JP3907343B2

JP3907343B2 - 撮像装置

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Publication number: JP3907343B2
Application number: JP07935399A
Authority: JP
Inventors: 信二黒川; 康之山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2019-03-24
Also published as: JP2000278587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スチルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に従来の撮像装置に用いられていたインターライン型固体撮像素子の概略図を示す。同図において、４１が画素、４２が垂直電荷転送素子、４３が水平電荷転送素子、４４が出力部、４５が信号出力端子となっている。画素４１で光電変換された信号電荷は、垂直電荷転送素子４２に送られ、４相駆動パルスφＶ１、φＶ２、φＶ３およびφＶ４により水平電荷転送素子４３の方向へ順に転送される。水平電荷転送素子４３は、垂直電荷転送素子４２から転送されて来た水平一列分の信号電荷を２相駆動パルスφＨ１およびφＨ２により出力部４４に転送し、出力部４４で、電圧に変換され画像信号出力端子４５より出力される。
【０００３】
図１２に従来の露光制御機能を備えた撮像装置のブロック図を示す。同図において、５１が撮影レンズ、６３が撮影レンズ５１の焦点調節駆動を行うためのレンズ駆動回路、５２が被写体の光量を制御するための絞り、５３が絞り５２を駆動するための絞り駆動回路、５４が被写体像を電気信号に変換するための固体撮像素子、例えば、ＣＣＤ、５５がＣＣＤ１３を駆動するためのＣＣＤ駆動回路、５６がＣＣＤ５４から出力された映像信号のレベルを制御するための利得制御回路、５７がＣＣＤから出力された信号に所定の処理を施すための撮像信号処理回路、５８が画像メモリ、５９が画像メモリ１７から出力された信号を後述の画像表示装置６０に表示可能な所定の信号にするための表示信号処理回路、６０が画像表示装置、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）、６１がＬＣＤ６０を駆動するためのＬＣＤ駆動回路、６２が撮像装置全体のシステムを制御するシステム制御回路である。
【０００４】
図１１、１２を用いて従来の撮像装置の動作を説明する。ＣＣＤ５４から出力された映像信号は利得制御回路５６で所定のレベルに変換され、撮像信号処理回路５７で所定の処理を施され、画像メモリ５８に入力される。画像メモリ５８では入力された映像信号をＬＣＤ６０に表示可能となるように水平方向の画素数や垂直方向のライン数を変換して表示信号処理回路５９に供給し、表示信号処理回路５９ではＬＣＤ６０に表示可能な所定の形式の信号に変換し、ＬＣＤ６０に供給することにより、ＣＣＤ５４で撮影された映像信号が、ＬＣＤ６０に表示される。
【０００５】
この際、システム制御回路６２は撮像信号処理回路５７から出力された映像信号のレベルが所定のレベルになるように露出の制御を行い、ＬＣＤ６０に表示される画像が適正な明るさになるようにする。露出制御の具体的な方法としては、絞り駆動回路５３により絞り５２を駆動して入射する光量の制御と、ＣＣＤ駆動回路５５によりＣＣＤ５４の露光時間の制御を組み合わせて行い、これだけで制御できない場合には利得制御回路５６でＣＣＤ５４から出力された映像信号レベルが適正となるように利得の制御を行なう。また同時に映像信号の高周波成分を検出し、高周波成分が最大レベルとなる位置に撮影レンズを駆動する合焦制御を行う。合焦制御の具体的な方法としては、レンズ駆動回路６３によりレンズ駆動を行いながら高周波成分を逐次検出し最大値となったところで停止するか、レンズ駆動できる全範囲の高周波成分を検出し最大値であったところまで撮影レンズを駆動するなどの制御方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例の撮像装置では、被写体の輝度が極端に高い場合や反対に低い場合に映像信号から高周波成分を精度良く検出することが難しくなり、適正な合焦制御が出来ないという問題があった。
