JP2007318581A - 撮像装置、撮影補助光源発光／撮像制御方法、および撮影補助光源発光／撮像制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子をＰＷＭ駆動しながら撮像素子をローリングシャッター方式で露光しても、撮像素子の各ラインへの露光期間中に発光素子から照射される積算補助光量が各ライン間で一定にすることが可能な撮像装置、撮影補助光発光制御／撮像制御方法、および撮影補助光源発光／撮像制御プログラムを提供する。
【解決手段】 発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段２７と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段２４と、前記フレーム周期制御手段２４による露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段２５とを備えた撮像装置であって、前記発光素子駆動制御手段２７により制御されるＰＷＭ駆動と前記撮像素子駆動制御手段２５により制御されるローリングシャッター駆動とを同期させるタイミング制御手段２９を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置、撮影補助光源発光／撮像制御方法、および撮影補助光源発光／撮像制御プログラムに関する。

従来より、発光素子として例えばＬＥＤの駆動を、所定の周期でその点灯と消灯とが繰り返されるデューティ駆動（以下、「ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動」とも記す）とすることで、発光素子を連続点灯させる連続駆動と比べて発光素子の放熱効果を向上させ、その発光効率をも向上させる技術があった（例えば、特許文献１参照）。

また、撮像素子として例えばＣＭＯＳの露光または読み出し方法には、（ａ）；撮像素子のライン毎に所定のタイミングずつずらして露光または読み出しを行うローリングシャッター方式（例えば、特許文献２参照）と、（ｂ）；撮像素子全体に対して一括露光または一括読み出しを行なう方式と、があった。

図６は、上述の発光素子や撮像素子を備えたデジタルカメラの撮像部の従来例を示すブロック図であり、その撮像動作および撮影補助光源制御動作について以下に説明する。

撮像レンズ９０を経由して撮像レンズ９０の撮像光軸後方に配置された撮像素子９１に入射した被写体光像は、撮像素子９１によって光電変換され撮像信号として出力される。そして、この撮像素子９１からの出力信号は信号変換部９２で相関二重サンプリングおよびゲイン調整され、Ａ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換された撮像信号は画像データ処理部に送られる。

ここで、撮像素子９１の露光読み出し駆動は、フレーム周期制御手段９３によって制御される撮像素子の露光または読み出し周期（フレーム周期）に基づいて、撮像素子駆動制御手段９５によって駆動制御されている。そして、撮像素子駆動制御手段９５による露光及び読み出し駆動は、例えば上述のローリングシャッター方式により行われている。

また、例えば撮影環境が暗く光量不足の場合には、自動的にまたはユーザによる操作部からの手動操作により撮影補助光源９８が点灯制御される。撮影補助光源９８は発光素子としてのＬＥＤライト等で構成される光源であり、発光素子駆動制御手段としての補助光源駆動制御手段９７によって点灯制御されている。そして、補助光源駆動制御手段９７による点灯制御は、例えば、所定のパルス信号としてのＰＷＭ制御信号に基づいて上述のＰＷＭ駆動が行われている。

特開２００５−１５０７７４号広報 特開２００５−２６９０９８号広報

しかしながら、フレーム周期制御手段９３による撮像素子９１の露光または読み出し周期や、撮像素子駆動制御手段９５による露光及び読み出し駆動、そして、ＰＷＭ制御信号の発信そのものは、それぞれデジタルカメラを統括制御するシステム制御部等によって制御されてはいるが、フレーム周期制御手段９３による撮像素子９１の露光または読み出し周期やそれに基づいた撮像素子駆動制御手段９５による露光及び読み出し駆動と、補助光源駆動制御手段９７によるＰＷＭ駆動との間には、互いに同期関係はなく、撮像素子駆動制御手段９５と補助光源駆動制御手段９７とは互いに独立して、それぞれ撮像素子９１または発光素子９８を駆動制御している。

このため、撮像素子９１を上述のローリングシャッター方式で露光するときに被写体を照らす撮影補助光源としての発光素子９８をＰＷＭ駆動すると、図７に示すように、撮像素子９１の各ラインへの露光期間中に撮影補助光源９８が点灯する回数または積算点灯時間が各ライン間（またはフレーム間）で異なることがあり、撮影補助光源９８から照射される積算補助光量が各ライン間で一定にならないといった問題があった。以下、図７に基づいてその詳細を説明する。

