JP5541938B2 - 撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮影装置に関し、詳しくは、外部フラッシュまたは内蔵フラッシュと組み合わせて撮影する撮影装置に関する。

従来より、一眼レフレックスカメラにおいては、フォーカルプレーンシャッタが多く用いられている。フラッシュを用いて撮影を行う場合には、フォーカルプレーンシャッタが全開するシャッタ速度（いわゆるフラッシュ同調速度）より遅いシャッタ速度では、シャッタが全開した瞬間に閃光発光を行うことにより、被写体を均一に照明することができる。また、フラッシュ同調速度以上のシャッタ速度でフラッシュ撮影を行う場合は、フラッシュ光を連続的に発光することにより定常光と同じような効果を得ることのできるフラット発光と呼ばれる発光方式により、被写体を均一に照明することができる（特許文献１参照）。

フォーカルプレーンシャッタを使用して露光を行うカメラでは、フォーカルプレーンシャッタの幕速と同程度、例えば、１／２００秒程度のシャッタ速度がフラッシュ同調の最高速になる。従って、日中シンクロ等の撮影シーンにおいて閃光発光を用いる場合には、フラッシュ同調速度より遅いシャッタ速度に設定する必要があり、撮影条件が制限されてしまう。また、フラット発光により高速なシャッタ速度でフラッシュ同調を行う場合には、フラッシュ発光回路の規模増大や発光制御の複雑さ等のために装置が大幅にコストアップするという問題や、連続的に発光させるために発光光量を大きくすることができず撮影条件が制限されるという問題がある。

一方、ＭＯＳ型撮像素子においては、全画素の露光期間を揃える一括シャッタ（グローバルシャッタと称される）方式の読出し方式が知られている（特許文献２参照）。このグローバルシャッタ方式による読出しが可能な撮像素子を使用して撮影する場合には、電子的にシャッタ速度を制御することができ、例えば、１／１００００秒以上の高速シャッタ速度を実現することができる。また、フラッシュ装置と組み合わせて撮影する場合には、フラッシュ同調速度は、原理的に１／１００００秒等の高速シャッタ速度でも可能となる。

特開２００１−２１５５７４号公報 特開２００８−２８５１７号公報

撮像素子の電子シャッタを利用することにより、フラッシュ同調速度は従来よりも高速になってきている。しかし、フラッシュをフル発光させるための閃光発光時間は通常約２ｍｓ（２０／１００００秒）以上を必要とし、１／１００００秒程度のシャッタ速度では、発光時間の一部しか使用できない。このため、フラッシュの発光エネルギ（Ｇｎｏ）を効果的に生かすことができないという不都合がある。また、フラッシュの発光開始遅延時間が数十μｓかかるものがあり、露光開始と同時に発光を開始させると、発光エネルギを撮影に十分に使用することができないという不都合もある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、撮像素子の電子シャッタを利用してフラッシュ同調速度を高速化するとともに、フラッシュの発光エネルギを効率的に利用することが可能なフラッシュ調光機能を備えた撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係わる撮影装置は、受光量に応じた光電流を蓄積し、この蓄積した光電流に応じた画像信号を出力する撮像手段と、上記光電流の蓄積を制御する蓄積制御手段と、閃光発光により被写体を照明する閃光発光手段と、上記閃光発光手段の発光時間と発光強度の関係を示す発光波形情報を記憶する発光波形記憶手段と、上記撮像手段による蓄積時間と、上記閃光発光手段の閃光発光による上記撮像手段による受光量を演算する露出演算手段と、上記発光波形記憶手段の出力と、上記露出演算手段の出力する受光量に基づいて、上記閃光発光手段の発光開始から上記撮像手段の蓄積開始のタイミングを設定する蓄積開始時間設定手段と、を具備し、上記発光波形情報は、複数の期間毎に発光強度の情報を有し、上記蓄積開始時間設定手段は、上記発光波形情報に基づき、上記閃光発光手段の発光時間に対応させて上記蓄積時間を設定した際の上記蓄積時間内に相当する上記期間毎に発光強度を累積した発光量を算出し、上記蓄積時間内の上記期間毎の発光量の総和が上記受光量と一致するように上記蓄積開始のタイミングを設定し、上記蓄積制御手段は、上記閃光発光手段に閃光発光の開始を指示するとともに、上記閃光発光手段の閃光発光開始から上記蓄積開始時間設定手段の出力する蓄積開始のタイミングに基づき上記撮像手段の蓄積を開始させ、上記蓄積時間に基づいて上記閃光発光手段の閃光発光期間中に上記撮像手段の蓄積を終了させ、上記蓄積開始時間設定手段は、上記蓄積開始時間を上記発光波形情報の上記期間毎に時間軸方向にシフトさせながら上記期間毎の発光量の総和を算出し、上記総和が上記受光量を超えるとシフトを終了させる。

第２の発明に係わる撮影装置は、上記第１の発明において、上記撮像手段は、入射する光に応じて、蓄積される電荷量が変化する光電変換素子と、当該光電変換素子に蓄積された電荷を保持する電荷保持部とを有する画素が２次元的にマトリックス配置された画素部と、蓄積開始の指示により、複数行の上記画素部において、蓄積開始および蓄積終了が同時になされるように、該画素を制御する電荷蓄積制御部と、を備える。

第３の発明に係わる撮影装置は、上記第１又は上記第２の発明において、上記閃光発光手段は、上記撮影装置に装着可能に構成される外部閃光発光装置であって、上記発光波形情報を記憶しており、上記撮影装置は、上記外部閃光発光装置と通信可能な通信部を更に有し、上記通信部は、上記外部閃光発光装置と通信して該外部閃光発光装置の発光波形情報を取得する。

本発明によれば、撮像素子の電子シャッタを利用してフラッシュ同調速度を高速化するとともに、フラッシュの発光エネルギを効率的に利用することが可能なフラッシュ調光機能を備えた撮影装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係わるカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光撮影の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光のプロファイルを示す図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光とセンサ蓄積時間の関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光とセンサ蓄積時間のタイミングを最適化した場合の両者の関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光を各期間に分割した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光のプロファイル情報を示す図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光に対して、センサ蓄積タイミングをシフトさせた様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光に対して、センサ蓄積タイミングを図８の状態よりも更にシフトさせた様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光に対して、センサ蓄積タイミングを図９の状態よりも更にシフトさせた様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのフラッシュ発光に対して、センサ蓄積タイミングを図１０の状態よりも更にシフトさせた様子を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例に係わるカメラのフラッシュ発光のプロファイル情報を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例に係わるカメラのフラッシュ発光に対して、センサ蓄積タイミングをシフトさせた様子を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例に係わるカメラのフラッシュ発光に対して、センサ蓄積タイミングを図１３の状態よりも更にシフトさせた様子を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例に係わるカメラのフラッシュ発光に対して、センサ蓄積タイミングを図１４の状態よりも更にシフトさせた様子を示す図である。

以下、本発明を適用したカメラを用いて好ましい実施形態について説明する。本発明の好ましい実施形態に係わるカメラ１００は、デジタルカメラであり、概略、撮像素子を有し、この撮像素子によって被写体像を画像データに変換し、この変換された画像データに基づいて、被写体像を表示部にライブビュー表示する。撮影時には、撮影者はライブビュー表示を観察し、構図やシャッタチャンスを決定する。レリーズがなされると、撮影を行う。撮影時には、フラッシュ同調撮影が可能であり、撮像素子の光電変換電流の蓄積開始を、フラッシュ発光を有効に活用できるタイミングとなるようにシフトすることができる。撮影時に得られた画像データを画像処理し、画像処理した画像データを記録媒体（外部メモリ）に記録する。記録媒体に記録した画像データは、再生モードを選択すると、表示部に再生表示することができる。

