(57)【要約】【課題】測光のとき、受光エリアの任意の領域において被写体の明るさを精度よく検出する【解決手段】ＡＥセンサ３４を備えたデジタルカメラ１０において、光学系に起因して周辺部に沿った光量低下が現れる光量分布データに基づき、受光エリア３４Ｒの中央部を画素加算のない領域とし、受光エリア３４Ｒの周辺部において、加算数２の画素領域を設定し、端部に近い部分には加算数４の画素領域を設定する。測光のとき、ＡＥセンサ駆動部２９は、露出制御部５０からの制御信号に従い、設定された加算数に応じて画素信号を列方向に加算し、読み出す。露出制御部は、周辺部の加算された画素信号、および中央部の加算されていない画素信号と、中心輝度値との比に基づいてゲイン補正処理を行う。【選択図】図９
2015154153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向および水平方向に沿ってマトリクス配置された複数の画素を有する撮像素子と、
被写体光を前記撮像素子の受光エリアに結像させる光学系と、
前記撮像素子から、複数の画素の中で隣り合う画素の画素信号を加算して読み出し可能な撮像素子駆動部と、
前記撮像素子の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる画素信号の加算数を設定する画素加算設定部と、
前記撮像素子から読み出される画素信号に基づいて、被写体の明るさを検出する明るさ検出部とを備え、
前記画素加算設定部が、前記受光エリアの周辺部における加算数を、その中央部の加算数よりも大きく設定し、
前記撮像素子駆動部が、画素領域に設定された加算数に応じて画素信号を読み出し、
前記明るさ検出部が、前記光学系に起因する光量低下に応じて、画素値を補正することを特徴とするカメラ。
【請求項２】
前記画素加算設定部が、前記光学系に従う前記受光エリアの中央部と周辺部との光量差／光量比に応じて、画素数を設定することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記画素加算設定部が、光量の比が半分以下となる周辺部に対して２以上の加算数を設定することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のカメラ。
【請求項４】
前記画素加算設定部が、前記受光エリアの中央部に対して画素加算しないことを特徴とする請求項1乃至３のいずれかに記載のカメラ。
【請求項５】
前記画素加算設定部が、前記受光エリアの周辺部に対し、少なくとも互いに異なる２つの加算数を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカメラ。
【請求項６】
前記画素加算設定部が、前記受光エリアの行および列のいずれか一方向に対して画素加算数を変えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のカメラ。
【請求項７】
前記画素加算設定部が、前記受光エリアの行および列の両方向に対して画素加算数を変えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のカメラ。
【請求項８】
前記撮像素子が、カメラの光学ファインダに導かれた被写体光を受光する測光センサであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のカメラ。
【請求項９】
垂直方向および水平方向に沿ってマトリクス配置された複数の画素を有し、光学系によって被写体光がその受光エリアに結像される撮像素子と、
前記撮像素子から、複数の画素の中で隣り合う画素の画素信号を加算して読み出し可能な撮像素子駆動部と、
前記撮像素子の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる画素信号の加算数を設定する画素加算設定部と、
前記撮像素子から読み出される画素信号に基づいて、被写体の明るさを検出する明るさ検出部とを備え、
前記画素加算設定部が、前記受光エリアの周辺部における加算数を、その中央部の加算数よりも大きく設定し、
前記撮像素子駆動部が、画素領域に設定された加算数に応じて画素信号を読み出し、
前記明るさ検出部が、前記光学系に起因する光量低下に応じて、画素値を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