図７は撮影補助光源点灯制御時の撮影補助光源の点灯または消灯タイミングと撮像素子の露光または読み出しタイミングとの関係図であり、符号７１は、フレーム周期制御手段９３により出力されるフレーム同期信号であり、フレーム同期信号７１に応じて撮像素子駆動制御手段９５により各フレームにおける所定の露光及び読み出しが開始される。符号７２（７２−１〜７２−ｎ）は、撮像素子９１の各ラインがそれぞれ露光され、蓄積電荷を蓄積するための期間を単純化して示した露光期間であり、符号７３（７３−１〜７３−ｎ）は、撮像素子の各ラインが露光されることにより蓄積された蓄積電荷を読み出し処理するための期間を単純化して示した読み出し期間である。そして露光期間の開始タイミングおよび読み出し期間の開始タイミングは、それぞれ当該ラインと次ラインとの間で所定の遅延時間Ｐ１だけ順次異なっている。

また、符号７４〜７６は、補助光源駆動制御手段９７によりＰＷＭ駆動される撮影補助光源９８の点灯または消灯タイミングであり、符号７４は単位時間当たりの平均発光光量を小さくするために消灯期間Ｔｏｆｆと比較して点灯期間Ｔｏｎを短くした場合の一例、符号７５は消灯期間Ｔｏｆｆと点灯期間Ｔｏｎとを大凡等しくした場合の例、符号７６は単位時間当たりの平均発光光量を大きくするために消灯期間Ｔｏｆｆと比較して点灯期間Ｔｏｎを長くした場合の一例をそれぞれ示している。

また、図７で、符号Ｐｆ１、Ｐｆ２、・・・はフレーム同期信号７１におけるフレーム周期（Ｐｆ１＝Ｐｆ２、＝・・・）、符号Ｐ１は各ライン（当該ラインと次ライン）の露光期間のずれを示す遅延時間Ｐ１、符号Ｐ２は各ラインの読み出し期間、符号Ｐ３はＰＷＭ制御信号の周期、つまり、撮影補助光源２８の点灯または消灯周期を示している。そして、フレーム同期信号７１に基づいた撮像素子９１における各ラインの露光または読み出し期間の繰返し周期と、撮影補助光源９８の点灯期間Ｔｏｎまたは消灯期間Ｔｏｆｆの繰返し周期との間で、それぞれは互いに同期関係にないために撮像素子９１の各ラインでの露光期間において、撮影補助光源９８が点灯する回数または積算点灯時間が各ライン間または各フレーム周期Ｐｆ１、Ｐｆ２、・・・の間で一致していない。そのために、撮像素子９１の各ラインへの露光期間中に撮影補助光源９８から照射される積算補助光量が各ライン間で一定にならないという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、発光素子をデューティ駆動（ＰＷＭ駆動）しながら撮像素子をローリングシャッター方式で露光しても、撮像素子の各ラインへの露光期間中に発光素子から照射される積算補助光量が各ライン間で一定にすることが可能な撮像装置、撮影補助光発光制御／撮像制御方法、および撮影補助光源発光／撮像制御プログラムの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の撮像装置では、発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段とを備えた撮像装置であって、発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動とフレーム周期制御手段により制御される露光または読み出し周期とを同期させるタイミング制御手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の本発明の撮像装置では、発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段とを備えた撮像装置であって、発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動と撮像素子駆動制御手段により制御されるローリングシャッター駆動とを同期させるタイミング制御手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の本発明の撮像装置では、請求項１または２に記載の撮像装置において、撮像素子駆動制御手段は、撮像素子の各ラインにおける露光期間の開始タイミングと読み出し期間の開始タイミングとが、それぞれ当該ラインと次ラインとの間で所定の遅延時間だけ順次異なるように駆動制御するとともに、所定の遅延時間が、発光素子駆動制御手段によりＰＷＭ駆動制御される発光素子の点灯または消灯周期に対して正の整数倍となるように駆動制御することを特徴とする。

また、請求項４に記載の本発明の撮像装置では、請求項１または２に記載の撮像装置において、撮像素子駆動制御手段は、撮像素子の各ラインにおける露光期間の開始タイミングと読み出し期間の開始タイミングとが、それぞれ当該ラインと次ラインとの間で所定の遅延時間だけ順次異なるように駆動制御し、発光素子駆動制御手段は、発光素子の点灯または消灯周期の正の整数倍が、所定の遅延時間と一致するようにＰＷＭ駆動制御することを特徴とする。

また、請求項５に記載の本発明の撮像装置では、請求項３または４に記載の撮像装置において、撮像素子駆動制御手段は、撮像素子の各ラインにおける露光期間が、所定の遅延時間に対して正の整数倍となるように駆動制御することを特徴とする。

また、請求項６に記載の本発明の撮像装置では、請求項３から５の何れかに記載の撮像装置において、フレーム周期制御手段は、撮像素子における露光または読み出し周期が、所定の遅延時間に対して正の整数倍となるように制御することを特徴とする。

