JP4281199B2

JP4281199B2 - 電子カメラ

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Publication number: JP4281199B2
Application number: JP2000046705A
Authority: JP
Inventors: 雅太田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: JP2001230966A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を使用する電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から被写体を撮影するに当たっては、被写体までの距離、被写体の輝度、被写体の色温度等を知る必要があった。そのためこれまでは通常、撮影用の撮像素子以外にＡＦ（被写体までの測距を行いそれに基づいて撮影レンズを自動駆動する）、ＡＥ（被写体輝度を求めそれに基づいて露出条件（シャッタースピードと絞り値）を決定する）、ＷＢ（被写体又は光源の色温度を検出し、被写体の最適な色再現を行うことを言い、これを自動的に制御する場合はＡＷＢという）等を行うためにそれぞれ専用の素子を使用し、更に、場合によっては専用の光学系を必要としていた。
【０００３】
例えば、ＡＦにおいてはフィルム面と等価の位置にＡＦ用センサが配置されるように専用光学系を備え、更にこの専用ＡＦ素子以外にも最適光量で演算するために、撮像素子とは別体の入射光量モニタ用の素子を備える必要があった。ＡＥにおいても同様で、専用光学系と、測光精度を高めるために複数の測光領域からなる専用センサが必要であった。
【０００４】
また、通常のビデオカメラとは異なり電子スチルカメラにおいては、狙ったシャッターチャンスを逃さないためにもシャッターレリーズ後は可能な限り速く最適条件での被写体情報を取り込む必要がある。この様にシャッタータイムラグを出来るだけ短くするために通常は、撮影前に撮影時の色温度を検出し、最適のホワイトバランスで撮影できるように、別途ホワイトバランス（ＷＢ）用専用センサを必要としていた。
【０００５】
一方、撮像用センサを利用してＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢ全てあるいはその一部を行うという考えは以前から各種形態が考案され発表されている。撮像用センサで上記の全ての機能を行わせるという考案の一例が特開平２−２１０９７４号公報に開示されている。
そこでは、ＣＣＤ撮像素子を使用して、ＡＷＢ、ＡＦ、ＡＥの順に行い最後に撮影するというものである。概略の内容を以下に説明する。まず、ＣＣＤのダイナッミクレンジの範囲内で各種演算を精度良く行うために、被写体輝度でのＣＣＤのオーバーフロー時間を始めに測定する。その後の色温度の測定に当たっては、光学系に拡散板を挿入し、撮像面の光量を均一にしてから露光し、この撮像素子からの出力信号を色分離回路、積分器を通し、Ａ／Ｄ変換しＣＰＵに取り込んでＡＷＢ演算を行う。
【０００６】
その後のＡＦ用演算に際しては、まず光学系にピントずらし用レンズ及び位相差検出用光学系を挿入し、ＣＣＤをリセット後、前記オーバーフロー時間露光する。このＣＣＤからの出力の内、ＡＦ用領域のみを外部のスイッチで選択して、Ａ／Ｄ変換してＣＰＵに取り込みＡＦ演算する。この位相差方式を用いたＡＦ方式については、例えば特開平９−１８４９７３号公報に原理とそれを実現する方法として、時系列の瞳分割を利用した方法が開示されている。
【０００７】
次に、その後のＡＥ演算においては、前述したＡＦ測光で使用した光学系を退避させ、ＣＣＤで露光した後、スポット測光、平均測光に応じた領域のみを外部スイッチで抜き出し積分し、Ａ／Ｄ変換し、ＣＰＵでＡＥ演算するというものである。
一方撮像素子の製造工程にＣＭＯＳプロセスを用いて、低コスト化、低消費電力化を図るとともに、更にはセンサチップ内部に信号処理あるいは演算機能を持たせた種々の形態のＣＭＯＳイメージセンサが発表され、近年では実際に安価な電子カメラにこれらを応用した製品も発表されている。
【０００８】
