撮像装置
【課題】 低照度下においても撮像素子からファインダ表示用及びＡＦ調整用の画像信号を得ることができるようにする。
【解決手段】 撮像素子４から垂直方向に隣接する２画素の情報を加算して読み出すフィールドモードと上記２画素を加算することなく全画素を独立して読み出すフレームモードとを選択的に行うことにより、静止画を撮像するように成された撮像装置において、静止画撮像の前に行われるファインダ表示及びＡＦ調整時には必らずフィールドモードでの読み出しを行うようにする。
【解決手段】 撮像素子４から垂直方向に隣接する２画素の情報を加算して読み出すフィールドモードと上記２画素を加算することなく全画素を独立して読み出すフレームモードとを選択的に行うことにより、静止画を撮像するように成された撮像装置において、静止画撮像の前に行われるファインダ表示及びＡＦ調整時には必らずフィールドモードでの読み出しを行うようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は垂直方向の全ての画素を独立に読み出すフレームモードと垂直方向の隣接２画素を混合して読み出すフィールドモードとの両モードに対応可能なインターライン型ＣＣＤ等の撮像素子を用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子スチルカメラのような静止画撮像装置においては、インターライン型ＣＣＤ等を用いて垂直方向の全ての画素を独立に読み出すフレームモードと垂直方向の隣接２画素を混合して読み出すフィールドモードとの両モードを行うことができる。この両モードの内特にフレームモードは垂直の解像度が高く、高画質を望む使用者のニーズに対応しているため、静止画撮像装置においては必須のモードとなっている。
【０００３】
一方、このような静止画撮像装置において、そのファインダとして光学部材を用いた光学ファインダが従来より多く用いられていたが、近年液晶表示装置などを用いたＥＶＦの性能が向上し、静止画撮像装置のファインダとしても使われるようになってきた。
【０００４】
また上記静止画撮像装置において使用する撮像素子の画素数が増大するに従い、そのオートフォーカス（ＡＦ）性能もより高度なレベルを要求され、フォーカスレンズの調整変動単位がより微小になっている。そのため合焦判定用の信号として撮像素子自体の出力信号を用いることが必須となってきている。
【０００５】
以上のことから静止画撮像装置においても、静止画像を生成する前に撮像素子を読み出して、その読み出し出力をＥＶＦ用及びＡＦ用に利用する必要性が非常に高くなってきた。
このような状況からフレーム及びフィールドモードによる撮像が可能でかつ撮像出力を用いたＥＶＦ及びＡＦに対応可能な撮像装置の従来例を以下に説明する。
図１７は従来のデジタル電子カメラのブロック図である。
図１７において、１は撮像素子に光学像を結ぶための光学レンズで、不図示の焦点調整用フォーカスレンズを含む。２は絞り機能とシャッター機能を兼ねる絞り兼用メカシャッターである。３は光学レンズ１と絞り兼用メカシャッター２のメカ系各部の駆動回路である。４は光学レンズにより結像された被写体像を電気信号に変換するＣＤＤ等の撮像素子、５は撮像素子４を動作させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路（以降ＴＧと言う）である。６はＴＧ５からの信号を撮像素子駆動可能なレベルに増幅する撮像素子駆動回路である。７は撮像素子４の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ回路や増幅回路を備えた前置処理回路である。８はＡ／Ｄ変換器である。９は撮像信号処理回路である。１０は記録媒体で例えばＰＣＭＣＩＡ規格のメモリーカードやハードディスクなどである。１１は記録媒体１０に信号を記録するためのインターフェース回路である。１２はメカ及び操作部、撮像信号処理部等を制御するＣＰＵを用いたシステムコントローラ（シスコン）である。１３はカメラを外部から制御するための操作部、１４はファインダとして用いる表示装置である。
【０００６】
図１８は動作を説明するためのタイミング図、図１９は撮像素子４の色フィルター配列を示す図である。この色フィルタはＲ、Ｇ、Ｂの各フィルタが図示のように配列されている。以下従来例について図１７〜１９を用いて説明する。
【０００７】
撮影者が操作部１３を操作することにより撮影動作を開始すると、シスコン１２の制御によりメカ系駆動回路３を駆動して各回路に電源を供給する。次に絞り兼用メカシャッター２を不図示の測光手段により設定された絞り径（図１８ではＦ５．６）に開いて撮像素
子４の露光を開始する。そして上記測光手段により設定された露光時間分だけ光電荷が蓄積されるように、図１８の電子シャッター用パルス（３）と読み出しパルス（４）とをＴＧ５から撮像素子駆動回路６を介して撮像素子４に供給する。これにより、撮像素子４から図１８（６）のようにＯＤＤフィールド出力とＥＶＥＮフィールド出力とが交互に出力される。この場合、図１９に示すように、両フィールドから同じ色信号成分が出力される。このようにして読み出された図１８のｆｉｅｌｄ２〜４の信号は、前置処理回路７、Ａ／Ｄ変換器８を介して撮像信号処理回路９に加えられることにより、ファインダ出力用の信号及びＡＦ制御用の信号に変換される。変換後の信号は、各々表示装置１４及びシステムコントローラ１２に送られる。表示装置１４では撮影中の被写体を表示し、またシステムコントローラ１２では上記ＡＦ用の信号をもとに光学レンズ１の合焦点位置を検出する。合焦点位置の検出方法については従来より種々の手段が公知であるためここでは説明を省略する。
【０００８】
図１８に示すｆｉｅｌｄ４のタイミングでは、電子シャッター用パルス（３）と読み出しパルス（４）によりメカシャッター２による露光時間が決定され、ｆｉｅｌｄ４の後メカシャッターは閉状態となる。このように電子シャッターとメカシャッター２を併用した後、ｆｉｅｌｄ４で露光された信号をｆｉｅｌｄ５、６で読み出すことにより、同時刻に全画素を露光した時間ずれのない２フィールドの信号をフレーム信号として読み出すことができる。このようにして撮像素子４から読み出された信号は前置処理回路７、Ａ／Ｄ変換器８を介して撮像信号処理回路９に加えられることにより、所定の信号フォーマットに変換され、記録媒体Ｉ／Ｆ１１を介して記録媒体１０に記録される。
【０００９】
上述した上記従来例では、静止画記録に際して垂直解像度が高くなるフレーム読み出しを行なっているが、この場合にファインダ出力及びＡＦのための撮像出力読み出しにおいてもフレーム読み出しを行なうようにしている。このようにすることにより、静止画記録時とファインダ出力時及びＡＦ時とでは撮像素子４の感度を同一とし、必要な露出量を同じレベルにすることができる。そのため、両モードの切換時に露出制御をやり直したり、絞りの経を変える必要がなく、その変更に要する時間のロスをなくすことができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２４５７３０号公報
【特許文献２】特開平５−９１４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上記従来例で示すようにファインダ出力時あるいはＡＦ時にフレームモードで読み出す場合、次のような問題点が生じる。
（１）フレームモードではフィールドモードに比べて感度が半減する。感度が低い場合は、その分だけファインダ及びＡＦが必要とする照度は高くなり、ストロボを用いなくてはならないような低照度下ではファインダやＡＦが正常に動作しない。