また、請求項７に記載の本発明の撮像装置では、請求項３から６の何れかに記載の撮像装置において、撮像素子駆動制御手段は、撮像素子の各ラインにおける読み出し期間が、当該ラインの露光期間終了の後から次ラインの露光期間が開始されるまでの間となるように駆動制御することを特徴とする。

また、請求項８に記載の本発明の撮像装置では、請求項７に記載の撮像装置において、読み出し期間は、所定の遅延時間と等しいことを特徴とする。

また、請求項９に記載の本発明の撮影補助光源発光／撮像制御方法では、発光素子をＰＷＭ駆動制御するとともに、撮像素子における露光または読み出し周期に基づいて撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮影補助光源発光／撮像制御方法であって、発光素子のＰＷＭ駆動と撮像素子の露光または読み出し周期とを同期させることを特徴とする。

また、請求項１０に記載の本発明の撮影補助光源発光／撮像制御方法では、発光素子をＰＷＭ駆動制御するとともに、撮像素子における露光または読み出し周期に基づいて撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮影補助光源発光／撮像制御方法であって、発光素子のＰＷＭ駆動と撮像素子のローリングシャッター駆動とを同期させることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の本発明の撮影補助光源発光／撮像制御方法では、発光素子をＰＷＭ駆動制御するとともに、撮像素子における露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮影補助光源発光／撮像制御方法であって、
その露光期間中に前記発光素子から照射される積算照射光量が、前記撮像素子の各ライン間で一定となるように、前記発光素子をＰＷＭ駆動制御または前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御することを特徴とする。

また、請求項１２に記載の本発明の撮影補助光源発光／撮像制御プログラムでは、発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段としてコンピュータを機能させるための撮影補助光源発光／撮像制御プログラムであって、発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動とフレーム周期制御手段により制御される露光または読み出し周期とを同期させるタイミング制御手段として機能させることを特徴とする。

また、請求項１３に記載の本発明の撮影補助光源発光／撮像制御プログラムでは、発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段としてコンピュータを機能させるための撮影補助光源発光／撮像制御プログラムであって、発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動と撮像素子駆動制御手段により制御されるローリングシャッター駆動とを同期させるタイミング制御手段として機能させることを特徴とする撮影補助光源発光／撮像制御プログラム。

本発明によれば、発光素子をデューティ駆動（ＰＷＭ駆動）しながら撮像素子をローリングシャッター方式で露光しても、撮像素子の各ラインへの露光期間中に発光素子から照射される積算補助光量が各ライン間で一定にすることが可能な撮像装置、撮影補助光発光制御／撮像制御方法、および撮影補助光源発光／撮像制御プログラムを提供することができた。

図１は、撮像装置の一実施例としてのデジタルカメラ１００の概略構成例を示すブロック図であり、デジタルカメラ１００は、光学系１０、撮像部２０、システム制御部３０、画像データ処理部４０、表示部５０、記録部６０、操作部７０および外部入出力部８０等からなっており、静止画撮影モードおよび動画撮影モード等を備えている。

光学系１０は、撮影レンズ１１のほか、基本モードである撮像モードにおいてズームレンズを移動させて光学ズーム動作を行わせるズーム駆動部やフォーカスレンズを移動させて合焦動作を行わせるＡＦ駆動部等を有している。

撮像部２０は、詳細は後述するが図２に示すように、撮像素子２１、信号変換部２２、フレーム周期制御手段２４、および撮像素子駆動制御手段２５を含む撮像系２３と、発光素子駆動制御手段としての補助光源駆動制御手段２７、および発光素子からなる撮影補助光源２８を含む補助光源系２６と、撮像系２３と補助光源系２６とが同期した駆動となるように制御するタイミング制御手段２９とを有している。

システム制御部３０は、デジタルカメラ１００全体の制御動作を司るものであり、ＣＰＵ若しくはＭＰＵ（以下、ＣＰＵ）と、該ＣＰＵで実行される動作プログラム等を記憶したフラッシュメモリ等のプログラム格納メモリ、及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。また、システム制御部３０は撮影時にタイミング制御手段２９等により撮像系２３と補助光源系２６とが同期した駆動となるように制御する。また、システム制御部３０は画像データ（輝度及び色差信号）のＤＲＡＭ等のバッファメモリ（図示せず）へのＤＭＡ転送終了後に、この輝度及び色差信号をバッファメモリから読出し、画像表示系５０の表示用バッファメモリ（図示せず）に書き込むよう制御する。

