JP4061713B2 - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタルスチルカメラ等に適用して好適な撮像装置および撮像方法に関する。詳しくは、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子を有し、撮像素子がフレーム読み出しを行う際に撮像素子に対する露光を禁止するものであって、露光禁止動作によって変化する露出を補正することによって、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させ、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさが最適となるようにした撮像装置および撮像方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子を有する撮像装置が提案されている。この種の撮像装置では、動画用ビデオ信号を得る場合はインタレース読み出しが行われ、一方静止画用ビデオ信号を得る場合はフレーム読み出しが行われる。
【０００３】
図９は、インターレース読み出しの概要を示していている。この場合、撮像素子２００からは、偶数ライン（破線で図示、奇数ラインは実線で図示）をｎラインとするとき、奇数フィールド（Odd field）では、ｎラインとｎ−１ラインの信号電荷の加算結果に基づいて各ラインの撮像信号が出力され、偶数フィールド（Even field）では、ｎラインとｎ＋１ラインの信号電荷の加算結果に基づいて各ラインの撮像信号が出力される。
【０００４】
一方、図１０は、フレーム読み出しの概要を示している。この場合、撮像素子２００からは、奇数フィールドでは、奇数ライン（実線で図示）の信号電荷に基づいて各ラインの撮像信号が出力され、偶数フィールドでは、偶数ライン（破線で図示）の信号電荷に基づいて各ラインの撮像信号が出力される。
【０００５】
図１１は、インターレース読み出しと、それに続くフレーム読み出しの動作を示す図である。インターレース読み出しでは、撮像素子２００に対する露光が各フィールドでそれぞれ行われ、各フィールドで露光によって蓄積された信号電荷による撮像信号が次のフィールドで出力される。
【０００６】
時点ｔ１でインタレース読み出しからフレーム読み出しに切り換えられる場合は、直前のフィールドでの露光によって蓄積された信号電荷による撮像信号が、続く２フィールドで出力される。すなわち、奇数フィールド（第１のフィールド）では奇数ラインの信号電荷に基づく各ラインの撮像信号が出力され、偶数フィールド（第２フィールド）では偶数ラインの信号電荷に基づく各ラインの撮像信号が出力される。
【０００７】
ここで、奇数フィールドで奇数ラインの信号電荷に基づく各ラインの撮像信号を出力している期間に、撮像素子２００が露光されていると、次の偶数フィールドで読み出す偶数ラインが奇数ラインよりも長く露光されたことになり、奇数フィールドの各ラインの撮像信号と偶数フィールドの各ラインの撮像信号とから１枚の画像を再生できなくなる。
【０００８】
そこで従来、露光禁止手段として例えばメカシャッターが使用され、フレーム読み出しを行う際に、撮像素子２００に対する露光が禁止されるようにしている。すなわち、メカシャッターは、インターレース読み出しの期間は１００％開放の状態、フレーム読み出しの期間は１００％遮蔽の状態に制御される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１１に示すように、メカシャッターは、インターレース読み出しからフレーム読み出しへの切り換えに対応して、１００％開放の状態から１００％遮蔽の状態に制御される。この場合、メカシャッターには１ｍｓ以下で作動することが要求される。
【００１０】
しかし、現実的にはそれほど高速に動作させるのは難しく、メカシャッターは、実際には、図１２に示すような動作を行っている。すなわち、メカシャッターは、時点ｔ１より前の時点ｔ０から遮蔽動作が開始され、時点ｔ１で１００％遮蔽の状態とされる。
【００１１】
このように時点ｔ０から遮蔽動作が開始されると、フレーム読み出しに係る撮像素子２００の露光が削られる。つまり、フレーム読み出しに係る露出がインターレース読み出しに係る露出と相違するものとなり、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさが最適でなくなるという問題点があった。
【００１２】
そこで、この発明では、フレーム読み出しに係る露出を、インターレース読み出しに係る露出と一致させ、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさが最適となるようにした撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る撮像装置は、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子と、撮像素子がフレーム読み出しを行う際に、この撮像素子に対する露光を禁止する露光禁止手段と、撮像素子より出力される撮像信号のレベルを制御する露出制御手段と、露光禁止手段の動作によって不足する露出の補正情報に基づき、撮像素子がフレーム読み出しを行う前に露出制御手段の動作を制御し、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させる露出補正手段とを備えるものである。
この発明に係る撮像方法は、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子がフレーム読み出しを行う際に、この撮像素子に対する露光を禁止する撮像方法であって、露光が禁止されることによって不足する露出の補正情報に基づき、撮像素子がフレーム読み出しを行う前にこの撮像素子より出力される撮像信号のレベルを制御し、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させるものである。
【００１４】
この発明において、撮像素子は、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能であり、例えば動画用ビデオ信号を得る場合はインタレース読み出しとされ、静止画用ビデオ信号を得る場合はフレーム読み出しとされる。フレーム読み出しを行う際には、メカシャッター等の露光禁止手段によって撮像素子に対する露光が禁止されるが、この露光禁止手段の動作により、フレーム読み出しに係る撮像素子の露光が削られると、フレーム読み出しに係る露出がインターレース読み出しに係る露出と相違したものとなる。
【００１５】
そこで、露光禁止手段の動作によって不足する露出の補正情報に基づき、撮像素子がフレーム読み出しを行う前に露出制御手段、例えば絞り、撮像素子の電子シャッター機能、ＡＧＣ回路等の動作が制御され、フレーム読み出しに係る露出がインターレース読み出しに係る露出と一致するようにされる。これにより、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさが最適となる。露光禁止手段として高速なメカシャッターを用いなくてもよく、例えばメカシャッターの代わりに絞りを使用することも可能となる。
【００１６】
ここで、露出の補正情報として、使用される露光禁止手段の動作によって不足する露出に対応したものを使用することで、露光禁止手段のばらつきによる影響を受けず、露出の補正を良好に行うことが可能となる。露出の補正情報は、例えば露光禁止手段を動作させ、その動作による撮像信号のレベル変化に基づいて得るようにされる。なお、露出補正手段が露出制御手段の動作を制御する直前に補正情報を得るようにすることで、温度等の環境や経時変化等による影響を受けずに、露出の補正を良好に行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としてのディジタルスチルカメラ１００の構成を示している。
【００１８】
このスチルカメラ１００は、マイクロコンピュータを備え、システム全体の動作を制御するコントローラ１０１を有している。このコントローラ１０１には、静止画取り込み指示等、ユーザが種々のキー操作を行うためのキー入力部１０２が接続されている。
【００１９】