図１は、本実施形態に係わるカメラ１００と外部フラッシュ２００からなる撮影装置の主として電気的構成を示すブロック図である。このカメラ１００の撮影レンズ１０１の光軸上に、絞り機構１０３、撮像素子１０７が配置されている。撮像素子１０７の出力はＡ／Ｄ変換部１０９に接続され、Ａ／Ｄ変換部１０９の出力はメモリ１１０に接続されている。メモリ１１０は画像処理部１１１とシステム制御部１１６に接続されている。システム制御部１１６には、撮像制御部１０８、絞り制御部１０４、レンズ制御部１０２、露出制御部１１２、ＡＦ処理部１１３、フラッシュ制御部１２１、不揮発性メモリ１１８、外部メモリ１１４、表示部１１５、操作部１１７、電源制御部１２０がそれぞれ接続されている。

上述の撮像制御部１０８は撮像素子１０７に接続されており、レンズ制御部１０２は撮影レンズ１０１に接続されている。また、電源制御部１２０は電源部１１９に接続されている。フラッシュ制御部１２１は、フラッシュ充電部１２２、フラッシュ発光部１２３および外部フラッシュ接続部１２４にそれぞれ接続されている。

撮影レンズ１０１は、被写体光束を撮像素子１０７に集光させ、被写体像を結像させるための光学系である。この撮影レンズ１０１は、システム制御部１１６からの指示に応じて動作するレンズ制御部１０２により光軸方向に移動され、焦点状態が変化する。絞り機構１０３は、撮影レンズ１０１を介して撮像素子１０７に入射する被写体光束の入射量を調節する。絞り機構１０３は、システム制御部１１６からの指示に応じて動作する絞り制御部１０４により開口量が制御される。絞り機構１０３、絞り制御部１０４およびシステム制御部１１６が、絞り制御手段としての機能を果たす。

撮像手段としての機能を有する撮像素子１０７は、前面に配置されたベイヤ―配列のカラーフィルタと、このカラーフィルタに対応して配列されたフォトダイオード等の光電変換素子から構成される。各カラーフィルタとこれに対応する各光電変換素子によって各画素が、また画素群によって撮像領域が構成される。撮像素子１０７は、撮影レンズ１０１により集光された光を各画素で受光し光電流に変換し、この光電流をコンデンサ（フローティングディフュージョン）で蓄積し、アナログ電圧信号（画像信号）としてＡ／Ｄ変換部１０９に出力する。

システム制御部１１６とともに、撮像制御手段としての機能を有する撮像制御部１０８は、システム制御部１１６からの指示に応じて撮像素子１０７の動作制御を行う。撮像制御部１０８の動作制御としては、例えば、光電流をコンデンサに蓄積を開始させ、また蓄積を終了させる等を行う。

ここで、本実施形態における撮像素子１０７は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、グローバルシャッタ機能を有する。グローバルシャッタは全画素同時のタイミングで電荷蓄積を開始させ、全画素同時のタイミングで電荷蓄積を終了させるシャッタ動作を行う。なお、グローバルシャッタと対比されるローリングシャッタは、１〜数ラインをブロックとし、ブロック内は同時タイミングで電荷蓄積の開始と終了を行うが、ブロック間は読み出しのための時間差を有し、ブロックごとに順次、電荷蓄積動作させていくシャッタ動作を行う。

Ａ／Ｄ変換部１０９は、撮像素子１０７から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号（画像データ）に変換する。メモリ１１０は、Ａ／Ｄ変換部１０９において得られた画像データや、画像処理部１１１において処理された画像データ等、各種データを一時的に記憶する記憶部である。なお、本明細書においては、撮像素子１０７から出力されるアナログ画像信号に基づく信号であれば、Ａ／Ｄ変換部１０９によってＡ／Ｄ変換された信号のみならず画像処理された信号も含めて画像データと称する。

画像処理手段としての機能する画像処理部１１１は、メモリ１１０に一時記憶された画像データを読み出し、この画像データに対して、ホワイトバランス補正処理、同時化処理、色変換処理等の画像処理を行う。また、画像処理部１１１は、後述する外部メモリ１１４に記録する際に画像圧縮を行い、また外部メモリ１１４から読み出した圧縮された画像データの伸張を行う。

露出制御部１１２はメモリ１１０に一時記憶された画像データを用いて被写体輝度（被写体を含むシーンの明るさ）を算出する。なお、専用の測光センサを用いて被写体輝度を算出するようにしても勿論かまわない。ＡＦ（Auto Focus）処理部１１３は、メモリ１１０に一時記憶された画像データから高周波成分の信号を抽出し、ＡＦ積算処理により合焦評価値を取得する。システム制御部１１６は、合焦評価値に基づいてレンズ制御部１０２を通じて、撮影レンズ１０１が合焦位置となるように駆動制御を行う。なお、ＡＦ処理部１１３は、ＴＴＬ位相差ＡＦセンサ等、専用のセンサを設け、この専用センサの出力に基づいて撮影レンズ１０１の焦点ずれ量を求めるようにしても勿論かまわない。

外部メモリ１１４は、例えば、カメラ本体に着脱自在に記憶媒体であり、画像処理部１１１において圧縮された画像データおよびその付随データが記録される。なお、画像データ等を記録するための記録媒体として、カメラ本体に着脱可能な外部メモリに限らず、カメラ本体に内蔵のハードディスク等の記録媒体であってもかまわない。

表示部１１５は、カメラ本体の背面等に配置された液晶モニタや有機ＥＬ等のディスプレイを有し、画像データに基づいてライブビュー表示を行う。また、表示部１１５は、外部メモリ１１４に記録された撮影画像の再生表示を行い、さらに露出制御値等の表示や撮影モード等設定のためのメニュー画面の表示を行う。

撮影制御手段として機能するシステム制御部１１６は、ＣＰＵ等を含むＡＳＩＣで構成され、撮像制御部１０８やフラッシュ制御部１２１等のカメラ１００の各種シーケンスを統括的に制御する。操作部１１７は、電源釦、レリーズ釦、各種入力キー等の操作部材である。ユーザが操作部１１７のいずれかの操作部材を操作すると、システム制御部１１６は、ユーザの操作に応じた各種シーケンスを実行する。

操作部１１７の内の電源釦はカメラ１００の電源のオンオフを指示するための操作部材であり、電源釦が押されるとシステム制御部１１６は電源オンとし、再度押されると電源オフとする。レリーズ釦は、１ｓｔレリーズスイッチと２ｎｄレリーズスイッチの２段スイッチを有している。レリーズ釦が半押しされると１ｓｔレリーズスイッチがオンとなり、半押しから更に押し込まれ全押しされると２ｎｄレリーズスイッチがオンとなる。１ｓｔレリーズスイッチがオンとなると、システム制御部１１６は、ＡＥ処理やＡＦ処理等撮影準備シーケンスを実行する。また２ｎｄレリーズスイッチがオンとなると、システム制御部１１６は、撮影シーケンスを実行し、撮影を行う。ユーザは表示部１１５において表示されるメニュー画面を用い、操作部１１７の入力キーを操作することにより撮影時の撮影条件等を設定することができる。

不揮発性メモリ１１８は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであり、カメラ１００の動作に必要な各種パラメータを記憶している。また、不揮発性メモリ１１８は、システム制御部１１６において実行するプログラムも記憶している。システム制御部１１６は、不揮発性メモリ１１８に記憶されているプログラムに従い、また不揮発性メモリ１１８に記憶されているパラメータを読み込み、各種シーケンスを実行する。

電源部１１９は、カメラ１００の各部の動作に必要な電力を供給し、例えば、２次電池等の電源電池で構成される。電源制御部１２０は、電源部１１９を構成する電池の電源電圧や残量の検出等、電源部１１９の制御を行う。

