(57)【要約】【課題】  動画撮影時、静止画撮影時に関わらず手ぶれ補正を行う撮像装置はレンズの位置を上下あるいは左右に動かすためシステム的に大規模になってしまう。また、撮像素子が出力する画像信号をもとに手ぶれ検出を行うため正確な手ぶれ補正が得にくい。【解決手段】  所定の露光時間よりも短い時間で露光行い電荷を出力し、それを複数回行い電荷を積算する。該時間に発生した手振れの情報に応じ、積算する手段のアドレスを変化させ、手振れが発生する前と同じ信号同士を積算させる手段を設ける。また、撮像装置自身のぶれの角速度、あるいは加速度等を検出するジャイロ等を用いたセンサを用いて手ぶれ検出を行う手段を設ける。【選択図】図１
2007189472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子が水平方向と垂直方向に配列され、レンズが該光電変換素子の受光面上に結像する像に従い光電変換し、露光時間の変更可能な二次元固体撮像素子を用いる撮像装置であって、
該光電変換素子の各出力電荷を指定したアドレスに画素単位で蓄積する手段と、光電変換を所定の露光時間よりも短い時間で行い、複数回電荷を出力させる手段と、該時間にて発生した手ぶれが抑圧されるように、該蓄積する手段に指定するアドレスを変える手段とを有する撮像装置。
【請求項２】
複数の光電変換素子が水平方向と垂直方向に配列され、レンズが該光電変換素子の受光面上に結像する像に従い光電変換し、露光時間の変更可能な二次元固体撮像素子を用いる撮像装置であって、
該光電変換素子の各出力電荷を画素単位で蓄積する手段と、光電変換を所定の露光時間よりも短い時間で行い、複数回電荷を出力させる手段と、電荷が出力されるごとに、該時間にて発生した手ぶれが抑圧されるように、該蓄積する手段への入力を画素単位でずらす手段を有することを特徴とした撮像装置。
【請求項３】
露光時間が変更可能な撮像素子であって、
前記撮像素子は光電変換素子からの出力電荷を画素単位で蓄積する蓄積手段と、
前記光電変換素子が所定の露光時間よりも短い時間で露光して出力した電荷を、手ぶれが抑圧されるように前記蓄積手段への入力を制御する制御手段とを有する撮像素子。
【請求項４】
露光時間が変更可能な撮像素子であって、
前記撮像素子は光電変換素子からの出力電荷を画素単位で蓄積する蓄積手段と、
前記光電変換素子が所定の露光時間よりも短い時間で露光して出力した電荷を、手ぶれが抑圧されるように画素単位で調整し前記蓄積手段へ入力する入力手段と、
を有することを特徴とした撮像素子。
【請求項５】
請求項３または４記載の撮像装置であって、前記蓄積する手段が撮像素子内に配置されている撮像装置。
【請求項６】
請求項３または４記載の撮像装置であって、前記撮像素子は前記光電変換素子からの信号を画素単位で独立して読み出す撮像素子を用いている撮像装置。
【請求項７】
光電素子からの信号を独立して読み出す撮像素子を用いる撮像装置であって、
前記光電素子からの信号を保持する保持部と、
所定の時間より短い時間で前記光電素子が露光して、この光電素子からの信号を前記保持部のいずれへ保持するかを選択する選択部と、
を有する、
撮像装置。
【請求項８】
請求項７記載の撮像装置であって、
撮像装置の位置ずれを検出する検出部と、
を有し、
前記選択部は、前記検出部の検出に基づき光電素子からの信号をいずれに保持するかを選択する、
撮像装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の撮像装置であって、
前記保持部が撮像素子内に配置されている、
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術としては、例えば特開２００３−２１８５４号公報がある。本公報には課題として「露光中の撮像素子からの出力により像の位置変化を求め、その位置変化に基づいて像ぶれ補正を行えるようにする」と記載がある。また、解決手段として「結像面内において像を移動可能にする光路制御手段と、非破壊読出し可能な撮像素子とを有し、前記撮像素子の出力を画像データとして記録するカメラにおいて、露光中に前記撮像素子の出力を複数回得る事により像の位置変化を求め、その位置変化を抑制するように前記光路制御手段を制御して像ぶれを補正する制御手段を有する」と記載がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、手ぶれ補正機能を有する撮像装置として動画撮影時、静止画撮影時に関わらず撮像素子が出力する画像信号をもとに手ぶれ検出を行い、この検出結果により光学系レンズを機械的に移動させ撮像素子の受光面に結像する像を補正すことで実現している。
