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【発明の名称】 撮像装置及びその制御方法
【発明者】 【氏名】前田 宗克
【要約】 【課題】電子シャッターのスピードが一定以上の高速の場合であっても、ストロボによる１回の予備発光を行うのみで、当該予備発光の分解能を低下させること無く、本発光時の発光量を適正に算出できるようにする。

【構成】ストロボ１８から発せられた予備発光に基づき撮像素子８で撮像された画像データに応じて、ストロボ１８から発する本発光を制御するストロボ発光制御部１９と、当該予備発光の際に撮像素子８の各読み出しラインにおける露光時間が重ならない状態の場合に、撮像素子８の読み出し方式をグローバルシャッターに設定し、各読み出しラインにおける露光時間の開始タイミングを合致させる撮像素子駆動部１４と、グローバルシャッターの設定が行われた場合に、撮像素子８から画像データの読み出しを行う前に、絞り２を閉じる制御を行う絞り駆動機構駆動部１３を具備するようにする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の撮像を行う撮像素子と、
被写体に閃光を発する閃光手段から発せられた予備発光に基づき前記撮像素子で撮像された画像データに応じて、前記閃光手段から発する前記被写体の撮像に係る本発光を制御する発光制御手段と、
前記撮像素子の各読み出しラインにおける露光時間の開始タイミングを合致させる第１の駆動手段と、
前記撮像素子から前記画像データの読み出しを行う前に、前記撮像素子を遮光する制御を行う第２の駆動手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２の駆動手段は、絞りを閉じる制御を行って、前記各読み出しラインにおける露光時間を同一にすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像素子は、ＸＹアドレス方式の撮像素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
被写体の撮像を行う撮像素子と、被写体に閃光を発する閃光手段から発せられた予備発光に基づき前記撮像素子で撮像された画像データに応じて、前記閃光手段から発する前記被写体の撮像に係る本発光を制御する発光制御手段とを具備する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子の各読み出しラインにおける露光時間の開始タイミングを合致させるステップと、
前記撮像素子から前記画像データの読み出しを行う前に、前記撮像素子を遮光する制御を行うステップと
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体に閃光を発するストロボ（閃光手段）を具備する撮像装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置において、撮影を行う被写体に対するストロボの本発光量を決定するために、当該本発光の直前に予備発光を行ってストロボの本発光量を算出するストロボ発光制御方法を実行するものがある。
【０００３】
ＣＭＯＳセンサー等のＸＹアドレス方式（２次元行列状に配列された画素を受光面とする）の撮像素子を用いた撮像装置では、当該撮像素子の各読み出しラインにおける露光時間の開始タイミングが異なる。このため、撮像素子の受光面全体に同一のストロボ光を照射させることが困難である。そこで、従来の撮像装置においては、予備発光を各読み出しラインの露光時間の開始タイミングと同期させ、読み出しライン数と同数の予備発光を連続して行うストロボ発光制御方法を実行している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ＸＹアドレス方式の撮像素子の撮像装置においてグローバルシャッターを用いたストロボ発光制御方法では、当該グローバルシャッターを用いて全読み出しラインの露光時間の開始タイミングを合わせ、ストロボの予備発光を行う。しかしながら、読み出しライン数が多い場合、最後に読み出すラインでは露光時間が最初に読み出すラインと比べ長くなってしまい、露光時間に大きな差が生じる。そのため、後半で読み出すラインでは、ストロボ光以外の外光を多く取り込んでしまう。
【０００５】
そこで、従来の撮像装置では、このストロボ光以外の外光からの露光量を抑えるために、使用する読み出しラインを間引き、予備発光に使用するライン数を減らすことにより、受光面全体を読み出すために必要な露光時間を短くしている。そして、この場合、予備発光による輝度データと同じように駆動させた予備発光を行っていない輝度データとの差分により、本発光時の発光量の算出を行うストロボ発光制御方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２-３５９７７４号公報
