静态图像以及动态图像摄像装置的制作方法

专利名称：静态图像以及动态图像摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子生成并显示或记录静态图像以及动态图像的设备，例如涉及数字 照相机、数字摄像机或带照相机的移动电话中的摄像装置。
背景技术：
在近年来的数字照相机中，基于单板彩色固体摄像元件高像素化的高清晰静态图 像摄影功能的进步成为一个趋势，并取得显著的发展。另一方面，在将静态图像摄影作为主 要功能的数字照相机中，对于作为现有副功能的摄影并记录动态图像的功能，尤其伴随着 作为再现、显像设备的HDTV的普及，也需要高画质化和高性能化。因此，提出了使生成高清 晰静态图像和生成高画质动态图像并存这样的新摄像元件的驱动及由内部构造实现的像 素混合技术的方案(参照专利文献1)。但是，在具有求出聚焦精度这样的高清晰固体摄像元件并需要调整透镜焦点的照 相机中，作为在动态图像记录时生成高画质动态图像的单元，当采用在固体摄像元件内的 像素混合技术时必然实施空间的LPF，因此在静态图像中可记录的空间频率的高频分量衰 减，在使摄像元件进行像素混合动作的状态下，难以实施可确保用于静态图像摄影的聚焦 精度的透镜焦点调整。针对这样的课题提出了实施所谓对比度AF这样的方法，即在从动态图像生成状 态向静态图像生成状态转移的期间，未实施固体摄像元件内的像素混合而暂时转移至在水 平方向或垂直方向上读出全部像素、在另一方向上间隔读出像素的模式，使透镜焦点的对 焦位置移动规定量，并且采用读出全部像素的方向的像素信号来提取确保静态图像的聚焦 精度所需的频带的空间频率分量，进行焦点调整(参照专利文献2)。专利文献1 日本特开2004-312140号公报专利文献2 日本特开2005-92081号公报但是，在专利文献2所公开的方式中，在从高画质的动态图像生成模式向高清晰 的静态图像生成模式转移时，因为向用于进行焦点调整的固体摄像元件的间隔读出模式转 移之后实施焦点调整，所以原理上在转移到拍摄静态图像的状态之前产生时滞，从而导致 作为静态图像本质要件的截取用户抓住的瞬间这样的基本性能降低，另外，通过用于进行 焦点调整的固体摄像元件的间隔读出模式获得的动态图像，是以在1个方向上读出像素的 间隔为前提的，所以空间频率的高频分量折返，在图像中产生云纹(* 7· > )，作为动态图 像的画质明显降低，因此具有差异感强这样的问题。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的是提供如下这样的摄像装置，该摄像装 置能够一边生成高画质的动态图像一边进行确保静态图像所需的聚焦精度的透镜焦点调 整，在实施静态图像摄影时使向摄影开始转移的时滞最小化且不取得具有差异感的低画质 图像。
4
为了解决上述课题，本发明的摄像装置是静态图像以及动态图像摄像装置，其具 备具有矩阵状配置的多个像素单元的固体摄像元件，其特征在于还具备全部像素读出构 件，其读出用于静态图像生成的全部像素；像素混合读出构件，其混合读出用于动态图像生 成的行方向以及列方向中至少1个方向的多个像素；以及混合内部分像素分量读出构件， 其与上述像素混合读出构件同时动作，且读出利用上述像素混合读出构件混合的像素空间 范围内所包含的像素信号分量，上述全部像素读出构件与上述像素混合读出构件排他地进 行动作。此外，还具有对比度检波构件，其根据上述混合内部分像素分量读出构件所读出 的信号对被摄体的对比度信息进行检波。(发明效果)根据本发明，在动态图像生成时可根据从固体摄像元件的像素混合读出构件读出 的影像信号来生成动态图像，根据从与上述像素混合读出构件同时动作的混合内部分像素 分量读出构件读出的信号来取得被摄体像的对比度信息，因此能够一边生成高画质的动态 图像一边以被摄体像的对比度信息为基础实施透镜的焦点调整，从动态图像生成到静态图 像生成的转移成为无时滞，从而可以实现动态图像与静态图像的无缝切换。



101像素单元阵列
102定时发生器
103列AD组
104水平扫描第1选择器
105水平扫描第2选择器
106水平扫描第3选择器
107累积相加标准器