【０００５】
しかしながら、この方式では光学系レンズを機械的に移動させる手段が必要であり、システム的に大規模になってしまう。その上、撮像素子が出力する画像信号をもとに手ぶれ検出を行うため被写体自身の動きと、手ぶれによる動きの見極めが困難であり正確な手ぶれ補正が得にくいといった課題がある。
【０００６】
従って、第１の課題としては、動画撮影時、静止画撮影時に関わらず手ぶれ補正を行う撮像装置がシステム的に大規模になってしまうことが挙げられる。また、第２の課題としては、撮像素子が出力する画像信号をもとに手ぶれ検出を行うため正確な手ぶれ補正が得にくいことが挙げられる。
【０００７】
本発明は、上記課題を出発点として撮像装置および撮像素子の使い勝手を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、特許請求の範囲に記載の発明により達成できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像装置および撮像素子の使い勝手が向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１から図４を用いて本発明の第１の実施例を説明する。
【００１２】
図１において１０１は光電変換素子、１０２は光電変換素子１０１の垂直方向の読み出しラインを選択する垂直操作回路、１０３は光電変換素子１０１の水平方向の読み出し画素を選択する水平操作回路、４０２は光電変換素子１０１の出力を指定したアドレスに所定の画素数分保持する保持回路、４０１は保持回路４０２のアドレスを制御するアドレス制御部、１０７はアドレス制御部４０１を制御する制御信号、１０８は本発明の撮像素子、１０９は垂直操作回路１０２の制御信号、１１０は水平操作回路の制御信号である。
【００１３】
制御信号１０９、１１０はそれぞれ垂直操作回路１０２、水平操作回路１０３の入力に接続し、光電変換素子１０１は水平方向にｍ個、垂直方向にα個の２次元に配列しており、垂直操作回路１０２と水平操作回路１０３のそれぞれの出力は対応した光電変換素子１０１の読み出しに使用し、光電変換素子１０１の出力は、バスを介して保持回路４０２の入力に接続し、保持回路４０２の出力は出力端子に接続し、制御信号１０７はアドレス制御部４０１の入力に接続し、アドレス制御部４０１の出力を保持回路４０２の別の入力に接続した構成である。
【００１４】
図２において２０１は垂直読み出しゲート、２０２は水平読み出しゲート、２０３、２０４は読み出しライン選択ゲートである。各光電変換素子１０１の出力に垂直読み出しゲート２０１を接続し、垂直読み出しゲート２０１の出力に水平読み出しゲート２０２を接続する。垂直読み出しゲート２０１、水平読み出しゲート２０２は各光電変換素子１０１の個数分存在する。水平方向にて奇数番目の水平読み出しゲート２０２の出力を読み出しライン選択ゲート２０３に接続し、偶数番目の水平読み出しゲート２０２の出力を読み出しライン選択ゲート２０４に接続する。読み出しライン選択ゲート２０３，２０４は垂直ライン数分存在する。各ライン選択ゲート２０３、２０４の出力はそれぞれ同一のバスに接続し、2本のデーターバスとした構成である。
【００１５】
図３において３０１は垂直同期信号、３０２〜３０６は垂直操作回路１０２が出力する各垂直読み出しゲート２０１に供給する垂直読み出し信号である。
図４において４０１は水平同期信号、４０２〜４０６は水平走査回路１０３が出力する各水平読み出しゲート２０２に供給する水平読み出し信号である。
【００１６】
ここでは説明の便宜上CMOS型のであり、かつ、プログレッシブ駆動の白黒信号を出力する撮像素子を用いた静止画撮影例にて説明する。
【００１７】
