JP2010093729A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ライン露光を行う撮像装置において、画面の上下で画像の輝度が大きく変わってしまうことを防ぐ。
【解決手段】撮像素子１０２と、撮像素子１０２に蓄積された信号電荷の読み出し指示信号を同期信号に同期して供給する撮像素子制御部１１１と、フラッシュ発光指示が入力される操作入力部１０７とを備えた。そして、読み出し指示信号の出力間隔を２フレーム期間以上の所定の間隔に設定する。また、第１の読み出し指示信号による前記信号電荷の読み出し完了後から次の第２の読み出し指示信号入力までの期間内に、前記フラッシュの発光開始から終了までの期間が含まれるように、フラッシュ制御信号の出力タイミングを設定する。その上で、フラッシュ発光指示と設定された出力タイミングに基づいてフラッシュ制御信号を供給し、設定された所定の間隔で、読み出し指示信号を出力させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関し、特にライン露光を行う撮像装置においてフラッシュの発光タイミングを制御する技術に関する。

近年、デジタルカメラやビデオカメラにおける撮像素子として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサが多く用いられている。単位画素ごとに増幅器を持つため、光電変換された信号電荷の読み出しによる電気ノイズの発生が抑えられたり、消費電力が少ない等の長所があるためである。

ところが、ＣＭＯＳの撮像素子では、信号電荷を出力した画素はその時点から再び光電変換した信号の蓄積を開始するため、撮像面の走査タイミングに従って蓄積の期間にずれが生じる。このような読み出し方式は、一般に、ライン露光やローリングシャッタ等と称されている。この方式で信号電荷の読み出しが行われる場合で、撮像中にフラッシュが焚かれた場合には、図８に示すように画面の上と下とで輝度が変わってしまう現象が生じることがある。フラッシュの発光が開始してから終了するまでの間、つまりフラッシュの閃光中に信号電荷の読み出しが行われた場合には、このような現象が生じてしまう。

図８の上側の約２／３の領域にある画像は、フラッシュの発光中に蓄積された信号電荷により構成されているため、輝度が明るくなっている。一方、図８の下側の１／３の領域にある画像は、フラッシュの発光終了後に蓄積された信号電荷により構成されているため、輝度が暗くなってしまっている。

このような問題を解決するための技術として、特許文献１には、銀塩撮影と電子撮影の兼用カメラにおいて、フォーカルプレーンシャッタの開閉状態と信号電荷の蓄積状態に応じて、フラッシュの発光タイミングを制御する技術が記載されている。
特開２００１−２４９３９６号公報

ところで、動画像を撮像するビデオカメラ等の撮像装置においても、同様の問題は発生する。ところが、動画像を撮像する撮像装置は、フォーカルプレーンシャッタを持たないため、シャッタの開閉タイミングの制御によって上記問題を解決することはできない。また、ビデオカメラ等の撮像装置においては、外部の同期信号に同期して信号電荷の読み出しを行う必要があるため、信号電荷読み出しのタイミングとフラッシュの発光タイミングの両方をうまく制御することが難しいという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ライン露光を行う撮像装置において、画面の上側と下側とで画像の輝度が大きく変わってしまうことを防ぐことを目的とする。

本発明の撮像装置は、光電変換して得た信号電荷を蓄積する光電変換素子が行方向及び列方向に配置されてなる撮像素子と、入力される同期信号に同期して、蓄積された信号電荷を出力させるための読み出し指示信号を撮像素子に供給する撮像素子制御部とを備える。また、フラッシュを発光させるフラッシュ発光指示の入力を受け付ける操作入力部を備える。そして、蓄積された信号電荷の読み出しを指示する読み出し指示信号の出力間隔として、２フレーム期間以上の所定の間隔を設定するようにした。さらに、第１の読み出し指示信号による信号電荷の読み出し完了後から次の第２の読み出し指示信号入力までの期間内に、フラッシュの発光開始から終了までの期間が含まれるように、フラッシュ制御信号の出力タイミングを設定するようにした。その上で、入力される同期信号に同期して、かつ設定された所定の間隔で、読み出し指示信号を撮像素子に供給するようにした。そして、フラッシュを発光させるフラッシュ発光指示の入力を受け付けたタイミングと、設定されたフラッシュ制御信号の出力タイミングに基づいて、フラッシュにフラッシュ制御信号を供給するようにしたものである。

このようにしたことで、ライン露光を行う撮像装置において、フラッシュの発光が、第１の読み出し指示信号による信号電荷の読み出し完了後から次の第２の読み出し指示信号入力までの期間内に行われるようになる。

