測光装置及び撮像装置
【課題】 ローリングシャッタによる駆動方式を用いた場合であっても、適切な調光動作を行う。
【解決手段】 電荷を蓄積する複数の画素を備えた測光センサと、測光センサから出力される信号に対して実行される処理の内容に基づいて、複数の画素に蓄積された電荷を読み出す際の読み出し時間を設定する設定部と、設定部により設定される読み出し時間を用いて、複数の画素に蓄積された電荷を読み出すセンサ駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】 電荷を蓄積する複数の画素を備えた測光センサと、測光センサから出力される信号に対して実行される処理の内容に基づいて、複数の画素に蓄積された電荷を読み出す際の読み出し時間を設定する設定部と、設定部により設定される読み出し時間を用いて、複数の画素に蓄積された電荷を読み出すセンサ駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測光センサの出力信号を用いて被写体の輝度を演算し、撮影時の露出を制御することや、撮影シーンの解析を行って被写体の判別や認識を行うなどの測光装置を備えた撮像装置が知られている。このような撮像装置に用いられる測光装置は、閃光発光に併せて電荷を蓄積する必要性を考慮して、光電変換素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサが一般に用いられる。また、最近では、光電変換素子として、上述したＣＣＤイメージセンサの他に、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが普及してきている。このＣＭＯＳイメージセンサは、蓄積した電荷を保持しておくことが困難であることから、ＣＣＤイメージセンサにて一般的な駆動方式である同時露光一括読み出し方式であるグローバルシャッタではなく、ライン露光順次読み出し方式であるローリングシャッタにより駆動制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このローリングシャッタによる駆動制御の場合、画素信号に対するＡ／Ｄ変換、又はＡ／Ｄ変換後の画素信号の転送を考慮した時間分ずらしながら、各水平ラインに配列される画素の露光が開始される。例えばＣＭＯＳイメージセンサを用いた測光装置において、ＴＴＬ（Through The Lens）調光を実行する場合には、全ての画素において電荷の蓄積が開始されるまでは閃光発光を実行することができない。このため、ローリングシャッタによる駆動制御を行う場合には、グローバルシャッタによる駆動制御を行う場合に比べ、調光開始から閃光発光が行われるまでの間にタイムラグが生じてしまう。また、ローリングシャッタによる駆動制御を行う場合、電荷蓄積時間が終了しても、画素信号の読み出しが行われていない水平ラインに配列される画素においては電荷の蓄積が継続して行われている。このように画素信号が読み出されない水平ラインにおいては、電荷の蓄積が継続して実行されることで、例えば日中シンクロ撮影でＴＴＬ調光を行う場合には、読み出しを行っていない水平ラインにおいて蓄積される電荷が飽和することもあり、適切に調光処理を行うことができない。
【０００５】
本発明は、ローリングシャッタによる駆動制御を用いた場合であっても、調光処理を適切に行うことができるようにした測光装置及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の測光装置は、電荷を蓄積する複数の画素を備えた測光センサと、前記測光センサから出力される信号に対して実行される処理の内容に基づいて、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す際の読み出し時間を設定する設定部と、前記設定部により設定される前記読み出し時間を用いて、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出すセンサ駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、閃光撮影時に被写界に向けて発光される閃光の発光量を調光する第１の処理と、前記被写界の測光又は前記被写界のシーンの解析のいずれか一方を行う第２の処理とを行う処理部を備え、前記設定部は、前記第１の処理を実行する場合に設定される前記読み出し時間を、前記第２の処理を実行する場合に設定される前記読み出し時間よりも短く設定することを特徴とする。
【０００８】
また、前記測光センサは、二次元状に配列された複数の画素を備え、前記センサ駆動部は、前記測光センサの前記複数の画素のうち、同一のラインに配列される画素に蓄積される電荷をライン毎に順次読み出すローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することを特徴とする。
【０００９】
この場合、前記センサ駆動部は、前記処理部により前記第１の処理を実行する場合に、前記測光センサの前記複数の画素のうち、読み出す対象となるライン上に配列される画素の電荷をライン単位で間引きながら、前記ローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することを特徴とする。
【００１０】
また、前記センサ駆動部は、前記処理部により前記第２の処理を実行する場合に、前記ローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することで、前記測光センサの前記複数の画素の全ての画素の電荷を前記ライン毎に読み出すことを特徴とする。
【００１１】
これら場合には、前記設定部は、前記第１の処理を実行する場合に、前記ライン毎に電荷の蓄積を開始する際のライン毎の遅延時間を、前記第２の処理を実行する場合のライン毎の遅延時間よりも小さく設定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の撮像装置は、上述した測光装置と、被写界を撮像する撮像素子と、前記測光装置による測光結果に基づいて決定された撮像時の撮像条件に基づいて前記撮像素子を駆動制御する撮像素子制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ローリングシャッタによる駆動制御を用いた場合であっても、調光処理を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】デジタルカメラの構成を示す図である。
【図２】測光センサ、ボディ駆動制御回路及び画像処理装置の構成を示す図である。
【図３】測光センサの構成を示す図である。
【図４】測光センサに配置される画素の構成を示す図である。
【図５】被写界の測光及びシーン解析を行う際に実行されるローリングシャッタのタイミングチャートである。
【図６】１Ｈ期間の構成について説明した図である。
【図７】ＴＴＬ調光を行う際に実行されるローリングシャッタのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本実施形態の撮影装置の一例としてのデジタルカメラ１０の概略を示す。デジタルカメラ１０は、カメラボディ１１と、該カメラボディ１１に着脱可能なレンズユニット１２とから構成される。カメラボディ１１とレンズユニット１２とには、雄雌の関係をなす一対のマウント１３，１４がそれぞれ設けられている。カメラボディ１１にレンズユニット１２を装着する際には、レンズユニット１２に設けられたマウント１４をバヨネット機構等でカメラボディ１１のマウント１３に結合する。また、これらマウント１３，１４にはそれぞれ電気接点が設けられている。レンズユニット１２をカメラボディ１１に装着したときには、それぞれのマウント１３，１４に設けられた電気接点が接触し、両者の電気的な接続が確立される。
【００１６】
次に、レンズユニット１２の構成を説明する。レンズユニット１２は、撮像光学系２１、レンズ駆動機構２２、絞り２３、絞り駆動機構２４およびレンズ駆動制御回路２５等を有している。なお、レンズ駆動機構２２及び絞り駆動機構２４は、それぞれレンズ駆動制御回路２５に接続されている。
【００１７】
撮像光学系２１は、ズームレンズやフォーカスレンズ等の複数のレンズから構成される。撮像光学系２１を構成するレンズは、レンズ駆動機構２２によって光軸（Ｌ１）方向に移動可能となる。撮像光学系２１の各レンズの位置は不図示のエンコーダによって検出される。検出される各レンズの位置を示す検出信号は、レンズ駆動制御回路２５に出力される。レンズ駆動制御回路２５は、入力される検出信号を受けて、撮影時の撮影距離や焦点距離を算出する。これら算出された値は、カメラボディ１１に出力される。
【００１８】
絞り２３は、カメラボディ１１への入射光量を絞り羽根の開閉で調整する。絞り駆動機構２４は、絞り２３の開口度を制御する。レンズ駆動制御回路２５は、マウント１３，１４の電気接点を介してカメラボディ１１との通信を行うとともに、レンズユニット１２での各種制御を実行する。また、レンズ駆動制御回路２５は、ＲＯＭ（図示省略）に記録されたレンズデータなどをカメラボディ１１に送信する。
【００１９】
ところで、図１においては、レンズユニット１２がカメラボディ１１に着脱自在な、所謂一眼レフタイプのデジタルカメラ１０の例を取り上げているが、これに限定する必要はなく、レンズユニット１２がカメラボディ１１に固定される、所謂コンパクトタイプのデジタルカメラであってもよい。
【００２０】
次に、カメラボディ１１の構成を説明する。カメラボディ１１は、クイックリターンミラー３１、メカニカルシャッタ３２、撮像素子３３、サブミラー３４、焦点検出部３５、ファインダ光学系及び測光センサ３７等を備えている。