ＣＭＯＳセンサは、フォトダイオードで光電変換した微少信号を画素毎に形成されているセルアンプで増幅した後読み出すことを特徴としていて、これまでにもＳＩＴ(Static Induction Transistor)、ＣＭＤ(Charge Modulation Device)、ＢＡＳＩＳ(BAse Stored Image Sensor)、ＦＧＡ(Floating Gate Array)、ＢＣＭＤ(Bulk Charge Modulated Device)、ＡＭＩ(Amplified MOS intelligent Imager)、ＢＣＡＳＴ(Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor Array)等、各種タイプが発表されている。これらセンサの詳細については各種文献が発表されているのでそちらを参考にされたい。
【０００９】
また最近ではこれらに加えて、ビジョンチップといわれる、イメージセンサに演算機能を集積化して三次元画像並列処理を行うセンサや、簡単な網膜機能を行うことも可能な人工網膜センサも発表されていて、この人工網膜チップについてはゲーム、携帯電話、セキュリティシステム等への応用も発表されている。
人工網膜チップについては特開平６−１３９３６１や特開平８−２９２９９８等にその原理や機能についての詳細な内容が記述されているのでそれらを参照していただきたい。
【００１０】
ここではそこに述べられている、人工網膜チップで実現される主な機能について次に述べることとする。まず、各受光素子（センサ）の列毎の読み出しを制御する複数のスキャナに信号を送ることにより、任意行から任意行まで出力させることが出来る。この複数のスキャナに供給する電圧と、入力画像強度との積和演算した結果がセンサの出力として得られる。これにより容易に画素間演算（輪郭強調等）した画像出力を得ることが出来る。
【００１１】
また、スキャナの制御信号を所望のパターンとしてこれを順次印可していくことによりパターンマッチングが可能となる。更にセンサの列方向を制御するランダムスキャナを搭載することにより、列方向の任意の範囲を読み出すことが出来、その結果、前述の任意行の読み出し機能と併せて、任意領域の画像のみを読み出すことが可能となる。複数の注視パターンがある場合についても、読み出し領域を複数設定し、順にその領域を読み出せば良い。
【００１２】
センサセルをリセットしてから部分画像を読み出すまでの時間をその部分の明るさに応じて設定する回路を付加することにより、セル毎あるいは複数領域の領域毎に蓄積時間を変えることが出来る。読み出し時に２行以上を転送してから読み出すようにすることにより、分解能を低下させることが可能となり、パターンマッチングを高速に行うことが出来る。
【００１３】
その他、画像の空間直行変換、文字認識機能を持たせることが可能である等様々な機能をこの素子に持たせることが可能である。
また、一般に、ＣＣＤ型撮像素子は光電変換部に受光量に応じて蓄積された電荷そのものを転送して出力するために、一度信号を読み出してしまうと受光用セルには信号電荷が残っていない（破壊型素子）のに対して、前述した大部分のＣＭＯＳセンサは、光電変換部に蓄積された電荷をＭＯＳ型ＦＥＴ等を使用して前述したセルアンプで増幅するとともに電圧に変換して出力していることから、読み出し時に信号電荷の消費がなく、受光途中であっても繰り返して信号を読み出すことが出来る（非破壊型素子）という大きな特徴がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した、撮像素子単独でＡＥ、ＡＦ、ＡＷＢを行うという方式に置いては、それぞれの測定の前にそれぞれの測定目的に合った光学系を設定する必要がある。そのため、撮影者が被写体を撮影したいと考えてシャッターを押したとしても実際に撮像開始されるまでに非常に時間がかかってしまい大切なシャッターチャンスを逃してしまうこととなる。
【００１５】
本発明は、タイムラグの少ない電子カメラを提供することを目的とする。
【００１６】
【問題点を解決する為の手段】