108存储电路
109输出选择器
110输出第2选择器
201摄像元件
202透镜单元
203同步信号发生器204、204a 图像处理电路205、205a对比度检波电路206控制器207透镜驱动单元208介质记录电路209介质210图像显示电路211显示设备301发光二极管302读出晶体管303浮动扩散部304 复位晶体管305放大器
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的2个实施方式进行说明。此外，以下说明的实施方式仅 仅是一例，可进行各种各样的改变。图1示出第1实施方式中的电子照相机的单板型MOS摄像元件的结构。由矩阵状 配置的多个像素单元P11、P12、P13……构成的像素单元阵列101具有各像素单元针对2X2 像素的每个单位实施色相位编码的例如拜尔(《^ Y—)排列的彩色滤波器，为后述的MOS 摄像元件的结构。像素单元阵列101的各像素单元P11、P12、P13……经由开关元件与每列 配置的共用信号读出线Li、L2、L3……以及未图示的共用结构的共用信号读出线连接。该 开关元件从定时发生器102提供按每行共用的选择信号Sll、S12、S13……以及未图示的 共用结构的选择信号，当输入作为导通信号的高电平时，向各列的共用信号读出线Li、L2、 L3……一齐读出配置在相同行的像素单元的模拟影像信号。各列的共用信号读出线Li、L2、L3……被输入至各列配置有AD变换器的列AD组 103。列AD组103由从定时发生器102输入的控制信号S31来控制，以从低电平向高电平 转变的高沿(high edge)输入来开始AD变换，在高电平期间中实施AD变换，以从高电平向 低电平转变的低沿输入来结束AD变换，在低电平期间中将AD变换后的各列的数字影像信 号保持为输出。列AD组103的各列的数字影像信号输出向水平扫描第1选择器104输入。水平 扫描第1选择器104利用从定时发生器102输入的控制信号S41的高电平信号，从列AD组 103的图中左端的数字影像信号输出中顺次与未图示的基准时钟同步地进行逐次选择，并 向输出选择器109输出。列AD组103的数字影像信号输出还输入至加法器，该加法器使从 相隔1列的3列共用信号读出线(例如Li、L3以及L5)中获得的数字信号相加。因为按 照与3列共用信号读出线对应的数字信号输出线来配置加法器，所以配置将行方向的像素 单元数除以3的商的数。在图中，从共用信号读出线Li、L3和L5分别AD变换后的数字影 像信号输入至1个加法器，从共用信号读出线L4、L6和L8分别AD变换后的数字影像信号
6输入至另1个加法器。来自各加法器的数字信号向累积相加标准器107输入，累积相加标 准器107经由从定时发生器102输出的控制信号S32的高电平输入来使累积相加值复位为 零，并按照控制信号S33的高脉冲输入，累积相加从该加法器输入的数字信号的1/9的值， 在控制信号S33的低电平期间中保持输出。累积相加标准器107的输出提供给水平扫描第2选择器105以及减法器。水平扫 描第2选择器105利用从定时发生器102输入的控制信号S42的高电平信号，从累积相加 标准器107的图中左端的数字信号输出中顺次与未图示的基准时钟同步地进行逐次选择， 并向输出选择器109输出。向减法器输入来自累积相加标准器107的输入、和输入至1个 加法器的列AD组的3列数字影像信号中沿着列方向在空间上位于中心的列的数字影像信 号，并将作为输出的减法差分值向存储电路108输出。在图中，来自与共用信号读出线L3 以及L6连接的AD变换器的输出分别输入至减法器。存储电路108利用从定时发生器102输入的控制信号S34的高脉冲来锁存来自减 法器的输入，并在低电平期间中进行存储保持，然后向水平扫描第3选择器106输出。水平 扫描第3选择器106利用从定时发生器102输入的控制信号S43的高电平信号以图中从左 端至右端的顺序将存储电路108的数字信号输出与未图示的基准时钟同步地进行逐次选 择，并作为输出B输出。向定时发生器102输入垂直同步信号VD以及水平同步信号HD和模式选择信号 MODE,该模式选择信号MODE用于识别是全部像素读出模式还是像素混合读出模式。