フラッシュ制御部１２１は、システム制御部１１６からの指示に応じてフラッシュ充電部１２２における充電動作、およびフラッシュ発光部１２３における発光動作を制御する。フラッシュ充電部１２２は、電源部１１９の電源電圧を昇圧する昇圧回路や、ここで昇圧された電圧でエネルギを蓄積するコンデンサを有し、フラッシュ発光部１２３の発光を行うに必要なエネルギを蓄積する。フラッシュ発光部１２３は、例えば、キセノン（Ｘｅ）管等の発光管や反射傘を備えており、フラッシュ制御部１２１から発光指示を受信した際に、フラッシュ充電部１２２のコンデンサに蓄積されたエネルギを利用して発光する。

また、フラッシュ制御部１２１は、外部フラッシュ接続部１２４に接続されており、この外部フラッシュ接続部１２４を介して外部フラッシュ２００と電気的に接続される。外部フラッシュ接続部１２４は、カメラ１００の外装に設けられたホットシューおよび通信接点を含み、外部フラッシュ２００をカメラ１００に着脱自在に装着可能であり、また装着時にはカメラ１００のフラッシュ制御部１２１と外部フラッシュ２００内の制御部２０１の間で通信自在に接続される。

外部フラッシュ２００は、制御部２０１、不揮発性メモリ２０２、電源部２０３、電源制御部２０４、フラッシュ充電部２０５、フラッシュ発光部２０６、およびカメラ接続部２０７から構成される。制御部２０１は、ＣＰＵ等を含むＡＳＩＣで構成され、不揮発性メモリ２０２に記憶されたプログラム、およびカメラ１００内のシステム制御部１１６とフラッシュ制御部１２１から送信される制御信号に従って、外部フラッシュ２００における各種シーケンスを統括的に制御する。

不揮発性メモリ２０２は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであり、前述した制御部２０１の制御用のプログラムを記憶するほか、外部フラッシュ２００の動作に必要な各種パラメータや情報を記憶している。各種パラメータや情報としては、例えば、外部フラッシュ２００のガイドナンバや、発光時間と発光量の関係を示す発光波形情報等の各種パラメータや情報を記憶している。電源部２０３は、外部フラッシュ２００の各部の動作に必要な電力を供給するための電源であり、電源制御部２０４は、電源部２０３の昇圧制御等の各種制御を行う。

フラッシュ充電部２０５は、電源部２０３によって供給された電源電圧を昇圧し、フラッシュ発光部２０６の発光に必要なエネルギを蓄積する。一般に外部フラッシュ装置は、カメラに内蔵のフラッシュ装置によりも大光量の発光が可能に構成される。このため、フラッシュ充電部２０５のコンデンサは、フラッシュ充電部１２２のコンデンサよりも大容量のものが用いられる。

フラッシュ発光部２０６は、制御部２０１から発光指示を受けた場合に、フラッシュ充電部２０５のコンデンサに蓄積されたエネルギを利用して発光する。このフラッシュ発光部２０６も、フラッシュ発光部１２３と同様、例えばキセノン（Ｘｅ）管等の発光管や反射傘等を備えて構成される。また、フラッシュ発光部２０６は、発光管の近傍に発光量を測定する発光量測定部が設けられており、この発光量測定部によって測定された発光量は制御部２０１に送信される。さらに、フラッシュ発光部２０６は、制御部２０１からの発光停止信号を入力するとフラッシュ発光を停止する。

カメラ接続部２０７は、外部フラッシュ２００の外装に設けられ、カメラ１００のホットシューに装着可能な脚部を有し、この脚部に設けられた通信接点を介して、前述したように、カメラ１００の外部フラッシュ接続部１２４と接続する。

次に、図１に示したカメラ１００および外部フラッシュ２００によるフラッシュ発光動作について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートはカメラ１００内のシステム制御部１１６によって実行される。

フラッシュ発光動作のフローは、カメラ１００の電源釦のオンにより起動されている状態である。まず、外部フラッシュ２００が装着されているか否かの判定を行う（Ｓ１）。ここでは、フラッシュ制御部１２１を介して、外部フラッシュ２００に送信を行い、外部フラッシュ２００から応答があれば、外部フラッシュ２００が装着されていると判定する。ステップＳ１における判定の結果、外部フラッシュ２００が装着されていた場合には、次に、外部フラッシュと通信を行う（Ｓ２）。ここでは、外部フラッシュ２００のガイドナンバ、充電状態、発光時間と発光量の関係を示す発光波形情報等の情報を受信する。

ステップＳ２において外部フラッシュ２００と通信を行うと、またはステップＳ１における判定の結果、外部フラッシュ２００が装着されていなかった場合には、次に、１ｓｔレリーズスイッチがオンされたか否かの判定を行う（Ｓ３）。撮影者は撮影前の準備段階でレリーズ釦の半押しを行うので、このステップでは、操作部１１７によってレリーズ釦の半押しに連動する１ｓｔレリーズスイッチの状態に基づいて判定する。この判定の結果、１ｓｔレリーズスイッチがオンでなかった場合には、ステップＳ１に戻り、１ｓｔレリーズスイッチがオンになるまで前述の処理を繰り返し実行する。

一方、ステップＳ３における判定の結果、１ｓｔレリーズスイッチがオンであった場合には、次に、ＡＦ用測光を行う（Ｓ４）。ここでは、露出制御部１１２によって、撮像素子１０７からの画像データに基づいて輝度値を求める。このＡＦ用測光は、後述するステップＳ６において、ＡＦ処理を実行するが、ＡＦ処理を行うための画像を取得する際の撮像素子１０７の露出を決定するためである。

続いて、ＡＦ用露光演算を行う（Ｓ５）。ここでは、ステップＳ４において取得したＡＦ用の輝度値に基づいて、撮像素子１０７の電子シャッタのシャッタ速度等のＡＦ用露出演算を行う。ＡＦ用露光演算を行うと、次に、ＡＦ処理を実行する（Ｓ６）。ここでは、システム制御部１１６は、ＡＦ処理部１１３によって合焦評価値を取得し、この合焦評価値に基づいてレンズ制御部１０２を通じて、撮影レンズ１０１が合焦位置となるように駆動制御を行う。

ＡＦ処理を行うと、次に、撮影用測光を行う（Ｓ７）。ここでは、システム制御部１１６は、露出制御部１１２において、撮像素子１０７からの画像データに基づいて被写体輝度を算出する。続いて、撮影用露出演算を行う（Ｓ８）。ここでは、撮影時において適正露光となるための絞り１０３の絞り値や、撮像素子１０７の電子シャッタ速度等の露出制御値を算出する。本実施形態においては、機械的に動作するシャッタを有しておらず、シャッタは撮像素子１０７中の光電変換素子から出力される光電流を蓄積する時間を制御することによって行う。この露出制御値の算出にあたっては、アペックス演算により算出してもよいが、被写体輝度に基づいて、予め不揮発性メモリ１１８に記憶された絞り値と電子シャッタ速度のテーブルを参照して、絞り値と電子シャッタ速度値を求める。

撮影用露出演算を行うと、次に、２ｎｄレリーズスイッチがオンか否かの判定を行う（Ｓ９）。撮影者はライブビュー表示を観察しながら構図を決定し、シャッタチャンスでレリーズ釦の全押しを行うので、このステップでは、操作部１１７によってレリーズ釦の全押しに連動する２ｎｄレリーズスイッチの状態に基づいて判定する。この判定の結果、２ｎｄレリーズスイッチがオンでなかった場合には、ステップＳ３に戻り、２ｎｄレリーズスイッチがオンになるまで前述の処理を繰り返し実行し、被写体の変化に対応してＡＦと測光を追従させる。

一方、ステップＳ９における判定の結果、２ｎｄレリーズスイッチがオンであった場合には、撮像素子１０７によって取得した画像データを外部メモリ１１４に記録する本撮影を、ステップ１０以下において実行する。本撮影を行うにあたって外部フラッシュ２００の本発光量を決定するために、まず、プリ発光を行う（Ｓ１０）。ここでは、システム制御部１１６が、フラッシュ制御部１２１および制御部２０１によってフラッシュ発光部２０６を少光量で発光させる。

