JP4280360B2 - 撮像装置及びその制御方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静止画像を撮影するための撮像装置及びその制御方法及び記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子カメラなどの撮像装置においては、照度の低い被写体を撮影する場合などに、垂直同期期間よりも長い電荷蓄積を行う、所謂スローシャッターの機能を持たせたものがある。
【０００３】
一方、静止画像の撮影において、照度の低い被写体を撮影する場合や、逆光状態の被写体を撮影する場合に閃光発光装置（ストロボ）を用いることが必要不可欠になっている。ストロボは上述のスローシャッター時に用いることにより、撮影者の意図による特殊効果を狙った撮影が可能となる。以下、図面を用いて従来例について説明する。
【０００４】
図５は従来の電子カメラの撮像系のブロック図である。
【０００５】
図５において、２０１はレンズ、２０２は光学絞り装置、２０３は撮像素子、２０４は撮像素子２０３の出力から映像信号を生成する信号処理回路、２０５は画像信号を記憶するメモリ装置、２０６は撮像素子２０３に蓄積された電荷の読み出しパルスを発生する読み出しパルス発生回路、２０７は撮影のタイミングを制御するタイミング制御回路、２０８は閃光発光装置、２０９はタイミング制御回路２０７からの発光タイミングに合わせて閃光装置の発光を促すストロボ制御回路、２１０はトリガ装置である。
【０００６】
このように構成される従来の電子カメラの動作について説明する。
【０００７】
レンズ２０１を通って入射した光は光学絞り装置２０２で光量を制御された後、撮像素子２０３で光電変換され電荷として蓄積される。撮像素子２０３で蓄積された電荷は読み出しパルス発生回路２０６の出力である読み出しパルスのタイミングで信号処理回路２０４へ転送される。撮像素子２０３から出力された映像信号は信号処理回路２０４によってγ処理や輪郭強調処理、色信号処理などを施され画像信号として出力される。タイミング制御回路２０７は読み出しパルスに同期してメモリ２０５の記憶、読み出しを制御する。また、タイミング制御回路２０７はトリガ装置２１０から撮影開始のトリガ信号を受けると撮影のタイミングに合わせてストロボ制御回路２０９に発光開始信号を送る。ストロボ制御回路２０９はタイミング制御回路２０７からの発光開始信号に同期して、撮像素子２０３の蓄積期間中に閃光発光装置２０８を発光させる。
【０００８】
図６は従来例において垂直同期期間よりも長い周期で蓄積を行うスローシャッター動作のタイミングチャートである。
【０００９】
図６において、３０１は垂直同期信号、３０２は電荷読み出しパルス、３０３はトリガパルス、３０４は閃光装置発光信号、３０５は撮像素子の電荷蓄積、３０６は映像信号出力である。
【００１０】
読み出しパルス発生回路２０６の出力は垂直同期信号３０１に対して電荷読み出しパルス３０２のタイミングで出力され、読み出しパルス３０２のａで読み出された電荷は映像信号出力３０６のＡとして信号処理回路２０４から出力される。撮像素子２０３では読み出しパルス３０２のａで電荷を読み出された直後から次の読み出しパルス３０２のｂまで新たな蓄積を行い、次の読み出しパルス３０２のｂで新たに読み出しが行われる。この期間信号処理回路２０４には映像信号入力がないことになるが、タイミング制御回路からの情報により映像信号Ａがメモリ装置２０５に記憶され、次の映像期間にＡ’として出力される。この処理を繰り返すことにより、図６に示す例では垂直同期期間の４倍の時間だけ電荷蓄積が行われ、信号処理回路２０４の出力としては動画像が出力される。
【００１１】
ここで撮影者の意図によりトリガが押された時、トリガパルス３０３のタイミングでトリガ信号がタイミング制御回路２０７に送られる。タイミング制御回路２０７では次の電荷読み出しパルス３０２のｄから後の蓄積電荷を静止画映像として採用すべく、信号処理回路２０４のタイミングを合わせる。すなわち、電荷読み出しパルス３０２のｄ〜ｅの間に蓄積され、電荷読み出しパルス３０２のｅで読み出される映像信号Ｅを静止画像として採用する。画像Ｅはメモリ装置２０５に記憶され、この後所定の時間の間画像Ｅ’として出力される。また、トリガパルス３０３が立ち上がってから実際に蓄積を開始する３０２のｄまでの時間をτとすると、時間τが撮影者が感じるタイムラグとなる。
【００１２】
さて、ここでストロボを用いたスローシャッターについて述べる。スローシンクロでは撮像素子で電荷の蓄積を行う期間のどこで発光してもかまわないが、一般に先幕シンクロ及び後幕シンクロと呼ばれる発光タイミングがあげられる。前者は電荷蓄積開始と同時に発光を始め、後者は電荷の読み出しの直前に発光を行う。前者の特徴としてはストロボ発光のタイミングがトリガのタイミングに近いため、撮影者の意図するタイミングに合わせやすい事があげられ、この先幕シンクロが一般的に用いられることが多い。
【００１３】
図６の閃光装置発光信号３０４は先幕シンクロを行う場合のストロボ発光タイミングを示している。タイミング制御回路２０７は静止画像として採用される電荷蓄積期間３０２のｄ〜ｅの期間の蓄積開始直後、すなわち３０２のｄの直後にストロボ制御回路２０９に対して発光信号を送る。
【００１４】
このように、撮影者がトリガを押すと、次の読み出しタイミングで蓄積を開始し、それと同時にストロボを発光させ、読み出された映像信号が映像信号出力３０６のＥとして出力される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の撮像装置ではスローシャッター時に閃光発光装置を使用して撮影した場合に図６のτだけタイムラグが生じてしまう。時間τはトリガのタイミングにもよるが、蓄積時間が長ければより大きくなる可能性が高く、非常にタイムラグが大きくなる場合があった。
