JP5090692B2

JP5090692B2 - 撮像装置

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Publication number: JP5090692B2
Application number: JP2006234751A
Authority: JP
Inventors: 宏宮澤; 邦彦金井; 秀夫中村
Original assignee: イーストマンコダックカンパニー
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: US7817910B2; JP2007318708A; US20070253695A1

Description

本発明は撮像装置、特に被写体輝度の測光に関する。

従来より、デジタルカメラで被写体を撮影する場合において、デジタルカメラの起動初期や撮影モードの切替、例えばレビューモードから撮影モードへの切替等、被写体の輝度が不明な状態で測光を行うときに、被写体の輝度がイメージセンサのダイナミックレンジを超えてしまう場合がある。このような場合には、適切な露光条件で撮影を行うべく、露光条件を変更して複数回撮影を行っている。

また、ストロボを発光させて撮影する場合において、予備発光を用いてストロボの発光量を調整するとき（ストロボ調光）に、イメージセンサのダイナミックレンジの都合で、１回の予備発光で遠くまで調光が行えない場合がある。このような場合にも、発光条件を変更して複数回予備発光させている。さらに、撮影感度が高い場合や発光ガイドナンバが大きい場合にはストロボ到達距離が長くなるため、イメージセンサのダイナミックレンジが狭いと１回の予備発光では調光が行えない場合があり、この場合にも発光量を変えた複数回の予備発光が必要となる。

図８に、予備発光を複数回行って本発光時の発光量を設定する動作タイミングチャートを示す。撮影前のモニタリング期間、ストロボ発光量を調整するための評価期間、及び本撮影である静止画撮影期間に大別して示す。モニタリング期間では、ＣＣＤ等のイメージセンサに蓄積された電荷を転送して画像信号として読み出し、圧縮等の画像処理を施してＬＣＤ等の表示装置に表示する。垂直同期信号ＶＤはＣＣＤ１画面毎に出力される信号でタイミングジェネレータで生成される。垂直同期信号ＶＤに同期して読み出しパルスＳＧをイメージセンサに供給して読み出しタイミングを決定する。掃出パルスＳｕｂでＣＣＤに蓄積されている不要電荷を掃き出した後に露光を開始し、垂直転送クロック信号ＶＴでＣＣＤから順次、蓄積電荷を読み出す。ストロボ発光量検出評価期間では、デジタルカメラに内蔵あるいは外付けされたストロボ装置を駆動して第１回目の予備発光（プリ発光）を行い（図中の予備発光１）、この間にＣＣＤに蓄積された電荷を画像信号として読み出す。読み出された画像信号は表示用ではなく測光用に供される。デジタルカメラのコントローラあるいはマイクロプロセッサは、測光結果に基づいて第２回目の予備発光の発光量を決定する。図では、第２回目の予備発光（予備発光２）の発光量を第１回目の発光量よりも増大させている。再び、読み出しパルスＳＧで読み出しタイミングを決定し、掃出パルスＳｕｂで不要電荷を掃き出した後に露光を開始し、第２回目の予備発光の間にＣＣＤに蓄積された電荷を垂直転送クロック信号ＶＴを用いて画像信号として読み出す。読み出された画像信号は表示用ではなく再び測光用に供される。コントローラは、これら第１回目及び第２回目の予備発光に基づいて本発光時の発光量を決定して静止画を撮影する。

以下の特許文献１には、１回目の予備発光（プリ発光）に基づく発光量が所定値以下の場合に発光強度をより大きくして２回目の予備発光を行ってガイドナンバを設定することが記載されている。

特許文献２には、ＰＷＭトリガパルスで間欠予備発光させることが記載されている。

特許文献３には、ストロボ装置の最大ガイドナンバ、最小ガイドナンバ、調光回路のセンサのダイナミックレンジから予備発光の発光回数と発光量を設定することが記載されている。

特開２００３−１１４４６５号公報特開２００４−２７２０７１号公報特開２００５−１１５１６１号公報

しかしながら、複数回の撮影、あるいは複数回の予備発光を行う構成では、測光に時間を要してしまう問題がある。また、予備発光を複数回行うと、ストロボ発光制御回路内のコンデンサに蓄積された電荷を多く消費してしまうため、本撮影時のガイドナンバが低下してしまう問題も生じ得る。

本発明は上記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、１回の撮影、あるいは１回の予備発光で測光を完了し、撮影を行うことができる撮像装置を提供することにある。

