CN100420281C - 图像摄取装置、图像摄取装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有固体摄像元件(14)的图像摄取装置及图像摄取装置的控制方法，该固体摄像元件(14)构成为，将多个包含光电转换元件的像素配置成矩阵状，按一行或数行单位读出信号，并且能从任意的块区域读出信号。而且，具有发光读取模式，该发光读取模式为，在发光时调整与固体摄像元件(14)的读出有关的参数，使得产生构成固体摄像元件(14)的预定块区域的全部行所共有的曝光期间。由此，即使在以高速快门进行闪光灯摄影时，也能进行高精度的光量检测。

Description

图像摄取装置、图像摄取装置的控制方法

技术领域

本发明涉及能进行测光用的预发光等发光的图像摄取装置和图像摄取装置的控制方法。更具体地说，涉及适合于使用如CMOS传感器那样的固体摄像器件的图像摄取装置和固体摄像器件的控制方法，该固体摄像器件中，二维地配置有多个光电转换元件，并能够按一行或数行单位错开曝光期间地进行驱动。

背景技术

近年来，高密度地集成了光电转换元件的固体摄像器件被应用于摄像机和数字照相机等，能够在记录介质上记录多张图像数据，或打印输出图像数据，或进行显示器显示。

在这种摄像机、数字照相机等中采用了自动曝光(AE：AutomaticExposure)功能，在日光时，测量摄像面的光量，以所求出的最佳曝光条件进行曝光。

而且，具有闪光灯、电子闪光灯(strobo)等辅助发光装置，在光量较少的夜间或者室内进行摄影时，使上述辅助发光装置闪光进行摄影(闪光摄影)。

在闪光发光时瞬时使用AE功能进行曝光控制，实际上是存在困难的，因此，一般都是进行测光用的预发光，测量此时的光量，在闪光发光前结束自动曝光控制，然后再进行正式摄影。通常，在固体摄像器件的积累时间外，即使进行预发光也无法准确地测量闪光光量，所以与闪光发光定时同步地进行预发光，进行积累动作。

近年来，为了在摄像机、数字照相机等中实现高分辨率，致力于使用了微细化工艺的光电转换元件的单元(cell)尺寸的缩小。

另一方面，由于随着单元尺寸的缩小，造成每一单元的光电转换信号输出下降等，所以能够对光电转换信号进行放大输出的放大型固体摄像器件受到关注。关于这样的放大型固体摄像器件，有BASIS、MOS型、SIT、AMI、CMD等XY地址型传感器的二维固体摄像器件。

此外，作为其他二维固体摄像器件，基于在高密度化和高S/N方面的优异表现，CCD(Charge Coupled Device)传感器被广泛使用。

在具有二维固体摄像器件的数字照相机等中，在拍摄图像时适当地调整该摄像的曝光条件，设定与固体摄像器件的灵敏度相应的曝光时间。在设定该曝光时间时，测量照射到被二维配置的光电转换元件的一部分上的光量，变更光圈等摄影参数，直到测出的光量的值变为某一目标值为止，找到最佳值。该动作即为AE(Automatic Exposure)。

在使用了CCD传感器的数字照相机中进行AE时，读出全部像素数据存储到存储介质中，从中抽取出预定的块(block)区域，临时累积后，与适当的预定曝光水平进行比较。然后，对于变更快门速度、光圈等摄影参数而读出的像素数据，再次抽取块区域，与预定曝光水平进行比较。通过这样多次反复进行，将块区域的曝光水平变成预定曝光水平时的条件确定为最佳曝光条件。

参照图17A～图17C，说明由使用了CCD传感器的固体摄像器件进行的AE动作。传感器的读取方式无论是行间(interline)传送方式还是帧传送方式，从CCD传感器1601按时间序列读出的图像信号都由A/D转换器1602转换成数字图像信号，向帧存储器1603中写入1帧量。

在进行基于中央重点测光的AE时，特别地，只读出中心部的块区域，将该块区域的图像信号电平用积分器1604积分，求出该块区域的全部积分值。用判定电路1605比较该块区域的全部积分值和预先确定的预定曝光水平，如果该比较结果存在差异，就输出到曝光条件设定电路1606。曝光条件设定电路1606从对CCD传感器1601的曝光时间·快门速度、光圈值、CCD传感器1601的积累时间等曝光条件中，变更例如快门速度等。以与曝光条件设定电路1606中的设定对应的曝光条件，再次检测由CCD传感器1601取得的图像数据中的块区域的曝光积分值，由判定电路1605进行比较、判定，反复进行这些操作直到差变为小于等于预定值为止，从而求出最佳的曝光条件。

将该AE动作表示为图17B的时序图。在图17B中，(1)中以低电平期间表示曝光时间(电荷积累时间)。在AE评价时的(2)中，在电荷积累和A/D转换后，从帧存储器1603读取块区域，以高电平表示积分处理的期间。另外，在各AE评价时的AE值(3)中，用虚线表示的是预定的AE值。如果用曲线图(graph)来表示，则成为图17C，在第3次的曝光检测值中，AE值过高，通过将第4次的AE值时的曝光条件作为AE用的条件，能够执行最佳的AE。