从定时发生器102向输出选择器109输入控制信号S44。定时发生器102在由模 式选择信号MODE来指示全部像素读出模式的情况下，控制为将从水平扫描第1选择器104 向输出选择器109输入的数字影像信号输出选择为输出A，在由模式选择信号MODE来指示 像素混合读出模式的情况下，控制为将从水平扫描第2选择器105向输出选择器109输入 的数字影像信号输出选择为输出A。图2是像素单元的等效电路，关于对入射到发光二极管301的光进行光电变换后 产生的电荷，将读出信号经由与栅极连接的读出晶体管302向浮动扩散部303读出并进行 电荷电压变换。浮动扩散部303在读出来自发光二极管301的电荷之前，将复位信号经由 输入至栅极的复位晶体管304进行复位。浮动扩散部303的电压通过放大器305且经由图 2中未示出的开关元件与各列的共用信号读出线L1、L2、L3……连接。例如，来自图1中的像素单元Pll的放大器305的输出经由开关元件与共用信号 读出线Ll连接。在图1中，上述读出信号以及复位信号的信号线虽未图示，但都从定时发 生器102以每行共用的方式进行施加，同样，在对每行共用的选择信号S11、S12、S13……以 及未图示的共用结构的选择信号分别施加作为导通信号的高脉冲之前，根据施加复位信号 施加来实施浮动扩散部303的复位，然后接通读出信号，由此以各行为单位来实施向浮动 扩散部303读出发光二极管301的电荷的驱动，结果，使模拟影像信号与入射至发光二极管 301的光成比例地从放大器305输出。接着，采用图3来说明图1所示的摄像元件在动态图像摄影时的动作即像素混合 读出模式。定时发生器102利用模式选择信号MODE来选择像素混合读出模式，输出选择器 109将从水平扫描第2选择器105输入的数字影像信号输出选择至输出A。与输入至定时发生器102的垂直同步信号VD和水平同步信号HD的高脉冲同步，开始第1水平同步期间。与所输入的水平同步信号HD的高脉冲同步，定时发生器102将使 累积相加标准器107的累积相加值复位为零的脉冲向控制信号S32输出。之后对选择信号 Sll输出高电平，并将像素单元P11、P12、P13、P14、P15……的模拟影像信号与共用信号读出 线L1、L2、L3、L4、L5……连接。在选择信号Sll的高期间中，由定时发生器102对列AD组 103输入控制信号S31从低电平向高电平的转变，并开始AD变换，在列AD组103的各AD变 换器中，利用控制信号S31从高电平向低电平的转变，来对从像素单元P11、P12、P13、P14、 P15……的各放大器305输出的各模拟影像信号进行AD变换并输出保持数字影像信号。另 外同时将与Li、L3以及L5连接的AD变换器的输出向加法器输入，将像素单元P11、P13和 P15的影像信号相加后的数字影像信号向第1个累积相加标准器(ACCl) 107输入，将与L4、 L6以及L8连接的AD变换器的输出向加法器输入，将像素单元P14、P16和P18的影像信号 相加后的数字影像信号向第2个累积相加标准器(ACC2)107输入。将未图示的这种组合相 加后的数字影像信号输入至每3列配置1个的累积相加标准器107。在此状态下，将控制信 号S33的高脉冲从定时发生器102向累积相加标准器107输入，由此关于累积相加标准器 (ACCl) 107的输出，输出与(Pll输出)/9+(P13输出)/9+(P15输出)/9对应的数字影像信 号，关于累积相加标准器(ACC2)107的输出，输出与(P14输出)/9+(P16输出)/9+(P18输 出)/9对应的数字影像信号。接着，选择信号S15从定时发生器102中输入作为选择状态的高电平，并与上述同 样，依次高脉冲地输入控制信号S31以及S33，由此关于累积相加标准器(ACCl) 107的输出， 输出与(Pll 输出)/9+(P13 输出)/9+(P15 输出号)/9+(P51 输出)/9+(P53 输出)/9+(P55 输出)/9对应的数字影像信号，关于累积相加标准器(ACC2)107的输出，输出与(P14输 出)/9+(P16 输出)/9+(P18 输出)/9+(P54 输出)/9+(P56 输出)/9+(P58 输出)/9 对应的 数字影像信号。