画像データ処理部４０は撮像部２０から出力されたデジタル信号（画像データ）に対して画像補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理を行ってデジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ、Ｃｒを生成し、ＤＲＡＭ等のバッファメモリにＤＭＡ転送する。

表示部５０はＶＲＡＭ等の画像表示用バッファメモリ、表示制御部、及び液晶画面を有し、システム制御部３０の制御下で表示用バッファメモリに書き込まれた上記輝度及び色差信号を表示制御部を介して定期的に読み出し、これらのデータを基にビデオ信号を生成して上記液晶表示画面に出力する。

記録部６０は、画像データの圧縮及び伸張を行うデータ圧縮伸張部、ＤＲＡＭ等のバッファメモリから転送されるデータの保存メモリへの書き込みや保存メモリからの読み出しを行うコントローラ、および保存メモリからなる。

操作部７０は各種の操作キーや機能キーのほか、それらのキーが操作されると操作されたキーの操作信号を生成してシステム制御部３０に送出するキー処理部等から構成されている。また、外部入出力部８０は、デジタルカメラ１００とこれに接続する外部装置との間で画像データやプログラム等を入出力する際の入出力インターフェィス等からなる。

以下、上述したデジタルカメラ１００の本発明に基づく撮影補助光源発光／撮像制御動作について図２を基に説明する。ここで、撮像素子２１は被写体の二次元画像を撮像するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの固体撮像デバイスであり、典型的には毎秒数十フレームの画像を撮像する。なお、撮像素子はＣＭＯＳに限定されない。

撮像系２３において、撮像レンズ１１を経由し、撮像レンズ１１の撮像光軸後方に配置された撮像素子２１に入射した被写体光像は、撮像素子２１によって光電変換される。換言すると、撮像素子２１は、撮像レンズ１１を経由して被写体光像として入射してきた光によって露光されると、画素毎に、その露光量に応じた電荷を蓄積し、それらを撮像信号として出力する。撮像素子２１からの出力信号は信号変換部２２で相関二重サンプリングおよびゲイン調整され、Ａ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換された撮像信号は画像データ処理部４０に送られる。

ここで、撮像素子２１の露光及び読み出し駆動は、フレーム周期制御手段２４によって制御される撮像素子の露光または読み出し周期（フレーム周期）に基づいて、撮像素子駆動制御手段２５によって駆動制御されている。そして、撮像素子駆動制御手段２５による露光及び読み出し駆動は、ローリングシャッター方式により行われる。

また、補助光源系２６において、例えば撮影環境が暗く光量不足の場合には、自動的にまたはユーザによる操作部７０からの手動操作により撮影補助光源２８が点灯制御される。撮影補助光源２８は発光素子としてのＬＥＤライト等で構成される光源であり、発光素子駆動制御手段としての補助光源駆動制御手段２７によって点灯制御されている。そして、補助光源駆動制御手段２７による点灯制御は、例えば、所定のパルス信号としてのＰＷＭ制御信号に基づいてＰＷＭ駆動が行われる。

そして、詳細は後述するがタイミング制御手段２９は、補助光源駆動制御手段２７により制御される撮影補助光源２８のＰＷＭ駆動と、フレーム周期制御手段２４により制御される撮像素子２１の露光または読み出し周期や撮像素子駆動制御手段２５による露光及び読み出し駆動とを同期させるためのもので、上述のシステム制御部３０の一部として構成されていてもよい。

図３、図４、および図５は、本実施形態に係わる撮影補助光源点灯制御時の撮影補助光源の点灯または消灯タイミングと撮像素子の露光または読み出しタイミングとの関係図であり、図３はフレーム同期信号におけるフレーム周期が各ラインにおける露光期間と各ラインにおける読み出し期間との和に等しい場合、図４はフレーム同期信号におけるフレーム周期が、各ラインにおける露光期間と各ラインにおける読み出し期間との和より長い場合、図５は各ラインにおける露光期間の遅延時間が各ラインにおける読み出し期間よりも長い場合の例を示す。また、図３〜図５で、符号Ｔｆ１、Ｔｆ２、・・・はフレーム同期信号におけるフレーム周期（Ｔｆ１＝Ｔｆ２＝・・・）、符号３１は、フレーム周期制御手段２４により出力されるフレーム同期信号であり、フレーム同期信号３１に応じて撮像素子駆動制御手段２５により各フレームにおける所定の露光または読み出しが開始される。符号３２（３２−１〜３２−ｎ）は、撮像素子２１の各ラインがそれぞれ露光され、蓄積電荷を蓄積するための期間を単純化して示した露光期間である。また、符号３３（３３−１〜３３−ｎ）は、撮像素子２１の各ラインが露光されることにより蓄積された蓄積電荷を読み出すための期間を単純化して示した読み出し期間である。また、符号Ｔ１は露光期間（３２−１〜３２−ｎ）の各ライン（当該ラインと次ライン）のずれを示す所定の遅延時間、符号Ｔ２は各ラインの読み出し期間であり、符号Ｔ３はＰＷＭ制御信号の周期、つまり、撮影補助光源２８の点灯または消灯周期を示している。