【０００７】
例えば、ストロボ等の補助光が必要となるほど被写体が暗い場合、絞り５２を開いても、絞り５２は開放の状態で制限されてしまうので十分な明るさを確保できない。そこで、利得制御回路５６を制御して利得を増大させると、固体撮像素子の出力部で発生するノイズまで一緒に増大させてしまうので、そのノイズの影響のため高周波成分を精度良く検出することが難しくなる。反対に被写体の輝度が極端に高い場合にも、絞り５２、利得制御回路５６の制御には限界があるので、映像信号が飽和してしまい、暗い時と同様に、高周波成分を精度良く検出できず合焦精度を確保できないといった問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、被写体の輝度が極端に高い場合あるいは低い場合にも適正な焦点検出を行うことのできる撮像装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、光電変換を行う複数の画素を有する撮像手段と、前記撮像手段の出力を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、被写体の測光を行う測光手段と、加算する前記画素の数の異なる読み出しパルスモードを有し、Ｖレートを変更して前記焦点検出手段による焦点検出を行う際、測光結果と当該Ｖレートの変更に応じて、読み出しパルスモードを変えずにＶレートを変更するか、または読み出しパルモードを変えるとともにＶレートを変更するかを切り替える制御手段とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１〜図７を用いて、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置を説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態におけるインターライン型固体撮像素子の概略図である。同図において、１が画素、２が垂直電荷転送素子、３が水平電荷転送素子、４が出力部、５が信号出力端子である。画素１で光電変換された信号電荷は、読み出しパルスにより垂直電荷転送素子２に送られ、８相駆動パルスφＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４、φＶ５、φＶ６、φＶ７及びφＶ８により水平電荷転送素子３の方向へ順に転送される。水平電荷転送素子３は、垂直電荷転送素子２から転送されて来た水平一列分の信号電荷を２相駆動パルスφＨ１およびφＨ２により出力部４に転送し、出力部４で電圧に変換され、信号出力端子５より出力される。本実施の形態では、垂直電荷転送素子２の構成として、１画素２電極つまり４画素８電極の８相駆動としている。さらに、画素１で光電変換された信号電荷を垂直電荷転送素子２に読み出すための電荷読み出しパルスは、８相駆動パルスのうち垂直電荷転送電極と読み出し電極を兼ねたφＶ１、φＶ３、φＶ５およびφＶ７に印加している。
【００１３】
図２は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置のブロック図である。同図において、１０が撮影レンズ、２２が撮影レンズ１０の焦点調節駆動を行うためのレンズ駆動回路、１１が被写体の光量を制御するための絞り、１２が絞り１１を駆動するための絞り駆動回路、１３が被写体像を電気信号に変換するための固体撮像素子、例えば、ＣＣＤであり前記図１に示したものである。１４がＣＣＤ１３を駆動するためのＣＣＤ駆動回路、１５がＣＣＤから出力された映像（画像）信号のレベルを制御するための利得制御回路、１６がＣＣＤから出力された信号に所定の処理を施すための撮像信号処理回路、１７が画像メモリ、１８が画像メモリ１７から出力された信号を後述する画像表示装置１９に表示可能な所定の信号にするための表示信号処理回路、１９が画像表示装置、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）、２０がＬＣＤ１９を駆動するためのＬＣＤ駆動回路、２１が撮像装置全体のシステムを制御するマイクロコンピュータ等で構成されるシステム制御回路、２３は、被写体が暗い場合での合焦制御時に補助光を被写体に照射するための補助光照射部である。
