を行うものである。その際、カウンタ65Cは、選択制御信号SELに基づいて、スイッチ63がクロック信号CLK2Cを選択している場合には、最終カウント値を2倍にして出力するようになっている。
【0105】
図14は、カラムCOL2における領域RB外の画素8Bと領域RB内の画素8C,8Dに対する読出動作M2の一例を表すものである。図14(A)〜(G)は、領域RB外の画素8Bに対する一動作例を示し、図14(H)〜(Q)は、領域RB内の2つの画素8C,8Dに対する一動作例を示す。
【0106】
画素8Cは、タイミングt1〜t19までの期間において、リセット制御信号RST2(n)、転送制御信号TG2(n)、および出力制御信号OUT2(n)に基づいて、リセット動作、電圧Vresetの出力、転送動作、および電圧Vsigの出力を行う(図14(H)〜(J),(O))。同様に、画素8Dは、続くタイミングt19〜t14までの期間において、リセット制御信号RST2(n+1)、転送制御信号TG2(n+1)、および出力制御信号OUT2(n+1)に基づいて、リセット動作、電圧Vresetの出力、転送動作、および電圧Vsigの出力を行う(図14(K)〜(L),(O))。AD変換部60Cは、参照信号REF1(図14(D))よりもランプ波形の傾きが大きい参照信号REF2(図14(N))と、クロック信号CLK1(図14(G))と同じ周波数のクロック信号CLK2C(図14(Q))とを用いて、AD変換を行う。このとき、クロック信号CLK2Cの周波数が、上記実施の形態に係るクロック信号CLK2(図11(Q))の半分であるため、カウンタ65Cの最終カウント値は、上記実施の形態の場合の半分になる。よって、カウンタ65Cは、この最終カウント値を2倍にして出力する。
【0107】
このように構成しても、上記実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【0108】
[変形例1−4]
上記実施の形態では、処理部30に画像合成部37を設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば図15に示す撮像装置1Dのように、画像合成部を省いてもよい。この撮像装置1Dは、処理部30Dと、モニタ14A,14Bとを備えている。動作モードMODE2において、モニタ14Aは、画像信号SA2に基づいて表示を行い、モニタ14Bは、画像信号SB2に基づいて表示を行う。この構成により、ユーザは、全体画像PAに対応する表示画像をモニタ14Aにより確認するとともに、詳細画像PBに対応する表示画像をモニタ14Bにより確認することができる。
【0109】
[変形例1−5]
上記実施の形態では、処理部30を1チップの集積回路により構成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、処理部30の全部または一部のブロックをイメージセンサに集積してもよい。具体的には、例えば、図16に示す撮像装置1Eのように、画像分離部32とAF演算部33をイメージセンサ20Eに集積してもよい。撮像装置1Eは、イメージセンサ20Eと、処理部30Eとを備えている。イメージセンサ20Eは、画像信号SA,SBを生成し、処理部30Eは、画像信号SA,SBに基づいて処理を行う。なお、これに限定されるものではなく、例えば、さらにWB演算部34および画像処理部35をイメージセンサに集積してもよい。
【0110】
[変形例1−6]
上記実施の形態では、画像処理部35が、画像信号SAに基づいて所定の画像処理を行うとともに、画像信号SBに基づいて所定の画像処理を行ったが、その際、画像信号SAが示す全体画像PAに対していわゆるブレンディング処理を行ってもよい。すなわち、図6に示した全体画像PAにおいて、領域RB内の画像部分と、領域RB外の画像部分とは、上述したように、互いに異なる動作により得られたものであるので、領域RBの境界付近の画像が不自然になるおそれがある。よって、全体画像PAに対してブレンディング処理を行うことにより、領域RBの境界付近における画像の不自然さが目立たないようにすることができる。
【0111】
[変形例1−7]
