JP2019041168A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分割露光時に被写体が動いた場合であっても高品位な画像を撮影可能にする撮像装置を提供すること。【解決手段】撮像装置１０は、１撮影周期において複数回の露光と非露光とを繰り返し、第１の画像および第２の画像を取得する撮像素子１８４と、第２の画像に基づいて被写体の像面上の速度を検出し、撮像素子１８４における露光を制御するシステム制御部１７８と、を備え、システム制御部１７８は、被写体の像面上の速度に応じて、第１の画像を生成するための露光を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法に関する。

従来、デジタルカメラなどの撮像装置において、非常に明るい環境下での撮影のために、撮影光量の透過率を低下させて撮影する技法が知られている。減光は、明るい環境下であっても絞りを開いて被写界深度の浅い被写体表現を実現するため、あるいは長秒露光を行っても飽和を発生させずに、例えば滝の水など、被写体の動いた軌跡を表現するために行われる。減光を行う方法として、ＮＤフィルタを用いる方法が知られている。また、特許文献１は、撮像素子の露光時間を時間で分割して減光する技術を開示している。

特開２０１５−１３６０８７号公報

しかしながら、特許文献１の撮像装置では、分割露光により取得した複数の画像データを加算合成することで減光した画像データを取得しており、動く被写体を撮影した場合、被写体の動きが途切れ、不自然な画像となってしまうという恐れがある。

本発明は、分割露光時に被写体が動いた場合であっても高品位な画像を撮影可能にする撮像装置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、本発明の撮像装置は、１撮影周期において複数回の露光と非露光とを繰り返し、第１の画像および第２の画像を取得する撮像手段と、前記第２の画像に基づいて被写体の像面上の速度を検出する検出手段と、前記撮像手段における露光を制御する制御手段と、を備える。前記制御手段は、前記被写体の像面上の速度に応じて、前記第１の画像を生成するための露光を制御する。

本発明によれば、分割露光時に被写体が動いた場合であっても高品位な画像を撮影可能にする撮像装置を提供することができる。

撮像装置の外観図である。 撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 画素の構成例を示す回路図である。 撮影の露光、転送、読み出しを示すシーケンス図である。 速度検出の撮影結果を示す図である。 転送回数を変更した露光、転送を示すシーケンス図である。 撮影結果を示す図である。 ＮＤ段数を変更した例を示すシーケンス図である。

（第１実施形態）
図１は、撮像装置１０の外観図である。図１（Ａ）は撮像装置１０の正面図、図１（Ｂ）は撮像装置１０の背面図である。撮像装置１０は、例えば、静止画及び動画の撮影が可能なデジタルモーションカメラである。本実施形態では、撮像装置本体とレンズが一体となった撮像装置の例を説明するがこれに限られるものではなく、例えば、レンズ交換式のデジタル一眼カメラであってもよい。撮像装置１０は、撮像装置本体１５１、撮像光学系１５２、表示部１５３、スイッチＳＴ１５４およびプロペラ１６２を備える。また、撮像装置１０は、スイッチＭＶ１５５、選択レバー１５６、メニューボタン１５７、アップスイッチ１５８、ダウンスイッチ１５９、ダイアル１６０および再生ボタン１６１を備える。

撮像装置本体１５１は、内部に撮像素子やシャッター装置を収納した撮像装置１０の本体部である。撮像光学系１５２は、内部にレンズや絞りを有した撮像光学系である。表示部１５３は、撮影情報や映像を表示するための可動式の表示部である。表示部１５３は、ダイナミックレンジの広い映像の輝度範囲を抑制することなく表示できるだけの表示輝度範囲を有している。スイッチＳＴ１５４は、主に静止画の撮影を行うために使用するシャッターボタンである。プロペラ１６２は、空中からの撮影を行うために撮像装置１０を空中に浮上させるためのプロペラである。