垂直方向および水平方向に沿ってマトリクス配置された複数の画素を有し、光学系によって被写体光がその受光エリアに結像される撮像素子から、複数の画素の中で隣り合う画素の画素信号を加算して読み出し、
前記撮像素子の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる画素信号の加算数を設定し、
前記撮像素子から読み出される画素信号に基づいて、被写体の明るさを検出する撮像方法であって、
前記受光エリアの周辺部における加算数を、その中央部の加算数よりも大きく設定し、
画素領域に設定された加算数に応じて画素信号を読み出し、
前記光学系に起因する光量低下に応じて、画素値を補正することを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス状に画素を配列させたエリアタイプの測光センサによって被写体の明るさを検出するカメラに関し、特に、光学系等に起因するエリア内不均一な受光量の補正処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフ型デジタルカメラなどでは、測光センサ（ＡＥセンサ）がマトリクス状に画素配列させた撮像素子によって構成されている。撮影光学系を通って光学ファインダに入射した被写体光が測光センサの受光面に結像され、被写体の明るさが２次元的光量分布で検出される。分割測距によってＡＦ処理を行う場合、特定の測距エリアにおける被写体の明るさが検出される。
【０００３】
イメージサークル周辺部は、撮影光学系などの光学特性に起因してその中心部よりも光量が低下する。受光エリアにおける受光量のバラつきを抑えるため、画素位置に応じてゲイン補正処理が施される。
【０００４】
ゲイン値が大きいとその分信号ノイズ成分が増大し、正確に被写体輝度レベルを検出できない。一方で、ノイズを抑えるためにセンサ感度を上げると、輝度の高いエリアが飽和してしまう。これを防ぐため、感度を変えながら輝度分布データを複数回測定し、それらを合成して被写体明るさを検出することが可能である。また、低輝度の被写体に対応するため、画素を加算して測光および焦点検出を行うこともできる（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５４５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
時分割によって複数の輝度分布データを取り入れる場合、被写体の動きなどによって光量変化が生じ、光学系に起因する光量低下の補正を適正に行うことが困難となる。また、複数の輝度分布データに対する測光処理に時間がかかり、迅速な撮影を行うのに障害となる。
【０００７】
したがって、測光センサによって被写体の明るさを検出するとき、被写体の輝度レベルに関係なく、ノイズを抑えた光学系に起因する光量低下の補正を行うことが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のカメラは、垂直方向および水平方向に沿ってマトリクス配置された複数の画素を有する撮像素子と、被写体光を撮像素子の受光エリアに結像させる光学系と、撮像素子から、複数の画素の中で隣り合う画素の画素信号を加算して読み出し可能な撮像素子駆動部と、撮像素子の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる画素信号の加算数を設定する画素加算設定部と、撮像素子から読み出される画素信号に基づいて、被写体の明るさを検出する明るさ検出部とを備える。たとえば、撮像素子は、カメラの光学ファインダに導かれた被写体光を受光する測光センサが適用される。なお、画素加算しない領域については、加算数＝１と定義する。
【０００９】
そして、画素加算設定部は、受光エリアの周辺部における加算数を、その中央部の加算数よりも大きく設定し、撮像素子駆動部が、画素領域に設定された加算数に応じて画素信号を読み出す。明るさ検出部は、光学系に起因する光量低下に応じて、画素値を補正する。例えば２対以上加算して読み出された場合、加算された画素信号の画素値を補正する。
【００１０】
例えば、画素加算設定部は、列および行の少なくとも一方に対し、加算数ｍと加算数ｎ（ｍ、ｎは整数であって、ｍ≧１、ｎ＞ｍを満たす）を設定するが可能である。例えば、画素加算設定部は、列および行の少なくとも一方に対し、加算数ｎの画素領域と加算数ｍの画素領域とを隣り合わせて設定することができる。
【００１１】