さらに、撮像素子制御部に読み出し制御信号が供給される間隔が、２フレーム期間以上の所定の間隔となるため、信号電荷の蓄積が２フレーム期間以上の長さで行われるようになる。

本発明によると、フラッシュの発光タイミングと信号電荷の蓄積期間が調整されるため、フラッシュの発光が、信号電荷の読み出し期間にかからなくなる。これにより、画面の上側と下側とで画像の輝度が大きく変わってしまうことがなくなる。

以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図７を参照して説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．本実施の形態（常に蓄積動作を行う例）
２．変形例（フラッシュ発光指示があった場合のみ、蓄積動作を行う例）

＜本実施の形態＞
［システムの構成例］
図１は、本発明の一実施の形態としてのシステムの内部構成例を示したブロック図である。図１に示すシステムは、例えば眼底検査等を行う検査装置に適用されるものであり、動画像を撮影する撮像装置１００と、フラッシュ生成装置２００とで構成される。

フラッシュ生成装置２００は、発光部としてのフラッシュ２０１と、フラッシュ２０１の外部トリガ（図示略）電極にトリガ電圧をかけることにより、フラッシュ２０１を発光させるフラッシュ制御部２０２とよりなる。フラッシュ制御部２０２がフラッシュ２０１の外部トリガ電極にトリガ電圧をかけるタイミングは、撮像装置１００から供給されるフラッシュ制御信号に基づいて制御される。撮像装置１００からフラッシュ制御信号が供給されてから実際にフラッシュ２０１が発光するまでには所定の時間がかかるものであり、以下の説明ではその時間をフラッシュ発光所要時間と称する。

撮像装置１００は、被写体光を装置内に取り込むレンズ１０１と、撮像素子１０２と、信号処理部１０３と、映像信号出力部１０４と、記憶制御部１０５と、記憶部１０６とを備える。さらに撮像装置１００は、操作入力部１０７と、制御部１０８と、タイミング制御部１０９と、フラッシュ制御信号生成部１１０と、撮像素子制御部１１１とを含む。

撮像素子１０２は、例えばＣＭＯＳ素子で構成されるものであり、その内部構成例を図２に示してある。図２に示す撮像素子１０２は、行方向及び列方向に配置された各画素２０と、垂直走査回路３０と、水平走査回路４０とを含む。各画素２０は複数本の行選択線Ｈと複数本の列信号線Ｖに接続されており、各画素２０が、光電変換素子２１と、アンプ２２と、スイッチ２３とを備える。

光電変換素子２１は、フォトダイオード等で構成され、レンズ１０１（図１参照）を通して入射された被写体光を光電変換して得た信号電荷を蓄積する。アンプ２２は、増幅素子又は増幅回路により構成されるものであり、光電変換素子２１に蓄積された信号電荷を増幅して出力する。スイッチ２３は、トランジスタ等で構成されるものであり、垂直走査回路３０と水平走査回路４０による走査に基づいて、そのスイッチを開閉する。

垂直走査回路３０は、撮像素子制御部１１１（図１参照）から供給される読み出し指示信号に基づいて、複数本の行選択線Ｈの中から、信号電荷を読み出したい画素２０が接続された行選択線Ｈを選択する。水平走査回路４０は、撮像素子制御部１１１から供給される読み出し指示信号に基づいて、垂直走査回路３０によって行選択線Ｈが選択された状態で、信号電荷を読み出したい画素２０が接続された列信号線Ｖを選択する。行と列との指定により位置が特定された画素２０においては、スイッチ２３が閉じられ、これにより、アンプ２２で増幅された信号電荷が列信号線Ｖに出力されるようになる。列信号線Ｖを伝送された信号電荷は、後段の信号処理部１０３（図１参照）に出力される。

各画素２０は、信号電荷を出力した時点から再び光電変換した信号電荷の蓄積を開始する。このため、複数本の列信号線Ｖのそれぞれにおける信号電荷の蓄積期間が、時間方向でずれるようになる。図３は、各列信号線Ｖでの信号電荷蓄積期間のずれの例を示したものである。

図３の縦軸は、列信号線Ｖの位置を示しており、上から下の方向に列信号線Ｖ１〜ＶＮ（Ｎは自然数）が順に配置されている様子が示されている。横軸は時間を示しており、図３の再下段には、各列信号線Ｖから伝送された信号電荷が出力されるタイミングを示してある。図３に示すように、図２に示した撮像素子１０２においては、列信号線Ｖの位置が後ろに進む程、走査に要する時間分だけ信号電荷蓄積期間が後にずれていく。すなわち、あるフレームｉ（ｉは自然数）におけるフレームの蓄積期間は、破線で囲って示したように、各列信号線Ｖでのずれ量が加算された期間となる。すなわち本実施の形態における撮像素子１０２は、ライン露光を行っている。なお、本実施の形態では撮像素子１０２をＣＭＯＳ素子で構成した例を挙げたが、ライン露光を行うものであれば、撮像管等を用いた構成に適用するようにしてもよい。