（２）従来例に示す動作では、ファインダ出力時及びＡＦ時に１フィールドごとに得られる信号は図１９に示すように１ラインづつ垂直方向にずれてしまう。そのため、垂直ライン数が１フィールド分しかないファインダに出力する際には、補間処理などを行なわないと映像が１フィールドごとに垂直にずれてしまい、観察者に不快感を与える見ずらい画像となってしまう。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、低照度下においても被写体を観察したりあるいは焦点調整を正しく行うことのできる撮像装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の撮像装置は、撮像素子から垂直方向に隣接する２画素の情報を加算して読み出す第１のモードと上記２画素を加算せずに全画素の情報をそれぞれ読み出す第２のモードとを選択的に行うと共に、上記撮像素子からファインダ用画像を得る第３のモードとレンズの焦点調整を行う第４のモードとの少くとも１つのモードを行うように成された撮像装置において、上記第３、第４のモードの少くとも１つのモードを行うときは上記第１のモードで撮像を行うように制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、フレーム静止画の撮像記録においてもファインダへ出力する際及び／又はＡＦ動作中にはフィールド読み出しすることで感度を略２倍にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態の動作シーケンスを説明するためのタイミングチャート、図２はフレーム読み出しする際に、図３はフィールド読み出しする際に撮像素子４を駆動するための各垂直転送パルスの波形図である。
また、図４はファインダ出力時及びＡＦの露出制御における絞り径とシャッタースピードとを決定するためのプログラム線図である。図５はＡＦロック後の露出制御における絞り径とシャッタースピードとを決定するためのプログラム線図である。図６は本露光の露出制御における絞り径とシャッタースピードとを決定するためのプログラム線図である。
さらに図７〜１０は本実施の形態における一部の動作シーケンスを説明するためのフローチャートである。また図１１は撮像素子４の色フィルタ配列の１例を示すイメージ図で、読み出し時の加算画素の説明図でもある。尚、この例では補色フィルタを用いた場合を示している。電子カメラの構成は図１７と同一のものが用いられる。
【００１６】
以下、本実施の形態を図１〜１１を用いて説明する。
図１のＴ1 に示すように、まず絞り兼用メカシャッター２を閉じた状態のまま撮像素子４（本実施の形態ではインタライン型ＣＣＤ）の出力を読み出し、その出力レベルを基準の黒レベルとする。この黒レベルは撮像素子４の暗電流むらの除去のための基準信号としたり、露光制御用検出信号を演算する際に撮像出力から差し引いて黒レベルの変動を吸収して、より精度良く露光量の検出を行なうために用いる。この場合黒レベルを利用する目的としての補正項目が撮像素子４の光電変換部に依存するのであれば、読み出しパルスを出力して光電変換部の暗電流分の電荷も読み出し、垂直転送部に依存するのみであれば読み出パルスを出力しないようにする。
【００１７】
次に図１のＴ2 に示すように、図４のＡＦプログラム線図に依存して露出制御を行なう。基本的には絞りを開放寄りにしてＡＦを行なうのが理想である。そのため、先ず開放絞りのＦ２．５（ＡＶ２．６）で高速シャッターにより露光を行ない、そのときの撮像素子４の出力レベルと理想的な輝度レベルとを比較し、そのレベル比に応じて露光量を変えていくようにする。
【００１８】
この動作を図７、図８のフローチャートを参照して以下に説明する。
先ず、図７のステップＳ１、Ｓ２により、ＥＶ値１３．１（絞り開放Ｆ２．５、シャッタースピード１／１４００）で露光を行ない、撮像素子４を読み出す。この読み出しは図３に示す垂直転送パルスＶ1 〜Ｖ4 により行なわれる。つまり図１１に示すように、垂直方向の隣接２画素が混合されて読み出されるフィールド読み出しが行われ、かつＯＤＤフィールドとＥＶＥＮフィールドとで同じ画素同士が混合されるようにまったく同一の垂直転送パルスＶ1 〜Ｖ4 がＴＧ５より供給される。
【００１９】
このようなノンインターレースのフィールドモードによる読み出しを行なうことにより次の効果がある。
（１）フレームモードに比べ感度を良くすることができる。
（２）図１１のような補色フィルタ配列でも図１９のような原色フィルタ配列でも、一回の読み出し信号によりカラー映像信号が生成できる。このため特に高価なメモリを用いなくともリアルタイムで動画像を得ることができる。
【００２０】
（３）垂直ライン数の少ない液晶ディスプレイに表示した時の画質妨害が少ない。
（４）ＡＦ用の信号として用いる場合、各フィールド画像に位相ずれがないため精度の良い高速ＡＦが可能となる。またシャッタースピードは図１のａに示すように、電子シャッタ用のパルスＶｓｕｂを用いて光電変換部の電荷をサブストレートから捨ててクリアすることにより露光を開始し、光電変換部から垂直蓄積部への読み出しをもって露光終了と決めている。
【００２１】
上記露光量に対応した信号が撮像素子４から出力され前置処理回路７、Ａ／Ｄ変換器８等を介してデジタル化された後、撮像信号処理回路９に加えられる。ここでは、画面上の所定領域における輝度信号積分値が求められる。これをシステムコントローラ１２で演算し、その結果によりメカ系駆動回路３を介して絞り兼用メカシャッター２の絞り径及びタイミング発生回路からの電子シャッター用バルスのタイミングを制御する。そしてステップＳ３で輝度レベルと基準信号ｘとを比較し、輝度レベルが基準信号ｘよりも小さければ絞り開放のままとし、大きければ、ステップＳ４で絞りをＦ５．６、シャッタースピード１／１４００として再度露光を行なう。なお、絞り兼用のメカシャッター部材はその切換えを行なった後絞りが安定するまでに数１０ｍｓに待たなくてはならない。このため各絞り換え後は安定までの待機時間を設ける。
【００２２】
次に再度露光した結果の撮像出力輝度信号と基準レベルｘとをステップＳ５で比較して輝度信号のレベルが小さければそのままの絞り径で図８のステップＳ７に移行し、ｘ＜輝度レベルであればステップＳ６で絞りをＦ１６とした後、図８のステップ７に移行する。ステップＳ７では前回の露光時の輝度信号レベルをもとに露光時間を決定して再露光を行なう。次にステップＳ８により、ステップＳ７での露光時の出力信号をもとに
｜Ｘ−輝度レベル｜＜Ｙ
の演算を行ない、ＹＥＳであれば適正露光になっていると判断して図のステップＳ１３に移行し、ＡＦ動作をスタートさせる。また、ＮＯであれば、ステップＳ９により、
新露光時間＝（旧露光時間×（Ｘ÷輝度レベル））
の演算を行なって、輝度レベルと基準レベルとを一致させるようにシャッタースピードをコントロールして露出制御を行なう。
【００２３】
次にステップＳ１０によりステップＳ９で導出された露光時間が図４に示すプログラム線図内にあるか否かを確認し、範囲内にあればステップＳ１１により新露光時間で再露光を行い、再度レベルの比較を行なう。またプログラム線図範囲外であればステップＳ１２により絞りを変更して露光時間を再演算してから再露光を行なう。
【００２４】
なお、図４に示すようにプログラム線図はヒステリシスを有し、例えば絞りＦ５．６では露出量としてＥＶ１２．６までシャッタースピードで制御した後、それでもまだ暗ければ絞りをＦ２．５に変える。但し、Ｆ２．５ではＥＶ１２．６以上となっても絞り値を大きくすることなく、ＥＶ１３．６以上となって初めて絞り径を変えることとする。このようにすることにより頻繁に絞りの設定が変わることなく露光量の調整が完了する。特に本実施の形態のように絞り兼用のシャッター部材の制御においてはその絞り値が安定するまでに時間がかかるため、上記のように絞りの変化が頻繁に起こらないような設定を行なうことは重要である。
【００２５】
また上記実施の形態では、一画面分の撮像出力から生成した輝度信号をもとに演算を行なっているが、これを数回分の撮像出力の輝度信号の平均レベルとしても良い。このようにすることにより、画面内に突然目的の被写体以外のものが飛び込んできた時にもその影響を最小限にして、露出調整及びＡＦ調整を適正に行うことが可能となる。
なお、図１のＴ1 の次のＴ2 の期間は図４のＡＦプログラム線図に依存して露光量を決定する。
【００２６】
さて上記動作によりＡＦ動作可能な露光レベルが得られたので次に合焦点検出のためのＡＦ動作を開始する。