上記実施の形態では、制御部31は、ユーザ操作に基づいて動作モードを動作モードMODE1から動作モードMODE2に遷移させ、領域RBを設定するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、制御部31は、処理部30が所定の処理を行うことにより動作モードを遷移させ、領域RBを設定してもよい。具体的には、例えば、画像処理部35が、顔認識処理を行う機能を有している場合には、顔を認識したことに基づいて動作モードを動作モードMODE1から動作モードMODE2に遷移させ、顔があると認識された領域を領域RBとして設定することができる。なお、認識処理の対象は顔に限定されるものではなく、車、ナンバープレートなどの物であってもよい。ここで、画像処理部35は、本開示における「画像認識部」の一具体例に対応する。このような認識処理の場合には、図7に示したように、認識対象(例えば顔)を含む詳細画像PBに対応する画像PB2をモニタ14の表示画面全体に表示し、全体画像PAに対応する画像PA2を右下にピクチャインピクチャ表示してもよい。また、例えば、ピクチャインピクチャ表示を行わずに、認識対象を含む詳細画像PBに対応する画像PB2をモニタ14の表示画面全体に表示してもよい。この場合でも、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることにより、例えば、顔認識処理における処理精度を高めることができる。
【0112】
[変形例1−8]
上記実施の形態では、動作モードMODE2において、1つの領域RBを設定したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図17に示したように、複数の領域RBを設定してもよい。この例では、例えば、顔認識処理を行う場合の例を示しており、2つの顔を認識し、制御部31が2つの領域RB1,RB2を設定している。また、領域RB1に係る詳細画像と、領域RB2に係る詳細画像を、図18A,18Bに示したように、それぞれ、異なるモニタに拡大表示してもよい。
【0113】
[変形例1−9]
上記実施の形態では、撮像装置1が電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、オートフォーカスを行う場合において、焦点を合わせる画像領域を、中央スポットやフレキシブルスポットなどの狭い領域に設定する場合に適用することができる。この場合には、制御部31は、焦点を合わせる画像領域を領域RBに設定する。そして、AF演算部33は、この領域RBに係る詳細画像PBに基づいて所定の演算を行い、レンズ部11を制御する。なお、このとき、画像合成部37は、画像合成処理を行わず、画像信号SA2に基づいて、全体画像PAに対応する表示画像PPを生成する。
【0114】
また、例えば、ホワイトバランス調整を行う場合において、ホワイトバランスを調整する画像領域を狭くする場合に適用することができる。この場合には、制御部31は、ホワイトバランスを調整する画像領域を領域RBに設定する。そして、WB演算部34は、この領域RBに係る詳細画像PBに基づいて所定の演算を行い、ホワイトバランスの調整に用いる信号S3を生成する。なお、このとき、画像合成部37は、画像合成処理を行わず、画像信号SA2に基づいて、全体画像PAに対応する表示画像PPを生成する。
【0115】
[その他の変形例]
また、これらの変形例のうちの2以上を組み合わせてもよい。
【0116】
<2.第2の実施の形態>
次に、第2の実施の形態に係る撮像装置2について説明する。本実施の形態は、各画素ラインに対して、一組の転送制御線TGL、リセット制御線RCL、および出力制御線OCLを設けたものである。なお、上記第1の実施の形態に係る撮像装置1と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【0117】
図1に示したように、撮像装置2は、イメージセンサ70と、処理部90とを備えている。
【0118】
図19は、イメージセンサ70の一構成例を表すものである。イメージセンサ70は、画素アレイ71と、撮像制御部72と、走査部73と、読出部80とを有している。
【0119】
画素アレイ71は、複数の画素9がマトリックス状に配置されたものである。また、画素アレイ71は、水平方向(図19における横方向)に延伸する複数の転送制御線TGLと、水平方向に延伸する複数のリセット制御線RCLと、水平方向に延伸する複数の出力制御線OCLと、垂直方向(図19における縦方向)に延伸する複数の信号線SGLとを有している。複数の転送制御線TGLの一端、複数のリセット制御線RCLの一端、および複数の出力制御線OCLの一端は、走査部73にそれぞれ接続され、複数の信号線SGLの一端は、それぞれ、読出部80にそれぞれ接続されている。
【0120】
図20は、画素9の一構成例を表すものである。画素9は、フォトダイオード41と、トランジスタ42〜45と、フローティングディフュージョン49とを有している。すなわち、画素9は、第1の実施の形態に係る画素8(図3)から、スイッチ46〜48を省いたものである。トランジスタ42のゲートは転送制御線TGLに接続されている。トランジスタ43のゲートはリセット制御線RCLに接続されている。トランジスタ45のゲートは出力制御線OCLに接続されている。転送制御線TGLには、走査部73により転送制御信号TGが供給され、リセット制御線RCLには、走査部73によりリセット制御信号RSTが供給され、出力制御線OCLには、走査部73により出力制御信号OUTが供給されるようになっている。