また、スチルカメラ１００は、撮像レンズを構成するレンズブロック１０３と、撮像素子としてのＣＣＤ（charge coupled device）固体撮像素子１０４と、この撮像素子１０４より出力される不要なリセット状態の信号を取り除くためのサンプルホールド回路１０５と、このサンプルホールド回路１０５より出力される撮像信号の振幅を一定に保つように制御するＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路１０６と、このＡＧＣ回路１０６で振幅が制御された撮像信号を処理して輝度信号Ｙ、赤色差信号Ｒ−Ｙ、青色差信号Ｂ−Ｙを得るためのカメラ信号処理回路１０７とを有している。
【００２０】
レンズブロック１０３内には、絞り１０８と、撮像素子１０４がフレーム読み出しを行う際に、この撮像素子１０４に対する露光を禁止する露光禁止手段としてのメカシャッター１０９が設けられている。撮像素子１０４は、電子シャッターの機能を有していると共に、インターレース読み出し（図９参照）とフレーム読み出し（図１０参照）との動作切り換えが可能とされている。
【００２１】
また、スチルカメラ１００は、フレーム読み出し時にカメラ信号処理回路１０７より出力される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを記録し、再生するための記録／再生部１１０と、カメラ信号処理回路１０７より出力される輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙまたは記録／再生部１１０で繰り返し再生される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを使用して、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号ＳＶを得るエンコーダ１１１と、このビデオ信号ＳＶを出力する出力端子１１２と、そのビデオ信号ＳＶによる画像を表示するため電子ビューファインダ１１３とを有している。
【００２２】
また、スチルカメラ１００は、カメラ信号処理回路１０７より出力される輝度信号Ｙを積分して明るさ評価値としての積分信号ＳＩＴを得る積分回路１１４を有している。この積分回路１１４には、コントローラ１０１より、画面上の対象エリアに対応して例えば“１”となるエリア信号ＳＡＲと、各フィールドの先頭タイミングで発生されるリセット信号ＳＲＥとが供給される。
【００２３】
積分回路１１４では、リセット信号ＳＲＥによって各フィールドの先頭で積分値がリセットされ、エリア信号ＳＡＲが“１”となる期間で輝度信号Ｙが積分される。そして、この積分回路１１４よりフィールド毎に出力される明るさ評価値としての積分信号ＳＩＴは、コントローラ１０１に供給される。コントローラ１０１は、この積分信号ＳＩＴが所定値となるように、絞り１０７の開口量、撮像素子１０４の蓄積時間、ＡＧＣ回路１０６のゲインを制御することで、露出制御をする。
【００２４】
また、コントローラ１０１は、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable and programmable ROM）１１５を内蔵している。このＥＥＰＲＯＭ１１５には、メカシャッター１０９の動作によって不足する露出の補正情報Ｘが記憶される。この補正情報Ｘの記憶は、例えば製造工程で予め行われる。
【００２５】
図２は、補正情報Ｘの記憶手順を示している。まず、ステップＳＴ１で、メカシャッター１０９が１００％開放の状態で積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ０として内蔵ＲＡＭ（図示せず）に記憶する。次に、ステップＳＴ２で、あるフィールドでメカシャッター１０９が１００％遮蔽となるように制御し、ステップＳＴ３で、続くフィールドで積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ１として内蔵ＲＡＭに記憶する。最後に、ステップＳＴ４で、ＳＩＴ１／ＳＩＴ０を補正情報Ｘとして、ＥＥＰＲＯＭ１１５に記憶する。なお、補正情報Ｘに固体ばらつきがない場合、もしくはばらつきが許容できる範囲にある場合は、補正情報Ｘを固定値として、製造時の１台毎の補正情報Ｘの記憶手順（図２）は必要なくなる。
【００２６】
コントローラ１０１は、ＥＥＰＲＯＭ１１５に記憶されている補正情報Ｘに基づき、撮像素子１０４がフレーム読み出しを行う前に、絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター機能、ＡＧＣ回路１０６等の露出制御手段の動作を制御し、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させる。
【００２７】
ここで、露出の補正を、絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター機能、ＡＧＣ回路１０６のいずれかのみで行う方法が考えられる。例えば、ＡＧＣ回路１０６で行う場合には、ＡＧＣのゲインを、現在のＡＧＣのゲイン＊（１／Ｘ）に補正する。絞り１０８や撮像素子１０４の電子シャッター機能で露出の補正を行う場合も、それぞれのゲインを現在のゲイン＊（１／Ｘ）に補正する。
【００２８】
また、露出の補正を、絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター機能、ＡＧＣ回路１０６の順に行っていく方法が考えられる。この方法は、単一の露出制御手段では、上述の露出の補正が不可能であるとき有効となる。この場合、まず絞りのゲイン＝現在の絞りのゲイン＊（１／Ｘ）を計算する。絞りで（１／Ｘ）のゲインアップができるときは、絞りのゲインを、現在の絞りのゲイン＊（１／Ｘ）に補正して、露出の補正を終了する。
【００２９】
絞りで（１／Ｘ）のゲインアップができないときは、絞りで確保できるゲインアップ分を計算する。このゲインアップ分が（１／Ｘ）＊Ｋ（Ｋは１より小さい）であるとき、絞りのゲインを、現在の絞りのゲイン＊（１／Ｘ）＊Ｋに補正する。そして、電子シャッターのゲイン＝現在の電子シャッターのゲイン＊（１／Ｘ）＊（１−Ｋ）を計算する。電子シャッターで（１／Ｘ）＊（１−Ｋ）のゲインアップができるときは、電子シャッターのゲインを、現在の電子シャッターのゲイン＊（１／Ｘ）＊（１−Ｋ）に補正して、露出の補正を終了する。
【００３０】
さらに、電子シャッターで（１／Ｘ）＊（１−Ｋ）のゲインアップができないときは、詳細説明は省略するが、上述した絞りにおけると同様に、電子シャッターで確保できるゲインアップ分を計算して、電子シャッターのゲインを補正し、ＡＧＣのゲインの補正に移ることとなる。
【００３１】
図１に示すディジタルスチルカメラ１００の動作を説明する。まずユーザのキー入力部１０２からの静止画取り込み指示を待っている状態の動作を説明する。
【００３２】
撮像素子１０４は、インターレース読み出し（図９参照）の動作をする状態とされている。撮像素子１０４より交互に出力される奇数フィールドおよび偶数フィールドの撮像信号は、サンプルホールド回路１０５で不要なリセット状態の信号が取り除かれ、その後にＡＧＣ回路１０６を介してカメラ信号処理回路１０７に供給される。カメラ信号処理回路１０７では、撮像信号が処理されて、輝度信号Ｙ、赤色差信号Ｒ−Ｙおよび青色差信号Ｂ−Ｙが得られる。
【００３３】
ここで、カメラ信号処理回路１０７より出力される輝度信号Ｙは積分回路１１４に供給される。積分回路１１４では画面上の所定の対象エリアに対応した輝度信号Ｙが積分され、この積分回路１１３からはフィールド毎に明るさ評価値としての積分信号ＳＩＴが出力される。この積分信号ＳＩＴはコントローラ１０１に供給され、このコントローラ１０１により、積分信号ＳＩＴが所定値となるように、絞り１０８の開口量およびＡＧＣ回路１０６のゲインが制御され、露出制御が行われる。
【００３４】
また、カメラ信号処理回路１０７より出力される輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙはエンコーダ１１１に供給され、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号ＳＶが形成される。このビデオ信号ＳＶは出力端子１１２に導出される。また、そのビデオ信号ＳＶは電子ビューファインダ１１３に供給され、この電子ビューファインダ１１３にビデオ信号ＳＶによる画像が表示される。
