KR20070054183A - 촬상 장치, 촬상 방법 및 촬상 제어 프로그램 - Google Patents

Abstract

플래시 촬영할 때에, 예비발광시의 노광 시간을 가능한 한 단축하여, 본 발광시의 적절한 광량을 외광의 크기에 관계없이 고정밀도로 연산할 수 있도록 한다. 플래시의 본 발광 전에, 예비발광전(前) 노광 동작 및 예비발광시 노광 동작을 행한다. 예비발광전 노광 동작에서는, 타이밍(T91)에서 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작한 후, 타이밍(T92)에서 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독한다. 예비발광시 노광 동작에서는, 타이밍(T94)에서 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작한 후, 플래시의 예비발광을 행하고, 타이밍(T95)에서 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독한다. 그리고, 각 노광 동작에서의 촬상 화상 신호를 기초로 화상의 밝기를 검파하고, 그 차분 검파치를 기초로 플래시의 본 발광시의 광량을 연산한다.

촬상장치, 촬상방법, 촬상제어

Description

촬상 장치, 촬상 방법 및 촬상 제어 프로그램{IMAGING DEVICE, IMAGING METHOD, AND IMAGING CONTROL PROGRAM}

본 발명은, 각 화소의 화소 신호에 대해 랜덤 액세스가 가능한 고체 촬상 소자를 이용하여 화상을 촬상하는 촬상 장치, 촬상 방법 및 촬상 제어 프로그램에 관한 것으로서, 특히 플래시를 이용한 촬상이 가능한 촬상 장치, 촬상 방법 및 촬상 제어 프로그램에 관한 것이다.

촬상 장치에 의해 저조도의 피사체를 촬상하는 경우에는, 플래시를 발광시켜서 광량을 보충하도록 하는데, 고체 촬상 소자를 이용하여 화상을 촬상하는 촬상 장치중에는, 사전에 플래시의 예비발광을 행하여 피사체로부터의 반사광을 검출하고, 분석함으로써, 본 발광시의 적절한 발광량을 구한 기능을 구비한 것이 있다.

또한, 촬상 소자에 이용하는 촬상 소자로서는, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서가 가장 일반적이었지만, 근래에는, 고체 촬상 소자의 고화소화가 더욱더 진행됨에 따라 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서가 주목받고 있다. CMOS 이미지 센서는, 화소 신호의 랜덤 액세스가 가능한 점이나, CCD 이미지 센서와 비교하여 판독이 고속이고, 고감도, 저소비 전력이라는 특징이 있다.

그러나, CMOS 이미지 센서를 이용한 종래의 촬상 장치에서는, 노광 기간이 화소마다 다르기 때문에, 플래시의 예비발광시에는, 촬상 소자의 일부의 영역밖에 예비발광에 의한 반사광을 수광할 수 없어서, 본 발광시의 광량을 정밀도 좋게 구하는 것이 곤란하다는 문제가 있다. 이와 같은 문제에 대해, 촬상 소자 내의 일부를 측광 에어리어로 하여, 그 측광 에어리어에 포함되는 광전 변환 소자의 축적 시간에 예비발광을 행함으로써, 측광 에어리어의 전역(全域)에서 예비발광에 의한 반사광을 정확하게 수광하도록 한 촬상 장치가 있다(예를 들면, 일본 특개2000-196951호 공보(단락 번호[0018] 내지 [0026], 도 2) 참조).

그러나, 상기한 특허문헌1에 개시된 촬상 장치와 같이, 측광 에어리어 내의 전역에서 예비발광에 의한 반사광을 동시에 수광시키기 위해서는, 노광 시간을 길게 할 필요가 있기 때문에, 외광이 강한 때에 예비발광을 행하면, CMOS 이미지 센서의 어느 영역의 입력 광량이 설정된 다이내믹 레인지를 초과하는 경우가 있고, 그 부분에서는 본래의 수광량을 검출할 수 없어, 본 발광시의 광량을 고정밀도로 구하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 플래시 촬영할 때에, 예비발광시의 노광 시간을 가능한 한 단축하여, 본 발광시의 적절한 광량을 외광의 크기에 관계없이 고정밀도로 연산할 수 있도록 한 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 플래시 촬영할 때에, 예비발광시의 노광 시간을 가능한 한 단축하여, 본 발광시의 적절한 광량을 외광의 크기에 관계없이 고정밀도로 연산할 수 있도록 한 촬상 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 플래시 촬영할 때에, 예비발광시의 노광 시간을 가능한 한 단축하여, 본 발광시의 적절한 광량을 외광의 크기에 관계없이 고정밀도로 연산할 수 있도록 한 촬상 제어 프로그램을 제공하는 것이다.

본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위해, 각 화소의 화소 신호에 대해 랜덤 액세스가 가능한 고체 촬상 소자를 이용하여 화상을 촬상하는 촬상 장치에 있어서, 피사체에 광을 조사하는 플래시와, 상기 고체 촬상 소자에 의한 촬상 화상 신호로부터 촬상 화상의 밝기를 검파하는 검파 수단과, 상기 플래시의 본 발광의 동작 전에 상기 플래시의 예비발광을 행하게 하여, 상기 예비발광시의 화상을 상기 고체 촬상 소자에 의해 촬상시키고, 상기 예비발광시의 촬상 화상 신호를 기초로 상기 검파 수단에 의해 촬상 화상의 밝기를 검파시키고, 검파된 상기 예비발광시의 밝기에 의거하여 상기 플래시의 상기 본 발광시의 광량을 연산하는 제어 수단을 가지며, 상기 제어 수단은, 상기 예비발광의 동작시에, 상기 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작시킨 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하고, 상기 검파 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치가 제공된다.

이와 같은 촬상 장치에서는, 플래시의 본 발광 전에, 플래시의 예비발광이 행하여져서 화상이 촬상되고, 그 화상의 밝기의 검파 결과를 기초로 플래시의 본 발광시의 광량이 연산된다. 이 예비발광할 때는, 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작시킨 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하도록 함으로써, 고체 촬상 소자상의 모든 영역에 예비발광의 영향이 주어짐과 함께, 예비발광시의 고체 촬상 소자의 노광 시간이 단축화되어, 외광 성분의 검파량이 적어진다.

또한, 본 발명에서는, 각 화소의 화소 신호에 대해 랜덤 액세스가 가능한 고체 촬상 소자를 이용하고, 플래시를 조사하여 화상을 촬상하기 위한 촬상 방법에 있어서, 상기 플래시의 본 발광의 동작 전에 상기 플래시의 예비발광을 행하고, 상기 예비발광시의 화상을 상기 고체 촬상 소자가 촬상하는 예비발광시 촬상 스텝과, 검파 수단이, 상기 예비발광시에 촬상된 화상의 밝기를 검파하는 예비발광시 검파 스텝과, 연산 수단이, 상기 예비발광시에 검파된 화상의 밝기에 의거하여 상기 플래시의 상기 본 발광시의 광량을 연산하는 연산 스텝을 포함하고, 상기 예비발광시 촬상 스텝에서는, 상기 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작한 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하도록 한 것을 특징으로 하는 촬상 방법이 제공된다.

이와 같은 촬상 방법에서는, 플래시의 본 발광 전에, 플래시의 예비발광이 행하여져서 화상이 촬상되고, 그 화상의 밝기의 검파 결과를 기초로 플래시의 본 발광시의 광량이 연산된다. 이 예비발광할 때는, 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작시킨 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하도록 함으로써, 고체 촬상 소자상의 모든 영역에 예비발광의 영향이 주어짐과 함께, 예비발광시의 고체 촬상 소자의 노광 시간이 단축화되고, 외광 성분의 검파량이 적어진다.