プリ発光を行うと、続いて、プリ発光および定常光下において、被写体像データの取得を行う（Ｓ１１）。ここでは、ステップＳ１０においてプリ発光した際に、被写体からの反射光に基づく被写体像の画像データ（プリ発光データ）を撮像素子１０７によって取得し、また、定常光状態における被写体像の画像データ（定常光データ）を撮像素子１０７によって取得する。定常光状態での画像データは、本実施形態においてはプリ発光終了後に行うが、プリ発光直前に定常光状態での画像データを予め取得してもかまわない。

次に、本発光量と蓄積タイミングの演算を行う（Ｓ１２）。ここでは、ステップＳ１１において取得した定常光データとプリ発光データを用いて、本発光時のフラッシュ発光部２０６の発光量（本発光量）を決定する。すなわち、システム制御部１１６は、プリ発光データから求めた被写体輝度と定常光データから求めた被写体輝度の差分から、撮影時におけるフラッシュ発光部２０６の本発光量を演算する。

また、ステップＳ１２においては、蓄積タイミングの演算も行う。ステップＳ８において演算された撮影用の電子シャッタ速度が高速の場合には、外部フラッシュ２００の発光時間に比較して、撮像素子１０７における光電変換電流の蓄積時間が短時間であるために、蓄積開始を外部フラッシュ２００への発光開始信号の出力タイミングと同時に行うと、フラッシュ発光の利用効率が低くなってしまう。そこで、本実施形態においては、フラッシュの発光エネルギを効率的に利用することを可能とするために、各画素から出力される光電変換電流の蓄積を開始する蓄積開始のタイミングを求めている。蓄積開始のタイミングを求めるにあたっては、不揮発性メモリ２０２に記憶されている発光時間と発光量の関係を示す発光波形情報を用いて、本発光した際に必要光量を最適に受光できる蓄積タイミングを求める。この蓄積タイミングの詳しい求め方については、図３ないし図１６を用いて後述する。

本発光量と蓄積タイミングの演算が終わると、次に、本撮影および本発光を行う（Ｓ１３）。ここでは、システム制御部１１６は、ステップＳ８において演算した絞り値に従って絞り制御部１０４を制御して絞り機構１０３の絞りを駆動し、ステップＳ１２において演算した発光量で外部フラッシュ２００のフラッシュ発光部２０６を発光させる。ここでの発光量は、ステップＳ１２において演算された本発光量であり、制御部２０１はフラッシュ発光部２０６の発光量測定部によって測定された発光量が、演算された本発光量に達すると、発光停止信号をフラッシュ発光部２０６に出力し、フラッシュ発光を停止させる。

また、ステップＳ１２において演算した蓄積タイミングに基づいて、撮像制御部１０８を制御し撮像素子１０７の光電変換電流の蓄積を開始し、ステップＳ８において演算した電子シャッタ速度に基づいて蓄積時間が経過した時点で蓄積を終了する。なお、撮像素子１０７の感度については、例えば被写体輝度に応じて設定する。

本撮影および本発光が終わると、次に、画像処理を行う（Ｓ１４）。ここでは、システム制御部１１６は、撮像制御部１０８を制御し撮像素子１０７から画像信号を読出し、読み出された画像信号をＡ／Ｄ変換した後、画像処理部１１１によって画像処理を行わせる。画像処理が終わると、次に、画像記録を行う（Ｓ１５）。画像処理部１１１によって画像処理された圧縮画像データを外部メモリ１１４に記録させる。画像記録が終わると、システム制御部１１６は、フラッシュ発光撮影の処理を終了させる。

次に、図３ないし図１１を用いて、本実施形態におけるフラッシュ発光時の撮像素子の蓄積時間のタイミングの決定の仕方について説明する。フラッシュの発光プロファイルは、複数の期間に分割して考えることができる。図３において、横軸を発光時間（単位はμｓ）とし、縦軸を発光量（単位はａ．ｕ．）としたときの発光プロファイルである。時刻Ｔ０１は、フラッシュ制御部１２１から外部フラッシュ２００に発光トリガ信号を出力したときのタイミングを示し、時刻Ｔ０２は発光遅延期間後の時刻である。この発光遅延期間は、発光トリガ信号を受けたのち、主に、フラッシュ発光部２０６内の発光トリガ回路に起因する遅延時間、またキセノン管や発光用のエネルギを蓄積するアルミ電解コンデンサ等のメインコンデンサの発光ループでの発光励起遅延時間等によって生じる。図３に示した例では、発光遅延期間は１０μｓである。

時刻Ｔ０３は、フラッシュ発光がピーク値に達するタイミングであり、時刻Ｔ０２から時刻Ｔ０３までは発光の立ち上がり期間である。この立ち上がり期間は、フラッシュ発光部２０６内のキセノン管のインピーダンスやメインコンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）等の影響で決まる。図３に示した例では、立ち上がり期間は３０μｓである。この後、わずかな期間であるが、時刻Ｔ０３から時刻Ｔ０４までが発光ピーク期間であり、発光量のピーク値を維持する。図３に示した例では、この発光ピーク期間は、５μｓである。

時刻Ｔ０５は、発光ピークの１／２に減衰したタイミングであり、時刻Ｔ０４から時刻Ｔ０５までは減衰期間である。図３に示した例では、減衰期間は１００μｓである。減衰期間として、本実施形態においては、発光ピークから発光ピークの半分としているが、これは例示であり、適宜、別の定義としてもよい。発光トリガ信号出力時の時刻Ｔ０１から、発光ピークの１／２となる時刻Ｔ０５までの発光時間が経過すると、発光エネルギをほぼ消費したことになる。

減衰期間が過ぎると、最後に完全に発光エネルギを消費するまでのテール期間がある。完全に発光エネルギを消費するまでには、なだらかなテールを引くことが知られているが、フラッシュの総発光量に占める割合は急激に小さくなる。なお、図３に示した例では、テール期間は、７０μｓである。発光遅延期間、立ち上がり期間、減衰期間、テール期間等の時間は、フラッシュの回路構成、メインコンデンサの容量等で変わり、特にキセノン管のインピーダンス（管長で変わる等価抵抗成分やインダクタンス成分等）によって変化する。

図４および図５に、フラッシュの発光と、撮像素子１０７におけるセンサ蓄積期間との関係を示す。図４は従来から行われている方式、すなわちフラッシュの発光開始とともにセンサの蓄積を開始する場合であり、図５は本実施形態において採用されている方式、すなわちフラッシュの発光開始から遅延してセンサの蓄積を開始する場合を示す。

従来から行われている方式では、図４に示すように、時刻Ｔ０１において発光トリガ信号を出力するとともに、撮像素子１０７の各画素の光電変換電流の蓄積を開始し、時刻Ｔ０ｅにおいて、蓄積を終了している。この蓄積時間は、前述のステップＳ８（図２参照）において、予め露出演算によって算出されたシャッタ速度に対応する時間であり、図４に示す例では、１／２００００秒（＝５０μｓ）である。

図４から分かるように、フラッシュの発光開始と同時、すなわち発光トリガ信号の出力と同時に、撮像素子１０７のセンサ蓄積を開始した場合のフラッシュ発光（図４中の斜線部分）では、発光開始遅延期間と立ち上がり期間におけるフラッシュ発光量がピーク後の発光量に対して小さく、センサ蓄積期間内に、フラッシュ発光を有効に利用できない。すなわち、高速シャッタによってフラッシュの同期発光を行うことができても、フラッシュがもつ能力を十分に生かすことができない。

そこで、本実施形態においては、図５に示すように、フラッシュの発光プロファイルに最適化したタイミングでセンサの蓄積を行うようにしている。すなわち、発光トリガ信号の出力時点である時刻Ｔ０１よりも遅延して時刻Ｔｓ１において、センサの蓄積を開始し、予め演算されたシャッタ速度に対応するセンサ蓄積時間が経過した時刻Ｔｅ１において、センサの蓄積を終了するようにしている。図５に示す例においても、図４の示す例と同様、シャッタ速度に対応するセンサ蓄積時間は１／２００００秒（＝５０μｓ）であるが、センサ蓄積期間におけるフラッシュの発光量（図５中の斜線部分）は、ピーク後の発光量の割合が十分大きく、フラッシュの持つ能力を可能な限り十分に生かすことができる。