動作について説明する。垂直操作回路１０２は制御信号１０９に従い、２次元に配列した光電変換素子１０１から信号を読み出すラインを指定する垂直読み出し信号３０２〜３０６を出力する。例えば垂直読み出し信号３０２が図２中に示すA０の行に水平方向に並んでいる光電変換素子１０１に接続している垂直読み出しゲート２０１のゲートを開く。また、水平操作回路１０３は制御信号１１０に従い、２次元に配列した光電変換素子１０１から信号を読み出す水平方向の位置を指定する水平読み出し信号４０２〜４０６を出力する。例えば水平読み出し信号４０２が図２中に示すA０の列に垂直方向に並んでいる光電変換素子１０１に接続している水平読み出しゲート２０２のゲートを開く。よって垂直読み出し信号３０２よって選ばれた行の、水平読み出し信号４０２よって選ばれた列にあたる光電変換素子１０１の電荷を読み出すこととなり、垂直操作回路１０２が全行を選択し、水平操作回路１０３が全列を選択したところで全ての光電変換素子１０１の電荷を読み出したことになる。読み出された各電荷は、読み出しライン選択ゲート２０３，２０４
を介して保持回路４０２に入力される。そのとき読み出しライン選択ゲート２０３，２０４にて読み出しが行われているラインのみ選択される。アドレス制御部４０１は制御信号１０７により現在読み出したラインの水平方向ｎ番目の画素をどのアドレスに保持するかを決め、そのアドレスを保持回路４０２に入力する。保持回路４０２は指示されたアドレスに入力データを保持し、所定の時間内で読み出されたデータを指示されたアドレスに保持し続ける。よって先に使用したアドレスに再び別のデータを保持するときは先ほど保持したデータと今回保持しようとしているデータの加算値が保持される。所定の時間後に最終的に保持しているデータを出力する。
【００１８】
ここでアドレス制御部４０１と保持回路４０２の動作について詳しく説明する。
【００１９】
上記光電変換素子１０１の読み出しは所定の露光時間よりも短い時間で露光行い複数回行う。アドレス制御部４０１は、該時間あたりに手ブレが発生したとき、ブレを抑圧するために生成された制御信号１０７を受け取り、保持回路４０２に入力する電荷を水平方向、垂直方向にどれだけ移動させたものを用いるかを判別して現在読み出したデータを保持するアドレスを出力する。保持回路４０２は、該電荷を受け取った順に指定されたアドレスに保持していく。
【００２０】
以上の動作にてぶれを検出し、所定の露光時間より短い時間にて複数回出力する手ぶれ情報に応じ、読み出し信号を保持する手段に入力する信号をずらすことで、手振れが起こり撮像素子の受光面に結ばれる像が垂直方向、水平方向に移動しても、手ぶれ補正を行った映像を得ることができる。また、実現させるためのシステム的な規模は小さいため撮像装置自身も小さくなる。また、保持回路４０２は撮像素子１０８の内部に存在する構成としたが、撮像素子１０８の外部に存在しても同様であることは言うまでもない。また、ここでは便宜プログレッシブ駆動の白黒信号を出力する撮像素子を用いた静止画撮影例にて説明したが、インターレース駆動の場合、または色フィルタを配置した撮像素子を用いた場合においても、駆動方法を変えることにより実現できることは言うまでもない。なお、制御信号１０７は、装置の位置ずれを検出する手段等に基づき生成されることもあるものとする。
【実施例２】
【００２１】
図３から図６を用いて本発明の第２の実施例を説明する。
【００２２】
図５において１０１は光電変換素子、１０２は光電変換素子１０１の垂直方向の読み出しラインを選択する垂直操作回路、１０３は光電変換素子１０１の水平方向の読み出し画素を選択する水平操作回路、１０４は光電変換素子１０１の多数ある出力の中から所定の規則に従い出力を選択する選択回路、１０５は選択回路１０４の出力を所定の画素数分保持する保持回路,１０６は保持回路１０５の出力を複数の出力端子にて所定の規則にて出力する出力選択回路、１０７は選択回路１０４を制御する制御信号、１０８は本実施例の撮像素子である。
【００２３】
光電変換素子１０１は水平方向にｍ個、垂直方向にα個の２次元に配列しており、垂直操作回路１０２と水平操作回路１０３のそれぞれの出力は対応した光電変換素子１０１の読み出しに使用し、光電変換素子１０１の多数の出力は、選択回路１０４の入力に接続し、選択回路１０４の別の入力には制御信号１０７を接続し、選択回路１０４の出力は保持回路１０５の入力に接続し、保持回路１０５の出力は出力選択回路１０６の入力に接続し、出力選択回路１０６の出力は出力端子に接続した構成である。