然后，选择信号S13从定时发生器102中输入作为选择状态的高电平，并与上述 同样，依次高脉冲地输入控制信号S31以及S33，由此关于累积相加标准器(ACCl) 107的输 出，累积与(P31输出)/9+(P33输出)/9+(P35输出)/9对应的相加值，结果输出与(Pll输 出+P13输出+P15输出+P31输出+P33输出+P35输出+P51输出+P53输出+P55输出)/9 对应的同色相位的行方向3像素且列方向3像素范围的共计9像素被混合后的数字影像信 号，关于累积相加标准器(ACC2)107的输出，累积与(P34输出)/9+(P36输出)/9+(P38输 出)/9对应的相加值，结果输出与(P14输出+P16输出+P18输出+P34输出+P36输出+P38 输出+P54输出+P56输出+P58输出)/9对应的同色相位的9像素被混合后的数字影像信 号。接着，在选择信号S13的高期间中，将控制信号S34的高脉冲输入至存储电路108， 由此第1个存储电路(Ml) 108记录保持同色相位的9像素混合信号与位于该9像素中央位 置的像素单元的输出信号的差分分量，即作为与共用信号读出线L3连接的AD变换器输出 的P33输出和上述累积相加标准器(ACCl) 107的输出的减法差分值P33-(Pll输出+P13输 出+P15输出+P31输出+P33输出+P35输出+P51输出+P53输出+P55输出)/9，第2个存 储电路(M2) 108记录保持与第1个存储电路(Ml) 108不同色相位的同色相位的9像素混合 信号与位于该9像素中央位置的像素单元的输出信号的差分分量，即作为与共用信号读出 线L6连接的AD变换器输出的P36输出和上述累积相加标准器(ACC2) 107的输出的减法差分值P36-(P14输出+P16输出+P18输出+P34输出+P36输出+P38输出+P54输出+P56输 出+P58输出)/9。接着，当从定时发生器102输入使水平扫描第2选择器105动作的控制信号S42 的高电平信号、而且输入使水平扫描第3选择器106动作的控制信号S43的高电平信号时， 针对经由连接选择信号S11、S13和S15的开关元件与共用信号读出线连接的像素单元P11、
P12、P13、P14、P15......、P31、P32、P33、P34、P35......和 P51、P52、P53、P54、P55......,从输出
A以图3中的Al定时在行方向上依次输出同色相位的9像素混合后的影像信号，从输出B 以图3中的Bl定时在行方向上依次输出在同色相位的像素单元中9像素混合信号与位于 该9像素中央位置即重心位置的像素单元的输出信号的差分分量信号。然后，关于与水平同步信号HD的高脉冲同步开始的第2水平同步期间，定时发 生器102针对经由已连接选择信号S14、S16和S18的开关元件与共用信号读出线连接的 像素单元，实施与第1水平同步期间同样的定时控制，针对像素单元P41、P42、P43、P44、
P45......、P61、P62、P63，P64、P65......和 P81、P82、P83、P84、P85......,从输出 A 以图 3 中的
A2在行方向上依次输出同色相位的9像素混合后的影像信号、例如与(P41输出+P43输出 +P45输出+P61输出+P63输出+P65输出+P81输出+P83输出+P85输出)/9对应的数字 影像信号，从输出B以图3中的B2在行方向上依次输出在同色相位的像素单元中9像素 混合信号与位于该9像素中央位置即重心位置的像素单元的输出信号的差分分量信号、例 如P63-(P41输出+P43输出+P45输出+P61输出+P63输出+P65输出+P81输出+P83输出 +P85输出)/9。即使关于图3中的A3以及B3、A4以及B4也是同样的。接着，采用图4，对图1所示的摄像元件在静态图像摄影时的动作即全部像素读出 模式进行说明。定时发生器102利用模式选择信号MODE来选择全部像素读出模式，输出选 择器109将从水平扫描第1选择器104输入的数字影像信号输出选择至输出A。