【特許文献２】特開２００６-５０３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＣＭＯＳセンサー等を用いたデジタルビデオカメラ等の撮像装置では、本発光の直前に予備発光を行って当該予備発光により得られた輝度データとストロボ発光をしない場合の輝度データとを比較して、本発光時の発光量を算出するストロボ発光制御を行っている。
【０００８】
電子シャッターのスピードが低速の場合には、撮像素子における各読み出しラインの露光時間が重なるタイミングが存在するため、そのタイミングにおいて予備発光を行うことにより、全読み出しラインに同一のストロボ光を照射することが可能である。しかしながら、電子シャッターのスピードが高速の場合には、撮像素子における全読み出しラインの露光時間が重なるタイミングが存在しないため、受光面全体に同一のストロボ光を照射することができない。
【０００９】
そこで、予備発光を各読み出しラインの露光時間の開始タイミングと同期させ、読み出しライン数と同数の予備発光を連続して行って、受光面全体にストロボ光を照射するストロボ発光制御方法が用いられている。また、グローバルシャッターにより、全読み出しラインの露光時間の開始タイミングを合わせ、露光時間を重ねることで予備発光のタイミングを発生させるストロボ発光制御方法もある。これらの方式では、読み出しライン数が多い場合、最後に読み出すラインでは露光時間が最初に読み出すラインに比べて長くなってしまい、露光時間に大きな差が生じる。
【００１０】
そこで、露光時間に差が生じることを抑えるために、使用する読み出しラインを間引き、予備発光に使用するライン数を減らすことにより、受光面全体を読み出すために必要な露光時間を短くして同一のストロボ光を照射するストロボ発光制御方法がある。
【００１１】
前者の露光時間の開始タイミングを合わせる方法では、ストロボの予備発光を撮像素子の読出しライン数と同数分だけ分割し、連続して発光させる必要がある。しかしながら、この場合、ストロボの発光管の規格から１回の発光時間の発光量を一定以上にする必要があり、予備発光の分解能が低くなってしまうという問題点がある。また、後者の予備発光に使用するライン数を間引く方法においても、受光面全体における予備発光以外の外光の露光量の影響を抑えるために、予備発光に使用するライン数を減らしているため、予備発光の分解能が低くなってしまうという問題点がある。
【００１２】
すなわち、従来の撮像装置においては、電子シャッターのスピードが一定以上の高速の場合に、ストロボ（閃光手段）による１回の予備発光を行うのみで、当該予備発光の分解能を低下させること無く、本発光時の発光量を適正に算出することが困難であった。
【００１３】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、電子シャッターのスピードが一定以上の高速の場合であっても、閃光手段による１回の予備発光を行うのみで、当該予備発光の分解能を低下させること無く、本発光時の発光量を適正に算出すること実現する撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の撮像装置は、被写体の撮像を行う撮像素子と、被写体に閃光を発する閃光手段から発せられた予備発光に基づき前記撮像素子で撮像された画像データに応じて、前記閃光手段から発する前記被写体の撮像に係る本発光を制御する発光制御手段と、前記撮像素子の各読み出しラインにおける露光時間の開始タイミングを合致させる第１の駆動手段と、前記撮像素子から前記画像データの読み出しを行う前に、前記撮像素子を遮光する制御を行う第２の駆動手段とを有する。
【００１５】
本発明の撮像装置の制御方法は、被写体の撮像を行う撮像素子と、被写体に閃光を発する閃光手段から発せられた予備発光に基づき前記撮像素子で撮像された画像データに応じて、前記閃光手段から発する前記被写体の撮像に係る本発光を制御する発光制御手段とを具備する撮像装置の制御方法であって、前記撮像素子の各読み出しラインにおける露光時間の開始タイミングを合致させるステップと、前記撮像素子から前記画像データの読み出しを行う前に、前記撮像素子を遮光する制御を行うステップとを有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電子シャッターのスピードが一定以上の高速の場合であっても、閃光手段による１回の予備発光を行うのみで、当該予備発光を撮像素子の受光面全体に照射することができる。これにより、当該予備発光の分解能を低下させること無く、本発光時の発光量を適正に算出することが可能となる。
【００１７】
また、撮像素子の全読み出しラインの露光時間を同一にすることができるため、予備発光による輝度データを高精度に取得することができ、本発光時の発光量をより適正に算出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１００の概略構成の一例を示す図である。
