撮像装置及び固体撮像装置の制御方法
【課題】プリ発光に際して、高速シャッター動作時であっても正確な光量を検出し、精度の高いＥＦ測光を可能とする。
【解決手段】光電変換素子を含む画素がマトリクス状に複数配置され、一又は複数ライン単位で信号を読み出すとともに、任意のブロック領域から信号を読み出しが可能とされた固体撮像素子４を備える撮像装置において、プリ発光に際して、読み出し水平画素数、駆動周波数、水平ブランキング時間、読み出し垂直画素数のいずれか値を変えることにより、固体撮像素子４の所定のブロック領域からの信号読み出し方式をシャッター速度により定まる蓄積時間内にて最初に読み出すラインと最後に読み出すラインとが時間的に重なるようにしたプリ発光読み出しモードに切り替える。プリ発光読み出しモードでは、プリ発光させて得られた画像とプリ発光させずに得られた２つの画像を用いて本発光量を決定する。
【解決手段】光電変換素子を含む画素がマトリクス状に複数配置され、一又は複数ライン単位で信号を読み出すとともに、任意のブロック領域から信号を読み出しが可能とされた固体撮像素子４を備える撮像装置において、プリ発光に際して、読み出し水平画素数、駆動周波数、水平ブランキング時間、読み出し垂直画素数のいずれか値を変えることにより、固体撮像素子４の所定のブロック領域からの信号読み出し方式をシャッター速度により定まる蓄積時間内にて最初に読み出すラインと最後に読み出すラインとが時間的に重なるようにしたプリ発光読み出しモードに切り替える。プリ発光読み出しモードでは、プリ発光させて得られた画像とプリ発光させずに得られた２つの画像を用いて本発光量を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光用のプリ発光を行うようにした撮像装置及び固体撮像装置の制御方法に関する。より具体的には、ＣＭＯＳ型センサのように、光電変換素子を含む画素が２次元状に複数配置され、一又は複数ライン単位で露光期間をずらして駆動可能とされた固体撮像装置を用いて測光を行う場合に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換素子を高密度・高集積化させた固体撮像装置がビデオカメラやデジタルカメラ等に用いられており、記録媒体に複数枚の画像データを記録したり、画像データをプリントアウトやディスプレイ表示したりすることが可能となっている。
【０００３】
この種のビデオカメラやデジタルカメラ等には自動露光（ＡＥ：Automatic Exposure）機能が採用されており、昼光時には、撮像面の光量を測定して適切な露光量を測定して最適な露光条件で露光するようになっている。
【０００４】
また、フラッシュランプや電子ストロボが備えられており、光量の少ない夜間や室内の暗い領域では、瞬間的なフラッシュ（閃光）を発光させて撮影することが行われている。
【０００５】
ＡＥの場合、フラッシュ発光時に瞬時にＡＥ調節することは現実的に困難であるため、測光用のプリ発光を行い、その際の光量を測定してフラッシュ発光前にＡＥ調節を終えておき、正規の撮影を行うようにしている。通常、固体撮像装置の蓄積時間外でプリ発光しても、正確にフラッシュ光量を測定することができないので、フラッシュ発光タイミングに同期して蓄積動作を行っている。
【０００６】
近年、ビデオカメラやデジタルカメラ等において、高解像化のため、微細化プロセスを用いた光電変換素子のセルサイズ縮小が精力的に行われている。
【０００７】
一方、光電変換信号出力が低下すること等から、光電変換信号を増幅して出力することが可能な増幅型の固体撮像装置が注目されている。このような増幅型の固体撮像装置には、ＢＡＳＩＳ、ＭＯＳ型、ＳＩＴ、ＡＭＩ、ＣＭＤ等のＸＹアドレス型センサの２次元固体撮像装置がある。
【０００８】
また、２次元固体撮像装置として、高密度化と高Ｓ／ＮによりＣＣＤ（Charge Coupled Device）型センサが優れて用いられている。
【０００９】
２次元固体撮像装置を有するデジタルカメラ等において、画像撮像時に該撮像の露光条件を適切に調整して、固体撮像装置の感度に応じた露光時間を設定する。この露光時間の設定の際、２次元エリアセンサの一部に当たっている光の量を測定して、その値がある目標値になるまで絞り等のパラメータを振って、最適値を見つけている。この動作をＡＥ（Automatic Exposure）と称する。
【００１０】
デジタルカメラのＡＥの場合、ＣＣＤ型２次元エリアセンサでは、全画素データを全部読み出して記憶媒体に格納し、その中から所定のブロック領域を抽出し、一度蓄積する。その後、適切な所定露光レベルと比較し、シャッター速度や絞り等のパラメータを変更して、再度ブロック領域を抽出して所定露光レベルと比較し、数回の繰り返しで、露光レベルが所定露光レベルとなったときの条件を露光条件と決定する。
【００１１】
図１６を参照して、ＣＣＤを用いた固体撮像装置によるＡＥ方式を説明する。インターライン転送方式及びフレーム転送方式のいずれであっても、ＣＣＤ型センサ６１から時系列に読み出される画像信号がＡ／Ｄ変換器６２でデジタル画像信号に変換され、フレームメモリ６３に１フレーム分書き込まれる。
【００１２】
ＡＥのためには、特に中心部のブロック領域だけを読み出し、そのブロック領域の画像信号レベルを積分器６４で積分し、当該ブロック領域の全積分値を求める。このブロック領域の全積分値と予め定められた所定露光レベルとを判定回路６５で比較し、その比較結果に差異があれば、露光条件設定回路６６に出力する。この露光条件は、ＣＣＤ型センサ６１への露光時間・シャッター速度や絞り度合い、ＣＣＤ型センサ６１の蓄積時間等をいい、シャッター速度等を変更する。露光条件設定回路６６での設定に応じて、再度ＣＣＤ型センサ６１を動作し、ブロック領域の露光積分値を検出し、判定回路６５で比較・判定し、露光の最適値を求める。
【００１３】
このＡＥ方式では、図１６（ｂ）のタイミングチャートに示すように、ローレベルで示す露光時間の蓄積時（１）と、その蓄積後のフレームメモリ６３からブロック領域の読み出し積分した時をハイレベルで示すＡＥ評価時（２）と、各ＡＥ評価時のＡＥ値（３）とで表される。なお、（３）の点線で示しているのが所定ＡＥ値である。これをグラフで示せば、図１６（ｃ）となり、３回目の露光検出値ではＡＥ値が高すぎて、４回目のＡＥ値のときの露光条件をＡＥ用の条件とすることで、最適なＡＥを実行することができる。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００―１９６９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、近年では、安価で複雑なタイミング発生回路を必要とせず且つ単一電源で動作して消費電力も少ない等の理由により、ＣＭＯＳ型センサを用いるケースが増えてきている。
【００１６】
ところが、ＣＭＯＳ型センサにおいては、ライン単位で信号を読み出すため、ライン毎に光電荷を蓄積する開始時間がずれてしまう。そのため、ＡＥのための光量蓄積のライン毎のタイミングずれが生じ、ＡＥ評価のためのブロック領域からプリ発光の光がずれてしまうことがある。
【００１７】
この対策として、例えば特許文献１には、ブロック領域での各読み出しラインが時間的に重なる期間にプリ発光させることで、ブロック領域全てにプリ発光が照射されるように制御することが開示されている。
【００１８】
しかしながら、日中シンクロ等の高速にシャッター動作が行われた場合、ブロック領域での各読み出しラインが時間的に重なる期間が存在しないことがある。その場合に任意のタイミングでプリ発光させると、ＣＭＯＳ型センサには、外光及びフラッシュの反射光からなる撮影光による光電荷と、外光のみからなる撮影光による光電荷とが混在して蓄積される。そのため、正確な光量を検出することができないという問題がある。
【００１９】
また、通常プリ発光時における読み出しは、画素を加算又は間引くことで、ＥＦ測光演算に要する時間を高速化している。
【００２０】
しかしながら、電子ズーム時において全画角の出力をメモリに蓄え、電子ズーム領域についてＥＦ測光演算を行うと、ＥＦ調光のための画素数が更に減少するためストロボ発光量演算の精度が落ちてしまうという問題もある。
【００２１】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、プリ発光に際して、高速シャッター動作時であっても正確な光量を検出し、精度の高いＥＦ測光を可能にすることを目的とする。また、電子ズーム時においても精度の高いＥＦ測光を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の撮像装置は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備え、前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定する点に特徴を有する。
本発明の他の撮像装置は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備え、前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定する点に特徴を有する。
本発明の他の撮像装置は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備え、前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出す点に特徴を有する。