도 1은 실시의 형태에 관한 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 도면.

도 2는 CCD 이미지 센서의 개략 구성도.

도 3은 CMOS 이미지 센서의 개략 구성도.

도 4는 CCD 이미지 센서의 동작을 도시하는 타임 차트.

도 5는 CMOS 이미지 센서의 동작을 도시하는 타임 차트.

도 6은 플래시 촬영의 기본적인 제어 플로우를 도시하는 도면.

도 7은 촬상 화상의 한 예를 도시하는 도면.

도 8은 외광이 없는 경우의 차분 검파치의 연산예를 도시하는 도면.

도 9는 외광이 있는 경우의 차분 검파치의 연산예를 도시하는 도면.

도 10은 종래의 CCD 이미지 센서의 플래시 촬영 시퀀스의 예를 도시하는 도면.

도 11은 종래의 CMOS 이미지 센서의 플래시 촬영 시퀀스의 예를 도시하는 도면.

도 12는 종래의 CMOS 이미지 센서에 의해 얻어지는 예비발광시의 화상에 관해 설명하기 위한 도면.

도 13은 종래의 CMOS 이미지 센서의 플래시 촬영 시퀀스의 다른 예를 도시하는 도면.

도 14는 도 13의 플래시 촬영 시퀀스를 적용한 경우에 얻어지는 예비발광시 의 화상에 관해 설명하기 위한 도면.

도 15는 도 13의 플래시 촬영 시퀀스를 적용한 경우의 예비발광전 검파치의 검파예를 도시하는 그래프.

도 16은 화면 하방의 화소 신호가 클립되는 경우의 차분 검파치의 연산예를 도시하는 도면.

도 17은 본 실시의 형태에서의 예비발광전 노광시 및 예비발광 노광시에 있어서의 화소 신호의 간헐 판독 방법의 한 예를 도시하는 도면.

도 18은 본 실시의 형태의 CMOS 이미지 센서의 플래시 촬영 시퀀스의 예를 도시하는 도면.

도 19는 본 실시의 형태에서의 차분 검파치의 연산예를 도시하는 도면.

도 20은 본 실시의 형태에서의 예비발광전 노광시 및 예비발광 노광시에 있어서의 화소 신호의 간헐 판독 방법의 다른 예를 도시하는 도면.

도 21은 초점 거리와 화각과의 관계를 설명하기 위한 도면.

도 22는 초점 거리와 화소의 솎아내는 양과의 관계를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 실시의 형태에 관한 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 도면이다.

도 1에 도시하는 촬상 장치는, 예를 들면 디지털 카메라, 또는 정지화상의 촬상이 가능한 디지털 비디오 카메라 등으로서 실현되는 것이다. 이 촬상 장치는, 렌즈(11), 조리개(12), 촬상 소자(13), AGC(Auto Gain Control) 회로(14), A/D 변 환 회로(15), 카메라 신호 처리 회로(16), 검파 회로(17), 시스템 제어부(18), 메모리(19), 드라이버(20), 플래시(21), 드라이버(22) 및 메모리(23)를 구비한다.

렌즈(11)는 피사체로부터 입사된 반사광을 촬상 소자(13)의 수광면에 초점을 맞추게 한다. 조리개(12)는, 렌즈(11)를 통하여 얻어진 입력 광량이 촬상 소자(13)의 감도에 대해 적정하게 되도록, 그 구경을 변화시킨다. 또한, 조리개(12)는 셔터의 기능을 갖는다. 촬상 소자(13)는, 예를 들면 R, G, B의 컬러 필터가 배치된 복수의 화소에 대해 렌즈(11)를 통하여 입사된 광을, 아날로그 화상 신호(전하)로 광전 변환한다. 또한, 촬상 소자(13)는, XY어드레스형의 이미지 센서, 예를 들면 CMOS 이미지 센서로 이루어지고, 복수의 화소의 각각의 노광 동작 및 판독 동작이 다른 타이밍에 의해 행하여지도록 구성되어 있다.

AGC 회로(14)는, 촬상 소자(13)에 의해 생성된 화상 신호를 증폭한다. A/D 변환 회로(15)는, AGC 회로(14)에 의해 증폭된 아날로그 화상 신호를 디지털 화상 신호로 변환한다. 카메라 신호 처리 회로(16)는, A/D 변환 회로(15)에 의해 변환된 디지털 화상 신호에 대해 여러가지의 신호 처리를 시행하는 것으로서, 예를 들면, 도시하지 않은 화이트 밸런스 회로, Y-C 분리 회로, 필터 회로, 어퍼쳐 컨트롤러, 감마 보정 회로 등으로 이루어진다. 또한, 도시하지 않지만, 이 카메라 신호 처리 회로(16)로부터의 출력 화상 신호는, 예를 들면 모니터에 촬상 화상을 표시하기 위한 표시계, 및 , 화상 신호를 소정의 데이터 형식으로 인코드하여 메모리카드 등의 기록 매체에 촬상 화상 데이터를 기록하기 위한 기록계에 공급된다. 검파 회로(17)는, 카메라 신호 처리 회로(16)에 의해 처리된 화상 신호를 기초로, 촬상 화면 내 의 밝기 및 색의 분포를 검파한다. 밝기를 나타내는 검파치로서는, 예를 들면 화면 내에서의 각 화소의 휘도 신호의 적분치 등이 이용된다.

시스템 제어부(18)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되고, 검파 회로(17)에 의해 검파된 밝기 및 색의 분포, 카메라 신호 처리 회로(16)에 의해 처리된 화상 신호 등에 의거하여, 이 촬상 장치 내의 각 부분을 통괄적으로 제어하는 것이다. 시스템 제어부(18)는, 예를 들면, 촬상 소자(13)의 각 화소의 노광 동작 및 판독 동작을 제어하는 노광 타이밍 제어 신호, AGC 회로(14)의 게인을 제어하는 게인 제어 신호, 렌즈(11)의 초점 및 조리개(12)의 구경을 드라이버(22)를 통하여 제어하는 광학 블록 제어 신호, 플래시(21)의 발광 동작을 드라이버(20)를 통하여 제어하는 플래시 제어 신호 등을 연산하여 출력한다. 메모리(19)는, 시스템 제어부(18)에 의해 연산된 제어 데이터를 기억한다.

드라이버(20)는, 플래시 촬영할 때, 시스템 제어부(18)에 의해 연산된 플래시 제어 신호에 따라 플래시(21)를 구동한다. 플래시(21)는, 드라이버(20)로부터의 구동 신호에 따라 발광한다. 드라이버(22)는, 시스템 제어부(18)에 의해 연산된 렌즈 제어 신호에 따라 렌즈(11) 및 조리개(12)를 구동한다. 메모리(23)는, 카메라 신호 처리 회로(16)에 의해 처리된, 또는 처리중의 화상 신호를 일시적으로 기억한다.

이 촬상 장치에서의 정지화상의 촬상시에 있어서의 기본적인 동작은 이하와 같이 된다.

우선, 유저에 의한 촬상 조작 전에는, 촬상 소자(13)에 의해 수광되어 광전 변환된 화상 신호가, AGC 회로(14)에 순차적으로 공급된다. 이 화상 신호는, AGC 회로(14)에 의해 필요에 따라 증폭되고, 또한 A/D 변환 회로(15)에 의해 디지털 신호로 변환된 후, 카메라 신호 처리 회로(16)에 의해 여러가지의 화질 보정 처리 등이 시행된다. 그리고, 처리 후의 화상 신호는 도시하지 않은 표시계에 출력되고, 이로써 카메라 스루 화상이 모니터에 표시되고, 유저는 모니터를 보고 화각(畵角) 맞춤을 행하는 것이 가능해진다.