本発明は、イメージセンサと、ストロボ装置と、本発光の前に前記ストロボ装置に予備発光を行わせる予備発光制御手段と、前記イメージセンサを複数の領域に分割し、前記予備発光に対応して領域毎に異なる露光量で露光して領域毎に画像信号を読み出す読み出し制御手段と、前記領域毎に読み出された、互いに露光量の異なる画像信号に応じて前記ストロボ装置の前記本発光の発光量を調整することで撮影時の適正露光量を設定する撮影露光量設定手段とを有することを特徴とする。

本発明の１つの実施形態では、前記読み出し制御手段は、前記イメージセンサの領域毎に露光時間を異にして読み出すことで領域毎の露光量を異にする。また、本発明の他の実施形態では、前記読み出し制御手段は、前記イメージセンサの領域毎に読み出し加算ライン数を異にして読み出すことで領域毎の露光量を異にする。また、本発明の他の実施形態では、前記複数の領域は、領域毎に決められたライン数毎に縦または横に交互に設けられている。

また、本発明の他の実施形態では、さらに、前記読み出し制御手段は、前記ストロボ装置の前記本発光に対応して領域毎に異なる露光量で露光して領域毎に画像信号を読み出し、
領域毎に読み出された画像信号を撮像画像として記録する画像記録手段とを有する。

本発明によれば、イメージセンサを複数の領域に分割し、各領域で露光量、あるいは電荷蓄積時間を変化させることで、１回の露光で互いに露光量の異なる複数の画像信号を得ることができる。したがって、露光条件を変えて複数回の露光を行う必要がなく、測光時間あるいは撮影時間を短縮できる。すなわち、本発明によれば短時間で適正露光画像を得ることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について、デジタルカメラを例にとり説明する。

＜第１実施形態＞
図１に、本実施形態におけるデジタルカメラの構成ブロック図を示す。デジタルカメラは撮像アセンブリを含み、撮影アセンブリはＣＣＤ１４上にシーンの画像を結像するレンズモジュール３を含む。レンズモジュール３はレンズ、絞り機構、シャッタ機構、フォーカス機構、ズーム機構を含むモジュールであり、絞り、シャッタ、フォーカス、ズーム各機構を駆動するアクチュエータを備える。各機構のアクチュエータはアクチュエータドライバ１６により制御される。ズームレンズではなく単焦点レンズを用いてもよい。

ＣＣＤ１４はシングルチップのカラーメガピクセルＣＣＤセンサであり、カラー画像を撮影するための公知のベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列カラーフィルタを有する。

タイミングジェネレータＴＧ４０は、ＣＣＤ１４を各動作モードで駆動すべく駆動信号をＣＣＤ１４に供給する。Ｖドライバ１５は、タイミングジェネレータＴＧ４０が出力する駆動信号のうち、高電圧高負荷部を受け持つ。タイミングジェネレータＴＧ４０は、システム全体を統合制御するシステム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０からの指令に基づいてＣＣＤ１４を制御する。

ストロボ装置６は、ストロボ制御回路７の指令により必要な場合にストロボ発光する。ストロボ制御回路７は、システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０の指令に応じてストロボ６の発光制御を行う。ストロボ発光制御回路７は、高電圧電荷を蓄積するコンデンサを含む。システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０は、ストロボ装置６を予備発光させて被写体からの反射光を受光して被写体の明るさを評価し、評価結果に応じて本発光時の発光量を決定する。従来においては、ストロボ装置６の予備発光を複数回行ってＴＴＬ調光しているが、本実施形態ではストロボ装置６の予備発光は１回に制限される。但し、本実施形態ではＣＣＤ１４の領域分割について説明する都合上、ストロボ装置６を駆動させない場合について説明する。ストロボ装置６の予備発光については第２実施形態以降で説明する。

ユーザインタフェース４２は、電源ボタンやレリーズボタン、モード設定スイッチ等を含み、デジタルカメラの操作制御に用いられる。ユーザインタフェース４２からの信号はシステム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０に供給される。デジタルカメラの起動初期やモードの切替時等、被写体の明るさが不明で測光する必要がある場合に、システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０はタイミングジェネレータ４０に指令してＣＣＤ１４を複数の領域に分割して露光量を調整する。