本発明の他の撮像装置は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備え、前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出す点に特徴を有する。
本発明の固体撮像装置の制御方法は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定する点に特徴を有する。
本発明の他の固体撮像装置の制御方法は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定する点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高速シャッター動作時であっても、プリ発光読み出しモードとすることでＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光を照射することが可能である。さらに、プリ発光読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定するので、精度の高いＥＦ測光を可能となる。また、電子ズーム時には電子ズーム領域の信号を読み出すことにより、ストロボ発光量演算の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
＜撮像装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。被写体からの光が絞り羽根１を通り、レンズ２により撮像素子４へ結像されることで光電変換が行われる。なお、絞りやレンズ等の光学的構成要素を光学系という。フィルター群３は、モアレ等を防ぐ為に光の高域をカットする光学ローパス・フィルター、色補正フィルター、及び赤外線をカットする赤外線カットフィルター等が組み合わされている。
【００２５】
撮像素子４で変換された光信号は、アドレス指定部８からの信号によりＸアドレス選択部６及びＹアドレス選択部５にて２次元で画素位置選択が行われ、タイミング調整部７に読み出される。タイミング調整部７では、撮像素子４からの出力（１〜複数本）のタイミング調整が行われる。そして、タイミング調整部７から出力された信号は、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）１０により電圧が制御され、Ａ／Ｄ変換器１１によりデジタル信号に変換される。
【００２６】
カメラＤＳＰ１２は、動画又は静止画の画像処理を行う。ＭＰＵ１４は、画像処理の際に使われるパラメータをカメラＤＳＰ１２に設定したり、ＡＥ（自動露光：Automatic Exposure）処理やＡＦ（自動焦点： Automatic Focusing）処理を行ったりする。また、ＭＰＵ１４は、不図示のズームコントローラ（ズーム操作部）からの指示に基づいて、電子ズームの制御（画像の切り出し制御）を行う。ＡＦ制御は、フォーカス・モーター５１によりレンズ２に含まれるフォーカス・レンズ（不図示）を前後に動かして行う。
【００２７】
画像処理する際の一時的な記憶領域としてＤＲＡＭ１３が用いられ、不揮発性の記憶領域として画像記録媒体１８が用いられる。画像記録媒体１８は、例えばスマート・メディア、磁気テープ、又は光ディスク等である。
【００２８】
また、画像処理後の画像表示を行うためにビデオエンコーダ１５、及び、ＣＲＴ１６等が設けられている。モニター１７は、例えばＬＣＤにより構成される。モニター１７に撮像した画像データを逐次表示すれば、電子ビューファインダ（ＥＶＦ：Electric View Finder）機能を実現することができ、画像記録媒体１８に記憶する前に被写体像を確認することができる。これらの出力装置は、ＣＲＴ１６、及び、モニター１７に限らず、プリンタ等を用いてもよい。
【００２９】
また、表示領域指定部１９は、撮像素子４の領域内で一部分の読み出しを行う場合に、その位置を指定するポインタ装置である。また、発振器９は、絞り羽根１や、タイミング調整部７、カメラＤＳＰ１２及びＭＰＵ１４へ種々なクロックを供給して、各部のタイミングを統一して取る集中タイミング用の発振器である。
【００３０】
＜読み出し動作＞
図２は、ＣＭＯＳ型センサの回路図である。同図において、Ｂ１１〜Ｂ４４はフォトダイオード等の光電変換素子、光電変換素子の蓄積電荷を読み出して増幅する増幅型ＭＯＳトランジスタ、増幅型ＭＯＳトランジスタを活性する選択ＭＯＳトランジスタ等を有する画素である。本実施形態では４×４の画素で示しているが、マトリクス状に複数の画素を有している。
【００３１】
プリ発光読み出しモードでは、水平方向に２画素、垂直方向に２画素加算平均を行うものとする。具体的には、垂直シフトレジスタ８０１から水平ライン毎に読み出すＶＳＥＬ１を出力し、ＶＳＥＬ１の制御パルスによって選択された各画素の光出力は、各垂直出力線ＶＳＩＧ１〜ＶＳＩＧ４に読み出され、加算回路８０２に蓄積される。
【００３２】
図３に、加算回路８０２で、水平方向Ｂ１１、Ｂ１２及び垂直方向Ｂ２１、Ｂ２２が加算される様子を示す。各画素に接続された垂直出力線から転送スイッチ９０１、９０２を介してＢ１１、Ｂ１２画素の光出力が蓄積コンデンサ９０３、９０４に蓄積する。次のタイミングに図２のＶＳＥＬ２を出力し、Ｂ２１、Ｂ２２の信号成分を転送スイッチ９０５、９０６を介して蓄積コンデンサ９０７、９０８に蓄積する。その後、水平シフトレジスタ８０３からの制御信号によって転送スイッチ９０９、９１０、９１１、９１２をオンすることにより、水平出力線９１３には、水平方向であるＢ１１及びＢ１２さらに垂直方向であるＢ２１及びＢ２２が加算され水平垂直２画素加算が完了する。
【００３３】
＜プリ発光読み出しモード動作＞
次に、ＣＭＯＳ型センサ等ローリング式電子シャッター方式を用いたときのタイミングずれについて、図４のＣＭＯＳ型センサの読み出し方式とＥＦ（ストロボ測光）の説明図を参照しつつ説明する。図４（ａ）は、例えばＣＭＯＳ型センサによるＥＦ評価ブロック領域のプリストロボ発光による光電荷の蓄積タイミング状態を示している。ＣＭＯＳ型センサに受けた光電荷を蓄積しようとする場合、各ラインｎ，ｎ＋１，ｎ＋２の蓄積開始がそれぞれずれる。
【００３４】
また、ＥＦ動作について、ある時間にストロボをプリ発光する場合の光強度は、時間を横軸として図４（ｂ）に示すように変化し、この光量変化をＣＭＯＳ型センサが受けて、全エリア内から抽出された一部のブロック領域を評価する。このとき、ＥＦ評価ブロック領域のラインｎ〜ｎ＋ｍ全てがプリ発光期間内に電荷の蓄積を行わなければならない。つまり、ＥＦ評価ブロック領域の全面がプリ発光による光を受光しなくてはストロボ光を正しく検出することができないため精度が落ちてしまう。図４の例では、ＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光が照射されている例を示している。
【００３５】
それでは、どのような場合に、ＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光が照射されなくなってしまうのか、例を挙げて説明する。
【００３６】
[通常ストロボ撮影時（シャッター速度１／６０）]
図５に、ＥＦ評価ブロック領域の蓄積時間のタイミングを示す。いま、シャッター速度は１／６０ｓであるので蓄積時間は１６．７ｍｓとなる。また、１ライン読み出すのに必要な時間を２４μｓとし、さらにＥＶＦにおける垂直方向ライン数が１８０本と仮定すると、読み出し時間は、２４μｓ×１８０＝４．３ｍｓとなる。さらにプリ発光時間を２０μsと仮定すると、図５から明らかなようにＥＦブロック領域の全ライン重なり期間が１２．４ｍｓであることから、その重なり時間でプリ発光させることにより、ＥＦ評価ブロック領域の全ラインにプリ発光を照射することができる。
【００３７】
[日中シンクロ時（シャッター速度１／２５０）]
図６に、ＥＦ評価ブロック領域の蓄積時間のタイミングを示す。いま、シャッター速度は１／２５０ｓであるので蓄積時間は４ｍｓとなる。また、１ライン読み出すのに必要な時間及び垂直方向ライン数を通常フラッシュ撮影時と同じにすると、図６から明らかなようにＥＦ評価ブロック領域の全ラインに時間的に重なる期間が生じない。つまり、ＥＦ評価ブロック領域の全ラインにプリ発光を照射することができない。
【００３８】
このように日中シンクロ時等の高速シャッターが切られる場合、１ライン読み出すのに必要な時間に比べて蓄積時間が短くなるため、ＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光を照射することができない。
【００３９】
上記の結果から、最高同調シャッター速度、ＥＦ評価ブロック領域からの読み出し時間、プリ発光時間が下式（１）を満足したときに初めてＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光を照射することができる。
最高同調シャッター速度≧読み出し時間＋プリ発光時間・・・（１）
【００４０】
そこで、プリ発光時には下記のパラメータを変えることにより、プリ発光読み出しモードとして動作させる。
（１）読み出し水平画素数
（２）駆動周波数
（３）水平ブランキング時間
（４）読み出し垂直画素数
【００４１】
（１）、（２）、（３）の値を変えることによりタイミング図の平行四辺形の傾きを変えることができる。この様子を図７に示す。また、（４）の値を変えると読み出すライン数が変化するため、タイミングが図８のように変化する。これら４つの値のうち少なくとも１つの値を変えることで、シャッター速度により定まる蓄積時間内にて最初に読み出すラインと最後に読み出すラインとが時間的に重なるようにすることができ、ＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光が照射されるようなプリ発光読み出しモードとすることができる。