中央部と周辺部におけるノイズレベルを同等のレンジに収めることを考慮すれば、画素加算設定部は、光学系に従う受光エリアの中央部と周辺部との光量差あるいは光量比に応じて、画素数を設定すればよい。たとえば、画素加算設定部は、光量の比が半分以下となる周辺部に対して２以上の加算数を設定することができる。また、中央部の解像度を維持するため、画素加算設定部は、受光エリアの中央部に対して画素加算しないのがよい。
【００１２】
また、画素加算設定部は、受光エリアの周辺部に対し、少なくとも互いに異なる２つの加算数を設定し、光量変化に合わせて決め細かく加算数の領域を設定するのがよい。画素加算設定部は、受光エリアの行および列のいずれか一方向に対して画素加算数を変えることが可能であり、また、画素加算設定部は、受光エリアの行および列の両方向に対して画素加算数を変えることも可能である。
【００１３】
本発明の他の態様における撮像装置は、垂直方向および水平方向に沿ってマトリクス配置された複数の画素を有し、光学系によって被写体光がその受光エリアに結像される撮像素子と、撮像素子から、複数の画素の中で隣り合う画素の画素信号を加算して読み出し可能な撮像素子駆動部と、撮像素子の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる画素信号の加算数を設定する画素加算設定部と、撮像素子から読み出される画素信号に基づいて、被写体の明るさを検出する明るさ検出部とを備え、画素加算設定部が、受光エリアの周辺部における加算数を、その中央部の加算数よりも大きく設定し、撮像素子駆動部が、画素領域に設定された加算数に応じて画素信号を読み出し、明るさ検出部が、光学系に起因する光量低下に応じて、画素値を補正する。
【００１４】
本発明の他の態様における撮像方法は、垂直方向および水平方向に沿ってマトリクス配置された複数の画素を有し、光学系によって被写体光がその受光エリアに結像される撮像素子から、複数の画素の中で隣り合う画素の画素信号を加算して読み出し、撮像素子の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる画素信号の加算数を設定し、撮像素子から読み出される画素信号に基づいて、被写体の明るさを検出する撮像方法であって、受光エリアの周辺部における加算数を、その中央部の加算数よりも大きく設定し、画素領域に設定された加算数に応じて画素信号を読み出し、光学系に起因する光量低下に応じて、画素値を補正する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測光のとき、被写体の明るさを精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態であるデジタルカメラのブロック図である。
【図２】ＡＥセンサの一部画素配列および一部回路構成を示した図である。
【図３】画素信号加算処理を示した図である。
【図４】画素信号読み出し処理時の駆動信号のタイミングチャートを示した図である。
【図５】第２の実施形態におけるＡＥセンサの画素配列および回路構成を示した図である。
【図６】第２の実施形態における駆動信号のタイミングチャートを示した図である。
【図７】行方向に沿った画素加算処理の一例を示した図である。
【図８Ａ】列、行の両方向に沿った画素信号加算処理を示した図である。
【図８Ｂ】列、行の両方向に沿った画素信号加算処理を示した図である。
【図９】本実施形態における画素信号加算処理を示した図である。
【図１０】ＡＥセンサの列方向（垂直方向）に沿った光量分布および画素加算後の画素値を示した図である。
【図１１】ＡＥセンサの行方向および列方向それぞれの加算数および画素領域を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、図面を参照して本実施形態であるデジタルカメラについて説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態であるデジタルカメラのブロック図である。
【００１９】
デジタルカメラ１０は、撮影レンズ２０を本体１５へ着脱自在に装着可能な一眼レフ型カメラであり、撮影モード、再生モードなどがモードダイヤル／ボタン（図示せず）の操作によって設定可能である。撮影モードでは、被写体からの反射光が、絞り２２、撮影レンズ２０を通過し、その一部がクイックリターンミラー２４によって光学ファインダ１２の方向へ導かれる。また、反射光の一部は、クイックリターンミラー２４を透過し、ハーフミラー２６によってＡＦセンサ３２へ導かれる。
【００２０】