【００２１】
クイックリターンミラー３１、メカニカルシャッタ３２及び撮像素子３３は、撮像光学系２１の光軸Ｌ１に沿って配置される。クイックリターンミラー３１の後方にはサブミラー３４が配置される。また、カメラボディ１１の上部にはファインダ光学系、測光センサ３７が配置される。さらに、カメラボディ１１の下部領域には焦点検出部３５が配置される。
【００２２】
クイックリターンミラー３１は、回動軸３１ａを中心にして回動可能に軸支されており、実線に示す観察状態と、光軸Ｌ１から退避した退避状態との間で切り替え可能となっている。観察状態のクイックリターンミラー３１は、メカニカルシャッタ３２及び撮像素子３３の前方で傾斜配置される。この観察状態にあるクイックリターンミラー３１は、撮像光学系２１を通過した光束を上方へ（光軸Ｌ２方向に）反射してファインダ光学系に導く。このクイックリターンミラー３１の中央部はハーフミラーとなっており、このクイックリターンミラー３１を透過した一部の光束は、サブミラー３４によって下方に（光軸Ｌ３方向に）反射し、焦点検出部３５に導かれる。なお、焦点検出部３５は、不図示のセパレータレンズで分割された被写体像の像ズレ量を各々のＡＦエリア毎に検出する、いわゆる位相差検出式の焦点検出を行う。この焦点検出部３５からの焦点検出信号は、ボディ駆動制御回路５１に出力される。
【００２３】
一方、退避状態のクイックリターンミラー３１は、サブミラー３４とともに上方に跳ね上げられて撮影光路から外れた位置まで回動する。クイックリターンミラー３１が退避状態にあるときは、撮像光学系２１を通過した光束がメカニカルシャッタ３２及び撮像素子３３に導かれる。
【００２４】
ファインダ光学系は、ファインダスクリーン（焦点板）４１、コンデンサレンズ４２、ペンタプリズム４３及び接眼レンズ４４を備えている。なお、符号４５は接眼窓である。ファインダスクリーン４１はクイックリターンミラー３１の上方に位置する。このファインダスクリーン４１には観察状態のクイックリターンミラー３１で反射された光束が結像される。ファインダスクリーン４１にて結像した光束はコンデンサレンズ４２及びペンタプリズム４３を通過し、ペンタプリズム４３の入射面に対して９０°の角度を有する射出面に導かれる。そして、ペンタプリズム４３の射出面からの光束は、接眼レンズ４４を透過した後、接眼窓４５を介してユーザの目に到達する。
【００２５】
ファインダスクリーン４１にて結像した光束の一部は、ペンタプリズム４３を通過した後、三角プリズム４６を介して、測光レンズ４７を介して測光センサ３７に入射される。この測光センサ３７は、受光した光束に基づく信号（以下、測光信号）を画像処理回路５５に出力する。この測光センサ３７としては、例えばＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。
【００２６】
ボディ駆動制御回路５１は、不図示のマイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成される。ボディ駆動制御回路５１は、撮像素子３３、測光センサ３７、閃光装置５２、シャッタ駆動機構５３などの駆動制御を行う。このボディ駆動制御回路５１は、画像処理回路５５からの測光演算結果や調光結果に基づいた露出制御を行う他、焦点検出部３５からの焦点検出信号に基づく焦点検出演算に基づく焦点調節制御を行う。また、ボディ駆動制御回路５１は、マウント１３，１４を介してレンズ駆動制御回路２５との間で通信を行い、レンズ情報とカメラ情報との送受信を行う。
【００２７】
画像処理回路５５は、撮像素子３３から出力される画像信号に対して、ホワイトバランス処理、階調変換処理などの画像処理を実行する。この画像処理回路５５により画像処理が施された画像信号は表示制御回路５６に出力される。表示制御回路５６は、入力される画像信号に基づく画像を表示部５７に表示する。
【００２８】
また、画像処理回路５５は、測光センサ３７から出力される測光信号を用いて、後述するＴＴＬ調光や、被写体の測光、被写体の追尾や被写体の判別、撮影シーンの認識に係る処理を実行し、各処理の結果をボディ駆動制御回路５１に出力する。
【００２９】
図２に示すように、ボディ駆動制御回路５１は、センサ駆動部６１、露出制御部６２、撮像処理部６３、焦点制御部６４を備えている。なお、図２においては、露出制御及び焦点調節制御に関わる箇所のみを記載している。センサ駆動部６１は、後述する制御演算部６７により設定された電荷蓄積時間とアンプゲインに基づいて、測光センサ３７を駆動制御する。なお、測光センサ３７としてＣＭＯＳイメージセンサを用いることから、測光センサ３７を駆動制御する場合、電子シャッタとしてライン露光順次読み出し方式であるローリングシャッタが用いられる。
【００３０】
露出制御部６２は、画像処理回路５５から出力される測光演算結果や調光結果に基づいて撮像時の露出演算を行い、撮像時のシャッタ速度、絞り値を決定する。撮像処理部６３は、露出制御部６２において決定されたシャッタ速度、絞り値の他、後述するＴＴＬ調光部により設定された閃光の発光量を用いて撮像処理を実行する。
【００３１】
焦点制御部６４は、画像処理回路５５から出力される被写体の位置情報、動き情報の他、焦点検出部３５から得られた焦点検出エリアのデフォーカス量から主要被写体に焦点が合うようにレンズ駆動制御回路２５を制御し、レンズ駆動制御回路２５により撮像光学系２１のフォーカスレンズを光軸（Ｌ１）方向に移動して焦点調節を行う。
【００３２】
画像処理回路５５は、データ処理部６６、制御演算部６７、測光演算部６８、ＴＴＬ調光部６９、被写体判別部７０及び被写体追尾部７１を備えている。データ処理部６６は、測光センサ３７からの測光信号（測光データ）が入力されると、測光データに対して画素欠陥補正などの処理や、ブロック化処理などを実行する。なお、データ処理部６６により処理された測光データは不図示のバッファメモリに一時記憶される。
【００３３】
制御演算部６７は、測光データに基づいて測光演算が可能か否かを判断する有効性判定を実行する。また、制御演算部６７は、測光データに基づいて次回の測光における測光センサ３７の電荷蓄積時間とアンプゲインとを設定する。例えば被写界の測光を行う場合、制御演算部６７は、被写界の最大輝度値が目標輝度値となるように、測光センサ３７の電荷蓄積時間とアンプゲインを設定する。また、シーン認識を行う場合、制御演算部６７は、被写界の平均輝度値が目標測光値となるように、測光センサ３７の電荷蓄積時間とアンプゲインを設定する。この制御演算部６７により設定された測光センサ３７の電荷蓄積時間とアンプゲインの情報は、センサ駆動部６１に出力される。
【００３４】
測光演算部６８は、制御演算部６７により測光演算が可能であると判定された場合に、測光データを用いた測光演算を行う。
【００３５】
ＴＴＬ調光部６９は、閃光装置５２による予備発光（モニタ発光）時に測光センサ３７から出力される測光データと、閃光装置５２の非発光時に測光センサ３７から出力される測光データとに基づいて、モニタ発光時の反射光成分を抽出し、閃光撮影に最適となる閃光の発光量を求める。
【００３６】
被写体判別部７０は、測光データを用いた被写体判別処理を実行する。詳細には、被写体判別部７０は測光データにおける色情報や輝度情報に基づいて画像中の主要な被写体（例えば、人物の顔の領域）を判別し、判別された被写体の位置情報を取得する。なお、人物の顔の領域の判別を行う場合には、例えば人物の顔の特徴量を抽出する、又は肌色の領域を特定するなどの顔検出用のシーケンスを用いればよい。この被写体判別部７０における判別結果（被写体の位置情報）は、測光演算部６８、ＴＴＬ調光部６９の他、ボディ駆動制御回路５１に出力される。
【００３７】
被写体追尾部７１は、ユーザが選択した焦点検出領域を用いて、例えばテンプレートマッチングの手法により被写体追尾処理を実行する。この被写体追尾部７１による被写体追尾処理を実行することで、被写体の動き情報が取得される。この被写体追尾部７１により取得される被写体の動き情報は、ボディ駆動制御回路５１に出力される。
【００３８】
次に、測光センサ３７について説明する。この測光センサ３７は、前面に不図示の原色透過フィルタが設けられたＣＭＯＳイメージセンサから構成される。この原色透過フィルタは、測光センサ３７の総画素数Ｎに対して、例えば、Ｇ（緑色）の解像度がＮ／２、Ｒ（赤色）及びＢ（青色）の解像度がＮ／４となる原色ベイヤー配列（図示省略）になっている。
【００３９】
図３及び図４に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサは、二次元状に配列された複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、タイミングジェネレータ（ＴＧ）７５、リセット回路７６、垂直走査回路７７、水平走査回路７８、ＣＤＳ回路７９、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）８０などを備えている。なお、図３及び図４は、ＣＭＯＳイメージセンサの構成の一例を示すものであり、必ずしも図３及び図４の構成とする必要はない。
【００４０】
複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）は、フォトダイオード（ＰＤ）８１、フローティングディフュージョン（ＦＤ）８２、増幅トランジスタ８３、行選択トランジスタ８４、リセットトランジスタ８５を備えている。
【００４１】
ＰＤ８１は、増幅トランジスタ８３のゲートに接続されており、増幅トランジスタ８３はＦＤ８２に蓄積された電荷の量に応じた信号（画素信号）を発生する。また、ＦＤ８２は、リセットトランジスタ８５を介し、電源電圧Ｖｄｄに接続されている。