【００４２】
＜ストロボ測光シーケンス＞
図９は、ストロボオン時におけるシーケンス図である。ＥＶＦ読み出しモードにて、不図示のシャッターボタンの半押しによりスイッチSW1がＯＮになると（ステップＳ９０１）、ＡＥ処理、ＡＦ処理が実行され（ステップＳ９０２）、露光及びピントが調整される。その後、不図示のシャッターボタンの全押しによりスイッチSW2がＯＮになると（ステップＳ９０３）、読み出しモードはプリ発光読み出しモードに移行する（ステップＳ９０４）。
【００４３】
このプリ発光読み出しモードにおいて、プリ発光させない状態で露光を行い（以下、「プリプリ露光」と称する）（ステップＳ９０５）、次にプリ発光させた状態で露光を行う（以下、「プリ露光」と称する）（ステップＳ９０６）。その後、プリプリ露光による出力とプリ露光による出力とを用いて、本発光演算を行う（ステップＳ９０７）。
【００４４】
次に、本露光読み出しモードに移行し（ステップＳ９０８）、ステップＳ９０７により求められた本発光量による本露光を行い（ステップＳ９０９）、信号処理（ステップＳ９１０）を施して、画像データが記録媒体に記録される。このようにスイッチSW2がＯＮになった直後にプリ発光読み出しモードに切り替え、プリ発光させずに露光した出力を読み出した後、プリ発光させて露光した出力を読み出し、これら２つの画像データによりストロボの本発光量を決定するようにしたのが本発明の特徴の一つである。
【００４５】
なお、プリ発光させずに露光して出力読み出した後に、プリ発光させて露光して出力を読み出す順となっているが、その順番は逆であってもかまわない。本実施形態の順番にした理由は、プリ発光と本発光との間隔を短くするためである。つまり、被写体はプリ発光が本発光であると誤認識し、撮影が完了したと勘違いして動いてしまうことを防ぐためである。
【００４６】
また、プリプリ露光及びプリ露光した画像はＥＶＦ表示しない。これは後述するように、露出が合っていないためである。
【００４７】
＜ストロボ発光量演算＞
次に、プリプリ露光による出力及びプリ露光による出力を用いたストロボ発光量演算について説明する。演算にはプリプリ露光とプリ露光の差分値を用いるため、プリプリ露光及びプリ露光における露出条件を同じにするとともに、両者を同じモードで駆動し読み出すことで、加算間引きを等しくし感度条件も合わせることが必要である。図１０に、両者の読み出し方法を水平垂直２分の１に共通にしたときの概念図を示す。
【００４８】
ステップＳ１：被写体重みの算出
図１１のプリプリ露光画像及びプリ露光画像を用いて被写体重みを算出する。なお、両者の露光条件は同じである。これらの画像を６×６のブロックに分割する。ただし、ブロック分割数は６に限るものではない。このとき、プリ発光の強さＦＬＡＳＨijは下式（２）で与えられる。
ＦＬＡＳＨij＝Ｙｆij−Ｙｄij・・・（２）
ただし、Ｙｆijはプリ露光測光値、すなわち外光＋プリ発光による輝度値であり、Ｙｄijはプリプリ露光測光値、すなわち外光による輝度値である。
【００４９】
なお、輝度値の算出は下式（３）で算出する。式（３）において、ＷｂＲ、ＷｂＧ、ＷｂＢはそれぞれ赤、緑、青のホワイトバランス係数であり、Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ赤、緑、青のブロック積分平均値である。
Ｙ＝３×ＷｂＲ×Ｒ＋６×ＷｂＧ×Ｇ＋ＷｂＢ×Ｂ・・・（３）
【００５０】
さらに、被写体は画面中央にいる確率が高いので、下式（４）のように、図１２に示すような中央重点重みＷijをプリ発光の強さＦＬＡＳＨijに乗算することで被写体重みＷｌijを算出する。
Ｗｌij＝ＦＬＡＳＨij×Ｗij・・・（４）
【００５１】
ステップ２：ストロボ発光量の決定
図１３は、プリプリ露光及びプリ露光の被写体輝度値（ＤＬ及びＦＬ）を表す。なお、ＤＬ及びＦＬは、ステップ１で求めた被写体重みＷijを用いて下式（５）で算出する。
【００５２】
【数１】
【００５３】
このとき、プリ発光による輝度値は図１３からＦＬ−ＤＬとなる。また、Ｙｒｅｆを予め定めた被写体の適正輝度値とすると、本発光量は、Ｙｒｅｆ−ＤＬとなる。したがって、プリ発光量に対して何倍の発光量を照射すればよいか（ΔＥＦと呼ぶ）については、下式（６）で算出することができる。
【００５４】
【数２】
【００５５】
式（６）で算出したΔＥＦ、すなわちプリ発光量の何倍を照射すればよいかの値はプリプリ露光時及びプリ露光時についてであり、本露光の露出時には当てはまらない。したがって、式（６）の値を本露光時における値に変換しなければならない。そこで、下式（７）を用いて変換を行う。
【００５６】
【数３】
【００５７】
ただし、ΔＳｖ、ΔＡｖ、ΔＴｖはそれぞれＩＳＯ感度差分値、Ｆ値差分値、シャッター速度差分値であり、下式（８）で求める。なお、プリ発光時の設定は、Ｆ値：Ａｖｐ、シャッター速度：Ｔｖｐ、ＩＳＯ感度：Ｓｖｐであり、本発光時の設定は、Ｆ値：Ａｖｃ、シャッター速度：Ｔｖｃ、ＩＳＯ感度：Ｓｖｃである。
【００５８】
【数４】
【００５９】
以上説明したように、高速シャッター動作時であっても、プリ発光読み出しモードとすることでＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光を照射することが可能である。さらに、同駆動モードにおいてプリプリ露光及びプリ露光を行い、これらの画像データの差分値から本発光量を演算することにより、ストロボ調光の精度を向上させることができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、プリ発光読み出しモードにおいて垂直画素数を間引いて読み出すことで、各ラインに時間的な重なりが生じるように設定していた。しかしながら、センサの総画素数によるが通常垂直ラインの間引き数は１２分の１程度であるため、全画角の出力をメモリに蓄え、電子ズーム領域について上記処理を行うと、更なるライン数の減少によりストロボ発光量演算の精度が落ちてしまうおそれがある。
【００６１】
そこで、電子ズーム時には、ＣＭＯＳ型センサの特徴である部分読み出しをプリ発光読み出しモードに適用する。つまり、電子ズーム時には、プリ発光読み出しモードにおいて電子ズーム領域のみを読み出すことで、読み出し速度を上げ、全ラインに時間的な重なりが生じるようする。
【００６２】
さらに、間引き数をズーム倍率が上がるにつれて減少させることで、ＥＦ調光積分に用いるライン数を増加させ、ストロボ発光量演算の精度を向上させる。
【００６３】
なお、ストロボ測光のシーケンス及びストロボ測光演算方法は第１の実施形態で述べたものと同様であるので、ここではその説明は省略する。
【００６４】
＜部分読み出し動作＞
図１４は、９×９画素の撮像素子４の構成を示している。撮像素子４の一部の領域から信号を出力する動作について説明する。それぞれのＸ方向、Ｙ方向の各９画素を指定するために、水平デコーダ部２３及び垂直デコーダ部２４を備えている。
【００６５】
また、画素部１１５に例示として、３×３画素部毎にブロック５２で区分されている。なお、上述した垂直シフトレジスタ部８０１及び垂直デコーダ部２４は、図１のＹアドレス選択部５に、水平シフトレジスタ部８０３及び水平デコーダ部２３は、図１のＸアドレス選択部６に相当する。
【００６６】
ここでの水平デコーダ部２３はＨＤ０〜ＨＤ１が入力され、水平シフトレジスタ部８０３はクロックパルス（ＣＬＫ）と水平リセットパルス（ＨＲＥＳ）が入力される。垂直方向も同じ構成であり、垂直デコーダ部２４はＶＤ０〜ＶＤ１が入力され、垂直シフトレジスタ部８０１はクロックパルス（ＣＬＫ）と垂直リセットパルス（ＶＲＥＳ）が入力される。水平部と垂直部とは略同一なので、以下、水平方向だけで論じていく。
【００６７】
まず、水平デコーダ部２３の入力ＨＤ０〜ＨＤ１は、２本（ｂｉｔ）なので、これだけで水平９画素を全て指定することはできないが、３画素までなら直接指定することはできる。このため、図１４では水平９画素を３画素ずつの３ブロックに分け、そのブロックの先頭画素の３画素を水平デコーダ部２３で指定できるように構成したものである。
【００６８】
水平シフトレジスタ部８０３は、水平デコーダ部２３と撮像素子４の間に位置している。そして、水平デコーダ部２３から得られる各ブロック５２の先頭位置を受け取り、クロックパルスＣＬＫにより、その位置から撮像素子４を１画素ずつ走査させるように構成したものである。この位置を読み出し先頭位置（開始位置）と称する。走査を止めるときは水平リセットパルスＨＲＥＳにより、水平シフトレジスタ部８０３の内容を消去する。
【００６９】
ここでは水平部について説明したが、垂直デコーダ部２４及び垂直シフトレジスタ部８０１についても同様である。つまり、選択されたブロックを水平ラインの並びで選択する場合に、上記と同様にデコードして、垂直シフトレジスタ部８０１で画素読み出し領域を選択することにより、同様な動作で同一の効果を奏し得る。
【００７０】
また、水平デコーダ部２３の入力がＨＤ０〜ＨＤ１の２ｂｉｔであるとの説明であったが、この入力数を増やすことでアドレス指定を細かく設定することも可能である。
【００７１】
＜電子ズーム時の読み出し動作＞
次に、電子ズーム時の信号の読み出し動作ついて説明する。まず、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）を参照して、通常の撮像時の読み出し動作と電子ズーム時の読み出し動作について説明する。
【００７２】