光学ファインダ１２に入射した光が結像されることにより、ユーザは接眼レンズ（図示せず）を通じて被写体像を確認することができる。また、光学ファインダ１２の傍に配置されたＡＥセンサ３４の受光面にも、結像レンズ（図示せず）によって被写体像が形成される。
【００２１】
ＤＳＰによって構成される信号処理装置４０は、シャッタ２７、イメージセンサ駆動部２８、ＬＣＤ４８、タイミングジェネレータ（図示せず）などに制御信号を出力し、ボタンスイッチ４５によって検出される入力操作等に基づき、撮影画像の記録動作、再生表示、合焦動作などカメラ全体の動作制御を行う。カメラ動作制御のプログラムは、不揮発性メモリ４４に記憶されている。
【００２２】
レリーズボタン１９が半押しされると、合焦動作、露出演算処理が実行される。合焦動作では、ＡＦセンサ３２によって検出される位相差に基づき、撮影レンズ２０がＡＦドライバ（図示せず）によって駆動される。また、信号処理装置４０に設けられた露出制御部５０では、ＡＥセンサ３４によって検出される被写体の明るさ（露光量）に基づき、自動露出演算処理が実行される。ＡＥセンサ３４は、ここでは、電荷転送型の固体撮像素子であるＣＣＤ、あるいはＸ−Ｙアドレス型撮像素子であるＣＭＯＳによって構成されている。
【００２３】
レリーズボタン１９がさらに全押しされると、一連の記録動作処理が実行される。すなわち、クイックリターンミラー２４、ハーフミラー２６が光路から退避するとともに、絞り２２、シャッタ２７が設定された露出値に基づいて駆動される。これにより、被写体像がイメージセンサ３０の受光面に形成される。
【００２４】
イメージセンサ３０は、例えば、電荷転送型固体撮像素子のＣＣＤ、あるいはＸ−Ｙアドレス型撮像素子のＣＭＯＳセンサが適用可能である。また、イメージセンサ３０の受光面上にはカラーフィルタ（ここでは図示せず）が配置されている。イメージセンサ３０で生じた一連の画素信号は、イメージセンサ駆動部２８によって信号処理装置４０へ送られる。
【００２５】
信号処理装置４０は、イメージセンサ３０から出力される一フレーム分の画素信号に対してホワイトバランス調整などの画像信号処理などを施し、静止画像データを生成する。生成された静止画像データは、内部メモリ４２へ一時的に格納された後、圧縮／非圧縮状態でメモリカードなどの外部メモリ４６に記録される。
【００２６】
露出制御部５０は、イメージセンサ駆動部２８、ＡＥセンサ３４を駆動するＡＥセンサ駆動部２９に対し制御信号を出力し、イメージセンサ３０、ＡＥセンサ３４に対する駆動信号の出力タイミング等を調整可能である。ＡＥセンサ駆動部２９では、隣り合う画素間で画素信号が加算して読み出されるように、駆動信号を出力することができる。
【００２７】
本実施形態では、ＡＥセンサ３４から画素信号を出力するとき、画素信号を加算して読み出すとともに、領域ごとに異なる加算数によって画素信号を読み出す。そして、露出制御部において、画素位置に従って画素信号に対するゲイン補正処理を行い、被写体の輝度値を求める。
【００２８】
そこでまず、図２〜４を用いて、ＡＥセンサ３４がＣＣＤである場合の画素信号加算処理について、説明しやすい加算例を挙げて説明する。次に、図５〜８を用いて、ＡＥセンサ３４がＣＭＯＳである場合の画素信号加算処理について、説明しやすい加算例を用いて説明する。そして、図９〜１１を用いて、本実施形態においてＡＥセンサ３４から画素信号を読み出すときの加算処理について説明する。なお、便宜上、「画素信号の加算」と「画素加算」両方の用語を使って説明する。
【００２９】
図２は、ＡＥセンサ３４の一部画素配列および一部回路構成を示した図である。
【００３０】
ＣＣＤで構成されるＡＥセンサ３４の受光エリア３４Ｒには、複数のフォトダイオード（画素）ＰＤが垂直方向、水平方向に沿ってマトリクス状に配置されている。ここでは、６行４列から成る２４個の画素ＰＤが図示されており、画素ＰＤは、マトリクス配置の列方向に沿ってそれぞれ符号「Ａ１〜Ａ６」、「Ｂ１〜Ｂ６」、「Ｃ１〜Ｃ６」、「Ｄ１〜Ｄ６」で表されている（以下、画素に生じた画素信号に対しても、同じ符号を用いる）。
【００３１】
カラーフィルタ３５は、それぞれスペクトルピークの異なるＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂの色要素から成るフィルタアレイであり、画素Ａ１〜Ａ６、Ｂ１〜Ｂ６、Ｃ１〜Ｃ６、Ｄ１〜Ｄ６に対向配置されている。同色の色要素Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂは、列方向／垂直方向に沿って並んでいる。光電変換によって各フォトダイオードＰＤに生じた電荷は、垂直転送部ＶＴによって水平転送部ＨＴに転送され、水平転送部ＨＴからアンプＡＰを経由して出力される。