近年来，基于廉价、不需要复杂的定时信号发生器、且能以单一电源进行动作、消耗功率也较少等理由，将CMOS传感器使用于二维固体摄像器件的情况逐渐增多。

但是，COMS传感器以行单位读出信号，所以每行积累光电荷的开始时间是错开的。因此，有时用于AE的光量积累的定时按每行错开，用于AE评价的块区域的积累时间和预发光时间错开。即，有时被包含在用于AE评价的块区域中的行中，出现在预发光中不进行积累的行。

作为这一问题的对策，在例如日本特开2000-196951号公报中，公开了如下内容：进行控制，使得在块区域中的各读取行在时间上重叠的期间内进行预发光，从而预发光被照射到整个块区域。

但是，在进行日间同步(synchro)摄影等快门速度为高速的情况下，有时块区域中的各读取行在时间上重叠的期间并不存在。在这样的情况下，如果在任意的定时进行预发光，则由外光和闪光灯的反射光构成的摄影光的光电荷，与仅由外光构成的摄影光的光电荷混在一起被积累在CMOS传感器中。其结果，存在无法检测出准确的光量的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而完成的，目的在于，即使发光时是高速快门动作，也能实现高精度的光量检测。

为了实现上述目的，本发明的第1个方面的图像摄取装置的特征在于，包括：摄像单元，配置有多行包含光电转换元件的像素；驱动单元，按一行或数行单位错开曝光期间地驱动上述摄像单元；以及控制单元，在发光时，能将从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取模式，切换成与直通显示时不同的预发光读取模式，其中，该直通显示是将从上述摄像单元依次输出的连续图像显示在显示单元上；其中，上述预发光读取模式为，使最初读出的行的曝光期间的一部分，与最后读出的行的曝光期间的一部分在时间上重叠。

此外，为了实现上述目的，本发明的其他方面的图像摄取装置的特征在于，包括：摄像单元，配置有多行包含光电转换元件的像素；驱动单元，按一行或数行单位错开曝光期间地驱动上述摄像单元；以及控制单元，在发光时，能将从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取模式，切换成与直通显示时不同的预发光读取模式，其中，该直通显示是将从上述摄像单元依次输出的连续图像显示在显示单元上；其中，上述预发光读取模式为，使从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取期间比上述直通显示时的读取模式的读取期间短，使得从上述预定区域读出信号的读取时间和预发光时间之和小于快门速度。

而且，上述目的还可以通过图像摄取装置的控制方法来实现，该图像摄取装置包括配置有多行包含光电转换元件的像素的摄像单元，和按一行或数行单位错开曝光期间地驱动上述摄像单元的驱动单元，该控制方法的特征在于：包括在发光时能将从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取模式切换成与直通显示时不同的预发光读取模式的步骤，其中，该直通显示为将从上述摄像单元依次输出的连续图像显示在显示单元上，其中，上述预发光读取模式为，使最初读出的行的曝光期间的一部分，与最后读出的行的曝光期间的一部分在时间上重叠。

另外，上述目的还可以通过图像摄取装置的控制方法来实现，该图像摄取装置包括配置有多行包含光电转换元件的像素的摄像单元，和按一行或数行单位错开曝光期间地驱动上述摄像单元的驱动单元，该控制方法的特征在于：包括在发光时能将从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取模式切换成与直通显示时不同的预发光读取模式的步骤，其中，该直通显示为将从上述摄像单元依次输出的连续图像显示在显示单元上；其中，上述预发光读取模式为，使从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取期间比上述直通显示时的读取模式的读取期间短，使得从上述预定区域读出信号的读取时间和预发光时间之和小于快门速度。

本发明的其他特征和优点可以通过下面对优选实施例进行的说明得到明确，说明书中的附图构成本发明的一部分，举例说明本发明的各种实施方式。但这些例子并不能穷尽本发明的各种实施方式，其范围由所附的权利要求限定。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于说明本发明的实施方式，并与该说明一起用于阐明本发明的原理。

图1是表示本发明可适用的图像摄取装置的结构例的图。

图2是表示第1实施方式的图像摄取装置的处理动作的主程序(routine)的一部分的流程图。

图3是表示第1实施方式的图像摄取装置的处理动作的主程序的一部分的流程图。

图4是表示测距·测光·测色处理的流程图。

图5是表示摄影处理的流程图。

图6是表示记录处理的流程图。

图7是闪光灯ON时的处理动作的顺序图。

图8是COMS传感器的电路图。

图9是表示加法电路的电路结构的图。

图10A和图10B是用于说明COMS传感器的读取方式和EF动作的图。

图11是表示快门速度为1/60时的EF评价块的积累时间的定时的图。

图12是表示快门速度为1/250时的EF评价块的积累时间的定时的图。

图13是表示改变了读取水平像素数、驱动频率、或水平消隐时间时的积累时间的定时的图。

图14是表示改变了读取垂直像素数时的积累时间的定时的图。

图15是表示第2实施方式的图像摄取装置的处理动作的主程序的一部分的流程图。

图16是表示第3实施方式的图像摄取装置的快门速度与驱动频率的关系的图。

图17A～图17C是用于说明使用了CCD的固体摄像器件的AE方式的图。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