まず図９のステップＳ１３でＡＦ制御を開始する。その制御方法については従来より種々の方法が公知であるためここでは説明を省略する。ステップＳ１４でＡＦ制御中に所定の周期で合焦（つまりＡＦ制御終了）かを確認し、非合焦であればステップＳ１５で輝度レベルと基準レベルとの比較を行なう。この際両レベルの差が所定値よりも小さければＡＦ可能ということでステップＳ１３に戻って引き続きＡＦ動作を継続し、大きければＡＦ不可能と判断してステップＳ１６〜ステップＳ２０により適正露光に設定し直した後、ＡＦ制御を再スタートさせる。ただし、ステップＳ１５で用いられる所定値Ｚは前記所定値Ｙに比べて十分大きな値とする。
【００２７】
これは、ＡＦ動作可能となってからは、途中で露光量が変わることが合焦点ポイント検出のためには弊害となることから、焦点レンズのスキャンが始まったらスキャンが一通り終了するまで露光レベルを固定としたほうが良い結果が得られるためである。固定してしまうことで、撮像範囲の変化等により輝度レベルが変動してもＡＦ用合焦点検出値に影響がない場合には素早く正確なＡＦ制御が可能となる。
【００２８】
またステップＳ２０で用いられる所定値ＹはステップＳ８の所定値Ｙと同じ値として、調整の開始／終了の対応レベルにヒステリシスを与えるようにする。このようにすることで、露光量調整再始動は大きく光源光量が変わってまったくＡＦ不能なレベルになった場合にのみ実施され、一度露光量再調整が始まったら精度良く適正露光量とすることが可能となる。
【００２９】
続いて図１のＴ3 のタイミングにおける動作について説明する。Ｔ2 の終了時点でＡＦロックとなった後Ｔ3 では図５の絞り込み後プログラム線図に依存して露出制御を行なう。なお、この場合にも読み出しはノンインターレースフィールドモードで行なうことで、前記効果の内、（１）〜（３）の効果を得ることができる。以下１０図を用いてＴ3 の期間の動作を説明する。
先ずステップＳ２１により直前の露光量及びその際の輝度レベルをもとに、図５の絞り込みプログラム線図を踏まえて絞り及び露光時間の設定を行なう。
【００３０】
次にステップＳ２２でその設定により露光された撮像素子４の出力の輝度レベルと基準値Ｘとの差を導出し、そのレベルを所定値Ｙと比較する。差がＹ以上であれば適正露光となっていないと判断され、再度その値をもとに露出制御を変えるためにステップＳ２１に戻る。差がＹ未満であれば適正露光として判断してステップＳ２３に進み、操作部にある不図示のレリーズボタンの第２レリーズのスイッチＳＷ２の押圧を確認する。第２レリーズが押されていなければ再度露出確認を行なうためにステップＳ２１に戻り、押されていたならばステップＳ２４の本露光へと移行する。このように本発明例では、第２レリーズボタンの押圧時期に依らず、本露光の前には上記の絞りこみの後適正レベル確認を最低一回は行なうようにする。
【００３１】
上記のようにして図１のＴ4 〜Ｔ5 の本露光タイミングに移行していく。本露光では図１に示すように、電子シャッターとメカシャッターとできまる時間ｃの間に露光され、Ｔ5 の期間にメカシャッターが完全に閉じ切った後、読み出し信号１と読み出し信号２とで順に画素信号をフレーム読み出していく。この際の撮像素子４を駆動する垂直転送パルスＶ1 〜Ｖ4 は例えば図２に示すような波形となる。もちろん図３に示すようにＯＤＤフィールドとＥＶＥＮフィールドとで同一の波形により駆動するようにしてもかまわない。上記のように第２レリーズの押圧後直ちに本露光撮影を行なう（すなわち押圧後に露光調整を行わない）ことで押圧後本露光に至るまでの時間を極力短くすることができ、第２レリーズからのタイムレリーズラグを非常に少なくすることができる。
【００３２】
本露光の際の露出制御は図６のプログラム線図によって決定するが、図６は本露光対応なのでフレーム読み出しとなるため、感度がフィールドモードの１／２という設定になっている。そのため露出量はフィールドモードの場合の２倍で適正露光となる。
【００３３】
さて上記露出制御にあたって使用した図４〜６の各プログラム線図及びその適用ルールには次のような特徴がある。
（１）図４のプログラム線図は、図６の本露光プログラム線図や図５の絞り込みプログラム線図に比べ、開放絞りで撮影可能となる明るさの範囲が広い。
（２）図４のプログラム線図は、絞りの切り換え設定数を図６、図５のプログラム線図に比べ少なくしている。つまり図４では絞り設定は３系統だが、図６、図５では５系統になっている。
【００３４】
（３）図４では各絞り間で明るさをオーバーラップしてカバーしている範囲が図５に比べ多い。
（４）図４の各絞り毎の最低ＴＶ値は図５の同一絞りの最低ＴＶ値よりも所定量大きいことを特徴としている。
【００３５】
（５）図４のプログラム線図による露光から図５のプログラム線図による露光に移る際、図４で得られた露出量を実現できる絞りが２種類あった場合には、絞り径の小さい絞りからスタートする。
（６）図６の本露光用のプログラム線図は、図５の絞りこみ後プログラム線図に対してちょうどフィールド読み出しとフレーム読み出しの感度分だけシャッタースピードをシフトしたものとする。
つまり、同じ絞りではＥＶ１段分だけ図６の方が最大露出量ともに小さくなる。（図５でＦ２．５の場合シャッタースピードは１／３０〜１／５００だが、図６ではＦ２．５だと１／１５〜１／２５０である。）本実施の形態では、フレームとフィールドとの感度比を１：２としているためこのような設定となる。感度比が異なる場合には、その比に応じて本露光プログラム線図を変える。
【００３６】
上記のようにプログラム線図を構成することにより次の効果が得られる。
先ず基本的なこととしてプログラム線図をもとにして露出制御を行なうことにより、絶対露光量が容易に検出できるため、適正露出制御の絞りとシャッタースピードが計算値により即時に求まり、高速に最適露光とすることが可能となる。これはカムコーダのアイリス方式に比べ静止画撮影の場合またはストロボ等別光源を用いた撮影の場合に特に有効である。
【００３７】
さらに上記（１）〜（６）の各項目毎に対応する効果を次に示す。
（１）ＡＦ動作中に開放絞りで露光する頻度が多くなり、深度の浅い状態で露光されるためより精度良くＡＦ動作を行なうことができる。
（２）、（３）ＡＦ動作中に絞りが切り換わる頻度が少なくなり、切換えの待ち時間が少なくなるためトータルでの時間節約となる。
（４）、（５）ＡＦ調整中の絞り設定に対し、ＡＦロック後の絞り設定がより開放側に行かないようにすることができる。
その結果、フォーカス調整時の位置から絞りをより開くことがないため、合焦点状態を劣化させずに絞りこみ撮影及び静止画撮影を行うことができる。
（６）絞り込み後の露光における絞り設定と本露光時の絞り設定とを同一とすることができるため、第２レリーズ押圧後に絞り設定を変える必要がなく、時間節約ができるとともに絞り切り換えによる誤差が生じることが無い。そのため、精度のより正確な露出制御を行うことができる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態においては絞り設定切換中には出力画像の画質が劣化してしまう。この問題点を解決するために本実施の形態においては、図１２に示すように、メモリ１５を備えて絞り設定切換前の画像データをこのメモリ１５に蓄積するようにしている。そして絞り切換中はメモリ１５に蓄積された画像データを表示装置１４に出力する。
上記メモリ１５の出力期間は、絞り設定の終了予定時間を見込んで設定しても良いし、または撮像素子４の出力信号の輝度レベルが適正レベルになったことを確認した後、メモリ１５の出力を終了しても良い。また本実施の形態の制御負荷が相対的に大きく、シスコン１２内の制御用のＣＰＵにとって過負荷であれば、図１のＴ2 の終わり、すなわちＡＦロック後からメモリ１５から出力しても良い。これはＡＦ調整中は絞り切換の影響の他に、焦点未調整のための画質劣化も重なっているため、いずれにしても画質の品位が十分で無いためである。
【００３９】
（第３の実施の形態）