与输入至定时发生器102的垂直同步信号VD和水平同步信号HD的高脉冲同步， 开始第1水平同步期间。与所输入的水平同步信号HD的高脉冲同步，定时发生器102对选 择信号311输出高电平，因此将像素单元？11、？12、？13、？14、？15……的模拟影像信号一齐 输出至共用信号读出线L1、L2、L3、L4、L5……。在选择信号Sll的高期间中，由定时发生器 102对列AD组103输入控制信号S31从低电平向高电平的转变，开始AD变换，列AD组103 的各AD变换器利用控制信号S31从高电平向低电平的转变，来输出保持像素单元P11、P12、 P13、P14、P15……的各模拟影像信号的AD变换结果即数字影像信号。接着，从定时发生器 102输入使水平扫描第1选择器104动作的控制信号S41的高电平信号，从输出A以图4中 的AAl在行方向上依次输出像素单元？11、？12、？13、？14、？15……的各数字影像信号。在第2水平同步期间，定时发生器102针对经由已连接选择信号S12的开关元件 与共用信号读出线连接的像素单元实施与第1水平同步期间同样的定时控制，从输出A以 图4中的AA2在行方向上依次输出P21、P22、P23、P24、P25……的各数字影像信号。关于 图4中的AA3到AA8也是同样的。这样，在1个水平同步期间读出1行的各像素单元的影 像信号，在列方向上按照每行读出的行移动，因此以光栅扫描的顺序读出全部像素。接着，在图5中说明摄像装置整体的电路结构。摄像元件201是上述图1的摄像 元件，其输入由透镜单元202成像的光信息、利用同步信号发生器203以未图示的基准时钟 为基础生成的垂直同步信号VD以及水平同步信号HD、和控制器206所产生的模式选择信号
9MODE。透镜单元202通过光学焦点调整机构和利用驱动器电气驱动该焦点调整机构的透镜 驱动单元207来进行焦点调整。将上述输出A从摄像元件201向图像处理电路204输入， 利用图像处理电路204由单板彩色的数字影像信号来生成已实施空间插补处理的YC影像 信号，并向介质记录电路208以及图像显示电路210输出。另一方面，从摄像元件201输出 的上述输出B输入至对比度检波电路205，在针对摄像元件201的像素单元阵列的视场角预 先设定为检测区域的范围内的像素单元中具备像素色分量(具有最接近亮度分量的色相 位)、例如拜尔排列CFA(Color Filter Array，彩色滤波器阵列)的摄像元件的情况下，算 出与具有绿色滤波器的像素单元对应的输出B的相加平均值，并作为对比度信息向控制器 206输出。209是用于图像记录的介质，211是用于图像显示的显示设备。这里，采用图6的曲线图来说明上述输出B的信号特性。图6的曲线图的横轴是 空间频率，Π是全部像素的奈奎斯特(Nyquist)频率，f2是频率Π的2/3频率，f3是频率 fl的1/3频率。另外，纵轴表示响应。实线的曲线表示在像素混合读出模式下获得的9像 素混合信号的空间频率特性，虚线的曲线表示与该9像素混合信号对应的位于9像素中央 位置即重心位置的像素单元的输出信号的空间频率特性。输出B因为是9像素混合信号与 位于该9像素重心位置的像素单元的输出信号的差分分量，所以为由斜线部的分量构成的 信号。由此可知，将输出B在规定区域相加平均后获得的信号是如下这样的信号，该信号能 可靠地示出利用图像处理电路204来生成在全部像素读出模式下读出的全部像素的影像 信号时的YC影像信号的透镜聚焦的对焦状态，并且对比度值与大小关系一致，该对比度值 是在对焦时为高输出、随着聚焦远离被摄体而成为低输出。另外，图5的介质记录电路208在通过来自控制器206的输入信号指示动态图像 记录时，实施从图像处理电路204输入的YC影像信号的压缩编码，并生成MPEG4的动态图 像文件，保存到介质209，在指示静态图像记录时，将已实施JPEG压缩的图像文件记录到介 质209。另外，介质记录电路208具有如下这样的功能在动态图像记录中指示静态图像记 录，在从利用9像素混合来缩小像素数的像素混合读出模式的摄像元件输出的YC影像信号 变更到全部像素读出模式的YC影像信号的过程中像素尺寸增加并且帧率变更的情况下， 也将YC影像信号输入调整到目前为止的动态图像的像素尺寸，帧率的降低由帧率变更前 的上一帧的帧影像信号来补充，由此无需中断动态图像记录就能够同时将静态图像文件记 录到介质209。