(第1实施方式)

图1是表示本发明可适用的数字照相机等图像摄取装置100的结构例的图。在该图中，10是摄影镜头。12是具有光圈功能的快门。14是固体摄像元件(固体摄像器件)，在本实施方式中，使用了如下的CMOS传感器，即，多个包含光电转换元件的像素配置成矩阵状，按一行或者数行单位读出信号，并能从任意的块区域读出信号。16是将固体摄像元件14的模拟信号输出转换为数字信号的A/D转换器。

18是分别向固体摄像元件14、A/D转换器16、D/A转换器26提供时钟信号、控制信号的定时发生电路，由存储器控制部22和***控制部50控制。

20是图像处理部，对来自A/D转换器16的图像数据或来自存储器控制部22的图像数据，进行预定的像素插值处理、色变换处理。而且，图像处理部20使用从A/D转换器16输出的图像数据进行预定的运算处理。然后，根据该运算结果，***控制部50对曝光控制部40和测距控制部42进行TTL(Through The Lens)方式的自动聚焦(AF)处理、自动曝光(AE)处理、闪光灯预发光(EF)处理。进而，图像处理部20使用从A/D转换器16输出的图像数据进行预定的运算处理，根据取得的运算结果，还进行TTL方式的自动白平衡(AWB：Auto White Balance)处理。

22是存储器控制部，控制A/D转换器16、定时发生电路18、图像处理部20、图像显示存储器24、D/A转换器26、存储器30、压缩解压缩部32。从A/D转换器16输出的图像数据，经由图像处理部20、存储器控制部22或者仅经由存储器控制部22，写入图像显示存储器24或者存储器30。

24是图像显示存储器，26是D/A转换器，28是由TFT LCD等构成的图像显示部。被写入到图像显示存储器24中的显示用的图像数据，经由D/A转换器26，在图像显示部28上显示。

如果使用图像显示部28顺序显示所拍摄的图像数据，则可以实现电子取景器(EVF：Electric View Finder)功能。另外，图像显示部28可以根据***控制部50的指示使显示开(ON)或关(OFF)。在使图像显示部28的显示为关(OFF)时，可以大幅度降低图像摄取装置100的功率消耗。而且，图像显示部28按照来自***控制部50的指示，显示关于焦点对准、手抖动、闪光灯充电、快门速度、光圈值、曝光校正等的信息。

30是用于存储所拍摄的静止图像、动图像的存储器，具有存储预定张数的静止图像、预定时间的动图像的充足的存储容量。由此，即使在连续拍摄多张静止图像的连拍或全景摄影的情况下，也能高速且大量地将图像写入存储器30。而且，存储器30还可以作为***控制部50的工作区使用。

32是通过自适应离散余弦变换(ADCT)等对图像数据进行压缩和解压缩的压缩解压缩部。具有对从存储器30读出的图像数据进行图像压缩，并将被图像压缩过的图像数据写入存储器30的功能，以及对从存储器30读出的图像数据进行解压缩，将解压缩后的图像数据写入存储器30的功能。

40是控制具有光圈功能的快门12的曝光控制部，通过与闪光灯48协作，还具有闪光灯调光功能。42是控制摄影镜头10的聚焦的测距控制部，44是控制摄影镜头10的变倍的变倍控制部，46是控制用于保护镜头的镜头盖102的动作的镜头盖控制部。48是闪光灯，具有AF辅助光的投射功能，还具有闪光灯调光功能。曝光控制部40和测距控制部42被使用TTL方式来进行控制，如上述那样，控制部50根据由图像处理部20对来自A/D转换器的图像数据进行运算后的运算结果，控制曝光控制部40和测距控制部42。

50是控制图像摄取装置100整体的***控制部，52是存储***控制部50的动作用的常量、变量、程序等的存储器。

54是液晶显示装置、扬声器等通知部，设置在图像摄取装置100的操作部附近的容易辨识的位置的1处或者多处，其中，该通知部根据***控制部50的程序执行，使用文字、图像、声音等通知动作状态、消息等。例如由LCD或LED、发声元件等的组合而构成。而且，通知部54的一部分功能设置于光学取景器104内。

通知部54的显示内容中，作为显示于LCD等上的显示内容，有单拍/连拍摄影显示、自拍显示、压缩率显示、记录像素数显示、记录张数显示、剩余可拍摄张数显示、快门速度显示、光圈值显示、曝光校正显示、闪光灯显示、防红眼显示、微距摄影显示、蜂鸣器设定显示、时钟用电池余量显示、电池余量显示、错误显示、基于多位数字的信息显示、记录介质200和210的装入/拆卸状态显示、通信I/F动作显示、日期·时刻显示等。

此外，通知部54的显示内容中，作为在光学取景器104内显示的显示内容，有焦点对准显示、手抖动警告显示、闪光灯充电显示、快门速度显示、光圈值显示、曝光校正显示等。

56是电可擦除·记录的非易失性存储器，例如使用EEPROM等。

60、62、64以及70是用于输入***控制部50的各种动作指示的操作装置，由开关、刻度盘、触摸屏、基于视线检测的指示器(pointing)、声音识别装置等的一个或多个的组合构成。