なお、符号３２−ｎ＋１、３２−ｎ＋２、・・、および符号３３−ｎ＋１、ｎ＋２、・・はダミー行であり、ローリングシャッター方式において、１フレーム（１ライン〜Ｎライン）分の読み出し動作が終了し、次のフレームの読み出し動作に移行する間（リセット動作と読み出し動作が平行して行なわれる期間）に生じる可能性のあるリセット電源の変動によるノイズの発生を抑制するために設けられたダミー行である。ダミー行に対しリセット動作或いは読み出し動作が行なわれることによりリセット電源に対する負荷が平準化される。

また、符号３６〜３８は、補助光源駆動制御手段２７によりＰＷＭ駆動される撮影補助光源２８の点灯または消灯タイミングを示すものであり、補助光源駆動制御手段２７が撮影補助光源２８をＰＷＭ駆動するための内部発振パルス信号としてのＰＷＭ制御信号として示すものでもある。そして、符号３６は単位時間当たりの平均発光光量を小さくするために消灯期間Ｔｏｆｆと比較して点灯期間Ｔｏｎを短くした場合の一例、符号３７は消灯期間Ｔｏｆｆと点灯期間Ｔｏｎとを大凡等しくした場合の例、符号３８は単位時間当たりの平均発光光量を大きくするために消灯期間Ｔｏｆｆと比較して点灯期間Ｔｏｎを長くした場合の一例をそれぞれ示している。

そして、撮像素子駆動制御手段２５は、各ラインの露光期間（３２−１〜３２−ｎ）の開始タイミングおよび読み出し期間（３３−１〜３３−ｎ）の開始タイミングが、それぞれ当該ラインと次ラインとの間で所定の遅延時間Ｔ１だけ順次異なるように駆動制御するとともに、各ラインの露光期間（３２−１〜３２−ｎ）が、所定の遅延時間Ｔ１に対して正の整数倍となるように駆動制御し、各ラインにおける読み出し期間（３３−１〜３３−ｎ）が、当該ラインの露光期間終了の後から次ラインの露光期間が開始されるまでの間となるように駆動制御する。

また、フレーム周期制御手段２４は、フレーム同期信号３１におけるフレーム周期Ｔｆ１、Ｔｆ２、・・・が、所定の遅延時間Ｔ１に対して正の整数倍となるようにフレーム同期信号３１を発振制御する。

ここで、上記図３においては、フレーム同期信号３１におけるフレーム周期Ｔｆ１、Ｔｆ２、・・・が、各ラインにおける露光期間（３２−１〜３２−ｎ）と各ラインにおける読み出し期間（３３−１〜３３−ｎ）との和に等しい場合、つまり、各フレームが露光期間（３２−１〜３２−ｎ）と読み出し期間（３３−１〜３３−ｎ）のみからなる場合について示しているが、これに限定するものではなく、図４に示すように、フレーム同期信号３１におけるフレーム周期Ｔｆ１、Ｔｆ２、・・・が各ラインにおける露光期間（３２−１〜３２−ｎ）と各ラインにおける読み出し期間（３３−１〜３３−ｎ）との和よりも長い構成、つまり、各フレームが露光期間（３２−１〜３２−ｎ）と読み出し期間（３３−１〜３３−ｎ）以外の他の期間Ｔ５を含む構成となっていてもよい。何れにしても、撮像素子駆動制御手段２５が、フレーム周期Ｔｆ１、Ｔｆ２、・・・としての露光または読み出し周期各ラインの露光または読み出し駆動制御が可能なように構成されていればよい。

また、上記図３においては、所定の遅延時間Ｔ１が、各ラインにおける読み出し期間Ｔ２（３３−１〜３３−ｎ）と等しい場合について示しているが、これに限定するものではなく、図５に示すように、所定の遅延時間Ｔ１は各ラインにおける読み出し期間Ｔ２（３３−１〜３３−ｎ）よりも長い時間となる構成であってもよい。何れにしても、各ラインにおける読み出し期間Ｔ２（３３−１〜３３−ｎ）が、当該ラインの露光期間終了の後から次ラインの露光期間が開始されるまでの間となるように駆動制御される構成となっていればよい。