【００１６】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スローシャッター時に、トリガの入力から撮影までのタイムラグを極力少なくすることが出来る撮像装置及びその制御方法及び記憶媒体を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、静止画像を撮影するための撮像装置であって、電荷蓄積型の撮像素子と、該撮像素子から蓄積された電荷を読み出すタイミングを制御するタイミング制御手段と、前記撮像装置の静止画撮影開始を指示するトリガ手段と、利得制御手段とを具備し、前記タイミング制御手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から電荷を読み出し、静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させ、前記利得制御手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から読み出された蓄積途中の電荷を、適正露出状態にするように利得を上げることを特徴としている。
【００１８】
また、この発明に係わる撮像装置において、前記撮像装置は、垂直同期期間よりも長い時間電荷蓄積を行うスローシャッタ機能を有し、前記タイミング制御手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後の垂直同期信号に同期して前記撮像素子から電荷を読み出し、スローシャッタによる静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させることを特徴としている。
【００１９】
また、この発明に係わる撮像装置において、閃光発光装置をさらに具備し、前記タイミング制御手段は、前記静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させた直後に前記閃光発光装置を発光させることを特徴としている。
【００２１】
また、この発明に係わる撮像装置において、メモリ手段をさらに具備し、該メモリ手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に電荷が前記撮像素子から読み出された際に、予め記憶していた前回読み出された映像信号を出力することを特徴としている。
【００２５】
また、本発明に係わる撮像装置の制御方法は、静止画像を撮影するための撮像装置であって、電荷蓄積型の撮像素子と、前記撮像装置の静止画撮影開始を指示するトリガ手段とを具備する撮像装置を制御するための撮像装置の制御方法であって、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から電荷を読み出し、静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させ、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から読み出された蓄積途中の電荷を、適正露出状態にするように利得を上げることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明に係わる記憶媒体は、静止画像を撮影するための撮像装置であって、電荷蓄積型の撮像素子と、前記撮像装置の静止画撮影開始を指示するトリガ手段とを具備する撮像装置を制御するための制御プログラムを格納した記憶媒体であって、前記制御プログラムが、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から電荷を読み出し、静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させる工程のコードと、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から読み出された蓄積途中の電荷を、適正露出状態にするように利得を上げる工程のコードと、を有することを特徴としている。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の撮像装置の第１の実施形態の構成を示す図であり、スローシャッターと閃光発光装置を組み合わせて使用して撮影した場合に撮影までのタイムラグを最小にすることが出来る撮像装置のブロック図である。
【００３１】
図１において、１０１はレンズ、１０２は光学絞り装置、１０３は撮像素子、１０４は撮像素子１０３の出力から映像信号を生成する信号処理回路、１０５は画像信号を記憶するメモリ装置、１０６は撮像素子１０３に蓄積された電荷の読み出しパルスを発生する読み出しパルス発生回路、１０７は撮影のタイミングを制御するタイミング制御回路、１０８は閃光発光装置、１０９はタイミング制御回路１０７からの発光タイミングに合わせて閃光装置の発光を促すストロボ制御回路、１１０はトリガ装置、１１１は読み出しパルス発生回路１０６を制御する読み出し制御回路である。
【００３２】
以下第１の実施形態の撮像装置の動作について説明する。
【００３３】
レンズ１０１を通って入射した光は光学絞り装置１０２で光量を制御された後、撮像素子１０３で光電変換され電荷として蓄積される。撮像素子１０３で蓄積された電荷は読み出しパルス発生回路１０６の出力である読み出しパルスのタイミングで信号処理回路１０４へ転送される。撮像素子１０３から出力された映像信号は信号処理回路１０４によってγ処理や輪郭強調処理、色信号処理などを施され画像信号として出力される。
【００３４】