【００３５】
次に、ユーザのキー入力部１０２の操作によって静止画取り込み指示があったときの動作を説明する。図３は、コントローラ１０１の制御動作の概要を示している。
【００３６】
静止画取り込み指示があると、ステップＳＴ１１で、ＥＥＰＲＯＭ１１５に記憶されている補正情報Ｘに基づき、露出制御手段（絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター、ＡＧＣ回路１０６）のゲインを補正し、露出が、現在の露出の１／Ｘになるように補正する。この場合、静止画取り込み指示があったフィールドの後の最初の偶数フィールドで、露出が補正された状態となるようにされる。例えば、図４に示すように、インタレース読み出しが行われている奇数フィールドＦ11内の時点ｔ11で静止画取り込み指示があった場合、続くフィールドＦ12では、露出が補正された状態とされる。
【００３７】
続いて、ステップＳＴ１２で、メカシャッター１０９を遮蔽の状態とする。この場合、図４に示すように、フィールドＦ12の途中の時点ｔ12から遮蔽動作が開始され、フィールドＦ12の終了時点（フィールドＦ13の開始時点）ｔ13では１００％遮蔽の状態とされる。
【００３８】
続いて、ステップＳＴ１３で、静止画の取り込みをする。この場合、時点ｔ13で、撮像素子１０４をフレーム読み出し（図１０参照）の動作をする状態に切り換える。そして、その後に撮像素子１０４より出力される１画面分の撮像信号（奇数フィールドＦ13および偶数フィールドＦ14の撮像信号）に対応してカメラ信号処理回路１０７より出力される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを記録／再生部１１０で半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００３９】
なお、撮像素子１０４よりフレーム読み出しによる１画面分の撮像信号が出力された後、メカシャッター１０９は１００％開放の状態に戻されると共に、撮像素子１０４は再びインターレース読み出しの動作をする状態に切り換えられ、静止画取り込み指示を待つ状態となる。
【００４０】
また、ユーザのキー入力部１０２の操作によって再生指示があった場合、記録／再生部１１０では記録媒体より指定の画面を構成する１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが繰り返し再生され、この再生信号がエンコーダ１１１に供給され、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号ＳＶが形成される。このビデオ信号ＳＶは出力端子１１２に導出される。また、そのビデオ信号ＳＶは電子ビューファインダ１１３に供給され、この電子ビューファインダ１１３にビデオ信号ＳＶによる静止画像が表示される。
【００４１】
以上説明したように本実施の形態においては、静止画取り込み指示があって、撮像素子１０４がフレーム読み出しの動作をする前に、メカシャッター１０９の動作によって不足する露出の補正情報Ｘに基づき、絞り１０８等の露出制御手段のゲインを補正し、露出を、現在の露出の１／Ｘに補正するものである。そのため、メカシャッター１０９が動作しても、フレーム読み出しに係る露出がインターレース読み出しに係る露出と一致し、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさを最適とできる。
【００４２】
また、メカシャッター１０９として高速なメカシャッターを用いなくてもよく、システム全体を安価に構成することができる。さらに、高速なメカシャッターを用いなくてもよいことから、メカシャッター１０９の代わりに、絞り１０８を露光禁止手段として使用することも可能となり、レンズブロックを安価に構成でき、そのサイズアップも抑制できる。
【００４３】
なお、上述実施の形態においては、ＥＥＰＲＯＭ１１５に予め記憶された補正情報Ｘを使用して露出の補正を行うものを示したが、静止画取り込み指示がある毎に補正情報Ｘを取得し、それに基づいて露出の補正を行うようにしてもよい。その場合の動作を説明する。図５は、コントローラ１０１の制御動作の概要を示している。
【００４４】
静止画取り込み指示があると、ステップＳＴ２１で、メカシャッター１０９が１００％開放の状態で積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ０として内蔵ＲＡＭ（図示せず）に記憶する。例えば、図６に示すように、インタレース読み出しが行われている奇数フィールドＦ21内の時点ｔ21で静止画取り込み指示があった場合、このフィールドＦ21またはそれに続くフィールドＦ22で積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴＯとして内蔵ＲＡＭに記憶する。
【００４５】
続いて、ステップＳＴ２２で、メカシャッター１０９を遮蔽の状態とする。この場合、図６に示すように、フィールドＦ22の途中の時点ｔ22から遮蔽動作が開始され、フィールドＦ22の終了時点（フィールドＦ23の開始時点）ｔ23では１００％遮蔽の状態とされる。このようにメカシャッター１０９が動作することで、フィールドＦ23での読み出しに係る撮像素子１０４の露光が削られる。
【００４６】
続いて、ステップＳＴ２３で、メカシャッター１０９が１００％遮蔽の状態で、積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ１として内蔵ＲＡＭに記憶し、ステップＳＴ２４で、ＳＩＴ１／ＳＩＴ０を補正情報Ｘとして内蔵ＲＡＭに記憶する。この場合、図６に示すように、フィールドＦ23で、積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ１として記憶する。
【００４７】
続いて、ステップＳＴ２５で、メカシャッター１０９を開放の状態とする。この場合、図６に示すように、フィールドＦ23の途中の時点ｔ24から開放動作が開始され、フィールドＦ23の終了時点（フィールドＦ24の開始時点）ｔ25では１００％開放の状態とされる。
【００４８】
続いて、ステップＳＴ２６で、内蔵ＲＡＭに記憶されている補正情報Ｘに基づき、露出制御手段（絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター、ＡＧＣ回路１０６）のゲインを補正し、露出が、現在の露出の１／Ｘになるように補正する。この場合、図６に示すように、フィールドＦ24では、露出が補正された状態とされる。
【００４９】
続いて、ステップＳＴ２７で、メカシャッター１０９を遮蔽の状態とする。この場合、図６に示すように、フィールドＦ24の途中の時点ｔ26から遮蔽動作が開始され、フィールドＦ24の終了時点（フィールドＦ25の開始時点）ｔ27では１００％遮蔽の状態とされる。
【００５０】
続いて、ステップＳＴ２８で、静止画の取り込みをする。この場合、時点ｔ27で、撮像素子１０４をフレーム読み出し（図１０参照）の動作をする状態に切り換える。そして、その後に撮像素子１０４より出力される１画面分の撮像信号（奇数フィールドＦ25および偶数フィールドＦ26の撮像信号）に対応してカメラ信号処理回路１０７より出力される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを記録／再生部１１０で半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００５１】
以上のように、静止画取り込み指示がある毎に補正情報Ｘを取得し、それに基づいて露出の補正を行うものによれば、温度等の環境や経時変化等による影響を受けずに、露出の補正を良好に行うことができる。
【００５２】
ただし、静止画取り込み指示がある毎に補正情報Ｘを取得するものでは、メカシャッター１０９を２度１００％遮蔽の状態とする必要があり、メカシャッター１０９の負担が大きく、また静止画取り込み指示から実際に取り込む静止画までの時間が長くなるという不都合がある。そこで、静止画取り込み指示があった場合の制御動作を、図７に示すように行うことも考えられる。