上記第１、第２の実施の形態ではシャッター兼用絞りを用いていたがこれは無論別体の専用絞り、専用シャッターを用いても良い。本実施の形態によれば、より幕速の速い高速シャッターと精度の高い絞りを用いることが可能となる。
【００４０】
（第４の実施の形態）
また第１の実施の形態においては、図４のプログラム線図の各絞り毎の最低ＴＶ値を図５の同一絞りの最低ＴＶ値よりも所定量大きくする構成としたが、絞り径の小さい例えば図４のＦ１６の絞りでの最長シャッタースピードをより大きくしたプログラム線図を用いても良い。これは、絞り径の十分小さいＦ１６〜Ｆ８では、被写界深度が十分深いため、Ｆ１６でフォーカス調整してＦ８で撮影しても画質の劣化は目立たないためである。
本実施の形態によれば、図１３に示すように絞りＦ１６での最低露出量をＥＶ１４．８とすることができ、ヒステリシスのマージンを十分にとることができるため、絞りの設定が変わる頻度をより少なくすることができる。
【００４１】
（第５の実施の形態）
上記各実施の形態において、露出レベル調整中及びＡＦ調整中に輝度信号の大きな変化があった場合、その輝度信号の変化が短期間で元のレベルに戻るような場合は、この急激変化が起きた期間の出力信号は無視して露出調整及びＡＦ調整を行うようにしても良い。
図１４〜１６は本実施の形態を実現するためのフローチャートの一例である。
図１４のステップＳ７〜Ｓ１０、Ｓ１２は図８のステップＳ７〜Ｓ１１と実質的に同じである。図１４ではステップＳ８で基準値Ｘと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Ｙよりも大きい場合には、まずステップＳ２５で変数Ｎに１を加算する。なおＮにはあらかじめ初期値０が設定されている。
【００４２】
続いてステップＳ２６でＮと定数Ａとの大小を比較し、Ｎが小さければ、短期間の異常値ということで前回と露出量を変えずにステップＳ７で再露光を行なう。一方Ｎが大きければ実際の被写体条件が変わったと認識してステップＳ９で露光時間を計算し直し、Ｎ＝０とした後、第１の実施の形態と同様にステップＳ９、Ｓ１０を経てステップＳ７に戻る。
またステップＳ８で輝度レベルが所定範囲内に入っていればステップＳ２７でＮ＝０とした後、次ぎのシーケンス（図１０のステップＳ２１）に移行する。以上の動作により、画面内に短期間非被写体が入り込んできた場合でも、その影響を無くした露光設定が可能となる。
【００４３】
また、図１５のステップＳ１３〜Ｓ２０は図９のステップＳ１３〜Ｓ２０と同じである。
図１５では、ステップＳ１５で基準値Ｘと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Ｚよりも大きい場合には、まずステップＳ２８で変数Ｎに１を加算する。なおＮにはあらかじめ初期値０が設定されている。続いてステップＳ２９でＮと定数Ａとの大小を比較し、Ｎが小さければ短期間の異常値ということで前回と露出量を変えずにステップＳ３０で再露光を行ない、再度ステップＳ１５で輝度レベルの大小を判定する。一方Ｎが大きければ実際の被写体条件が変わったと認識してステップＳ１６で露光時間を計算し直し、Ｎ＝０とした後、ステップＳ１３〜Ｓ２０を経てステップＳ１３へ戻る。
【００４４】
この図１５の動作によれば、輝度レベルの異常を検出しＡＦ制御を抜けた場合にも、その以上値が短期間で終了してもとの値に戻るようであれば、特にその間のデータを無視するのみで露出制御も変えることなく、引き続きＡＦ動作を行うように構成されている。そのため、目的としている被写体以外のものが突然画面内に飛び込んできてもその影響を受けることなくＡＦ調整を行うことが可能となる。
【００４５】
図１６のステップＳ２１〜Ｓ２４は図１０のステップＳ２１〜Ｓ２４と同じである。ただしステップＳ２１において変数Ｙに初期値Ｙ０が設定されていることをその前のステップＳ３１で明記した。
図１６ではステップＳ２２で基準値Ｘと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Ｙよりも小さい場合には露出レベルは適正になっていると考えられ、ステップＳ３６で変数Ｙに対し正の定数ａを加算する。このように判定レベルにヒステリシスを持たせることで以後のステップＳ２２の判定でＮｏとなる頻度が減り、頻繁に露出レベルの変更を行なって見苦しい画像になることが防止される。
【００４６】
一方、ステップＳ２２で基準値Ｘと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Ｙよりも大きい場合には、まずステップＳ３２で変数Ｎに１を加算する。なおＮにはあらかじめ初期値０が設定されている。続いてステップＳ３３でＮと定数Ａとの大小を比較し、Ｎが小さければ短期間の異常値ということでステップＳ３４で前回と露出量を変えずに再露光を行ない、再度ステップＳ２２で輝度レベルの大小を判定する。一方Ｎが大きければ、実際の被写体条件が変わったと認識し、露出制御を変えるための動作に移行するが、その際、本実施の形態では、変数Ｙがそれまでの動作でＹ＝Ｙ０＋ａとなっていることがありうるのでステップＳ３５によりＹ＝Ｙ０に戻しておく。Ｙ０に戻した後、再度ステップＳ２１に戻り、露出レベルの再設定を行なう。
この図１６の動作によれば、画面内に突然目的の被写体以外のものが飛び込んできた時にもその影響を受けることなく露出調整を適正に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による動作を示すタイミングチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態による動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態による動作を示すタイミングチャートである。
【図４】第１の実施の形態に用いられるプログラム線図である。
【図５】第１の実施の形態に用いられるプログラム線図である。
【図６】第１の実施の形態に用いられるプログラム線図である。
【図７】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明で用いられる撮像素子の色フィルタ配列を示す構成図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態で用いられるプログラム線図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第５の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第５の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１７】従来及び本発明の第１の実施の形態による撮像装置のブロック図である。
【図１８】従来の撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】従来の撮像装置で用いられる色フィルタ配列を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 光学レンズ
２ 絞り兼用シャッター
４ 撮像素子
９ 撮像信号処理回路
１２ システムコントローラ
１３ 操作部
１４ 表示装置
１５ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は垂直方向の全ての画素を独立に読み出すフレームモードと垂直方向の隣接２画素を混合して読み出すフィールドモードとの両モードに対応可能なインターライン型ＣＣＤ等の撮像素子を用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子スチルカメラのような静止画撮像装置においては、インターライン型ＣＣＤ等を用いて垂直方向の全ての画素を独立に読み出すフレームモードと垂直方向の隣接２画素を混合して読み出すフィールドモードとの両モードを行うことができる。この両モードの内特にフレームモードは垂直の解像度が高く、高画質を望む使用者のニーズに対応しているため、静止画撮像装置においては必須のモードとなっている。