次に、図６および図７を用いて、本実施形態におけるセンサ蓄積のタイミングの決定方法を説明する。フラッシュの発光プロファイルは、発光遅延期間、初期発光量立ち上がり期間、ピーク期間、ピーク後の減衰期間、その後のテール期間に分けて考えられる。これらの期間ごとに発光量求め、積算することによりセンサ蓄積期間における発光量を算出し、センサ蓄積タイミングの最適化を図ればよい。本実施形態においては、図６に示すように、発光プロファイルを５期間に区切り、図７に各期間における特性値の例を示す。なお、図７中の最下段に示す発光量において、期間５における値、すなわち１５２８は、例とした挙げたフラッシュにおける最大発光量を示す。この値は、適切な換算式によって、いわゆるＧｎｏやＧｖ値に換算することができ、単純に露光レベルに比例関係にある値である。ここでは、ある任意の単位を用いている。

センサ蓄積期間のタイミングを決定するには、図７に示すような特性を用いて行う。すなわち、下記の特性値を用いる。
各期間：ｔ＿ｉｎｔｅｒｖａｌ、
発光開始からの時間：ｔ＿ｉｎｔｅｒｖａｌ＿ｓｕｍ、
発光強度の変化率：ΔＬ／Δｓ
期間内の任意のポイントにおける発光強度：Ｌ
（任意期間の発光強度ＬはＴｘの関数になる。任意期間の発光強度の計算式は図７に示される。また、Ｔｘの定義に関してはも図７と図８を参照のこと）
各期間の開始時の発光強度：Ｌ＿ｓｔａｒｔ
各期間の終了時の発光強度：Ｌ＿ｌａｓｔ
各期間の発光量：Ｌ・ｔ
総発光量：Ｌ・ｔ＿ｓｕｍ

（１）まず、センサ蓄積開始と同時にフラッシュ発光を開始した場合において、発光量とその発光時間を，発光プロファイル情報を元に算出する。この算出にあたって、
撮像素子１０７におけるセンサ蓄積時間：Ｔ＿ｓｅｎ
センサ蓄積時間内で得られる発光量：Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎ
必要発光量：Ｌ・Ｔ＿Ｆｌ
発光時間：Ｔ＿Ｆｌ＿ｄｅｆ
とする。

センサ蓄積時間Ｔ＿ｓｅｎの期間内で得られる発光量Ｌ・Ｔ_ｓｅｎの演算にあたっては、センサ蓄積開始と同時に発光させた場合に、Ｔ＿ｓｅｎの終了するタイミングが、図７に示す期間１〜期間５のいずれに属するかを判定する。ここでの判定は、シャッタ速度に対応して決まるセンサ蓄積時間Ｔ＿ｓｅｎと、図７に示す発光時間を比較し、いずれの期間に属するかを決めればよい。例えば、Ｔ＿ｓｅｎが３０μｓであれば期間２に属し、５０μｓであれば期間４に属する。

終了するタイミングの属する期間を判定すると、次に、期間毎にそれぞれの発光量を演算し、期間毎の発光量の累積を求める。例えば、センサ蓄積時間Ｔ＿ｓｅｎが３０μｓであれば、期間１および期間２における発光量の総和を求める。すなわち、
Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎ＝Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿１×ｔ＿ｉｎｔｅｒｖａｌ＿１＋Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿２×（３０−１０）＋０．５×（３０−１０）×（３０−１０）／２ ・・・（１）
によりセンサ蓄積時間Ｔ＿ｓｅｎが３０μｓの場合の発光量Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎを求めることができる。

（２）次に、センサ蓄積開始と同時にフラッシュ発光を開始した場合に、蓄積時間Ｔ＿ｓｅｎ内に、必要発光量Ｌ・Ｔ＿Ｆｌが得られるか否か、すなわち、蓄積時間Ｔ＿ｓｅｎ内の発光量Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎが、必要光量Ｌ・Ｔ＿Ｆｌよりも大きいかを、
Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎ≧Ｌ・Ｔ＿Ｆｌ ・・・（２）
によって判定する。この判定の結果、Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎ≧Ｌ・Ｔ＿Ｆｌであれば、センサ蓄積と同時にフラッシュ発光を開始しても、十分な光量を得ることができる。

ただし、十分な光量が得られるとしても適正露出を得るためには、フラッシュの発光量または蓄積期間をシフトする必要がある。すなわち、
（ａ）フラッシュ発光を適切なタイミングで停止させ、発光量を制御する、
（ｂ）蓄積期間のタイミング（言い換えると、電子シャッタのタイミング）をシフトする（発光中であってもセンサの蓄積期間をずらすことで受光量を減らす方向にコントロールできる）、
の２つの方法があり、いずれかの方法によって適正露出となるようにすればよい。

（３）次に、Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎ≧Ｌ・Ｔ＿Ｆｌを満たしていない場合には、蓄積期間のタイミングをシフトさせることにより、十分な光量を得ることのできる蓄積期間を決定する。これは、上記（ｂ）の方法と同一である。

この蓄積期間のタイミングのシフト量の決定は以下のようにして行う。まず、センサ蓄積期間はステップＳ８において演算したシャッタ速度に応じて決まることから、センサ蓄積期間の開始時を決めると自動的にセンサ蓄積間の終了時は決まる。そこで、本実施形態においては、トリガ発光信号の出力時をセンサ蓄積期間の開始時として、センサ蓄積期間内におけるフラッシュ発光量を求め、続いて、センサ蓄積期間の開始時を次の期間にシフトし、シフトしたセンサ蓄積期間におけるフラッシュ発光量を求める。このシフトを最終期間（本実施形態においては、期間５）に達するまで行い、シフトするたびに、フラッシュ発光量を求める。なお、センサ蓄積期間の開始時が減衰期（本実施形態においては、期間４）に入ると、以降、フラッシュ発光量は急速に減少することから、この期間で演算を終了してもよい。ただし、ＬＥＤ光源等、さまざまな発光プロファイルを考慮すると、全期間、一律で行うようにしてもよい。本実施形態においては、最終期間まで一律に演算する。

次に、センサ蓄積期間をシフトさせながら、それぞれの蓄積期間におけるフラッシュ発光の総発光量を求める。式を用いて詳細に説明する前に、図８ないし図１１を用いて、センサ蓄積タイミングのシフトについて概略を説明する。

図８に、前述の発光プロファイルを有するフラッシュ発光と、センサ蓄積期間の関係を示す。図８に示すように、シフト前センサ発光タイミングでは、時刻Ｔ０１＝Ｔｓ２においてセンサ蓄積期間が開始し、時刻Ｔｅ２においてセンサ蓄積期間が終了している。図８中の期間１に対応し、時刻Ｔ０１から時刻Ｔ０２までの期間をＴ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間４）とすると、シフト後のセンサ発光タイミングでは、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間４）だけ蓄積期間の開始をシフトさせる。この結果、時刻Ｔｓ３においてセンサ蓄積期間が開始し、時刻Ｔｅ３においてセンサ蓄積期間が終了する。

図９は、図８の状態からさらにシフトを行い、センサ蓄積期間の開始を期間２とし、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間２：期間４）だけシフトを行った場合を示す。シフト後のセンサ蓄積期間の開始は時刻Ｔｓ４になり、センサ蓄積期間の終了は時刻Ｔｅ４になる。図１０は、図９の状態からさらにシフトを行い、センサ蓄積期間の開始を期間３とし、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間３：期間４）だけシフトを行った場合を示す。シフト後のセンサ蓄積期間の開始は時刻Ｔｓ５になり、センサ蓄積期間の終了は時刻Ｔｅ５になる。

