JP2010171930A - 撮影装置及び撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被写体照明撮影と被写体非照明撮影とを連続して行うときの時間差を短縮して、被写体照明撮影と被写体非照明撮影により撮影した画像の同時性を向上することが可能な撮影装置及び撮影方法を提供する。
【解決手段】 レリーズボタンが全押し（Ｓ２オン）に応じて、ＯＦＤパルスの印加が停止されると、フラッシュ発光部３０にフラッシュ発光パルスが出力されてフラッシュ発光部３０が発光し、撮像素子２４のＡ面画素の露光が開始される。そして、フラッシュ発光部３０の発光が終了又は発光量が十分に小さくなると、Ｂ面画素に蓄積された信号電荷が電荷転送路に読み出された後、Ｂ面画素の露光が開始される。Ａ面画素とＢ面画素の露光時間が経過すると、電荷転送路５０Ａ及び５０Ｂの掃き出し駆動が行われる。そして、Ａ面画素とＢ面画素に蓄積された信号電荷が別々に転送されて読み出される。
【選択図】 図３

Description

本発明は撮影装置及び撮影方法に係り、特にフラッシュ発光部を備えた撮影装置、及び該撮影装置を用いた撮影方法に関する。

特許文献１には、１回のレリーズ動作に応答して、ストロボ非発光撮影及びストロボ発光撮影を少なくとも１回ずつ行うカメラが開示されている。

特許文献２には、１回のレリーズ動作に応じて、ノンフラッシュ撮影とフラッシュ撮影とを連続して行う特殊連続撮影モードを備えた撮影手段を備えるデジタルカメラが開示されている。

特開２００４−５４２３１号公報 特開２００７−２５６９０７号公報

上記特許文献１及び２に記載のように、フラッシュにより被写体を照明しながら撮影する被写体照明撮影と被写体非照明撮影とを連続して行う場合、被写体照明撮影と被写体非照明撮影との間に画像信号の読み出し及び転送を行う必要があるため、両撮影の間に時間差が生じる。このため、被写体照明撮影と被写体非照明撮影との間に被写体が動いてしまい、被写体照明撮影と被写体非照明撮影により撮影した画像の同時性が損なわれる可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被写体照明撮影と被写体非照明撮影とを連続して行うときの時間差を短縮して、被写体照明撮影と被写体非照明撮影により撮影した画像の同時性を向上することが可能な撮影装置及び撮影方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る撮影装置は、第１の方向に複数配列された第１グループの受光素子を含む第１の画素列と、前記第１の方向に複数配列された第２グループの受光素子を含む第２の画素列とを含み、前記第１及び第２の画素列が前記第１の方向に略垂直な第２の方向に交互に配設された撮像素子と、前記第１の画素列にそれぞれ対応して配置されており、前記第１グループの受光素子に蓄積された電荷を転送するための第１の電荷転送路と、前記第２の画素列にそれぞれ対応して配置されており、前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を転送するための第２の電荷転送路と、発光して被写体を照明するフラッシュ発光手段と、撮影指示の入力を受け付ける撮影指示手段と、前記撮影指示の入力に応じて、前記フラッシュ発光手段により前記被写体を照明しながら、前記第１グループの受光素子により前記被写体の画像を撮影する被写体照明撮影と、前記第２グループの受光素子により前記被写体の画像を撮影する被写体非照明撮影とを連続して行い、前記被写体照明撮影及び前記被写体非照明撮影を行った後に、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を読み出して、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送する撮影制御手段と、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子から読み出されて転送された電荷から、それぞれ被写体照明撮影による画像と、被写体非照明撮影による画像とを取得する画像取得手段とを備える。

上記第１の態様によれば、撮像素子に蓄積された信号電荷を第１グループ及び第２グループに分けて読み出すようにすることで、被写体照明撮影と被写体非照明撮影との間に信号電荷の転送を行わないようにしたので、両撮影間の実行タイミングの時間差を短縮することができる。これにより、被写体照明撮影と被写体非照明撮影の同時性を高めることが可能となる。

本発明の第２の態様に係る撮影装置は、上記第１の態様において、前記撮影制御手段が、前記撮影指示の入力に応じて、前記フラッシュ発光手段を発光させて前記撮像素子の露光を開始して前記被写体照明撮影を行い、前記被写体照明撮影後に前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷の掃き出し駆動を行い、前記掃き出し駆動の後に前記第２グループの受光素子の露光を開始して前記被写体非照明撮影を行い、前記被写体非照明撮影の終了後に前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を読み出して、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送するようにしたものである。