【００４２】
例えばリセット回路７３から出力される制御信号ΦＲｎによりリセットトランジスタ８５がＯＮとなると、ＰＤ８１及びＦＤ８２に溜まった電荷がクリアされる。ＰＤ８１及びＦＤ８２に溜まった電荷がクリアされた後、受光される光束がＰＤ８１により電荷に変換され、ＰＤ８１からＦＤ８２に転送される。そして、電荷蓄積時間が経過したときに出力される垂直同期信号を受けて、制御信号ΦＳｎが出力されると、行選択トランジスタ８４がＯＮとなる。
【００４３】
行選択トランジスタ８４がＯＮとなると、増幅トランジスタ８３から、蓄積された電荷の量に応じた画素信号が垂直信号線８６に出力される。垂直信号線８６に出力される画素信号は、それぞれＣＤＳ回路７９に入力される。
【００４４】
タイミングジェネレータ７５は、ボディ駆動制御回路５１から出力される蓄積信号を受けてリセット回路７６にリセット信号を出力する。また、ボディ駆動制御回路５１から出力される蓄積信号の終了を受けて、垂直走査回路７７に垂直同期信号を、水平走査回路７８に水平同期信号をそれぞれ出力する。
【００４５】
リセット回路７６は、タイミングジェネレータ７５から出力されるリセット信号を受けて、各水平ラインに対して制御信号ΦＲ１〜ΦＲｎを所定時間おきに順次出力する。なお、所定時間とは、同一の水平ラインに配列される全画素の画素信号が各画素から出力されてから、ＡＤＣ８０にてＡ／Ｄ変換されるまでの時間である。
【００４６】
垂直走査回路７７は、タイミングジェネレータ７５から出力される垂直同期信号を受けて、水平ラインのそれぞれに制御信号ΦＳ１〜ΦＳｎを順次出力する。
【００４７】
水平走査回路７８は、タイミングジェネレータ７６から出力される水平同期信号を受けて、制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍを順次出力する。
【００４８】
ＣＤＳ回路７９は、入力される画素信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、画素信号に重畳されるノイズ成分を除去する。その後、水平走査回路７８から制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍが出力されると、ノイズ成分が除去された画素信号が各ＣＤＳ回路７９からＡＤＣ８０に順次転送される。そして、ＡＤＣ８０に順次転送されるアナログの画素信号が、ＡＤＣ８０によりデジタルの画素信号に変換され、測光データとして出力される。
【００４９】
上述したように、測光センサ３７としてＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合、測光センサ３７の電子シャッタとして、ライン露光順次読み出し方式であるローリングシャッタが用いられる。このローリングシャッタは、測光センサ３７における各画素の駆動読み出し、詳細には、リセット、露光、画素信号の出力及び次の電荷蓄積が行（水平ライン）毎に順次実行される。
【００５０】
図５に示すように、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７に蓄積信号が出力されると、タイミングジェネレータ７５からリセット回路７３に向けてリセット信号を出力する。これを受けて、リセット回路７３は１行目の水平ラインに配列された画素に対して制御信号ΦＲ１を出力する。制御信号ΦＲ１が出力されることで、１行目の水平ラインに配列された画素がリセットされ、制御信号ΦＲ１の立ち下がりで１行目の水平ラインに配列された各画素の電荷蓄積が開始される。
【００５１】
そして、電荷蓄積時間が経過すると、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７への蓄積信号が停止される。このタイミングで、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７に読出信号が出力される。この読出信号を受けて、タイミングジェネレータ７５は垂直走査回路７７に対して垂直同期信号を出力する。これを受けて、垂直走査回路７７は１行目の水平ラインに配列された画素に対して制御信号ΦＳ１を出力する。制御信号ΦＳ１が出力されると、１行目の水平ラインに配列された画素から画素信号が垂直信号線８６に出力される。垂直信号線８６に出力される画素信号は、ＣＤＳ回路７９にそれぞれ入力される。これらＣＤＳ回路７９に入力された画素信号は、ノイズ成分が除去される。
【００５２】
ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７への蓄積信号の出力が停止されると、タイミングジェネレータ７５は、垂直走査回路７７に対して垂直同期信号を出力すると同時に、タイミングジェネレータ７５は、水平走査回路７８に向けて水平同期信号を出力している。この水平同期信号を受けて、水平走査回路７８は制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍを順次出力する。この制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍが出力されることで、１列目のＣＤＳ回路７９から順にノイズ除去された画素信号がＡＤＣ８０に向けて出力される。そして、ＡＤＣ８０により、アナログの画素信号がデジタルの画素信号に変換される。
【００５３】
なお、１行目の水平ラインに配列された画素に対して制御信号ΦＲ１を出力してから所定時間経過すると、リセット回路７３は２行目の水平ラインに対する制御信号ΦＲ２を出力する。以降、リセット回路７３は、所定時間経過する毎に３行目以降の水平ラインに対する制御信号ΦＲｎを出力する。例えば、図５に示すように、１行目の水平ラインに配列される画素における電荷蓄積が実行されてから、最終行となるｎ行目の水平ラインに配列される画素における電荷蓄積が実行されるまでの期間は、電子シャッタが全開になるまでの遅延期間（図６中シャッタ全開遅延時間）となる。なお、最終行となるｎ行目の水平ラインに配列される画素における電荷蓄積が実行されることで、電子シャッタが全開の状態となる。
【００５４】
ところで、１行目の水平ラインの画素における電荷蓄積が開始されてから予め設定された電荷蓄積時間経過すると、ボディ駆動制御回路５１からの蓄積信号の出力が停止され、読出し信号が出力される。これを受けて、タイミングジェネレータ７５は、垂直走査回路７７に対して垂直同期信号を出力する。これを受けて、垂直走査回路７７は、１行目の水平ラインに対して、制御信号ΦＳ１を出力する。これにより、１行目の水平ラインに配列される画素から画素信号の読み出しが実行される。
【００５５】
図５においては、符号で示す領域９０が１行目の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出す期間（１Ｈ期間）となる。なお、１行目の水平ラインに配列された画素の画素信号を読み出した後、２行目の水平ラインに配列された画素の画素信号の読み出しが行われる。同様にして、３行目以降の水平ラインに配列された画素の画素信号の読み出しが、前行の水平ラインに配列された画素の画素信号の読み出しが終了した後に順次実行される。このとき、１行目の水平ラインの画素の画素信号の読み出しが開始されてから、最終行の水平ラインの画素の画像信号の読み出しが終了するまでの期間が、電子シャッタが全閉されるまでの遅延時間（図５中シャッタ全閉遅延時間）となる。
【００５６】
ここで、図６に示すように、１Ｈ期間は、画素信号及び制御信号を出力する期間と、ブランクデータを出力する期間とから構成される。なお、制御信号としては、例えば読み出す水平ラインの位置、又はどのタイミングで読み出されたかを示す同期コードを示す信号である。この１Ｈ期間のうち、画素信号及び制御信号を読み出す期間は、同一の水平ラインに配列される全画素の画素信号が各画素から出力されてから、ＡＤＣ８０にてＡ／Ｄ変換されるまでの時間及び制御信号を出力する時間を考慮して設定される期間である。また、ブランク信号（０信号）を読み出す期間は、画像処理回路５５のデータ処理部６６における処理に係る時間を考慮して設定される期間である。なお、１Ｈ期間は、画素信号を読み出す期間とブランクデータを読み出す期間とから構成してもよい。
【００５７】
上述したように、測光センサ３７は、ボディ駆動制御回路５１によって駆動制御される。ここで、ボディ駆動制御回路５１は、被写界の測光やシーン解析時に実行される測光センサ３７の駆動制御の内容と、閃光撮影のＴＴＬ調光時に実行される測光センサ３７の駆動制御の内容とを異なる駆動制御の内容にて実行する。
【００５８】
まず、被写界の測光やシーン解析時に実行される測光センサ３７の駆動制御の内容について説明する。デジタルカメラ１０においては、測光センサ３７を用いた被写界の測光やシーン解析を一定間隔で繰り返し実行している。これら被写界の測光やシーン解析を行う場合には、ボディ駆動制御回路５１は、上述したローリングシャッタにより測光センサ３７を駆動制御して、測光センサ３７の全水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出す。
【００５９】
測光センサ３７をローリングシャッタにて駆動制御する際に、ボディ駆動制御回路５１は、ブランク信号の読み出し時間を第１期間とした１Ｈ期間を設定する。上述したように、第１期間は、画像処理回路５５のデータ処理部６６における処理時間を考慮して設定される期間である。つまり、被写界の測光やシーン解析を行う場合には、画像処理回路５５のデータ処理部６６における処理時間を考慮した１Ｈ時間を設定することで、被写界の測光やシーン解析を適切に実行することが可能となる。