請求項１に記載の電子カメラは、被写体光を受光して電荷を蓄積する複数の受光素子からなる撮像面を備え、それぞれの受光素子から信号を出力する順番とタイミングとを任意に設定可能であり、前記複数の受光素子のうちの少なくとも２つの受光素子信号を加算して出力する撮像素子と、前記撮像素子の前記撮像面のうち第１範囲および第２範囲を指定する指定手段と、前記複数の受光素子それぞれの電荷蓄積をリセットした後に電荷の蓄積を開始し、電荷の蓄積開始後は電荷蓄積をリセットすることなく、前記指定手段で指定された第１範囲内にある所定数ごとの受光素子信号を加算した加算信号を所定時間ごとに読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段が前記加算信号を読み出すごとに、前記加算信号のレベルが所定のレベル範囲内にあるかどうかを判定する判定手段と、前記受光素子の電荷蓄積をリセットし電荷の蓄積を開始してから前記加算信号のレベルが所定のレベル範囲内になるまでの蓄積時間を測定する測定手段と、前記判定手段が所定のレベル範囲内にあると判定した場合、前記蓄積時間に基づいて撮影条件を演算する測光演算を開始するとともに、前記指定手段により指定された第２範囲内の複数の受光素子の信号に基づいて被写体までの距離を演算する測距演算を開始し、前記測距演算の結果で撮影レンズを駆動するとともに被写体の色温度を演算する測色演算を行なう制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項１の発明によれば、測距演算の結果に基づいて撮影レンズを駆動させている最中に撮像素子から信号を出力し、これを基に被写体の色温度を計算する事によって、無駄な時間を最小限に押さえる構成としている。その結果、１回の撮影シーケンスを短縮することが出来る。
【００５０】
図７に撮像素子のフィルタとして、色再現が良い等の理由からもっとも一般的に採用されている、ベイヤー配列を示す。この図７と先の図６を用いて具体的に開口部のフィルターについて説明する。
【００５１】
この場合、一方の開口（図６の６０６ａ及び６０７ａ）にはＧフィルタを、もう一方の開口（図６の６０６ｂ及び６０７ｂ）にはＲとＢの補色であるマゼンタフィルタを設けることによりマゼンタフィルタを透過した光束は撮像素子上のＲとＢの受光素子上に結像し、一方Ｇフィルタを透過した光束はＧの受光素子上に結像する。これにより分離されたＧ画面とマゼンタ画面とは等しい解像度を有しているので、この２種類の画面を基に周知の相関演算を用いて容易に測距演算を行うことが出来る。
【００６３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による好適な一実施形態を示す。図１に本発明による電子カメラの実施例を示す。
図１において、１０１は被写体像を取り込むための撮影用レンズ、１０２は図６に示す各種開口を備え、撮像素子に入射する光束を制限するための絞り、１０３はランダム読み出し及び加算機能を有した撮像素子で、００１１〜００１３段落にその主な機能を示した人工網膜チップ等を使用している。さらにこの撮像素子１０３は図７に示すようなフィルタ配列を有していて、この撮像素子１０３に絞り１０２を通った被写体からの光束が結像し、電気信号に変換され出力される。この絞り１０２の一実施形態を図６を用いて説明する。
【００６４】
図６において、光束を遮蔽する絞り６０１上には入射光量に応じて大きさの異なる複数の選択可能な開口（６０２〜６０５）と、光軸に対して上下あるいは左右の対称の位置に開口を持った、入射光束を分割（瞳分割）しＡＦ制御するための開口（６０６ａ、６０６ｂ及び６０７ａ、６０７ｂ）が配置されている。そしてこの瞳分割ＡＦ用開口６０６ａ、６０６ｂ、６０７ａ、６０７ｂには撮像素子１０３のフィルタと同じかあるいは補色のフィルタがそれぞれ設置されている。図７のフィルタ配列の撮像素子の場合には、開口６０６ａ、６０７ａにＧ（グリーン）フィルタを、そして６０６ｂ、６０７ｂにはＧの補色であるＭ（マゼンタ）フィルタをそれぞれ設置するのが好ましい。
【００６５】
さて、撮像素子１０３で電気信号に変換された被写体信号は、次の信号処理回路１０４でＣＤＳ処理、ガンマ処理等を施されてからデジタル信号に変換され、更にゲイン調整、補間、圧縮等の公知の処理を施され、メモリカード等着脱自在の記録媒体１０５に記録される。