図１５は電子ズーム動作の概念図である。図１５（ａ）は全画角読み出しを示しており、図１５（ｂ）は電子ズーム時の読み出しを示している。全画角読み出し時には、第１の実施形態で説明した加算制御を利用して、例えば撮像素子４の４画素を加算して信号を出力することにより、画素数を少なくして読み出しを行う。概念的にいうと、図１５（ａ）の斜線の画素の信号、つまり、縦横２４×１６画素の範囲から１２×８画素の信号を読み出すという読み出し動作になる。
【００７３】
これに対して、電子ズーム時（例えば、ズーム倍率２倍の場合）には、非加算制御を利用して、２４×１６画素の範囲から中央の連続した１２×８画素の信号を読み出す。すなわち、所定の領域を切り出して信号を読み出すものであり、図１５（ｂ）の斜線の画素の信号を読み出す動作になる。
【００７４】
このような動作により、全画角読み出し時においてＥＦ調光に用いる積分画素数は１２×８個となる。これに対して、電子ズーム時（例えば、ズーム倍率２倍の場合）でもＥＦ調光に用いる積分画素数は全画角読み出し時と同じ１２×８個となる。この結果、ＥＦ測光演算に用いる画素数は電子ズーム倍率によらず一定であるため、演算精度を電子ズーム倍率に依存させないことが可能となる。
【００７５】
なお、第２の実施形態では、全画角読み出し時における加算を２分の１とし、電子ズーム時においては水平垂直間引きなしとしたが、電子ズーム時における加算又は間引き数を全画角より少なくすればよい。勿論さらに加算又は間引き数を少なくして、全画角読み出し時におけるＥＦ調光精度以上に電子ズーム時における調光精度を向上させてもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、電子ズーム倍率２倍の場合のみを説明したが、他の電子ズーム倍率においても倍率が上がるにつれて、加算又は間引き数を減少させることは言うまでもない。
【００７７】
以上説明したように、電子ズーム時ではズーム領域のみを読み出しを行い、さらに電子ズーム倍率に応じて加算又は間引き数を減少させることでストロボ発光量演算の精度を向上させることができる。
【００７８】
なお、本発明の目的は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００７９】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００８０】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００８１】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（基本システム或いはオペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００８２】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
【図２】ＣＭＯＳ型センサの回路図である。
【図３】加算回路の回路構成を示す図である。
【図４】ＣＭＯＳ型センサの読み出し方式とＥＦを説明するための図である。
【図５】シャッター速度が１／６０の場合でのＥＦ評価ブロックの蓄積時間のタイミングを示す図である。
【図６】シャッター速度が１／２５０の場合でのＥＦ評価ブロックの蓄積時間のタイミングを示す図である。
【図７】読み出し水平画素数又は駆動周波数又は水平ブランキング時間を変えたときの蓄積時間のタイミングを示す図である。
【図８】読み出し垂直画素数を変えたときの蓄積時間のタイミングを示す図である。
【図９】ストロボオン時における処理動作を説明するためのシーケンス図である。
【図１０】プリプリ露光時とプリ露光時の読み出しを説明するための概念図である。
【図１１】プリプリ露光時の画像とプリ露光時の画像を示す図である。
【図１２】中央重点重み表わす図である。
【図１３】ストロボ発光量決定のための概念を説明するための図である。
【図１４】撮像素子の一部の領域から信号を出力する動作を説明するための図である。
【図１５】電子ズーム倍率と間引き数の概念を説明するための図である。
【図１６】ＣＣＤを用いた固体撮像装置によるＡＥ方式を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 絞り羽根
２ レンズ
３ フィルター群
４ 撮像素子
５ Ｙアドレス選択部
６ Ｘアドレス選択部
７ タイミング調整部
８ アドレス指定部
９ 発振器
１０ ＡＧＣ（オートゲインコントロール）
１１ Ａ／Ｄ変換器
１２ カメラＤＳＰ
１３ ＤＲＡＭ
１４ ＭＰＵ
１５ ビデオエンコーダ
１６ ＣＲＴ
１７ モニター
１８ 画像記録媒体
１９ 表示領域指定部
５１ フォーカス・モーター
８０３ 水平シフトレジスタ
８０２ 加算回路
８０１ 垂直シフトレジスタ
２３ 水平デコーダ部
２４ 垂直デコーダ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光用のプリ発光を行うようにした撮像装置及び固体撮像装置の制御方法に関する。より具体的には、ＣＭＯＳ型センサのように、光電変換素子を含む画素が２次元状に複数配置され、一又は複数ライン単位で露光期間をずらして駆動可能とされた固体撮像装置を用いて測光を行う場合に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換素子を高密度・高集積化させた固体撮像装置がビデオカメラやデジタルカメラ等に用いられており、記録媒体に複数枚の画像データを記録したり、画像データをプリントアウトやディスプレイ表示したりすることが可能となっている。
【０００３】
この種のビデオカメラやデジタルカメラ等には自動露光（ＡＥ：Automatic Exposure）機能が採用されており、昼光時には、撮像面の光量を測定して適切な露光量を測定して最適な露光条件で露光するようになっている。
【０００４】
また、フラッシュランプや電子ストロボが備えられており、光量の少ない夜間や室内の暗い領域では、瞬間的なフラッシュ（閃光）を発光させて撮影することが行われている。
【０００５】
ＡＥの場合、フラッシュ発光時に瞬時にＡＥ調節することは現実的に困難であるため、測光用のプリ発光を行い、その際の光量を測定してフラッシュ発光前にＡＥ調節を終えておき、正規の撮影を行うようにしている。通常、固体撮像装置の蓄積時間外でプリ発光しても、正確にフラッシュ光量を測定することができないので、フラッシュ発光タイミングに同期して蓄積動作を行っている。
【０００６】
近年、ビデオカメラやデジタルカメラ等において、高解像化のため、微細化プロセスを用いた光電変換素子のセルサイズ縮小が精力的に行われている。
【０００７】
一方、光電変換信号出力が低下すること等から、光電変換信号を増幅して出力することが可能な増幅型の固体撮像装置が注目されている。このような増幅型の固体撮像装置には、ＢＡＳＩＳ、ＭＯＳ型、ＳＩＴ、ＡＭＩ、ＣＭＤ等のＸＹアドレス型センサの２次元固体撮像装置がある。
【０００８】
また、２次元固体撮像装置として、高密度化と高Ｓ／ＮによりＣＣＤ（Charge Coupled Device）型センサが優れて用いられている。
【０００９】
２次元固体撮像装置を有するデジタルカメラ等において、画像撮像時に該撮像の露光条件を適切に調整して、固体撮像装置の感度に応じた露光時間を設定する。この露光時間の設定の際、２次元エリアセンサの一部に当たっている光の量を測定して、その値がある目標値になるまで絞り等のパラメータを振って、最適値を見つけている。この動作をＡＥ（Automatic Exposure）と称する。
【００１０】
デジタルカメラのＡＥの場合、ＣＣＤ型２次元エリアセンサでは、全画素データを全部読み出して記憶媒体に格納し、その中から所定のブロック領域を抽出し、一度蓄積する。その後、適切な所定露光レベルと比較し、シャッター速度や絞り等のパラメータを変更して、再度ブロック領域を抽出して所定露光レベルと比較し、数回の繰り返しで、露光レベルが所定露光レベルとなったときの条件を露光条件と決定する。
【００１１】
図１６を参照して、ＣＣＤを用いた固体撮像装置によるＡＥ方式を説明する。インターライン転送方式及びフレーム転送方式のいずれであっても、ＣＣＤ型センサ６１から時系列に読み出される画像信号がＡ／Ｄ変換器６２でデジタル画像信号に変換され、フレームメモリ６３に１フレーム分書き込まれる。
【００１２】
ＡＥのためには、特に中心部のブロック領域だけを読み出し、そのブロック領域の画像信号レベルを積分器６４で積分し、当該ブロック領域の全積分値を求める。このブロック領域の全積分値と予め定められた所定露光レベルとを判定回路６５で比較し、その比較結果に差異があれば、露光条件設定回路６６に出力する。この露光条件は、ＣＣＤ型センサ６１への露光時間・シャッター速度や絞り度合い、ＣＣＤ型センサ６１の蓄積時間等をいい、シャッター速度等を変更する。露光条件設定回路６６での設定に応じて、再度ＣＣＤ型センサ６１を動作し、ブロック領域の露光積分値を検出し、判定回路６５で比較・判定し、露光の最適値を求める。
【００１３】
このＡＥ方式では、図１６（ｂ）のタイミングチャートに示すように、ローレベルで示す露光時間の蓄積時（１）と、その蓄積後のフレームメモリ６３からブロック領域の読み出し積分した時をハイレベルで示すＡＥ評価時（２）と、各ＡＥ評価時のＡＥ値（３）とで表される。なお、（３）の点線で示しているのが所定ＡＥ値である。これをグラフで示せば、図１６（ｃ）となり、３回目の露光検出値ではＡＥ値が高すぎて、４回目のＡＥ値のときの露光条件をＡＥ用の条件とすることで、最適なＡＥを実行することができる。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００―１９６９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、近年では、安価で複雑なタイミング発生回路を必要とせず且つ単一電源で動作して消費電力も少ない等の理由により、ＣＭＯＳ型センサを用いるケースが増えてきている。
