測光装置及び撮像装置
【課題】測光センサとしてＣＭＯＳイメージセンサを用いた場合に消費電力の増加を極力抑止して電池の持ち時間を改善する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。
【解決手段】電荷の蓄積を行う作動状態と、電荷の蓄積を待機する待機状態との間で切り替えられる測光センサと、電荷の蓄積を開始する際に待機状態にある測光センサを作動状態へと切り替えるとともに、蓄積された電荷を読み出した後で作動状態にある測光センサを待機状態へと切り替えるセンサ駆動部と、を備えた。
【解決手段】電荷の蓄積を行う作動状態と、電荷の蓄積を待機する待機状態との間で切り替えられる測光センサと、電荷の蓄積を開始する際に待機状態にある測光センサを作動状態へと切り替えるとともに、蓄積された電荷を読み出した後で作動状態にある測光センサを待機状態へと切り替えるセンサ駆動部と、を備えた。
【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。このＣＣＤイメージセンサは、画素数が少なく動作クロック数も少なく済むことから、結果的に消費電力が抑えられるという利点がある。
【０００３】
最近では、撮像素子だけでなく、測光センサにおいても高画素化の傾向となっている。ここで、ＣＣＤイメージセンサの画素数を増加させた場合、信号の読み出し時間が長くなるという欠点があり、測光センサとしてＣＣＤイメージセンサではなく、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることも検討されてきている。ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、センサ内部でＡ／Ｄ変換して出力することができるので、アナログノイズを軽減し、信号の読み出し時間を抑えることができるという利点がある。また、測光センサからの信号を用いて測光やシーン解析の精度を向上させることができるという利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、ＣＭＯＳイメージセンサは、その画素数の違いからＣＣＤイメージセンサに比べて高速駆動させる必要があり、その結果、消費電力が大幅に増加してしまう。このため、測光センサとしてＣＭＯＳイメージセンサを用いた場合、デジタルカメラに装着される電池の保ち時間が悪く、数多くの画像を取得することができないという欠点がある。
【０００６】
本発明は、測光センサとしてＣＭＯＳイメージセンサを用いた場合に消費電力の増加を極力抑止して電池の持ち時間を改善する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】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明の測光装置は、電荷の蓄積を行う作動状態と、前記電荷の蓄積を待機する待機状態との間で切り替えられる測光センサと、前記電荷の蓄積を開始する際に前記待機状態にある前記測光センサを前記作動状態へと切り替えるとともに、蓄積された電荷を読み出した後で前記作動状態にある前記測光センサを前記待機状態へと切り替えるセンサ駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記センサ駆動部は、前記測光装置において前記電荷の蓄積を連続して実行する場合に、前記測光センサを前記作動状態に保持するものである。
【０００９】
また、前記測光センサは、前記電荷を蓄積する複数の画素を備え、前記測光センサが前記待機状態となる場合に、前記複数の画素に対する給電が停止されるものである。
【００１０】
また、前記複数の画素は、二次元状に配列されており、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、前記作動状態にある前記測光センサを駆動制御するものである。
【００１１】
また、本発明の撮像装置は、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】
【００１２】
本発明によれば、測光センサとしてＣＭＯＳイメージセンサを用いた場合に消費電力の増加を極力抑止することができ、電池の持ち時間を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】測光サイクルにおける測光センサのタイミングチャートを示す図である。
【図６】被写界の測光時の測光センサのタイミングチャートを示す図である。
【図７】ＴＴＬ調光時の測光センサのタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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を駆動制御用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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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を各列のＣＤＳ回路７９にそれぞれ転送する時間、及び各列のＣＤＳ回路７９によりノイズ除去された画素信号をＡＤＣ８０にてＡ／Ｄ変換する時間である。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