上記第２の態様によれば、被写体照明撮影の露光の途中で、第２グループに蓄積された信号電荷を掃き出して、被写体非照明撮影の露光を行うようにしたので、両撮影間の実行タイミングの時間差を極限まで短縮することができる。

本発明の第３の態様に係る撮影装置は、上記第２の態様において、前記撮影制御手段が、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子の露光時間が同時に終了するように、前記第２グループの受光素子の露光の開始タイミングを制御するようにしたものである。

本発明の第４の態様に係る撮影装置は、上記第１の態様において、前記撮影制御手段が、前記撮影指示の入力に応じて、前記撮像素子の露光を開始して前記被写体照明撮影を行い、前記被写体照明撮影の終了後に前記第１グループの受光素子に蓄積された電荷を前記第１の電荷転送路に読み出し、前記第１グループの受光素子から前記電荷を読み出した後に前記撮像素子の露光を開始して前記被写体非照明撮影を行い、前記被写体非照明撮影の終了後に前記第２グループの受光素子から電荷を読み出して、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子から読み出された電荷を、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送するようにしたものである。

上記第４の態様によれば、被写体照明撮影と被写体非照明撮影との間に信号電荷の転送を行わないようにしたので、両撮影間の実行タイミングの時間差を短縮することができる。

本発明の第５の態様に係る撮影装置は、上記第１から第４の態様の構成に加えて、前記被写体照明撮影により取得した画像と前記被写体非照明撮影により取得した画像とを合成する画像合成手段を更に備える。

上記第１から第５の態様によれば、被写体照明撮影と被写体非照明撮影の同時性が高く、両撮影における被写体の動き量が小さくできるので、画像の合成精度の向上と、画像の合成処理演算に係る負荷の低減を同時に実現することができる。

本発明の第６の態様に係る撮影方法は、第１の方向に複数配列された第１グループの受光素子を含む第１の画素列と、前記第１の方向に複数配列された第２グループの受光素子を含む第２の画素列とを含み、前記第１及び第２の画素列が前記第１の方向に略垂直な第２の方向に交互に配設された撮像素子と、前記第１の画素列にそれぞれ対応して配置されており、前記第１グループの受光素子に蓄積された電荷を転送するための第１の電荷転送路と、前記第２の画素列にそれぞれ対応して配置されており、前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を転送するための第２の電荷転送路とを備えた撮影装置を用いて画像を撮影する撮影方法であって、撮影指示の入力に応じて、フラッシュ発光手段により被写体を照明しながら前記第１グループの受光素子により前記被写体の画像を撮影する被写体照明撮影と、前記第２グループの受光素子により前記被写体の画像を撮影する被写体非照明撮影とを連続して行う撮影工程と、前記被写体照明撮影及び前記被写体非照明撮影を行った後に、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を読み出して、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送する転送工程と、
前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子から読み出されて転送された電荷から、それぞれ被写体照明撮影による画像と、被写体非照明撮影による画像とを取得する画像取得工程とを備える。

本発明の第７の態様に係る撮影方法は、上記第６の態様において、前記撮影工程が、前記フラッシュ発光手段を発光させて前記撮像素子の露光を開始して前記被写体照明撮影を行う工程と、前記被写体照明撮影の終了後に、前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷の掃き出し駆動を行う工程と、前記掃き出し駆動の後に前記第２グループの受光素子の露光を開始して前記被写体非照明撮影を行う工程と、前記被写体照明撮影及び前記被写体非照明撮影の終了後に、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子からそれぞれ前記第１及び第２の電荷転送路に電荷を読み出して転送する工程とを備えるものである。

本発明の第８の態様に係る撮影方法は、上記第７の態様において、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子の露光時間が同時に終了するように、前記第２グループの受光素子の露光の開始タイミングを制御する工程を更に備える。