【0121】
撮像制御部72(図19)は、撮像制御信号S2に基づいて、走査部73および読出部80に対してそれぞれ制御信号を供給することにより、イメージセンサ70の動作を制御するものである。走査部73は、撮像制御部72から供給される制御信号に基づいて、画素アレイ71の複数の画素9を走査するものである。
【0122】
読出部80は、撮像制御部72から供給される制御信号、および信号線SGLを介して供給される信号SIGに基づいて、撮像画像データを含む画像信号Spicを生成するものである。
【0123】
図21は、読出部80の一構成例を表すものである。この図では、読出部80に加えて、撮像制御部72をも描いている。読出部80は、信号生成部81と、複数のAD変換部100と、読出制御部83とを有している。
【0124】
信号生成部81は、読出制御部83から供給される制御信号に基づいて、参照信号REFと、クロック信号CLKと、制御信号CCとを生成するものである。具体的には、信号生成部81は、読出制御部53から供給される制御信号に基づいて、ランプ波形の傾きが異なる2つの参照信号(上記第1の実施の形態における参照信号REF1,REF2)のうちの一方を選択的に生成し、参照信号REFとして出力する。同様に、信号生成部81は、読出制御部83から供給される制御信号に基づいて、周波数が互いに異なる2つのクロック信号(上記第1の実施の形態におけるクロック信号CLK1,CLK2)のうちの一方を選択的に生成し、クロック信号CLKとして出力する。また、信号生成部81は、読出制御部83から供給される制御信号に基づいて、2つの制御信号(上記第1の実施の形態における制御信号CC1,CC2)のうちの一方を選択的に生成し、制御信号CCとして出力するようになっている。
【0125】
AD変換部100は、画素アレイ71から供給された信号SIG(電圧Vresetおよび電圧Vsig)に基づいてAD変換を行うものである。AD変換部100は、コンパレータ62と、カウンタ65とを有している。すなわち、AD変換部100は、第1の実施の形態に係るAD変換部60(図4)から、スイッチ61,63,64を省いたものである。
【0126】
読出制御部83は、撮像制御部72からの指示に基づいて、信号生成部81に対して制御信号を供給することにより、信号生成部81の動作を制御するものである。
【0127】
処理部90は、図1に示したように、制御部91と、画像分離部92とを有している。
【0128】
制御部91は、撮像装置2の動作を制御するものである。撮像装置2は、上記実施の形態に係る撮像装置1と同様に、2つの動作モードMODE1,MODE2を有している。制御部91は、上記実施の形態に係る制御部31と同様に、例えば、撮像装置2が電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、動作モードMODE2で動作する。具体的には、制御部91は、例えば、電子ズームを行う場合には、電子ズームを行いたい領域を領域RBとして設定する。そして、制御部91は、設定した領域RBに基づいて、その領域RBに対応する複数の画素ラインからなる領域RCを設定する。
【0129】
図22は、イメージセンサ70が撮像可能な撮像可能領域RAにおける撮像動作状態を模式的に表すものである。この例では、イメージセンサ70では、領域RBに対応する複数の画素ラインからなる領域RCにおいて、全ての画素9が撮像動作を行う。また、イメージセンサ70では、領域RC以外の領域において、2ラインに1ラインの割合で間引走査を行うことにより、この例では奇数ラインに属する画素9が撮像動作を行う。
【0130】
制御部91は、イメージセンサ70に対して撮像制御信号S2を供給することにより、イメージセンサ70が図22に示したような撮像動作をするように制御することができるようになっている。
【0131】
画像分離部92は、イメージセンサ70が図22に示したような撮像動作を行った場合において、画像信号Spicに基づいて、図6に示した全体画像PAおよび詳細画像PBを生成するものである。すなわち、画像分離部92は、画像信号Spicに含まれる、撮像可能領域RAにおける奇数ラインに属する画素9に係るデータに基づいて、全体画像PAを生成するとともに、画像信号Spicに含まれる、領域RBにおける全ての画素9に係るデータに基づいて、詳細画像PBを生成するようになっている。