図１において１は、撮像装置１００外部から入射した光を当該撮像装置１００内部に導くレンズであり、図１には簡略して１枚のレンズを図示している。２は、入射する光の量を調整する絞りである。３は、絞り２を駆動させる絞り駆動モータである。４は、絞り２の駆動状態を検出する絞り状態検出回路部である。
【００２０】
５は、ＮＤフィルターである。６は、ＮＤフィルター５を駆動させるＮＤフィルター駆動モータである。７は、ＮＤフィルター５の駆動状態を検出するＮＤフィルター駆動検出回路部である。ここで、本実施形態では、ＮＤフィルター５を構成した形態を示すが、ＮＤフィルター５を構成しない撮像装置であってもよい。
【００２１】
８は、被写体の撮像を行う撮像素子である。本実施形態の撮像素子８は、ＣＭＯＳセンサー等のＸＹアドレス方式（２次元行列状に配列された画素を受光面とする）の撮像素子で構成されている。ここで、撮像素子８は、ＣＭＯＳセンサーでなくてもＸＹアドレス方式の撮像素子であれば、他の撮像素子であっても構わない。また、撮像素子８には、例えば、行方向又は列方向の何れかの方向に各画素を接続する読み出しラインが複数構成されており、各読み出しラインを介して各画素の電荷（画像信号）が画像データとして読み出されるようになっている。
【００２２】
９は、撮像素子の各画素に蓄えられた電荷（画像信号）に基づく画像データをサンプリング及び増幅するためのＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（Auto Gain Control：自動利得調整）回路部である。１０は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路部９から出力される画像データをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路部である。１１は、Ａ／Ｄ変換回路部１０から出力されたデジタルの画像データに対して種々の信号処理を行うデジタル信号処理回路部である。
【００２３】
１２は、本実施形態の撮像装置１００における動作を統括的に制御するマイクロコンピュータであり、例えば、デジタル信号処理回路部１１からの輝度・色等の情報を受けて、各種の演算処理を行うための制御信号を出力する。
【００２４】
１３は、マイクロコンピュータ１２による制御に基づき、絞り駆動モータ３へ電力の供給を行う絞り機構駆動部である。１４は、マイクロコンピュータ１２による制御に基づき、撮像素子８を駆動するための駆動パルス等を供給する撮像素子駆動部である。この撮像素子駆動部１４は、後述するいわゆるローリングシャッター及びグローバルシャッター等の電子シャッター機能も具備している。
【００２５】
１５は、マイクロコンピュータ１２による制御に基づき、ＮＤフィルター駆動モータ６へ電力の供給を行うＮＤフィルター機構駆動部である。１６は、マイクロコンピュータ１２から送られるデジタルの画像データに基づいて輝度データを検波する輝度情報検波回路部である。１７は、輝度情報検波回路部１６で検波した輝度データを演算処理する輝度情報演算回路部である。
【００２６】
１８は、被写体に対して閃光を発するストロボ（閃光手段）である。１９は、ストロボ１８による閃光の発光を制御するストロボ発光制御部である。２０は、マイクロコンピュータ１２から送られる演算された輝度データの結果を用いて、ストロボ１８の発光量やその発光タイミング等を演算処理するストロボ発光演算部である。２１は、撮像装置１００で撮像された画像データを記録する記録媒体である。
【００２７】
撮像装置１００において、通常時は、ストロボ１８を使用して撮影を行う際のストロボ１８の発光量で被写体を撮影するため、まず、ストロボ発光演算部２０において、予備発光時のストロボ１８の発光量やその発光タイミングを演算する。そして、ストロボ発光演算部２０による演算結果に基づいて、ストロボ発光制御部１９においてストロボ１８を制御し、ストロボ発光演算部２０で算出された発光量でストロボ１８の予備発光を行う。
【００２８】
このとき、被写体の画像情報を撮像素子８が感知し、撮像素子８の各画素に蓄えられた電荷が画像データとして出力され、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路部９でサンプリング及び増幅される。そして、Ａ／Ｄ変換回路部１０でデジタル信号に変換されて、デジタル信号処理回路部１１へ送られる。デジタル信号処理回路部１１では、Ａ／Ｄ変換回路部１０から出力されたデジタルの画像データに対して種々の信号処理を行って、その結果をマイクロコンピュータ１２が輝度情報検波回路部１６に送り、輝度情報検波回路部１６では輝度データを検波する。
【００２９】