【００２４】
図６において２０１は垂直読み出しゲート、２０２は水平読み出しゲートである。各光電変換素子１０１の出力に垂直読み出しゲート２０１を接続し、垂直読み出しゲート２０１の出力に水平読み出しゲート２０２を接続する。垂直読み出しゲート２０１、水平読み出しゲート２０２は各光電変換素子１０１の個数分存在する。水平読み出しゲート２０２の出力を選択回路１０４の入力に接続し、選択回路１０４の出力を保持回路１０５の入力に接続し、垂直操作回路１０２と水平操作回路１０３のそれぞれの出力は対応した垂直読み出しゲート２０１、水平読み出しゲート２０２の別の入力にそれぞれ接続した構成である。
【００２５】
図３において３０１は垂直同期信号、３０２〜３０６は垂直操作回路１０２が出力する各垂直読み出しゲート２０１に供給する垂直読み出し信号である。
図４において４０１は垂直同期信号、４０２〜４０６は水平走査回路１０３が出力する各水平読み出しゲート２０２に供給する水平読み出し信号である。
【００２６】
ここでは説明の便宜上CMOS型のであり、かつ、プログレッシブ駆動の白黒信号を出力する撮像素子を用いた静止画撮影例にて説明する。
【００２７】
動作について説明する。垂直操作回路１０２は２次元に配列した光電変換素子１０１から信号を読み出すラインを指定する垂直読み出し信号３０２〜３０６を出力する。例えば垂直読み出し信号３０２が図２中に示すA１の行に水平方向に並んでいる光電変換素子１０１に接続している垂直読み出しゲート２０１のゲートを開く。また、水平操作回路１０３は２次元に配列した光電変換素子１０１から信号を読み出す水平方向の位置を指定する水平読み出し信号４０２〜４０６を出力する。例えば水平読み出し信号４０２が図２中に示すA１の列に垂直方向に並んでいる光電変換素子１０１に接続している水平読み出しゲート２０２のゲートを開く。よって垂直読み出し信号３０２よって選ばれた行の、水平読み出し信号４０２よって選ばれた列にあたる光電変換素子１０１の電荷を読み出すこととなり、垂直操作回路１０２が全行を選択し、水平操作回路１０３が全列を選択したところで全ての光電変換素子１０１の電荷を読み出したことになる。読み出された各電荷は、制御信号１０７により選択回路１０４にて全ての読み出し電荷の中から所定の規則にて選択され保持回路１０５に保持される。保持された電荷は出力選択回路１０６にて出力端子数に応じ振り分けられる。例えば出力端子数が４本とした場合、１行分の電荷の偶数列、奇数列を別の出力端子に出力すると２行分の電荷が同時に読み出すことができる。以上の動作によりすべての光電変換素子１０１を読み出す。
【００２８】
ここで選択回路１０４と保持回路１０５の動作について詳しく説明する。
【００２９】
上記光電変換素子１０１の読み出しは所定の露光時間よりも短い時間で露光行い複数回行う。選択回路１０４は、該時間あたりに手ブレが発生したとき、ブレを抑圧するために生成された制御信号１０７を受け取り、保持回路１０５に入力する電荷を水平方向、垂直方向にどれだけ移動させたものを用いるかを判別して所望の位置の電荷を出力する。保持回路１０５は、該電荷を受け取った順に保持していく。
【００３０】
以上の動作にてぶれを検出し、所定の露光時間より短い時間にて複数回出力する手ぶれ情報に応じ、読み出し信号を保持する手段に入力する信号をずらすことで、手振れが起こり撮像素子の受光面に結ばれる像が垂直方向、水平方向に移動しても、な手ぶれ補正を行った映像を得ることができる。また、実現させるためのシステム的な規模は小さいため撮像装置自身も小さくなる。また、保持回路４０２は撮像素子１０８の内部に存在する構成としたが、撮像素子１０８の外部に存在しても同様であることは言うまでもない。
また、ここでは便宜プログレッシブ駆動の白黒信号を出力する撮像素子を用いた静止画撮影例にて説明したが、インターレース駆動の場合、または色フィルタを配置した撮像素子を用いた場合においても、駆動方法を変えることにより実現できることは言うまでもない。
【００３１】