さらに、撮像素子駆動制御手段２５やフレーム周期制御手段２４により出力される各種制御信号は、フレーム周期Ｔｆ１としての露光または読み出し周期Ｔｆ１が所定の遅延時間Ｔ１に対して正の整数倍となるように、予め設定されているものであってもよいし、撮像素子駆動制御手段２５またはフレーム周期制御手段２４の何れか一方が、他方から出力される各種制御信号に基づいてフレーム周期Ｔｆ１または所定の遅延時間Ｔ１を検出し、検出を行った制御手段が、フレーム周期Ｔｆ１が所定の遅延時間Ｔ１に対して正の整数倍となるように、自ら出力する各種制御信号を調整する構成としてもよい。

このように、デジタルカメラ１００において、撮像素子２１は、フレーム周期制御手段２４によりフレーム周期としての露光または読み出し周期が制御され、フレーム周期制御手段２４から出力されるフレーム同期信号３１に基づいて、撮像素子駆動制御手段２５によりローリングシャッター駆動制御が実施される。

タイミング制御手段２９は、例えば、補助光源駆動制御手段２７によりＰＷＭ駆動制御される撮影補助光源２８の点灯または消灯周期Ｔ３の正の整数倍が、所定の遅延時間Ｔ１と一致するように、補助光源駆動制御手段２７が撮影補助光源２８をＰＷＭ駆動するための例えば内部発振パルス信号としてのＰＷＭ制御信号を制御する。そして、補助光源駆動制御手段２７は、タイミング制御手段２９により制御されるＰＷＭ制御信号に基づいて、補助光源２８の点灯または消灯周期Ｔ３の正の整数倍が、所定の遅延時間Ｔ１と一致するように駆動制御する。なお、タイミング制御手段２９は、補助光源２８の点灯または消灯周期Ｔ３の正の整数倍が所定の遅延時間Ｔ１となる点灯または消灯周期Ｔ３が予め基準周期Ｔｒｅｆとして記憶され、これに基づいてＰＷＭ制御信号を制御する構成としてもよい。

また、このとき、フレーム周期制御手段２４は、上述したように、フレーム同期信号３１におけるフレーム周期Ｔｆ１、Ｔｆ２、・・つまり、撮像素子２１の露光または読み出し周期が、所定の遅延時間Ｔ１に対して正の整数倍となるようにフレーム同期信号３１を発振制御しているため、タイミング制御手段２９が、また別に上述したように、ＰＷＭ駆動制御される撮影補助光源２８の点灯または消灯周期Ｔ３の正の整数倍が、所定の時間Ｔ１と一致するように、ＰＷＭ制御信号を制御すれば、フレーム周期制御手段２４による撮像素子２１の露光または読み出し周期が、撮影補助光源２８の点灯または消灯周期Ｔ３の正の整数倍となり、フレーム周期制御手段２４による撮像素子２１の露光または読み出し周期と、補助光源駆動制御手段２７によりＰＷＭ駆動制御される撮影補助光源２８の点灯または消灯周期Ｔ３との同期を得ることも可能となっている。

つまり、タイミング制御手段２９は、補助光源駆動制御手段２７により制御されるＰＷＭ駆動とフレーム周期制御手段２４により制御される露光または読み出し周期とを同期させるとともに、補助光源駆動制御手段２７により制御されるＰＷＭ駆動と撮像素子駆動制御手段２５により制御されるローリングシャッター駆動とを同期させるように構成されている。

そして、上述した実施形態では、補助光源駆動制御手段２７により制御されるＰＷＭ駆動とフレーム周期制御手段２４により制御される露光または読み出し周期との同期が得られているため、補助光源２８をデューティ駆動（ＰＷＭ駆動）しながら撮像素子２１をローリングシャッター方式で露光しても、撮像素子２１の各ラインへの露光期間中に撮影補助光源２８から照射される積算補助光量を各フレーム間で一定にすることが可能となる。

また、補助光源駆動制御手段２７により制御されるＰＷＭ駆動と撮像素子駆動制御手段２５により制御されるローリングシャッター駆動との同期が得られているため、撮影補助光源２８をデューティ駆動（ＰＷＭ駆動）しながら撮像素子２１をローリングシャッター方式で露光しても、撮像素子２１の各ラインへの露光期間中に撮影補助光源２８から照射される積算補助光量を各ライン間で一定にすることが可能となる。