【００５３】
静止画取り込み指示があると、ステップＳＴ３１で、内蔵ＲＡＭに記憶されている補正情報Ｘ（Ｘの初期値は１とする）に基づき、露出制御手段（絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター、ＡＧＣ回路１０６）のゲインが補正され、露出が、現在の露出の１／Ｘに補正される。この場合、静止画取り込み指示があったフィールドの後の最初の偶数フィールドで、露出が補正された状態となるようにされる。例えば、図８に示すように、インタレース読み出しが行われている奇数フィールドＦ31内の時点ｔ31で静止画取り込み指示があった場合、続くフィールドＦ32で、露出が補正された状態とされる。
【００５４】
続いて、ステップＳＴ３２で、メカシャッター１０９が１００％開放の状態で、積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ０として内蔵ＲＡＭに記憶する。例えば、図８に示すように、フィールドＦ32で積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴを記憶する。
【００５５】
続いて、ステップＳＴ３３で、メカシャッター１０９を遮蔽の状態とする。この場合、図８に示すように、フィールドＦ32の途中の時点ｔ32から遮蔽動作が開始され、フィールドＦ32の終了時点（フィールド33の開始時点）ｔ33では１００％遮蔽の状態とされる。
【００５６】
続いて、ステップＳＴ３４で、静止画の取り込みをする。この場合、時点ｔ33で、撮像素子１０４をフレーム読み出し（図１０参照）の動作をする状態に切り換える。そして、その後に撮像素子１０４より出力される１画面分の撮像信号（奇数フィールドＦ33および偶数フィールドＦ34の撮像信号）に対応してカメラ信号処理回路１０７より出力される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを記録／再生部１１０で半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００５７】
続いて、ステップＳＴ３５で、メカシャッター１０９が１００％遮蔽の状態で、積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴの２フィールド分を加算し、それをＳＩＴ１として内蔵ＲＡＭに記憶する。この場合、図８に示すように、フレーム読み出しされているフィールドＦ33，Ｆ34で積分回路１１４より出力される積分信号Ｓ１，Ｓ２が加算され、ＳＩＴ１として記憶される。
【００５８】
このように、２フィールド分の積分信号ＳＩＴを加算してＳＩＴ１とするのは、インターレース読み出しでは１／６０秒の露光に対応して撮像素子１０４より１フィールド分の撮像信号が得られるが、フレーム読み出しでは１／６０秒の露光に対応して撮像素子１０４より２フィールド分の撮像信号を得るものであるからである。
【００５９】
続いて、ステップＳＴ３６で、補正情報Ｘ＝内蔵ＲＡＭに記憶されている補正情報Ｘ＊（ＳＩＴ１／ＳＩＴ０）として、内蔵ＲＡＭに記憶されている補正情報Ｘを更新する。このように内蔵ＲＡＭの更新された補正情報Ｘは、次に静止画取り込み指示があった場合の露出の補正（ステップＳＴ３１）で使用されることとなる。
【００６０】
図７に示すような制御動作を行うものにあっては、補正情報Ｘを順次更新するものであるため、図５に示すような制御動作と同様に、温度等の環境や経時変化等による影響を受けずに、露出の補正を良好に行うことができる。また、１回の静止画取り込み指示につき、メカシャッター１０９を１度だけ１００％遮蔽の状態とするものであり、図５に示すような制御動作に比べて、メカシャッター１０９の駆動回数が半減し、メカシャッター１０９の耐久性を増すことができる。さらに、図５に示すような制御動作に比べて、静止画取り込み指示から実際に取り込む静止画までの時間が短くなるという効果がある。
【００６１】
【発明の効果】
この発明によれば、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子を有し、撮像素子がフレーム読み出しを行う際に撮像素子に対する露光を禁止するものであって、露光禁止動作によって変化する露出を補正するものである。したがって、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させることができ、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさを最適とできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態としてのディジタルスチルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】補正情報の記憶手順を示すフローチャートである。
【図３】静止画取り込み指示があった場合の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作（図３の動作に対応）を示すタイミングチャートである。
【図５】静止画取り込み指示があった場合の他の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作（図５の動作に対応）を示すタイミングチャートである。
【図７】静止画取り込み指示があった場合の他の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作（図７の動作に対応）を示すタイミングチャートである。
【図９】インターレース読み出しの概要を示す図である。
【図１０】フレーム読み出しの概要を示す図である。
【図１１】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作（メカシャッターの実際の動作）を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１００・・・ディジタルスチルカメラ、１０１・・・コントローラ、１０２・・・キー入力部、１０３・・・レンズブロック、１０４・・・ＣＣＤ固体撮像素子、１０５・・・サンプルホールド回路、１０６・・・ＡＧＣ回路、１０７・・・カメラ信号処理回路、１０８・・・絞り、１０９・・・メカシャッター、１１０・・・記録／再生部、１１１・・・エンコーダ、１１２・・・出力端子、１１３・・・電子ビューファインダ、１１４・・・積分回路、１１５・・・ＥＥＰＲＯＭ
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタルスチルカメラ等に適用して好適な撮像装置および撮像方法に関する。詳しくは、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子を有し、撮像素子がフレーム読み出しを行う際に撮像素子に対する露光を禁止するものであって、露光禁止動作によって変化する露出を補正することによって、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させ、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさが最適となるようにした撮像装置および撮像方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子を有する撮像装置が提案されている。この種の撮像装置では、動画用ビデオ信号を得る場合はインタレース読み出しが行われ、一方静止画用ビデオ信号を得る場合はフレーム読み出しが行われる。
【０００３】
図９は、インターレース読み出しの概要を示していている。この場合、撮像素子２００からは、偶数ライン（破線で図示、奇数ラインは実線で図示）をｎラインとするとき、奇数フィールド（Odd field）では、ｎラインとｎ−１ラインの信号電荷の加算結果に基づいて各ラインの撮像信号が出力され、偶数フィールド（Even field）では、ｎラインとｎ＋１ラインの信号電荷の加算結果に基づいて各ラインの撮像信号が出力される。
【０００４】
一方、図１０は、フレーム読み出しの概要を示している。この場合、撮像素子２００からは、奇数フィールドでは、奇数ライン（実線で図示）の信号電荷に基づいて各ラインの撮像信号が出力され、偶数フィールドでは、偶数ライン（破線で図示）の信号電荷に基づいて各ラインの撮像信号が出力される。