本発明の第９の態様に係る撮影方法は、上記第６の態様において、前記撮影工程が、前記フラッシュ発光手段を発光させて前記撮像素子の露光を開始して前記被写体照明撮影を行う工程と、前記被写体照明撮影の終了後に前記第１グループの受光素子に蓄積された電荷を前記第１の電荷転送路に読み出す工程と、前記第１グループの受光素子から前記電荷を読み出した後に前記撮像素子の露光を開始して前記被写体非照明撮影を行う工程と、前記被写体非照明撮影の終了後に前記第２グループの受光素子から電荷を読み出す工程と、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子から読み出された電荷を、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送する工程とを備えるものである。

本発明の第１０の態様に係る撮影方法は、上記第６から第９の態様において、前記被写体照明撮影により取得した画像と前記被写体非照明撮影により取得した画像とを合成する画像合成工程を更に備えるものである。

本発明によれば、撮像素子に蓄積された信号電荷を第１グループ及び第２グループに分けて読み出すようにすることで、被写体照明撮影と被写体非照明撮影との間に信号電荷の転送を行わないようにしたので、両撮影間の実行タイミングの時間差を短縮することができる。これにより、被写体照明撮影と被写体非照明撮影の同時性を高めることが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る電子カメラを示すブロック図 撮像素子２４の構成を模式的に示す平面図 連続撮影モード時における撮像素子の駆動方法の第１の実施形態を示すタイミングチャート 連続撮影モード時における撮像素子の駆動方法の第２の実施形態を示すタイミングチャート 被写体照明撮影の画像と被写体非照明撮影の画像を合成する処理を説明するための図

以下、添付図面に従って本発明に係る撮影装置及び撮影方法の好ましい実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子カメラを示すブロック図である。

本実施形態に係る電子カメラ１０は、静止画及び動画の撮影機能と再生表示機能とを備えている。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２は、制御バス３２を介して、電子カメラ１０の各部に指令を出力して電子カメラ１０の動作を制御する。

制御バス３２は、ＣＰＵ１４からの指令を電子カメラ１０の各部に伝送する伝送路である。データバス３４は、画像信号等の各種のデータを伝送する伝送路である。

電源部１４は、電池と、電池から供給される電力を所定の電圧に変換して電子カメラ１０の各部に出力する電源回路とを備えている。

操作部１６は、ユーザからの操作入力を受け付ける部材であり、例えば、電源のオン・オフを切り替える電源スイッチ、画像の撮影指示の入力を受け付けるレリーズボタン、ズーム指示を受け付けるズームボタン、画像の撮影を行う撮影モードと画像の再生表示を行う再生モードとの間で動作モードの切り替え指示を受け付けるモード切替スイッチを含んでいる。ＣＰＵ１２は、ユーザによる操作部１６への操作内容を解釈して電子カメラ１０の各部を制御する。

記録媒体４４は、電子カメラ１０に着脱可能な記録媒体であり、例えば、ＳＤメモリカード（登録商標）又はｘＤピクチャカード（登録商標）である。

表示部４８は、カラー表示可能な液晶モニタで構成されている。表示部４８は、画像撮影時に画角確認用の電子ファインダとして機能するとともに、記録済み画像を再生表示する手段として機能する。また、表示部４８は、ユーザインターフェースの表示画面としても機能し、例えば、メニュー情報、各種の選択項目及び設定内容の情報を表示する。なお、表示部４８としては、液晶モニタの代わりに他の方式の表示装置（例えば、有機ＥＬ（electro-luminescence）ディスプレイ）を用いることも可能である。

電子カメラ１０の動作モードが撮影モードに設定されると、撮像素子２４を含む撮影部に電源が供給され、撮影可能な状態になる。図１に示すように、電子カメラ１０は、撮影レンズ１８、絞り２０、メカニカルシャッター２２、撮像素子２４及びフラッシュ発光部３０を備えている。

撮影レンズ１８は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含んでいる。ＣＰＵ１２は、ズームボタンからの入力に応じてレンズ駆動部１８Ａを制御してズームレンズの位置を調整してズーム制御を行う。また、ＣＰＵ１２は、レンズ駆動部１８Ａを制御してフォーカスレンズの位置を調整して合焦制御を行う。また、ＣＰＵ１２は、絞り駆動部２０Ａを制御して絞り２０の開口量を調整し、露光時に撮像素子２４に入射する光量を調整する。また、ＣＰＵ１２は、撮像素子２４からデータを読み出すときに、シャッター駆動部２２Ａに指令してメカニカルシャッター２２を閉じる。これにより、データ読み出し時に撮像素子２４に入射する光が遮光される。