【００１６】
ところが、ＣＭＯＳ型センサにおいては、ライン単位で信号を読み出すため、ライン毎に光電荷を蓄積する開始時間がずれてしまう。そのため、ＡＥのための光量蓄積のライン毎のタイミングずれが生じ、ＡＥ評価のためのブロック領域からプリ発光の光がずれてしまうことがある。
【００１７】
この対策として、例えば特許文献１には、ブロック領域での各読み出しラインが時間的に重なる期間にプリ発光させることで、ブロック領域全てにプリ発光が照射されるように制御することが開示されている。
【００１８】
しかしながら、日中シンクロ等の高速にシャッター動作が行われた場合、ブロック領域での各読み出しラインが時間的に重なる期間が存在しないことがある。その場合に任意のタイミングでプリ発光させると、ＣＭＯＳ型センサには、外光及びフラッシュの反射光からなる撮影光による光電荷と、外光のみからなる撮影光による光電荷とが混在して蓄積される。そのため、正確な光量を検出することができないという問題がある。
【００１９】
また、通常プリ発光時における読み出しは、画素を加算又は間引くことで、ＥＦ測光演算に要する時間を高速化している。
【００２０】
しかしながら、電子ズーム時において全画角の出力をメモリに蓄え、電子ズーム領域についてＥＦ測光演算を行うと、ＥＦ調光のための画素数が更に減少するためストロボ発光量演算の精度が落ちてしまうという問題もある。
【００２１】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、プリ発光に際して、高速シャッター動作時であっても正確な光量を検出し、精度の高いＥＦ測光を可能にすることを目的とする。また、電子ズーム時においても精度の高いＥＦ測光を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の撮像装置は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備え、前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定する点に特徴を有する。
本発明の他の撮像装置は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備え、前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定する点に特徴を有する。
本発明の他の撮像装置は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備え、前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出す点に特徴を有する。
本発明の他の撮像装置は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備え、前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出す点に特徴を有する。
本発明の固体撮像装置の制御方法は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定する点に特徴を有する。
本発明の他の固体撮像装置の制御方法は、光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定する点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高速シャッター動作時であっても、プリ発光読み出しモードとすることでＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光を照射することが可能である。さらに、プリ発光読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定するので、精度の高いＥＦ測光を可能となる。また、電子ズーム時には電子ズーム領域の信号を読み出すことにより、ストロボ発光量演算の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
＜撮像装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。被写体からの光が絞り羽根１を通り、レンズ２により撮像素子４へ結像されることで光電変換が行われる。なお、絞りやレンズ等の光学的構成要素を光学系という。フィルター群３は、モアレ等を防ぐ為に光の高域をカットする光学ローパス・フィルター、色補正フィルター、及び赤外線をカットする赤外線カットフィルター等が組み合わされている。
【００２５】
撮像素子４で変換された光信号は、アドレス指定部８からの信号によりＸアドレス選択部６及びＹアドレス選択部５にて２次元で画素位置選択が行われ、タイミング調整部７に読み出される。タイミング調整部７では、撮像素子４からの出力（１〜複数本）のタイミング調整が行われる。そして、タイミング調整部７から出力された信号は、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）１０により電圧が制御され、Ａ／Ｄ変換器１１によりデジタル信号に変換される。
【００２６】
カメラＤＳＰ１２は、動画又は静止画の画像処理を行う。ＭＰＵ１４は、画像処理の際に使われるパラメータをカメラＤＳＰ１２に設定したり、ＡＥ（自動露光：Automatic Exposure）処理やＡＦ（自動焦点： Automatic Focusing）処理を行ったりする。また、ＭＰＵ１４は、不図示のズームコントローラ（ズーム操作部）からの指示に基づいて、電子ズームの制御（画像の切り出し制御）を行う。ＡＦ制御は、フォーカス・モーター５１によりレンズ２に含まれるフォーカス・レンズ（不図示）を前後に動かして行う。
【００２７】
画像処理する際の一時的な記憶領域としてＤＲＡＭ１３が用いられ、不揮発性の記憶領域として画像記録媒体１８が用いられる。画像記録媒体１８は、例えばスマート・メディア、磁気テープ、又は光ディスク等である。
【００２８】
また、画像処理後の画像表示を行うためにビデオエンコーダ１５、及び、ＣＲＴ１６等が設けられている。モニター１７は、例えばＬＣＤにより構成される。モニター１７に撮像した画像データを逐次表示すれば、電子ビューファインダ（ＥＶＦ：Electric View Finder）機能を実現することができ、画像記録媒体１８に記憶する前に被写体像を確認することができる。これらの出力装置は、ＣＲＴ１６、及び、モニター１７に限らず、プリンタ等を用いてもよい。
【００２９】
また、表示領域指定部１９は、撮像素子４の領域内で一部分の読み出しを行う場合に、その位置を指定するポインタ装置である。また、発振器９は、絞り羽根１や、タイミング調整部７、カメラＤＳＰ１２及びＭＰＵ１４へ種々なクロックを供給して、各部のタイミングを統一して取る集中タイミング用の発振器である。
【００３０】
＜読み出し動作＞
図２は、ＣＭＯＳ型センサの回路図である。同図において、Ｂ１１〜Ｂ４４はフォトダイオード等の光電変換素子、光電変換素子の蓄積電荷を読み出して増幅する増幅型ＭＯＳトランジスタ、増幅型ＭＯＳトランジスタを活性する選択ＭＯＳトランジスタ等を有する画素である。本実施形態では４×４の画素で示しているが、マトリクス状に複数の画素を有している。
【００３１】
プリ発光読み出しモードでは、水平方向に２画素、垂直方向に２画素加算平均を行うものとする。具体的には、垂直シフトレジスタ８０１から水平ライン毎に読み出すＶＳＥＬ１を出力し、ＶＳＥＬ１の制御パルスによって選択された各画素の光出力は、各垂直出力線ＶＳＩＧ１〜ＶＳＩＧ４に読み出され、加算回路８０２に蓄積される。
【００３２】
図３に、加算回路８０２で、水平方向Ｂ１１、Ｂ１２及び垂直方向Ｂ２１、Ｂ２２が加算される様子を示す。各画素に接続された垂直出力線から転送スイッチ９０１、９０２を介してＢ１１、Ｂ１２画素の光出力が蓄積コンデンサ９０３、９０４に蓄積する。次のタイミングに図２のＶＳＥＬ２を出力し、Ｂ２１、Ｂ２２の信号成分を転送スイッチ９０５、９０６を介して蓄積コンデンサ９０７、９０８に蓄積する。その後、水平シフトレジスタ８０３からの制御信号によって転送スイッチ９０９、９１０、９１１、９１２をオンすることにより、水平出力線９１３には、水平方向であるＢ１１及びＢ１２さらに垂直方向であるＢ２１及びＢ２２が加算され水平垂直２画素加算が完了する。
【００３３】
＜プリ発光読み出しモード動作＞
次に、ＣＭＯＳ型センサ等ローリング式電子シャッター方式を用いたときのタイミングずれについて、図４のＣＭＯＳ型センサの読み出し方式とＥＦ（ストロボ測光）の説明図を参照しつつ説明する。図４（ａ）は、例えばＣＭＯＳ型センサによるＥＦ評価ブロック領域のプリストロボ発光による光電荷の蓄積タイミング状態を示している。ＣＭＯＳ型センサに受けた光電荷を蓄積しようとする場合、各ラインｎ，ｎ＋１，ｎ＋２の蓄積開始がそれぞれずれる。
【００３４】
また、ＥＦ動作について、ある時間にストロボをプリ発光する場合の光強度は、時間を横軸として図４（ｂ）に示すように変化し、この光量変化をＣＭＯＳ型センサが受けて、全エリア内から抽出された一部のブロック領域を評価する。このとき、ＥＦ評価ブロック領域のラインｎ〜ｎ＋ｍ全てがプリ発光期間内に電荷の蓄積を行わなければならない。つまり、ＥＦ評価ブロック領域の全面がプリ発光による光を受光しなくてはストロボ光を正しく検出することができないため精度が落ちてしまう。図４の例では、ＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光が照射されている例を示している。