【０００５】
図１１は、インターレース読み出しと、それに続くフレーム読み出しの動作を示す図である。インターレース読み出しでは、撮像素子２００に対する露光が各フィールドでそれぞれ行われ、各フィールドで露光によって蓄積された信号電荷による撮像信号が次のフィールドで出力される。
【０００６】
時点ｔ１でインタレース読み出しからフレーム読み出しに切り換えられる場合は、直前のフィールドでの露光によって蓄積された信号電荷による撮像信号が、続く２フィールドで出力される。すなわち、奇数フィールド（第１のフィールド）では奇数ラインの信号電荷に基づく各ラインの撮像信号が出力され、偶数フィールド（第２フィールド）では偶数ラインの信号電荷に基づく各ラインの撮像信号が出力される。
【０００７】
ここで、奇数フィールドで奇数ラインの信号電荷に基づく各ラインの撮像信号を出力している期間に、撮像素子２００が露光されていると、次の偶数フィールドで読み出す偶数ラインが奇数ラインよりも長く露光されたことになり、奇数フィールドの各ラインの撮像信号と偶数フィールドの各ラインの撮像信号とから１枚の画像を再生できなくなる。
【０００８】
そこで従来、露光禁止手段として例えばメカシャッターが使用され、フレーム読み出しを行う際に、撮像素子２００に対する露光が禁止されるようにしている。すなわち、メカシャッターは、インターレース読み出しの期間は１００％開放の状態、フレーム読み出しの期間は１００％遮蔽の状態に制御される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１１に示すように、メカシャッターは、インターレース読み出しからフレーム読み出しへの切り換えに対応して、１００％開放の状態から１００％遮蔽の状態に制御される。この場合、メカシャッターには１ｍｓ以下で作動することが要求される。
【００１０】
しかし、現実的にはそれほど高速に動作させるのは難しく、メカシャッターは、実際には、図１２に示すような動作を行っている。すなわち、メカシャッターは、時点ｔ１より前の時点ｔ０から遮蔽動作が開始され、時点ｔ１で１００％遮蔽の状態とされる。
【００１１】
このように時点ｔ０から遮蔽動作が開始されると、フレーム読み出しに係る撮像素子２００の露光が削られる。つまり、フレーム読み出しに係る露出がインターレース読み出しに係る露出と相違するものとなり、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさが最適でなくなるという問題点があった。
【００１２】
そこで、この発明では、フレーム読み出しに係る露出を、インターレース読み出しに係る露出と一致させ、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさが最適となるようにした撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る撮像装置は、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子と、撮像素子がフレーム読み出しを行う際に、この撮像素子に対する露光を禁止する露光禁止手段と、撮像素子より出力される撮像信号のレベルを制御する露出制御手段と、露光禁止手段の動作によって不足する露出の補正情報に基づき、撮像素子がフレーム読み出しを行う前に露出制御手段の動作を制御し、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させる露出補正手段とを備えるものである。
この発明に係る撮像方法は、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子がフレーム読み出しを行う際に、この撮像素子に対する露光を禁止する撮像方法であって、露光が禁止されることによって不足する露出の補正情報に基づき、撮像素子がフレーム読み出しを行う前にこの撮像素子より出力される撮像信号のレベルを制御し、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させるものである。
【００１４】
この発明において、撮像素子は、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能であり、例えば動画用ビデオ信号を得る場合はインタレース読み出しとされ、静止画用ビデオ信号を得る場合はフレーム読み出しとされる。フレーム読み出しを行う際には、メカシャッター等の露光禁止手段によって撮像素子に対する露光が禁止されるが、この露光禁止手段の動作により、フレーム読み出しに係る撮像素子の露光が削られると、フレーム読み出しに係る露出がインターレース読み出しに係る露出と相違したものとなる。
【００１５】
そこで、露光禁止手段の動作によって不足する露出の補正情報に基づき、撮像素子がフレーム読み出しを行う前に露出制御手段、例えば絞り、撮像素子の電子シャッター機能、ＡＧＣ回路等の動作が制御され、フレーム読み出しに係る露出がインターレース読み出しに係る露出と一致するようにされる。これにより、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさが最適となる。露光禁止手段として高速なメカシャッターを用いなくてもよく、例えばメカシャッターの代わりに絞りを使用することも可能となる。
【００１６】
ここで、露出の補正情報として、使用される露光禁止手段の動作によって不足する露出に対応したものを使用することで、露光禁止手段のばらつきによる影響を受けず、露出の補正を良好に行うことが可能となる。露出の補正情報は、例えば露光禁止手段を動作させ、その動作による撮像信号のレベル変化に基づいて得るようにされる。なお、露出補正手段が露出制御手段の動作を制御する直前に補正情報を得るようにすることで、温度等の環境や経時変化等による影響を受けずに、露出の補正を良好に行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としてのディジタルスチルカメラ１００の構成を示している。
【００１８】
このスチルカメラ１００は、マイクロコンピュータを備え、システム全体の動作を制御するコントローラ１０１を有している。このコントローラ１０１には、静止画取り込み指示等、ユーザが種々のキー操作を行うためのキー入力部１０２が接続されている。
【００１９】
また、スチルカメラ１００は、撮像レンズを構成するレンズブロック１０３と、撮像素子としてのＣＣＤ（charge coupled device）固体撮像素子１０４と、この撮像素子１０４より出力される不要なリセット状態の信号を取り除くためのサンプルホールド回路１０５と、このサンプルホールド回路１０５より出力される撮像信号の振幅を一定に保つように制御するＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路１０６と、このＡＧＣ回路１０６で振幅が制御された撮像信号を処理して輝度信号Ｙ、赤色差信号Ｒ−Ｙ、青色差信号Ｂ−Ｙを得るためのカメラ信号処理回路１０７とを有している。
【００２０】
レンズブロック１０３内には、絞り１０８と、撮像素子１０４がフレーム読み出しを行う際に、この撮像素子１０４に対する露光を禁止する露光禁止手段としてのメカシャッター１０９が設けられている。撮像素子１０４は、電子シャッターの機能を有していると共に、インターレース読み出し（図９参照）とフレーム読み出し（図１０参照）との動作切り換えが可能とされている。
【００２１】
また、スチルカメラ１００は、フレーム読み出し時にカメラ信号処理回路１０７より出力される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを記録し、再生するための記録／再生部１１０と、カメラ信号処理回路１０７より出力される輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙまたは記録／再生部１１０で繰り返し再生される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを使用して、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号ＳＶを得るエンコーダ１１１と、このビデオ信号ＳＶを出力する出力端子１１２と、そのビデオ信号ＳＶによる画像を表示するため電子ビューファインダ１１３とを有している。