再び図１に戻って、撮像装置１００を構成する各部についての説明を続ける。信号処理部１０３は、撮像素子１０２から出力された信号電荷に対して、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）処理やガンマ補正等の信号処理を施すとともに、同期信号を加算して映像信号を生成する。信号処理部１０３は、生成した映像信号を映像信号出力部１０４と記憶制御部１０５に供給する。

記憶制御部１０５は、後述する制御部１０８から供給される同期信号に同期して、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等よりなる記憶部１０６に、映像信号を記憶する制御を行う。信号処理部１０３から出力される映像信号には、その映像信号を静止画像として記憶部１０６に記憶するか否かを示すフラグを設けてあり、フラグの値は、制御部１０８の制御に基づいて変更される。記憶制御部１０５は、制御部１０８よりフラグを１にする指示が入力された場合には、フラグの値を１に変更して、その映像信号を静止画像として記憶部１０６に記憶する。フラグ値を１にする変更は、フラッシュ２０１の発光期間に撮像素子１０２に蓄積された映像信号に対して行われる。これにより、記憶部１０６に静止画像として記憶される画像は、フラッシュ２０１の発光期間に撮像素子１０２に蓄積された映像信号によって構成される画像となる。

操作入力部１０７は、フラッシュ生成装置２００でのフラッシュの設定をオン又はオフにするスイッチや、フラッシュの発光タイミングを指示するフラッシュボタン等（図示略）で構成される。ユーザによってフラッシュボタンが押下された場合には、フラッシュ発光指示信号を生成して制御部１０８に供給する。フラッシュ発光指示信号は、制御部１０８を通してタイミング制御部１０９にも供給される。

制御部１０８は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等よりなり、撮像装置１００を構成する各部を制御する。具体的には、タイミング制御部１０９と記憶制御部１０５に対して同期信号を供給する。また、フラッシュ生成装置２００に対するフラッシュ制御信号の出力タイミングの設定や、撮像素子制御部１１１から撮像素子１０２への読み出し指示信号出力間隔、すなわち信号電荷の蓄積期間の設定等を行う。制御部１０８はさらに、記憶制御部１０５に対するフラグ値変更指示も行う。制御部１０８における、フラッシュ制御信号の出力タイミングの制御と蓄積期間設定処理の詳細については後述する。

タイミング制御部１０９は、制御部１０８から供給される同期信号に同期して、記憶制御部１０５に対する記憶部１０６への書き込み指示信号を生成し、記憶制御部１０５に供給する。またタイミング制御部１０９は、制御部１０８から供給されたフラッシュ発光指示信号と、制御部１０８で設定された蓄積期間に基づいて、撮像素子制御部１１１での読み出し指示信号の生成を指示するための読み出し制御信号を生成する。そして、生成した読み出し制御信号を、制御部１０８から供給される同期信号に同期して撮像素子制御部１１１に供給する。タイミング制御部１０９はさらに、制御部１０８から供給されたフラッシュ発光指示信号と、制御部１０８で設定されたフラッシュ制御信号の出力タイミングに基づいて、フラッシュ制御信号の生成を指示する信号を生成する。そして生成した信号を、フラッシュ制御信号生成部１１０に供給する。

フラッシュ制御信号生成部１１０は、タイミング制御部１０９より信号生成の指示が入力されたタイミングでフラッシュ制御信号を生成し、フラッシュ生成装置２００のフラッシュ制御部２０２に供給する。撮像素子制御部１１１は、タイミング制御部１０９から読み出し制御信号が供給されたタイミングで読み出し指示信号を生成し、図示せぬレジスタ内に記憶された各種設定値とともに撮像素子１０２に供給する。

次に、図４を参照して、制御部１０８におけるフラッシュ制御信号の出力タイミングと信号電荷の蓄積期間の設定例について説明する。図４は、フラッシュの発光タイミングと信号電荷の蓄積期間との対応の例を示したものであり、横軸は時間を示す。Ｒ_ｎ−２，Ｒ_ｎ−１，Ｒ_ｎと示されているのは、撮像素子制御部１１１から撮像素子１０２に対して読み出し指示信号が供給されるタイミングであり、この読み出し指示信号により、撮像素子１０２に蓄積された信号電荷が読み出される。以降の説明では、Ｒ_ｎ−２，Ｒ_ｎ−１，Ｒ_ｎを読み出しタイミングとも称する。