【００３２】
図３は、画素信号加算処理を示した図である。ここでは、図２に示した２４個の画素領域における画素信号加算を示しており、他の画素領域においても同様の処理が施される。
【００３３】
画素信号加算は、同色の色要素が並ぶ垂直方向／列方向に沿って行われる。そして、２画素加算する画素領域と、そのまま画素信号を読み出す画素領域とを交互に規定する。画素領域Ｒ１、Ｒ３では、垂直方向に隣り合う画素信号（Ａ１、Ａ２）、（Ｂ１、Ｂ２）、（Ｃ１、Ｃ２）、（Ｄ１、Ｄ２）が、それぞれ加算されながら読み出される。
【００３４】
一方、画素（Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３）および（Ａ６、Ｂ６、Ｃ６、Ｄ６）に対しては、隣接画素と加算せず、そのまま垂直転送される。その結果、読み出された画素信号は、４行分の画素信号として出力される。例えば、第１列の画素信号は、４つの画素信号Ａ１’、Ａ２’、Ａ３’、Ａ４’として外部に出力される。他の第２列〜第４列、およびそれ以外の列についても同様の画素加算処理が行われる。
【００３５】
読み出された画素信号は、加算数ごとに分離され、１フレーム分の画素信号データが加算数ごとに生成される。その結果、１フレーム分の画素データから、感度の異なる２つの１フレーム相当の画素データが形成される。なお、加算数ごとに分離しないで画素データを形成することも可能である。
【００３６】
なお、隣接画素と加算しない画素信号読み出しを、ここでは「加算数“１”による画素信号読み出し」と定義する。以下用いられる「１画素加算」、「加算数１」という用語は、隣り合う画素間での画素加算なしを意味する。
【００３７】
図４は、画素信号読み出し処理時の駆動信号のタイミングチャートを示した図である。
【００３８】
各画素に生じた画素信号は、駆動信号Ｆ０によって垂直転送部ＶＴに転送される。そして、６行目の画素信号が駆動信号Ｆ１によって読み出された後、駆動信号Ｆ２によって第４、５行目の画素信号がまとまって読み出される。同様に、第３行目の画素信号がそのまま読み出される一方、第１、２行目の画素信号がまとまって読み出される。このような駆動信号の制御が、画素領域に応じて異なる加算数を設定することに相当し、その加算の仕方は露出制御部５０に従う。
【００３９】
このようにＣＣＤで構成されるＡＥセンサ３４において画素信号を読み出すとき、イメージセンサ駆動部２８により、各列方向に対し、隣り合う画素信号を加算して（加算数２）読み出すことが可能である。
【００４０】
次に、図５〜８を用いて、ＡＥセンサがＣＭＯＳセンサによって構成されるときの画素信号加算処理について説明する。
【００４１】
図５は、ＡＥセンサの画素配列および回路構成を示した図である。図６は、駆動信号のタイミングチャートを示した図である。なお、以下では、ＣＭＯＳで構成されるＡＥセンサの符号を「１３４」としている。
【００４２】
ＡＥセンサ１３４は、Ｘ−Ｙアドレス型撮像素子であるＣＭＯＳセンサによって構成されており、図７では、その一部となる４行×４列（画素Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４）の画素配列１３４Ｒが図示されている。第１の実施形態と同様、各列に沿って同色の色要素が並ぶカラーフィルタ（図示せず）が配置されている。
【００４３】
フォトダイオードを含む画素信号生成／出力回路Ｓ１が、各画素として構成される。また、隣接する画素間での画素信号出力を接続するスイッチ回路Ｓ２が列方向に設けられている。スイッチ回路Ｓ２がＯＮ状態になると、列方向に沿った隣接画素間で画素信号が加算される。
【００４４】
加算数１（画素加算なし）における画素信号読み出しの場合、ライン（行）に沿って画素信号をそのまま順次読み出し、１ライン（行）ずつ画素信号が順次読み出されていく。一方、加算数２によって画素信号を読み出す場合、２ライン分画素信号が加算されながら読み出される。
【００４５】
加算数２の画素信号読み出しと加算数１（画素加算なし）の画素信号読み出しとを交互に行うのではなく、加算数２の画素信号読み出しを行うと、加算数１の画素信号読み出しを２回続けて行う。これを列方向に沿って繰り返し行う。
【００４６】