次に、測光センサ３７の駆動制御について説明する。測光センサ３７の駆動制御は、スタンバイ制御を用いて実行される。このスタンバイ制御においては、測光センサ３７を駆動制御しない場合に、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７に対してスタンバイ信号を出力する。このスタンバイ信号を受けて、測光センサ３７の複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、リセット回路７６、垂直走査回路７７及び水平走査回路７８などへの給電が停止される。これにより、測光センサ３７が待機状態となり、複数の画素における電荷の蓄積が停止される。この状態では、タイミングジェネレータ７５には給電が行われるが、測光センサ３７の各回路に対する信号は無効とされる。
【００５０】
一方、測光センサ３７を駆動制御する場合には、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７に対してスタンバイ信号の出力が停止される。このスタンバイ信号の出力が停止されることを受けて、測光センサ３７の複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、垂直走査回路７７、水平走査回路７８及びリセット回路７６などへの給電が開始される。これにより、測光センサ３７が作動状態となり、複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）における電荷の蓄積が行われる。なお、スタンバイ信号の出力が停止された後、駆動するモードを切り替えるための制御信号が出力される。
【００５１】
図５に示すように、このデジタルカメラ１０は、非撮影時には被写界の測光動作とシーン解析動作とを１サイクルとした測光サイクルを繰り返し実行する。以下、被写界の測光動作とシーン解析動作における測光センサ３７の駆動制御の内容は同一であることから、以下、被写界の測光動作を行う際の測光センサ３７の駆動制御について説明する。
【００５２】
図６に示すように、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７へのスタンバイ信号の出力を停止し、制御信号を出力する。これにより、測光センサ３７が待機状態から作動状態に切り替えられ、測光センサ７の複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、垂直走査回路７７、水平走査回路７８及びリセット回路７６などへの給電が開始される。
【００５３】
測光センサ３７が作動状態に切り替えられた後、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７に蓄積信号を出力する。この蓄積信号を受けて、タイミングジェネレータ７５はリセット回路７６に対してリセット信号を出力する。これを受けて、リセット回路７６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。そして、所定時間経過する毎に、２行目以降の水平ラインに配列された画素に対する制御信号ΦＲ２、ΦＲ３、・・・、ΦＲｎを順次出力する。つまり、各水平ラインに配列される画素のそれぞれにおいて、電荷の蓄積が順次開始される。ここで、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。
【００５４】
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てから電荷蓄積時間が経過すると、ボディ駆動制御回路５１は、蓄積信号の出力を停止し読出し信号を測光センサ３７に出力する。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。そして、垂直走査回路７７は、制御信号ΦＳ１〜ΦＳｎを順次出力する。
【００５５】
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際に、水平走査回路７８に対して水平同期信号を出力する。水平走査回路７８は、制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍを順次出力する。これにより、各水平ラインに配列される画素から画素信号がライン毎に読み出される。この読み出される画素信号は、各列に設けられたＣＤＳ回路７９によりノイズ除去が施された後、ＡＤＣによるＡ／Ｄ変換が行われ、測光データとして出力される。
【００５６】
測光センサ３７に設けられる複数の画素の全てから画像信号の読み出しが終了すると、ボディ駆動制御回路５１は、スタンバイ信号を測光センサ３７に出力する。これにより、複数の画素及び各回路に対する給電が停止される。つまり、測光センサ３７が作動状態から待機状態に切り替えられる。なお、測光センサ３７から出力された測光データは、画像処理回路にて測光演算に使用される。
【００５７】
上述した被写界の測光動作から所定時間が経過すると、シーン解析動作が実行される。ここで、所定時間とは画像処理回路において測光データを用いた測光演算に係る時間である。このシーン解析動作における測光センサ３７の駆動制御は、被写界の測光動作時の測光センサ３７の駆動制御と同一の駆動制御となる。つまり、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７へのスタンバイ信号を停止し、制御信号を出力することで、測光センサ３７が待機状態から作動状態に切り替えられる。その後、ボディ駆動制御回路５１は、シーン解析動作における測光センサ３７の駆動制御を実行する。このシーン解析動作においても、各画素の画素信号の読み出しが終了したことを受けて、ボディ駆動制御回路５１は、スタンバイ信号を測光センサ３７に出力する。これにより、シーン解析動作が実行された後、測光センサ３７が作動状態から待機状態に切り替えられる。
【００５８】