【００６０】
次に、閃光撮影時における測光センサ３７の駆動制御の内容について説明する。閃光撮影時には、閃光装置５２によるモニタ発光を行ったときの測光データ及び定常光のときの測光データに基づいて、本発光を行うときの閃光の発光量を調光する。この閃光の発光量の調光としては、ＴＴＬ調光が挙げられる。このＴＴＬ調光において、ボディ駆動制御回路５１は、上述したローリングシャッタにより測光センサ３７を駆動制御する。ＴＴＬ調光時のローリングシャッタによる測光センサ３７の駆動制御を行う場合、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７に設けられる水平ラインのうち、隣り合う２本の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出した後、例えば１２本の水平ラインを空けて隣り合う２本の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出す、間引き読み出しにて、測光センサ３７の一部の画素の画素信号を読み出す（図７参照）。
【００６１】
なお、隣り合う２本の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出した後、１２本の水平ラインを空けて隣り合う２本の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出しているが、これに限定される必要はなく、間引く水平ラインの数は、これに限定されるものではない。
【００６２】
図７に示すように、ＴＴＬ調光においては、ボディ駆動制御回路５１は、調光が開始されてから一定時間Ｔ１を経過したときに閃光装置５２を駆動している。このため、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７の水平ラインのうち、対象となる水平ラインに配列される画素に対する制御信号ΦＲｎ（ｎ＝１，２，１３，１４，・・・１＋１２ｘ，２＋１２ｘ）の出力を時間Ｔ１が経過するまでに実行する必要がある。そこで、ボディ駆動制御回路５１は、対象となる水平ラインに配列される画素に対して制御信号ΦＲｎを出力する出力間隔を、被写界の測光及びシーン解析時に比べて短く設定し、タイミングジェネレータ７５に、出力間隔を変更する信号を出力する。
【００６３】
言い換えれば、ＴＴＬ調光における１Ｈ期間（図７中符号９１）を、被写界の測光やシーン解析における１Ｈ期間よりも短く設定する。ここで、画素信号及び制御信号を出力する期間は一定である。つまり、ＴＴＬ調光における１Ｈ期間を短く設定する場合には、ブランクデータを出力する期間を短く設定する。ここでは、被写界の測光やシーン解析時のブランク信号を読み出す期間を、第１期間よりも短い第２期間に設定する（図６参照）。つまり、ＴＴＬ調光時における１Ｈ期間は、画像処理回路５５における処理に係る時間を考慮せずに、画素信号を読み出す速度が早くなるように設定される。
【００６４】
このように、ＴＴＬ調光における１Ｈ期間を被写界の測光やシーン解析における１Ｈ期間よりも短く設定することで、電子シャッタの全開遅延時間や全閉遅延時間が短縮される。上述したように、電子シャッタが全開の状態となった後でモニタ発光が開始されるので、調光開始からモニタ発光までのタイムラグを少なくした調光処理を開始することが可能である。なお、本実施形態では、調光を開始してから、時間Ｔ１経過後にモニタ発光を行うようにしているが、これに限定される必要はなく、読み出し対象となる全水平ラインに対して制御信号ΦＲｎを出力したことを受けて、モニタ発光を行うようにしてもよい。
【００６５】
ボディ制御回路５１は、対象となる水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出す１Ｈ期間を次のように設定する。測光センサ３７に設けられる複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）のうち、水平ラインに配列される画素の数は一定であることから、画素信号及び制御信号を読み出す期間は、被写界の測光やシーン解析時と同一の期間となる。一方、ブランク信号を読み出す期間については、被写界の測光やシーン解析時で用いる第１期間よりも短い第２期間に設定される。したがって、ＴＴＬ調光時において設定される１Ｈ期間は、被写界の測光やシーン解析時に設定される１Ｈ期間よりも短く設定される。このため、ＴＴＬ調光時には、電子シャッタが全開の状態から全閉の状態になるまでの遅延時間が短くなる。
【００６６】
ところで、対象となる水平ラインのいずれかに配列された画素の画素信号を読み出している際にも、未だ読み出していない水平ラインに配列される画素においては、電荷の蓄積が実行されている。このため、ＴＴＬ調光時に設定される１Ｈ期間を、被写界の測光やシーン解析時で用いる１Ｈ期間よりも短く設定することで、未だ読み出していない水平ラインに配列される画素における電荷の蓄積を不要に継続させる必要がなくなり、蓄積される電荷を飽和させることが抑止される。この結果、ＴＴＬ調光を適切に実行することが可能となる。
【００６７】
本実施形態では、被写界の測光及びシーン解析時とＴＴＬ調光時との間で、ブランク信号を読み出す期間を変えているが、これに限定される必要はなく、画素信号を読み出す期間を切り替えることも可能である。上述したように画素信号を読み出す期間は、Ａ／Ｄ変換の処理精度に起因しているので、被写界の測光及びシーン解析時にはＡ／Ｄ変換の処理精度を高く、ＴＴＬ調光時にはＡ／Ｄ変換の処理精度を低く設定することで、画素信号を読み出す期間を被写界の測光及びシーン解析時とＴＴＬ調光時との間で切り替えることができる。また、この他に、ブランク信号を読み出す期間と、画素信号を読み出す期間との双方を変更してもよい。
【００６８】
本実施形態では、デジタルカメラの例を取り上げているが、これに限定される必要はなく、図２に示す各部を備えた測光装置であってもよい。
【００６９】
本実施形態では、デジタルカメラに設けられる閃光装置を用いたＴＴＬ調光について説明しているが、これに限定される必要はなく、デジタルカメラに着脱される閃光装置を用いてＴＴＬ調光を行う場合であっても、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…デジタルカメラ、３７…測光センサ、５１…ボディ駆動制御回路、５２…閃光装置、５５…画像処理回路、６１…センサ駆動部、６６…データ処理部、６７…制御演算部、６８…測光演算部、６９…ＴＴＬ調光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測光センサの出力信号を用いて被写体の輝度を演算し、撮影時の露出を制御することや、撮影シーンの解析を行って被写体の判別や認識を行うなどの測光装置を備えた撮像装置が知られている。このような撮像装置に用いられる測光装置は、閃光発光に併せて電荷を蓄積する必要性を考慮して、光電変換素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサが一般に用いられる。また、最近では、光電変換素子として、上述したＣＣＤイメージセンサの他に、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが普及してきている。このＣＭＯＳイメージセンサは、蓄積した電荷を保持しておくことが困難であることから、ＣＣＤイメージセンサにて一般的な駆動方式である同時露光一括読み出し方式であるグローバルシャッタではなく、ライン露光順次読み出し方式であるローリングシャッタにより駆動制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このローリングシャッタによる駆動制御の場合、画素信号に対するＡ／Ｄ変換、又はＡ／Ｄ変換後の画素信号の転送を考慮した時間分ずらしながら、各水平ラインに配列される画素の露光が開始される。例えばＣＭＯＳイメージセンサを用いた測光装置において、ＴＴＬ（Through The Lens）調光を実行する場合には、全ての画素において電荷の蓄積が開始されるまでは閃光発光を実行することができない。このため、ローリングシャッタによる駆動制御を行う場合には、グローバルシャッタによる駆動制御を行う場合に比べ、調光開始から閃光発光が行われるまでの間にタイムラグが生じてしまう。また、ローリングシャッタによる駆動制御を行う場合、電荷蓄積時間が終了しても、画素信号の読み出しが行われていない水平ラインに配列される画素においては電荷の蓄積が継続して行われている。このように画素信号が読み出されない水平ラインにおいては、電荷の蓄積が継続して実行されることで、例えば日中シンクロ撮影でＴＴＬ調光を行う場合には、読み出しを行っていない水平ラインにおいて蓄積される電荷が飽和することもあり、適切に調光処理を行うことができない。
【０００５】
本発明は、ローリングシャッタによる駆動制御を用いた場合であっても、調光処理を適切に行うことができるようにした測光装置及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の測光装置は、電荷を蓄積する複数の画素を備えた測光センサと、前記測光センサから出力される信号に対して実行される処理の内容に基づいて、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す際の読み出し時間を設定する設定部と、前記設定部により設定される前記読み出し時間を用いて、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出すセンサ駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、閃光撮影時に被写界に向けて発光される閃光の発光量を調光する第１の処理と、前記被写界の測光又は前記被写界のシーンの解析のいずれか一方を行う第２の処理とを行う処理部を備え、前記設定部は、前記第１の処理を実行する場合に設定される前記読み出し時間を、前記第２の処理を実行する場合に設定される前記読み出し時間よりも短く設定することを特徴とする。