そして、輝度情報演算回路部１７では、輝度情報検波回路部１６で検波された予備発光による輝度データと、予備発光を行っていない状態の輝度データとの差分を演算する。この輝度データの演算結果に基づいて、ストロボ発光演算部２０では、実際の被写体の撮像に係るストロボ１８の本発光量を算出する。そして、ストロボ発光制御部１９では、ストロボ発光演算部２０で算出された被写体の撮像に係る本発光量をストロボ１８から発光させる制御を行う。
【００３０】
本実施形態の撮像装置１００の動作としては、ストロボ１８の使用時において、撮像素子８の全読み出しラインにおける露光時間が重ならない電子シャッタースピード、すなわち電子シャッターのスピードが高速であることをマイクロコンピュータ１２が検知した場合、マイクロコンピュータ１２は、撮像素子駆動部１４に対して後述するグローバルシャッターに切り替えるための制御信号を送る。さらに、マイクロコンピュータ１２は、ストロボ１８の予備発光を行うため、ストロボ発光演算部２０に制御信号を送る。
【００３１】
この際、ストロボ発光演算部２０は、ストロボ１８の予備発光時に行う発光量を算出し、ストロボ発光制御部１９は、ストロボ発光演算部２０による演算結果に基づいて、ストロボ１８を制御して発光させる。その後、撮像素子駆動部１４が次の読み出しパルスを撮像素子８に送る前に、マイクロコンピュータ１２は、絞り機構駆動部１３に対して、絞り駆動モータ３を動作させて絞り２を閉じるように制御する。この一連のストロボ１８における予備発光の動作が本発明に係る動作である。
【００３２】
本実施形態の特徴としては、電子シャッタースピードが高速の状態の場合に、撮像素子駆動部１４が、撮像素子８の読み出し制御を、各読み出しラインにおける露光開始タイミングを合致させるグローバルシャッターに変更する。そして、撮像素子８の全読み出しラインにおける露光時間を合わせるため、マイクロコンピュータ１２は、撮像素子駆動部１４が次の読み出しパルスを送る前に、絞り機構駆動部１３を制御して絞り２を閉じるようにする。本実施形態では分かりやすく表現するために、図１では全て独立した回路部の構成を示しているが、全ての構成又はその一部をマイクロコンピュータ１２内に構成するようにする形態であってもよい。
【００３３】
次に、本実施形態の撮像装置１００による制御方法について説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る撮像装置１００による制御方法を示すフローチャートである。具体的に、図２には、撮像装置１００によるストロボ１８の予備発光制御方法について示されている。
【００３４】
本実施形態では、ストロボ１８の使用時に、撮影を行う被写体に対するストロボ１８の本発光量を算出するため、当該本発光前に予備発光を行う。
【００３５】
まず、ステップＳ１０１において、マイクロコンピュータ１２は、撮像素子駆動部１４による電子シャッタースピードが撮像素子８の全読み出しラインにおける露光時間が重なるシャッタースピードであるか否かを判断する。
【００３６】
ステップＳ１０１の判断の結果、撮像素子８の全読み出しラインにおける露光時間が重なるタイミングが存在する電子シャッタースピードである場合には、ステップＳ１０２に進む。そして、ステップＳ１０２において、マイクロコンピュータ１２は、ストロボ１８における通常の予備発光制御を行う。具体的に、本実施形態では、撮像素子８の各読み出しラインにおける露光時間の開始タイミングが順次移動するローリングシャッターで読み出し制御を行い、その露光時間が重なるタイミングでストロボ１８から予備発光を行うようにする。その後、当該フローチャートにおける処理を終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ１０１の判断の結果、撮像素子８の全読み出しラインにおける露光時間が重なるタイミングが存在しない電子シャッタースピードである場合（すなわち、電子シャッタースピードが高速である場合）には、ステップＳ１０３に進む。そして、ステップＳ１０３において、撮像素子駆動部１４は、マイクロコンピュータ１２による制御に基づいて、撮像素子８の読み出し方式を通常のローリングシャッターからグローバルシャッターに変更する。
【００３８】
続いて、ステップＳ１０４において、マイクロコンピュータ１２は、グローバルシャッターにより撮像素子８の全読み出しラインにおける露光時間の開始タイミングが合わせられるため、その重なるタイミングでストロボ１４の予備発光を行う制御をする。
【００３９】
続いて、ステップＳ１０５において、絞り機構駆動部１３は、マイクロコンピュータ１２による制御に基づいて絞り２を閉じる。その後、その後、当該フローチャートにおける処理を終了する。
【００４０】
以上のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の一連の処理により、本実施形態の撮像装置１００によるストロボ１８の予備発光制御が実行される。