图像显示电路210将从图像处理电路204输入的YC影像信号变换为到达IXD等 显示设备211的接口信号后输出。当利用未图示的用户接口部的第1操作来输入动态图像记录开始指示时，控制器 206对摄像元件201进行像素混合读出模式下的启动，并对介质记录电路208指示动态图像 记录开始。同时实施所谓登山AF，即进行使规定量焦点向透镜驱动单元207变位的指示， 并且通过追踪从对比度检波电路205输入的被摄体对比度信息的大小关系来检测对比度 的峰值。因为在将此时的被摄体对比度信息9像素混合后的影像信号中使用了无法实施空 间LPF进行检测的空间频率的高频分量，所以如前所述能够进行可承受全部像素读出模式 下的聚焦精度的焦点调整，而不不仅仅是动态图像。当利用未图示的用户接口部的第2操作在动态图像记录中指示静态图像记录时， 控制器206向摄像元件201输出全部像素读出模式的模式选择，并对介质记录电路208指
10示，使在全部像素读出模式下从摄像元件201输出、由图像处理电路204生成的YC影像信 号继续动态图像记录并且进行静态图像压缩处理，然后将析像度高的静态图像记录到介质 209 中。以上，当从动态图像生成用的像素混合读出模式下使摄像元件201动作的状态转 移到全部像素读出模式时，无需向用于特别焦点调整的摄像元件201的驱动模式切换，就 能够在像素混合读出模式状态下进行可保证静态图像生成用的全部像素读出中的YC影像 信号的聚焦状态的高精度的焦点调整，因此可满足静态图像的本质要件，即如本实施方式 那样，能够根据用户的第2操作来从动态图像生成状态不产生时滞地无缝转移至静态图像 记录，并截取用户所抓住的瞬间。另外，在通常从全部像素的影像信号中获得被摄体对比度 信息的情况下，需要针对对象区域内的像素单元输出构成多抽头的带通滤波器并，提取特 定的空间频率分量，但在本实施方式中因为输出B是已经具有与空间的带通滤波器同等特 性的信号，所以能够构成以非常少的电路规模来检测对比度的单元，而且因为动作的构成 电路少，所以具有能够低功耗这样的优点。另外，因为在摄像元件201内部生成的输出B是 同色相位的9像素的像素单元输出的混合分量与重心位置的像素单元输出分量这样的相 关性非常高的分量间的差分，所以能够在简便的追加电路中进行编码处理，并且能够针对 输出A降低输出B的数据长，因此还具有进一步低功耗的效果。图7是示出摄像元件的第2实施方式的图，与作为第1实施方式的图1的不同点 是，输入在像素混合范围的列方向上位于中心的像素单元的影像信号，而不是将输入至存 储电路108的信号像素混合后的影像信号与位于像素混合范围重心位置的像素单元的输 出信号的差分分量信号；以及在输出A以及输出B的下一级具有输出第2选择器110。输 出第2选择器110同样输入从定时发生器102输出并向水平扫描第3选择器106输入的控 制信号S43，来作为控制信号，在控制信号S43的低电平输入中，将从输出选择器109输入的 输出A的影像信号从输出W输出，在控制信号S43的高电平输入中，将来自水平扫描第3选 择器106的输出即输出B从输出W输出。接着，采用图8，对图7所示的摄像元件的动态图像生成时的动作即像素混合读出 模式进行说明。从定时发生器102输出的选择信号S11、S12、S13、S14、S15……、与列AD组 103相对的控制信号S31、与累积相加标准器107相对的用于复位的控制信号S32、进行累积 相加控制的控制信号S33、和用于存储电路108的存储保持控制的控制信号S34相对于垂直 同步信号VD以及水平同步信号HD的定时与第1实施方式相同。在从定时发生器102向存 储电路108指示存储保持的控制信号S34的高脉冲输出后，输入使水平扫描第2选择器105 动作的控制信号S42的高电平信号，因此例如在第1水平同步期间经由输出A从输出W以
图 8 中的 Al 定时针对像素单元 P11、P12、P13、P14、P15......、P31、P32、P33、P34、P35......