タイミング制御回路１０７は読み出しパルスに同期してメモリ１０５の記憶、読み出しを制御する。また、タイミング制御回路１０７はトリガ装置１１０から撮影開始のトリガ信号を受けると撮影のタイミングに合わせて読み出し制御回路１１１に読み出しタイミング情報を送り、それと同時にストロボ制御回路１０９に発光開始信号を送る。ストロボ制御回路１０９はタイミング制御回路１０７からの発光開始信号に同期して、撮像素子１０３の蓄積期間中に閃光発光装置１０８を発光させる。読み出し制御回路１１１はタイミング制御回路１０７のタイミング信号に同期して読み出しパルス発生回路１０６のパルスタイミングを制御する。
【００３５】
図２は本実施形態において垂直同期期間よりも長い周期で蓄積を行うスローシャッター動作を行う場合のタイミングチャートである。
【００３６】
図２において、４０１は垂直同期信号、４０２は電荷読み出しパルス、４０３はトリガパルス、４０４は閃光装置発光信号、４０５は撮像素子の電荷蓄積、４０６は映像信号出力である。これらはそれぞれ図６に対応しており、従来例とのタイミングの違いを明確に表す図となっている。
【００３７】
トリガパルスが入力されるまでの動作は図６に示す従来例のタイミングチャートと同様の処理が行われ、信号処理回路１０４の出力としては動画像が出力される。
【００３８】
ここで撮影者の意図によりトリガが押された時、トリガパルス４０３のタイミングでトリガ信号がタイミング制御回路１０７に送られる。タイミング制御回路１０７ではトリガパルス４０３が入力された直後の垂直同期信号に同期して、電荷読み出しパルス４０２のｄのタイミングで電荷の読み出しを行う。この時読み出された映像信号は４０６のＤとして出力される。撮像素子１０３では、電荷読み出しパルス４０２のｄで電荷が読み出されると同時に次の蓄積が始まり、４０２のｄ〜ｅの期間蓄積された電荷が４０２のｅで読み出され、その映像信号が静止画像４０６のＥとして採用される。画像Ｅはメモリ装置１０５に記憶され、この後所定の時間の間画像Ｅ’として出力される。また、トリガパルス４０３が立ち上がってから実際に蓄積を開始する４０２のｄまでの時間をτ’とすると、時間τ’が撮影者が感じるタイムラグとなる。ここでタイムラグτ’は図６の従来例のタイムラグτに対して以下の関係が成り立つ。
【００３９】
τ’≦τ （トリガタイミングによっては等しくなる場合がある）
さて、従来例と同様にストロボを用いたスローシャッターについて述べる。
【００４０】
図２の閃光装置発光信号４０４は先幕シンクロを行う場合のストロボ発光タイミングを示している。本実施形態において先幕シンクロを行う場合、タイミング制御回路１０７は静止画像として採用される電荷蓄積期間４０２のｄ〜ｅの期間の蓄積開始直後、すなわち４０２のｄの直後にストロボ制御回路１０９に対して発光信号を送る。つまり、本実施形態では撮影者がトリガを押すと、その直後の垂直同期信号のタイミングで蓄積を開始し、それと同時にストロボを発光させ、読み出された映像信号が映像信号出力４０６のＥとして出力される。
【００４１】
このようにスローシャッターでストロボを用いた撮影を行う場合に、トリガ信号の直後に蓄積電荷の読み出しを行い次の電荷蓄積を開始することによって、トリガから撮影までのタイムラグを少なくすることが可能となる。
【００４２】
本実施形態ではストロボを用いたが、ストロボを用いない場合の撮影でも同様の効果を得ることが出来るし、トリガが入力された時点で蓄積されている電荷を読み出さずに掃き捨てても構わない。
【００４３】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態を示す図であり、スローシャッターと閃光発光装置を組み合わせて使用して撮影した場合に撮影までのタイムラグを最小にすることが出来る撮像装置のタイミングチャートである。
【００４４】
この第２の実施形態のブロック構成は図１に示す第１の実施形態と同じであるが、図１のタイミング制御回路１０７におけるメモリ装置１０５の制御が異なる。第１の実施形態では蓄積期間中にトリガ信号が入力された場合、蓄積期間４０２のｃ〜ｄの期間が通常に比べて短いため十分な露光時間が得られない。従って映像信号出力４０６のＤは露出不足の画像となる。これは実際に記録される画像ではないため撮影には影響はないが、撮影時にモニターするためには不具合が生じる場合が有る。第２の実施形態ではこの問題を解消するためにその直前の映像をメモリから読み出して出力するものである。
【００４５】
図３の映像信号出力５０６は本実施形態が第１の実施形態と異なる部分で、映像出力として図２の４０６のＤ及びＤ’を用いずにＣ’で代用する構成である。図１のタイミング制御回路１０７は、第１の実施形態では４０２のｄのタイミングで撮像素子１０３から読み出した映像信号を信号処理回路１０４を経由してそのまま映像信号出力４０６のＤとして出力するようにメモリ装置１０５を制御するが、第２の実施形態では４０２のｄで読み出した映像信号は出力せず、直前にメモリ装置１０５に記憶している映像信号５０６のＣ’を出力する。これらの構成は第１の実施形態のようにストロボを用いた撮影の場合も同様のことが行われ、タイムラグτ’も第１の実施形態と同じ時間ですむことになる。
【００４６】
このようにスローシャッターでストロボを用いた撮影を行う場合に、トリガ信号の直後に蓄積電荷の読み出しを行い次の電荷蓄積を開始することによってトリガから撮影までのタイムラグを少なくすることが可能となる。また、撮影直前の信号出力も露出不足の映像がそのまま出力されることなくそれ以前の画像で補完することが可能となる。
【００４７】
本実施形態ではストロボを用いたが、ストロボを用いない場合の撮影でも同様の効果を得ることが出来るし、トリガが入力された時点で蓄積されている電荷を読み出さずに掃き捨てても構わない。
【００４８】