なお、シーン解析が終了してから、測光サイクルの１サイクルが終了するまでの間は、スタンバイ信号が測光センサ３７に入力されるので、測光センサ３７は待機状態で保持される。そして、２サイクル目以降の測光サイクルが、１サイクル目の測光サイクルと同様のサイクルで実行される。
【００５９】
ここで、測光センサ３７に対してスタンバイ制御を行わない場合、測光センサ３７の駆動制御が実行されていないときには、測光センサ３７の駆動制御が実行されているときと同様にして、測光センサ３７の各部に対して給電が行われている。この状態では、測光センサ３７の複数の画素において電荷の蓄積が実行され、この電荷の蓄積に対して電力が浪費される。ここで、測光サイクルの１サイクルにおいて、被写界の測光動作及びシーン解析動作が実行されていない期間が多ければ多いほど、浪費される電力が多くなる。
【００６０】
一方、本発明の測光センサ３７に対するスタンバイ制御を行う場合には、測光センサ３７の駆動制御を実行しないときには、測光センサ３７の複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、リセット回路７６及び垂直走査回路７７、水平走査回路７８などへ給電が停止される。つまり、測光サイクルにおいて測光センサ３７を駆動制御しない期間では、測光センサ３７の複数の画素、垂直走査回路７７、水平走査回路７８及びリセット回路７６などへの給電が停止され、無駄な給電は行われなくなるので、電力を浪費することがなくなる。
【００６１】
なお、上述した測光サイクルを繰り返し実行する過程で、レリーズボタンが半押しされた場合には、測光サイクルを中断し、図６に示す被写界の測光動作が実行される。そして、レリーズボタンの全押し操作により被写界の測光動作により得られた測光データを用いて撮影条件が決定され、レリーズボタンの全押し操作を受けて、ボディ駆動制御回路５１は、決定された撮影条件に基づいて撮像処理を実行する。この場合も、被写界の測光動作が行われた後、ボディ駆動制御回路５１は測光センサ３７にスタンバイ信号を出力する。これにより、撮像処理が行われている間は、測光センサ３７は待機状態で維持され。
【００６２】
このデジタルカメラ１０において、測光動作及びシーン解析動作を１サイクルとした測光サイクルを繰り返し実行している過程で、閃光撮影が行われる場合には、測光サイクルを中断し、ＴＴＬ調光に係る動作が実行される。
【００６３】
周知のように、ＴＴＬ調光に係る処理は、まず閃光装置５２により予備発光（モニタ発光）を行ったときの測光データと、閃光装置５２による閃光発光を行わないときの測光データ（定常光による測光データ）とを測光センサ３７にて取得し、これら測光データから得られる反射光成分に基づいて、本発光時の閃光装置における閃光の発光量を調光する処理である。
【００６４】
ここで、図７に示すように、ＴＴＬ調光における測光センサ３７の駆動制御は、以下のように実行される。この場合も、被写界の測光やシーン解析における測光センサ３７の駆動制御と同様に、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７へのスタンバイ信号の出力が停止されることで開始される。
【００６５】
ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７へのスタンバイ信号の出力を停止し、制御信号を出力する。これにより、測光センサ３７が待機状態から作動状態に切り替えられる。測光センサ３７が待機状態から作動状態に切り替えられた後、ボディ駆動制御回路５１は蓄積信号を出力する。この蓄積信号を受けて、タイミングジェネレータ７５はリセット回路７６に対してリセット信号を出力する。これを受けて、リセット回路７６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。そして、所定時間経過する毎に、２行目以降の水平ラインに配列された画素に対する制御信号ΦＲ２、ΦＲ３、・・・、ΦＲｎを順次出力する。つまり、各水平ラインに配列される画素のそれぞれにおいて、電荷の蓄積が順次開始される。
【００６６】
複数の画素のそれぞれにおいて電荷の蓄積が開始された後、閃光装置５２におけるモニタ発光が実行される。そして、モニタ発光が終了したことを受けて、ボディ駆動制御回路５１は、蓄積信号の出力を停止し読出し信号を測光センサ３７に出力する。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。そして、垂直走査回路７７は、制御信号ΦＳ１〜ΦＳｎを順次出力する。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際に、水平走査回路７８に対して水平同期信号を出力する。水平走査回路７８は、制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍを順次出力する。これにより、各水平ラインに配列される画素から画素信号がライン毎に読み出される。読み出される画素信号は、各列に設けられたＣＤＳ回路７９によりノイズ除去が施された後、ＡＤＣによるＡ／Ｄ変換が行われ、画像処理回路５５に出力される。これにより、モニタ発光が行われたときの測光データが取得される。
【００６７】