和P51、P52、P53、P54、P55……在行方向上依次输出同色相位的已9像素混合后的影像信 号。然后，输入表示第2水平同步期间开始的水平同步信号HD的高脉冲，但是由于定时发 生器102输出使水平扫描第3选择器106动作的控制信号S43的高电平信号，所以经由输 出B从输出W以Cl的定时按照与行方向的Al对应的顺序依次输出以Al的定时混合输出 后的位于9像素中心位置重心位置的像素单元P33、P36……的影像信号。接着，在第2水平同步期间的A2定时中，针对像素单元P41、P42、P43、P44、 P45......、P61、P62、P63、P64、P65......和 P81、P82、P83、P84、P85......在行方向上依次从输出W输出同色相位的9像素混合后的影像信号，在第3水平同步期间的C2定时中，按照与 行方向的A2对应的顺序依次输出P63、P66……的影像信号。关于图8中的A3以及C3、A4、 Cx也是同样的。另外，在静态图像生成时的全部像素读出模式下，为与第1实施方式的图4 相同的控制顺序，并经由输出W输出图4中的输出A。接着，在图9中说明整个摄像装置的电路结构。摄像元件201是上述图7的摄像 元件。从该摄像元件201输出的输出W被输入至图像处理电路204a以及对比度检波电路 205a。表示从控制器206向摄像元件201输出的像素混合读出模式或全部像素读出模式的 任意一个的模式选择信号MODE，还向图像处理电路204a以及对比度检波电路205a输入。在模式选择信号MODE表示像素混合读出模式的状态下，图像处理电路204a以图 8中的A1、A2、A3……所输出的9像素混合后的数字影像信号为基础，生成已实施空间插补 处理的YC影像信号，向介质记录电路208以及图像显示电路210输出，在全部像素读出模 式时，根据在各水平同步期间输出的全部像素单元的数字影像信号生成YC影像信号，并向 介质记录电路208以及图像显示电路210输出。对比度检波电路205a仅在像素混合读出模式中进行动作，将在图8的Al中输入 的9像素混合信号与在Cl中输入的位于混合9像素的像素单元的重心位置的像素单元的 输出信号的差分分量，按照分别混合后的像素单元的单位来算出，在针对摄像元件201的 像素单元阵列的视场角预先设定为检测区域的范围内的像素单元中具备像素色分量(具 有最接近亮度分量的色相位)、例如拜尔排列CFA的摄像元件的情况下，算出与具有绿色 滤波器的像素单元对应的上述差分分量的相加平均值，并作为对比度信息向控制器206输 出。关于上述以外的结构与第1实施方式相同。以上，在对比度检波电路205a中可获得与第1实施方式的对比度检波电路205具 有同样效果的对比度信息，因此不会从动态图像生成状态产生时滞，能够无缝地转移至静 态图像记录，并能够与第1实施方式相同地满足截取用户所抓住瞬间这样的静态图像的本 质要件。另外，在第2实施方式中，在以像素混合读出模式混合的对象的3行像素单元输出 的AD变换中，在前一个水平同步期间进行AD变换，并读出存储电路108所存储保持的各混 合范围重心位置的像素单元输出，与第1实施方式相比没有使帧率降低就复用输出A和输 出B输出至1个系统输出，因此与第1实施方式相比，能够削减摄像元件201的端子数。因 此，可以构成摄像元件201本身的小型化以及从该摄像元件201曳出的布线构件等电气构 件的小型化，从而具有如下的效果不用使帧率这样的重要动态图像性能劣化就能够实现 整个摄像装置小型化。工业上的可利用性根据本发明，可一边取得云纹少的良好的动态图像一边无缝转移至取得能够高精 度进行焦点调整的高析像度的静态图像，因此不仅具有数字照相机或数字摄像机的静态图 像与动态图像功能融合的高附加值，还有可能利用于一边记录动态图像一边在特定场合下 需要高晰像的静态图像记录这种用途的监视照相机及车载领域内的行车记录仪等中。