（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態を示すブロック図であり、スローシャッターと閃光発光装置を組み合わせて使用して撮影した場合に撮影までのタイムラグを最小にすることが出来る撮像装置のブロック図である。
【００４９】
本実施形態の構成は第１の実施形態とほぼ同じであるが、図１の撮像素子１０３と信号処理回路１０４の間に利得制御回路６１２を備える。また、タイミング制御回路６０７は第１の実施形態の構成に加えて、利得制御回路６１２の動作タイミングも制御する。
【００５０】
さて、上記の第２の実施形態でも述べたが、第１の実施形態では蓄積期間中にトリガ信号が入力された場合、蓄積期問４０２のｃ〜ｄの期間が通常に比べて短いため十分な露光時間が得られない。従って映像信号出力４０６のＤは露出不足の画像となる。これは実際に採用される画像ではないため撮影には影響はないが、撮影時にモニターするためには不具合が生じる場合がある。第３の実施形態ではこの問題を解消するために、４０２のｃ〜ｄの蓄積時間に応じて露出不足の映像４０６のＤに対して利得をかけ、適正露出のレベルに変換した上で出力する。
【００５１】
以下、第３の実施形態の動作について説明する。
【００５２】
トリガ装置６１０からトリガ信号が入力されると、タイミング制御回路６０７は利得制御回路６１２に動作タイミングを送る。この動作タイミングによりかけるべき利得が決定される。映像信号レベルの補正は、元の蓄積フィールド数とトリガ信号が入力された時点のフィールド数から得られる利得をかけることによって実現できる。以下に利得の求め方を記述する。
【００５３】
映像出力＝（トリガ入力時蓄積フィールド数／基本蓄積フィールド数）×基本蓄積電荷
この式をもとに図２のタイミングを例にとると、
Ｄ＝１／４×基本蓄積電荷
となる。つまり利得制御回路で読み出し電荷に対して４倍の利得をかければ適正露光の信号と同等のレベルの映像信号を出力することが出来る。
【００５４】
このようにスローシャッターでストロボを用いた撮影を行う場合に、トリガ信号の直後に蓄積電荷の読み出しを行い次の電荷蓄積を開始することによってトリガから撮影までのタイムラグを少なくすることが可能となる。また、撮影直前の信号出力も露出不足の映像がそのまま出力されることなく適正露出で出力することが可能となる。
【００５５】
本実施形態ではストロボを用いていないが、ストロボを用いた場合の撮影でも同様の効果を得ることが出来ることは言うまでもない。
【００５６】
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００５７】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５８】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トリガ入力の直後に蓄積電荷の読み出しを行い、すぐに本撮影の電荷蓄積動作に移ることができるので、スローシャッター時にトリガから撮影開始までのタイムラグを少なくすることができる。
【００６０】
また、トリガ入力の直後に蓄積電荷の掃き捨てを行い次の蓄積を開始することができるので、スローシャッター時にトリガから撮影開始までのタイムラグを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】第２の実施形態の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】従来例の構成を示すブロック図である。
【図６】従来例の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０１ レンズ
１０２ 絞り
１０３ 撮像素子
１０４ 信号処理回路
１０５ メモリ
１０６ 読み出しパルス発生回路
１０７ タイミング制御回路
１０８ 閃光装置
１０９ ストロボ制御回路
１１０ トリガ装置
１１１ 読み出し制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、静止画像を撮影するための撮像装置及びその制御方法及び記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子カメラなどの撮像装置においては、照度の低い被写体を撮影する場合などに、垂直同期期間よりも長い電荷蓄積を行う、所謂スローシャッターの機能を持たせたものがある。
【０００３】
一方、静止画像の撮影において、照度の低い被写体を撮影する場合や、逆光状態の被写体を撮影する場合に閃光発光装置（ストロボ）を用いることが必要不可欠になっている。ストロボは上述のスローシャッター時に用いることにより、撮影者の意図による特殊効果を狙った撮影が可能となる。以下、図面を用いて従来例について説明する。
【０００４】
図５は従来の電子カメラの撮像系のブロック図である。
【０００５】
図５において、２０１はレンズ、２０２は光学絞り装置、２０３は撮像素子、２０４は撮像素子２０３の出力から映像信号を生成する信号処理回路、２０５は画像信号を記憶するメモリ装置、２０６は撮像素子２０３に蓄積された電荷の読み出しパルスを発生する読み出しパルス発生回路、２０７は撮影のタイミングを制御するタイミング制御回路、２０８は閃光発光装置、２０９はタイミング制御回路２０７からの発光タイミングに合わせて閃光装置の発光を促すストロボ制御回路、２１０はトリガ装置である。
【０００６】
このように構成される従来の電子カメラの動作について説明する。
【０００７】