図１１は、図１０の状態からさらにシフトを行い、センサ蓄積期間の開始を期間４とし、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間４：期間４）だけシフトを行った場合を示す。シフト後のセンサ蓄積期間の開始は時刻Ｔｓ６になり、センサ蓄積期間の終了は時刻Ｔｅ６になる。このように、本実施形態においては、センサ蓄積期間を、順次、シフトさせながら、フラッシュ発光の総発光量を求めていく。

次に、図８ないし図１１に示したようなセンサ蓄積期間のシフトを行った際の、フラッシュ発光の総発光量の演算とシフト量の決め方について説明する。なお、式中で使用する略号は以下の通りである。
最終的に求めるシフト量：Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｔｏｔａｌ
シフトさせながら発光量を求める際に使用する、センサ蓄積開始時刻と蓄積終了時刻を指定するためのシフト量：Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（センサ蓄積開始期間：センサ蓄積終了期間）
センサ蓄積開始期間は、センサ蓄積開始時刻が含まれる期間を、センサ蓄積終了期間はセンサ蓄積終了時刻が含まれる期間を示す。ここで、センサの蓄積開始時刻とセンサの蓄積終了時刻が期間をまたがない範囲での最大シフト量とする。このように期間を分けてシフトするとは、シフト量に対するセンサの蓄積電荷の変化量計算が簡単になるからである。
Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ分のシフト前の発光強度：Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間
センサ蓄積開始時刻がシフトすることによるロス：Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（センサ蓄積開始期間）
センサ蓄積終了時刻がシフトすることによりゲイン：Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（センサ蓄積終了期間）
センサ蓄積開始時刻と蓄積終了時刻がシフトすることによる総ゲイン：Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（センサ蓄積開始期間：センサ蓄積終了期間）
シフト履歴の総ゲイン：Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌ

Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ分のシフト前の発光強度を示すＬ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間は、図７に記載の期間内任意ポイントの発光強度Ｌの欄に記載の値または式から求められる。欄内のｔｘはその期間の開始位置からのずれになる。蓄積開始時刻あるいは蓄積終了時刻が期間の領域境界に有る場合には、ｔｘ＝０となり、Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間は、図７に記載の各期間開始時の発光強度Ｌ＿ｓｔａｒｔと一致する。

センサ蓄積期間をシフトさせながら、それぞれの蓄積期間におけるフラッシュ発光の総発光量を求めるにあたって、まず、センサ蓄積開始時刻が期間１にあり、センサ蓄積終了時刻が期間ｘにある場合のフラッシュ総発光量Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌについて求める。なお、各期間開始時点はその期間に含み、各期間終了時点はその期間に含まないと定義する。

Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間１）＝Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間１＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間ｘ）＋ΔＬ／ΔＳ＿期間１＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間ｘ）＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間ｘ）／２ ・・・（３）
Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間ｘ）＝Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間ｘ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間ｘ）＋ΔＬ／ΔＳ＿期間ｘ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間ｘ）＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間ｘ）／２ ・・・（４）
Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間１：期間ｘ）＝Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間ｘ）−Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間１） ・・・（５）
Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌ＝Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間１：期間ｘ） ・・・（６）
なお、式中の＊は、乗算を意味する。

上述の（３）式は、センサ蓄積開始時刻をシフトすることにより、減少した発光量に対応し、（４）式は、センサ蓄積終了時刻をシフトすることにより増加した発光量に対応する。したがって、センサ蓄積期間をシフトしたことによる発光量の増加（減少）は、（３）式と（４）式を用いて（５）式となり、Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌは最初のシフト計算のためＬ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間１：期間ｘ）の値と一致する。Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間ｘ）分シフトすることにより、センサ蓄積開始時刻またはセンサ蓄積終了時刻が、新たな領域の境界に入り、次の期間の組合せが決まる。図８はｘ＝４の時の例にとして対応する。また、シフトによってセンサ蓄積開始時刻は期間２にシフトし、センサ蓄積終了時刻は期間４にとどまる場合に相当する。これで次の状態として図９になる。

Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間ｘ）シフトすることでセンサ蓄積開始時刻は期間２にシフトし、センサ蓄積終了時刻は期間ｘにとどまる場合を考えると、次のシフト量はＴ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間２：期間ｘ）として決まる（このように、次のシフト量は前のシフトによってセンサ蓄積開始時刻とセンサ蓄積終了時刻がどの期間に移動するかで決まる）。センサ蓄積開始時刻が期間１に有った場合と同様に、以下のようにしてフラッシュ発光の総発光量を求める。

センサ蓄積開始時刻が期間２にあり、センサ蓄積終了時刻が期間ｘにある場合のフラッシュ総発光量Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌについて求める。
Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間２）＝Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間２＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間２：期間ｘ）＋ΔＬ／ΔＳ＿期間２＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間２：期間ｘ）＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間２：期間ｘ）／２ ・・・（７）
Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間ｘ）＝Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間ｘ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間２：期間ｘ）＋ΔＬ／ΔＳ＿期間ｘ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間２：期間ｘ）＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間２：期間ｘ）／２ ・・・（８）
Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間２：期間ｘ）＝Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間ｘ）−Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間２） ・・・（９）
Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌ＝Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間１：期間ｘ）＋Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ （期間２：期間ｘ） ・・・（１０）

このように、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間２：期間ｘ）分シフトすることで、センサ蓄積開始時刻またはセンサ蓄積終了時刻が、新たな領域の境界に入り、次の期間の組合せが決まる。図９はｘ＝４の時の例として対応する。また、シフトによってセンサ蓄積開始時刻は期間３にシフトし、センサ蓄積終了時刻は期間４にとどまる場合に相当する。これで次の状態として図１０になる。

次に、センサ蓄積開始時刻は期間４にありセンサ蓄積終了時刻が期間ｙにある場合について考えると、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間４：期間ｙ）が決定される。この場合も同様にして、以下の（１１）式〜（１４）式により、フラッシュ発光の総発光量を求めることができる。図１１は、ｙ＝４の時の例として対応する。また、シフトによってセンサ蓄積開始時刻は期間４にとどまり、センサ蓄積終了時刻は期間５にシフトする場合に相当する。これで次の状態としてセンサ蓄積開始時刻は期間４、センサ蓄積終了時刻は期間５の状態になる（未図示）。

センサ蓄積開始時刻が期間４にあり、センサ蓄積終了時刻が期間ｙにある場合のフラッシュ総発光量Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌについて求める。
Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間４）＝Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間１＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間４：期間ｙ）＋ΔＬ／ΔＳ＿期間１＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間１：期間ｙ）＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間４：期間ｙ）／２ ・・・（１１）
Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間ｙ）＝Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間ｙ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間４：期間ｙ）＋ΔＬ／ΔＳ＿期間ｙ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間４：期間ｙ）＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間４：期間ｙ）／２ ・・・（１２）
Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間４：期間ｙ）＝Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間ｙ）−Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間４） ・・・（１３）
Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌ＝Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間１：期間ｘ）＋Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間４：期間ｘ）＋・・＋Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ（期間４：期間ｙ） ・・・（１４）

このように、センサ蓄積開始時刻の期間をシフトさせながら、最終期間（本実施形態における例では、期間５）までフラッシュ発光の総発光量を求めていく。この間に、不足発光量（Ｌ・Ｔ＿Ｆｌ−Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎ）が補われた場合には、シフトを終了する。最終期間までシフトさせても不足発光量（Ｌ・Ｔ＿Ｆｌ−Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎ）が補われない場合には、Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌが最大となる条件をＴ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｔｏｔａｌとする。これは、Ｌ・ｔ＿Ｇａｉｎ＿Ｔｏｔａｌが最大となるまでのＴ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｔｏｔａｌの和になる。最大となる条件は、各組み合わせの中間シフトとはならない。また、不足発光量（Ｌ・Ｔ＿Ｆｌ−Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎ）が補われる条件が判定された場合には（図２のステップＳ１２中において判定される）、通常、フラッシュの発光量は過度となるため、最適なシフト量を決定する。期間組合せ内でのＴ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ以下のシフト量とロスの関係は、シフト量のロスの関係式から2次関数を解くことにより得ることができる。カメラ等の撮影装置内で演算するには、線形近似や誤差視点、発光プロファイルの視点から簡単な演算式に置き換えればよい。ただし、発光量を最適な量で停止させる場合には、最適シフト量を決定する必要はなく、シフトによる過分をフラッシュの発光量制御によって適正に制御すればよい。