（変形例１）
上述した実施形態では、タイミング制御手段２９は、補助光源駆動制御手段２７によりＰＷＭ駆動制御される撮影補助光源２８の点灯または消灯周期Ｔ３の正の整数倍が、所定の遅延時間Ｔ１と一致するように、補助光源駆動制御手段２７が撮影補助光源２８をＰＷＭ駆動するための例えば内部発振パルス信号としてのＰＷＭ制御信号を制御する構成について説明したが、タイミング制御手段２９は、所定の遅延時間Ｔ１が、撮影補助光源２８の点灯または消灯周期Ｔ３の正の整数倍と一致するように、例えば、各ラインの露光期間（３２−１〜３２−ｎ）の開始タイミング制御信号または読み出し処理期間（３３−１〜３３−ｎ）の開始タイミング制御信号を制御し、撮像素子駆動制御手段２５は、タイミング制御手段２９により制御される各開始タイミング制御信号に基づいて、所定の遅延時間Ｔ１が、補助光源駆動制御手段２７によりＰＷＭ駆動制御される撮影補助光源２８の点灯または消灯周期Ｔ３の正の整数倍と一致するように駆動制御する構成としてもよい。何れにしても、補助光源駆動制御手段２７により制御されるＰＷＭ駆動と撮像素子駆動制御手段２５により制御されるローリングシャッター駆動との同期が得られる構成となっていればよい。

以上、本発明のいくつかの実施例について説明したが本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、撮影補助光源２８等の発光素子をＰＷＭ駆動制御するとともに、撮像素子２１における露光または読み出し周期に基づいて撮像素子２１をローリングシャッター駆動制御する場合において、所定の遅延時間Ｔ１と、フレーム周期Ｔｆ１、Ｔｆ２、・・・としての各ラインの露光または読み出し周期と、各ラインの露光期間（３２−１〜３２−ｎ）と、発光素子の点灯または消灯周期Ｔ３との間で、少なくとも、（１）フレーム周期Ｔｆ１、Ｔｆ２、・・・としての露光または読み出し周期が、所定の遅延時間Ｔ１の正の整数倍となるように設定し、（２）各ラインの露光期間（３２−１〜３２−ｎ）が、所定の遅延時間Ｔ１の正の整数倍となるように設定し、（３）所定の遅延時間Ｔ１が、発光素子の点灯または消灯周期Ｔ３の正の整数倍となるように設定すれば、（Ａ）発光素子のＰＷＭ駆動と撮像素子２１の露光または読み出し周期とを同期させること、（Ｂ）発光素子のＰＷＭ駆動と撮像素子２１のローリングシャッター駆動とを同期させることができ、発光素子をデューティ駆動（ＰＷＭ駆動）しながら撮像素子をローリングシャッター方式で露光しても、撮像素子の各ラインへの露光期間中に発光素子から照射される積算補助光量が各フレーム間で、更には、各ライン間で一定にすることが可能となり好ましい。

そして、上述したデジタルカメラ１００においては、前記撮像素子２１からの出力信号に基づいて、例えば、表示部５０に表示されるスルー画像や、静止画撮影モードで撮影された静止画像或いは動画撮影モードで撮影された動画像を、照射光ムラのない画像とすることができる。

上述した実施形態では、本発明の撮像装置をデジタルカメラに適用した場合について説明したが、これに限定するものではなく、例えば、カメラ付き携帯端末や、デジタルムービーカメラ等にも適用可能なことはいうまでもない。

以上説明したように、本発明の撮影補助光源発光／撮像制御プログラムは、発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段としてコンピュータを機能させるための撮影補助光源発光／撮像制御プログラムであって、前記発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動と前記フレーム周期制御手段により制御される露光または読み出し周期とを同期させるタイミング制御手段として機能させるものであり、予め上述したＣＰＵ等にインストールされているものである。

また、別の本発明の撮影補助光源発光／撮像制御プログラムは、発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、前記フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段としてコンピュータを機能させるための撮影補助光源発光／撮像制御プログラムであって、前記発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動と前記撮像素子駆動制御手段により制御されるローリングシャッター駆動とを同期させるタイミング制御手段として機能させるものであり、予め上述したＣＰＵ等にインストールされているものである。

撮像装置の一実施例としてのデジタルカメラの概略構成例を示すブロック図である。 図１に示した撮像部の構成例を示すブロック図である。 撮影補助光源点灯制御時の撮影補助光源の点灯または消灯タイミングと撮像素子の露光または読み出しタイミングとの関係図である。 撮影補助光源点灯制御時の撮影補助光源の点灯または消灯タイミングと撮像素子の露光または読み出しタイミングとの関係図である。 撮影補助光源点灯制御時の撮影補助光源の点灯または消灯タイミングと撮像素子の露光または読み出しタイミングとの関係図である。 デジタルカメラの撮像部の従来例を示すブロック図である。 従来技術に係わる撮影補助光源点灯制御時の撮影補助光源の点灯または消灯タイミングと撮像素子の露光または読み出しタイミングとの関係図である。