スイッチＭＶ１５５は、動画撮影を開始および停止するためのボタンである。選択レバー１５６は、撮影モードを選択するための撮影モードの選択レバーである。メニューボタン１５７は、撮像装置１０の機能設定を行う機能設定モードへ移行するためのメニューボタンである。アップスイッチ１５８およびダウンスイッチ１５９は、各種の設定値を変更するためのアップダウンスイッチである。ダイアル１６０は、各種の設定値を変更するためのダイアルである。再生ボタン１６１は、撮像装置１０内の記録媒体に記録されている映像を表示部１５３上で再生する再生モードへ移行するためのボタンである。

図２は、撮像装置１０の概略構成を示すブロック図である。撮像装置１０は、撮像光学系１５２、絞り１８１、絞り制御部１８２、光学フィルタ１８３、撮像素子１８４、デジタル信号処理部１８７、タイミング発生部１８９およびシステム制御部１７８を備える。また、撮像装置１０は、表示Ｉ／Ｆ１９１、表示部１５３、記録Ｉ／Ｆ１９２、記録媒体１９３、無線Ｉ／Ｆ１９８、プリントＩ／Ｆ１９４および外部Ｉ／Ｆ１９６を備える。また、撮像装置１０は、映像メモリ１９０、スイッチ入力部１７９、飛行制御装置２００を備える。

撮像光学系１５２は、被写体の光学像を撮像素子１８４に結像させる。光軸１８０は、撮像光学系１５２の光軸である。絞り１８１は、撮像光学系１５２を通る光の量を調節するための絞りであり、絞り制御部１８２により制御される。光学フィルタ１８３は、撮像素子１８４に入射する光の波長および撮像素子１８４に伝達する空間周波数を制限する。撮像素子１８４は、撮像光学系１５２を介して結像された被写体の光学像を光電変換部において電気的な映像信号（信号電荷）に変換する。撮像素子１８４は、Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎの規格を満たすに十分な画素数、信号読み出し速度、色域、ダイナミックレンジを有している。

デジタル信号処理部１８７は、撮像素子１８４から取得したデジタル映像データに各種の補正を行った後に、映像データを圧縮する。タイミング発生部１８９は、撮像素子１８４およびデジタル信号処理部１８７に各種タイミング信号を出力し、各種タイミングを制御する。システム制御部１７８は、各種演算を行い、撮像装置１０全体を制御するＣＰＵである。さらに、システム制御部１７８は、デジタル信号処理部１８７で処理した画像から被写体を特定して、被写体の像面上の移動速度を検出することにも使われる。すなわち、デジタル信号処理部１８７およびシステム制御部１７８は、撮影結果から被写体の像面上の移動速度を検出する速度検出手段の機能を有する。

表示Ｉ／Ｆ１９１は、表示部１５３に撮影された映像を表示するためのインターフェースである。表示部１５３は、液晶ディスプレイ等の表示部である。記録Ｉ／Ｆ１９２は、記録媒体１９３に記録または読み出しを行うためのインターフェースである。記録媒体１９３は、映像データや付加データ等を記録するためのメモリ等の着脱可能な記録媒体である。無線Ｉ／Ｆ１９８は、外部のネットワーク１９９と通信するためのインターフェースである。ネットワーク１９９は、インターネットなどのコンピュータネットワークである。プリントＩ／Ｆ１９４は、撮影された映像を外部のプリンタ１９５に出力し印刷するためのインターフェースである。プリンタ１９５は、小型インクジェットプリンタ等のプリンタである。外部Ｉ／Ｆ１９６は、外部装置１９７等と通信するためのインターフェースである。外部装置１９７は、コンピュータやテレビなどの画像を表示可能な装置である。

映像メモリ１９０は、映像データを一時的に記憶する。スイッチ入力部１７９は、スイッチＳＴ１５４やスイッチＭＶ１５５や各種モードの切り替えを行う複数のスイッチを含み、撮影者による操作を受け付ける。また、スイッチ入力部１７９は、光量制限量であるＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）の段数設定を受け付ける、光量の設定部としての機能も有する。ＮＤ段数（減光段数）は、光学濃度（光透過率）に対応する値である。飛行制御装置２００は、空中からの撮影を行うための飛行制御装置である。