フラッシュ発光部３０は、撮影時に発光して被写体を照明する発光部（例えば、放電管（キセノン管）又は発光ダイオード）と、発光部に電力を供給するコンデンサとを備えている。

撮像素子２４は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。なお、撮像素子２４として、ＣＣＤの代わりに他の方式の撮像素子（例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ）を用いることも可能である。

撮影レンズ１８を通過した被写体光は、撮像素子２４の受光面に結像される。撮像素子２４の受光面には、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の色フィルターが取り付けられた多数の受光素子（フォトダイオード）が配置されている。なお、３原色以外（例えば、補色系）の組み合わせの色フィルターを用いることも可能である。

ＣＰＵ１２は、撮像素子駆動部２４Ａを制御して撮像素子２４を駆動し、撮影レンズ１８に結像した被写体光をＲ，Ｇ，Ｂの３原色に対応する信号電荷（色信号）に変換して読み出す。撮像素子２４から読み出されたアナログの色信号は、アナログ信号処理部２６によってサンプリングホールド（相関２重サンプリング処理）されて増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路２８によってデジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号に変換される。アナログ信号処理部２６におけるＲ、Ｇ、Ｂ信号の増幅ゲインは撮影感度（ＩＳＯ感度）に相当する。ＣＰＵ１２は、被写体の明るさ等に応じてこの増幅ゲインを調整することにより撮影感度を設定する。

上記デジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号は、データバス３４を介してメインメモリ３８に記憶される。メモリ制御部３６は、ＣＰＵ１２からの指令に応じてメインメモリ３８上でデータの入出力を行う時に所要の信号変換を行う。

デジタル信号処理部４０は、ＣＰＵ１２からの指令に従ってメインメモリ３８に記憶されたデジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号に対して所定の信号処理（例えば、同時化処理、階調変換処理（ガンマ補正処理）、輪郭補正処理及びホワイトバランス調整処理）を施すとともに、デジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号を輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ信号）に変換する。

ライブビュー画像（スルー画）を表示部４８に表示する場合、デジタル信号処理部４０において生成されたＹ／Ｃ信号が１フレーム分ずつＲ，Ｇ，Ｂ信号に変換された後表示部４８に出力される。

次に、電子カメラ１０における撮影処理について説明する。ＣＰＵ１２は、レリーズボタンの半押し（Ｓ１オン）を検出すると、撮影準備処理（例えば、自動露出制御（ＡＥ：Automatic Exposure）及び自動合焦制御（ＡＦ：Auto-Focus））を開始する。ＣＰＵ１２は、メインメモリ３８に記憶されたデジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号を所定の分割エリアごとに積算する。そして、ＣＰＵ１２は、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の積算値に基づいて露出値（撮影ＥＶ値）を算出し、所定のプログラム線図に従って、絞り値及びシャッタースピードを調整する。また、ＣＰＵ１２は、フラッシュ発光部３０を制御し、調光制御を行う。

また、ＣＰＵ１２は、例えば、画像信号のＧ信号の高周波成分が極大になる位置を合焦位置として求め、レンズ駆動部１８Ａに指令を出力してフォーカスレンズを合焦位置に移動させる。

また、自動ホワイトバランス調整（ＡＷＢ）が設定されている場合、ＣＰＵ１２は、所定の分割エリアごとにＲ，Ｇ，Ｂ信号の色ごとの平均積算値を算出する。そして、ＣＰＵ１２は、分割エリアごとに算出されたＲ，Ｇ，Ｂ信号の平均積算値に基づいて光源種を判別し、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号に対するホワイトバランスゲインを制御する。

レリーズボタンの半押し（Ｓ１オン）に応じてＡＥ処理及びＡＦ処理が行われた後、レリーズボタンが全押しされると（Ｓ２オン）、記録用の撮影動作がスタートする。Ｓ２オンに応答して取得された画像データはデジタル信号処理部４０によって輝度／色差信号（以下、Ｙ／Ｃ信号という。）に変換され、ガンマ補正等の所定の処理が施された後、メインメモリ３８に記憶される。

メインメモリ３８に格納されたＹ／Ｃ信号は、所定のフォーマットに従って圧縮された後、外部メモリ制御部４２を介して記録媒体４４に記録される。静止画は、例えば、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）形式、動画は、例えば、ＡＶＩ（Audio Video Interleaving）形式の画像ファイルとして記録される。