60是模式转盘开关，可以切换设定电源OFF、自动摄影模式、摄影模式、全景摄影模式、再现模式、多画面再现·清除模式、PC连接模式等各种功能模式。

62是快门开关SW1，在未图示的快门按钮的操作中途(半按)变成ON，指示AF处理、AE处理、AWB处理、EF处理等的动作开始。

64是快门开关SW2，在未图示的快门按钮的操作完成(全按)时变成ON。通过SW2的ON，指示

·将从固体摄像元件14读出的信号，经由A/D转换器16、存储器控制部22，作为图像数据写入存储器30中的曝光处理；

·使用了图像处理部20、存储器控制部22的运算的显影处理；

·从存储器30读出图像数据，由压缩解压缩部32进行图像压缩的压缩编码处理；

·将图像数据写入记录介质200或者210的记录处理这一系列处理的动作开始。

70是由各种按钮、触摸屏构成的操作部。操作部70包含例如以下这样的按钮、键等：菜单按钮、设置(set)按钮、微距/非微距切换按钮、多画面再现换页按钮、闪光灯设定按钮、单拍/连拍/自拍切换按钮、菜单移动+(加)按钮、菜单移动-(减)按钮、再现图像移动+(加)按钮、再现图像移动-(减)按钮、拍摄画质选择按钮、曝光校正按钮、日期/时间设定按钮等。

80是电源控制部，由切换电池检测电路、DC-DC转换器、切换要通电的块(block)的开关电路等构成。而且，进行有无装入电池、电池的种类、电池余量的检测，根据检测结果和***控制部50的指示控制DC-DC转换器，在需要的时间将需要的电压提供给包括记录介质在内的各部。

82、84是连接器，86是由碱性电池、锂电池等一次性电池、NiCd电池、NiMH电池、Li电池等二次电池、AC适配器等构成的电源。

90和94是与存储卡、硬盘等记录介质的接口，92和96是与存储卡、硬盘等记录介质进行连接的连接器。98是检测记录介质200、210是否与连接器92、96连接的记录介质装入/拆卸检测部。

102是镜头盖，通过遮盖图像摄取装置100的包含镜头10的摄像部，防止摄像部受到污染和受到损伤。

104是光学取景器，可以不使用基于图像显示部28的电子取景器功能，而只使用光学取景器104进行摄影。而且，在光学取景器104内，设置有通知部54的一部分功能，例如焦点对准显示、手抖动警告显示、闪光灯充电显示、快门速度显示、光圈值显示、曝光校正显示等。

110是通信部，包括RS232C、USB、IEEE1394、P1284、SCSI、调制解调器、LAN、无线通信等各种通信功能。112是通过通信部110使图像摄取装置100与其他机器连接的连接器，或者在无线通信的情况下为天线。

200和210是存储卡、硬盘等记录介质。记录介质200和210包括：由半导体存储器、磁盘等构成的记录部202和212；与图像摄取装置100的接口204和214；同图像摄取装置100进行连接的连接器206和216。

图2、图3是表示图像摄取装置100中的处理动作的主程序的流程图。通过更换电池等的电源接入，***控制部50将标志(flag)、控制变量等初始化(步骤S101)，将图像显示部28的图像显示初始设定为OFF状态(步骤S102)。

***控制部50判断模式转盘开关60的设定位置。如果模式转盘开关60被设定在电源OFF(步骤S103)，则进行预定的结束处理(步骤S105)。结束处理例如包括以下的处理：

·将各显示部的显示变更为结束状态。

·关闭镜头盖102保护摄像部

·将包括标志、控制变量等的所需要的参数、设定值、设定模式记录到非易失性存储器56中

·由电源控制部80切断包括图像显示部28的图像摄取装置100的各部的不需要的电源

进行完结束处理后，返回步骤S103。

另一方面，如果模式转盘开关60被设定在了摄影模式(步骤S103)，则进入步骤S106。如果模式转盘开关60被设定在了其他模式(步骤S103)，则***控制部50执行对应于所选择的模式的处理(步骤S104)，如果完成了处理，则返回步骤S103。

在摄影模式中，***控制部50通过电源控制部80判断由电池等构成的电源86的残余容量、动作状况是否对图像摄取装置100的动作产生问题(步骤S106)。然后，如果存在问题，则使用通知部54通过图像或声音进行预定的警告显示(步骤S108)，然后返回步骤S103。

如果电源86不存在问题，则***控制部50判断记录介质200或者210的动作状态是否对图像摄取装置100的动作、尤其是对于记录介质200或210进行的图像数据的记录和再现动作是否产生问题(步骤S107)。然后，如果存在问题，则使用通知部54通过图像或声音进行预定的警告显示(步骤S108)，然后返回步骤S103。

如果记录介质200或210的动作状态不存在问题(步骤S107)，则使用通知部54通过图像、声音，将图像摄取装置100的各种设定状态通知给用户(步骤S109)。另外，在图像显示部28的图像显示为ON的情况下，也可以使用图像显示部28，通过图像、声音向用户报知图像摄取装置100的各种设定状态。