【００４１】
最後に、本実施形態の撮像装置１００における特徴的な動作について説明する。
撮像素子駆動部１４からの駆動パルスによる電子シャッタースピードが低速であって撮像素子８の全読み出しラインにおける露光時間が重なるタイミングが存在する場合には、図３に示すように、その露光時間が重なるタイミングでストロボ光を発光する。これにより、通常のローリングシャッターによる読み出し方式においても、撮像素子８の受光面全体にストロボ光を照射させることが可能である。ここで、図３に示された各線分は、各読み出しラインにおける露光時間を示し、また、ＶＤは、撮像素子駆動部１４から撮像素子８へ出力される読み出しパルスを示している。
【００４２】
これに対して、図４に示すように、撮像素子駆動部１４からの駆動パルスによる電子シャッタースピードが高速であって撮像素子８の露光時間が重なるタイミングが存在しない場合には、撮像素子８の読み出し方式をグローバルシャッターに変更する設定を行う。このグローバルシャッターへの変更処理は、撮像素子駆動部１４がマイクロコンピュータ１２による制御に基づき行う。
【００４３】
このグローバルシャッターへの変更により、図５に示すように、撮像素子８の各画素に対する撮像素子駆動部１４からの一括リセット信号に基づいて、撮像素子８の全読み出しラインにおける露光時間の開始タイミングが合致する。そして、このタイミングでストロボ１８の予備発光を行うことにより、撮像素子８の受光面全体に同一のストロボ光を照射することが可能となる。
【００４４】
ここで、ＸＹアドレス方式の撮像素子８の特性上、図５の各読み出しラインの露光時間は、点線で示すように各読み出しラインで異なってしまう。そこで、この際、絞り２を閉じる制御を行い、撮像素子８に入射される図５に示す点線部の光を遮断することで、撮像素子８の全読み出しラインにおける露光時間を同じにする。これにより、１度の予備発光で撮像素子８の受光面全体を照射することができ、ストロボ１８における本発光量を算出する精度の向上を図ることが可能になる。
【００４５】
前述した本実施形態に係る撮像装置を構成する図１の各手段、並びに撮像装置による制御方法を示した図２の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
【００４６】
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。
【００４７】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係る撮像装置の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係る撮像装置の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係る撮像装置の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像装置による制御方法を示すフローチャートである。
【図３】シャッタースピードが低速の際にローリングシャッターによる読み出し方式で読み出しを行う場合のストロボの発光タイミングを示す図である。
【図４】シャッタースピードが高速の際にローリングシャッターによる読み出し方式で読み出しを行う場合のストロボの発光タイミングを示す図である。
【図５】シャッタースピードが高速の際にグローバルシャッターによる読み出し方式で読み出しを行う場合のストロボの発光タイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１：レンズ
２：絞り
３：絞り駆動モータ
４：絞り状態検出回路部（絞り状態検出センサ）
５：ＮＤフィルター
６：ＮＤフィルター駆動モータ
７：ＮＤフィルター駆動検出回路部（ＮＤフィルター駆動検出センサ）
８：撮像素子
９：ＣＤＳ／ＡＧＣ回路部
１０：Ａ／Ｄ変換回路部
１１：デジタル信号処理回路部
１２：マイクロコンピュータ
１３：絞り機構駆動部
１４：撮像素子駆動部（電子シャッター機能を含む）
１５：ＮＤフィルター機構駆動部
１６：輝度情報検波回路部
１７：輝度情報演算回路部
１８：ストロボ（閃光手段）
１９：ストロボ発光制御部
２０：ストロボ発光演算部
２１：記録媒体
１００：撮像装置
【出願人】 【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
【出願日】 平成１８年７月２８日（２００６．７．２８）
【代理人】 【識別番号】１０００９０２７３
【弁理士】
【氏名又は名称】國分 孝悦
【公開番号】 特開２００８−３５２５６（Ｐ２００８−３５２５６Ａ）
【公開日】 平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願番号】 特願２００６−２０６９６６（Ｐ２００６−２０６９６６）