【0132】
制御部91は、例えば、ユーザ操作に基づいて電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、動作モードを、動作モードMODE1から動作モードMODE2に遷移させる。以下に、イメージセンサ70が、動作モードMODE2において図22に示した動作を行う場合について、詳細に説明する。
【0133】
図23は、図22に示したカラムCOL3に属する複数の画素9に対する走査の一例を表すものである。イメージセンサ70では、領域RCにおいて、全ての画素9が、上から順に、蓄積動作M1を順次開始する。その際、領域RC内の画素9は、時間Δtの半分(Δt/2)の時間間隔で、蓄積動作M1を順次開始する。そして、これらの画素9が、所定時間にわたり蓄積動作M1を行った後、読出部80が、これらの画素9に対して読出動作M2を順次行う。その際、撮像装置2では、第1の実施の形態に係る撮像装置1の場合(図9)と同様に、領域RC内の画素9に対して読出動作M2を行う期間の長さを、領域RC外の画素9に対して読出動作M2を行う期間の長さの半分にしている。これにより、撮像装置2では、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【0134】
次に、領域RC内の2つの画素9C,9Dに対する読出動作M2を、領域RC外の画素9Bに対する読出動作M2と対比して説明する。画素9Bは、図22に示したように、カラムCOL3におけるk番目の画素ラインに属する画素9である。画素9Cは、カラムCOL3におけるn番目の画素ラインに属する画素9であり、画素9Dは、カラムCOL3における(n+1)番目の画素ラインに属する画素9である。
【0135】
図24(A)〜(G)は、画素9Bに対する一動作例を表すものであり、(A)はk番目の画素ラインに対応するリセット制御信号RST(k)の波形を示し、(B)はk番目の画素ラインに対応する転送制御信号TG(k)の波形を示し、(C)はk番目の画素ラインに対応する出力制御信号OUT(k)の波形を示し、(D)は参照信号REFの波形を示し、(E)は信号SIGの波形を示し、(F)は比較信号CMPの波形を示し、(G)はクロック信号CLKの波形を示す。
【0136】
画素9Bは、タイミングt21〜t22までの期間において、リセット制御信号RST(k)、転送制御信号TG(k)、出力制御信号OUT(k)に基づいて、リセット動作を行い、電圧Vresetを出力し、転送動作を行い、電圧Vsigを出力する。画素9Bは領域RC外の画素9であるので、信号生成部81は、参照信号REFのランプ波形の傾きを小さくするとともに、クロック信号CLKの周波数を低くする。そして、AD変換部100は、このような参照信号REFおよびクロック信号CLKを用いて、AD変換を行う。
【0137】
図24(H)〜(Q)は、2つの画素9C,9Dに対する一動作例を表すものであり、(H)はn番目の画素ラインに対応するリセット制御信号RST(n)の波形を示し、(I)はn番目の画素ラインに対応する転送制御信号TG(n)の波形を示し、(J)はn番目の画素ラインに対応する出力制御信号OUT(n)の波形を示し、(K)は(n+1)番目の画素ラインに対応するリセット制御信号RST(n+1)の波形を示し、(L)は(n+1)番目の画素ラインに対応する転送制御信号TG(n+1)の波形を示し、(M)は(n+1)番目の画素ラインに対応する出力制御信号OUT(n+1)の波形を示し、(N)は参照信号REFの波形を示し、(O)は信号SIGの波形を示し、(P)は比較信号CMPの波形を示し、(Q)はクロック信号CLKの波形を示す。
【0138】
画素9Cは、タイミングt23〜t24までの期間において、リセット制御信号RST(n)、転送制御信号TG(n)、および出力制御信号OUT(n)に基づいて、リセット動作、電圧Vresetの出力、転送動作、および電圧Vsigの出力を行う。同様に、画素9Dは、続くタイミングt24〜t25までの期間において、リセット制御信号RST(n+1)、転送制御信号TG(n+1)、および出力制御信号OUT(n+1)に基づいて、リセット動作、電圧Vresetの出力、転送動作、および電圧Vsigの出力を行う。画素9C,9Dは領域RC内の画素9であるので、信号生成部81は、参照信号REFのランプ波形の傾きを大きくするとともに、クロック信号CLKの周波数を高くする。そして、AD変換部100は、このような参照信号REFおよびクロック信号CLKを用いて、AD変換を行う。これにより、イメージセンサ70では、図23に示したように、領域RC内の画素9に対して読出動作M2を行う期間の長さを、領域RC外の画素9に対して読出動作M2を行う期間の長さの半分にすることができる。その結果、撮像装置2では、図23において特性W4で示したように、蓄積動作M1を行うタイミングが一直線上に並ぶため、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【0139】