この信号処理回路１０４ではこれら公知の信号処理以外に、測光用露光に基づいた信号から、シャッタータイム、絞り値を計算する回路、測色用露光に基づいた信号から撮影画像に対してホワイトバランスを施すための回路、瞳分割ＡＦ時のコントラストが十分であるか否かを判定する回路、二つの瞳を通ってきた光束を、サンプリングにより二つの画像信号に分離する回路、この分離した二つの画像間の相関演算を行いピントのズレ量を計算する回路等が含まれる。そして、これらの回路は一つのＡＳＩＣで構成する事も可能で、その結果カメラのより一層の小型化が可能となる。
【００６６】
表示装置１０６は、カメラがビデオ動作しているときに被写体の動画を表示するために使用する。これにより、撮影するに際し前もって露出条件、合焦精度、画角等を確認することが出来る。もちろん、記録媒体１０５に記録されている画像信号を再生し、信号処理回路１０４にて表示に適した信号形態に変換し表示装置１０６で表示することもできる。
【００６７】
コントロール回路１０７は、カメラ全体のシーケンスを司る回路で、ユーザが操作する不図示のシャッタ釦、スポット測光、中央重点測光等を選択するＡＥモード選択釦、ＡＥ／ＡＦエリア選択用釦等で構成される操作部材１０８からの入力を受けて一連の撮影及び記録動作等を開始させる。またこのコントロール回路１０７では、前述した信号処理回路１０４での各種信号処理結果に基づいてドライバ１０９へ、信号を出力し、最適絞り開口に設定すべく絞り１０２を回転させる。
【００６８】
この絞りの回転に際しては、もし撮影時であったなら、絞り用開口（６０２〜６０５）を選択し、ＡＥ及びＡＦ動作中であったならば、瞳分割ＡＦ用開口（６０６、６０７）の何れかを選択する。更にコントロール回路１０７は、上述した相関演算結果に基づいてドライバ１１０へ信号を出力し、合焦位置へレンズを移動させる。このレンズ移動の結果合焦しなかった場合や、コントラスト不足によりＡＦ不可能と判断した場合にはレンズをマニュアル駆動可能にする切り換え手段をこのコントロール回路１０７に含ませても良い。
【００６９】
図２（ａ）は本発明の電子カメラの撮影に関連した動作の説明のためのフローチャートである。図２（ａ）において、電源オン後、前述した各種操作部材（１０８）によってステップＳ２０１で中央重点、スポット測光等の測光モード及び測光用エリアの位置、測距用エリアの位置等が選択されると直ちに、ステップＳ２０２で測光動作が開始される。この測光位置や測距位置に関しては、特に選択されなかった場合には、重要な被写体がくることの多い中央部に初期設定されている。
【００７０】
この測光動作によって撮像素子上に設定されている測光用エリアから所定信号レベルが得られたならば直ちに撮影用のシャッタースピードと絞り値とを演算する測光演算を開始する。それと同時に次のステップＳ２０３で、すでにステップＳ２０１で選択されている、前述した測光用エリアと同一の測距用エリアからの信号を使用して被写体までの測距を開始する。この測距の内容の詳細についても後述する。
【００７１】
このステップＳ２０３の結果、合焦したならば直ちに次のステップＳ２０４で被写体の撮影を行う。ただし、シャッターレリーズは前述した測距及び測光演算の両ステップが終了して始めて可能となる。このステップＳ２０４で受光素子の信号が出力されたならば直ちに次のステップＳ２０５で測色の為の動作を開始する。この測色演算の結果を用いて、色差信号をゼロにする等公知の方法で被写体のホワイトバランスを取り、その後ガンマ調整、圧縮等の処理をしてから記録媒体１０５に記録する。なお、シャッターが半押しの間は前述したステップＳ２０２の測光、Ｓ２０３の測距を繰り返す。
【００７２】
この様に本方式においては、測光、測距、測色の各動作を連続して行っている。即ち、ある一つの動作の結果の受光出力が得られたならば直ちにその出力に基づいて所定の演算を開始すると同時に次の動作を開始している。更に、測色動作については本来の撮影用露光終了後に行っているので、撮影までのタイムラグを最短とすることが出来る。
【００７３】