図３は、撮像素子１８４の画素の構成を示す回路図である。撮像素子１８４は、２次元配列された多数の画素要素（画素部）を有している。図３では、撮像素子１８４の多数の画素要素のうち、１行１列目（１，１）の画素要素５０と、最終行であるｍ行１列目（ｍ、１）の画素要素５１を示している。画素要素５０と画素要素５１の構成は同じであるため、各画素の各構成要素には同じ符号を付している。

撮像素子１８４の１つの画素要素では、１つのフォトダイオード５００に対して２つ信号保持部（第１の信号保持部５０７Ａおよび第２の信号保持部５０７Ｂ）を有している。各信号保持部は異なるタイミングで電荷を蓄積して、異なる画像を読み出すことが可能である。本実施形態においては、第１の信号保持部５０７Ａが撮影用の信号電荷を蓄積し、第２の信号保持部５０７Ｂが被写体の速度検出用の信号電荷を蓄積する。すなわち、撮影用の画像（第１の画像）は、第１の信号保持部５０７Ａに蓄積された信号電荷から生成され、被写体の速度検出用の画像（第２の画像）は、第２の信号保持部５０７Ｂに蓄積された信号電荷から生成される。

信号保持部を有する撮像素子１８４の基本構造は、本出願人により特開２０１３−１７２２１０号公報にて開示されているので、説明は省略する。本実施形態の撮像素子１８４は、１つのフォトダイオード５００に対して２つの信号保持部を有しているため、Ｓ／Ｎの低下を伴わずに蓄積期間の異なる二つの画像を読み出すことが可能となっている。なお、本実施形態では信号保持部が２つある例を説明するが、これに限られるものではなく、信号保持部は複数あってもよい。

画素要素５０は、光電変換部であるフォトダイオード５００、第１の信号保持部５０７Ａおよび第２の信号保持部５０７Ｂを有する。また、画素要素５０は、第１の転送トランジスタ５０１Ａ、第２の転送トランジスタ５０２Ａ、第３の転送トランジスタ５０１Ｂ、第４の転送トランジスタ５０２Ｂおよび第５の転送トランジスタ５０３を有する。また、画素要素５０は、リセットトランジスタ５０４、増幅トランジスタ５０５、選択トランジスタ５０６およびフローティングディフュージョン領域５０８を有している。さらに、画素要素５０には、電源線５２０、電源線５２１および信号出力線５２３が含まれる。

第１の転送トランジスタ５０１Ａは、転送パルスφＴＸ１Ａによって制御される。第２の転送トランジスタ５０２Ａは、転送パルスφＴＸ２Ａによって制御される。第３の転送トランジスタ５０１Ｂは、転送パルスφＴＸ１Ｂによって制御される。第４の転送トランジスタ５０２Ｂは、転送パルスφＴＸ２Ｂによって制御される。第５の転送トランジスタ５０３は、転送パルスφＴＸ３によって制御される。リセットトランジスタ５０４は、リセットパルスφＲＥＳによって制御される。選択トランジスタ５０６は、選択パルスφＳＥＬによって制御される。ここで、各制御パルスは、不図示の垂直走査回路から送出される。

第５の転送トランジスタ５０３を制御する転送パルスφＴＸ３により、フォトダイオード５００をリセット状態として、蓄積開始のタイミングを決定する。また、第１の転送トランジスタ５０１Ａを制御する転送パルスφＴＸ１Ａにより、フォトダイオード５００に蓄積された電荷が第１の信号保持部５０７Ａへ転送されるタイミングを決定する。第３の転送トランジスタ５０１Ｂを制御する転送パルスφＴＸ１Ｂにより、フォトダイオード５００に蓄積された電荷が第２の信号保持部５０７Ｂへ転送されるタイミングを決定する。ここで各制御パルスは、不図示の垂直走査回路から送出される。