【００１４】
図３は、ＣＣＤ１３がＣＣＤ駆動回路１４によって駆動されるタイミングチャートであって、特にＣＣＤ１３の垂直方向に連続する４画素の信号電荷を加算して読み出す場合のタイミングを示すものである。ＶＤが垂直同期信号、ＨＤが水平同期信号、φＶ１、φＶ３、φＶ５およびφＶ７が垂直電荷転送素子２の８相駆動パルスを代表して示し、φＨ１が水平電荷転送素子３の２相駆動パルスを代表して示す。ＶＳＵＢは、画素に蓄積する電荷を基板に掃き出すための電荷掃き出し信号を示している。３１が垂直方向に連続する４画素で構成する組の水平画素列のうち第１水平画素列の信号電荷を垂直電荷転送素子２に読み出す第１の電荷読み出しパルスを示しており、以下３２、３３、３４は同様に第２、第３、第４の水平画素列の電荷読み出しパルスである。Ｔ１は、ＣＣＤ１３の駆動における１垂直走査期間である。また、電荷掃き出し信号ＶＳＵＢが終了する時刻ｔ０から電荷読み出しパルス３１から３４が出る時刻ｔ１までの期間Ｔ２が画素１に電荷が蓄積される露光時間を示している。さらに時刻ｔ１の後のｔ２から再び電荷掃き出しパルスＶＳＵＢが出力される。同図のようなタイミングでＣＣＤ１３を駆動することにより、垂直方向に連続する４画素の電荷が、垂直電荷転送素子２で加算され信号出力端子５から出力される。従って、ＣＣＤ１３から出力される映像信号は、ＣＣＤ１３の垂直方向の画素数の１／４のライン数となる。
【００１５】
図４は、ＣＣＤ１３がＣＣＤ駆動回路１４によって駆動されるタイミングチャートであって、特にＣＣＤ１３の垂直方向に連続する４画素の内の連続する２画素の信号電荷を加算して読み出し、さらに残りの連続する２画素の信号電荷は読み飛ばす場合のタイミングを示すものである。同図に示されている信号のうち図３に示されている信号と同一の信号名のものは同一の機能の信号を示すものである。同図においては時刻ｔ１での電荷読み出しパルスは、３１、３２のみ出力されており、このようにすることによって、垂直方向に連続する４画素の内の連続する２画素、即ち第１水平画素列と第２水平画素列の電荷を、垂直電荷転送素子２で加算して読み出し、さらに残りの連続する２画素、即ち第３水平画素列と第４水平画素列の電荷は時刻ｔ２の電荷掃き出しパルスＶＳＵＢによって基板に掃き捨てる。即ち連続する４画素から連続する２画素ごとに加算と掃き捨てを繰り返し、その結果画素を間引きながら信号を読み出すことになるので、ＣＣＤ１３から出力される映像信号は、図3の場合と同様にＣＣＤ１３の垂直方向の画素数１／４のライン数が出力されることになる。
【００１６】
図５は、ＣＣＤ１３がＣＣＤ駆動回路１４によって駆動されるタイミングチャートであって、特にＣＣＤ１３の垂直方向に連続する４画素の内の１画素の信号電荷のみを読み出し、さらに残りの連続する３画素の信号電荷は読み飛ばす場合のタイミングを示すものである。同図に示されている信号のうち図３に示されている信号と同一の信号名のものは同一の機能の信号を示すものである。同図においては時刻ｔ１での電荷読み出しパルスは、３１のみ出力されており、このようにすることによって、垂直方向に連続する４画素の内の１画素、即ち第１水平画素列の電荷を読み出し、さらに残りの連続する３画素、即ち第２水平画素列、第３水平画素列及び第４水平画素列の電荷は時刻ｔ２の電荷掃き出しパルスＶＳＵＢによって基板に掃き捨てる。即ち連続する４画素から１画素読み出し、残りの掃き捨てを繰り返し、その結果、画素を間引きながら信号を読み出すことになるので、前記ＣＣＤ１３から出力される映像信号は、図３、４の場合と同様に前記ＣＣＤ１３の垂直方向の画素数１／４のライン数が出力されることになる。
【００１７】
図６は、利得制御回路１５の制御値に対する利得の関係の一例を示す図、図７は、システム制御回路２１のフローチャートである。図１〜図７を用いて本実施の形態の撮像装置の動作について説明する。
【００１８】
