JP4834425B2 - 撮像装置及び撮像装置の制御方法 - Google Patents
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本発明の撮像装置の制御方法は、光電変換素子を含む複数の画素が2次元状に配置され、前記複数の画素からライン単位で信号を読み出す撮像手段と、前記光電変換素子の蓄積開始タイミングがライン単位でずれるように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、自動露光処理の動作開始を指示する第1のスイッチと、撮影開始を指示する第2のスイッチと、ストロボをプリ発光させずに前記撮像手段の所定領域から画素から出力される信号と、前記ストロボをプリ発光させて露光することで前記撮像手段の前記所定領域の画素から出力される信号とに基づいて前記ストロボの本発光量を決定する決定手段と、前記撮像手段により撮像された画像を表示手段に逐次表示する場合に、前記駆動手段により前記撮像手段を第1の読み出しモードで駆動するように制御し、前記決定手段により前記ストロボの本発光量を決定する場合に、前記駆動手段により前記撮像手段を第2の読み出しモードで駆動するように制御する制御手段とを備えた撮像装置の制御方法であって、前記駆動手段により前記撮像手段を前記第1の読み出しモードで駆動して前記撮像手段により撮像された画像を前記表示手段に逐次表示している状態で前記第1のスイッチがオンされた場合に自動露出処理を実行し、その後、前記第2のスイッチがオンされた場合に前記駆動手段により前記撮像手段を第2の読み出しモードで駆動し、前記決定手段により前記ストロボの本発光量を決定するように制御し、前記第2の読み出しモードでは、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように前記撮像手段を駆動するとともに、前記ストロボをプリ発光させずに露光することで前記撮像手段により撮像される画像と前記ストロボをプリ発光させて露光することで前記撮像手段により撮像される画像をともに前記表示手段に表示しないように制御する点に特徴を有する。
(第1の実施形態)
<撮像装置の構成>
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。被写体からの光が絞り羽根1を通り、レンズ2により撮像素子4へ結像されることで光電変換が行われる。なお、絞りやレンズ等の光学的構成要素を光学系という。フィルター群3は、モアレ等を防ぐ為に光の高域をカットする光学ローパス・フィルター、色補正フィルター、及び赤外線をカットする赤外線カットフィルター等が組み合わされている。
図2は、CMOS型センサの回路図である。同図において、B11〜B44はフォトダイオード等の光電変換素子、光電変換素子の蓄積電荷を読み出して増幅する増幅型MOSトランジスタ、増幅型MOSトランジスタを活性する選択MOSトランジスタ等を有する画素である。本実施形態では4×4の画素で示しているが、マトリクス状に複数の画素を有している。
次に、CMOS型センサ等ローリング式電子シャッター方式を用いたときのタイミングずれについて、図4のCMOS型センサの読み出し方式とEF(ストロボ測光)の説明図を参照しつつ説明する。図4(a)は、例えばCMOS型センサによるEF評価ブロック領域のプリストロボ発光による光電荷の蓄積タイミング状態を示している。CMOS型センサに受けた光電荷を蓄積しようとする場合、各ラインn,n+1,n+2の蓄積開始がそれぞれずれる。
図5に、EF評価ブロック領域の蓄積時間のタイミングを示す。いま、シャッター速度は1/60sであるので蓄積時間は16.7msとなる。また、1ライン読み出すのに必要な時間を24μsとし、さらにEVFにおける垂直方向ライン数が180本と仮定すると、読み出し時間は、24μs×180=4.3msとなる。さらにプリ発光時間を20μsと仮定すると、図5から明らかなようにEFブロック領域の全ライン重なり期間が12.4msであることから、その重なり時間でプリ発光させることにより、EF評価ブロック領域の全ラインにプリ発光を照射することができる。
図6に、EF評価ブロック領域の蓄積時間のタイミングを示す。いま、シャッター速度は1/250sであるので蓄積時間は4msとなる。また、1ライン読み出すのに必要な時間及び垂直方向ライン数を通常フラッシュ撮影時と同じにすると、図6から明らかなようにEF評価ブロック領域の全ラインに時間的に重なる期間が生じない。つまり、EF評価ブロック領域の全ラインにプリ発光を照射することができない。