撮像素子として前述した非破壊型の素子を使用した場合には、図２（ｂ）及び図２（ｃ）のフローチャートに示すような撮影シーケンスも可能となる。即ち図２（ｃ）の場合は、測光動作の結果撮像素子から最適出力が得られたならば測光演算を開始するとともにほぼ同一露光状態で直ちに測色用の出力信号を撮像素子から取り出して測色演算を開始するとともに選択エリアから測距用信号を取り出して測距を開始しているので、次の撮影までのタイムラグを極めて短くすることが出来る。
図２（ｂ）の場合は、測光及び測距用動作終了後に測距動作で受光した信号をそのまま用いて測色演算しているので、この場合も撮影までのタイムラグを極めて短くすることが出来る。ここまで述べた測色動作及び演算については、もちろんマニュアルで設定することもでき、その場合にはここまで述べてきたシーケンスのうちから測色のためのステップを省くことが出来るので、記録までのサイクルを更に短縮することが出来る。
【００７４】
ここまで述べた測色動作及び演算については、もちろんマニュアルで設定することもでき、その場合にはここまで述べてきたシーケンスのうちから測色のためのステップを省くことが出来るので、記録までのサイクルを更に短縮することが出来る。
【００７５】
次に図３を用いて測光用エリア及び測距用エリアについて説明する。図３（ａ）はファインダ３０１の表示の一例で、５個の小さい四角３０２はスポット測光及び測距のためのエリアで、前述した図１におけるＡＥ／ＡＦエリア選択用釦１０８を操作することにより、これら５個のエリアの内、１個のエリアを選択するが、通常はスポット測光用のエリアと測距用エリアとは一致するように動作している。
【００７６】
前述の図１におけるＡＥ／ＡＦエリア選択用釦１０８を操作することにより、このスポット測光用エリアと測距用エリアとで互いに異なったエリアを測定させることも可能である。次に図３（ａ）の５個のエリアの内の１個のエリア３０２及び図３（ａ）の中央重点用エリア３０３の構造を説明する。ここで本電子カメラに使用する撮像素子の種類によってこれらのエリアの構造は異なっている。
【００７７】
ここで図４の測光用のフローチャートも使用して説明する。まず図４において、ステップＳ４０１で測光のための絞り（図６の６０２〜６０７の何れか）と撮像素子からの信号読み出しの時間間隔（図３（ｄ）のｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・）を設定する。シャッターレリーズから撮影までのタイムラグを極力小さくするために、この絞りとしては後述の測距時に使用するための二つの開口６０６あるいは６０７の何れかをこの測光用露光の際に使用することが望ましい。
【００７８】
次のステップＳ４０２において撮像素子をリセットして露光を開始し、ステップＳ４０３で先程設定した時間間隔（ｔ１、ｔ２，ｔ３、・・・）で撮像素子上の測光用エリア（図３の３０２や３０３）から信号を読み出す。この時、前述したように撮像素子がもし、非破壊型の素子でかつ受光素子の信号を加算して出力するタイプの撮像素子であったならば、図３（ａ）３０２の５カ所のエリアの内の１つのエリアあるいは中央重点エリア３０３から先程の時間間隔毎に加算した信号を連続して読み出してその出力レベルが予め設定されたレベルの範囲内にあるか否かを判別する。
【００７９】
このレベルの範囲内とは例えば、低輝度の場合には、測光演算する際の誤差が生じない程度のＳＮが得られるレベルで、高輝度の場合には撮像素子出力が飽和していないレベルの範囲に設定される。そして図３（ｄ）に示すごとく、ｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・と時間の短い順に読み出していってステップＳ４０４で所定範囲に入ったタイミングでもって直ちにステップＳ４０５で撮影用シャッタータイムと絞りとを決定するための演算を開始する。
【００８０】
それと同時に予め選択されている図３（ａ）３０２の１カ所の測距用エリアから信号を読み出す測距用演算（後述）のためのステップＳ４０６へと進む。ステップＳ４０４で先程の所定範囲外であった場合について次に説明する。まず読み出し時間間隔がｔ１、ｔ２、・・・、ｔ１０の１０通りで各時間は前述のごとく１／２０４８、１／１０２４、・・・、１／４秒という２の冪乗に設定してあるとして、被写体輝度が明るすぎて、ｔ１時間後の出力レベルがすでに撮像素子の飽和出力となった場合には絞り値を図６の最小絞り（６０５）に設定するか又はシャッタータイムを撮像素子の可能な限り高速のシャッタースピードに設定するか又はこれらを併用することにより高輝度側に対応することが出来る。