接着，***控制部50设定为顺序显示所拍摄的图像数据的直通(through)显示状态(步骤S116)。直通显示状态是用于使图像显示部28作为电子取景器发挥作用的状态。具体而言，将经由固体摄像元件14、A/D转换器16、图像处理部20、存储器控制部22，顺序写入图像显示存储器24中的数据，经由存储器控制部22、D/A转换器26，由图像显示部28顺序显示。

接着，检查快门开关SW1的状态，如果快门开关SW1为OFF(步骤S119)，则返回步骤S103。如果快门开关SW1为ON(步骤S119)，则***控制部50进行测距处理，将摄影镜头10的焦点对准被拍摄物体，进行测光处理，确定光圈值和快门速度。在测光处理中，根据需要还置位(set)闪光灯标志，进行闪光灯的设定(步骤S120)。该测距·测光·测色处理的详细情况将使用图4在后文论述。

如果完成了测距·测光·测色处理(步骤S120)，则检查快门开关SW2的状态。如果快门开关SW2未被按下(步骤S121)，进而开关SW1也已被解除(步骤S122)，则返回步骤S103。如果快门开关SW2未被按下(步骤S121)，开关SW1仍维持ON的状态(步骤S122)，则返回步骤S121。

如果快门开关SW2已被按下(步骤S121)，则***控制部50根据有无如后述那样在测距·测光·测色处理(步骤S120)中设定的闪光灯标志，判断是否需要闪光灯(步骤S127)。如果需要闪光灯，则将从固体摄像元件14读出信号的信号读取方式，从在此之前的EVF读取模式切换成预发光读取模式(步骤S128)，并且进行预发光·曝光处理(步骤S129)。如果不需要闪光灯，则进入步骤S123。关于该预发光读取模式的详细情况将于后文论述。

接着，***控制部50进行如下的曝光处理：经由固体摄像元件14、A/D转换器16、图像处理部20、存储器控制部22，或者从A/D转换器16直接经由存储器控制部22，将已拍摄的图像数据写入存储器30。而且，执行由显影处理构成的摄影处理，该显影处理为，使用存储器控制部22、根据需要还使用图像处理部20，读出被写入到存储器30中的图像数据并进行各种处理(步骤S123)。该摄影处理的详细情况将使用图5在后文论述。

在摄影处理结束后，***控制部50读出被写入在存储器30中的摄影图像数据，使用存储器控制部22、根据需要还使用图像处理部20，进行各种图像处理。此外，使用压缩解压缩部32进行与设定的模式相应的图像压缩处理，然后执行将图像数据写入记录介质200或210的记录处理(步骤S124)。该记录处理的详细情况将使用图6在后文论述。

在记录处理结束后，检查快门开关SW2的状态(步骤S125)，如果为OFF，则返回步骤S103，如果为ON，则确认是否被设定为连拍模式(步骤S126)。如果未被设定为连拍模式，则返回步骤S125，等待快门开关SW2被解除，返回步骤S103。如果被设定为连拍模式，则返回步骤S123，进行接下来的摄影。

图4是表示图3的步骤S120中的测距·测光·测色处理的详细流程图。***控制部50从固体摄像元件14读出电荷信号，经由A/D转换器16将图像数据顺序读入图像处理部20(步骤S201)。图像处理部20使用该顺序读入的图像数据，进行用于TTL方式的AE处理、EF处理、AF处理的预定的运算。另外，此处的各项处理，是对已拍摄的全部像素数中符合需要的特定部分，切取并抽取出需要处的部分，用于运算。由此，在TTL方式的AE、EF、AWB、AF的各项处理中，可以对中央重点模式、平均模式、评价模式等不同的各种模式的每一个，进行最佳的运算。

***控制部50使用曝光控制部40进行AE控制(步骤S203)，直到使用图像处理部20的运算结果判断为曝光(AE)适当(步骤S202)。***控制部50使用通过AE控制取得的测量数据，判断是否需要闪光灯(步骤S204)，如果需要闪光灯则置位闪光灯标志，使闪光灯48充电(步骤S205)。如果不需要闪光灯，则就此返回步骤S201。

如果判断为曝光(AE)适当(步骤S202)，则将测量数据和/或设定参数存储到***控制部50的内部存储器或存储器52中。

接着，***控制部50使用图像处理部20的运算结果和由AE控制获得的测量数据，进行自动白平衡(AWB)控制处理。即，使用图像处理部20调节色处理的参数(步骤S207)，直到判断为白平衡适当(步骤S206)。如果判断为白平衡适当(步骤S206)，则将测量数据和/或设定参数存储到***控制部50的内部存储器或存储器52中。

在***控制部50使用测距控制部42进行AF控制(步骤S209)，直到使用在AE控制和AWB控制中获得的测量数据判断为测距(AF)是焦点对准(步骤S208)。如果判断为测距(AF)是焦点对准(步骤S208)，则将测量数据和/或设定参数存储到***控制部50的内部存储器或者存储器52中，结束测距·测光·测色处理程序。