まず、メインの電源がＯＮされるとシステム全体に電源を供給し（Ｓ１０１）、絞り１１の絞り値、ＣＣＤ１３の露光時間及び利得制御回路１５の利得を、それぞれ絞り駆動回路１２、ＣＣＤ駆動回路１４及び利得制御回路１５により所定の値に設定し（Ｓ１０２）、さらにＬＣＤ１９の駆動を開始する（Ｓ１０３）。撮影レンズ１０、絞り１１を介して入射した被写体光はＣＣＤ１３で電気信号に変換される。ＣＣＤ１３はＣＣＤ駆動回路１４から供給される駆動パルスで駆動されるが、通常撮影時にはＣＣＤ駆動回路１４は図４で示した駆動パルスを供給するものとする。即ちＣＣＤ１３の垂直方向に連続する４画素の内の連続する２画素の信号電荷を加算して読み出し、さらに残りの連続する２画素の信号電荷は読み飛ばし、映像信号として出力する。出力された映像信号は利得制御回路１５で所定のレベルに変換され、さらに撮像信号処理回路１６で所定の処理、例えばγ補正、ホワイトバランス等の処理を施され、画像メモリ１７に供給される。画像メモリ１７では入力された映像信号をＬＣＤ１９に表示可能となるように水平方向の画素数や垂直方向のライン数を変換し表示信号処理回路１８に供給する。ＣＣＤ１３の垂直方向の画素数がＬＣＤ１９の垂直方向の画素数の４倍である場合には、ライン数の変換を必要としないことは明らかである。表示信号処理回路１８ではＬＣＤ１９に表示可能な所定の所定の形式の信号に変換してＬＣＤ１９に供給することにより、ＣＣＤ１３で撮影された映像信号が、ＬＣＤ１９に表示される。
【００１９】
次に、システム制御回路２１は、撮像信号処理回路１６から出力される映像信号のレベルを測光し（Ｓ１０４）、その映像信号のレベルを所定値と比較する（Ｓ１０５）。測光結果Ｅｖが所定値ａ、ｂに対してａ＜Ｅｖ＜ｂ（ａ＜ｂ）の場合は、システム制御回路２１は、ＣＣＤ駆動回路１４から供給されるＣＣＤ１３を駆動するパルスの変更を行わずに図４で示した駆動パルスを供給し続け、撮像信号処理回路１６から出力された映像信号のレベルが所定のレベルになるように露出の制御を行う（Ｓ１０６）。露出制御の方法としては、絞り駆動回路１２により絞り１１を制御することにより入射する光量を制御したり、利得制御回路１５で信号レベルが適正となるように利得の制御を行ったり、あるいはＣＣＤ駆動回路１４によりＣＣＤ１３の露光時間の制御を行う等があり、上記いずれかひとつ、あるいは複数の方法の組み合わせで露出の制御を行う。
【００２０】
Ｓ１０５での比較結果が所定値ａよりも小さい場合は、被写体が暗いと判断しＣＣＤ１３の読み出しを図３で示す駆動パルスで駆動するようにＣＣＤ駆動回路１４を制御する（Ｓ１０７）。また反対に、Ｓ１０５での比較結果が所定値ｂよりも大きい場合は、被写体が明るいと判断しＣＣＤ１３の読み出しを図５で示す駆動パルスで駆動するようにＣＣＤ駆動回路１４を制御する（Ｓ１０７）。その後、システム制御回路２１は、撮像信号処理回路１６から出力された映像信号のレベルが所定のレベルになるように露出の制御を行う（Ｓ１０６）。
【００２１】
次に、システム制御回路２１は、合焦動作途中の乱れた画像がＬＣＤ１９に表示されないように、画像メモリ１７の情報の更新を停止し（Ｓ１０８）、ＬＣＤ１９の表示が変化しないようにする。その後、レンズ駆動回路２２により撮影レンズ１０をレンズ駆動範囲内の全域で駆動させ、同時に撮像信号処理回路１６から出力された映像信号の高周波成分を検出して焦点検出を行う。この際、前記測光結果Ｅｖが所定値ｃ（ｃ＜ａ）よりも小さい時は、更に被写体が暗い状態であると判断し補助光発光部２３により補助光を照射しながら高周波成分の検出を行う。その後、高周波成分の検出レベルが最大である位置（合焦位置）まで撮影レンズを駆動し停止する（Ｓ１０９）。撮影レンズを合焦位置に停止させた後、画像メモリ１７の情報更新の停止を解除すると（Ｓ１１０）、ＬＣＤ１９には合焦精度の良好な画像が表示される。
【００２２】
前述したように図４の駆動パルスでＣＣＤ１３が駆動された場合は、２画素の電荷が加算され、図３の駆動パルスで駆動された場合は、４画素の電荷が加算された映像信号が出力されることになるので、図４の場合に対して図３の駆動パルスで駆動すると、ＣＣＤ１３からは２倍のレベルの映像信号が出力される。従って、絞り１２の絞り値とＣＣＤ１３の露光時間が同じであれば、図３の駆動パルスで駆動する場合は利得制御回路１５の利得が図４の場合の１／２で済む事になる。つまり、レベルが同じである映像信号であってもノイズの少ない信号が得られる事になる。これは、ＬＣＤ上にノイズの少ない良好な画像を表示できる点、及び合焦制御時において映像信号から高周波成分を精度良く検出し、合焦精度の良好な画像を得ることにおいて大いに有効である。また被写体の明るさに関しては、図４の場合の１／２倍の明るさまで合焦制御が行う事が可能となる。図６を用いて説明すると、図４の駆動パルスでＣＣＤ１３を駆動する場合の利得制御回路１５の利得をｃ１(６ｄＢ)とすると、利得の変化量は最大値ｃ２(１２ｄＢ)までの＋６ｄＢである。図３の駆動パルスでＣＣＤ１３を駆動する場合は、図４の場合と同じレベルの映像信号を得るためにはｃ０(０ｄｂ)であるので、利得の変化量は最大値ｃ２(１２ｄＢ)までの＋１２ｄＢとなる。つまり、合焦制御の連動範囲が暗い側に１段広くなる効果が得られる。