以上のように本実施の形態では、領域RB内の画素に対して読出動作を行う期間の長さを、領域RB外の画素に対して読出動作を行う期間の長さの半分にしたので、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【0140】
本実施の形態では、各画素ラインに対して、一組の転送制御線、リセット制御線、および出力制御線を設けるようにしたので、構成をシンプルにすることができる。
【0141】
<3.適用例>
次に、上記実施の形態および変形例で説明した撮像装置の適用例について説明する。
【0142】
図25は、上記実施の形態等の撮像装置が適用されたビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610、レンズ620、スタート/ストップスイッチ630、および表示部640を有している。このビデオカメラには、上記実施の形態等の撮像装置が適用されている。
【0143】
上記実施の形態等の撮像装置は、このようなビデオカメラの他、デジタルカメラ、携帯電話等の携帯端末装置などのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。この撮像装置は、例えば、人物や車などを監視する監視カメラに適用することができる。また、車載カメラに適用してもよい。
【0144】
以上、いくつかの実施の形態および変形例、ならびにそれらの適用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
【0145】
例えば、上記の各実施の形態では、撮像装置1,2は動画を撮像するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば静止画を撮像してもよいし、連写画像を撮像してもよい。また、いわゆるタイムラプス動画を撮像してもよい。
【0146】
また、例えば、上記の各実施の形態では、1つのカラムに属する画素が1つのAD変換部を共有するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、撮像可能領域が複数のエリアに区分され、1つのエリアに属する画素が1つのAD変換部を共有するようにしてもよい。
【0147】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
【0148】
なお、本技術は以下のような構成とすることができる。
【0149】
(1)撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間においてAD変換動作を行う第1の変換部と、
前記撮像部における前記第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間においてAD変換動作を行う第2の変換部と、
前記第1の変換期間の時間長が、前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部と
を備えた撮像制御装置。
(2)前記第2の領域に属する複数の画素に対して、画素を間引きつつ走査を行う間引走査を実施可能に構成された走査部をさらに備えた
前記(1)に記載の撮像制御装置。
(3)前記制御部は、前記第2の領域に属する複数の画素に対する前記間引走査に応じて、前記第1の変換期間の時間長が前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
前記(2)に記載の撮像制御装置。
(4)前記走査部は、さらに、前記第1の領域に属する複数の画素に対して走査を行い、
前記第1の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合は、前記第2の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合よりも高い
前記(2)または(3)に記載の撮像制御装置。
(5)前記制御部は、前記第2の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合に応じて、前記第1の変換期間の時間長が前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
前記(2)から(4)のいずれかに記載の撮像制御装置。