图5是表示图3的步骤S123中的摄影处理的详细流程图。

***控制部50如在图4中说明的那样，按照存储在***控制部50的内部存储器或者存储器52中的测光数据，控制曝光控制部40，使具有光圈功能的快门12按照光圈值开放(步骤S301)。然后，开始固体摄像元件14的曝光(步骤S302)。

接着，根据闪光灯标志判断是否需要闪光灯(步骤S303)，如果需要，则使闪光灯48发光(步骤S304)。如果不需要闪光灯，则不使闪光灯48发光地进入步骤S306。

***控制部50按照测光数据等待固体摄像元件14的曝光结束(步骤S305)。曝光时间结束后，关闭快门12(步骤S306)，从固体摄像元件14读出电荷信号。然后，经由A/D转换器16、图像处理部20、存储器控制部22，或者从A/D转换器16直接经由存储器控制部22，将图像数据写入存储器30(步骤S307)。

接着，根据所设定的摄影模式，顺次进行完色处理后(步骤S310)，将完成了处理的图像数据写入存储器30中，结束摄影处理程序。

图6是表示图3的步骤S124中的记录处理的详细流程图。***控制部50使用存储器控制部22、根据需要也使用图像处理部20，读出被写入到存储器30中的图像数据，由压缩解压缩部32进行与所设定的模式相应的图像压缩处理(步骤S402)。然后，将压缩图像数据经由接口90或94、连接器92或96，写入到存储卡、CF(compactflash：注册商标)卡等记录介质200或201(步骤S403)中，结束记录处理程序。

在以上说明的图像摄取装置中，在闪光灯为ON时，如图7中也图示出的那样，在快门开关SW1变成ON时(步骤S119)，进行测距·测光·测色处理(步骤S120)。之后，如果快门开关SW2变成了ON(步骤S121)，则将从固体摄像元件14读出信号的信号读取方式，从EVF读取模式切换成预发光读取模式(步骤S128)。然后，作为预发光·曝光处理，进行预发光和预曝光、信号读取(步骤S129)。即，在预发光时，转移到与EVF读取模式、正式曝光读取模式不同的预发光读取模式。如此，通过在快门开关SW2变成ON后即刻进行预发·曝光处理，缩短正式曝光开始时间与预曝光开始时间的时间，因而能够实现高精度的闪光灯调光。

在这种情况下，在快门开关SW2变成ON时，图像显示装置28的显示(EVF输出)更新中止，按预发光读取模式读出的信号不进行直通显示。

图8是用作固体摄像元件14的COMS传感器的电路图。

在该图中，B11～B44是具有光电二极管等光电转换元件、读出光电转换元件的积累电荷并进行放大的放大型MOS晶体管、激活放大型MOS晶体管的选择MOS晶体管等的像素。像素被配置成矩阵状(图示例中为4×4的像素)。

在EVF读取模式中，例如设定为对水平方向上2像素、垂直方向上2像素进行相加平均。即，输出从垂直移位存储器801按每一水平行读出的VSEL1，由VSEL1的控制脉冲选择的各像素的光输出，被读出到各垂直输出线VSIG1～4，存储到加法电路802中。

图9是表示加法电路802的电路结构的图，表示水平方向的2像素B11、B12和垂直方向的2像素B12、B22的光输出进行相加运算的情况。如该图所示那样，像素B11、B12的信号成分，从与各像素连接的垂直输出线经由传送开关901、902，被存储到存储电容903、904中。在下一个定时输出图8的VSEL2，像素B21、B22的信号成分经由传送开关905、906被存储到存储电容907、908中。

然后，根据来自水平移位寄存器803的控制信号，传送开关909、910、911、912变成ON。由此，在水平输出线913中，水平方向的像素B11和B12的信号成分、以及垂直方向的像素B21和B22的信号成分进行加法计算，完成了水平、垂直2像素的加法计算。

此处，对使用了CMOS传感器等滚动式(rolling)电子快门方式时的定时的错开，一边参照图10A的COMS传感器的读取方式和图10B的预发光(EF)的说明图，一边进行说明。图10A表示例如基于CMOS传感器的EF评价块区域的预发光的光电荷的积累定时状态。要想积累CMOS所接收的光电荷时，是按1行单位读出信号的，所以各行n、n+1、n+2、...、m的积累开始是分别错开的。

而且，对于EF动作，在某时间内使闪光灯进行预发光时的光强度，以时间为横轴，如图10B所示那样变化，CMOS传感器收到该光量变化，对从全部区域内抽取出的一部分块区域进行评价。此时，EF评价块区域的行n～m全部都必须在预发光期间内进行电荷的积累。

即，如果不是所有EF评价块区域对预发光的光进行受光，就无法准确检测出闪光，将导致精度下降。在图10A和图10B的例子中，EF评价块区域全部对预发光的光进行受光。

接着，对于在什么样的情况下，预发光无法投射到EF评价块区域的一部分的情况，举例进行说明。

〔正常闪光摄影时(快门速度1/60sec)〕

图11表示EF评价块区域的积累时间的定时。当前，快门速度为1/60sec，因此积累时间变成16.7ms。而且，在假设读出1行所需要的时间为24μs，EVF的垂直方向的行数为180条时，每1画面的读取时间为24μs×180＝4.3ms。由图11可知，EF块区域的所有行的积累时间的重叠期间为12.4ms。如果假设预发光时间为20μs，则通过在该重叠期间进行预发光，就可以向EF评价块区域的所有行投射预发光。