ＣＣＤ１４から読み出されたアナログ画像信号はアナログフロントエンドＡＦＥ２４に供給される。アナログフロントエンドＡＦＥ２４はアナログ画像信号を相関二重サンプリング処理及び増幅処理してＡ／Ｄ変換器３６に供給する。Ａ／Ｄ変換器３６はアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０に供給する。

システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０は、上記のとおりシステム全体を統合制御する他、画像信号を入力してｓＲＧＢデータを生成するためのカラー補正及びトーン補正を実行する。ｓＲＧＢデータはＪＰＥＧ等の画像フォーマットに圧縮されてＪＰＥＧデータとして、あるいはＲＡＷデータとして画像記録部５４に記憶される。また、処理された画像はＬＣＤ等の画像表示部７０に出力され表示される。メモリ５６は画像データの一時保存、画像処理時の補助メモリ、システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０のプログラム命令セット格納等に用いられる。

このような構成において、本実施形態では測光時にＣＣＤ１４を複数の領域に分割し、各領域毎にそれぞれ異なるタイミングの読み出し信号を供給することで露光量の異なる複数の画像信号を読み出す。具体的には、ＣＣＤ１４を奇数ラインから構成される奇数ライン領域と偶数ラインから構成される偶数ライン領域の２つの領域に分割し、奇数ライン領域と偶数ライン領域とで蓄積電荷の読み出しタイミングをシフトさせることで露光量を異にする。なお、本実施形態におけるＣＣＤ１４の分割とは、ＣＣＤ１４を物理的に分割するのではなく論理的に分割することを意味し、異なる読み出しタイミングで読み出される部分が複数個存在することを意味する。ＣＣＤ１４において、分割された各領域に属する画素サイズや感度は互いに同一である。

図２に、本実施形態におけるＣＣＤ１４の分割を模式的に示す。ＣＣＤ１４の全体領域１００を奇数ライン領域１００ａと、偶数ライン領域１００ｂの２つに分割する。ＣＣＤ１４の奇数ライン領域における露光量と、偶数ライン領域における露光量は互いに異なり、奇数ライン領域における露光量よりも偶数ライン領域における露光量を大きくする。タイミングジェネレータＴＧ４０は、奇数ライン領域における電荷蓄積時間よりも偶数ライン領域における電荷蓄積時間の方が長くなるように電荷読み出しタイミングを変化させてＣＣＤ１４の各領域に供給する。本実施形態では、１回の撮影で互いに露光量の異なる２つの画像信号が得られることになり、これらの画像信号を評価することでＣＣＤ１４のダイナミックレンジが実質的に拡大し、適正露光量を迅速に決定できる。従来、本撮影前に測光用に２回の予備撮影が必要であったところ、本実施形態では１回の予備撮影で済むと云うことができる。

図３に、本実施形態の動作タイミングチャートを示す。従来の動作タイミングを示す図８に対応するものである。

図において、読み出しパルスとしてＳＧ１及びＳＧ２の２つのパルスがＣＣＤ１４に供給される。読み出しパルスＳＧ１はＣＣＤ１４の奇数ライン領域から蓄積電荷を読み出すためのパルスであり、読み出しパルスＳＧ２はＣＣＤ１４の偶数ライン領域から蓄積電荷を読み出すためのパルスである。読み出しパルスＳＧ２は図８におけるＳＧと同様に垂直同期信号ＶＤに同期したタイミングである。読み出しパルスＳＧ２に続く、いわゆる電子シャッタパルスであるＳｕｂパルスでＣＣＤ１４の感光部フォトダイオードに蓄積された不要な電荷を基板（サブストレート）へリセットし露光を開始する。図において、ハッチング部分は前記Ｓｕｂパルスが複数入力されている状況を表し、都度サブストレートへ電荷のリセットがされていることを示す。Ｓｕｂパルス群の内の最終パルス終了から次の読み出しパルスＳＧ１及びＳＧ２が入力されるまでが露光時間である。なお、レリーズボタンの半押し（Ｓ１）で開始する輝度検出動作時は、ＳＧ１とＳＧ２の出力タイミングを変えることで、奇数ラインと偶数ラインとの露光量に意図的に差をつけている。この輝度検出露光の開始時にはＣＣＤ１４の垂直転送路に不要電荷を存在させないようにするため、事前にＳＧ１、ＳＧ２の入力はなされない（図中破線で示す）。その後、奇数ラインに必要な期間だけ電荷が蓄積されたタイミングでＳＧ１が入力され、奇数ラインの信号電荷をＣＣＤ１４の垂直転送路へ読み出す。更にその後偶数ラインに必要な期間だけ電荷が蓄積されたタイミングでＳＧ２が入力され偶数ラインの信号電荷が垂直転送路へ読み出されるのであるが、先のＳＧ１の入力からＳＧ２の入力の間垂直転送路の転送信号である垂直転送クロックＶＴは止められている。これにより、図２に示すような奇数ライン、偶数ラインで明るさの違うフレームが垂直転送路上に形成され、引き続く垂直転送クロックＶＴにより順次ＣＣＤ１４よりこの形態の信号が外部へ読み出される。