図４に示した例は、フレームレートが６０ｉ（インターレース）に設定されていることを想定しているため、“Ｏ”と記された偶数フィールドに続いて、“Ｅ”と記された奇数フィールドが読み出されることが示されている。撮像素子１０２では、信号電荷を出力するのと同時に次の信号電荷の蓄積も開始されるため、例えば、読み出しタイミングＲ_ｎ−１で信号電荷が読み出されてから次の読み出しタイミングＲ_ｎが来るまでの間は、撮像素子１０２内に信号電荷が蓄積されるようになる。

本実施の形態では、撮像素子１０２での信号電荷の蓄積期間を、２フレーム期間以上のｍフレーム期間に設定するものである。この蓄積期間は、フラッシュ生成装置２００のフラッシュ２０１（図１参照）で発光が開始されてから発光が終了するまでの期間より、長い期間に設定するようにする。従って、３フレーム期間や４フレーム期間等、他の期間に設定するようにしてもよい。

図４に示した例では、時刻Ｔ１の時点でフラッシュ２０１が発光を開始してから、時刻Ｔ２の時点で発光が終了するまでの期間は、ほぼ２フレーム期間である。そして本実施の形態では、撮像素子１０２での信号電荷蓄積期間を４フレーム期間に設定している。このような設定を行うことにより、フラッシュ２０１の発光が、撮像素子１０２から信号電荷が読み出されるタイミングにかかりにくくなる。

フラッシュ制御信号の出力タイミングは、フラッシュ２０１の発光が、撮像素子１０２からの信号電荷の読み出し期間にかからないようなタイミングに設定される。図４に示した例において、フラッシュの発光が信号電荷の読み出し期間にかからないようにするには、フラッシュ制御信号の出力タイミングを、１フレーム期間分の信号電荷の読み出しが完了した“１”の時点以降の、例えば“０”の時点とすればよい様に思われる。実際に、フラッシュ発光所要時間ｔ_１がほぼ０である場合であれば、“０”の時点でフラッシュ制御信号を出力すれば、フラッシュ２０１が発光してもよい期間を、長くとることができるようになる。

ところが、本実施の形態のシステムにおいては、前述したように、フラッシュ制御信号が出力されてから実際にフラッシュ２０１が発光するまでには、ｔ_１と示した時間がかかってしまう（発光までの所要時間ｔ_１は、仕様等により定められているものとする）。従って、“０”の時点でフラッシュ制御信号を出力してしまうと、“０”の時点からフラッシュ発光所要時間ｔ１が経過したＲ_ｎあたりの時点で、フラッシュ２０１が発光してしまうことになる。つまり、フラッシュ２０１の発光が、信号電荷の読み出し期間にかかってしまうことになる。

このため、フラッシュ発光開始時点Ｔ_１の位置とフラッシュ発光終了時点Ｔ_２の位置が下記の条件を満たす位置となるように、フラッシュ制御信号出力タイミングＴ_０を設定する必要がある。
Ｒ_ｎ−１＜Ｔ_１＜Ｒ_ｎ
Ｒ_ｎ−１＜Ｔ_２＜Ｒ_ｎ

まず、ある読み出し指示信号の出力タイミングＲ_ｎ−１の次の読み出し指示信号出力タイミングＲ_ｎより、時間的に前となる所定の地点に、フラッシュ発光終了時点Ｔ_２の位置を仮に設定する。フラッシュ２０１が発光されてから発光が終了するまでの発光時間ｔ_２は既知であるため、フラッシュ発光終了時点Ｔ_２から発光時間ｔ_２を減算した地点が、フラッシュ発光開始時点Ｔ_１となる。そして、フラッシュ発光開始時点Ｔ_１からフラッシュ発光所要時間ｔ_１を減算した時点より前の地点に、フラッシュ制御信号の出力タイミングＴ_０を設定すればよい。

また、フラッシュ発光開始時点Ｔ_１は、読み出しタイミングＲ_ｎ−１での信号電荷の読み出し完了地点より、時間的に後に来るようにする必要がある。このため、出力タイミングＴ_０の位置は、フラッシュ発光開始時点Ｔ_１からフラッシュ発光所要時間ｔ_１を減算した時点より時間的に後の地点に来るように設定する。フラッシュ制御信号の出力タイミングＴ_０を、これらの条件を満たす範囲内の所定の地点に設定しておくことにより、フラッシュ制御信号に基づいて実際にフラッシュ２０１が発光するタイミングが、信号電荷の読み出しタイミングにかからないようになる。つまり、フラッシュ２０１の発光が、必ず信号電荷の蓄積期間中に行われるようになる。