【００８１】
ここでシャッタータイムは上述のt1から２の冪乗分の１ずつの時間間隔となるように設定する。逆に被写体輝度が暗すぎて、ｔ１０時間経過しても適正範囲内に出力レベルが達しなかった場合には、前述と逆の設定を行えばよい。この様にしてまずステップＳ４０７ですでに絞りやシャッターが変更されているか否かを確認した後、まだ変更前であったならばステップＳ４０８で所定の変更をした後ステップＳ４０２でリセットして新たに露光を開始する。
【００８２】
ステップＳ４０７で既に絞り、シャッタが変更されていたならば、つぎのステップＳ４０９でオーバーあるいはアンダー警告をするとともにステップＳ４１０において、最適設定ではないにしろ、可能な限りの撮影のための値を設定し、次の撮影ステップＳ４０６へと進む。また、夜間撮影や屋外のスキー場での撮影等で最初から通常よりも明るい又は暗いということが分かっている場合には前述した時間間隔を予めずらしておくことにより測光に要する時間を短縮することが出来る。
【００８３】
一方、撮像素子が破壊型素子の場合について次に説明する。図３（ｂ）に図３（ａ）３０２の５つのエリアの１つを拡大して示す。ここでは簡単のためにエリア内を縦横それぞれ５等分して計２５のエリアに分けてあり、エリア内の番号は、図３（ｄ）に示される４種類の読み出し時間間隔ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に対応させた場合を示す。また分割された各ブロックは更に例えば２×２、又はそれ以上の画素のブロックから構成されている。そして同一のブロック内の画素及び同一時間間隔に設定されているブロックは同時に加算されて出力される。
【００８４】
この様にすることにより読み出し時間の短い順に、エリア内の複数画素の平均信号レベルが得られることになり、破壊型の素子であってもリアルタイムに信号の蓄積状態をモニタすることが出来る。また、ここで述べた一つのブロックは単一画素で構成されていてもかまわない。
図３（ｃ）は、選択エリアを三つの領域に分け、上下の二つのエリアを測光用に、真ん中のエリアを測距用にしたものである。この様に構成することにより、上下の測光用ブロックからの平均信号出力が適正範囲にはいったならば直ちに測光演算を開始すると同時に、真ん中の測距用エリアから個々の受光画素からの信号を読み出して測距演算を開始することが出来、測光用の露光の後に測距用露光のために撮像素子をリセットする必要もなく、時間のロスを生ずることがない。
【００８５】
次に測距用のフローチャートを図５を基に説明する。まずステップＳ５０１の露光に関しては、もし撮像素子として、非破壊型撮像素子を使用した場合には、前述した測光時の露光により蓄積した電荷状態をそのまま引き続き利用し、もしも破壊型素子を使用した場合であっても、図３（ｃ）に述べた選択エリア構造の場合であったなら新規にリセットし露光をする必要はない。次のステップＳ５０２で選択されたＡＦ用エリアから信号を個別に読み出す訳であるがこの時もし被写体輝度が低かった場合には、電気的にゲインを上げ信号レベルを大きくすることによってコントラスト上げてから次のステップに進めればよい。
【００８６】
このゲインを上げる方法以外にも、隣り合った２画素を加算してから出力するようにすれば出力信号レベルを大きくすることが出来る。この加算に際しても、単純に第１番目と２番目の画素を加算して出力し、次に第３番目と第４番目の画素とを加算して出力するという方法以外に、第１番目と２番目とを加算して出力し、次は第２番目と第３番目の画素とを加算し、以降順に１画素ずつずらして加算して出力するという方法があり、この後者の加算方法によると解像力の低下を抑えることが出来る。もちろん２画素の加算だけでなくそれ以上の画素を加算しても良い。
【００８７】
この様にして被写体輝度に応じて最適の読み出し方法で読み出した信号レベルがＡＦ演算のために適したレベルであるか否かをステップＳ５０３で判定する。測光したすぐ後にＡＦ用信号を取り出す場合には、このステップは通常不要であるが、後述する否合焦時でレンズを移動したりしている間に被写体輝度が変わったりすることもあり、その様な場合には測光し直しをする必要があるためステップＳ５０４へと進む。