【００２３】
逆に図４の場合に対して図５の駆動パルスで駆動すると、図４では２画素の電荷が加算され、図５では１画素の電荷のみが読み出された映像信号が出力されることになるので、ＣＣＤ１３からは１／２のレベルの映像信号が出力される。従って、絞り１２の絞り値とＣＣＤ１３の露光時間が同じであれば、図４の駆動パルスで駆動した場合の２倍の明るさまで飽和していない映像信号での精度の良い合焦制御が可能となる。これも図６を用いて説明すると、図４の駆動パルスでＣＣＤ１３を駆動する場合の利得制御回路１５の利得をｃ１(６ｄＢ)とすると、利得の変化量は最小値ｃ０(０ｄＢ)までの−６ｄＢである。図３の駆動パルスでＣＣＤ１３を駆動する場合は、図４の場合と同じレベルの映像信号を得るためにはｃ２(１２ｄｂ)であるので、利得の変化量は最大値ｃ０(０ｄＢ)までの−１２ｄＢとなる。つまり合焦制御の連動範囲が明るい側に１段広くなる効果が得られる。
【００２４】
本実施の形態の説明ではＣＣＤ１３の垂直電荷転送素子２の構成として、１画素２電極つまり４画素８電極の８相駆動とし、加算する画素数を１画素、２画素、４画素の場合で説明したが、本発明は前記構成に限定されるものではなく、垂直電荷転送素子の構成を変えることにより、ＣＣＤで加算する画素数を前記画素数以外の組み合わせにすることが出来ることは言うまでもない。さらに、本実施の形態においては、画素の加算を垂直電荷転送素子２内で行う場合について説明したが、水平電荷転送素子３内で行うこともできる。
【００２５】
以上述べてきたように、撮影する被写体が暗い場合でもノイズの少ない信号が得られ更に１段暗いところまで合焦制御可能となり、逆に被写体が明るい場合も飽和していない映像信号が得られ、更に１段明るいところまで合焦制御可能となるので、ノイズが少なく合焦精度の良い焦点調節が可能となる。更に、合焦制御時に照射する補助光もより暗い時にだけ照射すれば良くなるので、節電効果もある。
【００２６】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態において、撮像装置のブロック図は、第１の実施の形態と同様であるので、図２を援用するものとする。図８は本実施の形態の撮像装置におけるシステム制御回路のフローチャートであり、同図において図７のフローチャートと同一の動作を行うステップについては同一の番号を付してある。
【００２７】
図８のフローチャートを用いて本実施の形態の撮像装置の動作について説明する。但し、Ｓ１０６までの動作は第１の実施の形態と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００２８】
システム制御回路２１は合焦制御に先立ち、画像メモリ１７の情報の更新を停止し（Ｓ１０８）、ＬＣＤ１９の表示が変化しないようにする。そして、Ｓ２０１で、Ｓ１０４の測光結果Ｅｖを今度は前記所定値ａ、ｂとは異なる値の合焦制御用所定値α、βと比較する。測光結果Ｅｖが所定値α、βに対して α＜Ｅｖ＜ β（α＜β）であれば、システム制御回路２１は、ＣＣＤ駆動回路１４から供給されるＣＣＤ１３を駆動するパルスの変更を行わずに図４で示した駆動パルスを供給し続け、撮像信号処理回路１６から出力された映像信号のレベルが所定のレベルになるように露出の制御を行う（Ｓ２０２）。また、Ｓ２０１での測光結果が所定値αよりも小さい場合は被写体が暗いと判断し、システム制御回路２１はＣＣＤ駆動回路１４から供給されるＣＣＤ１３の読み出しを図３で示す駆動パルスで駆動するようにＣＣＤ駆動回路１４を制御する（Ｓ２０３）。また反対に、Ｓ２０１での測光結果が所定値βよりも大きい場合は被写体が明るいと判断し、システム制御回路２１はＣＣＤ駆動回路１４から供給されるＣＣＤ１３の読み出しを図５で示す駆動パルスで駆動するようにＣＣＤ駆動回路１４を制御する（Ｓ２０３）。その後、システム制御回路２１は撮像信号処理回路１６から出力された映像信号のレベルが所定のレベルになるように露出の制御を行う（Ｓ２０２）。