〔日间同步摄影时(快门速度1/250sec)〕

图12表示EF评价块区域的积累时间的定时。当前，快门速度为1/250sec，因此积累时间变成4ms。而且，假定读出1行所需要的时间、垂直方向行数与正常闪光摄影时相同。在这种情况下，由图12可知，EF评价块区域的所有行不存在时间上的重叠期间，因此，无论以什么样的定时进行预发光，都无法将预发光投射到EF评价块区域的一部分行。

这样，在日间同步摄影时等快门速度高的情况下，与读出1行所需要的时间相比，积累时间变短。因此，在EF评价块区域的行中，出现未被预发光的行。

根据上述结果，在同步快门速度、从EF评价块区域读出信号的读取时间、预发光时间满足下式(1)时，才能将预发光投射到所有EF评价块区域。

同步快门速度≥读取时间+预发光时间    ......式(1)

因此，在预发光时通过改变用于缩短来自下述这样的固体摄像元件的预定区域(在本实施方式中为4×4像素)的信号的读取期间的参数，使之以预发光读取模式进行动作。

(1)读取水平像素数

(2)驱动频率

(3)水平消隐时间

(4)读取垂直像素数

通过改变(1)、(2)、(3)的值，能够改变时序图的平行四边形的倾斜。将该情况表示在图13中。而且，在改变了(4)的值时，读出行数发生变化，因此，时序图如图14那样变化。通过改变这4个值中的至少1个值，能够在由快门速度决定的积累时间内使最初读出的行和最后读出的行在时间上重叠。因此，能够成为预发光投射到所有EF评价块区域这样的预发光读取模式。

(第2实施方式)

在上述第1实施方式中，在预发光时总是转移到预发光读取模式。而且在预发光读取模式中，如上述那样通过将(1)读取水平像素数、(2)驱动频率、(3)水平消隐时间、(4)读取垂直像素数设定为适当的值，使预发光投射到所有EF评价块区域。

然而，为了应对高速快门，趋向于削减读取水平像素数、读取垂直像素数，由于间隔过大有可能会造成闪光灯调光精度下降。而且对于驱动频率，是趋向于增加的，所以也考虑到可能消耗功率也随之增大。而且，对于水平消隐时间，是趋向于减少的，所以考虑到由于开关速度的高速化，可能会带来传感器性能的劣化。

在本实施方式中，判定预发光是否能投射到所有EF评价块区域，只有在该判定为否的情况下才转移到预发光读取模式。图15是对应于上述第1实施方式的图3的流程图，对于与图3相同的处理动作赋予相同的标号，在此仅对不同点进行说明。

如果按下了快门开关SW2(步骤S121)，则***控制部50判断是否需要闪光灯(步骤S127)。如果需要，则首先判断快门速度是否大于等于阈值(步骤S130)。该阈值等于上述式(1)所示的“读取时间+预发光时间”。然后，如果快门速度不是大于等于阈值，则预发光就无法投射到所有EF评价块区域，因此切换为预发光读取模式(步骤S128)。但是，如果快门速度大于等于阈值，则保持EVF读取模式(步骤S131)，就此进行预发光·曝光处理(步骤S129)。

(第3实施方式)

在第1实施方式中，是在预发光模式中调整(1)读取水平像素数、(2)驱动频率、(3)水平消隐时间、(4)读取垂直像素数，使得即便在高速快门时也能让预发光投射到所有EF评价块区域的。

然而，由于对驱动频率是趋向于增加地进行调整的，所以考虑到可能消耗功率会增大。

在本实施方式中，是根据快门速度变更驱动频率的。现在，采用驱动频率可选择40MHz、20MHz、10MHz这3种的传感器。

另外，设数字照相机的同步快门速度为1/500s(2ms)，进而设预发光时间为1/2000s(0.5ms)，40MHz驱动时的读取时间为1.5ms。在这种情况下，同步快门速度变成大于等于(40MHz驱动时的读取时间+预发光时间)，预发光投射到所有EF评价块区域。

进而，假设20MHz驱动时的读取时间为2ms，10MHz驱动时的读取时间为2.5ms。在这种情况下，在20MHz驱动时，满足上述式(1)的最小的快门速度成为读取时间2ms+预发光时间0.5ms＝2.5ms(1/400s)。即，大于等于2.5ms的快门速度也可以将驱动频率设定为20MHz。同样地，在10MHz驱动时，满足上述式(1)的最小的快门速度为读取时间2.5ms+预发光时间0.5ms＝3.0ms(1/333s)。即，大于等于3.0ms的快门速度也可以将驱动频率设定为10MHz。

即，总结快门速度Tv和驱动频率，如以下这样。

(情况1)2ms≤Tv＜2.5ms以驱动频率40MHz满足上述式(1)。

(情况2)2.5ms≤Tv＜3ms以驱动频率20MHz满足上述式(1)。

(情况3)3ms≤Tv以驱动频率10MHz满足上述式(1)。

将上述关系总结于图16。基于此，不需要始终以40MHz的频率驱动，可以根据快门速度而放慢驱动频率，结果是能够降低功率消耗。

(其他实施方式)