【００８８】
ステップＳ５０３で適正レベルであることが確認されたならば、ステップＳ５０５で前述した様な方法で、ＡＦ用の演算を行う。この結果、次のステップＳ５０６で合焦と判断されたならば次のステップＳ５０７へと進み、前述した撮影手順のうちの本来の撮影あるいは測色の為のステップへと進む。もしステップＳ５０６で合焦していないと判断されたならばこのステップＳ５０６で演算されたズレ量に基づいてレンズ移動量を算出し、この量が次のステップＳ５０８でレンズの無限あるいは至近を超えているか否かを確認する。
【００８９】
ここでもしレンズの可動範囲内であったならば、次のステップ５０９でレンズを移動したのちステップＳ５１０で撮像素子をリセットし、ステップＳ５０１に戻り再度ＡＦ演算を行う過程を繰り返す。最終的にステップＳ５０６で合焦と判断されたら次のステップＳ５０７へと進むが、もし何回かレンズを移動しても合焦しない、あるいはレンズの無限あるいは至近に当たったならばステップＳ５１１でＡＦ不可表示をするとともに、次の動作に取りかかるステップＳ５０７へと進む。
【００９０】
但し、ここの説明ではこの様に合焦していないにも関わらず次の手順に進み、撮影可能としているが、これはもちろん撮影者の好みであって、合焦していない場合には撮影できないように設定されていてもよい。
以上の手順で測距の為のステップが終了したならば、直ちに撮像素子をリセットし、前述の測光演算の結果から得られたシャッタースピードと絞り値を使用して被写体の撮影を行う。この撮影に当たって撮像素子から読み出す画像信号は、通常は全画面ぶん読み出すが、記録媒体への記録画像数を多くしたい場合や記録までのサイクル時間を短くしたい場合などには撮像素子から間引いた信号を読み出すことも可能となっている。
【００９１】
この読み出された信号は取り敢えずディジタル信号に変換された１画面分のバッファメモリに記録されてからガンマ処理、ホワイトバランス処理、圧縮等の処理をされて最後に静止画像として記録媒体１０５に記録される。ここで、バッファメモリに記録されたならば直ちに撮像素子からそれぞれのカラーフィルタ毎の受光信号を加算した信号を読み出して、これらの各色信号の大きさを基に色差信号をゼロにすべく前述したホワイトバランス処理を行う。
【００９２】
以上述べた撮影手順によって、これまでは例えば垂直同期信号を基準として各種処理や動作がされていたのに対して、本発明では一つの動作が終了すると同時に次の動作に移るので無駄時間がないことと、撮像素子で可能な限りの処理を施してから読み出しているので外部処理がハード及びソフトともに軽減され、よってシャッタータイムラグを非常に短くすることが出来る。
【００９３】
また、本発明では測光、測色、測距の全てを一つの撮像素子を用いて演算するように説明したが、これはもちろん無理に一つの素子に全ての機能を持たせる必要はなく、カメラとして最も効率の良い形態とするように、それぞれの専用素子と適宜組み合わせてこれまで述べた機能を達成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる電子カメラの一実施形態のブロック図である。
【図２】図１の発明の電子カメラの撮影までの動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の発明の電子カメラのファインダ内表示、測光及び測距エリアの詳細、そして測光時に撮像素子から信号を読み出すときのタイミングを示す図である。
【図４】図１の発明の電子カメラの測光時のフローチャートである。
【図５】図１の発明の電子カメラの測距時のフローチャートである。
【図６】図１の発明の電子カメラに使用する絞りの一実施形態を示す図である。
【図７】図１の発明の電子カメラに使用する撮像素子のフィルタ配列の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０１撮影用レンズ
１０２絞り
１０３撮像素子
１０４信号処理回路
１０５記録媒体
１０６表示装置
１０７コントロール回路
１０８操作部材
１０９、１１０ドライバ
３０１ファインダ、
３０２スポット測光／測距エリア
３０３中央重点エリア