図４は、１回の撮影における露光から読み出しまでを示すシーケンス図である。横方向に時間の流れを示しており、１行目と記した行は、１行１列目（１，１）の画素要素におけるシーケンスを示し、ｍ行目までを表わしている。全露光時間Ｔｃは、１撮影周期に相当する。全露光時間Ｔｃ内では、１行目からｍ行目まで同じシーケンスとなっている。全露光時間Ｔｃより右側は、信号読み出しを示しており、１行目からｍ行目まで順次読みだすシーケンスとなっている。図４において、右上向きの斜線は撮影用露光を示し、横線は速度検出用露光を示す。小さなドットは撮影用転送を示し、大きなドットは速度検出用転送を示す。左上向きの斜線は撮影用読出しを示し、縦線は速度検出用読出しを示す。

本実施形態においては、全露光時間Ｔｃを分割して２段のＮＤ効果を持たせた撮影について説明する。分割された一回分の露光を第１の露光時間Ｔ１ｅとする。第１の露光時間Ｔ１ｅは、撮影用の露光時間である。第１の露光時間Ｔ１ｅは、転送パルスφＴＸ３によりフォトダイオード５００をリセットして蓄積を開始し、転送パルスφＴＸ１Ａにより電荷を第１の信号保持部５０７Ａへ転送するまでの時間を表わす。一方、第１の非露光時間Ｔ１ｄは、分割された一回分の撮影用の露光をしていない時間である。第１の非露光時間Ｔ１ｄは、その直前の転送パルスφＴＸ１Ａによる転送の後から、次の転送パルスφＴＸ１Ａによる転送の事前に行う転送パルスφＴＸ３によるリセット後の蓄積開始までの時間のことである。

第１の露光時間Ｔ１ｅでフォトダイオード５００に得られた電荷は、その都度、第１の信号保持部５０７Ａへ転送される。全露光時間Ｔｃが完了すると、複数回の第１の露光時間Ｔ１ｅで蓄積された全ての電荷が第１の信号保持部５０７Ａへ転送された状態となる。第１の信号保持部５０７Ａに蓄積された信号読み出しは、全露光時間Ｔｃ終了後に行われ、撮影用の画像が生成される。

転送回数ｄは、１撮影周期（全露光時間Ｔｃ）における、フォトダイオード５００から第１の信号保持部５０７Ａへの信号電荷の転送回数、すなわち撮影用の露光の回数を表している。本実施形態において、フォトダイオード５００から第１の信号保持部５０７Ａへの信号電荷の転送は、ＮＤ効果を得るために１撮影周期中（全露光時間Ｔｃ）に２回以上行われる。図４においては、全露光時間Ｔｃの間に、第１の露光時間Ｔ１ｅと第１の非露光時間Ｔ１ｄを８回繰り返している。したがって、フォトダイオード５００から第１の信号保持部５０７Ａへの電荷の転送回数ｄは８回である。

２段のＮＤ効果を得るために、Ｔｃ／（２＾２段）＝ΣＴ１ｅという関係になっている。ここでΣは、複数回の第１の露光時間Ｔ１ｅを合計する意味で使用している。また、Ｔｃ＝ΣＴ１ｅ＋ΣＴ１ｄという関係も成立する。本実施形態においては、第１の露光時間Ｔ１ｅと第１の非露光時間Ｔ１ｄはそれぞれが同一時間を８回繰り返している。これは、移動する被写体を撮影する場合には、均等に時間を分割して被写体からの光を取り込むことで、移動軌跡のムラを生じさせないためである。上式の成立する範囲内で、転送回数ｄや第１の露光時間Ｔ１ｅ、第１の非露光時間Ｔ１ｄを変更してよい。被写体の移動速度に応じて転送回数ｄを変更することで、移動する被写体を高品位に撮影することが可能となる。一方、移動しない被写体においては、１回の撮影内で、個別に時間を増減させてもよい。