モニタ発光が行われたときの測光データを取得した後、ボディ駆動制御回路５１は、定常光における被写界の測光を行う。この定常光における被写界の測光においては、ボディ駆動制御回路５１は、閃光装置５２によるモニタ発光を行って被写界の測光を行ったときと同一条件で、測光センサ３７を駆動制御する。これにより、定常光における測光データが取得される。この定常光における測光データは画像処理回路５５に出力される。この定常光における被写界の測光を行った後、ボディ駆動制御回路５１は、スタンバイ信号を測光センサ３７に出力する。これを受けて、測光センサ３７が作動状態から待機状態へと切り替えられる。つまり、ＴＴＬ調光など、複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）において連続して電荷を蓄積する場合には、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７に対してスタンバイ信号の出力を行わないので、測光センサ３７を待機状態と作動状態との間で切り替える必要がないので、モニタ発光時における測光データの取得と、定常光における測光データの取得とのタイムラグを少なくすることが可能となる。
【００６８】
本実施形態では、ＴＴＬ調光の際に、モニタ発光を行ったときの被写界の測光動作の後にボディ駆動制御回路５１からスタンバイ信号を測光センサ３７に出力せずに、定常光における被写界の測光動作を開始している。しかしながら、モニタ発光を行ったときの被写界の測光動作が終了した後には、読み出された水平ラインに配列される画素において電荷の蓄積が行われている。この電荷の蓄積により電力が消費されてしまうことから、例えば蓄積された電荷を読み出した画素に対してはリセット信号を出力して、電荷の読み出しが行われた画素における次の電荷の蓄積を実行させないように制御することも可能である。
【００６９】
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。
【００７０】
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】
【００７１】
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、７０…被写体判別部、７１…被写体追尾部
【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。このＣＣＤイメージセンサは、画素数が少なく動作クロック数も少なく済むことから、結果的に消費電力が抑えられるという利点がある。
【０００３】
最近では、撮像素子だけでなく、測光センサにおいても高画素化の傾向となっている。ここで、ＣＣＤイメージセンサの画素数を増加させた場合、信号の読み出し時間が長くなるという欠点があり、測光センサとしてＣＣＤイメージセンサではなく、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることも検討されてきている。ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、センサ内部でＡ／Ｄ変換して出力することができるので、アナログノイズを軽減し、信号の読み出し時間を抑えることができるという利点がある。また、測光センサからの信号を用いて測光やシーン解析の精度を向上させることができるという利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、ＣＭＯＳイメージセンサは、その画素数の違いからＣＣＤイメージセンサに比べて高速駆動させる必要があり、その結果、消費電力が大幅に増加してしまう。このため、測光センサとしてＣＭＯＳイメージセンサを用いた場合、デジタルカメラに装着される電池の保ち時間が悪く、数多くの画像を取得することができないという欠点がある。
【０００６】
本発明は、測光センサとしてＣＭＯＳイメージセンサを用いた場合に消費電力の増加を極力抑止して電池の持ち時間を改善する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】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明の測光装置は、電荷の蓄積を行う作動状態と、前記電荷の蓄積を待機する待機状態との間で切り替えられる測光センサと、前記電荷の蓄積を開始する際に前記待機状態にある前記測光センサを前記作動状態へと切り替えるとともに、蓄積された電荷を読み出した後で前記作動状態にある前記測光センサを前記待機状態へと切り替えるセンサ駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記センサ駆動部は、前記測光装置において前記電荷の蓄積を連続して実行する場合に、前記測光センサを前記作動状態に保持するものである。
【０００９】
また、前記測光センサは、前記電荷を蓄積する複数の画素を備え、前記測光センサが前記待機状態となる場合に、前記複数の画素に対する給電が停止されるものである。
【００１０】
また、前記複数の画素は、二次元状に配列されており、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、前記作動状態にある前記測光センサを駆動制御するものである。
【００１１】
また、本発明の撮像装置は、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】
【００１２】
本発明によれば、測光センサとしてＣＭＯＳイメージセンサを用いた場合に消費電力の増加を極力抑止することができ、電池の持ち時間を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】測光サイクルにおける測光センサのタイミングチャートを示す図である。
【図６】被写界の測光時の測光センサのタイミングチャートを示す図である。