電子カメラ１０の動作モードが再生モードに設定されると、記録媒体４４に記録されている所定の画像ファイル（例えば、記録媒体４４に最後に記録された画像ファイル）が読み出される。読み出された画像ファイルが静止画ファイルの場合、記録媒体４４から読み出された画像ファイル中の画像圧縮データが非圧縮のＹ／Ｃ信号に伸張され、表示制御部４６によって表示用の信号に変換された後、表示部４８に出力される。これにより、当該画像ファイルに格納された画像が表示部４８の画面上に表示される。

［撮像素子の構成］
図２は、撮像素子２４の構成を模式的に示す平面図である。

図２に示すように、撮像素子２４の受光面には、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の色フィルターが取り付けられた多数の受光素子が配置されている。図２では、大文字のＲ，Ｇ，Ｂが付された画素をＡ面の画素とし、小文字のｒ，ｇ，ｂが付された画素をＢ面の画素とする。なお、画素の配列は図２の例に限定されるものではない。

図２に示すように、Ａ面、Ｂ面ともそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ３原色の色フィルターを含んでおり、Ａ面だけ又はＢ面だけでフルカラー画像を生成することが可能である。

図２に示すように、Ａ面とＢ面の各画素には、それぞれ専用の電荷転送路（５０Ａ，５０Ｂ）と読み出し電極（５２Ａ，５２Ｂ）が設けられている。これにより、Ａ面の画素に蓄積された信号電荷とＢ面の画素に蓄積された信号電荷は、それぞれ独立に読み出し及び転送を行うことが可能である。

［撮像素子の駆動方法］
以下、連続撮影モード時における撮像素子の駆動方法について、図３のタイミングチャートを用いて説明する。

本実施形態に係る電子カメラ１０は、１回のレリーズボタンの押下（Ｓ２オン）に応じて、フラッシュ発光部３０により被写体を照明している間に撮影を行う被写体照明撮影と、フラッシュ発光部３０を発光させないで、又はフラッシュ発光部３０を発光させた後、フラッシュ発光の影響が十分に小さくなった段階で撮影を行う被写体非照明撮影とを連続して行う連続撮影モードを有している。上記連続撮影モードの被写体非照明撮影時には、被写体照明撮影時とは異なる撮影条件（例えば、異なる露出値、又は異なる撮影感度（被写体照明撮影時よりも高い撮影感度））で撮影が実行される。ここで、フラッシュ発光の影響が十分に小さくなった段階とは、例えば、現在の被写体（例えば、合焦している被写体、主要被写体）の明るさと、フラッシュ発光部３０を発光させる前の上記被写体の明るさとの差分の絶対値が所定値以下になった段階である。なお、上記差分が所定値以下になるまでの時間（Ｂ面画素の露光が可能になるタイミング、露光開始可能タイミング）は、電子カメラ１０から被写体までの距離（被写体距離）ごとに測定して、電子カメラ１０のメインメモリ３８に予め記録しておいてもよい。これにより、撮影時には、撮影準備処理（ＡＦ処理）により求められた被写体距離を用いてメインメモリ３８上の露光開始可能タイミングのデータを検索して、露光開始可能タイミングを求めることができる。

まず、露光前には、図３に示すように、撮像素子駆動部２４Ａから撮像素子２４にＯＦＤパルスが印加され、撮像素子２４が配設されている基板側に各画素に蓄積されている不要電荷が廃棄される。そして、レリーズボタンの半押し（Ｓ１オン）に応じて既述の撮影準備処理が実行され、被写体照明撮影と被写体非照明撮影の露光時間が決定される。

次に、レリーズボタンが全押し（Ｓ２オン）に応じて、ＯＦＤパルスの印加が停止されると同時に、フラッシュ発光部３０にフラッシュ発光パルスが出力されてフラッシュ発光部３０が発光し、撮像素子２４のＡ面画素の露光が開始される。そして、フラッシュ発光部３０の発光が終了すると、撮像素子駆動部２４ＡからＢ面画素読み出し電極５２Ｂを介して撮像素子２４に信号電荷転送パルスＰＢ１０が印加されて、Ｂ面画素に蓄積された信号電荷が電荷転送路５０Ｂに読み出された後、Ｂ面画素の露光が開始される。なお、Ｂ面画素の露光の開始タイミングは、Ａ面画素とＢ面画素の露光時間が略同時に終了するように調整される。