【０００３】
一方、このような静止画撮像装置において、そのファインダとして光学部材を用いた光学ファインダが従来より多く用いられていたが、近年液晶表示装置などを用いたＥＶＦの性能が向上し、静止画撮像装置のファインダとしても使われるようになってきた。
【０００４】
また上記静止画撮像装置において使用する撮像素子の画素数が増大するに従い、そのオートフォーカス（ＡＦ）性能もより高度なレベルを要求され、フォーカスレンズの調整変動単位がより微小になっている。そのため合焦判定用の信号として撮像素子自体の出力信号を用いることが必須となってきている。
【０００５】
以上のことから静止画撮像装置においても、静止画像を生成する前に撮像素子を読み出して、その読み出し出力をＥＶＦ用及びＡＦ用に利用する必要性が非常に高くなってきた。
このような状況からフレーム及びフィールドモードによる撮像が可能でかつ撮像出力を用いたＥＶＦ及びＡＦに対応可能な撮像装置の従来例を以下に説明する。
図１７は従来のデジタル電子カメラのブロック図である。
図１７において、１は撮像素子に光学像を結ぶための光学レンズで、不図示の焦点調整用フォーカスレンズを含む。２は絞り機能とシャッター機能を兼ねる絞り兼用メカシャッターである。３は光学レンズ１と絞り兼用メカシャッター２のメカ系各部の駆動回路である。４は光学レンズにより結像された被写体像を電気信号に変換するＣＤＤ等の撮像素子、５は撮像素子４を動作させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路（以降ＴＧと言う）である。６はＴＧ５からの信号を撮像素子駆動可能なレベルに増幅する撮像素子駆動回路である。７は撮像素子４の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ回路や増幅回路を備えた前置処理回路である。８はＡ／Ｄ変換器である。９は撮像信号処理回路である。１０は記録媒体で例えばＰＣＭＣＩＡ規格のメモリーカードやハードディスクなどである。１１は記録媒体１０に信号を記録するためのインターフェース回路である。１２はメカ及び操作部、撮像信号処理部等を制御するＣＰＵを用いたシステムコントローラ（シスコン）である。１３はカメラを外部から制御するための操作部、１４はファインダとして用いる表示装置である。
【０００６】
図１８は動作を説明するためのタイミング図、図１９は撮像素子４の色フィルター配列を示す図である。この色フィルタはＲ、Ｇ、Ｂの各フィルタが図示のように配列されている。以下従来例について図１７〜１９を用いて説明する。
【０００７】
撮影者が操作部１３を操作することにより撮影動作を開始すると、シスコン１２の制御によりメカ系駆動回路３を駆動して各回路に電源を供給する。次に絞り兼用メカシャッター２を不図示の測光手段により設定された絞り径（図１８ではＦ５．６）に開いて撮像素
子４の露光を開始する。そして上記測光手段により設定された露光時間分だけ光電荷が蓄積されるように、図１８の電子シャッター用パルス（３）と読み出しパルス（４）とをＴＧ５から撮像素子駆動回路６を介して撮像素子４に供給する。これにより、撮像素子４から図１８（６）のようにＯＤＤフィールド出力とＥＶＥＮフィールド出力とが交互に出力される。この場合、図１９に示すように、両フィールドから同じ色信号成分が出力される。このようにして読み出された図１８のｆｉｅｌｄ２〜４の信号は、前置処理回路７、Ａ／Ｄ変換器８を介して撮像信号処理回路９に加えられることにより、ファインダ出力用の信号及びＡＦ制御用の信号に変換される。変換後の信号は、各々表示装置１４及びシステムコントローラ１２に送られる。表示装置１４では撮影中の被写体を表示し、またシステムコントローラ１２では上記ＡＦ用の信号をもとに光学レンズ１の合焦点位置を検出する。合焦点位置の検出方法については従来より種々の手段が公知であるためここでは説明を省略する。
【０００８】
図１８に示すｆｉｅｌｄ４のタイミングでは、電子シャッター用パルス（３）と読み出しパルス（４）によりメカシャッター２による露光時間が決定され、ｆｉｅｌｄ４の後メカシャッターは閉状態となる。このように電子シャッターとメカシャッター２を併用した後、ｆｉｅｌｄ４で露光された信号をｆｉｅｌｄ５、６で読み出すことにより、同時刻に全画素を露光した時間ずれのない２フィールドの信号をフレーム信号として読み出すことができる。このようにして撮像素子４から読み出された信号は前置処理回路７、Ａ／Ｄ変換器８を介して撮像信号処理回路９に加えられることにより、所定の信号フォーマットに変換され、記録媒体Ｉ／Ｆ１１を介して記録媒体１０に記録される。
【０００９】
上述した上記従来例では、静止画記録に際して垂直解像度が高くなるフレーム読み出しを行なっているが、この場合にファインダ出力及びＡＦのための撮像出力読み出しにおいてもフレーム読み出しを行なうようにしている。このようにすることにより、静止画記録時とファインダ出力時及びＡＦ時とでは撮像素子４の感度を同一とし、必要な露出量を同じレベルにすることができる。そのため、両モードの切換時に露出制御をやり直したり、絞りの経を変える必要がなく、その変更に要する時間のロスをなくすことができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２４５７３０号公報
【特許文献２】特開平５−９１４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上記従来例で示すようにファインダ出力時あるいはＡＦ時にフレームモードで読み出す場合、次のような問題点が生じる。
（１）フレームモードではフィールドモードに比べて感度が半減する。感度が低い場合は、その分だけファインダ及びＡＦが必要とする照度は高くなり、ストロボを用いなくてはならないような低照度下ではファインダやＡＦが正常に動作しない。
（２）従来例に示す動作では、ファインダ出力時及びＡＦ時に１フィールドごとに得られる信号は図１９に示すように１ラインづつ垂直方向にずれてしまう。そのため、垂直ライン数が１フィールド分しかないファインダに出力する際には、補間処理などを行なわないと映像が１フィールドごとに垂直にずれてしまい、観察者に不快感を与える見ずらい画像となってしまう。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、低照度下においても被写体を観察したりあるいは焦点調整を正しく行うことのできる撮像装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の撮像装置は、撮像素子から垂直方向に隣接する２画素の情報を加算して読み出す第１のモードと上記２画素を加算せずに全画素の情報をそれぞれ読み出す第２のモードとを選択的に行うと共に、上記撮像素子からファインダ用画像を得る第３のモードとレンズの焦点調整を行う第４のモードとの少くとも１つのモードを行うように成された撮像装置において、上記第３、第４のモードの少くとも１つのモードを行うときは上記第１のモードで撮像を行うように制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、フレーム静止画の撮像記録においてもファインダへ出力する際及び／又はＡＦ動作中にはフィールド読み出しすることで感度を略２倍にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態の動作シーケンスを説明するためのタイミングチャート、図２はフレーム読み出しする際に、図３はフィールド読み出しする際に撮像素子４を駆動するための各垂直転送パルスの波形図である。
また、図４はファインダ出力時及びＡＦの露出制御における絞り径とシャッタースピードとを決定するためのプログラム線図である。図５はＡＦロック後の露出制御における絞り径とシャッタースピードとを決定するためのプログラム線図である。図６は本露光の露出制御における絞り径とシャッタースピードとを決定するためのプログラム線図である。