符号の説明

２０ 撮像部
２１ 撮像素子
２２ 信号変換部
２３ 撮像系
２４ フレーム周期制御手段
２５ 撮像素子駆動制御手段
２６ 補助光源系
２７ 補助光源駆動制御手段
２８ 撮影補助光源
２９ タイミング制御手段
３０ システム制御部
３１ フレーム同期信号
３２−１〜３２−ｎ 各ラインの露光期間
３３−１〜３３−ｎ 各ラインの読み出し期間
３６、３７、３８ ＰＷＭ制御信号
４０ 画像データ処理部
１００ デジタルカメラ

Claims (13)

1. 発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、前記フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段とを備えた撮像装置であって、
   前記発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動と前記フレーム周期制御手段により制御される露光または読み出し周期とを同期させるタイミング制御手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、前記フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段とを備えた撮像装置であって、
   前記発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動と前記撮像素子駆動制御手段により制御されるローリングシャッター駆動とを同期させるタイミング制御手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
3. 前記撮像素子駆動制御手段は、前記撮像素子の各ラインにおける露光期間の開始タイミングと読み出し期間の開始タイミングとが、それぞれ当該ラインと次ラインとの間で所定の遅延時間だけ順次異なるように駆動制御するとともに、前記所定の遅延時間が、前記発光素子駆動制御手段によりＰＷＭ駆動制御される発光素子の点灯または消灯周期に対して正の整数倍となるように駆動制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子駆動制御手段は、前記撮像素子の各ラインにおける露光期間の開始タイミングと読み出し期間の開始タイミングとが、それぞれ当該ラインと次ラインとの間で所定の遅延時間だけ順次異なるように駆動制御し、
   前記発光素子駆動制御手段は、発光素子の点灯または消灯周期の正の整数倍が、前記所定の遅延時間と一致するようにＰＷＭ駆動制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子駆動制御手段は、前記撮像素子の各ラインにおける露光期間が、前記所定の遅延時間に対して正の整数倍となるように駆動制御することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
6. 前記フレーム周期制御手段は、撮像素子における露光または読み出し周期が、前記所定の遅延時間に対して正の整数倍となるように制御することを特徴とする請求項３から５の何れかに記載の撮像装置。
7. 前記撮像素子駆動制御手段は、前記撮像素子の各ラインにおける読み出し期間が、当該ラインの露光期間終了の後から次ラインの露光期間が開始されるまでの間となるように駆動制御することを特徴とする請求項３から６の何れかに記載の撮像装置。
8. 前記読み出し期間は、前記所定の遅延時間と等しいことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 発光素子をＰＷＭ駆動制御するとともに、撮像素子における露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮影補助光源発光／撮像制御方法であって、
   前記発光素子のＰＷＭ駆動と前記撮像素子の露光または読み出し周期とを同期させることを特徴とする撮影補助光源発光／撮像制御方法。
10. 発光素子をＰＷＭ駆動制御するとともに、撮像素子における露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮影補助光源発光／撮像制御方法であって、
    前記発光素子のＰＷＭ駆動と前記撮像素子のローリングシャッター駆動とを同期させることを特徴とする撮影補助光源発光／撮像制御方法。
11. 発光素子をＰＷＭ駆動制御するとともに、撮像素子における露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮影補助光源発光／撮像制御方法であって、
    その露光期間中に前記発光素子から照射される積算照射光量が、前記撮像素子の各ライン間で一定となるように、前記発光素子をＰＷＭ駆動制御または前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御することを特徴とする撮影補助光源発光／撮像制御方法。
12. 発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、前記フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段としてコンピュータを機能させるための撮影補助光源発光／撮像制御プログラムであって、
    前記発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動と前記フレーム周期制御手段により制御される露光または読み出し周期とを同期させるタイミング制御手段として機能させることを特徴とする撮影補助光源発光／撮像制御プログラム。
13. 発光素子をＰＷＭ駆動制御する発光素子駆動制御手段と、撮像素子における露光または読み出し周期を制御するフレーム周期制御手段と、前記フレーム周期制御手段による露光または読み出し周期に基づいて前記撮像素子をローリングシャッター駆動制御する撮像素子駆動制御手段としてコンピュータを機能させるための撮影補助光源発光／撮像制御プログラムであって、
    前記発光素子駆動制御手段により制御されるＰＷＭ駆動と前記撮像素子駆動制御手段により制御されるローリングシャッター駆動とを同期させるタイミング制御手段として機能させることを特徴とする撮影補助光源発光／撮像制御プログラム。

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