ＳＧ１は垂直同期信号ＶＤの間、図では垂直同期信号ＶＤの周期の約１／２のタイミングでＣＣＤ１４に供給され、垂直同期期間の約１／２に対応する期間だけ電荷が蓄積され読み出される。言い換えれば、奇数ライン領域は偶数ライン領域の約半分の露光時間で電荷が蓄積され測光用信号として読み出される。システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０は、互いに露光量の異なる奇数ライン領域の画像信号と偶数ライン領域の画像信号から適正露光量を決定する。本実施形態では、高光量画像（適正ＬＶがＬＶｈになる制御）と低光量画像（適正ＬＶがＬｖｌになる制御）（但し、ＬＶｈ＞ＬＶｌ）の２種類の画像を取得する。実撮影シーンの平均輝度がＬＶｎの場合（但し、ＬＶｈ＞ＬＶｎ＞ＬＶｌ）であって、ＬＶｎが高光量露光範囲よりも小さいが低光量露光範囲内に含まれているものとすると、高光量露光ではＬＶｎに対してより明るい画像を期待した状態で撮影するので、実撮影画像は暗い画像で撮影される。一方、低光量露光では、ＬＶｎが露光範囲内にあり、かつＬＶｌより高輝度なので、少し明るい画像で撮影される。したがって、ＬＶｎと適正ＬＶが近い低光量露光に基づいて露出を決定する。具体的には、｜ＬＶｈ−ＬＶｎ｜と｜ＬＶｌ−ＬＶｎ｜を比較し、撮影シーン輝度がどちらの適正輝度の画像に近いかで輝度判定画像を選択、または優先的に輝度値算出として用いる。上記の場合では、｜ＬＶｈ−ＬＶｎ｜＞｜ＬＶｌ−ＬＶｎ｜なので、ここでは低光量画像を用いて撮影シーン輝度を判定する。これにより、ＣＣＤの持つダイナミックレンジよりも広いレンジでの露出判定が可能となり、より正確な撮影が可能となる。

このように、本実施形態では、読み出しタイミングを異にすることで１回の露光で露光量の異なる２つの画像を同時に得ることができるので、露光量をその都度変えて複数回撮影する場合に比べて測光時間を短縮することができる。また、ＣＣＤ１４のダイナミックレンジを拡大できる。

本実施形態では、奇数ライン領域の露光量を偶数ライン領域の露光量の約１／２としたが、奇数ライン領域の読み出しタイミングを早めることで露光時間を短縮し、奇数ライン領域の露光量を偶数ライン領域の露光量の１／３あるいは１／４等にすることができる。もちろん、奇数ラインの露光量を偶数ラインの露光量の２倍、３倍、４倍等にすることもできる。

また、本実施形態ではＣＣＤ１４を奇数ライン領域と偶数ライン領域とに２分割したが、必要に応じて３分割、あるいは４分割等することができる。３分割する場合、ＣＣＤ１４のラインを上から順次０、１、２、０、１、２、０、１、２とナンバリングし（３の剰余系）、ナンバー「０」に属するライン領域とナンバー「１」に属するライン領域とナンバー「２」に属するライン領域で読み出しタイミングを変化させて露光時間を調整する。例えば、ナンバー「０」に属するライン領域はＶＤの１／３、ナンバー「１」に属するライン領域はＶＤの１／２、ナンバー「２」に属するライン領域はＶＤをそれぞれ読み出しタイミングに設定する。