さらに図７〜１０は本実施の形態における一部の動作シーケンスを説明するためのフローチャートである。また図１１は撮像素子４の色フィルタ配列の１例を示すイメージ図で、読み出し時の加算画素の説明図でもある。尚、この例では補色フィルタを用いた場合を示している。電子カメラの構成は図１７と同一のものが用いられる。
【００１６】
以下、本実施の形態を図１〜１１を用いて説明する。
図１のＴ1 に示すように、まず絞り兼用メカシャッター２を閉じた状態のまま撮像素子４（本実施の形態ではインタライン型ＣＣＤ）の出力を読み出し、その出力レベルを基準の黒レベルとする。この黒レベルは撮像素子４の暗電流むらの除去のための基準信号としたり、露光制御用検出信号を演算する際に撮像出力から差し引いて黒レベルの変動を吸収して、より精度良く露光量の検出を行なうために用いる。この場合黒レベルを利用する目的としての補正項目が撮像素子４の光電変換部に依存するのであれば、読み出しパルスを出力して光電変換部の暗電流分の電荷も読み出し、垂直転送部に依存するのみであれば読み出パルスを出力しないようにする。
【００１７】
次に図１のＴ2 に示すように、図４のＡＦプログラム線図に依存して露出制御を行なう。基本的には絞りを開放寄りにしてＡＦを行なうのが理想である。そのため、先ず開放絞りのＦ２．５（ＡＶ２．６）で高速シャッターにより露光を行ない、そのときの撮像素子４の出力レベルと理想的な輝度レベルとを比較し、そのレベル比に応じて露光量を変えていくようにする。
【００１８】
この動作を図７、図８のフローチャートを参照して以下に説明する。
先ず、図７のステップＳ１、Ｓ２により、ＥＶ値１３．１（絞り開放Ｆ２．５、シャッタースピード１／１４００）で露光を行ない、撮像素子４を読み出す。この読み出しは図３に示す垂直転送パルスＶ1 〜Ｖ4 により行なわれる。つまり図１１に示すように、垂直方向の隣接２画素が混合されて読み出されるフィールド読み出しが行われ、かつＯＤＤフィールドとＥＶＥＮフィールドとで同じ画素同士が混合されるようにまったく同一の垂直転送パルスＶ1 〜Ｖ4 がＴＧ５より供給される。
【００１９】
このようなノンインターレースのフィールドモードによる読み出しを行なうことにより次の効果がある。
（１）フレームモードに比べ感度を良くすることができる。
（２）図１１のような補色フィルタ配列でも図１９のような原色フィルタ配列でも、一回の読み出し信号によりカラー映像信号が生成できる。このため特に高価なメモリを用いなくともリアルタイムで動画像を得ることができる。
【００２０】
（３）垂直ライン数の少ない液晶ディスプレイに表示した時の画質妨害が少ない。
（４）ＡＦ用の信号として用いる場合、各フィールド画像に位相ずれがないため精度の良い高速ＡＦが可能となる。またシャッタースピードは図１のａに示すように、電子シャッタ用のパルスＶｓｕｂを用いて光電変換部の電荷をサブストレートから捨ててクリアすることにより露光を開始し、光電変換部から垂直蓄積部への読み出しをもって露光終了と決めている。
【００２１】
上記露光量に対応した信号が撮像素子４から出力され前置処理回路７、Ａ／Ｄ変換器８等を介してデジタル化された後、撮像信号処理回路９に加えられる。ここでは、画面上の所定領域における輝度信号積分値が求められる。これをシステムコントローラ１２で演算し、その結果によりメカ系駆動回路３を介して絞り兼用メカシャッター２の絞り径及びタイミング発生回路からの電子シャッター用バルスのタイミングを制御する。そしてステップＳ３で輝度レベルと基準信号ｘとを比較し、輝度レベルが基準信号ｘよりも小さければ絞り開放のままとし、大きければ、ステップＳ４で絞りをＦ５．６、シャッタースピード１／１４００として再度露光を行なう。なお、絞り兼用のメカシャッター部材はその切換えを行なった後絞りが安定するまでに数１０ｍｓに待たなくてはならない。このため各絞り換え後は安定までの待機時間を設ける。
【００２２】
次に再度露光した結果の撮像出力輝度信号と基準レベルｘとをステップＳ５で比較して輝度信号のレベルが小さければそのままの絞り径で図８のステップＳ７に移行し、ｘ＜輝度レベルであればステップＳ６で絞りをＦ１６とした後、図８のステップ７に移行する。ステップＳ７では前回の露光時の輝度信号レベルをもとに露光時間を決定して再露光を行なう。次にステップＳ８により、ステップＳ７での露光時の出力信号をもとに
｜Ｘ−輝度レベル｜＜Ｙ
の演算を行ない、ＹＥＳであれば適正露光になっていると判断して図のステップＳ１３に移行し、ＡＦ動作をスタートさせる。また、ＮＯであれば、ステップＳ９により、
新露光時間＝（旧露光時間×（Ｘ÷輝度レベル））
の演算を行なって、輝度レベルと基準レベルとを一致させるようにシャッタースピードをコントロールして露出制御を行なう。
【００２３】
次にステップＳ１０によりステップＳ９で導出された露光時間が図４に示すプログラム線図内にあるか否かを確認し、範囲内にあればステップＳ１１により新露光時間で再露光を行い、再度レベルの比較を行なう。またプログラム線図範囲外であればステップＳ１２により絞りを変更して露光時間を再演算してから再露光を行なう。
【００２４】
なお、図４に示すようにプログラム線図はヒステリシスを有し、例えば絞りＦ５．６では露出量としてＥＶ１２．６までシャッタースピードで制御した後、それでもまだ暗ければ絞りをＦ２．５に変える。但し、Ｆ２．５ではＥＶ１２．６以上となっても絞り値を大きくすることなく、ＥＶ１３．６以上となって初めて絞り径を変えることとする。このようにすることにより頻繁に絞りの設定が変わることなく露光量の調整が完了する。特に本実施の形態のように絞り兼用のシャッター部材の制御においてはその絞り値が安定するまでに時間がかかるため、上記のように絞りの変化が頻繁に起こらないような設定を行なうことは重要である。
【００２５】
また上記実施の形態では、一画面分の撮像出力から生成した輝度信号をもとに演算を行なっているが、これを数回分の撮像出力の輝度信号の平均レベルとしても良い。このようにすることにより、画面内に突然目的の被写体以外のものが飛び込んできた時にもその影響を最小限にして、露出調整及びＡＦ調整を適正に行うことが可能となる。
なお、図１のＴ1 の次のＴ2 の期間は図４のＡＦプログラム線図に依存して露光量を決定する。
【００２６】
さて上記動作によりＡＦ動作可能な露光レベルが得られたので次に合焦点検出のためのＡＦ動作を開始する。
まず図９のステップＳ１３でＡＦ制御を開始する。その制御方法については従来より種々の方法が公知であるためここでは説明を省略する。ステップＳ１４でＡＦ制御中に所定の周期で合焦（つまりＡＦ制御終了）かを確認し、非合焦であればステップＳ１５で輝度レベルと基準レベルとの比較を行なう。この際両レベルの差が所定値よりも小さければＡＦ可能ということでステップＳ１３に戻って引き続きＡＦ動作を継続し、大きければＡＦ不可能と判断してステップＳ１６〜ステップＳ２０により適正露光に設定し直した後、ＡＦ制御を再スタートさせる。ただし、ステップＳ１５で用いられる所定値Ｚは前記所定値Ｙに比べて十分大きな値とする。
【００２７】
これは、ＡＦ動作可能となってからは、途中で露光量が変わることが合焦点ポイント検出のためには弊害となることから、焦点レンズのスキャンが始まったらスキャンが一通り終了するまで露光レベルを固定としたほうが良い結果が得られるためである。固定してしまうことで、撮像範囲の変化等により輝度レベルが変動してもＡＦ用合焦点検出値に影響がない場合には素早く正確なＡＦ制御が可能となる。
【００２８】
またステップＳ２０で用いられる所定値ＹはステップＳ８の所定値Ｙと同じ値として、調整の開始／終了の対応レベルにヒステリシスを与えるようにする。このようにすることで、露光量調整再始動は大きく光源光量が変わってまったくＡＦ不能なレベルになった場合にのみ実施され、一度露光量再調整が始まったら精度良く適正露光量とすることが可能となる。
【００２９】