以上、説明したように、本発明の一実施形態においては、フラッシュ２００の発光波形情報を不揮発性メモリ２０２に記憶しておき、ステップＳ８において演算された撮像素子１０７の電子シャッタ速度、すなわちセンサ蓄積時間を用いて、センサ蓄積時間内において撮像素子１０７が受光する受光量を演算し、本発光量を受光できるセンサ蓄積タイミングを求めるようにしている。このため、撮像素子の電子シャッタを利用してフラッシュ同調速度を高速化するとともに、フラッシュの発光エネルギを効率的に利用することが可能となる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について図１２ないし図１６を用いて説明する。本発明の一実施形態においては、センサ蓄積期間の開始は、発光の開始、すなわち発光トリガ信号の出力時以後にシフトさせて、フラッシュ発光に対して最適位置でセンサ蓄積を行うようにしていた。この場合、フラッシュ発光量が超過する場合には、フラッシュ装置側で調光することにより適正露出になるように調整していた。本変形例においても、センサ蓄積期間をシフトさせながら、フラッシュ発光に対して最適位置でセンサ蓄積を行うことは同様である。しかし、上記（２）式、すなわち、Ｌ・Ｔ＿ｓｅｎ≧Ｌ・Ｔ＿Ｆｌの関係を満たした場合に、本変形例では、センサ蓄積期間のタイミングをマイナス側にシフトするようにしている。つまり、センサ蓄積期間の開始を、発光の開始、すなわち発光トリガ信号の出力よりも前にシフトさせて、フラッシュ装置側での調光なしで、適正露出になるように調整するようにしている。

本変形例におけるセンサ蓄積期間のタイミングの決定方法を説明するにあたって、まず、図７に示した各期間の特性値の例を図１２に示す。本変形例においては、期間１に先だって期間０が設けてあり、この点以外は、図７と同様である。

式を用いて詳細に説明する前に、図１３ないし図１５を用いて、センサ蓄積タイミングをマイナス側にシフトすることについて概略を説明する。図１３に、図１２に示す発光プロファイルを有するフラッシュ発光と、センサ蓄積期間の関係を示す。図１３に示すように、シフト前センサ発光タイミングでは、時刻Ｔ０１＝Ｔｓ２においてセンサ蓄積期間が開始し、時刻Ｔｅ２においてセンサ蓄積期間が終了している。この状態に対して、シフト後のセンサ発光タイミングでは、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間４）だけ蓄積期間の開始をシフトさせ、時刻Ｔｓ７においてセンサ蓄積期間が開始し、時刻Ｔｅ７においてセンサ蓄積期間を終了させている。

図１４は、図１３の状態からさらにシフトを行い、センサ蓄積期間の終了を期間４から期間３とし、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間３）だけシフトを行った場合を示す。シフト後のセンサ蓄積期間の開始は時刻Ｔｓ８になり、センサ蓄積期間の終了は時刻Ｔｅ８になる。図１５は、図１４の状態からさらにシフトを行い、センサ蓄積期間の終了を期間２とし、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間２）だけシフトを行った場合を示す。シフト後のセンサ蓄積期間の開始は時刻Ｔｓ９になり、センサ蓄積期間の終了は時刻Ｔｅ９になる。このように、本変形例においては、センサ蓄積期間を、順次、マイナス側にシフトさせながら、フラッシュ発光の総発光量を求めていく。

次に、図１３ないし図１５を用いて説明したセンサ蓄積期間をマイナス側にシフトを行った際の、フラッシュ発光の総発光量の演算とシフト量の決め方について説明する。シフト量の計算は、センサ蓄積開始時刻とセンサ蓄積終了時刻が与えられたセンサ蓄積期間において、期間の１の最初のタイミングからスタートして、センサ蓄積終了時刻が、開始期間（例では期間１）までシフトさせるか、過分発光量（Ｌ・ｔ＿Ｆｌ＿ｄｅｆ−Ｌ・ｔ＿Ｆｌ）が０以下になるまで演算を行う。

なお、式中で使用する略号は以下の通りである。シフト方向はマイナスのため、先頭部分にｍｉｎｕｓを付している。また、シフトによって、発光量は増加することはないことからロスのみになる。
最終的に求めるシフト量：ｍｉｎｕｓ＿Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｔｏｔａｌ
シフトさせながら発光量を求める際に使用する、センサ蓄積開始時刻と蓄積終了時刻を指定するためのシフト量：ｍｉｎｕｓ＿Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（センサ蓄積開始期間：センサ蓄積終了期間）
ここで、センサの蓄積開始時刻とセンサの蓄積終了時刻が期間をまたがない範囲での最大シフト量とする。このように期間を分けてシフトするのは、このシフト量に対するセンサの蓄積電荷の変化量計算が簡単になるからである。

ｍｉｎｕｓ＿Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ分のシフト前の発光強度：Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間
センサ蓄積開始時刻がシフトすることによるロス：ｍｉｎｕｓ＿Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（センサ蓄積開始期間）
センサ蓄積開始時刻と蓄積終了時刻がシフトすることによる総ロス：ｍｉｎｕｓ＿Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（センサ蓄積開始期間：センサ蓄積終了期間）
シフト履歴の総ロス：ｍｉｎｕｓ＿Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ＿Ｔｏｔａｌ

Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ分のシフト前の発光強度を示すＬ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間は、図１２に記載の期間内任意ポイントの発光強度Ｌの欄に記載の値または式から求められる。欄内のｔｘはその期間の開始位置からのずれになる。蓄積開始時刻あるいは蓄積終了時刻が期間の領域境界に有る場合には、ｔｘ＝０となり、Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間は、図１２に記載の各期間開始時の発光強度Ｌ＿ｓｔａｒｔと一致する。

センサ蓄積期間をマイナス側にシフトさせながら、それぞれの蓄積期間におけるフラッシュ発光の総発光量を求めるにあたって、まず、センサ蓄積開始時刻が期間０にあり、センサ蓄積終了時刻が期間ｘにある場合のフラッシュ総発光量ｍｉｎｕｓ＿Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ＿Ｔｏｔａｌについて求める。

ｍｉｎｕｓ＿Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間ｘ）＝Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間ｘ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間ｘ）＋ΔＬ／ΔＳ＿期間ｘ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間ｘ）＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間ｘ）／２ ・・・（１５）
Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間０：期間ｘ）＝Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間ｘ） ・・・（１６）
ｍｉｎｕｓ＿Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ＿Ｔｏｔａｌ＝Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間０：期間ｘ） ・・・（１７）

Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間ｘ）分シフトすることにより、センサ蓄積終了時刻が、新たな領域の境界となり、図１３ないし図１５に示したように、次の期間の組合せができる。

次に、Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間ｘ）シフトすることでセンサ蓄積開始時刻は期間０にとどまり、センサ蓄積終了時刻は期間ｙにシフトする場合について考えると、次のシフト量はＴ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間ｙ）として決まる（このように、次のシフト量は前のシフトによってセンサ蓄積開始時刻とセンサ蓄積終了時刻がどの期間に移動するかで決まる）。この場合も同様にして、以下の（１８）式〜（２０）式により、フラッシュ発光の総発光量を求めることができる。図１３はｘ＝４またはｙ＝４の時の例として対応する。また、シフトによってセンサ蓄積開始時刻は期間０にとどまり、センサ蓄積終了時刻は期間３にシフトする場合に相当する。これで次の状態として図１４になる。図１４では、ｘ＝３またはｙ＝３となりシフトによってセンサ蓄積開始時刻は期間０にとどまり、センサ蓄積終了時刻は期間２にシフトする場合に相当する。これで次の状態として図１５になる。図１５では、ｘ＝２またはｙ＝２となりシフトによってセンサ蓄積開始時刻は期間０にとどまり、センサ蓄積終了時刻は期間２にシフトする場合に相当する。