レンズ２０１を通って入射した光は光学絞り装置２０２で光量を制御された後、撮像素子２０３で光電変換され電荷として蓄積される。撮像素子２０３で蓄積された電荷は読み出しパルス発生回路２０６の出力である読み出しパルスのタイミングで信号処理回路２０４へ転送される。撮像素子２０３から出力された映像信号は信号処理回路２０４によってγ処理や輪郭強調処理、色信号処理などを施され画像信号として出力される。タイミング制御回路２０７は読み出しパルスに同期してメモリ２０５の記憶、読み出しを制御する。また、タイミング制御回路２０７はトリガ装置２１０から撮影開始のトリガ信号を受けると撮影のタイミングに合わせてストロボ制御回路２０９に発光開始信号を送る。ストロボ制御回路２０９はタイミング制御回路２０７からの発光開始信号に同期して、撮像素子２０３の蓄積期間中に閃光発光装置２０８を発光させる。
【０００８】
図６は従来例において垂直同期期間よりも長い周期で蓄積を行うスローシャッター動作のタイミングチャートである。
【０００９】
図６において、３０１は垂直同期信号、３０２は電荷読み出しパルス、３０３はトリガパルス、３０４は閃光装置発光信号、３０５は撮像素子の電荷蓄積、３０６は映像信号出力である。
【００１０】
読み出しパルス発生回路２０６の出力は垂直同期信号３０１に対して電荷読み出しパルス３０２のタイミングで出力され、読み出しパルス３０２のａで読み出された電荷は映像信号出力３０６のＡとして信号処理回路２０４から出力される。撮像素子２０３では読み出しパルス３０２のａで電荷を読み出された直後から次の読み出しパルス３０２のｂまで新たな蓄積を行い、次の読み出しパルス３０２のｂで新たに読み出しが行われる。この期間信号処理回路２０４には映像信号入力がないことになるが、タイミング制御回路からの情報により映像信号Ａがメモリ装置２０５に記憶され、次の映像期間にＡ’として出力される。この処理を繰り返すことにより、図６に示す例では垂直同期期間の４倍の時間だけ電荷蓄積が行われ、信号処理回路２０４の出力としては動画像が出力される。
【００１１】
ここで撮影者の意図によりトリガが押された時、トリガパルス３０３のタイミングでトリガ信号がタイミング制御回路２０７に送られる。タイミング制御回路２０７では次の電荷読み出しパルス３０２のｄから後の蓄積電荷を静止画映像として採用すべく、信号処理回路２０４のタイミングを合わせる。すなわち、電荷読み出しパルス３０２のｄ〜ｅの間に蓄積され、電荷読み出しパルス３０２のｅで読み出される映像信号Ｅを静止画像として採用する。画像Ｅはメモリ装置２０５に記憶され、この後所定の時間の間画像Ｅ’として出力される。また、トリガパルス３０３が立ち上がってから実際に蓄積を開始する３０２のｄまでの時間をτとすると、時間τが撮影者が感じるタイムラグとなる。
【００１２】
さて、ここでストロボを用いたスローシャッターについて述べる。スローシンクロでは撮像素子で電荷の蓄積を行う期間のどこで発光してもかまわないが、一般に先幕シンクロ及び後幕シンクロと呼ばれる発光タイミングがあげられる。前者は電荷蓄積開始と同時に発光を始め、後者は電荷の読み出しの直前に発光を行う。前者の特徴としてはストロボ発光のタイミングがトリガのタイミングに近いため、撮影者の意図するタイミングに合わせやすい事があげられ、この先幕シンクロが一般的に用いられることが多い。
【００１３】
図６の閃光装置発光信号３０４は先幕シンクロを行う場合のストロボ発光タイミングを示している。タイミング制御回路２０７は静止画像として採用される電荷蓄積期間３０２のｄ〜ｅの期間の蓄積開始直後、すなわち３０２のｄの直後にストロボ制御回路２０９に対して発光信号を送る。
【００１４】
このように、撮影者がトリガを押すと、次の読み出しタイミングで蓄積を開始し、それと同時にストロボを発光させ、読み出された映像信号が映像信号出力３０６のＥとして出力される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の撮像装置ではスローシャッター時に閃光発光装置を使用して撮影した場合に図６のτだけタイムラグが生じてしまう。時間τはトリガのタイミングにもよるが、蓄積時間が長ければより大きくなる可能性が高く、非常にタイムラグが大きくなる場合があった。
【００１６】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スローシャッター時に、トリガの入力から撮影までのタイムラグを極力少なくすることが出来る撮像装置及びその制御方法及び記憶媒体を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、静止画像を撮影するための撮像装置であって、電荷蓄積型の撮像素子と、該撮像素子から蓄積された電荷を読み出すタイミングを制御するタイミング制御手段と、前記撮像装置の静止画撮影開始を指示するトリガ手段と、利得制御手段とを具備し、前記タイミング制御手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から電荷を読み出し、静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させ、前記利得制御手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から読み出された蓄積途中の電荷を、適正露出状態にするように利得を上げることを特徴としている。
【００１８】
また、この発明に係わる撮像装置において、前記撮像装置は、垂直同期期間よりも長い時間電荷蓄積を行うスローシャッタ機能を有し、前記タイミング制御手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後の垂直同期信号に同期して前記撮像素子から電荷を読み出し、スローシャッタによる静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させることを特徴としている。
【００１９】