次に、図４および図５を用いて速度検出用の露光について説明する。第２の露光時間Ｔ２ｅは、速度検出用の露光時間である。第２の露光時間Ｔ２ｅは、転送パルスφＴＸ３によりフォトダイオード５００をリセットして蓄積を開始し、転送パルスφＴＸ１Ｂにより電荷を第２の信号保持部５０７Ｂへ転送するまでの時間を表わす。第２の露光時間Ｔ２ｅは、測光などにより被写体の光をとらえることができる範囲で設定することが望ましい。一方、第２の非露光時間Ｔ２ｄは、分割された一回分の速度検出用の露光をしていない時間である。第２の非露光時間Ｔ２ｄは、その直前の転送パルスφＴＸ１Ｂによる転送の後から、次の転送パルスφＴＸ１Ｂによる転送の事前に行う転送パルスφＴＸ３によるリセット後の蓄積開始までの時間のことである。

速度検出用の撮影では、１撮影周期中（全露光時間Ｔｃ）に、フォトダイオード５００から第２の信号保持部（５０７Ｂ）へ信号電荷の転送回数を３回以上行う。図４に示す例では、１撮影周期中に４回の速度検出用の露光を行っている。１撮影周期中の各第２の露光時間Ｔ２ｅは、同じ時間を設定する。一方で、撮影用の露光とは異なり、１撮影周期中の各第２の非露光時間Ｔ２ｄは、時間を変化させ複数の長さに設定する。本実施形態においては、第２の非露光時間Ｔ２ｄとして、それぞれ時間の異なる第２の非露光時間Ｔ２ｄａ〜Ｔ２ｄｃを設定している。時間の長さを比較するとＴ２ｄａ≒Ｔ２ｄｂ≒Ｔ２ｄｃである。なお、第２の非露光時間Ｔ２ｄｃは、第１の非露光時間Ｔ１ｄと同等である。一方、１撮影周期中の第１の非露光時間は、同じ時間が設定される。

図５は、速度検出用の撮影結果を示す図である。図５（Ａ）のように矢印Ｍの方向へ移動する電車を撮影している。図５（Ｂ）は、破線の丸で囲んだＡ部を詳細に観察した状態を示す図である。図４のように１撮影周期中に速度検出用の撮影を複数回行っているため、電車の端部を示す黒線も複数表れている。３本の電車の端部を示す黒線のうち、左側が１回目の露光、中央が２回目の露光、右側が３回目および４回目の露光に対応している。したがって、非露光部分Ｄ１は、第２の非露光時間Ｔ２ｄａに対応している。また、非露光部分Ｄ２は、第２の非露光時間Ｔ２ｄｂに対応している。なお、第２の非露光時間Ｔ２ｄｃは短いため観察する範囲内においては、露光されていない部分が目立たずに、違和感のない写真となっている。

撮像素子上における被写体の移動する長さと、既知の第２の非露光時間Ｔ２ｄとを対応させることで、撮像素子上での被写体の移動速度を算出することができる。その際、第２の非露光時間Ｔ２ｄの時間を複数の長さに設定することで、未知の被写体の移動速度に対して、広い範囲で観察することが可能となる。また、第２の非露光時間Ｔ２ｄｃのような短い非露光時間であれば、撮影結果を観察する上で違和感ないことが判定できる。なお、第２の非露光時間Ｔ２ｄの時間の長さを比較し説明しているが、第１の非露光時間Ｔ１ｄの時間についても同じである。つまり、被写体の移動速度が速い場合に、第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くすることで、被写体の動きが途切れない高品位な撮影結果を撮影することが可能となる。