次に、上記撮影準備処理（ＡＥ処理）において決定されたＡ面画素とＢ面画素の露光時間が経過すると、メカニカルシャッター２２が閉じられて、電荷転送路５０Ａ及び５０Ｂに残留している不要な電荷を掃き出すための掃き出し駆動が行われる。そして、撮像素子駆動部２４Ａから画素読み出し電極５２Ａ及び５２Ｂを介して撮像素子２４にそれぞれ信号電荷転送パルスＰＡ１０，ＰＢ１２が印加されて、Ａ面画素とＢ面画素に蓄積された信号電荷が別々に転送されて読み出される。

次に、Ａ面画素とＢ面画素から読み出された信号電荷が別々に処理されて、Ａ面画素とＢ面画素から読み出された信号電荷から、それぞれ被写体照明撮影による画像データと被写体非照明撮影による画像データが作成される。

本実施形態によれば、撮像素子２４の画素をＡ面とＢ面に分けて読み出すようにすることで、被写体照明撮影と被写体非照明撮影との間に信号電荷の読み出し及び転送を行わないようにしたので、両撮影間の実行タイミングの時間差を極限まで短縮することができる。これにより、被写体照明撮影と被写体非照明撮影の同時性を高めることが可能となる。

なお、Ａ面画素から得られた画像とＢ面画素から得られた画像を合成する処理を行うことも可能である。この場合、本実施形態によれば、被写体照明撮影と被写体非照明撮影の同時性が高く、両撮影における被写体の動き量が小さいので、画像の合成処理演算における演算量を少なくすることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図４は、連続撮影モード時における撮像素子の駆動方法の第２の実施形態を示すタイミングチャートである。

まず、露光前には、図４に示すように、撮像素子駆動部２４Ａから撮像素子２４にＯＦＤパルスが印加され、撮像素子２４が配設されている基板側に各画素に蓄積されている不要電荷が廃棄される。そして、レリーズボタンの半押し（Ｓ１オン）に応じて既述の撮影準備処理が実行され、被写体照明撮影と被写体非照明撮影の露光時間が決定される。

次に、レリーズボタンが全押し（Ｓ２オン）に応じて、ＯＦＤパルスの印加が停止されると同時に、フラッシュ発光部３０にフラッシュ発光パルスが出力されてフラッシュ発光部３０が発光し、撮像素子２４のＡ面画素の露光が開始される。そして、フラッシュ発光部３０の発光が終了し、Ａ面画素の露光時間が終了すると、撮像素子駆動部２４ＡからＡ面画素読み出し電極５２Ａを介して撮像素子２４に信号電荷転送パルスＰＡ２０が印加されて、Ａ面画素に蓄積された信号電荷が電荷転送路５０Ａに読み出される。

次に、ＯＦＤパルスが印加され、撮像素子２４の各画素に蓄積されている不要電荷が廃棄された後、Ｂ面画素の露光が開始される。そして、Ｂ面の露光時間が経過すると、撮像素子駆動部２４ＡからＢ面画素読み出し電極５２Ｂを介して撮像素子２４に信号電荷転送パルスＰＢ２０が印加されて、Ｂ面画素に蓄積された信号電荷が電荷転送路５０Ｂに読み出される。

次に、Ａ面画素とＢ面画素から読み出された信号電荷が別々に転送されて、処理されて、Ａ面画素とＢ面画素から読み出された信号電荷から、それぞれ被写体照明撮影による画像データと被写体非照明撮影による画像データが作成される。

本実施形態によれば、撮像素子２４の画素をＡ面とＢ面に分けて読み出すようにすることで、被写体照明撮影と被写体非照明撮影との間に信号電荷の転送を行わないようにしたので、両撮影間の実行タイミングの時間差を極限まで短縮することができる。更に、本実施形態によれば、被写体照明撮影と被写体非照明撮影の露光時間を独立制御して最適な値に設定することが可能となる。一般的には、被写体照明撮影時には露光時間を短く、被写体非照明撮影時には露光時間を長く設定することで、それぞれに最適な露光時間を設定することができる。