【０００８】
また、前記測光センサは、二次元状に配列された複数の画素を備え、前記センサ駆動部は、前記測光センサの前記複数の画素のうち、同一のラインに配列される画素に蓄積される電荷をライン毎に順次読み出すローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することを特徴とする。
【０００９】
この場合、前記センサ駆動部は、前記処理部により前記第１の処理を実行する場合に、前記測光センサの前記複数の画素のうち、読み出す対象となるライン上に配列される画素の電荷をライン単位で間引きながら、前記ローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することを特徴とする。
【００１０】
また、前記センサ駆動部は、前記処理部により前記第２の処理を実行する場合に、前記ローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することで、前記測光センサの前記複数の画素の全ての画素の電荷を前記ライン毎に読み出すことを特徴とする。
【００１１】
これら場合には、前記設定部は、前記第１の処理を実行する場合に、前記ライン毎に電荷の蓄積を開始する際のライン毎の遅延時間を、前記第２の処理を実行する場合のライン毎の遅延時間よりも小さく設定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の撮像装置は、上述した測光装置と、被写界を撮像する撮像素子と、前記測光装置による測光結果に基づいて決定された撮像時の撮像条件に基づいて前記撮像素子を駆動制御する撮像素子制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ローリングシャッタによる駆動制御を用いた場合であっても、調光処理を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】デジタルカメラの構成を示す図である。
【図２】測光センサ、ボディ駆動制御回路及び画像処理装置の構成を示す図である。
【図３】測光センサの構成を示す図である。
【図４】測光センサに配置される画素の構成を示す図である。
【図５】被写界の測光及びシーン解析を行う際に実行されるローリングシャッタのタイミングチャートである。
【図６】１Ｈ期間の構成について説明した図である。
【図７】ＴＴＬ調光を行う際に実行されるローリングシャッタのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本実施形態の撮影装置の一例としてのデジタルカメラ１０の概略を示す。デジタルカメラ１０は、カメラボディ１１と、該カメラボディ１１に着脱可能なレンズユニット１２とから構成される。カメラボディ１１とレンズユニット１２とには、雄雌の関係をなす一対のマウント１３，１４がそれぞれ設けられている。カメラボディ１１にレンズユニット１２を装着する際には、レンズユニット１２に設けられたマウント１４をバヨネット機構等でカメラボディ１１のマウント１３に結合する。また、これらマウント１３，１４にはそれぞれ電気接点が設けられている。レンズユニット１２をカメラボディ１１に装着したときには、それぞれのマウント１３，１４に設けられた電気接点が接触し、両者の電気的な接続が確立される。
【００１６】
次に、レンズユニット１２の構成を説明する。レンズユニット１２は、撮像光学系２１、レンズ駆動機構２２、絞り２３、絞り駆動機構２４およびレンズ駆動制御回路２５等を有している。なお、レンズ駆動機構２２及び絞り駆動機構２４は、それぞれレンズ駆動制御回路２５に接続されている。
【００１７】
撮像光学系２１は、ズームレンズやフォーカスレンズ等の複数のレンズから構成される。撮像光学系２１を構成するレンズは、レンズ駆動機構２２によって光軸（Ｌ１）方向に移動可能となる。撮像光学系２１の各レンズの位置は不図示のエンコーダによって検出される。検出される各レンズの位置を示す検出信号は、レンズ駆動制御回路２５に出力される。レンズ駆動制御回路２５は、入力される検出信号を受けて、撮影時の撮影距離や焦点距離を算出する。これら算出された値は、カメラボディ１１に出力される。
【００１８】
絞り２３は、カメラボディ１１への入射光量を絞り羽根の開閉で調整する。絞り駆動機構２４は、絞り２３の開口度を制御する。レンズ駆動制御回路２５は、マウント１３，１４の電気接点を介してカメラボディ１１との通信を行うとともに、レンズユニット１２での各種制御を実行する。また、レンズ駆動制御回路２５は、ＲＯＭ（図示省略）に記録されたレンズデータなどをカメラボディ１１に送信する。
【００１９】
ところで、図１においては、レンズユニット１２がカメラボディ１１に着脱自在な、所謂一眼レフタイプのデジタルカメラ１０の例を取り上げているが、これに限定する必要はなく、レンズユニット１２がカメラボディ１１に固定される、所謂コンパクトタイプのデジタルカメラであってもよい。
【００２０】
次に、カメラボディ１１の構成を説明する。カメラボディ１１は、クイックリターンミラー３１、メカニカルシャッタ３２、撮像素子３３、サブミラー３４、焦点検出部３５、ファインダ光学系及び測光センサ３７等を備えている。
【００２１】
クイックリターンミラー３１、メカニカルシャッタ３２及び撮像素子３３は、撮像光学系２１の光軸Ｌ１に沿って配置される。クイックリターンミラー３１の後方にはサブミラー３４が配置される。また、カメラボディ１１の上部にはファインダ光学系、測光センサ３７が配置される。さらに、カメラボディ１１の下部領域には焦点検出部３５が配置される。
【００２２】
クイックリターンミラー３１は、回動軸３１ａを中心にして回動可能に軸支されており、実線に示す観察状態と、光軸Ｌ１から退避した退避状態との間で切り替え可能となっている。観察状態のクイックリターンミラー３１は、メカニカルシャッタ３２及び撮像素子３３の前方で傾斜配置される。この観察状態にあるクイックリターンミラー３１は、撮像光学系２１を通過した光束を上方へ（光軸Ｌ２方向に）反射してファインダ光学系に導く。このクイックリターンミラー３１の中央部はハーフミラーとなっており、このクイックリターンミラー３１を透過した一部の光束は、サブミラー３４によって下方に（光軸Ｌ３方向に）反射し、焦点検出部３５に導かれる。なお、焦点検出部３５は、不図示のセパレータレンズで分割された被写体像の像ズレ量を各々のＡＦエリア毎に検出する、いわゆる位相差検出式の焦点検出を行う。この焦点検出部３５からの焦点検出信号は、ボディ駆動制御回路５１に出力される。
【００２３】
一方、退避状態のクイックリターンミラー３１は、サブミラー３４とともに上方に跳ね上げられて撮影光路から外れた位置まで回動する。クイックリターンミラー３１が退避状態にあるときは、撮像光学系２１を通過した光束がメカニカルシャッタ３２及び撮像素子３３に導かれる。
【００２４】
ファインダ光学系は、ファインダスクリーン（焦点板）４１、コンデンサレンズ４２、ペンタプリズム４３及び接眼レンズ４４を備えている。なお、符号４５は接眼窓である。ファインダスクリーン４１はクイックリターンミラー３１の上方に位置する。このファインダスクリーン４１には観察状態のクイックリターンミラー３１で反射された光束が結像される。ファインダスクリーン４１にて結像した光束はコンデンサレンズ４２及びペンタプリズム４３を通過し、ペンタプリズム４３の入射面に対して９０°の角度を有する射出面に導かれる。そして、ペンタプリズム４３の射出面からの光束は、接眼レンズ４４を透過した後、接眼窓４５を介してユーザの目に到達する。
【００２５】
ファインダスクリーン４１にて結像した光束の一部は、ペンタプリズム４３を通過した後、三角プリズム４６を介して、測光レンズ４７を介して測光センサ３７に入射される。この測光センサ３７は、受光した光束に基づく信号（以下、測光信号）を画像処理回路５５に出力する。この測光センサ３７としては、例えばＣＭＯＳイメージセンサが用いられる。
【００２６】
ボディ駆動制御回路５１は、不図示のマイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成される。ボディ駆動制御回路５１は、撮像素子３３、測光センサ３７、閃光装置５２、シャッタ駆動機構５３などの駆動制御を行う。このボディ駆動制御回路５１は、画像処理回路５５からの測光演算結果や調光結果に基づいた露出制御を行う他、焦点検出部３５からの焦点検出信号に基づく焦点検出演算に基づく焦点調節制御を行う。また、ボディ駆動制御回路５１は、マウント１３，１４を介してレンズ駆動制御回路２５との間で通信を行い、レンズ情報とカメラ情報との送受信を行う。
【００２７】
画像処理回路５５は、撮像素子３３から出力される画像信号に対して、ホワイトバランス処理、階調変換処理などの画像処理を実行する。この画像処理回路５５により画像処理が施された画像信号は表示制御回路５６に出力される。表示制御回路５６は、入力される画像信号に基づく画像を表示部５７に表示する。
【００２８】