【００２２】
また、スチルカメラ１００は、カメラ信号処理回路１０７より出力される輝度信号Ｙを積分して明るさ評価値としての積分信号ＳＩＴを得る積分回路１１４を有している。この積分回路１１４には、コントローラ１０１より、画面上の対象エリアに対応して例えば“１”となるエリア信号ＳＡＲと、各フィールドの先頭タイミングで発生されるリセット信号ＳＲＥとが供給される。
【００２３】
積分回路１１４では、リセット信号ＳＲＥによって各フィールドの先頭で積分値がリセットされ、エリア信号ＳＡＲが“１”となる期間で輝度信号Ｙが積分される。そして、この積分回路１１４よりフィールド毎に出力される明るさ評価値としての積分信号ＳＩＴは、コントローラ１０１に供給される。コントローラ１０１は、この積分信号ＳＩＴが所定値となるように、絞り１０７の開口量、撮像素子１０４の蓄積時間、ＡＧＣ回路１０６のゲインを制御することで、露出制御をする。
【００２４】
また、コントローラ１０１は、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable and programmable ROM）１１５を内蔵している。このＥＥＰＲＯＭ１１５には、メカシャッター１０９の動作によって不足する露出の補正情報Ｘが記憶される。この補正情報Ｘの記憶は、例えば製造工程で予め行われる。
【００２５】
図２は、補正情報Ｘの記憶手順を示している。まず、ステップＳＴ１で、メカシャッター１０９が１００％開放の状態で積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ０として内蔵ＲＡＭ（図示せず）に記憶する。次に、ステップＳＴ２で、あるフィールドでメカシャッター１０９が１００％遮蔽となるように制御し、ステップＳＴ３で、続くフィールドで積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ１として内蔵ＲＡＭに記憶する。最後に、ステップＳＴ４で、ＳＩＴ１／ＳＩＴ０を補正情報Ｘとして、ＥＥＰＲＯＭ１１５に記憶する。なお、補正情報Ｘに固体ばらつきがない場合、もしくはばらつきが許容できる範囲にある場合は、補正情報Ｘを固定値として、製造時の１台毎の補正情報Ｘの記憶手順（図２）は必要なくなる。
【００２６】
コントローラ１０１は、ＥＥＰＲＯＭ１１５に記憶されている補正情報Ｘに基づき、撮像素子１０４がフレーム読み出しを行う前に、絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター機能、ＡＧＣ回路１０６等の露出制御手段の動作を制御し、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させる。
【００２７】
ここで、露出の補正を、絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター機能、ＡＧＣ回路１０６のいずれかのみで行う方法が考えられる。例えば、ＡＧＣ回路１０６で行う場合には、ＡＧＣのゲインを、現在のＡＧＣのゲイン＊（１／Ｘ）に補正する。絞り１０８や撮像素子１０４の電子シャッター機能で露出の補正を行う場合も、それぞれのゲインを現在のゲイン＊（１／Ｘ）に補正する。
【００２８】
また、露出の補正を、絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター機能、ＡＧＣ回路１０６の順に行っていく方法が考えられる。この方法は、単一の露出制御手段では、上述の露出の補正が不可能であるとき有効となる。この場合、まず絞りのゲイン＝現在の絞りのゲイン＊（１／Ｘ）を計算する。絞りで（１／Ｘ）のゲインアップができるときは、絞りのゲインを、現在の絞りのゲイン＊（１／Ｘ）に補正して、露出の補正を終了する。
【００２９】
絞りで（１／Ｘ）のゲインアップができないときは、絞りで確保できるゲインアップ分を計算する。このゲインアップ分が（１／Ｘ）＊Ｋ（Ｋは１より小さい）であるとき、絞りのゲインを、現在の絞りのゲイン＊（１／Ｘ）＊Ｋに補正する。そして、電子シャッターのゲイン＝現在の電子シャッターのゲイン＊（１／Ｘ）＊（１−Ｋ）を計算する。電子シャッターで（１／Ｘ）＊（１−Ｋ）のゲインアップができるときは、電子シャッターのゲインを、現在の電子シャッターのゲイン＊（１／Ｘ）＊（１−Ｋ）に補正して、露出の補正を終了する。
【００３０】
さらに、電子シャッターで（１／Ｘ）＊（１−Ｋ）のゲインアップができないときは、詳細説明は省略するが、上述した絞りにおけると同様に、電子シャッターで確保できるゲインアップ分を計算して、電子シャッターのゲインを補正し、ＡＧＣのゲインの補正に移ることとなる。
【００３１】
図１に示すディジタルスチルカメラ１００の動作を説明する。まずユーザのキー入力部１０２からの静止画取り込み指示を待っている状態の動作を説明する。
【００３２】
撮像素子１０４は、インターレース読み出し（図９参照）の動作をする状態とされている。撮像素子１０４より交互に出力される奇数フィールドおよび偶数フィールドの撮像信号は、サンプルホールド回路１０５で不要なリセット状態の信号が取り除かれ、その後にＡＧＣ回路１０６を介してカメラ信号処理回路１０７に供給される。カメラ信号処理回路１０７では、撮像信号が処理されて、輝度信号Ｙ、赤色差信号Ｒ−Ｙおよび青色差信号Ｂ−Ｙが得られる。
【００３３】
ここで、カメラ信号処理回路１０７より出力される輝度信号Ｙは積分回路１１４に供給される。積分回路１１４では画面上の所定の対象エリアに対応した輝度信号Ｙが積分され、この積分回路１１３からはフィールド毎に明るさ評価値としての積分信号ＳＩＴが出力される。この積分信号ＳＩＴはコントローラ１０１に供給され、このコントローラ１０１により、積分信号ＳＩＴが所定値となるように、絞り１０８の開口量およびＡＧＣ回路１０６のゲインが制御され、露出制御が行われる。
【００３４】
また、カメラ信号処理回路１０７より出力される輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙはエンコーダ１１１に供給され、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号ＳＶが形成される。このビデオ信号ＳＶは出力端子１１２に導出される。また、そのビデオ信号ＳＶは電子ビューファインダ１１３に供給され、この電子ビューファインダ１１３にビデオ信号ＳＶによる画像が表示される。
【００３５】
次に、ユーザのキー入力部１０２の操作によって静止画取り込み指示があったときの動作を説明する。図３は、コントローラ１０１の制御動作の概要を示している。
【００３６】
静止画取り込み指示があると、ステップＳＴ１１で、ＥＥＰＲＯＭ１１５に記憶されている補正情報Ｘに基づき、露出制御手段（絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター、ＡＧＣ回路１０６）のゲインを補正し、露出が、現在の露出の１／Ｘになるように補正する。この場合、静止画取り込み指示があったフィールドの後の最初の偶数フィールドで、露出が補正された状態となるようにされる。例えば、図４に示すように、インタレース読み出しが行われている奇数フィールドＦ11内の時点ｔ11で静止画取り込み指示があった場合、続くフィールドＦ12では、露出が補正された状態とされる。
【００３７】
続いて、ステップＳＴ１２で、メカシャッター１０９を遮蔽の状態とする。この場合、図４に示すように、フィールドＦ12の途中の時点ｔ12から遮蔽動作が開始され、フィールドＦ12の終了時点（フィールドＦ13の開始時点）ｔ13では１００％遮蔽の状態とされる。
【００３８】
続いて、ステップＳＴ１３で、静止画の取り込みをする。この場合、時点ｔ13で、撮像素子１０４をフレーム読み出し（図１０参照）の動作をする状態に切り換える。そして、その後に撮像素子１０４より出力される１画面分の撮像信号（奇数フィールドＦ13および偶数フィールドＦ14の撮像信号）に対応してカメラ信号処理回路１０７より出力される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを記録／再生部１１０で半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００３９】