【００２９】
次に、システム制御回路２１は、レンズ駆動回路２２により撮影レンズ１１をレンズ駆動範囲内の全域で駆動させ、同時に撮像信号処理回路１６から出力される映像信号の高周波成分を検出する。この際、測光結果Ｅｖが所定値γ（γ ＜ α ）よりも小さい時は、更に被写体が暗い状態であると判断し補助光発光部２２の補助光を照射しながら高周波成分の検出を行う。その後、検出レベルが最大である位置までレンズを駆動し停止する（Ｓ１０９）。
【００３０】
そして、合焦制御のためＣＣＤ１３の読み出しモードが露出制御の結果による読み出しモードと異なっていた場合（Ｓ２０４）、システム制御回路２１は露出制御の結果による読み出しモードに戻す（Ｓ２０６）。その後、システム制御回路２１は撮像信号処理回路１６から出力された映像信号のレベルが所定のレベルになるように露出の制御を行い（Ｓ２０５）、画像メモリ１７の情報更新の停止を解除する（Ｓ１１０）。よってＬＣＤ１９には合焦精度の良好な画像が表示される。
【００３１】
本実施例において、図４の場合に対して図３の駆動パルスで駆動した場合、合焦制御時において映像信号から高周波成分を精度良く検出し、ノイズが少なく合焦精度の良好な画像を得ることにおいて大いに有効であり、合焦制御の連動範囲が暗い側に１段広くなる効果が得られる点は第1の実施の形態と同様である。逆に図４の場合に対して図５の駆動パルスで駆動する場合は、２倍の明るさまで飽和していない映像信号を得ることができ合焦制御の連動範囲が明るい側に１段広くなる効果が得られる点も第1の実施の形態と同様である。また、合焦制御時に照射する補助光もより暗い時にだけ照射すれば良くなるので、節電効果もある点も第１の実施の形態と同様である。
【００３２】
更に本実施の形態では、合焦制御時には露出制御時とは異なった所定値と比較した結果からＣＣＤ１３の駆動モードを決定するので、より合焦制御に適した条件で高周波成分の検出を行うことができる。従って、撮影する被写体が暗い場合でも逆に被写体が明るい場合でも、より合焦精度の良好な焦点調節が可能となる。
【００３３】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態において、撮像装置のブロック図は、第１の実施の形態と同様であるので、図２を援用するものとする。図９はＣＣＤ１３の駆動パルスのタイミングチャートを示す。図１０は本実施の形態の撮像装置におけるシステム制御回路のフローチャートである。
【００３４】
図１０のフローチャートを用いて本発明の第３の実施の形態の撮像装置の動作について説明する。但し、図７、図８のフローチャートと同一の動作を行うステップについては同じ番号を付加し、Ｓ１０６までの動作は第１の実施の形態と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００３５】
システム制御回路２１は合焦制御に先立ち、画像メモリ１７の情報の更新を停止し（Ｓ１０８）、ＬＣＤ１９の表示が変化しないようにする。そして、Ｓ２０１で、Ｓ１０４の測光結果ＥｖをＳ３０１のＶレートを変換を考慮した合焦制御用所定値α´、β´と比較する。測光結果Ｅｖが所定値α´、β´に対して α´＜Ｅｖ＜ β´（α´＜β´）であれば、システム制御回路２１はＣＣＤ駆動回路１４から供給するＣＣＤ１３の読み出しパルスのモードは変更せずにＶレートのみを変換し（Ｓ３０１）、撮像信号処理回路１６から出力された映像信号のレベルが所定のレベルになるように露出の制御を行う（Ｓ２０２）。
【００３６】
また、Ｓ２０１での測光結果が所定値α´よりも小さい場合は被写体が暗いと判断し、システム制御回路２１はＣＣＤ駆動回路１４から供給されるＣＣＤ１３の読み出しを図３で示す駆動パルスで駆動するようにＣＣＤ駆動回路１４を制御する（Ｓ２０３）。また反対に、Ｓ２０１での測光結果が所定値β´よりも大きい場合は被写体が明るいと判断し、システム制御回路２１はＣＣＤ駆動回路１４から供給されるＣＣＤ１３の読み出しを図５で示す駆動パルスで駆動するようにＣＣＤ駆動回路１４を制御する（Ｓ２０３）。更に、システム制御回路２１はＶレートを変換し（Ｓ３０１）、撮像信号処理回路１６から出力された映像信号のレベルが所定のレベルになるように露出の制御を行う（Ｓ２０２）。