이 상태에서, 유저에 의해 도시하지 않은 셔터 릴리스 버튼이 눌리면, 시스템 제어부(18)는, 드라이버(22)나 촬상 소자(13)에 대해 제어 신호를 출력하여 셔터를 동작시킨다. 이로써 촬상 소자(13)로부터는 1프레임분의 화상 신호가 출력된다. 또한, 이때, 시스템 제어부(18)는, 카메라 신호 처리 회로(16)에서의 각종 처리 결과나 검파 회로(17)의 검파 결과에 따라, 렌즈(11), 조리개(12), 촬상 소자(13), AGC 회로(14)에 대해 제어 신호를 출력하고, 초점이나 노광 시간, 노광량이 적절하게 되도록 제어한다.

카메라 신호 처리 회로(16)는, 촬상 소자(13)로부터 AGC 회로(14), A/D 변환 회로(15)를 통하여 공급되는 1프레임분의 화상 신호에 화질 보정 처리 등을 시행하고, 처리 후의 화상 신호를 도시하지 않은 기록계에 출력한다. 이로써, 1프레임분의 화상 신호가 인코드되고 정지화상의 데이터 파일이 생성되고, 메모리카드 등의 기록 매체에 기록된다.

또한, 이 촬상 장치는, 촬상시에 있어서 예를 들면 유저의 조작에 응하여, 또는 검파 회로(17)의 검파 결과에 의거한 판단에 의해 자동적으로, 플래시(21)를 발광시킬 수 있다. 후술하는 바와 같이, 플래시 촬영을 행할 때는, 시스템 제어부(18)의 제어에 의해, 플래시(21)의 본 발광의 직전에 예비발광을 행하고, 예비발광시의 촬상 화상 신호를 기초로 검파 회로(17)에서 검파하여, 그 검파 결과를 기초로 적절한 촬상 화상을 얻을 수 있도록, 본 발광시의 플래시(21)의 발광량을 제어한다.

그런데, 본 실시의 형태에서는, 촬상 소자(13)로서, 광전 변환 소자의 각 화소에 대해 랜덤 액세스가 가능한 것을 이용한다. 이하에서는, 이와 같은 촬상 소자(13)로서 CMOS 이미지 센서를 이용하고, 필요에 따라, 종래로부터 일반적으로 이용되고 있던 CCD 이미지 센서와 대비시키면서, 본 실시의 형태에 관해 설명을 행하기로 한다.

우선, 촬상 소자(13)의 기본적인 구조에 관해 설명한다.

도 2는, CCD 이미지 센서의 개략 구성도이다. 또한, 도 3은, 본 실시의 형태에서 이용되는 CMOS 이미지 센서의 개략 구성도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, CCD 이미지 센서는, 2차원의 행렬형상으로 배치된 복수의 수광부(31)와, 복수의 수광부(31)의 렬 수와 동수의 V전송 레지스터(32)와, H전송 레지스터(33)를 구비한다. 각 수광부(31)는, 각각에 대한 입사광을 아날로그 화상 신호(전하)로 광전 변환하고, 각 화소의 화소 신호를 생성한다. 복수의 V전송 레지스터(32)는, 광전 변환된 각 화소의 화소 신호를 수직방향으로 1화소(1라인)마다 전송한다. V전송 레지스터(32)는, 복수의 V전송 레지스터(32)에 의해 전송되는 1라인분의 화소 신호를 수평방향으로 1화소마다 전송한다.

CCD 이미지 센서에 광이 닿으면, 각 수광부(31)에 입사한 광이 전하로 광전 변환된다. 각 수광부(31)에는, 각각의 입력 광량에 따른 전하가 축적되어 간다. CCD 이미지 센서에 전하를 전송하는 신호가 주어지면, 모든 수광부(31)에 축적된 전하가, 각각의 V전송 레지스터(32)에 동시에 전송된다. V전송 레지스터(32)의 전하는, 1화소(1라인)마다 수직방향으로 전송되어, H전송 레지스터(33)에 전송된다. H전송 레지스터(33)에 전송된 1라인분의 화소 신호는, 1화소마다 수평방향으로 전송되어 출력된다. V전송 레지스터(32) 및 H전송 레지스터(33)는 차광되어 있기 때문에, 일단 이들에 전송된 전하의 양은 일정하게 유지된다.

한편, 도 3에 도시하는 바와 같이, CMOS 이미지 센서는, 2차원의 행렬형상으로 배치된 복수의 수광부(41)와, 같은 렬의 복수의 수광부(41)가 공통하여 전기적으로 접속되고, 각 렬의 어느 하나의 수광부(41)로부터 전송된 전하를 수평방향으로 1화소마다 전송하는 칼럼(42)을 구비한다. CMOS 이미지 센서는, CCD 이미지 센서의 V전송 레지스터(32)에 상당하는 것을 갖지 않는다. 이 때문에, CMOS 이미지 센서의 각 수광부(41)는, CCD 이미지 센서의 각 수광부(31)와 비교하여, 그 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 다이내믹 레인지를 넓혀서, 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, CMOS 이미지 센서는, 자유롭게 어드레스의 화소를 선택하여 판독하도록 구성할 수 있다.

촬상 소자의 고화소화가 진행되면 화소 피치가 작아지지만, 그 경우에도 화소 신호의 다이내믹 레인지를 비교적 크게 할 수 있고, 또한 고화소화된 촬상 소자에서는 그중의 필요한 화소의 신호만을 자유롭게 판독할 수 있는 구조가 필요하게 되기 때문에, 이들의 점에서 CMOS 이미지 센서는 유리하다. 그 반면, 같은 렬의 화소를 동시에 판독할 수 없기 때문에, 다음에 설명하는 바와 같이 노광 동작 및 판독 동작이 복잡하게 된다.

도 4는 CCD 이미지 센서의 동작을 도시하는 타임 차트이다. 또한 도 5는 CMOS 이미지 센서의 동작을 도시하는 타임 차트이다.

CCD 이미지 센서에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 타이밍(T11)에서 모든 화소의 노광을 시작한 후, 타이밍(T12)에서 모든 화소의 전하를 V전송 레지스터(32)에 이동시킴으로써, 모든 화소의 노광을 동시에 행할 수 있다. 또한, 축적된 전하는, 예를 들면 그 후의 타이밍(T12 내지 T13)의 기간에서, 1라인째의 것부터 차레로 H전송 레지스터(33)에 전송되어 간다.

이에 대해, CMOS 이미지 센서는, CCD 이미지 센서의 V전송 레지스터(32)에 상당하는 것을 갖지 않기 때문에, 어떤 화소의 화소 신호가 판독되었을 때, 다른 화소(1)에서는 외광의 영향을 받아 전하가 축적되어 버린다. 이 때문에, 도 5에 도시하는 바와 같이, CMOS 이미지 센서의 각 화소의 노광 동작은, 각각의 수광부(41)로부터의 전하 판독 동작에 맞출 필요가 있다. 이 예에서는, 타이밍(T22 내지 T23)의 1수직 동기 기간에, 화소 신호의 판독이 화면 상방부터 하방을 향하여 1라인씩 어긋나 행하여지는데 맞추어, 그 직전의 타이밍(T21 내지 T22)의 1수직 동기 기간에서, 노광 시작 타이밍을 선두 라인으로부터 1라인씩 어긋나게 함으로써, 모든 화소의 노광 시간을 같게 하고 있다.

다음에, 플래시 촬영시의 동작에 관해 설명한다.