なお、本実施形態では、被写体照明撮影と被写体非照明撮影とを繰り返して実行することも可能である。この場合、１台の力メラで被写体照明撮影による動画と被写体非照明撮影による動画を同時に取得することが可能になる。このような態様は、監視カメラとして有用である。

［画像の合成処理］
次に、上記の実施形態により得られた被写体照明撮影の画像と被写体非照明撮影の画像を合成する処理について、図５を参照して説明する。

画像Ｐ１０は、被写体照明撮影による画像である。画像Ｐ１０では、フラッシュ光が到達可能な範囲にある主要被写体（人物）が明るく鮮明に写っており、フラッシュ光が到達できない背景（建物等の景色）は暗くなっている。

画像Ｐ１２は、被写体非照明撮影による画像であり、画像Ｐ１０と比較して露光時間が長く設定されるか、又は撮影感度が高く設定されて撮影されたものである。画像Ｐ１２では、画像Ｐ１０と比較して、背景が明るく鮮明になっているが、例えば撮影条件が逆光気味になっている等の理由により主要被写体は暗くなっている。

画像Ｐ２０は、被写体照明撮影による画像Ｐ１０から主要被写体（人物）を抽出し、被写体非照明撮影による画像Ｐ１２から背景を抽出して、両者を合成したものである。画像Ｐ２０では、主要被写体と背景がともに明るく鮮明になっている。

一方、画像Ｐ２２は、画像Ｐ１０及びＰ１２を単純加算したものである。単純加算のような簡易的な手法では主要被写体を最適な明るさとすることが一般的に困難であるため、画像Ｐ２２は、主要被写体の部分が画像Ｐ２０と比較して白飛び気味になっており、主要被写体である人物の目鼻立ちが判別し難くなっている。

被写体照明撮影と被写体非照明撮影の時間間隔が長いと、その間に被写体が動いてしまう場合がある。このため、被写体照明撮影と被写体非照明撮影により得られた画像を合成する場合には、被写体の移動量を補正するなど高度な画像処理を行う必要があり、合成のための演算処理負荷が増大する。本発明によれば、両撮影の同時性を高め、被写体の動きを短縮することができるので、重い演算処理は不要となる。従って、簡易的な演算処理で合成画像を得ることが可能となる。

１０…電子カメラ、１２…ＣＰＵ、１４…電源部、１６…操作部、１８…撮影レンズ、２０…絞り、２４…撮像素子、２６…アナログ信号処理部、２８…Ａ／Ｄ変換回路、３０…フラッシュ発光部、３２…制御バス、３４…データバス、３６…メモリ制御部、３８…メインメモリ、４０…デジタル信号処理部、４２…外部メモリ制御部、４４…記録媒体、４６…表示制御部、４８…表示部、５０Ａ，５０Ｂ…電荷転送路、５２Ａ…Ａ面画素読み出し電極、５２Ｂ…Ｂ面画素読み出し電極

Claims (10)