【００３７】
ここで図９を用いてＳ２０３，Ｓ３０１の動作を説明する。図９０ではＳ１０５でａ＜Ｅｖ＜ｂ、Ｓ２０１でＥｖ＜α´と判断した場合を示してある。
【００３８】
図９においてＴ１Ａの期間は時刻ｔ１Ａの電荷読み出しパルスが３１、３２の２つになっているので前記図４のタイミングチャートと同様になっており、またＴ１Ｂの期間は時刻ｔ１Ｂの電荷読み出しパルスが３１、３２、３３、３４の４つになっているので前記図３のタイミングチャートと同様になっている。即ちＴ１Ａの期間は露出制御を行っていた期間で２画素加算による読み出しモードでＣＣＤ１３は駆動され、Ｔ１Ｂの期間は合焦制御に移ってからの期間でＳ２０３で４画素加算による読み出しモードに制御され、Ｓ３０１でＶレートを変換しＴ１Ｂ＜Ｔ１Ａとしている。期間Ｔ１Ｂは可変であり、また、ｔ３からｔ４の期間も可変であり、この期間ではφＶ１〜φＶ８を高速駆動し信号電荷を読み飛ばすことができる。更に、ｔ４からｔ５の信号電荷を読み出す期間も可変可能である。つまり、合焦制御に使用する映像信号を任意のところから任意の期間だけ切り出すことができる。従って、映像信号の中央部分だけを検出して高速に合焦制御を行うことも可能となる。一方、期間Ｔ１Ｂは期間Ｔ１ＡよりもＶレートを短くしているため、被写体が暗い時などに露光時間を長くしたい場合など露光時間の条件では不利であるが、読み出しモードを４画素加算とすることにより信号レベルは２画素加算モード時の２倍となり暗い被写体においても有利となる。更に暗い時は補助光照射部２４の補助光を照射することができる。
【００３９】
次に、システム制御回路２１は、レンズ駆動回路２２により撮影レンズ１１をレンズ駆動範囲内の全域で駆動させ、同時に撮像信号処理回路１６から出力される映像信号の高周波成分を検出する。この際、測光結果Ｅｖが所定値γ´（γ´＜ α´ ）よりも小さい時は、更に被写体が暗い状態であると判断し補助光発光部２２の補助光を照射しながら高周波成分の検出行う。その後、検出レベルが最大である位置までレンズを駆動し停止する（Ｓ１０９）。
【００４０】
合焦制御のためＣＣＤ１３の読み出しモードが露出制御の結果による読み出しモードと異なっていた場合（Ｓ２０４）、システム制御回路２１はＳ１０７の露出制御の結果による読み出しモードに戻し（Ｓ２０６）、さらにＶレートも元に戻す。その後、システム制御回路２１は撮像信号処理回路１６から出力された映像信号のレベルが所定のレベルになるように露出の制御を行い（Ｓ２０５）、画像メモリ１７の情報更新の停止を解除する（Ｓ１１０）。その後ＬＣＤ１９には合焦精度の良好な画像が表示される。
【００４１】
以上の様に、合焦制御時にはより適した読み出し条件で高周波成分の検出を精度良く行うことができる上に、ＣＣＤ１３の読み出しのＶレートを短くすることにより、高速な合焦制御が行うことが可能となる。その結果合焦精度の良好な画像が得られる。
【００４２】
（発明と実施の形態の対応）
以上の実施の形態において、ＣＣＤ１３が本発明の撮像手段に、システム制御回路２１が本発明の焦点検出手段に、ＣＣＤ駆動回路１４、システム制御回路２１が本発明の制御手段に、ＬＣＤ１９が本発明の表示手段に、システム制御回路２１が本発明の測光手段に、それぞれ相当する。
【００４３】
以上が実施の形態の各構成と本発明の各構成の対応関係であるが、本発明は、これら実施の形態の構成に限られるものではなく、請求項で示した機能、または、実施の形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用できるものである。
【００４４】
例えば、以上の実施の形態においては、加算する画素の数を測光結果に応じて変更するようにしているが、これは、例えば、Ｖレートの変更のみに応じて行うようにしたり、焦点検出がうまく行えなかったことなどに応じて変更するなどの他の条件で変更するようにしてもよく、更には、使用者が任意に変更できるようにしてもよい。
【００４５】
また、本発明は、以上の実施の形態に記載の撮像素子以外の撮像手段であっても適用できるものである。
【００４６】