另外，显然本发明的目的还可以这样来实现：将记录了实现上述实施方式的功能的软件的程序代码的存储介质，提供给***或者装置，该***或者装置的计算机(或者CPU、MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质中读出的程序代码本身就实现上述实施方式的功能，存储代码本身以及存储了该程序代码的存储介质就构成本发明。

作为用于提供程序代码的存储介质，可以使用例如软盘、硬盘、光盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡、ROM等。

而且，不仅通过计算机执行读出的程序代码，能够实现上述实施方式的功能，根据该程序代码的指示，在计算机上运行的OS(基本***或操作***)等进行实际处理的一部分或全部，通过该处理实现上述实施方式的功能的情况显然也包含在本发明的范围内。

进而，从存储介质读出的程序代码，在被写入到插在计算机中的功能扩展卡或连接在计算机上的功能扩展单元所具备的存储器中后，根据该程序代码的指示，该功能扩展卡或功能扩展单元所具有的CPU等进行实际处理的一部分或全部，通过该处理来实现上述实施方式的功能的情况显然也包含在本发明的范围内。

以上，通过优选实施方式对本发明进行了详细的说明，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明可以进行各种不同的变更，并且应该理解为，本发明不受上述特定的实施方式的限定，其范围由所附的权利要求限定。

Claims (11)

1. 一种图像摄取装置，其特征在于，包括：

摄像单元，配置有多行包含光电转换元件的像素；

驱动单元，按一行或数行单位错开曝光期间地驱动上述摄像单元；以及

控制单元，在发光时，能将从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取模式，切换成与直通显示时不同的预发光读取模式，其中，该直通显示是将从上述摄像单元依次输出的连续图像显示在显示单元上；

其中，上述预发光读取模式为，使最初读出的行的曝光期间的一部分，与最后读出的行的曝光期间的一部分在时间上重叠。

2. 一种图像摄取装置，其特征在于，包括：

摄像单元，配置有多行包含光电转换元件的像素；

驱动单元，按一行或数行单位错开曝光期间地驱动上述摄像单元；以及

控制单元，在发光时，能将从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取模式，切换成与直通显示时不同的预发光读取模式，其中，该直通显示是将从上述摄像单元依次输出的连续图像显示在显示单元上；

其中，上述预发光读取模式为，使从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取期间比上述直通显示时的读取模式的读取期间短，使得从上述预定区域读出信号的读取时间和预发光时间之和小于快门速度。

3. 根据权利要求1所述的图像摄取装置，其特征在于：

在上述预发光读取模式下，使得满足快门速度大于等于从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取时间与发光时间之和这一条件。

4. 根据权利要求1或权利要求2所述的图像摄取装置，其特征在于：

变更读取水平像素数、驱动频率、水平消隐时间、读取垂直像素数中任意一个或多个的值。

5. 根据权利要求4所述的图像摄取装置，其特征在于：

在变更上述驱动频率的值时，根据快门速度变更驱动频率。

6. 根据权利要求1或权利要求2所述的图像摄取装置，其特征在于：

在上述预发光读取模式下不进行直通显示。

7. 根据权利要求1或权利要求2所述的图像摄取装置，其特征在于：

具有指示自动曝光处理的动作开始的第1快门开关和指示摄影开始的第2快门开关，在闪光灯为开的情况下，在上述第2快门开关变成开时，切换至上述预发光读取模式。

8. 根据权利要求1或权利要求2所述的图像摄取装置，其特征在于：

在上述发光时，将快门速度与预定的阈值进行比较，当上述快门速度大于等于上述预定的阈值时，维持上述直通显示时的读出模式，当上述快门速度小于上述预定的阈值时，切换为上述预发光读取模式。

9. 根据权利要求8所述的图像摄取装置，其特征在于：

上述预定的阈值为从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取时间与发光时间之和。

10. 一种图像摄取装置的控制方法，该图像摄取装置包括配置有多行包含光电转换元件的像素的摄像单元，和按一行或数行单位错开曝光期间地驱动上述摄像单元的驱动单元，该控制方法的特征在于：

包括在发光时能将从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取模式切换成与直通显示时不同的预发光读取模式的步骤，其中，该直通显示为将从上述摄像单元依次输出的连续图像显示在显示单元上，

其中，上述预发光读取模式为，使最初读出的行的曝光期间的一部分，与最后读出的行的曝光期间的一部分在时间上重叠。

11. 一种图像摄取装置的控制方法，该图像摄取装置包括配置有多行包含光电转换元件的像素的摄像单元，和按一行或数行单位错开曝光期间地驱动上述摄像单元的驱动单元，该控制方法的特征在于：

包括在发光时能将从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取模式切换成与直通显示时不同的预发光读取模式的步骤，其中，该直通显示为将从上述摄像单元依次输出的连续图像显示在显示单元上，

其中，上述预发光读取模式为，使从上述摄像单元的预定区域读出信号的读取期间比上述直通显示时的读取模式的读取期间短，使得从上述预定区域读出信号的读取时间和预发光时间之和小于快门速度。

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