算出した被写体の移動速度は、次の撮影での露光の分割の仕方を決定するために使用する。例えば、１回目の露光と次の露光が連続している連写シーンなどでは、被写体の移動速度の変化が大きくないと考えられるため、１回目の撮影で算出した被写体の移動速度に基づいて次の露光の分割の仕方を決定することが有効である。本実施形態においては、撮影と同時に移動速度を検出しているが、撮影前のライブビュー中に移動速度を検出しておくことも可能である。また、本実施形態では被写体の移動速度を画像から検出しているが、撮像素子に内蔵された加速度センサーなどから算出したり、予め撮像装置へ入力したりしていてもよい。

続いて、図４、図６および図７を用いて、分割状態と撮影の結果について説明する。図６は、撮影用の第１の非露光時間Ｔ１ｄを変化させた場合のシーケンスを示す図である。図６（Ａ）は、図４のシーケンスに対して、転送回数ｄを半分の４回とした場合を示している。図６（Ｂ）は、図４と同じシーケンスを示している。図６（Ｂ）の転送回数ｄは８回である。図６（Ｃ）は、図４のシーケンスに対して、転送回数ｄを増やしている。したがって、図６（Ａ）のシーケンスにおける第１の非露光時間Ｔ１ｄは、図６（Ｂ）の第１の非露光時間Ｔ１ｄの２倍となっている。また、図６（Ｃ）の第１の露光時間Ｔ１ｅおよび第１の非露光時間Ｔ１ｄは、実行可能な最短時間に設定されている。各転送パルスのスイッチングや電荷の転送などは、短時間ではあるものの有限の時間がかかるため、第１の露光時間Ｔ１ｅおよび第１の非露光時間Ｔ１ｄの最短時間には構造上の限界が存在する。

図７は、図５（Ａ）の破線の丸で囲んだＡ部を詳細に観察した図を示している。図７（Ａ）は、図６（Ａ）のように露光時間を分割した場合の撮影結果であり、図７（Ｂ）は、図６（Ｂ）のように露光時間を分割した場合の撮影結果である。
図６（Ａ）のシーケンスのように第１の非露光時間Ｔ１ｄを長くすると、図７（Ａ）に示されるように、ぼけ部分Ｂに露光されていない部分が明確に表れてしまい、不自然な写真となってしまう。

図６（Ｂ）のシーケンスにおける第１の非露光時間Ｔ１ｄは、図４のシーケンスにおける第２の非露光時間Ｔ２ｄｃと同等である。図５（Ｂ）を用いて説明した通り、第２の非露光時間Ｔ２ｄｃは、撮影結果を観察する上で違和感がない程度の非露光時間となっている。そのため、第２の非露光時間Ｔ２ｄｃと同等の第１の非露光時間Ｔ１ｄを繰り返す図６（Ｂ）のシーケンスの撮影結果も、図７（Ｂ）に示されるように、非露光時間が画像に表れず、ぼけ部分Ｂが略一様となり違和感のない画像となっている。したがって、図６（Ｂ）の第１の非露光時間Ｔ１ｄより短い非露光時間で撮影を行う場合には、高品位な写真が撮影できる。

図６（Ｃ）のシーケンスでは、第１の露光時間Ｔ１ｅおよび第１の非露光時間Ｔ１ｄが設定可能な最短となるように設定した場合を示している。電荷の転送などの撮像素子１８４での制御には一定の有限な時間がかかるため、第１の露光時間Ｔ１ｅおよび第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くすることには限界がある。図６（Ｃ）のシーケンスに対応する撮影結果は不図示であるが、図６（Ｂ）より第１の非露光時間Ｔ１ｄが短いため、図７（Ｂ）のように、非露光時間が画像に表れず、ぼけ部分Ｂが略一様となり違和感のない画像となる。