さらに、本実施形態では測光用に奇数ライン領域と偶数ライン領域とで露光量を変化させ、各領域から読み出された画像信号を測光用信号として用いているが、読み出された画像信号をそのまま利用して露光条件の異なる複数画像を撮影するオートブラケット撮影を行ってもよい。すなわち、奇数ライン領域から読み出した画像信号と偶数ライン領域から読み出した画像信号をアナログフロントエンドＡＦＥ２４、Ａ／Ｄ変換器３６を介してシステム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０に供給して画像処理し、画像表示部７０に並列的に表示しあるいは画像記録部５４に記憶する。ユーザは、１回の撮影で露光量の異なる２つの画像を視認することができ、いずれか好ましい画像を選択することができる。なお、奇数ライン領域の画像あるいは偶数ライン領域の画像の垂直解像度は本来の解像度の半分となってしまうため、隣接ラインの平均値をもって補間する等の処理を行ってもよい。ユーザがユーザインタフェース４２を用いていずれかの画像を選択した場合、システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０は選択された画像の露光量を適正露光量として決定する。

＜第２実施形態＞
上記の第１実施形態では、ストロボ装置６の動作とは無関係にＣＣＤ１４の複数の領域毎に読み出しタイミングを変化させて露光量を変化させているが、本実施形態ではストロボ装置６の発光タイミングとの関係において読み出しタイミングを変化させることでストロボ調光を行う場合について説明する。

図４に、本実施形態の動作タイミングチャートを示す。システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０は、ストロボ装置６を制御して予備発光を行い、予備発光時の被写体の明るさを評価して本発光の発光量を調整する。ＣＣＤ１４を奇数ライン領域と偶数ライン領域に分割し、まず奇数ライン領域の感光部フォトダイオードに蓄積されている不要電荷を読み出しパルスＳＧ１で垂直転送路へ読み出すことでこれをリセットし奇数ラインの露光を開始する。一定時間後同様にＳＧ２で偶数ライン領域の感光部フォトダイオードをリセットし偶数ライン領域の露光を開始する。その後、一定時間後に再び入力されるＳＧ１により奇数ラインの信号電荷が垂直転送路に読み出され奇数ラインの露光が終了するのであるが、その前に垂直転送路上に存在する不要余剰電荷は高速の垂直転送ＶＴクロックにより掃き出されリセットされる。垂直転送クロックＶＴで示されるハッチングはこの掃き出し動作を示す。第１実施形態と同様に、ＳＧ１により信号電荷が垂直転送路に読み出された後は、ＳＧ２により偶数ラインの露光が終了し偶数ラインの信号電荷が垂直転送路に読み出されるまでの間、垂直転送クロックＶＴは止められている。奇数ラインと偶数ラインの露光時間は同じであるが、奇数ラインの２度目の信号読み出しパルスＳＧ１はストロボ予備発光期間中に入力されるため、予備発光の途中で露光を完了する。一方、偶数ライン領域は予備発光の完了まで電荷を蓄積するため、１回の予備発光で奇数ライン領域と偶数ライン領域とで露光量が異なる。言い換えれば、奇数ライン領域と偶数ライン領域とで予備発光の発光量が異なることになる。奇数ライン領域から読み出された画像信号及び偶数ライン領域から読み出された画像信号は測光用信号としてシステム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０に供給される。システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０は、奇数ライン領域と偶数ライン領域の評価結果に応じて最適な発光量を決定して静止画撮影時の本発光量を設定する。

本実施形態では、一方の読み出しタイミングを予備発光の途中とし、他方の読み出しタイミングを予備発光完了後とすることで１回の予備発光で露光量の異なる２つの画像を同時に得る、すなわち予備発光量の異なる２つの画像を同時に得ることができるので、発光量をその都度変えて複数回予備発光を行う場合に比べて調光時間を短縮することができる。また、予備発光を１回に限定できるため、ストロボ発光制御回路内のコンデンサの放電を抑制して本発光時のガイドナンバ低下を抑制できる。

本実施形態においても、上記の第１実施形態と同様に奇数ライン領域の読み出しタイミングを任意に変化させて予備発光期間のほぼ中間の他、予備発光期間の１／３や２／３その他の任意のタイミングに設定できる。また、ＣＣＤ１４を２分割ではなく３分割あるいはそれ以上に分割してもよい。