最高同調シャッター速度≧読み出し時間+プリ発光時間・・・(1)
(1)読み出し水平画素数
(2)駆動周波数
(3)水平ブランキング時間
(4)読み出し垂直画素数
図9は、ストロボオン時におけるシーケンス図である。EVF読み出しモードにて、不図示のシャッターボタンの半押しによりスイッチSW1がONになると(ステップS901)、AE処理、AF処理が実行され(ステップS902)、露光及びピントが調整される。その後、不図示のシャッターボタンの全押しによりスイッチSW2がONになると(ステップS903)、読み出しモードはプリ発光読み出しモードに移行する(ステップS904)。
次に、プリプリ露光による出力及びプリ露光による出力を用いたストロボ発光量演算について説明する。演算にはプリプリ露光とプリ露光の差分値を用いるため、プリプリ露光及びプリ露光における露出条件を同じにするとともに、両者を同じモードで駆動し読み出すことで、加算間引きを等しくし感度条件も合わせることが必要である。図10に、両者の読み出し方法を水平垂直2分の1に共通にしたときの概念図を示す。
図11のプリプリ露光画像及びプリ露光画像を用いて被写体重みを算出する。なお、両者の露光条件は同じである。これらの画像を6×6のブロックに分割する。ただし、ブロック分割数は6に限るものではない。このとき、プリ発光の強さFLASHijは下式(2)で与えられる。
FLASHij=Yfij−Ydij・・・(2)
ただし、Yfijはプリ露光測光値、すなわち外光+プリ発光による輝度値であり、Ydijはプリプリ露光測光値、すなわち外光による輝度値である。
Y=3×WbR×R+6×WbG×G+WbB×B・・・(3)
Wlij=FLASHij×Wij・・・(4)
図13は、プリプリ露光及びプリ露光の被写体輝度値(DL及びFL)を表す。なお、DL及びFLは、ステップ1で求めた被写体重みWijを用いて下式(5)で算出する。
上記第1の実施形態では、プリ発光読み出しモードにおいて垂直画素数を間引いて読み出すことで、各ラインに時間的な重なりが生じるように設定していた。しかしながら、センサの総画素数によるが通常垂直ラインの間引き数は12分の1程度であるため、全画角の出力をメモリに蓄え、電子ズーム領域について上記処理を行うと、更なるライン数の減少によりストロボ発光量演算の精度が落ちてしまうおそれがある。
図14は、9×9画素の撮像素子4の構成を示している。撮像素子4の一部の領域から信号を出力する動作について説明する。それぞれのX方向、Y方向の各9画素を指定するために、水平デコーダ部23及び垂直デコーダ部24を備えている。
次に、電子ズーム時の信号の読み出し動作ついて説明する。まず、図15(a)及び図15(b)を参照して、通常の撮像時の読み出し動作と電子ズーム時の読み出し動作について説明する。
2 レンズ
3 フィルター群
4 撮像素子
5 Yアドレス選択部
6 Xアドレス選択部
7 タイミング調整部
8 アドレス指定部
9 発振器
10 AGC(オートゲインコントロール)
11 A/D変換器
12 カメラDSP
13 DRAM
14 MPU
15 ビデオエンコーダ
16 CRT
17 モニター
18 画像記録媒体
19 表示領域指定部
51 フォーカス・モーター
803 水平シフトレジスタ
802 加算回路
801 垂直シフトレジスタ
23 水平デコーダ部
24 垂直デコーダ部
Claims (7)
- 光電変換素子を含む複数の画素が2次元状に配置され、前記複数の画素からライン単位で信号を読み出す撮像手段と、
前記光電変換素子の蓄積開始タイミングがライン単位でずれるように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
自動露光処理の動作開始を指示する第1のスイッチと、
撮影開始を指示する第2のスイッチと、
ストロボをプリ発光させずに露光することで前記撮像手段の所定領域の画素から出力される信号と、前記ストロボをプリ発光させて露光することで前記撮像手段の前記所定領域の画素から出力される信号とに基づいて前記ストロボの本発光量を決定する決定手段と、