【図７】ＴＴＬ調光時の測光センサのタイミングチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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を駆動制御用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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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を各列のＣＤＳ回路７９にそれぞれ転送する時間、及び各列のＣＤＳ回路７９によりノイズ除去された画素信号をＡＤＣ８０にてＡ／Ｄ変換する時間である。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
次に、測光センサ３７の駆動制御について説明する。測光センサ３７の駆動制御は、スタンバイ制御を用いて実行される。このスタンバイ制御においては、測光センサ３７を駆動制御しない場合に、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７に対してスタンバイ信号を出力する。このスタンバイ信号を受けて、測光センサ３７の複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、リセット回路７６、垂直走査回路７７及び水平走査回路７８などへの給電が停止される。これにより、測光センサ３７が待機状態となり、複数の画素における電荷の蓄積が停止される。この状態では、タイミングジェネレータ７５には給電が行われるが、測光センサ３７の各回路に対する信号は無効とされる。
【００５０】
一方、測光センサ３７を駆動制御する場合には、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７に対してスタンバイ信号の出力が停止される。このスタンバイ信号の出力が停止されることを受けて、測光センサ３７の複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、垂直走査回路７７、水平走査回路７８及びリセット回路７６などへの給電が開始される。これにより、測光センサ３７が作動状態となり、複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）における電荷の蓄積が行われる。なお、スタンバイ信号の出力が停止された後、駆動するモードを切り替えるための制御信号が出力される。
【００５１】
図５に示すように、このデジタルカメラ１０は、非撮影時には被写界の測光動作とシーン解析動作とを１サイクルとした測光サイクルを繰り返し実行する。以下、被写界の測光動作とシーン解析動作における測光センサ３７の駆動制御の内容は同一であることから、以下、被写界の測光動作を行う際の測光センサ３７の駆動制御について説明する。
【００５２】
図６に示すように、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７へのスタンバイ信号の出力を停止し、制御信号を出力する。これにより、測光センサ３７が待機状態から作動状態に切り替えられ、測光センサ７の複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、垂直走査回路７７、水平走査回路７８及びリセット回路７６などへの給電が開始される。
【００５３】
測光センサ３７が作動状態に切り替えられた後、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７に蓄積信号を出力する。この蓄積信号を受けて、タイミングジェネレータ７５はリセット回路７６に対してリセット信号を出力する。これを受けて、リセット回路７６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。そして、所定時間経過する毎に、２行目以降の水平ラインに配列された画素に対する制御信号ΦＲ２、ΦＲ３、・・・、ΦＲｎを順次出力する。つまり、各水平ラインに配列される画素のそれぞれにおいて、電荷の蓄積が順次開始される。ここで、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。
【００５４】
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てから電荷蓄積時間が経過すると、ボディ駆動制御回路５１は、蓄積信号の出力を停止し読出し信号を測光センサ３７に出力する。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。そして、垂直走査回路７７は、制御信号ΦＳ１〜ΦＳｎを順次出力する。
【００５５】
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際に、水平走査回路７８に対して水平同期信号を出力する。水平走査回路７８は、制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍを順次出力する。これにより、各水平ラインに配列される画素から画素信号がライン毎に読み出される。この読み出される画素信号は、各列に設けられたＣＤＳ回路７９によりノイズ除去が施された後、ＡＤＣによるＡ／Ｄ変換が行われ、測光データとして出力される。
【００５６】
測光センサ３７に設けられる複数の画素の全てから画像信号の読み出しが終了すると、ボディ駆動制御回路５１は、スタンバイ信号を測光センサ３７に出力する。これにより、複数の画素及び各回路に対する給電が停止される。つまり、測光センサ３７が作動状態から待機状態に切り替えられる。なお、測光センサ３７から出力された測光データは、画像処理回路にて測光演算に使用される。
【００５７】