また、この発明に係わる撮像装置において、閃光発光装置をさらに具備し、前記タイミング制御手段は、前記静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させた直後に前記閃光発光装置を発光させることを特徴としている。
【００２１】
また、この発明に係わる撮像装置において、メモリ手段をさらに具備し、該メモリ手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に電荷が前記撮像素子から読み出された際に、予め記憶していた前回読み出された映像信号を出力することを特徴としている。
【００２５】
また、本発明に係わる撮像装置の制御方法は、静止画像を撮影するための撮像装置であって、電荷蓄積型の撮像素子と、前記撮像装置の静止画撮影開始を指示するトリガ手段とを具備する撮像装置を制御するための撮像装置の制御方法であって、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から電荷を読み出し、静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させ、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から読み出された蓄積途中の電荷を、適正露出状態にするように利得を上げることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明に係わる記憶媒体は、静止画像を撮影するための撮像装置であって、電荷蓄積型の撮像素子と、前記撮像装置の静止画撮影開始を指示するトリガ手段とを具備する撮像装置を制御するための制御プログラムを格納した記憶媒体であって、前記制御プログラムが、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から電荷を読み出し、静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させる工程のコードと、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から読み出された蓄積途中の電荷を、適正露出状態にするように利得を上げる工程のコードと、を有することを特徴としている。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の撮像装置の第１の実施形態の構成を示す図であり、スローシャッターと閃光発光装置を組み合わせて使用して撮影した場合に撮影までのタイムラグを最小にすることが出来る撮像装置のブロック図である。
【００３１】
図１において、１０１はレンズ、１０２は光学絞り装置、１０３は撮像素子、１０４は撮像素子１０３の出力から映像信号を生成する信号処理回路、１０５は画像信号を記憶するメモリ装置、１０６は撮像素子１０３に蓄積された電荷の読み出しパルスを発生する読み出しパルス発生回路、１０７は撮影のタイミングを制御するタイミング制御回路、１０８は閃光発光装置、１０９はタイミング制御回路１０７からの発光タイミングに合わせて閃光装置の発光を促すストロボ制御回路、１１０はトリガ装置、１１１は読み出しパルス発生回路１０６を制御する読み出し制御回路である。
【００３２】
以下第１の実施形態の撮像装置の動作について説明する。
【００３３】
レンズ１０１を通って入射した光は光学絞り装置１０２で光量を制御された後、撮像素子１０３で光電変換され電荷として蓄積される。撮像素子１０３で蓄積された電荷は読み出しパルス発生回路１０６の出力である読み出しパルスのタイミングで信号処理回路１０４へ転送される。撮像素子１０３から出力された映像信号は信号処理回路１０４によってγ処理や輪郭強調処理、色信号処理などを施され画像信号として出力される。
【００３４】
タイミング制御回路１０７は読み出しパルスに同期してメモリ１０５の記憶、読み出しを制御する。また、タイミング制御回路１０７はトリガ装置１１０から撮影開始のトリガ信号を受けると撮影のタイミングに合わせて読み出し制御回路１１１に読み出しタイミング情報を送り、それと同時にストロボ制御回路１０９に発光開始信号を送る。ストロボ制御回路１０９はタイミング制御回路１０７からの発光開始信号に同期して、撮像素子１０３の蓄積期間中に閃光発光装置１０８を発光させる。読み出し制御回路１１１はタイミング制御回路１０７のタイミング信号に同期して読み出しパルス発生回路１０６のパルスタイミングを制御する。
【００３５】
図２は本実施形態において垂直同期期間よりも長い周期で蓄積を行うスローシャッター動作を行う場合のタイミングチャートである。
【００３６】
図２において、４０１は垂直同期信号、４０２は電荷読み出しパルス、４０３はトリガパルス、４０４は閃光装置発光信号、４０５は撮像素子の電荷蓄積、４０６は映像信号出力である。これらはそれぞれ図６に対応しており、従来例とのタイミングの違いを明確に表す図となっている。
【００３７】
トリガパルスが入力されるまでの動作は図６に示す従来例のタイミングチャートと同様の処理が行われ、信号処理回路１０４の出力としては動画像が出力される。
【００３８】
ここで撮影者の意図によりトリガが押された時、トリガパルス４０３のタイミングでトリガ信号がタイミング制御回路１０７に送られる。タイミング制御回路１０７ではトリガパルス４０３が入力された直後の垂直同期信号に同期して、電荷読み出しパルス４０２のｄのタイミングで電荷の読み出しを行う。この時読み出された映像信号は４０６のＤとして出力される。撮像素子１０３では、電荷読み出しパルス４０２のｄで電荷が読み出されると同時に次の蓄積が始まり、４０２のｄ〜ｅの期間蓄積された電荷が４０２のｅで読み出され、その映像信号が静止画像４０６のＥとして採用される。画像Ｅはメモリ装置１０５に記憶され、この後所定の時間の間画像Ｅ’として出力される。また、トリガパルス４０３が立ち上がってから実際に蓄積を開始する４０２のｄまでの時間をτ’とすると、時間τ’が撮影者が感じるタイムラグとなる。ここでタイムラグτ’は図６の従来例のタイムラグτに対して以下の関係が成り立つ。