도 6은 플래시 촬영의 기본적인 제어 플로우를 도시하는 도면이다.

정지화상의 촬영 모드에서, 셔터 릴리스 버튼이 눌리면(스텝 S31), 스텝 S32 이후의 처리가 시작된다. 여기서, 플래시를 자동 발광하는 동작 모드로 설정되어 있는 경우에는, 촬상 소자(13)에 의해 촬상된 화상 신호에 포함되는 휘도 신호의 적분치가 검파 회로(17)에 의해 검파되고, 시스템 제어부(18)에 의해 휘도 신호의 적분치에 의거하여 외광의 밝기가 검출되어, 플래시를 발광하는지의 여부가 판단된다(스텝 S32). 외광이 밝다고 판단되었을 때는, 스텝 S33으로 진행하여, 플래시(21)를 발광하지 않는 통상 촬영이 행하여지고, 처리가 종료된다. 한편, 스텝 S32에서, 외광이 어둡다고 판단된 때는, 스텝 S34로 진행하여, 플래시 촬영이 행하여진다. 또한, 외광의 명암에 관계없이 강제적으로 플래시 촬영을 행하는 동작 모드가 있는 때는, 스텝 S32의 판정 결과에 관계없이 스텝 S34로 진행하여, 플래시 촬영이 행하여진다.

플래시 촬영할 때는, 우선, 조리개(12)의 구경이나 개방 시간, 촬상 소자(13)의 노광 시간(셔터 속도) 및 AGC 회로(14)의 게인의 설정이 행하여진다(스텝 S34). 또한, 조리개(12)의 구경은, 플래시(21)의 예비발광시에 근거리의 피사체로부터의 입사광량이 촬상 소자(13)의 다이내믹 레인지를 초과하지 않도록 설정하는 것이 바람직하다. 예비발광은, 본 발광의 광량을 연산하기 위한 처리이고, 다이내믹 레인지를 초과하는 광량이 촬상 소자(13)에 입사되면, 비뚤어진(서치레이션을 일으킨) 화상 신호가 얻어져서, 본 발광의 광량을 정밀도 좋게 연산할 수 없게 되어 버린다. 또한, 촬상 소자(13)의 노광 시간은, 가능한 한 단축하는 것이 바람직 하다. 노광 시간이 길어지면, 외광의 영향이 커지고, 예비발광의 광량을 검파하기 위한 다이내믹 레인지가 좁아져서, 본 발광의 광량의 연산 정밀도가 저하되어 버린다. 또한, AGC 회로(14)의 게인은, 화상 신호의 노이즈의 영향을 저감하도록 약간 낮게 설정하는 것이 바람직하다.

다음에, 설정된 구경, 노광 시간 및 게인을 고정하면서, 플래시(21)가 발광하지 않는 상태에서 촬상 소자(13)에 의해 예비발광전의 노광 동작 및 판독 동작이 행하여지고, 검파 회로(17)에 의해 화상 신호의 휘도 신호에 포함되는 적분치인 예비발광전 검파치(D1이라고 한다)가 검파되어 메모리(19)에 기억된다(스텝 S35). 이 예비발광전 검파치(D1)는, 예비발광이 없는 외광만의 검파치를 의미한다.

다음에, 설정된 구경, 노광 시간 및 게인을 고정하면서, 플래시(21)에 의해 소정의 발광량으로 예비발광이 행하여지고(스텝 S36), 촬상 소자(13)에 의해 예비발광시의 노광 동작 및 판독 동작이 행하여지고, 검파 회로(17)에 의해 화상 신호의 휘도 신호에 포함되는 적분치인 예비발광시 검파치(D2라고 한다)가 검파되어 메모리(19)에 기억된다(스텝 S37). 예비발광시 검파치(D2)는, 예비발광 및 외광을 포함하는 검파치를 의미한다.

다음에, 시스템 제어부(18)에 의해 메모리(19)에 기억된 예비발광시 검파치(D2) 및 예비발광전 검파치(D1)가 판독되고, 예비발광시 검파치(D2)로부터 예비발광전 검파치(D1)가 감산된 차분 검파치가 연산된다(스텝 S38). 차분 검파치는, 외광이 배제되어 예비발광만을 포함하는 검파치를 의미한다. 다음에, 시스템 제어부(18)에 의해 차분 검파치에 의거하여 플래시(21)의 본 발광의 발광량이 구하여지 고(스텝 S39), 구하여진 발광량에 따라 플래시(21)의 발광이 행하여지고, 플래시 촬영이 행하여진다(스텝 S40).

이와 같이, 본 실시의 형태의 촬상 장치에서는, 플래시 촬영의 예비발광시에, 플래시의 비발광시, 발광시의 2회의 화상 신호의 받아들임을 행하여, 예비발광전 검파치(D1)를 예비발광시 검파치(D2)로부터 감산함으로써, 외광의 영향을 상쇄하여, 본 발광시의 광량을 보다 정확하게 구하도록 하고 있다. 여기서, 스텝 S35에서의 촬상 소자(13)에 의한 예비발광전의 노광 동작, 및 스텝 S37에서의 촬상 소자(13)에 의한 예비발광시의 노광 동작은, 가능한 한 단시간에 행하여지는 것이 바람직하다. 플래시 촬영은, 일반적으로 저조도의 환경하에서 행하여지지만, 외광을 갖지 않는 경우는 거의 없고, 예를 들면, 역광이 어둡게 잠긴 인물 촬영의 하이라이트시에도 플래시 촬영이 행하여진다. 이와 같이 외광의 양이 큰 경우에는, 이하의 도 7 내지 도 9로 설명하는 바와 같이, 그 외광의 영향에 의해 올바른 검파치, 특히, 예비발광시 검파치(D2)를 얻을 수 없고, 올바른 차분 검파치를 얻을 수 없는 경우가 있다.

도 7은 촬상 화상의 한 예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 8은 외광이 없는 경우의 차분 검파치의 연산예, 도 9는 외광이 있는 경우의 차분 검파치의 연산예를 각각 도시하는 도면이다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 화면의 중앙부에 둥근 상(A)이 있는 화상의 플래시 촬영을 행한 것으로 한다. 이와 같은 경우에, 이 도 7중의 수직방향의 점선으로 나타나는 화면 중앙 위치에서의 화소 신호의 출력, 즉 검파치에 의거한 차분 검 파치의 연산 결과에 관해, 도 8 및 도 9를 이용하여 설명한다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 외광이 없는 경우에는, 예비발광전의 촬상 소자(13)의 출력은 0이고, 예비발광전 검파치(D1)도 0으로 된다. 또한, 예비발광시에는, 상(A)에 상당하는 부분의 출력이 큰 예비발광시 검파치(D2)를 얻을 수 있다. 이 결과, 차분 검파치는, 예비발광시 검파치(D2)에 일치하는 것으로 된다.

한편, 도 9에 도시하는 바와 같이, 외광이 있는 경우에는, 예비발광전에는, 외광에 상당하는 예비발광전 검파치(D1)가 얻어진다. 또한, 예비발광시에는, 외광에 예비발광이 가하여져서 촬상 소자(13)에 입력된다. 이때, 촬상 소자(13)의 출력 신호(휘도 신호 성분)중, 이 촬상 소자(13)의 다이내믹 레인지를 초과하는 성분은 클립되어 버리기 때문에, 차분 검파치는, 클립된 부분이 배제되어, 약간 비뚤어져 버린다. 따라서, 정확한 본 발광의 발광량을 연산할 수 없다. 전술한 바와 같이, 외광이 거의 없는 경우의 플래시 촬영은 드물기 때문에, 예비발광전 및 예비발광시의 노광 동작을 가능한 한 단시간에 함에 의해, 외광의 영향을 작게 하고, 예비발광시의 촬상 소자(13)의 다이내믹 레인지에 충분히 여유가 있도록 하는 것이 필요해진다.