図４に示した例では、この条件を満たす範囲内において、１フレーム期間分の信号電荷の読み出しが完了した後の“０”の地点より、矢印で示した例えば８ｍｓｅｃおきの供給タイミングでの８個前のタイミングを、フラッシュ制御信号の出力タイミングＴ_０に設定している。

フラッシュ制御信号生成部１１０におけるフラッシュ制御信号の生成タイミングは、このようにして制御部１０８に設定された出力タイミングＴ_０と、ユーザによってフラッシュボタンが押下されたタイミングとによって決まる。フラッシュボタンが押下された場合には、操作入力部１０７でフラッシュ発光指示信号生成され、そのフラッシュ発光指示信号が制御部１０８とタイミング制御部１０９を経由してフラッシュ制御信号生成部１１０に供給される。つまりフラッシュ制御信号生成部１１０は、制御部１０８での設定値と、フラッシュ発光指示信号が入力されたタイミングとにより、実際にフラッシュ制御信号を生成し、出力するタイミングを決定する。

例えば、フラッシュ発光指示信号が図４の出力タイミングＴ_０の時点より時間的に前のタイミングで供給された場合は、出力タイミングＴ_０の時点で、フラッシュ生成装置２００のフラッシュ制御部２０２（図１参照）にフラッシュ制御信号を出力することができる。しかし、フラッシュ発光指示信号が入力されたのが、出力タイミングＴ_０のかなり直前だった場合には、出力タイミングＴ_０のタイミングまでに、フラッシュ制御信号の生成及び出力することができないこともあり得る。このような場合には、フラッシュ制御信号生成部１１０は次の出力タイミングＴ_０１（図示略）が訪れるまで待機し、出力タイミングＴ_０１が訪れた時点で、フラッシュ制御信号を出力する。図４に示した例では、次の出力タイミングＴ_０１は、Ｒ_ｎの読み出しによって１フレーム期間分の信号電荷の読み出しが完了した後の地点から、信号の供給タイミングにおける８個前の時点となる。

つまりフラッシュ制御信号生成部１１０は、フラッシュ発光指示信号が入力されたときに、時間的にその次に訪れる出力タイミングＴ_０でフラッシュ制御信号の生成及び出力を行うことができるか否かを判断する。そして、可能であると判断した場合にはフラッシュ制御信号を生成及び出力し、不可能であると判断した場合には、次のタイミングまで待ち、フラッシュ制御信号を生成及び出力する。

なお、図４では、フレームレートが６０ｉ（インターレース）であり、信号電荷の読み出しが１フレーム期間かけて行われる場合を例に挙げたが、これに限定されるものではない。例えば図５に示すように、フレームレートが３０Ｐ（プログレッシブ）である場合に適用してもよく、また、信号電荷の読み出しを１／２フレーム期間程度の短い時間で行う形態に適用してもよい。図５に示した例では、信号電荷の蓄積期間を６フレーム分の期間としてある。また、フラッシュ制御信号の出力タイミングＴ_０を、Ｒ_ｎ−１の読み出しによって１フレーム期間分の信号電荷の読み出しが完了した後の地点から、同期信号の供給タイミングにおける１２個前の時点としている。

［動作説明］
次に、図６のフローチャートを参照して、撮像装置１００における動作の例について説明する。図６は、本実施の形態によるフラッシュの発光タイミング制御と信号電荷の蓄積期間調整処理の例を示すフローチャートである。図６において、まず制御部１０８で、信号電荷の蓄積期間が設定される（ステップＳ１）。次に、同じく制御部１０８において、フラッシュ制御信号の出力タイミングが設定される（ステップＳ２）。そして、ステップＳ１で設定された蓄積期間に基づいて、撮像素子１０２での信号電荷の蓄積が開始される（ステップＳ３）。

次に、フラッシュ制御信号生成部１１０において、フラッシュボタンが押下されたか否かが判断される（ステップＳ４）。すなわち、タイミング制御部１０９（図１参照）からフラッシュ発光指示信号が入力されたか否かが判断される。フラッシュ発光指示信号が入力されていない場合には、設定された蓄積期間が終了したか否かが判断され（ステップＳ５）、終了していない場合には、ステップＳ４の判断が繰り返して行われる。設定された蓄積期間が終了した場合、つまり撮像素子制御部１１１から撮像素子１０２に対して読み出し指示信号が供給された場合には、撮像素子１０２に蓄積された信号電荷が読み出され（ステップＳ６）、ステップＳ３に戻って信号電荷の蓄積が行われる。つまり、ユーザによりフラッシュボタンが押下されるまでの間は、ステップＳ１で設定された蓄積期間の間、撮像素子１０２に信号電荷が蓄積され、蓄積期間の終了とともに信号電荷が読み出される処理が、継続して行われる。信号電荷の蓄積及び読み出しは、上述したように、制御部１０８から供給される同期信号に同期して行われる。