上述した被写界の測光動作から所定時間が経過すると、シーン解析動作が実行される。ここで、所定時間とは画像処理回路において測光データを用いた測光演算に係る時間である。このシーン解析動作における測光センサ３７の駆動制御は、被写界の測光動作時の測光センサ３７の駆動制御と同一の駆動制御となる。つまり、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７へのスタンバイ信号を停止し、制御信号を出力することで、測光センサ３７が待機状態から作動状態に切り替えられる。その後、ボディ駆動制御回路５１は、シーン解析動作における測光センサ３７の駆動制御を実行する。このシーン解析動作においても、各画素の画素信号の読み出しが終了したことを受けて、ボディ駆動制御回路５１は、スタンバイ信号を測光センサ３７に出力する。これにより、シーン解析動作が実行された後、測光センサ３７が作動状態から待機状態に切り替えられる。
【００５８】
なお、シーン解析が終了してから、測光サイクルの１サイクルが終了するまでの間は、スタンバイ信号が測光センサ３７に入力されるので、測光センサ３７は待機状態で保持される。そして、２サイクル目以降の測光サイクルが、１サイクル目の測光サイクルと同様のサイクルで実行される。
【００５９】
ここで、測光センサ３７に対してスタンバイ制御を行わない場合、測光センサ３７の駆動制御が実行されていないときには、測光センサ３７の駆動制御が実行されているときと同様にして、測光センサ３７の各部に対して給電が行われている。この状態では、測光センサ３７の複数の画素において電荷の蓄積が実行され、この電荷の蓄積に対して電力が浪費される。ここで、測光サイクルの１サイクルにおいて、被写界の測光動作及びシーン解析動作が実行されていない期間が多ければ多いほど、浪費される電力が多くなる。
【００６０】
一方、本発明の測光センサ３７に対するスタンバイ制御を行う場合には、測光センサ３７の駆動制御を実行しないときには、測光センサ３７の複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）、リセット回路７６及び垂直走査回路７７、水平走査回路７８などへ給電が停止される。つまり、測光サイクルにおいて測光センサ３７を駆動制御しない期間では、測光センサ３７の複数の画素、垂直走査回路７７、水平走査回路７８及びリセット回路７６などへの給電が停止され、無駄な給電は行われなくなるので、電力を浪費することがなくなる。
【００６１】
なお、上述した測光サイクルを繰り返し実行する過程で、レリーズボタンが半押しされた場合には、測光サイクルを中断し、図６に示す被写界の測光動作が実行される。そして、レリーズボタンの全押し操作により被写界の測光動作により得られた測光データを用いて撮影条件が決定され、レリーズボタンの全押し操作を受けて、ボディ駆動制御回路５１は、決定された撮影条件に基づいて撮像処理を実行する。この場合も、被写界の測光動作が行われた後、ボディ駆動制御回路５１は測光センサ３７にスタンバイ信号を出力する。これにより、撮像処理が行われている間は、測光センサ３７は待機状態で維持され。
【００６２】
このデジタルカメラ１０において、測光動作及びシーン解析動作を１サイクルとした測光サイクルを繰り返し実行している過程で、閃光撮影が行われる場合には、測光サイクルを中断し、ＴＴＬ調光に係る動作が実行される。
【００６３】
周知のように、ＴＴＬ調光に係る処理は、まず閃光装置５２により予備発光（モニタ発光）を行ったときの測光データと、閃光装置５２による閃光発光を行わないときの測光データ（定常光による測光データ）とを測光センサ３７にて取得し、これら測光データから得られる反射光成分に基づいて、本発光時の閃光装置における閃光の発光量を調光する処理である。
【００６４】
ここで、図７に示すように、ＴＴＬ調光における測光センサ３７の駆動制御は、以下のように実行される。この場合も、被写界の測光やシーン解析における測光センサ３７の駆動制御と同様に、ボディ駆動制御回路５１から測光センサ３７へのスタンバイ信号の出力が停止されることで開始される。
【００６５】
ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７へのスタンバイ信号の出力を停止し、制御信号を出力する。これにより、測光センサ３７が待機状態から作動状態に切り替えられる。測光センサ３７が待機状態から作動状態に切り替えられた後、ボディ駆動制御回路５１は蓄積信号を出力する。この蓄積信号を受けて、タイミングジェネレータ７５はリセット回路７６に対してリセット信号を出力する。これを受けて、リセット回路７６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。そして、所定時間経過する毎に、２行目以降の水平ラインに配列された画素に対する制御信号ΦＲ２、ΦＲ３、・・・、ΦＲｎを順次出力する。つまり、各水平ラインに配列される画素のそれぞれにおいて、電荷の蓄積が順次開始される。
【００６６】
複数の画素のそれぞれにおいて電荷の蓄積が開始された後、閃光装置５２におけるモニタ発光が実行される。そして、モニタ発光が終了したことを受けて、ボディ駆動制御回路５１は、蓄積信号の出力を停止し読出し信号を測光センサ３７に出力する。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。そして、垂直走査回路７７は、制御信号ΦＳ１〜ΦＳｎを順次出力する。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際に、水平走査回路７８に対して水平同期信号を出力する。水平走査回路７８は、制御信号ΦＶ１〜ΦＶｍを順次出力する。これにより、各水平ラインに配列される画素から画素信号がライン毎に読み出される。読み出される画素信号は、各列に設けられたＣＤＳ回路７９によりノイズ除去が施された後、ＡＤＣによるＡ／Ｄ変換が行われ、画像処理回路５５に出力される。これにより、モニタ発光が行われたときの測光データが取得される。