다음에, 플래시 촬영의 예비발광 타이밍에 관해 설명한다. 처음에, 종래의 플래시 촬영에 관해 설명한다.

도 10은 종래의 CCD 이미지 센서의 플래시 촬영 시퀀스의 예를 도시하는 도면이다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 촬상 소자(13)에 CCD 이미지 센서를 사용한 경 우, 타이밍(T51)에서 예비발광전의 노광이 시작되고, 타이밍(T52)에서 수광부의 신호 전하가 V전송 레지스터에 이동되고, 그 후의 타이밍(T53)까지의 기간에서 신호 전하가 순차적으로 출력 판독되고, 예비발광전 검파치(D1)가 검파된다. 계속해서, 타이밍(T54 내지 T55)의 기간에서 예비발광시의 노광이 행하여지고, 그 후의 타이밍(T55 내지 T56)까지의 기간에서 마찬가지로 신호 전하가 판독되어, 예비발광시 검파치(D2)가 검파된다. 이때, 차분 검파치가 연산되어 본 발광시의 플래시 광량이 연산된 후, 타이밍(T57) 이후의 소정 타이밍에서 본 발광에 의한 플래시 촬영이 행하여진다. 이와 같이, CCD 이미지 센서에서는, 모든 화소의 노광 타이밍이 같기 때문에, 예비발광시의 노광 동작에 있어서의 예비발광의 영향은, 화면 내의 전 영역에 일양하게 주어진다.

한편, 도 11은 종래의 CMOS 이미지 센서의 플래시 촬영 시퀀스의 예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 12는 종래의 CMOS 이미지 센서에 의해 얻어지는 예비발광시의 화상에 관해 설명하기 위한 도면이다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 촬상 소자(13)에 종래의 CMOS 이미지 센서를 사용한 경우, 타이밍(T61)에서 예비발광전의 노광이 시작되고, 타이밍(T62)에서 예비발광시의 노광이 시작되어, 각각의 검파치가 취득되어, 차분 검파치가 연산된다. 여기서, 상술한 바와 같이, CMOS 이미지 센서에서는, 화면 상방의 선두 라인부터 하방의 최종 라인을 향하여 노광 기간이 차례로 어긋나 간다. 예를 들면, 예비발광시에는, 도면중의 타이밍(T62)에서 선두 라인의 노광이 시작되지만, 최종 라인의 노광은 그 후의 타이밍(T63)에서 시작된다. 이에 대해, 예비발광의 시간은 수 10μ sec으로 짧기 때문에, 예비발광의 반사광은 일부의 화소밖에 수광할 수 없다. 예를 들면, 도 12에 도시하는 바와 같이 예비발광이 행하여진 경우에는, 예비발광시의 노광 동작에서 예비발광의 영향은, 화면 내의 일부의 영역(B)(도 12에서는 화면 상부)으로 한정되고, 나머지 영역에서는, 예비발광의 영향이 없는 외광만의 검파치밖에 구할 수 없다. 따라서, 예비발광시의 검파치를 고정밀도로 구할 수 없어서, 본 발광의 광량을 고정밀도로 연산할 수 없다.

이에 대해, 이하의 도 13에 도시하는 바와 같이, 예비발광시에서의 노광 시작시에 모든 화소의 전하를 한번에 쓸어 버리도록 하는 것이 고려되고 있다.

도 13은 종래의 CMOS 이미지 센서의 플래시 촬영 시퀀스의 다른 예를 도시하는 도면이다. 또한 도 14는 이 경우에 얻어지는 예비발광시의 화상에 관해 설명하기 위한 도면이다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 예비발광전의 노광을 시작하는 경우(타이밍(T71)), 및 예비발광시의 노광을 시작하는 경우(타이밍(T72))에, 촬상 소자(13)의 모든 화소의 전하를 쓸어버려서, 화면 내의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작하도록 한다. 이로써, 예비발광시의 노광 동작에서의 예비발광의 영향은, 화면 내의 상부로부터 하부까지 일양하게 얻어지기 때문에, 예비발광시의 검파치를 고정밀도로 구할 수 있다. 또한, 예비발광의 직전의 노광 기간이 단축되기 때문에, 적어도 화면 상방에서는 외광이 큰 경우에도 그것에 의해 화소 신호가 촬상 소자(13)의 다이내믹 레인지를 초과하는 것을 피할 수 있다.

그러나, 화면 내의 모든 화소를 동시에 판독하는 것은 가능하지 않기 때문 에, 화면 내의 각 화소 신호의 판독은, 1라인마다 어긋나서 순차적으로 행하여진다. 따라서, 예비발광전 및 예비발광시의 노광 시간은, 하방 라인의 화소일수록 길어진다. 예를 들면, 도 14에 도시하는 바와 같이, 타이밍(T81 내지 T83)의 1수직 동기 기간에 모든 화소 신호의 판독이 행하여지는 경우, 화면 상방의 선두 라인의 화소의 노광 시간(타이밍(T81 내지 T82))이 최단(예를 들면 1/4000sec 정도)이고, 최종 라인의 화소의 노광 시간(타이밍(T81 내지 T83))이 최장(예를 들면 1/수100sec 정도)으로 된다.

여기서, 도 14와 같이 모든 화소의 전하 판독에 1수직 동기 기간을 필요로 할 때에, 화면의 전 영역에서 동일한 외광량을 갖는 일양한 피사체를 촬상하는 경우를 생각한다. 도 15는, 이 경우의 예비발광전 검파치(D1)의 검파예를 도시하는 그래프이다.

도 15의 (A)는, 1/2 수직 동기 기간분만큼 노광한 때에 촬상 소자(13)의 출력 신호가 다이내믹 레인지의 50%에 달하는 피사체를 촬상한 경우의 검파치를 도시하고 있다. 노광 시간은 화면상의 하방의 라인의 화소일수록 길어지고, 이 경우에는, 화면 중앙의 화소 신호는 다이내믹 레인지의 50% 정도, 화면 하방의 최종 라인의 화소 신호는 100% 정도의 출력치로 된다.

또한, 도 15의 (B)는, 1/4 수직 동기 기간분만큼 노광한 때에 촬상 소자(13)의 출력 신호가 다이내믹 레인지의 50%에 달하는 피사체를 촬상한 경우를 도시하고 있고, 이 경우에는, 화면 중앙의 화소 신호의 출력치가 다이내믹 레인지의 100%정도에 달하고, 그보다 하방의 화소 신호는 다이내믹 레인지를 초과하여 버려서, 올 바른 외광량을 검파할 수 없게 된다.

도 16은 화면 하방의 화소 신호가 클립되는 경우의 차분 검파치의 연산예를 도시하는 도면이다.

도 16의 예에서는, 촬상 소자(13)상의 선두 라인의 판독 시작시에, 이 라인에서의 화소 신호의 출력치가 촬상 소자(13)의 다이내믹 레인지의 20%정도로 되는 일양한 외광이 존재하고 있고, 최종 라인의 판독시에는, 이 라인의 화소 신호의 출력치가 다이내믹 레인지의 80%정도에 달하고 있다. 또한, 예비발광에 의해 입사되는 반사광의 광량(외광 성분을 포함하지 않는)은, 촬상 소자(13)의 다이내믹 레인지의 50%정도로 되어 있다. 또한, 여기서는, 예비발광의 반사광은 화면의 전역에서 일양하게 수광되는 것으로 하고 있다.