【００３９】
τ’≦τ （トリガタイミングによっては等しくなる場合がある）
さて、従来例と同様にストロボを用いたスローシャッターについて述べる。
【００４０】
図２の閃光装置発光信号４０４は先幕シンクロを行う場合のストロボ発光タイミングを示している。本実施形態において先幕シンクロを行う場合、タイミング制御回路１０７は静止画像として採用される電荷蓄積期間４０２のｄ〜ｅの期間の蓄積開始直後、すなわち４０２のｄの直後にストロボ制御回路１０９に対して発光信号を送る。つまり、本実施形態では撮影者がトリガを押すと、その直後の垂直同期信号のタイミングで蓄積を開始し、それと同時にストロボを発光させ、読み出された映像信号が映像信号出力４０６のＥとして出力される。
【００４１】
このようにスローシャッターでストロボを用いた撮影を行う場合に、トリガ信号の直後に蓄積電荷の読み出しを行い次の電荷蓄積を開始することによって、トリガから撮影までのタイムラグを少なくすることが可能となる。
【００４２】
本実施形態ではストロボを用いたが、ストロボを用いない場合の撮影でも同様の効果を得ることが出来るし、トリガが入力された時点で蓄積されている電荷を読み出さずに掃き捨てても構わない。
【００４３】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態を示す図であり、スローシャッターと閃光発光装置を組み合わせて使用して撮影した場合に撮影までのタイムラグを最小にすることが出来る撮像装置のタイミングチャートである。
【００４４】
この第２の実施形態のブロック構成は図１に示す第１の実施形態と同じであるが、図１のタイミング制御回路１０７におけるメモリ装置１０５の制御が異なる。第１の実施形態では蓄積期間中にトリガ信号が入力された場合、蓄積期間４０２のｃ〜ｄの期間が通常に比べて短いため十分な露光時間が得られない。従って映像信号出力４０６のＤは露出不足の画像となる。これは実際に記録される画像ではないため撮影には影響はないが、撮影時にモニターするためには不具合が生じる場合が有る。第２の実施形態ではこの問題を解消するためにその直前の映像をメモリから読み出して出力するものである。
【００４５】
図３の映像信号出力５０６は本実施形態が第１の実施形態と異なる部分で、映像出力として図２の４０６のＤ及びＤ’を用いずにＣ’で代用する構成である。図１のタイミング制御回路１０７は、第１の実施形態では４０２のｄのタイミングで撮像素子１０３から読み出した映像信号を信号処理回路１０４を経由してそのまま映像信号出力４０６のＤとして出力するようにメモリ装置１０５を制御するが、第２の実施形態では４０２のｄで読み出した映像信号は出力せず、直前にメモリ装置１０５に記憶している映像信号５０６のＣ’を出力する。これらの構成は第１の実施形態のようにストロボを用いた撮影の場合も同様のことが行われ、タイムラグτ’も第１の実施形態と同じ時間ですむことになる。
【００４６】
このようにスローシャッターでストロボを用いた撮影を行う場合に、トリガ信号の直後に蓄積電荷の読み出しを行い次の電荷蓄積を開始することによってトリガから撮影までのタイムラグを少なくすることが可能となる。また、撮影直前の信号出力も露出不足の映像がそのまま出力されることなくそれ以前の画像で補完することが可能となる。
【００４７】
本実施形態ではストロボを用いたが、ストロボを用いない場合の撮影でも同様の効果を得ることが出来るし、トリガが入力された時点で蓄積されている電荷を読み出さずに掃き捨てても構わない。
【００４８】
（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態を示すブロック図であり、スローシャッターと閃光発光装置を組み合わせて使用して撮影した場合に撮影までのタイムラグを最小にすることが出来る撮像装置のブロック図である。
【００４９】
本実施形態の構成は第１の実施形態とほぼ同じであるが、図１の撮像素子１０３と信号処理回路１０４の間に利得制御回路６１２を備える。また、タイミング制御回路６０７は第１の実施形態の構成に加えて、利得制御回路６１２の動作タイミングも制御する。
【００５０】
さて、上記の第２の実施形態でも述べたが、第１の実施形態では蓄積期間中にトリガ信号が入力された場合、蓄積期問４０２のｃ〜ｄの期間が通常に比べて短いため十分な露光時間が得られない。従って映像信号出力４０６のＤは露出不足の画像となる。これは実際に採用される画像ではないため撮影には影響はないが、撮影時にモニターするためには不具合が生じる場合がある。第３の実施形態ではこの問題を解消するために、４０２のｃ〜ｄの蓄積時間に応じて露出不足の映像４０６のＤに対して利得をかけ、適正露出のレベルに変換した上で出力する。
【００５１】
以下、第３の実施形態の動作について説明する。
【００５２】
トリガ装置６１０からトリガ信号が入力されると、タイミング制御回路６０７は利得制御回路６１２に動作タイミングを送る。この動作タイミングによりかけるべき利得が決定される。映像信号レベルの補正は、元の蓄積フィールド数とトリガ信号が入力された時点のフィールド数から得られる利得をかけることによって実現できる。以下に利得の求め方を記述する。
【００５３】
映像出力＝（トリガ入力時蓄積フィールド数／基本蓄積フィールド数）×基本蓄積電荷
この式をもとに図２のタイミングを例にとると、
Ｄ＝１／４×基本蓄積電荷
となる。つまり利得制御回路で読み出し電荷に対して４倍の利得をかければ適正露光の信号と同等のレベルの映像信号を出力することが出来る。
【００５４】