また、本実施形態では、予備発光のタイミングとの関係において読み出しタイミングを変化させているが、予備発光のタイミングとの関係において蓄積開始タイミングを変化させることでストロボ調光を行うこともできる。図７に、この場合のタイミングチャートを示す。図４と異なるのは、図４では奇数ライン蓄積開始タイミング及び偶数ライン蓄積開始タイミングはともに予備発光タイミングの前であり、かつ、奇数ライン蓄積終了タイミング（読み出しタイミング）は予備発光の途中で偶数ライン蓄積終了タイミング（読み出しタイミング）は予備発光終了後のタイミングであるのに対し、図７では奇数ライン蓄積終了タイミング及び偶数ライン蓄積終了タイミングはともに予備発光終了後のタイミングであり、かつ、奇数ライン蓄積開始タイミングは予備発光の前で偶数ライン蓄積開始タイミングは予備発光の途中である点である。偶数ラインでは予備発光の途中から電荷蓄積を開始するため、１回の予備発光で奇数ライン量と偶数ライン領域とで予備発光の発光量が異なることになる。図４に対し、予備発光の開始タイミングを奇数ライン蓄積開始タイミングまでシフトさせたということもできる。

さらに、本実施形態において、予備発光時だけではなく本発光時においても奇数ライン領域と偶数ライン領域とに分割し、各領域毎に読み出しタイミングを変化させてストロボ発光量を変化させてもよい。例えば、本発光時において奇数ライン領域の読み出しタイミングを本発光の途中とし、偶数ライン領域の読み出しタイミングを本発光の完了後に設定し、奇数ライン領域の画像信号と偶数ラインの画像信号をともに画像プロセッサ５０で処理してＬＣＤ７０に表示しあるいはメモリカード５４に記憶する。ユーザはストロボ装置６の１回の本発光により発光量の異なる２つの画像を得ることができる。またさらに、奇数ラインの露光期間のみまたは偶数ラインの露光期間のみで本発光を行うようにすれば、発光ありと無しの２種類の画像を同時に撮影することができる。画像補間については上記した通りである。

＜第３実施形態＞
上記の第２実施形態では、ストロボ装置６の発光タイミングとの関係において読み出しタイミングを変化させる際に、奇数ライン領域と偶数ライン領域の読み出し開始タイミングをシフトさせているが、本実施形態では奇数ライン領域と偶数ライン領域の読み出し開始タイミングを一致させる場合について説明する。

図５に、本実施形態の動作タイミングチャートを示す。システム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０は、ストロボ装置６を制御して予備発光を行い、予備発光時の被写体からの光量を評価して本発光の発光量を調整する。本実施形態のＣＣＤ１４駆動動作は第１実施形態と同じである。これにストロボ調光用の予備発光、本発光を組み合わせるのであるが、予備発光時には奇数ライン読み出しパルスＳＧ１が予備発光途中で入力されるようなタイミングとすることで、奇数ラインと偶数ラインのストロボ光露光量に意図的に差を生じさせている。このようにして得られた画像信号は測光用に供され引き続く本発光の発光量が決定される。奇数ライン領域は予備発光の途中まで露光し、偶数ラインは予備発光完了まで露光するので、１回の予備発光で露光量の異なる２つの画像を得ることができ、発光量をその都度変えて複数回予備発光を行う場合に比べて調光時間を短縮することができる。

＜第４実施形態＞
上記の第１〜第３実施形態では、ＣＣＤ１４を奇数ライン領域と偶数ライン領域に分割し、各領域での電荷蓄積時間を変化させることで奇数ライン領域と偶数ライン領域とで露光量を変化させているが、他の方法によってもＣＣＤ１４の領域毎に露光量を変化させることができる。例えば、ある領域Ａでは１ライン毎に電荷を読み出すが、別の領域Ｂでは複数ラインを加算して読み出すことで、領域Ｂの露光量は加算ライン数分だけ増大することになる。このように、ＣＣＤ１４をライン加算する領域とライン加算しない領域とに分割することで、１回の撮影で露光量の異なる複数の画像信号を同時に得ることができる。

図６に、本実施形態の動作タイミングチャートを示す。測光用の画像信号を得るにあたり、ＳＧ１、ＳＧ２等の読み出しパルスは定常動作と同じである。但し、図中垂直転送クロックＶＴで示されるハッチング部分の垂直転送動作が通常とは異なる。定常動作とは、例えば使用者が静止画の撮影画角を決めるための電子的なファインダ目的として、画像表示部７０にＣＣＤ１４により連続的に撮影された低解像度の画像を動画表示している状態である。本実施形態では、測光画像取得時にＶＴに示すハッチング部において、１水平転送あたりの垂直転送の転送段数を意図的に変えることにより、ラインの加算数を変えている。例えば、最終的に得られる測光用画像の、奇数ラインはこれを１段、偶数ラインは４段とすることにより、偶数ラインは水平転送路で４ライン分の信号電荷が加算され、奇数ラインの４倍の明るさとなる。このようにして得られたライン毎に明るさの異なる画像は、第１実施形態〜第３実施形態と同様に測光用に供され、評価結果に応じて次の静止画撮影時の適正露光量が決定される。