【００６７】
モニタ発光が行われたときの測光データを取得した後、ボディ駆動制御回路５１は、定常光における被写界の測光を行う。この定常光における被写界の測光においては、ボディ駆動制御回路５１は、閃光装置５２によるモニタ発光を行って被写界の測光を行ったときと同一条件で、測光センサ３７を駆動制御する。これにより、定常光における測光データが取得される。この定常光における測光データは画像処理回路５５に出力される。この定常光における被写界の測光を行った後、ボディ駆動制御回路５１は、スタンバイ信号を測光センサ３７に出力する。これを受けて、測光センサ３７が作動状態から待機状態へと切り替えられる。つまり、ＴＴＬ調光など、複数の画素Ｐ（ｉ，ｊ）において連続して電荷を蓄積する場合には、ボディ駆動制御回路５１は、測光センサ３７に対してスタンバイ信号の出力を行わないので、測光センサ３７を待機状態と作動状態との間で切り替える必要がないので、モニタ発光時における測光データの取得と、定常光における測光データの取得とのタイムラグを少なくすることが可能となる。
【００６８】
本実施形態では、ＴＴＬ調光の際に、モニタ発光を行ったときの被写界の測光動作の後にボディ駆動制御回路５１からスタンバイ信号を測光センサ３７に出力せずに、定常光における被写界の測光動作を開始している。しかしながら、モニタ発光を行ったときの被写界の測光動作が終了した後には、読み出された水平ラインに配列される画素において電荷の蓄積が行われている。この電荷の蓄積により電力が消費されてしまうことから、例えば蓄積された電荷を読み出した画素に対してはリセット信号を出力して、電荷の読み出しが行われた画素における次の電荷の蓄積を実行させないように制御することも可能である。
【００６９】
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。
【００７０】
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】
【００７１】
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、７０…被写体判別部、７１…被写体追尾部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷の蓄積を行う作動状態と、前記電荷の蓄積を待機する待機状態との間で切り替えられる測光センサと、
前記電荷の蓄積を開始する際に前記待機状態にある前記測光センサを前記作動状態へと切り替えるとともに、蓄積された電荷を読み出した後で前記作動状態にある前記測光センサを前記待機状態へと切り替えるセンサ駆動部と、
を備えたことを特徴とする測光装置。
【請求項２】
請求項１又は請求項２に記載の測光装置において、
前記センサ駆動部は、前記測光装置において前記電荷の蓄積を連続して実行する場合に、前記測光センサを前記作動状態に保持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、前記電荷を蓄積する複数の画素を備え、
前記測光センサが前記待機状態となる場合に、前記複数の画素に対する給電が停止され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、
前記複数の画素は、二次元状に配列されており、
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、前記作動状態にある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１から請求項４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】
電荷の蓄積を行う作動状態と、前記電荷の蓄積を待機する待機状態との間で切り替えられる測光センサと、
前記電荷の蓄積を開始する際に前記待機状態にある前記測光センサを前記作動状態へと切り替えるとともに、蓄積された電荷を読み出した後で前記作動状態にある前記測光センサを前記待機状態へと切り替えるセンサ駆動部と、
を備えたことを特徴とする測光装置。
【請求項２】
請求項１又は請求項２に記載の測光装置において、
前記センサ駆動部は、前記測光装置において前記電荷の蓄積を連続して実行する場合に、前記測光センサを前記作動状態に保持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、前記電荷を蓄積する複数の画素を備え、
前記測光センサが前記待機状態となる場合に、前記複数の画素に対する給電が停止され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、
前記複数の画素は、二次元状に配列されており、
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、前記作動状態にある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１から請求項４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２０１３−４２２０４（Ｐ２０１３−４２２０４Ａ）
【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２０１１−１７５９０５（Ｐ２０１１−１７５９０５）
【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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