なお、撮像素子１０４よりフレーム読み出しによる１画面分の撮像信号が出力された後、メカシャッター１０９は１００％開放の状態に戻されると共に、撮像素子１０４は再びインターレース読み出しの動作をする状態に切り換えられ、静止画取り込み指示を待つ状態となる。
【００４０】
また、ユーザのキー入力部１０２の操作によって再生指示があった場合、記録／再生部１１０では記録媒体より指定の画面を構成する１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが繰り返し再生され、この再生信号がエンコーダ１１１に供給され、例えばＮＴＳＣ方式のビデオ信号ＳＶが形成される。このビデオ信号ＳＶは出力端子１１２に導出される。また、そのビデオ信号ＳＶは電子ビューファインダ１１３に供給され、この電子ビューファインダ１１３にビデオ信号ＳＶによる静止画像が表示される。
【００４１】
以上説明したように本実施の形態においては、静止画取り込み指示があって、撮像素子１０４がフレーム読み出しの動作をする前に、メカシャッター１０９の動作によって不足する露出の補正情報Ｘに基づき、絞り１０８等の露出制御手段のゲインを補正し、露出を、現在の露出の１／Ｘに補正するものである。そのため、メカシャッター１０９が動作しても、フレーム読み出しに係る露出がインターレース読み出しに係る露出と一致し、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさを最適とできる。
【００４２】
また、メカシャッター１０９として高速なメカシャッターを用いなくてもよく、システム全体を安価に構成することができる。さらに、高速なメカシャッターを用いなくてもよいことから、メカシャッター１０９の代わりに、絞り１０８を露光禁止手段として使用することも可能となり、レンズブロックを安価に構成でき、そのサイズアップも抑制できる。
【００４３】
なお、上述実施の形態においては、ＥＥＰＲＯＭ１１５に予め記憶された補正情報Ｘを使用して露出の補正を行うものを示したが、静止画取り込み指示がある毎に補正情報Ｘを取得し、それに基づいて露出の補正を行うようにしてもよい。その場合の動作を説明する。図５は、コントローラ１０１の制御動作の概要を示している。
【００４４】
静止画取り込み指示があると、ステップＳＴ２１で、メカシャッター１０９が１００％開放の状態で積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ０として内蔵ＲＡＭ（図示せず）に記憶する。例えば、図６に示すように、インタレース読み出しが行われている奇数フィールドＦ21内の時点ｔ21で静止画取り込み指示があった場合、このフィールドＦ21またはそれに続くフィールドＦ22で積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴＯとして内蔵ＲＡＭに記憶する。
【００４５】
続いて、ステップＳＴ２２で、メカシャッター１０９を遮蔽の状態とする。この場合、図６に示すように、フィールドＦ22の途中の時点ｔ22から遮蔽動作が開始され、フィールドＦ22の終了時点（フィールドＦ23の開始時点）ｔ23では１００％遮蔽の状態とされる。このようにメカシャッター１０９が動作することで、フィールドＦ23での読み出しに係る撮像素子１０４の露光が削られる。
【００４６】
続いて、ステップＳＴ２３で、メカシャッター１０９が１００％遮蔽の状態で、積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ１として内蔵ＲＡＭに記憶し、ステップＳＴ２４で、ＳＩＴ１／ＳＩＴ０を補正情報Ｘとして内蔵ＲＡＭに記憶する。この場合、図６に示すように、フィールドＦ23で、積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ１として記憶する。
【００４７】
続いて、ステップＳＴ２５で、メカシャッター１０９を開放の状態とする。この場合、図６に示すように、フィールドＦ23の途中の時点ｔ24から開放動作が開始され、フィールドＦ23の終了時点（フィールドＦ24の開始時点）ｔ25では１００％開放の状態とされる。
【００４８】
続いて、ステップＳＴ２６で、内蔵ＲＡＭに記憶されている補正情報Ｘに基づき、露出制御手段（絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター、ＡＧＣ回路１０６）のゲインを補正し、露出が、現在の露出の１／Ｘになるように補正する。この場合、図６に示すように、フィールドＦ24では、露出が補正された状態とされる。
【００４９】
続いて、ステップＳＴ２７で、メカシャッター１０９を遮蔽の状態とする。この場合、図６に示すように、フィールドＦ24の途中の時点ｔ26から遮蔽動作が開始され、フィールドＦ24の終了時点（フィールドＦ25の開始時点）ｔ27では１００％遮蔽の状態とされる。
【００５０】
続いて、ステップＳＴ２８で、静止画の取り込みをする。この場合、時点ｔ27で、撮像素子１０４をフレーム読み出し（図１０参照）の動作をする状態に切り換える。そして、その後に撮像素子１０４より出力される１画面分の撮像信号（奇数フィールドＦ25および偶数フィールドＦ26の撮像信号）に対応してカメラ信号処理回路１０７より出力される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを記録／再生部１１０で半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００５１】
以上のように、静止画取り込み指示がある毎に補正情報Ｘを取得し、それに基づいて露出の補正を行うものによれば、温度等の環境や経時変化等による影響を受けずに、露出の補正を良好に行うことができる。
【００５２】
ただし、静止画取り込み指示がある毎に補正情報Ｘを取得するものでは、メカシャッター１０９を２度１００％遮蔽の状態とする必要があり、メカシャッター１０９の負担が大きく、また静止画取り込み指示から実際に取り込む静止画までの時間が長くなるという不都合がある。そこで、静止画取り込み指示があった場合の制御動作を、図７に示すように行うことも考えられる。
【００５３】
静止画取り込み指示があると、ステップＳＴ３１で、内蔵ＲＡＭに記憶されている補正情報Ｘ（Ｘの初期値は１とする）に基づき、露出制御手段（絞り１０８、撮像素子１０４の電子シャッター、ＡＧＣ回路１０６）のゲインが補正され、露出が、現在の露出の１／Ｘに補正される。この場合、静止画取り込み指示があったフィールドの後の最初の偶数フィールドで、露出が補正された状態となるようにされる。例えば、図８に示すように、インタレース読み出しが行われている奇数フィールドＦ31内の時点ｔ31で静止画取り込み指示があった場合、続くフィールドＦ32で、露出が補正された状態とされる。
【００５４】
続いて、ステップＳＴ３２で、メカシャッター１０９が１００％開放の状態で、積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴをＳＩＴ０として内蔵ＲＡＭに記憶する。例えば、図８に示すように、フィールドＦ32で積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴを記憶する。
【００５５】
続いて、ステップＳＴ３３で、メカシャッター１０９を遮蔽の状態とする。この場合、図８に示すように、フィールドＦ32の途中の時点ｔ32から遮蔽動作が開始され、フィールドＦ32の終了時点（フィールド33の開始時点）ｔ33では１００％遮蔽の状態とされる。
【００５６】
続いて、ステップＳＴ３４で、静止画の取り込みをする。この場合、時点ｔ33で、撮像素子１０４をフレーム読み出し（図１０参照）の動作をする状態に切り換える。そして、その後に撮像素子１０４より出力される１画面分の撮像信号（奇数フィールドＦ33および偶数フィールドＦ34の撮像信号）に対応してカメラ信号処理回路１０７より出力される１画面分の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを記録／再生部１１０で半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００５７】