이와 같은 경우에, 예비발광시에는, 외광 성분과 예비발광의 반사 성분이 합성된 값(예비발광시 검파치(D2))이 검파되기 때문에, 화면 중앙보다 하방의 화소 신호는 다이내믹 레인지를 초과하여 버리고, 검파치가 클립된다. 따라서, 예비발광시 검파치(D2)와 예비발광전 검파치(D1)와의 차분 검파치는, 검파치가 클립된 영역에서, 실제의 예비발광의 반사광 성분과는 일치하지 않는다. 이와 같이, 노광 시작 시간을 일치시키는 것만으로는, 본 발광시의 광량을 정확하게 얻는 데는 불충분하였다.

이와 같은 문제에 대해, 본 실시의 형태에서는, 수광부(41)로부터 칼럼(42)에 대해 화소를 솎아내어 전하를 전송함으로써, 화면 전체의 화소 신호의 판독 시간을 단축하고, 본 발광 광량의 연산에 대한 외광의 영향을 저감한다.

도 17은 본 실시의 형태에서의 예비발광전 노광시 및 예비발광 노광시에 있어서의 화소 신호의 간헐 판독 방법의 한 예를 도시하는 도면이다.

도 17의 (A)에서는, 간헐 판독 방법의 한 예로서, 촬상 소자(13) 위의 수광부(41)의 화소 신호중, 수평방향, 수직방향 모두 n화소에 1개씩을 간헐적으로 판독하는 경우에 관해 도시하고 있다. 이때 칼럼(42)에는, 각 렬의 수광부(41)중 n화소(도면에서는 n=4)에 하나로부터 신호 전하가 간헐적으로 전송되고, 출력된다. 또한, 도 17의 (A)와 같이, 판독하는 화소의 위치를 라인마다 하나씩 어긋나게 한 경우에는, 화면 전체로는 예를 들면 도 17의 (B)와 같이 경사 방향으로 연속하는 화소로부터 신호 전하가 판독되고, 모든 화소중 1/n(이 예에서는 1/4)의 화소에서 신호 전하의 판독이 행하여진다.

도 18은 본 실시의 형태의 CMOS 이미지 센서의 플래시 촬영 시퀀스의 예를 도시하는 도면이다.

도 18에서는, 상술한 도 11 및 도 13과 마찬가지로, 모든 화소의 전하 판독에 1수직 동기 기간분을 필요로 하는 경우의 예를 도시하고 있다. 이 경우, 도 17과 같이 4화소에 하나씩 화소 신호를 간헐적으로 판독하면, 판독에 걸리는 시간은 1/4로 단축된다. 도 18에서, 예비발광전 노광일 때는, 타이밍(T91)에서 촬상 소자(13)의 모든 화소의 전하를 쓸어버리고 나서, 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작시키고, 타이밍(T92)에서 화면 상방의 선두 라인부터 전하 판독을 시작시킨다. 그 후, 수직 동기 기간의 1/4분의 시간 후에 화면 전체에 대한 전하 판독이 완료된다(타이밍(T93)). 예비발광시 노광일 때는, 타이밍(T94)에서 모든 화소의 전하를 쓸어버리고 나서 노광 동작을 시작시키고, 전하 판독을 시작하는 타이밍(T95)까지의 기간 내에 플래시(21)를 예비발광시킨다. 그리고, 선두 라인부터의 전하 판독을 시작하고 나서, 수직 동기 기간의 1/4의 시간 후의 타이밍(T96)에서, 화면 전체에 대한 전하 판독이 완료된다.

도 19는, 본 실시의 형태에서의 차분 검파치의 연산예를 도시하는 도면이다.

도 19에서는, 외광의 광량 및 예비발광의 반사광량의 조건을 도 16과 같게 한 경우의 검파의 예를 도시하고 있다. 도 16의 경우의 예비발광전 노광에서는, 선두 라인부터 최종 라인으로 차례로 전하를 판독하여 가는 동안에, 화소 신호의 레벨이 촬상 소자(13)의 다이내믹 렌즈의 50%를 초과하고 있지만, 도 19의 경우에는, 전하의 판독 시간이 1/4로 되기 때문에, 선두 라인부터 최종 라인을 향하여서의 검파치의 상승률이 1/4로 되어, 전 라인의 화소 신호의 레벨이 다이내믹 레인지의 50% 이하로 되어 있다. 이 때문에, 예비발광시 노광할 때에도, 촬상 소자(13)의 출력 신호 레벨이 다이내믹 레인지를 초과하지 않아, 클립되는 것이 없어지기 때문에, 예비발광시 검파치(D2)와 예비발광전 검파치(D1)와의 차분 검파치는, 실제의 예비발광시의 반사광 성분과 동등하게 되어, 정확한 값이 검파된다. 따라서, 본 발광시의 플래시의 발광량을 정확하게 구할 수 있다.

또한, 도 18에서, 촬상 소자(13)에 의해 예비발광전 및 예비발광시의 동작이 행하여지는 기간에는, 촬상 소자(13)의 출력이 수직 동기 신호의 2사이클분에 1회로 되어, 화상 신호의 출력이 도중절단된다. 또한, 화면 내의 화소 신호가 간헐적으로 판독되기 때문에, 출력된 화상도 흐트러진 상태로 된다. 그래서, 이 동안보다 수직 동기 신호의 수사이클분만큼 전의 출력 화상 신호를 미리 메모리(23)에 기억하여 두고, 촬상 소자(13)에 의해 예비발광전의 노광 동작이 시작된 때는, 촬상 소자(13)에 의한 촬상 화상 신호 대신에, 메모리(23)에 기억된 이전의 화상 신호를 판독하여, 후단의 표시계에 출력하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이로써, 영상의 흐트러짐을 유저에게 인식시키지 않도록 할 수 있다.

도 20은 본 실시의 형태에서의 예비발광전 노광시 및 예비발광 노광시에 있어서의 화소 신호의 간헐 판독 방법의 다른 예를 도시하는 도면이다.

도 20에서는, 촬상 소자(13) 위의 수광부(41)의 화소 신호중, n라인(도면에서는 n=4)에 하나씩을 간헐적으로 판독한 경우에 관해 도시하고 있다. 이 경우에도, 모든 화소의 1/n로부터만 신호 전하가 판독되기 때문에, 도 17의 경우와 마찬가지로 화면 전체의 전하 판독에 필요로 한 시간은 1/n로 되고, 마찬가지로 본 발광시의 플래시의 발광량의 연산 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 이 예에서는 모든 열에 관해 판독을 행하는 화소의 위치가 같게 되기 때문에, 전하 판독을 위한 촬상 소자(13)의 회로 구성을 단순화할 수 있다. 또한, 그외에 예를 들면, n열에 하나의 화소로부터 신호 전하를 판독하도록 하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태의 촬상 장치에 의하면, 플래시의 예비발광의 동작시에는, 촬상 소자(13)의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작함과 함께, n화소에 하나씩 간헐적으로 신호 전하를 판독하여 검파를 행한다. 이 때문에, 촬상 소자(13)의 노광 시간을 화면의 전 영역에 걸쳐서 단축하면서, 촬상 소자(13)의 모든 영역에 예비발광의 영향을 줄 수 있다. 따라서, 특히 외광의 광량이 비교적 큰 경우에도, 예비발광시의 촬상 소자(13)의 수광량이 다이내믹 레인지를 초과하는 것이 적어지기 때문에, 검파치의 정확성이 향상하고, 본 발광시의 광량을 보다 고정밀도로 구하는 것이 가능해진다.