(6)前記第1の領域から得られた画像と、前記撮像部の撮像可能領域から得られた画像を縮小することにより得られた画像とに基づいて、表示部に表示する画像を生成する画像生成部をさらに備えた
前記(1)から(5)のいずれかに記載の撮像制御装置。
(7)前記制御部は、被写体を認識する画像認識部における認識結果に基づいて、前記第1の領域を設定する
前記(1)から(6)のいずれかに記載の撮像制御装置。
(8)前記第1の変換部は、さらに、前記第1の領域とは異なる第3の領域に属する第3の画素から供給された画素信号に基づいて、第3の変換期間においてAD変換動作を行い、
前記制御部は、前記第1の変換期間の時間長が、前記第3の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
前記(1)から(7)のいずれかに記載の撮像制御装置。
(9)前記第1の変換部は、前記第1の変換期間において、前記第1の画素から供給された画素信号を、その画素信号の信号レベルに応じた長さの第1の画素時間に変換し、その第1の画素時間の長さに基づいてAD変換動作を行い、
前記第2の変換部は、前記第2の変換期間において、前記第2の画素から供給された画素信号を、その画素信号の信号レベルに応じた長さの第2の画素時間に変換し、その第2の画素時間の長さに基づいてAD変換動作を行う
前記(1)から(8)のいずれかに記載の撮像制御装置。
(10)前記第1の変換部は、前記第1の画素から供給された画素信号と、前記第1の変換期間において信号レベルが順次変化する第1の参照信号とを比較することにより第1の比較信号を生成する第1の比較部を有し、前記第1の比較信号に基づいて前記第1の画素時間の長さを検出し、
前記第2の変換部は、前記第2の画素から供給された画素信号と、前記第2の変換期間において信号レベルが順次変化する第2の参照信号とを比較することにより第2の比較信号を生成する第2の比較部を有し、前記第2の比較信号に基づいて前記第2の画素時間の長さを検出し、
前記制御部は、さらに、前記第1の参照信号の前記信号レベルの変化度合いが、前記第2の参照信号の前記信号レベルの変化度合いよりも大きくなるように制御する
前記(9)に記載の撮像制御装置。
(11)前記第1の変換部は、第1のクロック信号のパルス数をカウントすることにより、前記第1の比較信号に基づいて前記第1の画素時間の長さを検出する第1のカウンタをさらに有し、
前記第2の変換部は、第2のクロック信号のパルス数をカウントすることにより、前記第2の比較信号に基づいて前記第2の画素時間の長さを検出する第2のカウンタをさらに有し、
前記制御部は、さらに、前記第1のクロック信号の周波数が、前記第2のクロック信号の周波数よりも高くなるように制御する
前記(10)に記載の撮像制御装置。
(12)複数の画素を有する撮像部と、
前記撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間において変換動作を行う第1のAD変換部と、
前記撮像部における前記第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間において変換動作を行う第2のAD変換部と
前記第1の変換期間の時間長が、前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部と
を備えた撮像装置。
(13)前記複数の画素のそれぞれに複数組の走査信号を供給することにより前記複数の画素を走査する走査部をさらに備え、
各画素は、前記複数組の走査信号のうちの一組の走査信号に基づいて前記画素信号を生成し、
前記制御部は、前記複数組の走査信号から前記一組の走査信号を選択する
前記(12)に記載の撮像装置。
(14)撮像部における第1の領域に属する第1の画素から供給された画素信号に基づいて、第1の変換期間においてAD変換動作を行い、
前記撮像部における前記第1の領域とは異なる第2の領域に属する第2の画素から供給された画素信号に基づいて、第2の変換期間においてAD変換動作を行い
前記第1の変換期間の時間長が、前記第2の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
撮像制御方法。
【0150】
本出願は、日本国特許庁において2016年3月2日に出願された日本特許出願番号2016−039867号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【0151】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
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【国際調査報告】