ステップＳ４で、フラッシュボタンが押下されたと判断された場合には、フラッシュ制御信号生成部１１０において、フラッシュ制御信号の出力が可能であるか否かが判断される（ステップＳ７）。フラッシュ制御信号の出力が不可能であった場合には、撮像素子１０２に蓄積されている信号電荷の蓄積期間が終了したか否かが判断され（ステップＳ８）、終了していない場合には、ステップＳ７の判断が繰り返し行われる。蓄積期間が終了した場合には、蓄積されていた信号電荷が読み出されるとともに、新しい信号電荷の蓄積が開始され（ステップＳ９）、再びステップＳ７の判断が行われる。つまり、次にフラッシュ制御信号の出力が可能となるタイミングまで、同期信号の供給タイミングに基づく信号電荷の蓄積と読み出しが行われるようになる。

ステップＳ７で、フラッシュ制御信号の出力が可能であると判断された場合には、フラッシュ制御信号生成部１１０でフラッシュ制御信号が生成され、生成されたフラッシュ制御信号が、フラッシュ生成装置２００（図１参照）に出力される（ステップＳ１０）。

次に、撮像素子１０２に蓄積されている信号電荷の蓄積期間が終了したか否かが判断され（ステップＳ１１）、終了していない場合には、ステップＳ１１の判断が繰り返し行われる。蓄積期間が終了した場合には、蓄積されていた信号電荷が読み出されるとともに、新たな信号電荷の蓄積が開始される（ステップＳ１２）。

そして、フラッシュ制御信号がフラッシュ生成装置２００に供給されてからフラッシュ発光所要時間ｔ１が経過したタイミングで、フラッシュ２０１が発光する（ステップＳ１３）。その後は、撮像素子１０２に蓄積されている信号電荷の蓄積期間が終了したか否かが判断され（ステップＳ１４）、終了していない場合には、ステップＳ１４の判断が繰り返し行われる。蓄積期間が終了した場合には、蓄積されていた信号電荷が読み出されるとともに、ステップＳ３に戻って新たな信号電荷の蓄積が開始される。

また、上述した実施の形態によれば、信号電荷の蓄積期間が、フラッシュ２０１の発光時間ｔ_２よりも長い期間であるｍフレーム期間に設定されるため、フラッシュ２０１の発光が、信号電荷の読み出し期間にかかりにくくなる。

また上述した実施の形態によれば、フラッシュ２０１の発光を指示するフラッシュ制御信号の出力タイミングが制御されることにより、フラッシュ２０１の発光が開始されてから終了するまでの間に、撮像素子１０２からの信号電荷の読み出しが行われなくなる。

また、上述した実施の形態によれば、制御部１０８によるフラグ値変更処理が行われることにより、フラッシュ２０１の発光期間に撮像素子１０２に蓄積された映像信号のみによって構成される静止画像が、記憶部１０６に記憶されるようになる。これにより、画面の上下で画像の輝度に差が生じてしまうことが無くなる。

また、上述した実施の形態によれば、このようにフラッシュ２０１の発光タイミングの制御を行っている間も、信号電荷の蓄積及び読み出しは、外部の同期信号に同期して行われるようになる。このため、外部の同期信号と同期して撮影を行う必要のある撮像装置においても、フラッシュ２０１の発光タイミングを最適なタイミングに制御することができる。

２．変形例
なお、上述した実施の形態では、信号電荷の蓄積動作を常に行う場合を例に挙げたが、フラッシュ発光のタイミングのみ蓄積動作を行うようにしてもよい。この場合の処理の例を、図７を参照して説明する。図７は、本実施の変形例によるフラッシュの発光タイミング制御と信号電荷の蓄積期間調整処理の例を示すフローチャートである。図７において、まず制御部１０８で、通常の信号電荷蓄積期間とは異なる第２の蓄積期間が設定される（ステップＳ２１）。第２の蓄積期間とは、上述した実施の形態による「２フレーム期間以上のｍフレーム期間」に該当する。

本変形例においては、フラッシュ２０１の発光タイミングにのみ信号電荷の蓄積期間を長く取り、それ以外の区間では、通常通りの１フレーム単位で信号電荷の蓄積及び読み出しを行うものである。以下の説明では、通常の信号電荷の蓄積期間を第１の蓄積期間と称する。