続いて図１のＴ3 のタイミングにおける動作について説明する。Ｔ2 の終了時点でＡＦロックとなった後Ｔ3 では図５の絞り込み後プログラム線図に依存して露出制御を行なう。なお、この場合にも読み出しはノンインターレースフィールドモードで行なうことで、前記効果の内、（１）〜（３）の効果を得ることができる。以下１０図を用いてＴ3 の期間の動作を説明する。
先ずステップＳ２１により直前の露光量及びその際の輝度レベルをもとに、図５の絞り込みプログラム線図を踏まえて絞り及び露光時間の設定を行なう。
【００３０】
次にステップＳ２２でその設定により露光された撮像素子４の出力の輝度レベルと基準値Ｘとの差を導出し、そのレベルを所定値Ｙと比較する。差がＹ以上であれば適正露光となっていないと判断され、再度その値をもとに露出制御を変えるためにステップＳ２１に戻る。差がＹ未満であれば適正露光として判断してステップＳ２３に進み、操作部にある不図示のレリーズボタンの第２レリーズのスイッチＳＷ２の押圧を確認する。第２レリーズが押されていなければ再度露出確認を行なうためにステップＳ２１に戻り、押されていたならばステップＳ２４の本露光へと移行する。このように本発明例では、第２レリーズボタンの押圧時期に依らず、本露光の前には上記の絞りこみの後適正レベル確認を最低一回は行なうようにする。
【００３１】
上記のようにして図１のＴ4 〜Ｔ5 の本露光タイミングに移行していく。本露光では図１に示すように、電子シャッターとメカシャッターとできまる時間ｃの間に露光され、Ｔ5 の期間にメカシャッターが完全に閉じ切った後、読み出し信号１と読み出し信号２とで順に画素信号をフレーム読み出していく。この際の撮像素子４を駆動する垂直転送パルスＶ1 〜Ｖ4 は例えば図２に示すような波形となる。もちろん図３に示すようにＯＤＤフィールドとＥＶＥＮフィールドとで同一の波形により駆動するようにしてもかまわない。上記のように第２レリーズの押圧後直ちに本露光撮影を行なう（すなわち押圧後に露光調整を行わない）ことで押圧後本露光に至るまでの時間を極力短くすることができ、第２レリーズからのタイムレリーズラグを非常に少なくすることができる。
【００３２】
本露光の際の露出制御は図６のプログラム線図によって決定するが、図６は本露光対応なのでフレーム読み出しとなるため、感度がフィールドモードの１／２という設定になっている。そのため露出量はフィールドモードの場合の２倍で適正露光となる。
【００３３】
さて上記露出制御にあたって使用した図４〜６の各プログラム線図及びその適用ルールには次のような特徴がある。
（１）図４のプログラム線図は、図６の本露光プログラム線図や図５の絞り込みプログラム線図に比べ、開放絞りで撮影可能となる明るさの範囲が広い。
（２）図４のプログラム線図は、絞りの切り換え設定数を図６、図５のプログラム線図に比べ少なくしている。つまり図４では絞り設定は３系統だが、図６、図５では５系統になっている。
【００３４】
（３）図４では各絞り間で明るさをオーバーラップしてカバーしている範囲が図５に比べ多い。
（４）図４の各絞り毎の最低ＴＶ値は図５の同一絞りの最低ＴＶ値よりも所定量大きいことを特徴としている。
【００３５】
（５）図４のプログラム線図による露光から図５のプログラム線図による露光に移る際、図４で得られた露出量を実現できる絞りが２種類あった場合には、絞り径の小さい絞りからスタートする。
（６）図６の本露光用のプログラム線図は、図５の絞りこみ後プログラム線図に対してちょうどフィールド読み出しとフレーム読み出しの感度分だけシャッタースピードをシフトしたものとする。
つまり、同じ絞りではＥＶ１段分だけ図６の方が最大露出量ともに小さくなる。（図５でＦ２．５の場合シャッタースピードは１／３０〜１／５００だが、図６ではＦ２．５だと１／１５〜１／２５０である。）本実施の形態では、フレームとフィールドとの感度比を１：２としているためこのような設定となる。感度比が異なる場合には、その比に応じて本露光プログラム線図を変える。
【００３６】
上記のようにプログラム線図を構成することにより次の効果が得られる。
先ず基本的なこととしてプログラム線図をもとにして露出制御を行なうことにより、絶対露光量が容易に検出できるため、適正露出制御の絞りとシャッタースピードが計算値により即時に求まり、高速に最適露光とすることが可能となる。これはカムコーダのアイリス方式に比べ静止画撮影の場合またはストロボ等別光源を用いた撮影の場合に特に有効である。
【００３７】
さらに上記（１）〜（６）の各項目毎に対応する効果を次に示す。
（１）ＡＦ動作中に開放絞りで露光する頻度が多くなり、深度の浅い状態で露光されるためより精度良くＡＦ動作を行なうことができる。
（２）、（３）ＡＦ動作中に絞りが切り換わる頻度が少なくなり、切換えの待ち時間が少なくなるためトータルでの時間節約となる。
（４）、（５）ＡＦ調整中の絞り設定に対し、ＡＦロック後の絞り設定がより開放側に行かないようにすることができる。
その結果、フォーカス調整時の位置から絞りをより開くことがないため、合焦点状態を劣化させずに絞りこみ撮影及び静止画撮影を行うことができる。
（６）絞り込み後の露光における絞り設定と本露光時の絞り設定とを同一とすることができるため、第２レリーズ押圧後に絞り設定を変える必要がなく、時間節約ができるとともに絞り切り換えによる誤差が生じることが無い。そのため、精度のより正確な露出制御を行うことができる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態においては絞り設定切換中には出力画像の画質が劣化してしまう。この問題点を解決するために本実施の形態においては、図１２に示すように、メモリ１５を備えて絞り設定切換前の画像データをこのメモリ１５に蓄積するようにしている。そして絞り切換中はメモリ１５に蓄積された画像データを表示装置１４に出力する。
上記メモリ１５の出力期間は、絞り設定の終了予定時間を見込んで設定しても良いし、または撮像素子４の出力信号の輝度レベルが適正レベルになったことを確認した後、メモリ１５の出力を終了しても良い。また本実施の形態の制御負荷が相対的に大きく、シスコン１２内の制御用のＣＰＵにとって過負荷であれば、図１のＴ2 の終わり、すなわちＡＦロック後からメモリ１５から出力しても良い。これはＡＦ調整中は絞り切換の影響の他に、焦点未調整のための画質劣化も重なっているため、いずれにしても画質の品位が十分で無いためである。
【００３９】
（第３の実施の形態）
上記第１、第２の実施の形態ではシャッター兼用絞りを用いていたがこれは無論別体の専用絞り、専用シャッターを用いても良い。本実施の形態によれば、より幕速の速い高速シャッターと精度の高い絞りを用いることが可能となる。
【００４０】
（第４の実施の形態）
また第１の実施の形態においては、図４のプログラム線図の各絞り毎の最低ＴＶ値を図５の同一絞りの最低ＴＶ値よりも所定量大きくする構成としたが、絞り径の小さい例えば図４のＦ１６の絞りでの最長シャッタースピードをより大きくしたプログラム線図を用いても良い。これは、絞り径の十分小さいＦ１６〜Ｆ８では、被写界深度が十分深いため、Ｆ１６でフォーカス調整してＦ８で撮影しても画質の劣化は目立たないためである。
本実施の形態によれば、図１３に示すように絞りＦ１６での最低露出量をＥＶ１４．８とすることができ、ヒステリシスのマージンを十分にとることができるため、絞りの設定が変わる頻度をより少なくすることができる。
【００４１】
（第５の実施の形態）
上記各実施の形態において、露出レベル調整中及びＡＦ調整中に輝度信号の大きな変化があった場合、その輝度信号の変化が短期間で元のレベルに戻るような場合は、この急激変化が起きた期間の出力信号は無視して露出調整及びＡＦ調整を行うようにしても良い。
図１４〜１６は本実施の形態を実現するためのフローチャートの一例である。
図１４のステップＳ７〜Ｓ１０、Ｓ１２は図８のステップＳ７〜Ｓ１１と実質的に同じである。図１４ではステップＳ８で基準値Ｘと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Ｙよりも大きい場合には、まずステップＳ２５で変数Ｎに１を加算する。なおＮにはあらかじめ初期値０が設定されている。