図６（Ｂ）のシーケンスであっても非露光時間が画像に表れない十分に高品位な写真となっており、第１の非露光時間Ｔ１ｄを図６（Ｃ）のように短くしても品位向上の効果が小さい。一方で、第１の非露光時間Ｔ１ｄを最短にすると、転送回数ｄは増加する。転送回数ｄが増えると、電荷の転送を多く繰り返すということとなり、撮像素子を制御するための電力が大きくなってしまう。また、１回の露光時間が撮像素子１８４内のタイミングのばらつきの影響も受けることとなる。１回のタイミングばらつきは小さいとしても転送回数ｄが大きくなった場合には、影響が増幅されて露光時間の合計が大きくばらついてしまう。そのため、電力低減や露光時間ばらつきの低減を考えると、転送回数ｄはできるだけ小さい方がよい。つまり、第１の非露光時間Ｔ１ｄは、非露光時間が画像に現れない範囲で、最大の非露光時間を設定するのがよい。

第１の非露光時間Ｔ１ｄの設定条件を式で表わすと、Ｖ×Ｔ１ｄ＜Ｃｏｎｓｔ．となる。ここで、Ｖは被写体の像面上の速度、Ｃｏｎｓｔ．は被写体距離や合焦状態などの撮影条件および観察条件から決まる値である。この式を満足する範囲でＴ１ｄを長く設定することが望ましい。この式は、被写体の像面上の速度Ｖが大きいほど第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くする必要があることを意味している。つまり、被写体の像面上の速度Ｖが速くなった場合には、第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くして、転送回数ｄを増やせばよい。一方、被写体の像面上の速度Ｖが遅くなった場合には、第１の非露光時間Ｔ１ｄを、上記の式を満たす範囲で長くして、転送回数ｄを減らせばよい。

被写体の像面上の速度Ｖが大きくなった場合、第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くする必要があるが、前述の通り、第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くする限界がある。第１の露光時間Ｔ１ｅと第１の非露光時間Ｔ１ｄは、ＮＤ段数をｎとした時に、（Ｔ１ｅ＋Ｔ１ｄ）／Ｔ１ｅ＝２＾ｎという関係にある。そのため、ＮＤ段数が２段の場合には、第１の露光時間Ｔ１ｅが最短の設定となると、第１の非露光時間Ｔ１ｄも最短の設定となる。ＮＤ段数が大きくなるほど、第１の露光時間Ｔ１ｅに対して第１の非露光時間Ｔ１ｄが大きくなっていく。一方、ＮＤ段数が小さいほど、第１の露光時間Ｔ１ｅに対して第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くすることができる。そのため、被写体の移動速度が所定値より速い場合には、ＮＤ段数を小さくし、かつ転送回数ｄを増やすことで、第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くすることが可能である。

ＮＤ段数が変わってしまうと撮影する光量が大きく変化してしまうため、撮影時間を短くしたり、ＩＳＯ感度を低下させたりなど、光量を制限する対応が必要となる。また、ＮＤ段数を小さくしてでも移動する被写体を高品位に撮影する被写体速度優先モードもしくはＮＤ段数の設定を優先して移動被写体の品位を問わないＮＤ段数優先モードのいずれかを撮影者が予め選択できるようにしてもよい。被写体速度優先モードが選択されていた場合は、撮像装置１０は、被写体の速度が速い場合には、ＮＤ段数を小さくし、転送回数ｄを増やして第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くする。一方、ＮＤ段数優先モードが選択されている場合には、速度が速い被写体に対しても、ＮＤ段数を小さくして第１の非露光時間Ｔ１ｄを短くすることは行わない。

図８は、１回の撮影における露光から読み出しまでのシーケンスを示している。図８（Ａ）は、ＮＤ段数が２段の場合であり、図８（Ｂ）は、ＮＤ段数が１段の場合である。図８（Ａ）の第１の非露光時間Ｔ１ｄは、図６（Ｂ）の第１の非露光時間Ｔ１ｄと同等である。前述のとおり、ＮＤ段数が２段の場合に、図８（Ａ）に示す第１の非露光時間Ｔ１ｄの長さとすることで、電力低減や露光時間ばらつきの低減を実現しつつ、高品位な写真が撮影できていた。このときの転送回数ｄは８回である。