또한, 예비발광시 검파치에 더하여, 예비발광전 검파치를 검파함에 의해, 예비발광시 검파치로부터 예비발광전 검파치를 감산하고, 외광이 배제된 예비발광만을 포함하는 차분 검파치를 얻음에 의해, 외광이 배제된 예비발광만을 포함하는 차분 검파치를 얻을 수 있기 때문에, 본 발광시의 광량을 한층 고정밀도로 구하는 것이 가능해진다.

또한, 예비발광전 검파 및 예비발광시 검파할 때의 화소의 솎아내는 양(n)은, 그때에 검출된 외광의 광량에 따라 가변으로 하여도 좋다. 예를 들면, 화소의 솎아내는 양(n)을 크게 함으로써, 화면 전체의 전하 판독에 필요로 하는 시간이 단축되기 때문에, 예비발광전 검파치(D1)의 화면 내의 화소 위치에 따른 상승률이 보다 작아진다. 따라서, 외광의 광량이 클 때는, 화소의 솎아내는 양(n)을 크게 함으로써, 검파치가 클립되는 사태를 보다 확실하게 회피할 수 있다.

또한, 렌즈의 이동에 의한 줌 기능을 탑재하는 촬상 장치라면, 초점 거리에 응하여 화소의 솎아내는 양(n)을 가변으로 하도록 하여도 좋다. 이것은, 플래시를 조사하는 피사체에 의해서는, 줌 배율을 높였을 때는, 낮은 경우와 비교하여 검파하는 화소 수를 적게 하여도, 본 발광시의 발광량에 대한 충분한 연산 정밀도가 얻어지는 경우가 있는 것을 이용한 것이다.

도 21은, 초점 거리와 화각과의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 22는, 초점 거리와 화소의 솎아내는 양과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

여기서는, 피사체(2)로서 인물의 얼굴을 상정한다. 도 21의 (A)에서, 촬상 장치(1)의 촬상면으로부터 피사체(2)까지의 거리를 L, 수직방향의 촬영 범위의 거리를 2Lver라고 한다. 또한, 도 21의 (B)에서, 촬영 범위(3)의 대각 방향의 거리를 2Ls라고 한다. 초점 거리(f)가 38㎜(35㎜ 환산)인 경우의 화각(2ω)은 약 60°이고, 촬영 범위(3)의 횡방향과 대각 방향이 이루어지는 각도(θ)를 37°로 하여, Ls=L*tanθ, Lver=Ls*sinθ가 되는 식에 대입하면, 촬영 범위(3)의 수직방향 거리(2Ls)는 0.7L로 된다. 이와 같이, 초점 거리(f)를 기초로 실제로 촬영되는 범위의 크기를 구할 수 있다. 그리고, 피사체(2)가, 촬상 장치(1)로부터 플래시가 도착하는 범위 내의 거리(L)에 있을 때, 그 피사체(2)가 화면에 차지하는 크기를 연산하는 것이 가능해진다.

여기서, 예를 들면 도 22에 도시하는 바와 같이 소정의 라인 수(n)마다 화소 신호를 간헐적으로 판독하는 경우, 촬영 범위(3a)로 피사체(2)를 촬상한 때에, 예를 들면 화면 전체에서 도 22와 같이 9라인분의 판독이 필요하게 되었다고 한다. 그리고, 그 상태에서 초점 거리를 크게 하면, 촬영 범위(3b) 내로 피사체(2)가 줌 되어 비친다. 플래시 촬영시의 예비발광시 노광에서는, 그 피사체(여기서는 인물의 얼굴을 상정한다)로부터의 예비발광의 반사광을 수광할 수 있다면, 본 발광의 광량을 충분한 정밀도로 연산할 수 있기 때문에, 도 22와 같이 촬영 범위(3a)에서 피사체(2)의 얼굴로부터의 반사광이 3라인분만큼 검출되어 있는 경우에, 촬영 범위(3b)에서는 그 범위 내의 9라인 부분을 검파할 필요는 없고, 피사체(2)에 걸려 있는 3 라인분만을 검파하면, 촬영 범위(3a)와 동등한 연산 정밀도를 얻을 수 있다.

한 예로서, n=16으로 하였을 때, 촬상 소자(13)의 총 라인 수가 500이라고 하면, 간헐 판독되는 화소 영역은 화면 전체의 3%정도로 되고, 피사체(2)까지의 거리(L)가 2.5m인 경우, 실제의 피사체(2)상에서 약 5㎝의 간격에 상당하는 반사광 성분이 판독되게 된다. 이 경우, 인간의 턱과 이마 사이를 20㎝로 하면, 인간의 얼굴중에서 3 내지 4라인 정도를 검파하는 것이 된다. 또한, 마찬가지로, n=4일 때는, 피사체(2)상에서 약 1㎝의 간격으로 된다.

이와 같이, 촬상 소자(13)가 구비하는 라인 수, 초점 거리(f), 상정하는 피사체의 크기(여기서는 수직방향의 길이) 등의 치로부터 솎아내는 양(n)을 정할 수 있기 때문에, 예를 들면 인물 촬영 모드라는 동작 모드마다 광각단(廣角端)에서의 필요한 솎아내는 양(n)을 설정하여 두고, 플래시 촬영시에는 초점 거리(f)를 길게 하는(즉 줌 배율을 크게 하는) 것에 응하여 그 솎아내는 양(n)을 크게 함으로써, 예비발광시의 노광 시간을 단축하여 본 발광의 광량의 연산 정밀도를 높이는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은, 디지털 카메라나, 정지화상의 촬상 기능을 구비한 디지털 비디오 카메라 등의 촬상 장치 외에, 마찬가지 기능을 구비한 휴대 전화기 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등에도 적용할 수 있다.

또한, 외부의 촬상 소자 및 플래시가 접속되고, 그 촬상 소자 및 플래시에 의한 촬상 동작을 제어하여, 촬상 화상을 받아들이는 것이 가능한 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리기기(컴퓨터)에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 그 경우, 상 기한 촬상 장치가 가져야 할 기능의 처리 내용을 기술한 프로그램이 제공된다. 그리고, 그 프로그램을 컴퓨터에서 실행함에 의해, 상기 처리 기능이 컴퓨터상에서 실현된다. 처리 내용을 기술한 프로그램은, 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체에 기록하여 둘 수 있다. 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서는, 자기 기록 장치, 광디스크, 광자기 기록 매체, 반도체 메모리 등이 있다.

프로그램을 유통시키는 경우에는, 예를 들면, 그 프로그램이 기록된 광디스크 등의 가반형 기록 매체가 판매된다. 또한, 프로그램을 서버 컴퓨터의 기억 장치에 격납하여 두고, 네트워크를 통하여, 서버 컴퓨터로부터 다른 컴퓨터에 그 프로그램을 전송할 수도 있다.

프로그램을 실행하는 컴퓨터는, 예를 들면, 가반형 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 서버 컴퓨터로부터 전송된 프로그램을, 자기의 기억 장치에 격납한다.

그리고, 컴퓨터는, 자기의 기억 장치로부터 프로그램을 판독하고, 프로그램에 따른 처리를 실행한다. 또한, 컴퓨터는, 가반형 기록 매체로부터 직접 프로그램을 판독하고, 그 프로그램에 따른 처리를 실행할 수도 있다. 또한, 컴퓨터는, 서버 컴퓨터로부터 프로그램이 전송될 때마다, 차례로, 수취한 프로그램에 따른 처리를 실행할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 플래시의 예비발광할 때에, 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작시킨 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하도록 함으로써, 고체 촬상 소자상의 모든 영역에 예비발광의 영 향이 주어짐과 함께, 예비발광시의 고체 촬상 소자의 노광 시간이 단축화되어, 외광 성분의 검파량이 적어진다. 이 때문에, 외광이 비교적 강한 경우에, 예비발광시의 검파량이 다이내믹 레인지를 초과하여 버리는 일이 적어져서, 예비발광에 의한 반사광 성분을 정확하게 검파하는 것이 가능해지기 때문에, 본 발광의 광량의 연산 정밀도가 향상하고, 보다 고화질의 화상을 얻을 수 있다.