本実施形態において、加算すべきライン数に応じて露光量を調整できることは云うまでもない。１ライン読み出しとｎライン（ｎは２以上の自然数）加算読み出しとを交互に実行することができる。

本実施形態においても、上記の実施形態と同様に、１ライン毎に読み出された画像信号と複数ラインを加算して読み出された画像信号を測光用信号として用いるのではなく、オートブラケット撮影用の画像信号として用いることができる。

＜第５実施形態＞
上記の実施形態では、ＣＣＤ１４を奇数ライン領域と偶数ライン領域に分割し、奇数ライン領域と偶数ライン領域とで露光量を変化させて読み出して測光し、測光結果に応じて最適な発光量を決定しているが、本実施形態ではより迅速に最適な発光量を決定する方法について説明する。本実施形態では、奇数ライン領域と偶数ライン領域とで露光量を変化させるものの、まず奇数ライン領域のみを先に読み出して測光する。そして、奇数ライン領域の測光により最適発光量が決定できる場合には偶数ライン領域の読み出しを実行せず、処理時間を削減する。奇数ライン領域の測光により最適発光量が決定できない場合にのみ、引き続いて偶数ライン領域を読み出して測光し、奇数ライン領域と偶数ライン領域の両方から最適発光量を決定する。例えば、奇数ライン領域を相対的に高露光量領域、偶数ライン領域を相対的に低露光量領域とし、奇数ライン領域から読み出した画像信号では若干露出オーバ気味となるものの適正発光量を決定し得る程度であれば、奇数ライン領域から読み出した画像信号のみで適正発光量を決定する。

図９に、本実施形態の動作タイミングチャートを示す。奇数ライン領域の読み出しのみで本発光量を決定できる場合である。読み出しパルスとしてＳＧ１及びＳＧ２の２つのパルスがＣＣＤ１４に供給される。読み出しパルスＳＧ１がＣＣＤ１４の奇数ライン領域から蓄積電荷を読み出すためのパルスであり、読み出しパルスＳＧ２はＣＣＤ１４の偶数ライン領域から蓄積電荷を読み出すためのパルスである。まず、奇数ライン領域の感光部フォトダイオードに蓄積されている不要電荷を読み出しパルスＳＧ１で垂直転送路へ読み出すことでこれをリセットし奇数ラインの露光を開始する。一定時間後、偶数ライン領域の感光部フォトダイオードに蓄積されている不要電荷を読み出しパルスＳＧ２で垂直転送路へ読み出すことでこれをリセットし偶数ラインの露光を開始する。その後、一定時間後に再び入力される読み出しパルスＳＧ１により奇数ラインの蓄積電荷が垂直転送路に読み出され奇数ラインの露光が終了するのであるが、その前に垂直転送路上に存在する不要余剰電荷は高速の垂直転送ＶＴクロックにより掃き出されリセットされる。垂直転送クロックＶＴで示されるハッチングはこの掃き出しの動作を示す。図４に示す第２実施形態では、ＳＧ１に引き続く読み出しパルスＳＧ２により偶数ラインの蓄積電荷が読み出されるが、本実施形態では読み出しパルスＳＧ２により偶数ラインの読み出しを行う前に、読み出しパルスＳＧ１で読み出された奇数ラインの蓄積電荷を用いて測光し、本発光量を決定する。この場合、偶数ラインの蓄積電荷は読み出しパルスＳＧ２で読み出されない。

一方、図１０に、奇数ライン領域の読み出しのみでは本発光量を決定できない場合の動作タイミングチャートである。この場合は基本的に図４に示す第２実施形態と同様の処理となり、読み出しパルスＳＧ１で奇数ラインの蓄積電荷を読み出した後、読み出しパルスＳＧ２で偶数ラインの蓄積電荷を読み出し、奇数ラインから読み出された画像信号と偶数ラインから読み出された画像信号で測光し、本発光量を決定する。