このようにスローシャッターでストロボを用いた撮影を行う場合に、トリガ信号の直後に蓄積電荷の読み出しを行い次の電荷蓄積を開始することによってトリガから撮影までのタイムラグを少なくすることが可能となる。また、撮影直前の信号出力も露出不足の映像がそのまま出力されることなく適正露出で出力することが可能となる。
【００５５】
本実施形態ではストロボを用いていないが、ストロボを用いた場合の撮影でも同様の効果を得ることが出来ることは言うまでもない。
【００５６】
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００５７】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５８】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トリガ入力の直後に蓄積電荷の読み出しを行い、すぐに本撮影の電荷蓄積動作に移ることができるので、スローシャッター時にトリガから撮影開始までのタイムラグを少なくすることができる。
【００６０】
また、トリガ入力の直後に蓄積電荷の掃き捨てを行い次の蓄積を開始することができるので、スローシャッター時にトリガから撮影開始までのタイムラグを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】第２の実施形態の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】従来例の構成を示すブロック図である。
【図６】従来例の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０１ レンズ
１０２ 絞り
１０３ 撮像素子
１０４ 信号処理回路
１０５ メモリ
１０６ 読み出しパルス発生回路
１０７ タイミング制御回路
１０８ 閃光装置
１０９ ストロボ制御回路
１１０ トリガ装置
１１１ 読み出し制御回路
Claims (6)
- 静止画像を撮影するための撮像装置であって、
電荷蓄積型の撮像素子と、
該撮像素子から蓄積された電荷を読み出すタイミングを制御するタイミング制御手段と、
前記撮像装置の静止画撮影開始を指示するトリガ手段と、
利得制御手段とを具備し、
前記タイミング制御手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から電荷を読み出し、静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させ、前記利得制御手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から読み出された蓄積途中の電荷を、適正露出状態にするように利得を上げることを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像装置は、垂直同期期間よりも長い時間電荷蓄積を行うスローシャッタ機能を有し、前記タイミング制御手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後の垂直同期信号に同期して前記撮像素子から電荷を読み出し、スローシャッタによる静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 閃光発光装置をさらに具備し、前記タイミング制御手段は、前記静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させた直後に前記閃光発光装置を発光させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- メモリ手段をさらに具備し、該メモリ手段は、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に電荷が前記撮像素子から読み出された際に、予め記憶していた前回読み出された映像信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 静止画像を撮影するための撮像装置であって、電荷蓄積型の撮像素子と、前記撮像装置の静止画撮影開始を指示するトリガ手段とを具備する撮像装置を制御するための撮像装置の制御方法であって、
前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から電荷を読み出し、静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させ、前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から読み出された蓄積途中の電荷を、適正露出状態にするように利得を上げることを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 静止画像を撮影するための撮像装置であって、電荷蓄積型の撮像素子と、前記撮像装置の静止画撮影開始を指示するトリガ手段とを具備する撮像装置を制御するための制御プログラムを格納した記憶媒体であって、
前記制御プログラムが、
前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から電荷を読み出し、静止画撮影用の電荷の蓄積を開始させる工程のコードと、
前記トリガ手段から静止画撮影開始の指示が出力された直後に前記撮像素子から読み出された蓄積途中の電荷を、適正露出状態にするように利得を上げる工程のコードと、
を有することを特徴とする記憶媒体。
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-
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