【００４２】
続いてステップＳ２６でＮと定数Ａとの大小を比較し、Ｎが小さければ、短期間の異常値ということで前回と露出量を変えずにステップＳ７で再露光を行なう。一方Ｎが大きければ実際の被写体条件が変わったと認識してステップＳ９で露光時間を計算し直し、Ｎ＝０とした後、第１の実施の形態と同様にステップＳ９、Ｓ１０を経てステップＳ７に戻る。
またステップＳ８で輝度レベルが所定範囲内に入っていればステップＳ２７でＮ＝０とした後、次ぎのシーケンス（図１０のステップＳ２１）に移行する。以上の動作により、画面内に短期間非被写体が入り込んできた場合でも、その影響を無くした露光設定が可能となる。
【００４３】
また、図１５のステップＳ１３〜Ｓ２０は図９のステップＳ１３〜Ｓ２０と同じである。
図１５では、ステップＳ１５で基準値Ｘと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Ｚよりも大きい場合には、まずステップＳ２８で変数Ｎに１を加算する。なおＮにはあらかじめ初期値０が設定されている。続いてステップＳ２９でＮと定数Ａとの大小を比較し、Ｎが小さければ短期間の異常値ということで前回と露出量を変えずにステップＳ３０で再露光を行ない、再度ステップＳ１５で輝度レベルの大小を判定する。一方Ｎが大きければ実際の被写体条件が変わったと認識してステップＳ１６で露光時間を計算し直し、Ｎ＝０とした後、ステップＳ１３〜Ｓ２０を経てステップＳ１３へ戻る。
【００４４】
この図１５の動作によれば、輝度レベルの異常を検出しＡＦ制御を抜けた場合にも、その以上値が短期間で終了してもとの値に戻るようであれば、特にその間のデータを無視するのみで露出制御も変えることなく、引き続きＡＦ動作を行うように構成されている。そのため、目的としている被写体以外のものが突然画面内に飛び込んできてもその影響を受けることなくＡＦ調整を行うことが可能となる。
【００４５】
図１６のステップＳ２１〜Ｓ２４は図１０のステップＳ２１〜Ｓ２４と同じである。ただしステップＳ２１において変数Ｙに初期値Ｙ０が設定されていることをその前のステップＳ３１で明記した。
図１６ではステップＳ２２で基準値Ｘと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Ｙよりも小さい場合には露出レベルは適正になっていると考えられ、ステップＳ３６で変数Ｙに対し正の定数ａを加算する。このように判定レベルにヒステリシスを持たせることで以後のステップＳ２２の判定でＮｏとなる頻度が減り、頻繁に露出レベルの変更を行なって見苦しい画像になることが防止される。
【００４６】
一方、ステップＳ２２で基準値Ｘと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Ｙよりも大きい場合には、まずステップＳ３２で変数Ｎに１を加算する。なおＮにはあらかじめ初期値０が設定されている。続いてステップＳ３３でＮと定数Ａとの大小を比較し、Ｎが小さければ短期間の異常値ということでステップＳ３４で前回と露出量を変えずに再露光を行ない、再度ステップＳ２２で輝度レベルの大小を判定する。一方Ｎが大きければ、実際の被写体条件が変わったと認識し、露出制御を変えるための動作に移行するが、その際、本実施の形態では、変数Ｙがそれまでの動作でＹ＝Ｙ０＋ａとなっていることがありうるのでステップＳ３５によりＹ＝Ｙ０に戻しておく。Ｙ０に戻した後、再度ステップＳ２１に戻り、露出レベルの再設定を行なう。
この図１６の動作によれば、画面内に突然目的の被写体以外のものが飛び込んできた時にもその影響を受けることなく露出調整を適正に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による動作を示すタイミングチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態による動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態による動作を示すタイミングチャートである。
【図４】第１の実施の形態に用いられるプログラム線図である。
【図５】第１の実施の形態に用いられるプログラム線図である。
【図６】第１の実施の形態に用いられるプログラム線図である。
【図７】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明で用いられる撮像素子の色フィルタ配列を示す構成図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態で用いられるプログラム線図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第５の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第５の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１７】従来及び本発明の第１の実施の形態による撮像装置のブロック図である。
【図１８】従来の撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】従来の撮像装置で用いられる色フィルタ配列を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 光学レンズ
２ 絞り兼用シャッター
４ 撮像素子
９ 撮像信号処理回路
１２ システムコントローラ
１３ 操作部
１４ 表示装置
１５ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子から垂直方向に隣接する２画素の情報を加算して読み出す第１のモードと上記２画素を加算せずに全画素の情報をそれぞれ読み出す第２のモードとを選択的に行うと共に、上記撮像素子からファインダ用画像を得る第３のモードとレンズの焦点調整を行う第４のモードとの少くとも１つのモードを行うように成された撮像装置において、
上記第３、第４のモードの少くとも１つのモードを行うときは上記第１のモードで撮像を行うように制御する制御手段を設けたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
撮像素子から垂直方向に隣接する２画素の情報を加算して読み出す第１のモードと上記２画素を加算せずに全画素の情報をそれぞれ読み出す第２のモードとを選択的に行うと共に、上記撮像素子からファインダ用画像を得る第３のモードとレンズの焦点調整を行う第４のモードとの少くとも１つのモードを行うように成された撮像装置において、
上記第３、第４のモードの少くとも１つのモードを行うときは上記第１のモードで撮像を行うように制御する制御手段を設けたことを特徴とする撮像装置。
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−２１７６６８（Ｐ２００６−２１７６６８Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３８８２０（Ｐ２００６−１３８８２０）
【出願日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【分割の表示】特願２００４−３０３００８（Ｐ２００４−３０３００８）の分割
【原出願日】平成７年１２月２７日（１９９５．１２．２７）
【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１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【分割の表示】特願２００４−３０３００８（Ｐ２００４−３０３００８）の分割
【原出願日】平成７年１２月２７日（１９９５．１２．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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