【００３５】
それでは、どのような場合に、ＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光が照射されなくなってしまうのか、例を挙げて説明する。
【００３６】
[通常ストロボ撮影時（シャッター速度１／６０）]
図５に、ＥＦ評価ブロック領域の蓄積時間のタイミングを示す。いま、シャッター速度は１／６０ｓであるので蓄積時間は１６．７ｍｓとなる。また、１ライン読み出すのに必要な時間を２４μｓとし、さらにＥＶＦにおける垂直方向ライン数が１８０本と仮定すると、読み出し時間は、２４μｓ×１８０＝４．３ｍｓとなる。さらにプリ発光時間を２０μsと仮定すると、図５から明らかなようにＥＦブロック領域の全ライン重なり期間が１２．４ｍｓであることから、その重なり時間でプリ発光させることにより、ＥＦ評価ブロック領域の全ラインにプリ発光を照射することができる。
【００３７】
[日中シンクロ時（シャッター速度１／２５０）]
図６に、ＥＦ評価ブロック領域の蓄積時間のタイミングを示す。いま、シャッター速度は１／２５０ｓであるので蓄積時間は４ｍｓとなる。また、１ライン読み出すのに必要な時間及び垂直方向ライン数を通常フラッシュ撮影時と同じにすると、図６から明らかなようにＥＦ評価ブロック領域の全ラインに時間的に重なる期間が生じない。つまり、ＥＦ評価ブロック領域の全ラインにプリ発光を照射することができない。
【００３８】
このように日中シンクロ時等の高速シャッターが切られる場合、１ライン読み出すのに必要な時間に比べて蓄積時間が短くなるため、ＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光を照射することができない。
【００３９】
上記の結果から、最高同調シャッター速度、ＥＦ評価ブロック領域からの読み出し時間、プリ発光時間が下式（１）を満足したときに初めてＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光を照射することができる。
最高同調シャッター速度≧読み出し時間＋プリ発光時間・・・（１）
【００４０】
そこで、プリ発光時には下記のパラメータを変えることにより、プリ発光読み出しモードとして動作させる。
（１）読み出し水平画素数
（２）駆動周波数
（３）水平ブランキング時間
（４）読み出し垂直画素数
【００４１】
（１）、（２）、（３）の値を変えることによりタイミング図の平行四辺形の傾きを変えることができる。この様子を図７に示す。また、（４）の値を変えると読み出すライン数が変化するため、タイミングが図８のように変化する。これら４つの値のうち少なくとも１つの値を変えることで、シャッター速度により定まる蓄積時間内にて最初に読み出すラインと最後に読み出すラインとが時間的に重なるようにすることができ、ＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光が照射されるようなプリ発光読み出しモードとすることができる。
【００４２】
＜ストロボ測光シーケンス＞
図９は、ストロボオン時におけるシーケンス図である。ＥＶＦ読み出しモードにて、不図示のシャッターボタンの半押しによりスイッチSW1がＯＮになると（ステップＳ９０１）、ＡＥ処理、ＡＦ処理が実行され（ステップＳ９０２）、露光及びピントが調整される。その後、不図示のシャッターボタンの全押しによりスイッチSW2がＯＮになると（ステップＳ９０３）、読み出しモードはプリ発光読み出しモードに移行する（ステップＳ９０４）。
【００４３】
このプリ発光読み出しモードにおいて、プリ発光させない状態で露光を行い（以下、「プリプリ露光」と称する）（ステップＳ９０５）、次にプリ発光させた状態で露光を行う（以下、「プリ露光」と称する）（ステップＳ９０６）。その後、プリプリ露光による出力とプリ露光による出力とを用いて、本発光演算を行う（ステップＳ９０７）。
【００４４】
次に、本露光読み出しモードに移行し（ステップＳ９０８）、ステップＳ９０７により求められた本発光量による本露光を行い（ステップＳ９０９）、信号処理（ステップＳ９１０）を施して、画像データが記録媒体に記録される。このようにスイッチSW2がＯＮになった直後にプリ発光読み出しモードに切り替え、プリ発光させずに露光した出力を読み出した後、プリ発光させて露光した出力を読み出し、これら２つの画像データによりストロボの本発光量を決定するようにしたのが本発明の特徴の一つである。
【００４５】
なお、プリ発光させずに露光して出力読み出した後に、プリ発光させて露光して出力を読み出す順となっているが、その順番は逆であってもかまわない。本実施形態の順番にした理由は、プリ発光と本発光との間隔を短くするためである。つまり、被写体はプリ発光が本発光であると誤認識し、撮影が完了したと勘違いして動いてしまうことを防ぐためである。
【００４６】
また、プリプリ露光及びプリ露光した画像はＥＶＦ表示しない。これは後述するように、露出が合っていないためである。
【００４７】
＜ストロボ発光量演算＞
次に、プリプリ露光による出力及びプリ露光による出力を用いたストロボ発光量演算について説明する。演算にはプリプリ露光とプリ露光の差分値を用いるため、プリプリ露光及びプリ露光における露出条件を同じにするとともに、両者を同じモードで駆動し読み出すことで、加算間引きを等しくし感度条件も合わせることが必要である。図１０に、両者の読み出し方法を水平垂直２分の１に共通にしたときの概念図を示す。
【００４８】
ステップＳ１：被写体重みの算出
図１１のプリプリ露光画像及びプリ露光画像を用いて被写体重みを算出する。なお、両者の露光条件は同じである。これらの画像を６×６のブロックに分割する。ただし、ブロック分割数は６に限るものではない。このとき、プリ発光の強さＦＬＡＳＨijは下式（２）で与えられる。
ＦＬＡＳＨij＝Ｙｆij−Ｙｄij・・・（２）
ただし、Ｙｆijはプリ露光測光値、すなわち外光＋プリ発光による輝度値であり、Ｙｄijはプリプリ露光測光値、すなわち外光による輝度値である。
【００４９】
なお、輝度値の算出は下式（３）で算出する。式（３）において、ＷｂＲ、ＷｂＧ、ＷｂＢはそれぞれ赤、緑、青のホワイトバランス係数であり、Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ赤、緑、青のブロック積分平均値である。
Ｙ＝３×ＷｂＲ×Ｒ＋６×ＷｂＧ×Ｇ＋ＷｂＢ×Ｂ・・・（３）
【００５０】
さらに、被写体は画面中央にいる確率が高いので、下式（４）のように、図１２に示すような中央重点重みＷijをプリ発光の強さＦＬＡＳＨijに乗算することで被写体重みＷｌijを算出する。
Ｗｌij＝ＦＬＡＳＨij×Ｗij・・・（４）
【００５１】
ステップ２：ストロボ発光量の決定
図１３は、プリプリ露光及びプリ露光の被写体輝度値（ＤＬ及びＦＬ）を表す。なお、ＤＬ及びＦＬは、ステップ１で求めた被写体重みＷijを用いて下式（５）で算出する。
【００５２】
【数１】
【００５３】
このとき、プリ発光による輝度値は図１３からＦＬ−ＤＬとなる。また、Ｙｒｅｆを予め定めた被写体の適正輝度値とすると、本発光量は、Ｙｒｅｆ−ＤＬとなる。したがって、プリ発光量に対して何倍の発光量を照射すればよいか（ΔＥＦと呼ぶ）については、下式（６）で算出することができる。
【００５４】
【数２】
【００５５】
式（６）で算出したΔＥＦ、すなわちプリ発光量の何倍を照射すればよいかの値はプリプリ露光時及びプリ露光時についてであり、本露光の露出時には当てはまらない。したがって、式（６）の値を本露光時における値に変換しなければならない。そこで、下式（７）を用いて変換を行う。
【００５６】
【数３】
【００５７】
ただし、ΔＳｖ、ΔＡｖ、ΔＴｖはそれぞれＩＳＯ感度差分値、Ｆ値差分値、シャッター速度差分値であり、下式（８）で求める。なお、プリ発光時の設定は、Ｆ値：Ａｖｐ、シャッター速度：Ｔｖｐ、ＩＳＯ感度：Ｓｖｐであり、本発光時の設定は、Ｆ値：Ａｖｃ、シャッター速度：Ｔｖｃ、ＩＳＯ感度：Ｓｖｃである。
【００５８】
【数４】
【００５９】
以上説明したように、高速シャッター動作時であっても、プリ発光読み出しモードとすることでＥＦ評価ブロック領域の全てにプリ発光を照射することが可能である。さらに、同駆動モードにおいてプリプリ露光及びプリ露光を行い、これらの画像データの差分値から本発光量を演算することにより、ストロボ調光の精度を向上させることができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、プリ発光読み出しモードにおいて垂直画素数を間引いて読み出すことで、各ラインに時間的な重なりが生じるように設定していた。しかしながら、センサの総画素数によるが通常垂直ラインの間引き数は１２分の１程度であるため、全画角の出力をメモリに蓄え、電子ズーム領域について上記処理を行うと、更なるライン数の減少によりストロボ発光量演算の精度が落ちてしまうおそれがある。
【００６１】
そこで、電子ズーム時には、ＣＭＯＳ型センサの特徴である部分読み出しをプリ発光読み出しモードに適用する。つまり、電子ズーム時には、プリ発光読み出しモードにおいて電子ズーム領域のみを読み出すことで、読み出し速度を上げ、全ラインに時間的な重なりが生じるようする。
【００６２】
さらに、間引き数をズーム倍率が上がるにつれて減少させることで、ＥＦ調光積分に用いるライン数を増加させ、ストロボ発光量演算の精度を向上させる。