続いて、ステップＳＴ３５で、メカシャッター１０９が１００％遮蔽の状態で、積分回路１１４より出力される積分信号ＳＩＴの２フィールド分を加算し、それをＳＩＴ１として内蔵ＲＡＭに記憶する。この場合、図８に示すように、フレーム読み出しされているフィールドＦ33，Ｆ34で積分回路１１４より出力される積分信号Ｓ１，Ｓ２が加算され、ＳＩＴ１として記憶される。
【００５８】
このように、２フィールド分の積分信号ＳＩＴを加算してＳＩＴ１とするのは、インターレース読み出しでは１／６０秒の露光に対応して撮像素子１０４より１フィールド分の撮像信号が得られるが、フレーム読み出しでは１／６０秒の露光に対応して撮像素子１０４より２フィールド分の撮像信号を得るものであるからである。
【００５９】
続いて、ステップＳＴ３６で、補正情報Ｘ＝内蔵ＲＡＭに記憶されている補正情報Ｘ＊（ＳＩＴ１／ＳＩＴ０）として、内蔵ＲＡＭに記憶されている補正情報Ｘを更新する。このように内蔵ＲＡＭの更新された補正情報Ｘは、次に静止画取り込み指示があった場合の露出の補正（ステップＳＴ３１）で使用されることとなる。
【００６０】
図７に示すような制御動作を行うものにあっては、補正情報Ｘを順次更新するものであるため、図５に示すような制御動作と同様に、温度等の環境や経時変化等による影響を受けずに、露出の補正を良好に行うことができる。また、１回の静止画取り込み指示につき、メカシャッター１０９を１度だけ１００％遮蔽の状態とするものであり、図５に示すような制御動作に比べて、メカシャッター１０９の駆動回数が半減し、メカシャッター１０９の耐久性を増すことができる。さらに、図５に示すような制御動作に比べて、静止画取り込み指示から実際に取り込む静止画までの時間が短くなるという効果がある。
【００６１】
【発明の効果】
この発明によれば、インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子を有し、撮像素子がフレーム読み出しを行う際に撮像素子に対する露光を禁止するものであって、露光禁止動作によって変化する露出を補正するものである。したがって、フレーム読み出しに係る露出をインターレース読み出しに係る露出と一致させることができ、フレーム読み出しによって出力される撮像信号による画像の明るさを最適とできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態としてのディジタルスチルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】補正情報の記憶手順を示すフローチャートである。
【図３】静止画取り込み指示があった場合の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作（図３の動作に対応）を示すタイミングチャートである。
【図５】静止画取り込み指示があった場合の他の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作（図５の動作に対応）を示すタイミングチャートである。
【図７】静止画取り込み指示があった場合の他の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作（図７の動作に対応）を示すタイミングチャートである。
【図９】インターレース読み出しの概要を示す図である。
【図１０】フレーム読み出しの概要を示す図である。
【図１１】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】インターレース読み出しとそれに続くフレーム読み出しの動作（メカシャッターの実際の動作）を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１００・・・ディジタルスチルカメラ、１０１・・・コントローラ、１０２・・・キー入力部、１０３・・・レンズブロック、１０４・・・ＣＣＤ固体撮像素子、１０５・・・サンプルホールド回路、１０６・・・ＡＧＣ回路、１０７・・・カメラ信号処理回路、１０８・・・絞り、１０９・・・メカシャッター、１１０・・・記録／再生部、１１１・・・エンコーダ、１１２・・・出力端子、１１３・・・電子ビューファインダ、１１４・・・積分回路、１１５・・・ＥＥＰＲＯＭ
Claims (8)
- インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子と、
上記撮像素子がフレーム読み出しを行う際に、上記撮像素子に対する露光を禁止する露光禁止手段と、
上記撮像素子より出力される撮像信号のレベルを制御する露出制御手段と、
上記露光禁止手段の動作によって不足する露出の補正情報に基づき、上記撮像素子がフレーム読み出しを行う前に上記露出制御手段の動作を制御し、上記フレーム読み出しに係る露出を上記インターレース読み出しに係る露出と一致させる露出補正手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 上記露光禁止手段の動作による上記撮像信号のレベル変化に基づき、上記露出の補正情報を得る補正情報取得手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 - 上記補正情報取得手段は、上記露出補正手段が上記露出制御手段の動作を制御する直前に上記補正情報を得る
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。 - 上記補正情報取得手段は、上記フレーム読み出しを行う際の上記露光禁止手段の動作による上記撮像信号のレベル変化に基づき、上記露出の補正情報を得ると共に、
上記露出補正手段は、上記補正情報取得手段で前回得られた補正情報を使用して上記露出制御手段の動作を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。 - 上記露光禁止手段は、メカシャッターである
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 - 上記露光禁止手段は、絞りである
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 - 上記露出制御手段は、絞り、上記撮像素子の電子シャッター機能およびＡＧＣ回路の一部または全部で構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 - インターレース読み出しとフレーム読み出しとの動作切り換えが可能な撮像素子がフレーム読み出しを行う際に、上記撮像素子に対する露光を禁止する撮像方法であって、
上記露光が禁止されることによって不足する露出の補正情報に基づき、上記撮像素子がフレーム読み出しを行う前に上記撮像素子より出力される撮像信号のレベルを制御し、上記フレーム読み出しに係る露出を上記インターレース読み出しに係る露出と一致させる
ことを特徴とする撮像方法。
Priority Applications (1)
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| JP17734798A JP4061713B2 (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 撮像装置および撮像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17734798A JP4061713B2 (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 撮像装置および撮像方法 |
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-
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| JP2000013674A (ja) | 2000-01-14 |
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