次に、同じく制御部１０８において、フラッシュ制御信号の出力タイミングが設定される（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２１で設定された蓄積期間に基づいて、撮像素子１０２での信号電荷の蓄積が開始される（ステップＳ２３）。信号電荷の蓄積及び読み出しは、上述したように、制御部１０８から供給される同期信号に同期して行われる。

次に、フラッシュ制御信号生成部１１０において、フラッシュボタンが押下されたか否かが判断される（ステップＳ２４）。すなわち、タイミング制御部１０９（図１参照）からフラッシュ発光指示信号が入力されたか否かが判断される。フラッシュ発光指示信号が入力されていない場合には、第１の蓄積期間が終了したか否かが判断され（ステップＳ２５）、終了していない場合には、ステップＳ２４の判断が繰り返して行われる。蓄積期間が終了した場合、つまり撮像素子制御部１１１から撮像素子１０２に対して読み出し指示信号が供給された場合には、撮像素子１０２に蓄積された信号電荷が読み出され（ステップＳ２６）、ステップＳ２３に戻って信号電荷の蓄積が行われる。つまり、ユーザによりフラッシュボタンが押下されるまでの間は、通常通りの第１の蓄積期間の間、撮像素子１０２に信号電荷が蓄積され、蓄積期間の終了とともに信号電荷が読み出される処理が継続して行われる。

ステップＳ２４で、フラッシュボタンが押下されたと判断された場合には、フラッシュ制御信号生成部１１０において、フラッシュ制御信号の出力が可能であるか否かが判断される（ステップＳ２７）。フラッシュ制御信号の出力が不可能であった場合には、撮像素子１０２に蓄積されている信号電荷の蓄積期間（第１の蓄積期間）が終了したか否かが判断され（ステップＳ２８）、終了していない場合には、ステップＳ２７の判断が繰り返し行われる。蓄積期間が終了した場合には、蓄積されていた信号電荷が読み出されるとともに、新しい信号電荷の蓄積が開始され（ステップＳ２９）、再びステップＳ２７の判断が行われる。つまり、次にフラッシュ制御信号の出力が可能となるタイミングまで、同期信号の供給タイミングに基づく信号電荷の蓄積と読み出しが行われるようになる。

ステップＳ２７で、フラッシュ制御信号の出力が可能であると判断された場合には、フラッシュ制御信号生成部１１０でフラッシュ制御信号が生成され、生成されたフラッシュ制御信号が、フラッシュ生成装置２００（図１参照）に出力される（ステップＳ３０）。

次に、撮像素子１０２に蓄積されている信号電荷の第１の蓄積期間が終了したか否かが判断され（ステップＳ３１）、終了していない場合には、ステップＳ３１の判断が繰り返し行われる。蓄積期間が終了した場合には、蓄積されていた信号電荷が読み出されるとともに、第２の蓄積期間で新たな信号電荷の蓄積が開始される（ステップＳ３２）。

そして、フラッシュ制御信号がフラッシュ生成装置２００に供給されてからフラッシュ発光所要時間ｔ１が経過したタイミングで、フラッシュ２０１が発光する（ステップＳ３３）。その後は、撮像素子１０２に蓄積されている信号電荷の第２の蓄積期間が終了したか否かが判断され（ステップＳ３４）、終了していない場合には、ステップＳ３４の判断が繰り返し行われる。蓄積期間が終了した場合には、蓄積されていた信号電荷が読み出されるとともに、ステップＳ３３に戻って新たな信号電荷の蓄積が開始される。

図７にその処理を示した変形例においては、フラッシュ２０１の発光タイミング以外の区間ではｍフレームの蓄積動作は行われず、通常の周期での信号電荷の蓄積及び読み出しが行われる。このため、フラッシュ２０１の発光タイミング以外の区間では、連続した動画像が撮影され、記憶部１０６に記憶されるようになる。

上述した実施形態例における一連の処理は、ハードウェアにより実行することができるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、汎用のパーソナルコンピュータなどにプログラムをインストールして実行させる。

また、本明細書において、ソフトウェアを構成するプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

本発明の一実施の形態によるシステムの内部構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による撮像装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による各列信号線Ｖでの信号電荷蓄積期間のずれの例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による、フレームレートが６０ｉの場合の、制御部におけるフラッシュ制御信号の出力タイミングと信号電荷の蓄積期間の設定例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による、フレームレートが３０Ｐの場合の、制御部におけるフラッシュ制御信号の出力タイミングと信号電荷の蓄積期間の設定例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態によるフラッシュの発光タイミング制御と信号電荷の蓄積期間調整処理の例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施例によるフラッシュの発光タイミング制御と信号電荷の蓄積期間調整処理の例を示すフローチャートである。 従来の撮影方法による画面の上下で輝度が異なる場合の例を示す説明図である。