Claims (13)

1. 각 화소의 화소 신호에 대해 랜덤 액세스가 가능한 고체 촬상 소자를 이용하여 화상을 촬상하는 촬상 장치에 있어서,

   피사체에 광을 조사하는 플래시와,

   상기 고체 촬상 소자에 의한 촬상 화상 신호로부터 촬상 화상의 밝기를 검파하는 검파 수단과,

   상기 플래시의 본 발광의 동작 전에 상기 플래시의 예비발광을 행하게 하여, 상기 예비발광시의 화상을 상기 고체 촬상 소자에 의해 촬상시키고, 상기 예비발광시의 촬상 화상 신호를 기초로 상기 검파 수단에 의해 촬상 화상의 밝기를 검파시키고, 검파된 상기 예비발광시의 밝기에 의거하여 상기 플래시의 상기 본 발광시의 광량을 연산하는 제어 수단을 가지며,

   상기 제어 수단은, 상기 예비발광의 동작시에, 상기 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작시킨 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하고, 상기 검파 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어 수단은 또한, 상기 예비발광의 직전에, 상기 플래시를 발광시키지 않고 상기 고체 촬상 소자에 의해 화상을 촬상시키고, 상기 예비발광의 직전에서의 촬상 화상 신호를 기초로 상기 검파 수단에 의해 촬상 화상의 밝기를 검파시키고, 상기 예비발광의 직전 및 상기 예비발광시에 각각 상기 검파 수단에 의해 검파된 밝기의 차분치에 의거하여 상기 플래시의 상기 본 발광시의 광량을 연산하도록 하고, 상기 예비발광의 직전에서의 상기 고체 촬상 소자의 촬상에서도, 상기 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작시킨 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하고, 상기 검파 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 상기 예비발광의 직전 및 상기 예비발광시의 각 촬상 동작에서는, 상기 고체 촬상 소자의 화소 신호를 수평방향의 라인 단위로 판독하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 상기 예비발광의 직전 및 상기 예비발광시의 각 촬상 동작에서, 상기 고체 촬상 소자의 화소 신호를 수직방향의 라인 단위로 판독하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 상기 예비발광의 직전 및 상기 예비발광시의 각 촬상 동 작에서, 외광의 광량이 클수록, 상기 고체 촬상 소자로부터 화소 신호를 간헐적으로 판독하기 위한 상기 화소 간격을 크게 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
6. 제 2항에 있어서,

   렌즈를 광축에 따라서 이동시킴으로써 피사체의 확대 화상을 촬상하는 줌 기구를 또한 가지며,

   상기 제어 수단은, 상기 예비발광의 직전 및 상기 예비발광시의 각 촬상 동작에서, 상기 줌 기구의 초점 거리가 클수록, 상기 고체 촬상 소자로부터 화상 신호를 간헐적으로 판독하기 위한 상기 화소 간격을 크게 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 예비발광의 동작 전에 상기 고체 촬상 소자에 의해 촬상된 화상 정보를 기억하는 기억 수단을 또한 가지며,

   상기 제어 수단은, 상기 고체 촬상 소자에 의해 상기 예비발광의 직전의 촬상 동작이 시작된 때, 해당 촬상 동작 및 그 직후의 상기 예비발광시의 촬상 동작에 의해 촬상되는 화상 대신에, 상기 기억 수단에 기억된 화상 정보를 판독하여, 후단의 화상 표시 처리 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 고체 촬상 소자는, XY어드레스형의 이미지 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 XY어드레스형의 이미지 센서는, CMOS 이미지 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
10. 각 화소의 화소 신호에 대해 랜덤 액세스가 가능한 고체 촬상 소자를 이용하고, 플래시를 조사하여 화상을 촬상하기 위한 촬상 방법에 있어서,

    상기 플래시의 본 발광의 동작 전에 상기 플래시의 예비발광을 행하고, 상기 예비발광시의 화상을 상기 고체 촬상 소자가 촬상하는 예비발광시 촬상 스텝과,

    검파 수단이, 상기 예비발광시에 촬상된 화상의 밝기를 검파하는 예비발광시 검파 스텝과,

    연산 수단이, 상기 예비발광시에 검파된 화상의 밝기에 의거하여 상기 플래시의 상기 본 발광시의 광량을 연산하는 연산 스텝을 포함하고,

    상기 예비발광시 촬상 스텝에서는, 상기 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작한 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하도록 한 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 예비발광시 촬상 스텝 전에, 상기 플래시를 발광시키지 않고 상기 고체 촬상 소자가 화상을 촬상하는 예비발광전 촬상 스텝과,

    상기 검파 수단이, 상기 예비발광전 촬상 스텝에서의 촬상 화상 신호를 기초로 화상의 밝기를 검파하는 예비발광전 검파 스텝을 또한 포함하고,

    상기 예비발광전 촬상 스텝에서는, 상기 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작한 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하도록 하고,

    상기 연산 스텝에서는, 상기 예비발광전 검파 스텝 및 상기 예비발광시 검파 스텝에서 각각 검파된 밝기의 차분치에 의거하여 상기 플래시의 상기 본 발광시의 광량을 연산하도록 한 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
12. 각 화소의 화소 신호에 대해 랜덤 액세스가 가능한 고체 촬상 소자를 이용하고, 플래시를 조사하여 화상을 촬상하기 위한 촬상 제어 처리를 컴퓨터에 실행시키는 촬상 제어 프로그램에 있어서,

    상기 플래시의 본 발광의 동작 전에 상기 플래시의 예비발광을 행하게 하여, 상기 예비발광시의 화상을 상기 고체 촬상 소자에 의해 촬상시키고, 상기 예비발광시의 촬상 화상 신호를 기초로 검파 수단에 의해 촬상 화상의 밝기를 검파시키고, 상기 예비발광의 동작시에는, 상기 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작시킨 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하도록 한 제어 수단,

    상기 예비발광시에 상기 검파 수단에 의해 검파된 화상의 밝기에 의거하여 상기 플래시의 상기 본 발광시의 광량을 연산하는 연산 수단으로서 상기 컴퓨터를 기능시키는 것을 특징으로 하는 촬상 제어 프로그램
13. 제 12항에 있어서,

    상기 제어 수단은 또한, 상기 예비발광의 직전에, 상기 플래시를 발광시키지 않고 상기 고체 촬상 소자에 의해 화상을 촬상시키고, 상기 예비발광의 직전에서의 촬상 화상 신호를 기초로 상기 검파 수단에 의해 촬상 화상의 밝기를 검파시키고,

    상기 연산 수단은 또한, 상기 예비발광의 직전 및 상기 예비발광시에 각각 상기 검파 수단에 의해 검파된 밝기의 차분치에 의거하여 상기 플래시의 상기 본 발광시의 광량을 연산하도록 하고,

    상기 제어 수단은, 상기 예비발광의 직전에서의 상기 고체 촬상 소자의 촬상에서도, 상기 고체 촬상 소자의 모든 화소의 노광 동작을 동시에 시작시킨 후, 각 화소의 화소 신호를 소정의 화소 간격으로 간헐적으로 판독하도록 한 것을 특징으로 하는 촬상 제어 프로그램.

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