また、以上の実施の形態のソフト構成とハード構成は、適宜置き換えることができるものである。
【００４７】
また、本発明は、以上の各実施の形態または、それら技術要素を必要に応じて組み合わせるようにしてもよい。
【００４８】
また、本発明は、クレーム、または、実施の形態の構成の全体若しくは一部が、1つの装置を形成するものであっても、他の装置と結合するようなものであっても、装置を構成する要素となるようなものであってもよい。
【００４９】
また、本発明は、ビデオムービーカメラ、ビデオスチルカメラ、銀塩フィルムを使用するカメラ、一眼レフカメラ、レンズシャッタカメラ、監視カメラ等、種々の形態のカメラ、更には、カメラ以外の撮像装置や、光学装置、その他の装置、更には、それらカメラ、撮像装置、光学装置、その他の装置に適用される装置、そして、これら装置を構成する要素に対しても適用できるものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にによれば、被写体の輝度が極端に高い場合あるいは低い場合にも焦点検出を適正に行うことができる撮像装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置で用いられるインターライン型固体撮像素子の概略図。
【図２】本発明の実施の形態に係る撮像装置のブロック図。
【図３】図１の固体撮像素子を４画素加算で読み出す際のタイミング図。
【図４】図１の固体撮像素子を２画素加算で読み出す際のタイミング図。
【図５】図１の固体撮像素子を１画素読み出しする際のタイミング図。
【図６】図２の撮像装置の利得制御回路の特性図。
【図７】図２の撮像装置のシステム制御回路の第１の実施の形態に係るフローチャート。
【図８】図２の撮像装置のシステム制御回路の第２の実施の形態に係るフローチャート。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る固体撮像素子を読み出す際のタイミング図。
【図１０】図２の撮像装置のシステム制御回路の第３の実施の形態に係るフローチャート。
【図１１】従来の撮像装置で用いられるインターライン型固体撮像素子の概略図。
【図１２】従来の撮像装置のブロック図。
【符号の説明】
１、４１画素
２、４２垂直電荷転送素子
３、４３水平電荷転送素子
４、４４出力部
５、４５信号出力端子
１０撮影レンズ
１１絞り
１２絞り駆動回路
１３ＣＣＤ
１４ＣＣＤ駆動回路
１５利得制御回路
１６撮像信号処理回路
１７画像メモリ
１８表示信号処理回路
１９ＬＣＤ
２０ＬＣＤ駆動回路
２１システム制御回路
２２レンズ駆動回路
２３補助光照射部
３１、３２、３３、３４電荷読み出しパルス

Claims

光電変換を行う複数の画素を有する撮像手段と、
前記撮像手段の出力を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、
被写体の測光を行う測光手段と、
加算する前記画素の数の異なる読み出しパルスモードを有し、Ｖレートを変更して前記焦点検出手段による焦点検出を行う際、測光結果と当該Ｖレートの変更に応じて、読み出しパルスモードを変えずにＶレートを変更するか、または読み出しパルモードを変えるとともにＶレートを変更するかを切り替える制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
前記撮像手段より出力される画像信号を表示する表示手段を有し、前記制御手段は、前記表示手段が用いる前記撮像手段の出力を該撮像手段の複数の画素の出力を加算して形成すると共に前記加算する画素の数を変更することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記測光手段の測光結果に応じて前記加算する画素の数を変更することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
前記測光手段は、前記撮像手段より出力される画像信号のレベルを判定することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
前記制御手段が加算する前記画素の数は、１を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。