このように、まず奇数ライン領域の画像信号を読み出し、読み出した画像信号のみで本発光量を決定できる場合には、偶数ライン領域の画像信号を読み出す必要がなく、本発光量決定までの処理時間を短縮することができる。もちろん、まず偶数ラインから先に画像信号を読み出して本発光量を決定できるか否かを判定し、決定できる場合に奇数ラインの読み出しを中止してもよい。また、本実施形態ではストロボ装置６を予備発光させて本発光時の発光量を決定しているが、ストロボ装置６を有さない場合、あるいは有していても発光させない場合においても同様の処理により適正露光量を決定できる。図３に示す第１実施形態に対応するものである。すなわち、第１実施形態では読み出しパルスＳＧ１で奇数ラインの蓄積電荷を読み出し、次いで読み出しパルスＳＧ２で偶数ラインの蓄積電荷を読み出しているが、偶数ラインの蓄積電荷を読み出す前に奇数ラインの画像信号をシステム制御デジタル信号処理ＬＳＩ５０に供給して測光を行い、適正露光量を決定する。適正露光量を決定できた場合には、偶数ラインの読み出しを実行せず、適正露光量を決定できない場合にのみ読み出しパルスＳＧ２で偶数ラインの読み出しを実行し、奇数ラインと偶数ラインの画像信号で適正露光量を決定する。

なお、図４や図９においては、奇数ラインと偶数ラインとで露光開始タイミングを異ならせるとともに露光停止タイミングを異ならせることで露光量を異にしているが、奇数ラインと偶数ラインとで露光開始タイミングのみを異ならせ、露光停止タイミングをほぼ一致させることで露光量を変化させてもよい。具体的には、奇数ラインの露光停止タイミングを偶数ラインの露光停止タイミングと同一の予備発光完了タイミングとし、奇数ラインの露光開始タイミングを予備発光前のタイミング、偶数ラインの露光開始タイミングを予備発光の途中のタイミングとする等である。

さらに、本実施形態ではＣＣＤ１４を奇数ライン領域と偶数ライン領域に分割、すなわちＣＣＤ１４を縦方向（上下方向）に分割しているが、ＣＣＤ１４を横方向（左右方向）に分割してもよい。例えば、ＣＣＤ１４を左右に論理的に２分割し、左領域と右領域とで露光量を変化させる。この場合においても、左領域と右領域の画像信号をともに用いて測光してもよく、まず左領域の画像信号を読み出して測光し、適正露光量あるいは本発光量が決定できる場合には右領域の読み出しを中止し、左領域の画像信号のみでは適正露光量あるいは本発光量が決定できない場合に右領域の画像信号を読み出してもよい。

実施形態の構成ブロック図である。ＣＣＤの領域分割説明図である。実施形態の動作タイミングチャートである。他の実施形態の動作タイミングチャートである。さらに他の実施形態の動作タイミングチャートである。さらに他の実施形態の動作タイミングチャートである。さらに他の実施形態の動作タイミングチャートである。従来装置の動作タイミングチャートである。さらに他の実施形態の動作タイミングチャートである。さらに他の実施形態の動作タイミングチャートである。

符号の説明

３ズームレンズ、６ストロボ装置、１５クロックドライバ、４０タイミングジェネレータ、５０システム制御、デジタル信号処理ＬＳＩ。

Claims

イメージセンサと、
ストロボ装置と、
本発光の前に前記ストロボ装置に予備発光を行わせる予備発光制御手段と、
前記イメージセンサを複数の領域に分割し、前記予備発光に対応して領域毎に異なる露光量で露光して領域毎に画像信号を読み出す読み出し制御手段と、
前記領域毎に読み出された、互いに露光量の異なる画像信号に応じて前記ストロボ装置の前記本発光の発光量を調整することで撮影時の適正露光量を設定する撮影露光量設定手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の装置において、
前記読み出し制御手段は、前記イメージセンサの領域毎に露光時間を異にして読み出すことで領域毎の露光量を異にすることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の装置において、
前記読み出し制御手段は、前記イメージセンサの領域毎に読み出し加算ライン数を異にして読み出すことで領域毎の露光量を異にすることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の装置において、
前記複数の領域は、領域毎に決められたライン数毎に縦または横に交互に設けられていることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の装置において、さらに、
前記読み出し制御手段は、前記ストロボ装置の前記本発光に対応して領域毎に異なる露光量で露光して領域毎に画像信号を読み出し、
領域毎に読み出された画像信号を撮像画像として記録する画像記録手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。