センサ蓄積開始時刻が期間０にあり、センサ蓄積終了時刻が期間ｙにある場合のフラッシュ総発光量Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ＿Ｔｏｔａｌについて求める。
ｍｉｎｕｓ＿Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間ｙ）＝Ｌ＿ｓｔａｒｔ＿ｓｈｉｆｔ＿期間ｙ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間ｙ）＋ΔＬ／ΔＳ＿期間ｙ＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間ｙ）＊Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ（期間０：期間ｙ）／２ ・・・（１８）
Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間０：期間ｙ）＝Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間ｙ） ・・・（１９）
ｍｉｎｕｓ＿Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ＿Ｔｏｔａｌ＝Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間０：期間ｙ）＋Ｌ・ｔ＿Ｌｏｓｓ（期間０：期間ｙ） ・・・（２０）

このように、センサ蓄積開始時刻をマイナス側にシフトさせながら、センサ蓄積終了時刻が開始位置（本実施形態における例では、期間０）になるまでフラッシュ発光の総発光量を求めていく。この間に、過分発光量（Ｌ・ｔ＿Ｆｌ＿ｄｅｆ−Ｌ・ｔ＿Ｆｌ）が０以下になった場合には、シフトを終了する。過分発光量（Ｌ・ｔ＿Ｆｌ＿ｄｅｆ−Ｌ・ｔ＿Ｆｌ）が補われる条件が判定された場合、通常、発光量は過度に不足となるため、最適なシフト量を決定する。期間組合せ内でのｍｉｎｕｓ＿Ｔ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ以下のシフト量とロスの関係は、シフト量のロスの関係式から２次関数を解くことにより得ることができる。カメラ等の撮影装置内で演算するには、線形近似や誤差視点、発光プロファイルの視点から簡単な演算式に置き換えればよい。また、期間組合せ内でのＴ＿ｓｈｉｆｔ＿Ｌｏｃａｌ以下のシフト量とロスの関係は、シフト量のロスの関係式から2次関数を解くことにより得ることができる。この場合も、カメラ等の撮影装置内で演算するには、線形近似や誤差視点、発光プロファイルの視点から簡単な演算式に置き換えればよい。

以上、説明したように、本発明の一実施形態の変形例においては、電子シャッタのタイミング、すなわち、センサ蓄積時間の開始と終了のタイミングを制御することにより、高速シャッタであっても、フラッシュの発光量を有効に活用することができる。

なお、電子シャッタのシフトのみで、露光量を調節する場合には、フラッシュ側で発光量の制御が不要になることから、フラッシュの構成を簡単にすることができ、安価にすることができる。ただし、発光量を余分に発光させることになり、エネルギロスが生じてしまう。この不具合を解消する方法として、発光量をラフに制御するようにすればよい。例えば、センサ蓄積期間が終了すると、発光を停止するようにすればよい。

以上説明したように、本発明の一実施形態や変形例においては、撮像素子１０７による蓄積時間と、フラッシュ２００の閃光発光による撮像素子１０７における受光量を演算し、不揮発性メモリ２０２に記憶された発光波形情報と、撮像素子１０７における受光量に基づいて、フラッシュ２００発光開始から撮像素子１０７の蓄積開始のタイミングを設定するようにしている。このため、撮像素子の電子シャッタを利用してフラッシュ同調速度を高速化するとともに、フラッシュの発光エネルギを効率的に利用することができる。

なお、本発明の一実施形態や変形例においては、閃光発光は外部フラッシュ２００によって行っていたが、内蔵フラッシュによって閃光発光を行い、その際にセンサ蓄積タイミングをシフトするようにしても勿論かまわない。

また、本発明の一実施形態や変形例においては、撮像素子１０７の電子シャッタとして、グローバルシャッタを用いた例について説明したが、ローリングシャッタでもライン毎の遅延が遅くなければ、もちろんグローバルシャッタと同様に使用することができる。

さらに、本発明の一実施形態や変形例においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００・・・カメラ、１０１・・・撮影レンズ、１０２・・・レンズ制御部、１０３・・・絞り機構、１０４・・・絞り制御部、１０７・・・撮像素子、１０８・・・撮像制御部、１０９・・・Ａ／Ｄ変換部、１１０・・・メモリ、１１１・・・画像処理部、１１２・・・露出制御部、１１３・・・ＡＦ処理部、１１４・・・外部メモリ、１１５・・・表示部、１１６・・・システム制御部、１１７・・・操作部、１１８・・・不揮発性メモリ、１１９・・・電源部、１２０・・・電源制御部、１２１・・・フラッシュ制御部、１２２・・・フラッシュ充電部、１２３・・・フラッシュ発光部、１２４・・・外部フラッシュ接続部、２００ ・・・部フラッシュ、２０１・・・制御部、２０２・・・不揮発性メモリ、２０３・・・電源部、２０４・・・電源制御部、２０５・・・ラッシュ充電部、２０６・・・フラッシュ発光部、２０７・・・カメラ接続部

Claims (3)

1. 受光量に応じた光電流を蓄積し、この蓄積した光電流に応じた画像信号を出力する撮像手段と、
   上記光電流の蓄積を制御する蓄積制御手段と、
   閃光発光により被写体を照明する閃光発光手段と、
   上記閃光発光手段の発光時間と発光強度の関係を示す発光波形情報を記憶する発光波形記憶手段と、
   上記撮像手段による蓄積時間と、上記閃光発光手段の閃光発光による上記撮像手段による受光量を演算する露出演算手段と、
   上記発光波形記憶手段の出力と、上記露出演算手段の出力する受光量に基づいて、上記閃光発光手段の発光開始から上記撮像手段の蓄積開始のタイミングを設定する蓄積開始時間設定手段と、
   を具備し、
   上記発光波形情報は、複数の期間毎に発光強度の情報を有し、
   上記蓄積開始時間設定手段は、上記発光波形情報に基づき、上記閃光発光手段の発光時間に対応させて上記蓄積時間を設定した際の上記蓄積時間内に相当する上記期間毎に発光強度を累積した発光量を算出し、上記蓄積時間内の上記期間毎の発光量の総和が上記受光量と一致するように上記蓄積開始のタイミングを設定し、
   上記蓄積制御手段は、上記閃光発光手段に閃光発光の開始を指示するとともに、上記閃光発光手段の閃光発光開始から上記蓄積開始時間設定手段の出力する蓄積開始のタイミングに基づき上記撮像手段の蓄積を開始させ、上記蓄積時間に基づいて上記閃光発光手段の閃光発光期間中に上記撮像手段の蓄積を終了させ、
   上記蓄積開始時間設定手段は、上記蓄積開始時間を上記発光波形情報の上記期間毎に時間軸方向にシフトさせながら上記期間毎の発光量の総和を算出し、上記総和が上記受光量を超えるとシフトを終了させることを特徴とする撮影装置。
2. 上記撮像手段は、入射する光に応じて、蓄積される電荷量が変化する光電変換素子と、当該光電変換素子に蓄積された電荷を保持する電荷保持部とを有する画素が２次元的にマトリックス配置された画素部と、
   蓄積開始の指示により、複数行の上記画素部において、蓄積開始および蓄積終了が同時になされるように、該画素を制御する電荷蓄積制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 上記閃光発光手段は、上記撮影装置に装着可能に構成される外部閃光発光装置であって、上記発光波形情報を記憶しており、
   上記撮影装置は、上記外部閃光発光装置と通信可能な通信部を更に有し、
   上記通信部は、上記外部閃光発光装置と通信して該外部閃光発光装置の発光波形情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮影装置。