他の実施例としては、複数の光電変換素子が水平方向と垂直方向に配列され、レンズが該光電変換素子の受光面上に結像する像に従い光電変換する、露光時間の変更可能な二次元固体撮像素子を用いる撮像装置において、該光電変換素子の各出力電荷を指定したアドレスに画素単位で蓄積する手段と、光電変換を所定の露光時間よりも短い時間で行い、複数回電荷を出力させる手段と、該時間にて発生した手ぶれが抑圧されるように、該蓄積する手段に指定するアドレスを変える手段とを有する撮像装置が考えられる。
【００３２】
また、他の実施例としては、複数の光電変換素子が水平方向と垂直方向に配列され、レンズが該光電変換素子の受光面上に結像する像に従い光電変換する、露光時間の変更可能な二次元固体撮像素子を用いる撮像装置において、該光電変換素子の各出力電荷を画素単位で蓄積する手段と、光電変換を所定の露光時間よりも短い時間で行い、複数回電荷を出力させる手段と、電荷が出力されるごとに、該時間にて発生した手ぶれが抑圧されるように、該蓄積する手段への入力を画素単位でずらす手段を有することを特徴とした撮像装置が考えられる。
【００３３】
また、他の実施例としては、露光時間が変更可能な撮像素子であって、前記撮像素子は光電変換素子からの出力電荷を画素単位で蓄積する蓄積手段と、前記光電変換素子が所定の露光時間よりも短い時間で露光して出力した電荷を、手ぶれが抑圧されるように前記蓄積手段への入力を制御する制御手段とを有する撮像素子が考えられる。
また、他の実施例としては、露光時間が変更可能な撮像素子であって、前記撮像素子は光電変換素子からの出力電荷を画素単位で蓄積する蓄積手段と、前記光電変換素子が所定の露光時間よりも短い時間で露光して出力した電荷を、手ぶれが抑圧されるように画素単位で調整し前記蓄積手段へ入力する入力手段とを有することを特徴とした撮像素子が考えられる。
【００３４】
また、他の実施例としては、上記実施例の撮像装置または撮像素子であって、前記蓄積する手段が撮像素子内に配置されている撮像装置が考えられる。
【００３５】
また、他の実施例としては、上記実施例の撮像装置または撮像素子であって、前記撮像素子は前記光電変換素子からの信号を画素単位で独立して読み出す撮像素子を用いている撮像装置が考えられる。
【００３６】
また、他の実施例としては、光電素子からの信号を独立して読み出す撮像素子を用いる撮像装置であって、前記光電素子からの信号を保持する保持部と、所定の時間より短い時間で前記光電素子が露光して、この光電素子からの信号を前記保持部のいずれへ保持するかを選択する選択部とを有する撮像装置が考えられる。
【００３７】
また、他の実施例としては、上記実施例の撮像装置または撮像素子であって、撮像装置の位置ずれを検出する検出部とを有し前記選択部は、前記検出部の検出に基づき光電素子からの信号をいずれに保持するかを選択する撮像装置が考えられる。
【００３８】
また、他の実施例としては、上記実施例の撮像装置または撮像素子であって、前記保持部が撮像素子内に配置されている撮像装置が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施例による撮像素子のブロック図
【図２】本実施例による撮像素子の詳細説明図
【図３】本実施例による撮像素子の垂直方向の駆動方法を示した図
【図４】本実施例による撮像素子の水平方向の駆動方法を示した図
【図５】本実施例による撮像素子のブロック図
【図６】本実施例による撮像素子の詳細説明図
【符号の説明】
【００４０】
１０１  光電変換素子
１０２  垂直操作回路
１０３  水平操作回路
１０４  選択回路
１０５,４０２  保持回路
４０１  アドレス制御部
１０６  出力選択回路
１０７，１０９，１１０  制御信号
１０８  撮像素子
２０１  垂直読み出しゲート
２０２  水平読み出しゲート
２０３、２０４  読み出しライン選択ゲート
３０１  垂直同期信号
３０２〜３０６  垂直読み出し信号
４０１  水平同期信号
４０２〜４０６  水平読み出し信号
【図１】
2007189472.tif 000003
【図２】
2007189472.tif 000004
【図３】
2007189472.tif 000005
【図４】
2007189472.tif 000006
【図５】
2007189472.tif 000007
【図６】
2007189472.tif 000008