1. 第１の方向に複数配列された第１グループの受光素子を含む第１の画素列と、前記第１の方向に複数配列された第２グループの受光素子を含む第２の画素列とを含み、前記第１及び第２の画素列が前記第１の方向に略垂直な第２の方向に交互に配設された撮像素子と、
   前記第１の画素列にそれぞれ対応して配置されており、前記第１グループの受光素子に蓄積された電荷を転送するための第１の電荷転送路と、
   前記第２の画素列にそれぞれ対応して配置されており、前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を転送するための第２の電荷転送路と、
   発光して被写体を照明するフラッシュ発光手段と、
   撮影指示の入力を受け付ける撮影指示手段と、
   前記撮影指示の入力に応じて、前記フラッシュ発光手段により前記被写体を照明しながら、前記第１グループの受光素子により前記被写体の画像を撮影する被写体照明撮影と、前記第２グループの受光素子により前記被写体の画像を撮影する被写体非照明撮影とを連続して行い、前記被写体照明撮影及び前記被写体非照明撮影を行った後に、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を読み出して、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送する撮影制御手段と、
   前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子から読み出されて転送された電荷から、それぞれ被写体照明撮影による画像と、被写体非照明撮影による画像とを取得する画像取得手段と、
   を備える撮影装置。
2. 前記撮影制御手段が、前記撮影指示の入力に応じて、前記フラッシュ発光手段を発光させて前記撮像素子の露光を開始して前記被写体照明撮影を行い、前記被写体照明撮影後に前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷の掃き出し駆動を行い、前記掃き出し駆動の後に前記第２グループの受光素子の露光を開始して前記被写体非照明撮影を行い、前記被写体非照明撮影の終了後に前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を読み出して、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送する請求項１記載の撮影装置。
3. 前記撮影制御手段が、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子の露光時間が同時に終了するように、前記第２グループの受光素子の露光の開始タイミングを制御する請求項２記載の撮影装置。
4. 前記撮影制御手段が、前記撮影指示の入力に応じて、前記撮像素子の露光を開始して前記被写体照明撮影を行い、前記被写体照明撮影の終了後に前記第１グループの受光素子に蓄積された電荷を前記第１の電荷転送路に読み出し、前記第１グループの受光素子から前記電荷を読み出した後に前記撮像素子の露光を開始して前記被写体非照明撮影を行い、前記被写体非照明撮影の終了後に前記第２グループの受光素子から電荷を読み出して、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子から読み出された電荷を、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送する請求項１記載の撮影装置。
5. 前記被写体照明撮影により取得した画像と前記被写体非照明撮影により取得した画像とを合成する画像合成手段を更に備える請求項１から４のいずれか１項記載の撮影装置。
6. 第１の方向に複数配列された第１グループの受光素子を含む第１の画素列と、前記第１の方向に複数配列された第２グループの受光素子を含む第２の画素列とを含み、前記第１及び第２の画素列が前記第１の方向に略垂直な第２の方向に交互に配設された撮像素子と、前記第１の画素列にそれぞれ対応して配置されており、前記第１グループの受光素子に蓄積された電荷を転送するための第１の電荷転送路と、前記第２の画素列にそれぞれ対応して配置されており、前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を転送するための第２の電荷転送路とを備えた撮影装置を用いて画像を撮影する撮影方法であって、
   撮影指示の入力に応じて、フラッシュ発光手段により被写体を照明しながら前記第１グループの受光素子により前記被写体の画像を撮影する被写体照明撮影と、前記第２グループの受光素子により前記被写体の画像を撮影する被写体非照明撮影とを連続して行う撮影工程と、
   前記被写体照明撮影及び前記被写体非照明撮影を行った後に、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷を読み出して、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送する転送工程と、
   前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子から読み出されて転送された電荷から、それぞれ被写体照明撮影による画像と、被写体非照明撮影による画像とを取得する画像取得工程と、
   を備える撮影方法。
7. 前記撮影工程が、
   前記フラッシュ発光手段を発光させて前記撮像素子の露光を開始して前記被写体照明撮影を行う工程と、
   前記被写体照明撮影の終了後に、前記第２グループの受光素子に蓄積された電荷の掃き出し駆動を行う工程と、
   前記掃き出し駆動の後に前記第２グループの受光素子の露光を開始して前記被写体非照明撮影を行う工程と、
   前記被写体照明撮影及び前記被写体非照明撮影の終了後に、前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子からそれぞれ前記第１及び第２の電荷転送路に電荷を読み出して転送する工程と、
   を備える請求項６記載の撮影方法。
8. 前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子の露光時間が同時に終了するように、前記第２グループの受光素子の露光の開始タイミングを制御する工程を更に備える請求項７記載の撮影方法。
9. 前記撮影工程が、
   前記フラッシュ発光手段を発光させて前記撮像素子の露光を開始して前記被写体照明撮影を行う工程と、
   前記被写体照明撮影の終了後に前記第１グループの受光素子に蓄積された電荷を前記第１の電荷転送路に読み出す工程と、
   前記第１グループの受光素子から前記電荷を読み出した後に前記撮像素子の露光を開始して前記被写体非照明撮影を行う工程と、
   前記被写体非照明撮影の終了後に前記第２グループの受光素子から電荷を読み出す工程と、
   前記第１グループ及び前記第２グループの受光素子から読み出された電荷を、それぞれ前記第１及び第２の電荷転送路を介して転送する工程と、
   を備える請求項６記載の撮影方法。
10. 前記被写体照明撮影により取得した画像と前記被写体非照明撮影により取得した画像とを合成する画像合成工程を更に備える請求項６から９のいずれか１項記載の撮影方法。

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