权利要求
1.一种静态图像以及动态图像摄像装置，具备具有配置为矩阵状的多个像素单元的固 体摄像元件，其特征在于，还具备全部像素读出构件，其读出用于生成静态图像的全部像素；像素混合读出构件，其混合读出用于生成动态图像的行方向以及列方向中至少一个方 向的多个像素；以及混合内部分像素分量读出构件，其能够与上述像素混合读出构件同时动作，且读出由 上述像素混合读出构件混合的像素的空间范围内所包含的像素的信号分量，上述全部像素读出构件与上述像素混合读出构件排他地进行动作。
2.根据权利要求1所述的静态图像以及动态图像摄像装置，其特征在于，上述混合内部分像素分量读出构件所读出的信号是包含与上述像素混合读出构件所 混合的像素的重心位置最近的像素的影像信号的信号。
3.根据权利要求1所述的静态图像以及动态图像摄像装置，其特征在于，上述固体摄像元件具有矩阵状配置且以2X2像素为单位实施色相位编码的彩色滤波 器阵列，上述像素混合读出构件混合以行方向2n+l像素和列方向2m+l像素的范围为单位的 同色相位像素，被混合的像素的重心彼此间在行方向上为2n+l间距，在列方向上为2m+l间 距，其中η为自然数，m为自然数。
4.根据权利要求2所述的静态图像以及动态图像摄像装置，其特征在于，上述混合内部分像素分量读出构件所读出的信号是由与上述像素混合读出构件所混 合的像素的重心位置最近的像素的影像信号和上述被混合的像素的影像信号的差分分量 构成的信号。
5.根据权利要求3所述的静态图像以及动态图像摄像装置，其特征在于，上述混合内部分像素分量读出构件所读出的信号是由上述像素混合读出构件所混合 的像素的影像信号、和按照行方向2n+l像素与列方向2m+l像素的范围的同色相位像素被 分别混合后的单位在空间上位于中心的像素的影像信号之间的差分分量构成的信号，其中 η为自然数，m为自然数。
6.根据权利要求1所述的静态图像以及动态图像摄像装置，其特征在于，还具备对比度检波构件，其根据上述混合内部分像素分量读出构件所读出的信号对被 摄体的对比度信息进行检波。
7.根据权利要求6所述的静态图像以及动态图像摄像装置，其特征在于，还具有透镜构件，其使被摄体像在上述固体摄像元件上成像；焦点调整构件，其使上述透镜构件向上述固体摄像元件的聚焦状态变化；以及控制构件，其根据从上述对比度检波构件获得的被摄体像的对比度信息对上述焦点调 整构件进行聚焦调整，以使被摄体像的对比度成为最大振幅。
8.根据权利要求6所述的静态图像以及动态图像摄像装置，其特征在于，上述对比度检波构件在利用上述混合内部分像素分量读出构件读出信号的对象像素 中，对于被摄体像的对比度信息，对位于上述固体摄像元件的像素单元所排列的受光区域 中预先设定的规定区域内的对象像素的信号分量进行相加平均化，生成上述对比度信息。
9.根据权利要求1所述的静态图像以及动态图像摄像装置，其特征在于，上述固体摄像元件复用上述像素混合读出构件所读出的影像信号和上述混合内部分 像素分量读出构件所读出的信号，作为一个系统的信号输出。
全文摘要
在静态图像摄影时，利用输出选择器(109)将从具有拜尔排列的彩色滤波器的像素单元阵列(101)的全部像素单元中读出的信号选择为用于记录以及显示的输出A。在动态图像摄影时，利用输出选择器(109)将9像素混合信号选择为输出A，并且从存储电路(108)提供位于该9像素重心位置的像素单元的输出信号与9像素混合信号的差分分量作为输出B，并以输出B为基础取得被摄体像的对比度信息来实施透镜的焦点调整。
文档编号H04N5/347GK102007762SQ20098011368
公开日2011年4月6日 申请日期2009年4月28日 优先权日2008年7月2日
发明者森圭一 申请人:松下电器产业株式会社