６０１絞り
６０２、６０３、６０４、６０５絞り用開口
６０６ａ、６０６ｂ、６０７ａ、６０７ｂＡＦ用開口

Claims

被写体光を受光して電荷を蓄積する複数の受光素子からなる撮像面を備え、それぞれの受光素子から信号を出力する順番とタイミングとを任意に設定可能であり、前記複数の受光素子のうちの少なくとも２つの受光素子信号を加算して出力する撮像素子と、
前記撮像素子の前記撮像面のうち第１範囲および第２範囲を指定する指定手段と、
前記複数の受光素子それぞれの電荷蓄積をリセットした後に電荷の蓄積を開始し、電荷の蓄積開始後は電荷蓄積をリセットすることなく、前記第１範囲内にある所定数ごとの受光素子信号を加算した加算信号を所定時間ごとに読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段が前記加算信号を読み出すごとに、前記加算信号のレベルが所定のレベル範囲内にあるかどうかを判定する判定手段と、
前記受光素子の電荷蓄積をリセットし電荷の蓄積を開始してから前記加算信号のレベルが所定のレベル範囲内になるまでの蓄積時間を測定する測定手段と、
前記判定手段が所定のレベル範囲内にあると判定した場合、前記蓄積時間に基づいて撮影条件を演算する測光演算を開始するとともに、前記第２範囲内の複数の受光素子の信号に基づいて被写体までの距離を演算する測距演算を開始し、前記測距演算の結果で撮影レンズを駆動するとともに被写体の色温度を演算する測色演算を行なう制御手段とを備えること
を特徴とする電子カメラ。
請求項１に記載の電子カメラにおいて、
撮影を指示する撮影指示手段をさらに備え、
前記撮影指示手段により撮影指示された場合、前記制御手段は、前記撮像素子をリセットし前記測光演算の結果に基づく撮影条件で撮像した受光素子信号を出力させ、前記受光素子信号に基づいて前記測色演算を行なうこと
を特徴とする電子カメラ。
請求項２に記載の電子カメラにおいて、
前記撮像素子は、前記受光素子信号を間引いて出力すること
を特徴とする電子カメラ。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記撮像素子は、少なくとも第１色と前記第１色とは異なる第２色とからなるカラーフィルタを各受光素子に備え、
前記制御手段は、前記第１色のカラーフィルタを備える受光素子の信号のみを加算した加算信号と、前記第２色のカラーフィルタを備える受光素子の信号のみを加算した加算信号とに基づいて前記測色演算を行なうこと
を特徴とする電子カメラ。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記読み出し手段は、前記第１範囲内の複数の受光素子から第１ブロックおよび前記第１ブロックとは異なる第２ブロックごとに加算した加算信号を読み出し、第１所定時間経過時に前記第１ブロックの加算信号を読み出し、前記第１所定時間より長い第２所定時間経過時に前記第２ブロックの加算信号を読み出すこと
を特徴とする電子カメラ。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記測距演算の結果、合焦しているかどうかを判定する合焦判定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記撮影条件として少なくとも絞り値を算出し、
前記合焦判定手段は、前記絞り値に応じて合焦しているかどうかを判定する判定基準を変更すること
を特徴とする電子カメラ。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記指定手段は、前記第１範囲と前記第２範囲とを同一の範囲として指定すること
を特徴とする電子カメラ。
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記指定手段は、前記第１範囲として互いに独立した複数の範囲を指定可能であること
を特徴とする電子カメラ。
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記読み出し手段は、前記第１範囲として前記撮像素子の中央部の範囲にある受光素子信号を加算した加算信号を読み出すこと
を特徴とする電子カメラ。