【００６３】
なお、ストロボ測光のシーケンス及びストロボ測光演算方法は第１の実施形態で述べたものと同様であるので、ここではその説明は省略する。
【００６４】
＜部分読み出し動作＞
図１４は、９×９画素の撮像素子４の構成を示している。撮像素子４の一部の領域から信号を出力する動作について説明する。それぞれのＸ方向、Ｙ方向の各９画素を指定するために、水平デコーダ部２３及び垂直デコーダ部２４を備えている。
【００６５】
また、画素部１１５に例示として、３×３画素部毎にブロック５２で区分されている。なお、上述した垂直シフトレジスタ部８０１及び垂直デコーダ部２４は、図１のＹアドレス選択部５に、水平シフトレジスタ部８０３及び水平デコーダ部２３は、図１のＸアドレス選択部６に相当する。
【００６６】
ここでの水平デコーダ部２３はＨＤ０〜ＨＤ１が入力され、水平シフトレジスタ部８０３はクロックパルス（ＣＬＫ）と水平リセットパルス（ＨＲＥＳ）が入力される。垂直方向も同じ構成であり、垂直デコーダ部２４はＶＤ０〜ＶＤ１が入力され、垂直シフトレジスタ部８０１はクロックパルス（ＣＬＫ）と垂直リセットパルス（ＶＲＥＳ）が入力される。水平部と垂直部とは略同一なので、以下、水平方向だけで論じていく。
【００６７】
まず、水平デコーダ部２３の入力ＨＤ０〜ＨＤ１は、２本（ｂｉｔ）なので、これだけで水平９画素を全て指定することはできないが、３画素までなら直接指定することはできる。このため、図１４では水平９画素を３画素ずつの３ブロックに分け、そのブロックの先頭画素の３画素を水平デコーダ部２３で指定できるように構成したものである。
【００６８】
水平シフトレジスタ部８０３は、水平デコーダ部２３と撮像素子４の間に位置している。そして、水平デコーダ部２３から得られる各ブロック５２の先頭位置を受け取り、クロックパルスＣＬＫにより、その位置から撮像素子４を１画素ずつ走査させるように構成したものである。この位置を読み出し先頭位置（開始位置）と称する。走査を止めるときは水平リセットパルスＨＲＥＳにより、水平シフトレジスタ部８０３の内容を消去する。
【００６９】
ここでは水平部について説明したが、垂直デコーダ部２４及び垂直シフトレジスタ部８０１についても同様である。つまり、選択されたブロックを水平ラインの並びで選択する場合に、上記と同様にデコードして、垂直シフトレジスタ部８０１で画素読み出し領域を選択することにより、同様な動作で同一の効果を奏し得る。
【００７０】
また、水平デコーダ部２３の入力がＨＤ０〜ＨＤ１の２ｂｉｔであるとの説明であったが、この入力数を増やすことでアドレス指定を細かく設定することも可能である。
【００７１】
＜電子ズーム時の読み出し動作＞
次に、電子ズーム時の信号の読み出し動作ついて説明する。まず、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）を参照して、通常の撮像時の読み出し動作と電子ズーム時の読み出し動作について説明する。
【００７２】
図１５は電子ズーム動作の概念図である。図１５（ａ）は全画角読み出しを示しており、図１５（ｂ）は電子ズーム時の読み出しを示している。全画角読み出し時には、第１の実施形態で説明した加算制御を利用して、例えば撮像素子４の４画素を加算して信号を出力することにより、画素数を少なくして読み出しを行う。概念的にいうと、図１５（ａ）の斜線の画素の信号、つまり、縦横２４×１６画素の範囲から１２×８画素の信号を読み出すという読み出し動作になる。
【００７３】
これに対して、電子ズーム時（例えば、ズーム倍率２倍の場合）には、非加算制御を利用して、２４×１６画素の範囲から中央の連続した１２×８画素の信号を読み出す。すなわち、所定の領域を切り出して信号を読み出すものであり、図１５（ｂ）の斜線の画素の信号を読み出す動作になる。
【００７４】
このような動作により、全画角読み出し時においてＥＦ調光に用いる積分画素数は１２×８個となる。これに対して、電子ズーム時（例えば、ズーム倍率２倍の場合）でもＥＦ調光に用いる積分画素数は全画角読み出し時と同じ１２×８個となる。この結果、ＥＦ測光演算に用いる画素数は電子ズーム倍率によらず一定であるため、演算精度を電子ズーム倍率に依存させないことが可能となる。
【００７５】
なお、第２の実施形態では、全画角読み出し時における加算を２分の１とし、電子ズーム時においては水平垂直間引きなしとしたが、電子ズーム時における加算又は間引き数を全画角より少なくすればよい。勿論さらに加算又は間引き数を少なくして、全画角読み出し時におけるＥＦ調光精度以上に電子ズーム時における調光精度を向上させてもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、電子ズーム倍率２倍の場合のみを説明したが、他の電子ズーム倍率においても倍率が上がるにつれて、加算又は間引き数を減少させることは言うまでもない。
【００７７】
以上説明したように、電子ズーム時ではズーム領域のみを読み出しを行い、さらに電子ズーム倍率に応じて加算又は間引き数を減少させることでストロボ発光量演算の精度を向上させることができる。
【００７８】
なお、本発明の目的は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００７９】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００８０】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００８１】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（基本システム或いはオペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００８２】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
【図２】ＣＭＯＳ型センサの回路図である。
【図３】加算回路の回路構成を示す図である。
【図４】ＣＭＯＳ型センサの読み出し方式とＥＦを説明するための図である。
【図５】シャッター速度が１／６０の場合でのＥＦ評価ブロックの蓄積時間のタイミングを示す図である。
【図６】シャッター速度が１／２５０の場合でのＥＦ評価ブロックの蓄積時間のタイミングを示す図である。
【図７】読み出し水平画素数又は駆動周波数又は水平ブランキング時間を変えたときの蓄積時間のタイミングを示す図である。
【図８】読み出し垂直画素数を変えたときの蓄積時間のタイミングを示す図である。
【図９】ストロボオン時における処理動作を説明するためのシーケンス図である。
【図１０】プリプリ露光時とプリ露光時の読み出しを説明するための概念図である。
【図１１】プリプリ露光時の画像とプリ露光時の画像を示す図である。
【図１２】中央重点重み表わす図である。
【図１３】ストロボ発光量決定のための概念を説明するための図である。
【図１４】撮像素子の一部の領域から信号を出力する動作を説明するための図である。
【図１５】電子ズーム倍率と間引き数の概念を説明するための図である。
【図１６】ＣＣＤを用いた固体撮像装置によるＡＥ方式を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 絞り羽根
２ レンズ
３ フィルター群
４ 撮像素子
５ Ｙアドレス選択部
６ Ｘアドレス選択部
７ タイミング調整部
８ アドレス指定部
９ 発振器
１０ ＡＧＣ（オートゲインコントロール）
１１ Ａ／Ｄ変換器
１２ カメラＤＳＰ
１３ ＤＲＡＭ
１４ ＭＰＵ
１５ ビデオエンコーダ
１６ ＣＲＴ
１７ モニター
１８ 画像記録媒体
１９ 表示領域指定部
５１ フォーカス・モーター
８０３ 水平シフトレジスタ
８０２ 加算回路
８０１ 垂直シフトレジスタ
２３ 水平デコーダ部
２４ 垂直デコーダ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、
一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、
前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備え、
前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、
一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、
前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備え、
前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、
一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、
前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備え、
前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出すことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、
一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、
前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備え、