前記撮像手段により撮像された画像を表示手段に逐次表示する場合に、前記駆動手段により前記撮像手段を第1の読み出しモードで駆動するように制御し、前記決定手段により前記ストロボの本発光量を決定する場合に、前記駆動手段により前記撮像手段を第2の読み出しモードで駆動するように制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記駆動手段により前記撮像手段を前記第1の読み出しモードで駆動して前記撮像手段により撮像された画像を前記表示手段に逐次表示している状態で前記第1のスイッチがオンされた場合に自動露出処理を実行し、その後、前記第2のスイッチがオンされた場合に前記駆動手段により前記撮像手段を第2の読み出しモードで駆動し、前記決定手段により前記ストロボの本発光量を決定するように制御し、前記第2の読み出しモードでは、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように前記駆動手段が前記撮像手段を駆動するとともに、前記ストロボをプリ発光させずに露光することで前記撮像手段により撮像される画像と前記ストロボをプリ発光させて露光することで前記撮像手段により撮像される画像をともに前記表示手段に表示しないように制御することを特徴とする撮像装置。 - 前記第2の読み出しモードでは、シャッター速度が、前記撮像手段の所定の領域の画素からの読み出し時間とプリ発光時間との和以上となる条件を満たすようにすることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第2の読み出しモードでは、読み出し水平画素数、駆動周波数、水平ブランキング時間、読み出し垂直画素数のうちいずれか一又は複数の値を変更することで、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように前記駆動手段が前記撮像手段を駆動することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記第2の読み出しモードでは、前記ストロボをプリ発光させずに露光することで前記撮像手段の所定領域の画素から出力される信号を読み出した後に、前記ストロボをプリ発光させて露光することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像手段の一部領域の画素から信号を読み出す電子ズーム動作を行う場合には、前記決定手段により前記ストロボの本発光量を決定する際に読み出す前記撮像手段の所定領域として電子ズーム領域を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記電子ズームの倍率が拡大するにつれて撮像領域の画素の加算もしくは間引き数を減少させることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 光電変換素子を含む複数の画素が2次元状に配置され、前記複数の画素からライン単位で信号を読み出す撮像手段と、前記光電変換素子の蓄積開始タイミングがライン単位でずれるように前記撮像手段を駆動する駆動手段と、自動露光処理の動作開始を指示する第1のスイッチと、撮影開始を指示する第2のスイッチと、ストロボをプリ発光させずに前記撮像手段の所定領域から画素から出力される信号と、前記ストロボをプリ発光させて露光することで前記撮像手段の前記所定領域の画素から出力される信号とに基づいて前記ストロボの本発光量を決定する決定手段と、前記撮像手段により撮像された画像を表示手段に逐次表示する場合に、前記駆動手段により前記撮像手段を第1の読み出しモードで駆動するように制御し、前記決定手段により前記ストロボの本発光量を決定する場合に、前記駆動手段により前記撮像手段を第2の読み出しモードで駆動するように制御する制御手段とを備えた撮像装置の制御方法であって、
前記駆動手段により前記撮像手段を前記第1の読み出しモードで駆動して前記撮像手段により撮像された画像を前記表示手段に逐次表示している状態で前記第1のスイッチがオンされた場合に自動露出処理を実行し、その後、前記第2のスイッチがオンされた場合に前記駆動手段により前記撮像手段を第2の読み出しモードで駆動し、前記決定手段により前記ストロボの本発光量を決定するように制御し、前記第2の読み出しモードでは、最初に読み出すラインの露光期間の一部と最後に読み出すラインの露光期間の一部とが時間的に重なるように前記撮像手段を駆動するとともに、前記ストロボをプリ発光させずに露光することで前記撮像手段により撮像される画像と前記ストロボをプリ発光させて露光することで前記撮像手段により撮像される画像をともに前記表示手段に表示しないように制御することを特徴とする撮像装置の制御方法。
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