また、画像処理回路５５は、測光センサ３７から出力される測光信号を用いて、後述するＴＴＬ調光や、被写体の測光、被写体の追尾や被写体の判別、撮影シーンの認識に係る処理を実行し、各処理の結果をボディ駆動制御回路５１に出力する。
【００２９】
図２に示すように、ボディ駆動制御回路５１は、センサ駆動部６１、露出制御部６２、撮像処理部６３、焦点制御部６４を備えている。なお、図２においては、露出制御及び焦点調節制御に関わる箇所のみを記載している。センサ駆動部６１は、後述する制御演算部６７により設定された電荷蓄積時間とアンプゲインに基づいて、測光センサ３７を駆動制御する。なお、測光センサ３７としてＣＭＯＳイメージセンサを用いることから、測光センサ３７を駆動制御する場合、電子シャッタとしてライン露光順次読み出し方式であるローリングシャッタが用いられる。
【００３０】
露出制御部６２は、画像処理回路５５から出力される測光演算結果や調光結果に基づいて撮像時の露出演算を行い、撮像時のシャッタ速度、絞り値を決定する。撮像処理部６３は、露出制御部６２において決定されたシャッタ速度、絞り値の他、後述するＴＴＬ調光部により設定された閃光の発光量を用いて撮像処理を実行する。
【００３１】
焦点制御部６４は、画像処理回路５５から出力される被写体の位置情報、動き情報の他、焦点検出部３５から得られた焦点検出エリアのデフォーカス量から主要被写体に焦点が合うようにレンズ駆動制御回路２５を制御し、レンズ駆動制御回路２５により撮像光学系２１のフォーカスレンズを光軸（Ｌ１）方向に移動して焦点調節を行う。
【００３２】
画像処理回路５５は、データ処理部６６、制御演算部６７、測光演算部６８、ＴＴＬ調光部６９、被写体判別部７０及び被写体追尾部７１を備えている。データ処理部６６は、測光センサ３７からの測光信号（測光データ）が入力されると、測光データに対して画素欠陥補正などの処理や、ブロック化処理などを実行する。なお、データ処理部６６により処理された測光データは不図示のバッファメモリに一時記憶される。
【００３３】
制御演算部６７は、測光データに基づいて測光演算が可能か否かを判断する有効性判定を実行する。また、制御演算部６７は、測光データに基づいて次回の測光における測光センサ３７の電荷蓄積時間とアンプゲインとを設定する。例えば被写界の測光を行う場合、制御演算部６７は、被写界の最大輝度値が目標輝度値となるように、測光センサ３７の電荷蓄積時間とアンプゲインを設定する。また、シーン認識を行う場合、制御演算部６７は、被写界の平均輝度値が目標測光値となるように、測光センサ３７の電荷蓄積時間とアンプゲインを設定する。この制御演算部６７により設定された測光センサ３７の電荷蓄積時間とアンプゲインの情報は、センサ駆動部６１に出力される。
【００３４】
測光演算部６８は、制御演算部６７により測光演算が可能であると判定された場合に、測光データを用いた測光演算を行う。
【００３５】
ＴＴＬ調光部６９は、閃光装置５２による予備発光（モニタ発光）時に測光センサ３７から出力される測光データと、閃光装置５２の非発光時に測光センサ３７から出力される測光データとに基づいて、モニタ発光時の反射光成分を抽出し、閃光撮影に最適となる閃光の発光量を求める。
【００３６】
被写体判別部７０は、測光データを用いた被写体判別処理を実行する。詳細には、被写体判別部７０は測光データにおける色情報や輝度情報に基づいて画像中の主要な被写体（例えば、人物の顔の領域）を判別し、判別された被写体の位置情報を取得する。なお、人物の顔の領域の判別を行う場合には、例えば人物の顔の特徴量を抽出する、又は肌色の領域を特定するなどの顔検出用のシーケンスを用いればよい。この被写体判別部７０における判別結果（被写体の位置情報）は、測光演算部６８、ＴＴＬ調光部６９の他、ボディ駆動制御回路５１に出力される。
【００３７】
被写体追尾部７１は、ユーザが選択した焦点検出領域を用いて、例えばテンプレートマッチングの手法により被写体追尾処理を実行する。この被写体追尾部７１による被写体追尾処理を実行することで、被写体の動き情報が取得される。この被写体追尾部７１により取得される被写体の動き情報は、ボディ駆動制御回路５１に出力される。
【００３８】
次に、測光センサ３７について説明する。この測光センサ３７は、前面に不図示の原色透過フィルタが設けられたＣＭＯＳイメージセンサから構成される。この原色透過フィルタは、測光センサ３７の総画素数Ｎに対して、例えば、Ｇ（緑色）の解像度がＮ／２、Ｒ（赤色）及びＢ（青色）の解像度がＮ／４となる原色ベイヤー配列（図示省略）になっている。
【００３９】
図３及び図４に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサは、二次元状に配列された複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、タイミングジェネレータ（ＴＧ）７５、リセット回路７６、垂直走査回路７７、水平走査回路７８、ＣＤＳ回路７９、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）８０などを備えている。なお、図３及び図４は、ＣＭＯＳイメージセンサの構成の一例を示すものであり、必ずしも図３及び図４の構成とする必要はない。
【００４０】
複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）は、フォトダイオード（ＰＤ）８１、フローティングディフュージョン（ＦＤ）８２、増幅トランジスタ８３、行選択トランジスタ８４、リセットトランジスタ８５を備えている。
【００４１】
ＰＤ８１は、増幅トランジスタ８３のゲートに接続されており、増幅トランジスタ８３はＦＤ８２に蓄積された電荷の量に応じた信号（画素信号）を発生する。また、ＦＤ８２は、リセットトランジスタ８５を介し、電源電圧Ｖｄｄに接続されている。
【００４２】
例えばリセット回路７３から出力される制御信号ΦＲｎによりリセットトランジスタ８５がＯＮとなると、ＰＤ８１及びＦＤ８２に溜まった電荷がクリアされる。ＰＤ８１及びＦＤ８２に溜まった電荷がクリアされた後、受光される光束がＰＤ８１により電荷に変換され、ＰＤ８１からＦＤ８２に転送される。そして、電荷蓄積時間が経過したときに出力される垂直同期信号を受けて、制御信号ΦＳｎが出力されると、行選択トランジスタ８４がＯＮとなる。
【００４３】
行選択トランジスタ８４がＯＮとなると、増幅トランジスタ８３から、蓄積された電荷の量に応じた画素信号が垂直信号線８６に出力される。垂直信号線８６に出力される画素信号は、それぞれＣＤＳ回路７９に入力される。
【００４４】
タイミングジェネレータ７５は、ボディ駆動制御回路５１から出力される蓄積信号を受けてリセット回路７６にリセット信号を出力する。また、ボディ駆動制御回路５１から出力される蓄積信号の終了を受けて、垂直走査回路７７に垂直同期信号を、水平走査回路７８に水平同期信号をそれぞれ出力する。
【００４５】
リセット回路７６は、タイミングジェネレータ７５から出力されるリセット信号を受けて、各水平ラインに対して制御信号ΦＲ１〜ΦＲｎを所定時間おきに順次出力する。なお、所定時間とは、同一の水平ラインに配列される全画素の画素信号が各画素から出力されてから、ＡＤＣ８０にてＡ／Ｄ変換されるまでの時間である。
【００４６】
垂直走査回路７７は、タイミングジェネレータ７５から出力される垂直同期信号を受けて、水平ラインのそれぞれに制御信号ΦＳ１〜ΦＳｎを順次出力する。
【００４７】
水平走査回路７８は、タイミングジェネレータ７６から出力される水平同期信号を受けて、制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍを順次出力する。
【００４８】
ＣＤＳ回路７９は、入力される画素信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、画素信号に重畳されるノイズ成分を除去する。その後、水平走査回路７８から制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍが出力されると、ノイズ成分が除去された画素信号が各ＣＤＳ回路７９からＡＤＣ８０に順次転送される。そして、ＡＤＣ８０に順次転送されるアナログの画素信号が、ＡＤＣ８０によりデジタルの画素信号に変換され、測光データとして出力される。
【００４９】
上述したように、測光センサ３７としてＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合、測光センサ３７の電子シャッタとして、ライン露光順次読み出し方式であるローリングシャッタが用いられる。このローリングシャッタは、測光センサ３７における各画素の駆動読み出し、詳細には、リセット、露光、画素信号の出力及び次の電荷蓄積が行（水平ライン）毎に順次実行される。
【００５０】
図５に示すように、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７に蓄積信号が出力されると、タイミングジェネレータ７５からリセット回路７３に向けてリセット信号を出力する。これを受けて、リセット回路７３は１行目の水平ラインに配列された画素に対して制御信号ΦＲ１を出力する。制御信号ΦＲ１が出力されることで、１行目の水平ラインに配列された画素がリセットされ、制御信号ΦＲ１の立ち下がりで１行目の水平ラインに配列された各画素の電荷蓄積が開始される。
【００５１】