ＮＤ段数が２段から１段に変更する際に、転送回数ｄを８回のままＮＤ段数を変更すると、第１の非露光時間Ｔ１ｄが短くなる。第１の非露光時間Ｔ１ｄが短くなると、高品位な写真を撮影することに関しては実現できるが、前述した通り、第１の非露光時間Ｔ１ｄは、非露光時間が画像に現れない範囲で、できるだけ長い方がよい。そこで、図８（Ｂ）のように転送回数ｄを５回に変更すると、第１の非露光時間Ｔ１ｄをＮＤ段数が２段で転送回数ｄを８回の場合と、ほぼ同等にすることができる。すなわち、ＮＤ段数を小さくした場合、転送回数ｄを減らすことで高品位な写真が撮影できる。このように、光量制限量であるＮＤ段数に応じて転送回数を変更することで、電力低減や露光時間ばらつきの低減を実現しつつ、被写体の動きが途切れない高品位な写真が撮影できる。

以上のように、本実施形態によれば、分割露光時に被写体が動いた場合であっても、被写体の速度に応じて非露光時間を決定することで、高品位な写真を撮影可能な撮像装置を提供することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１７８ システム制御部
１８４ 撮像素子
５０７Ａ 第１の信号保持部
５０７Ｂ 第２の信号保持部

Claims (10)

1. １撮影周期において複数回の露光と非露光とを繰り返し、第１の画像および第２の画像を取得する撮像手段と、
   前記第２の画像に基づいて被写体の像面上の速度を検出する検出手段と、
   前記撮像手段における露光を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記被写体の像面上の速度に応じて、前記第１の画像を生成するための露光を制御することを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の画像を取得するための露光について、前記被写体の像面上の速度に応じて前記第１の画像に非露光の時間が表れない範囲で最大の非露光時間を設定して、該非露光時間に応じて露光の回数を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記被写体の像面上の速度が速い場合には、前記非露光時間を短くして前記露光の回数を増やし、前記被写体の像面上の速度が遅い場合には、前記非露光時間を長くして前記露光の回数を減らすことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 撮影者によるＮＤ段数の設定を受け付ける設定手段をさらに備え、
   前記制御手段は、設定された前記ＮＤ段数および前記被写体の像面上の速度に応じて、前記第１の画像を生成するための露光を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記設定手段は、前記ＮＤ段数を優先するか否かの設定を受け付け、
   前記ＮＤ段数を優先する設定の場合には、前記ＮＤ段数を変更せず、前記ＮＤ段数を優先する設定でない場合には、前記制御手段は、前記被写体の像面上の速度が所定の速度より速い場合には、前記ＮＤ段数を小さくして、前記非露光時間を短くすることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記撮像手段は、２次元に配列された複数の画素部を有し、
   前記画素部は、光電変換部と複数の信号保持部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記複数の信号保持部のうち、第１の信号保持部は前記第１の画像を生成するための信号電荷を保持し、第２の信号保持部は前記第２の画像を生成するための信号電荷を保持することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記第１の信号保持部に蓄積される信号電荷は１撮影周期中の複数回の露光により取得され、各露光に対応する非露光時間は等しく、
   前記第２の信号保持部に蓄積される信号電荷は１撮影周期中の複数回の露光により取得され、各露光に対応する非露光時間は異なることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記第１の画像は撮影用の画像であり、前記第２の画像は被写体の速度検出用の画像であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 撮像装置における制御方法であって、
    １撮影周期において複数回の露光と非露光とを繰り返し、第１の画像および第２の画像を取得する撮像工程と、
    前記第２の画像に基づいて被写体の像面上の速度を検出する検出工程と、
    前記撮像工程における露光を制御する制御工程と、を有し、
    前記制御工程においては、前記被写体の像面上の速度に応じて、前記第１の画像を生成するための露光を制御することを特徴とする制御方法。
    

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