前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出すことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記第２の読み出しモードでは、シャッター速度が、前記撮像手段の所定の領域からの読み出し時間とプリ発光時間との和以上となる条件を満たすようにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
読み出し水平画素数、駆動周波数、水平ブランキング時間、読み出し垂直画素数のうちいずれか一又は複数の値を変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第２の読み出しモードでは、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示しないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
自動露光処理の動作開始を指示する第１のスイッチと、撮影開始を指示する第２のスイッチとを有し、フラッシュオン時において、前記第２のスイッチがオンになった時に前記第２の読み出しモードに切り替えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第２の読み出しモードでは、プリ発光させずに露光して前記光電変換素子の出力を読みだした後にプリ発光させて露光することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第２の読み出しモードにおいて、プリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする請求項３又は４に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第２の読み出しモードにおいて、前記電子ズームの倍率が拡大するにつれて撮像領域の画素の加算もしくは間引き数を減少させることを特徴とする請求項３又は４又は１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、
前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項１３】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、
前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項１４】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、
前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出すことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項１５】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、
前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出すことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項１】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、
一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、
前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備え、
前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、
一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、
前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備え、
前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、
一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、
前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備え、
前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出すことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、
一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、
前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備え、
前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出すことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記第２の読み出しモードでは、シャッター速度が、前記撮像手段の所定の領域からの読み出し時間とプリ発光時間との和以上となる条件を満たすようにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
読み出し水平画素数、駆動周波数、水平ブランキング時間、読み出し垂直画素数のうちいずれか一又は複数の値を変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第２の読み出しモードでは、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示しないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
自動露光処理の動作開始を指示する第１のスイッチと、撮影開始を指示する第２のスイッチとを有し、フラッシュオン時において、前記第２のスイッチがオンになった時に前記第２の読み出しモードに切り替えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第２の読み出しモードでは、プリ発光させずに露光して前記光電変換素子の出力を読みだした後にプリ発光させて露光することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第２の読み出しモードにおいて、プリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする請求項３又は４に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第２の読み出しモードにおいて、前記電子ズームの倍率が拡大するにつれて撮像領域の画素の加算もしくは間引き数を減少させることを特徴とする請求項３又は４又は１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、
前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項１３】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、
前記第２の読み出しモードにおいてプリ発光させずに露光した前記光電変換素子の出力とプリ発光させて露光した前記光電変換素子の出力を用いて本発光量を決定することを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項１４】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、
前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出すことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項１５】
光電変換素子を含む画素が複数ライン配置された撮像手段と、一又は複数ライン単位で露光期間をずらすように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、プリ発光に際して、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出しモードを、前記撮像手段から順次出力される連続画像を表示手段に表示する第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードに切り替え可能な制御手段と、前記第２の読み出しモードを、前記第１の読み出しモードよりも、前記撮像手段の所定の領域からの信号の読み出し期間を短くするように駆動する駆動手段とを備えた固体撮像装置の制御方法であって、
前記第２の読み出しモードにおいて電気的に画角を変化させる電子ズーム時には前記撮像手段の該電子ズーム領域の信号を読み出すことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−２３５８９３（Ｐ２００７−２３５８９３Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５８３８２（Ｐ２００６−５８３８２）
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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