そして、電荷蓄積時間が経過すると、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７への蓄積信号が停止される。このタイミングで、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７に読出信号が出力される。この読出信号を受けて、タイミングジェネレータ７５は垂直走査回路７７に対して垂直同期信号を出力する。これを受けて、垂直走査回路７７は１行目の水平ラインに配列された画素に対して制御信号ΦＳ１を出力する。制御信号ΦＳ１が出力されると、１行目の水平ラインに配列された画素から画素信号が垂直信号線８６に出力される。垂直信号線８６に出力される画素信号は、ＣＤＳ回路７９にそれぞれ入力される。これらＣＤＳ回路７９に入力された画素信号は、ノイズ成分が除去される。
【００５２】
ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７への蓄積信号の出力が停止されると、タイミングジェネレータ７５は、垂直走査回路７７に対して垂直同期信号を出力すると同時に、タイミングジェネレータ７５は、水平走査回路７８に向けて水平同期信号を出力している。この水平同期信号を受けて、水平走査回路７８は制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍを順次出力する。この制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍが出力されることで、１列目のＣＤＳ回路７９から順にノイズ除去された画素信号がＡＤＣ８０に向けて出力される。そして、ＡＤＣ８０により、アナログの画素信号がデジタルの画素信号に変換される。
【００５３】
なお、１行目の水平ラインに配列された画素に対して制御信号ΦＲ１を出力してから所定時間経過すると、リセット回路７３は２行目の水平ラインに対する制御信号ΦＲ２を出力する。以降、リセット回路７３は、所定時間経過する毎に３行目以降の水平ラインに対する制御信号ΦＲｎを出力する。例えば、図５に示すように、１行目の水平ラインに配列される画素における電荷蓄積が実行されてから、最終行となるｎ行目の水平ラインに配列される画素における電荷蓄積が実行されるまでの期間は、電子シャッタが全開になるまでの遅延期間（図６中シャッタ全開遅延時間）となる。なお、最終行となるｎ行目の水平ラインに配列される画素における電荷蓄積が実行されることで、電子シャッタが全開の状態となる。
【００５４】
ところで、１行目の水平ラインの画素における電荷蓄積が開始されてから予め設定された電荷蓄積時間経過すると、ボディ駆動制御回路５１からの蓄積信号の出力が停止され、読出し信号が出力される。これを受けて、タイミングジェネレータ７５は、垂直走査回路７７に対して垂直同期信号を出力する。これを受けて、垂直走査回路７７は、１行目の水平ラインに対して、制御信号ΦＳ１を出力する。これにより、１行目の水平ラインに配列される画素から画素信号の読み出しが実行される。
【００５５】
図５においては、符号で示す領域９０が１行目の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出す期間（１Ｈ期間）となる。なお、１行目の水平ラインに配列された画素の画素信号を読み出した後、２行目の水平ラインに配列された画素の画素信号の読み出しが行われる。同様にして、３行目以降の水平ラインに配列された画素の画素信号の読み出しが、前行の水平ラインに配列された画素の画素信号の読み出しが終了した後に順次実行される。このとき、１行目の水平ラインの画素の画素信号の読み出しが開始されてから、最終行の水平ラインの画素の画像信号の読み出しが終了するまでの期間が、電子シャッタが全閉されるまでの遅延時間（図５中シャッタ全閉遅延時間）となる。
【００５６】
ここで、図６に示すように、１Ｈ期間は、画素信号及び制御信号を出力する期間と、ブランクデータを出力する期間とから構成される。なお、制御信号としては、例えば読み出す水平ラインの位置、又はどのタイミングで読み出されたかを示す同期コードを示す信号である。この１Ｈ期間のうち、画素信号及び制御信号を読み出す期間は、同一の水平ラインに配列される全画素の画素信号が各画素から出力されてから、ＡＤＣ８０にてＡ／Ｄ変換されるまでの時間及び制御信号を出力する時間を考慮して設定される期間である。また、ブランク信号（０信号）を読み出す期間は、画像処理回路５５のデータ処理部６６における処理に係る時間を考慮して設定される期間である。なお、１Ｈ期間は、画素信号を読み出す期間とブランクデータを読み出す期間とから構成してもよい。
【００５７】
上述したように、測光センサ３７は、ボディ駆動制御回路５１によって駆動制御される。ここで、ボディ駆動制御回路５１は、被写界の測光やシーン解析時に実行される測光センサ３７の駆動制御の内容と、閃光撮影のＴＴＬ調光時に実行される測光センサ３７の駆動制御の内容とを異なる駆動制御の内容にて実行する。
【００５８】
まず、被写界の測光やシーン解析時に実行される測光センサ３７の駆動制御の内容について説明する。デジタルカメラ１０においては、測光センサ３７を用いた被写界の測光やシーン解析を一定間隔で繰り返し実行している。これら被写界の測光やシーン解析を行う場合には、ボディ駆動制御回路５１は、上述したローリングシャッタにより測光センサ３７を駆動制御して、測光センサ３７の全水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出す。
【００５９】
測光センサ３７をローリングシャッタにて駆動制御する際に、ボディ駆動制御回路５１は、ブランク信号の読み出し時間を第１期間とした１Ｈ期間を設定する。上述したように、第１期間は、画像処理回路５５のデータ処理部６６における処理時間を考慮して設定される期間である。つまり、被写界の測光やシーン解析を行う場合には、画像処理回路５５のデータ処理部６６における処理時間を考慮した１Ｈ時間を設定することで、被写界の測光やシーン解析を適切に実行することが可能となる。
【００６０】
次に、閃光撮影時における測光センサ３７の駆動制御の内容について説明する。閃光撮影時には、閃光装置５２によるモニタ発光を行ったときの測光データ及び定常光のときの測光データに基づいて、本発光を行うときの閃光の発光量を調光する。この閃光の発光量の調光としては、ＴＴＬ調光が挙げられる。このＴＴＬ調光において、ボディ駆動制御回路５１は、上述したローリングシャッタにより測光センサ３７を駆動制御する。ＴＴＬ調光時のローリングシャッタによる測光センサ３７の駆動制御を行う場合、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７に設けられる水平ラインのうち、隣り合う２本の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出した後、例えば１２本の水平ラインを空けて隣り合う２本の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出す、間引き読み出しにて、測光センサ３７の一部の画素の画素信号を読み出す（図７参照）。
【００６１】
なお、隣り合う２本の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出した後、１２本の水平ラインを空けて隣り合う２本の水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出しているが、これに限定される必要はなく、間引く水平ラインの数は、これに限定されるものではない。
【００６２】
図７に示すように、ＴＴＬ調光においては、ボディ駆動制御回路５１は、調光が開始されてから一定時間Ｔ１を経過したときに閃光装置５２を駆動している。このため、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７の水平ラインのうち、対象となる水平ラインに配列される画素に対する制御信号ΦＲｎ（ｎ＝１，２，１３，１４，・・・１＋１２ｘ，２＋１２ｘ）の出力を時間Ｔ１が経過するまでに実行する必要がある。そこで、ボディ駆動制御回路５１は、対象となる水平ラインに配列される画素に対して制御信号ΦＲｎを出力する出力間隔を、被写界の測光及びシーン解析時に比べて短く設定し、タイミングジェネレータ７５に、出力間隔を変更する信号を出力する。
【００６３】
言い換えれば、ＴＴＬ調光における１Ｈ期間（図７中符号９１）を、被写界の測光やシーン解析における１Ｈ期間よりも短く設定する。ここで、画素信号及び制御信号を出力する期間は一定である。つまり、ＴＴＬ調光における１Ｈ期間を短く設定する場合には、ブランクデータを出力する期間を短く設定する。ここでは、被写界の測光やシーン解析時のブランク信号を読み出す期間を、第１期間よりも短い第２期間に設定する（図６参照）。つまり、ＴＴＬ調光時における１Ｈ期間は、画像処理回路５５における処理に係る時間を考慮せずに、画素信号を読み出す速度が早くなるように設定される。
【００６４】
このように、ＴＴＬ調光における１Ｈ期間を被写界の測光やシーン解析における１Ｈ期間よりも短く設定することで、電子シャッタの全開遅延時間や全閉遅延時間が短縮される。上述したように、電子シャッタが全開の状態となった後でモニタ発光が開始されるので、調光開始からモニタ発光までのタイムラグを少なくした調光処理を開始することが可能である。なお、本実施形態では、調光を開始してから、時間Ｔ１経過後にモニタ発光を行うようにしているが、これに限定される必要はなく、読み出し対象となる全水平ラインに対して制御信号ΦＲｎを出力したことを受けて、モニタ発光を行うようにしてもよい。
【００６５】