符号の説明

２０…画素、２１…光電変換素子、２２…アンプ、２３…スイッチ、３０…垂直走査回路、４０…水平走査回路、１００…撮像装置、１０１…レンズ、１０２…撮像素子、１０３…信号処理部、１０４…映像信号出力部、１０５…記憶制御部、１０６…記憶部、１０７…操作入力部、１０８…制御部、１０９…タイミング制御部、１１０…フラッシュ制御信号生成部、１１１…撮像素子制御部、２００…フラッシュ生成装置、２０１…フラッシュ、２０２…フラッシュ制御部、Ｈ…行選択線、Ｒ_ｎ，Ｒ_ｎ-1，Ｒ_ｎ-2…読み出し指示信号出力タイミング、Ｔ_１…フラッシュ発光開始時点、Ｔ_２…フラッシュ発光終了時点、Ｖ…列信号線、ｔ_１、フラッシュ発光所要時間、ｔ２…発光時間

Claims (6)

1. 被写体光を光電変換して得た信号電荷を蓄積する光電変換素子が、行方向及び列方向に配置されてなる撮像素子と、
   入力される同期信号に同期して、前記蓄積された信号電荷を出力させるための読み出し指示信号を前記撮像素子に供給する撮像素子制御部と、
   フラッシュを発光させるフラッシュ発光指示の入力を受け付ける操作入力部と、
   前記撮像素子制御部での前記読み出し指示信号の出力間隔として、２フレーム期間以上の所定の間隔を設定するとともに、第１の読み出し指示信号による前記信号電荷の読み出し完了後から次の第２の読み出し指示信号入力までの期間内に、前記フラッシュの発光開始から終了までの期間が含まれるように、前記フラッシュを発光させるためのフラッシュ制御信号の出力タイミングを設定する制御部と、
   前記操作入力部からのフラッシュ発光指示入力と前記制御部で設定された出力タイミングに基づいて、前記フラッシュにフラッシュ制御信号を供給するとともに、前記制御部で設定された所定の間隔で、前記撮像素子制御部に前記読み出し指示信号を出力させるための読み出し制御信号を供給するタイミング制御部とを備えた、
   撮像装置。
2. 前記読み出し指示信号の出力間隔としての前記所定の間隔は、前記フラッシュの発光が開始してから前記発光が終了するまでの時間よりも長い時間に設定される
   請求項１記載の撮像装置。
3. 前記制御部による、前記フラッシュ制御信号の出力タイミングの設定は、前記フラッシュを発光させるフラッシュ制御信号を出力してから実際に前記フラッシュが発光されるまでの所要時間と、前記フラッシュの発光期間と、前記読み出し指示信号の出力間隔とに基づいて設定される
   請求項２記載の撮像装置。
4. 前記タイミング制御部における、前記２フレーム期間以上の所定の間隔での前記読み出し制御信号の供給は、前記操作入力部に前記フラッシュ発光指示が入力された場合にのみ行われる
   請求項３記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子から出力された信号電荷を映像信号に変換する信号処理部と、
   前記信号処理部で生成された映像信号を記憶部に記憶する制御を行う記憶制御部とを備え、
   前記制御部は、前記フラッシュの発光中に蓄積された信号電荷に基づいて生成された映像信号において、前記フラッシュの発光があったことを示すフラグをオンにし、
   前記記憶制御部は、前記フラグがオンにされた映像信号を、静止画像として前記記憶部に蓄積する制御を行う
   請求項３記載の撮像装置。
6. 行方向及び列方向に配置された各光電変換素子が、被写体光を光電変換して得た信号電荷を蓄積するステップと、
   前記蓄積された信号電荷の読み出しを指示する読み出し指示信号の出力間隔として、２フレーム期間以上の所定の間隔を設定するとともに、第１の読み出し指示信号による前記信号電荷の読み出し完了後から次の第２の読み出し指示信号入力までの期間内に、フラッシュが発光を開始してから終了するまでの期間が含まれるように、前記フラッシュを発光させるためのフラッシュ制御信号の出力タイミングを設定するステップと、
   入力される同期信号に同期して、かつ前記設定された所定の間隔で、前記読み出し指示信号を前記撮像素子に供給するステップと、
   前記フラッシュを発光させるフラッシュ発光指示の入力を受け付けるステップと、
   前記入力されたフラッシュ発光指示と、前記設定されたフラッシュ制御信号の出力タイミングに基づいて、前記フラッシュにフラッシュ制御信号を供給するステップとを含む
   撮像方法。