ボディ制御回路５１は、対象となる水平ラインに配列される画素の画素信号を読み出す１Ｈ期間を次のように設定する。測光センサ３７に設けられる複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）のうち、水平ラインに配列される画素の数は一定であることから、画素信号及び制御信号を読み出す期間は、被写界の測光やシーン解析時と同一の期間となる。一方、ブランク信号を読み出す期間については、被写界の測光やシーン解析時で用いる第１期間よりも短い第２期間に設定される。したがって、ＴＴＬ調光時において設定される１Ｈ期間は、被写界の測光やシーン解析時に設定される１Ｈ期間よりも短く設定される。このため、ＴＴＬ調光時には、電子シャッタが全開の状態から全閉の状態になるまでの遅延時間が短くなる。
【００６６】
ところで、対象となる水平ラインのいずれかに配列された画素の画素信号を読み出している際にも、未だ読み出していない水平ラインに配列される画素においては、電荷の蓄積が実行されている。このため、ＴＴＬ調光時に設定される１Ｈ期間を、被写界の測光やシーン解析時で用いる１Ｈ期間よりも短く設定することで、未だ読み出していない水平ラインに配列される画素における電荷の蓄積を不要に継続させる必要がなくなり、蓄積される電荷を飽和させることが抑止される。この結果、ＴＴＬ調光を適切に実行することが可能となる。
【００６７】
本実施形態では、被写界の測光及びシーン解析時とＴＴＬ調光時との間で、ブランク信号を読み出す期間を変えているが、これに限定される必要はなく、画素信号を読み出す期間を切り替えることも可能である。上述したように画素信号を読み出す期間は、Ａ／Ｄ変換の処理精度に起因しているので、被写界の測光及びシーン解析時にはＡ／Ｄ変換の処理精度を高く、ＴＴＬ調光時にはＡ／Ｄ変換の処理精度を低く設定することで、画素信号を読み出す期間を被写界の測光及びシーン解析時とＴＴＬ調光時との間で切り替えることができる。また、この他に、ブランク信号を読み出す期間と、画素信号を読み出す期間との双方を変更してもよい。
【００６８】
本実施形態では、デジタルカメラの例を取り上げているが、これに限定される必要はなく、図２に示す各部を備えた測光装置であってもよい。
【００６９】
本実施形態では、デジタルカメラに設けられる閃光装置を用いたＴＴＬ調光について説明しているが、これに限定される必要はなく、デジタルカメラに着脱される閃光装置を用いてＴＴＬ調光を行う場合であっても、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…デジタルカメラ、３７…測光センサ、５１…ボディ駆動制御回路、５２…閃光装置、５５…画像処理回路、６１…センサ駆動部、６６…データ処理部、６７…制御演算部、６８…測光演算部、６９…ＴＴＬ調光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷を蓄積する複数の画素を備えた測光センサと、
前記測光センサから出力される信号に対して実行される処理の内容に基づいて、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す際の読み出し時間を設定する設定部と、
前記設定部により設定される前記読み出し時間を用いて、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出すセンサ駆動部と、
を備えたことを特徴とする測光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測光装置において、
閃光撮影時に被写界に向けて発光される閃光の発光量を調光する第１の処理と、前記被写界の測光又は前記被写界のシーンの解析のいずれか一方を行う第２の処理とを行う処理部を備え、
前記設定部は、前記第１の処理を実行する場合に設定される前記読み出し時間を、前記第２の処理を実行する場合に設定される前記読み出し時間よりも短く設定することを特徴とする測光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の測光装置において、
前記測光センサは、二次元状に配列された複数の画素を備え、
前記センサ駆動部は、前記測光センサの前記複数の画素のうち、同一のラインに配列される画素に蓄積される電荷をライン毎に順次読み出すローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することを特徴とする測光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の測光装置において、
前記センサ駆動部は、前記処理部により前記第１の処理を実行する場合に、前記測光センサの前記複数の画素のうち、読み出す対象となるライン上に配列される画素の電荷をライン単位で間引きながら、前記ローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することを特徴とする測光装置。
【請求項５】
請求項３に記載の測光装置において、
前記センサ駆動部は、前記処理部により前記第２の処理を実行する場合に、前記ローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することで、前記測光センサの前記複数の画素の全ての画素の電荷を前記ライン毎に読み出すことを特徴とする測光装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の測光装置において、
前記設定部は、前記第１の処理を実行する場合に、前記ライン毎に電荷の蓄積を開始する際のライン毎の遅延時間を、前記第２の処理を実行する場合のライン毎の遅延時間よりも小さく設定することを特徴とする測光装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の測光装置と、
被写界を撮像する撮像素子と、
前記測光装置による測光結果に基づいて決定された撮像時の撮像条件に基づいて前記撮像素子を駆動制御する撮像素子制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
電荷を蓄積する複数の画素を備えた測光センサと、
前記測光センサから出力される信号に対して実行される処理の内容に基づいて、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す際の読み出し時間を設定する設定部と、
前記設定部により設定される前記読み出し時間を用いて、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出すセンサ駆動部と、
を備えたことを特徴とする測光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測光装置において、
閃光撮影時に被写界に向けて発光される閃光の発光量を調光する第１の処理と、前記被写界の測光又は前記被写界のシーンの解析のいずれか一方を行う第２の処理とを行う処理部を備え、
前記設定部は、前記第１の処理を実行する場合に設定される前記読み出し時間を、前記第２の処理を実行する場合に設定される前記読み出し時間よりも短く設定することを特徴とする測光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の測光装置において、
前記測光センサは、二次元状に配列された複数の画素を備え、
前記センサ駆動部は、前記測光センサの前記複数の画素のうち、同一のラインに配列される画素に蓄積される電荷をライン毎に順次読み出すローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することを特徴とする測光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の測光装置において、
前記センサ駆動部は、前記処理部により前記第１の処理を実行する場合に、前記測光センサの前記複数の画素のうち、読み出す対象となるライン上に配列される画素の電荷をライン単位で間引きながら、前記ローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することを特徴とする測光装置。
【請求項５】
請求項３に記載の測光装置において、
前記センサ駆動部は、前記処理部により前記第２の処理を実行する場合に、前記ローリングシャッタにより前記測光センサを駆動制御することで、前記測光センサの前記複数の画素の全ての画素の電荷を前記ライン毎に読み出すことを特徴とする測光装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の測光装置において、
前記設定部は、前記第１の処理を実行する場合に、前記ライン毎に電荷の蓄積を開始する際のライン毎の遅延時間を、前記第２の処理を実行する場合のライン毎の遅延時間よりも小さく設定することを特徴とする測光装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の測光装置と、
被写界を撮像する撮像素子と、
前記測光装置による測光結果に基づいて決定された撮像時の撮像条件に基づいて前記撮像素子を駆動制御する撮像素子制御部と、
を備え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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４０９８４（Ｐ２０１３−４０９８４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５９０４（Ｐ２０１１−１７５９０４）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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