図６に示すように、第１行の画素信号を読み出した後、第２、３行の画素信号を加算して読み出し、第４行ではそのまま画素信号を読み出す。これによって、ＣＣＤで構成されるＡＥセンサと同様、異なる加算数で画素信号を読み出すことができる。
【００４７】
次に、図７、８を用いて、列方向だけでなく、行方向、あるいは列、行の両方向に沿って、加算数の異なる画素領域を設けた構成について説明する。
【００４８】
図７は、行方向に沿った画素加算処理の一例を示した図である。
【００４９】
図７には、ＡＥセンサの一部画素配列１３４’Ｒ（６行×４列の）が図示されており、水平方向、すなわち行方向に沿って同色の色要素が並んだカラーフィルタ１３５’が配置される。そして、行方向に関し、異なる加算数によって画素加算処理が行われる。
【００５０】
具体的には、加算数２の隣り合う列方向に沿った画素領域Ｒ１、Ｒ４の間に、加算数１の画素領域Ｒ２、Ｒ３が２つ設けられる。その結果、読み出される画素信号は、行方向に沿って４つの画素信号Ａ１’〜Ａ４’となる。図８に示すように、ＡＥセンサ１３４では、行方向に関しても、隣接画素間で画素信号を加算可能にするスイッチ回路が設けられており、加算数に応じて加算数１、加算数２の画素信号読み出しが行われる。なお、ＣＣＤを適用した場合、水平転送部を用いることによって、画素信号加算が可能である。
【００５１】
図８Ａ、８Ｂは、それぞれ、列、行の両方向に沿った画素信号加算処理を示した図である。図８Ａでは、行、列の両方向に対し、異なる加算数による画素信号加算を行う。列方向については、加算数１、加算数２の画素信号読み出しを交互に行う。それに加え、行方向に対し、加算数１、加算数２の画素信号読み出しを交互に行う。その結果、全体的に３つの異なる加算数１、２、４に基づく画素信号が出力される。
【００５２】
あるいは、図８Ｂに示すように、列方向に対して加算数１、加算数２の画素信号加算を行う一方、行方向に対し、加算数１、加算数３の画素信号加算を行うことも可能である。その結果、全体的に４つの異なる加算数１、２、３、６に基づく画素信号が出力される。
【００５３】
したがって、列方向に対して加算数が１：ｋ、行方向に対して加算数が１：ｌ（ｋ、ｌは２以上の整数）となるように画素領域を交互に設定した場合、加算数の比が１：ｋ：ｋ×ｌとなる画素信号が出力可能となる。このような行、列方向に沿って任意の加算数を設定することは、露出制御部５０がイメージセンサ駆動部２８を制御することにより、可能となる。
【００５４】
さらに、画素加算なしと画素加算ありの画素領域を設定するだけでなく、画素加算数２、画素加算数４など、異なる加算数を設定することも可能である。すなわち、ｍ、ｎが、ｍ≧１、ｍ＜ｎを満たす整数である場合、列方向および／または行方向に対し，加算数ｍと加算数ｎの異なる画素信号加算を行うことができる。
【００５５】
ＣＣＤなどの固体撮像素子を適用したＡＥセンサの場合、水平転送部へ画素信号を転送するときに画素信号を加算する構成の代わりに、垂直転送部内、水平転送部内で画素信号を加算することも可能であり、あるいは、出力部において画素信号を加算してもよい。
【００５６】
またＣＭＯＳなどのＸ−Ｙアドレス型撮像素子を用いる場合、列方向、行方向の代わりに、斜め方向に異なる加算数の画素領域を設定することも可能である。この場合、色要素を市松状に配置したカラーフィルタを用いることができる。ただし、斜め方向に沿って加算数を設定しても、列、行方向に沿って異なる加算数が設定されたこととなる。カラーフィルタを配置しない撮像素子を適用してもよい。
【００５７】
以上説明したように、ＡＥセンサ３４／１３４においては、列方向、行方向、あるいは列および行方向に沿って任意の加算数で画素信号を加算することができる。そして本実施形態では、光学系に起因する光量低下を補償するゲイン補正処理を行うとき、ＡＥセンサ３４／１３４における画素信号加算処理によってノイズ抑制を実現する。以下、図９〜１１を用いて詳述する。
【００５８】
図９は、本実施形態における画素信号加算処理を示した図である。図１０は、ＡＥセンサの列方向（垂直方向）に沿った光量分布および画素加算後の画素値を示した図である。なお、図９では、ＣＣＤで構成されるＡＥセンサを用いて説明するが、ＣＭＯＳでＡＥセンサを構成することも可能である。
【００５９】
一様な光強度分布の被写体光がＡＥセンサ３４に結像されたとき、撮影光学系、結像レンズなどの光学特性により、ＡＥセンサ３４の受光エリア３４Ｒに形成された被写体像の中心／中央部で検出される光量よりも、エリア周辺部において検出される光量の方が小さい。通常、光量は中心から径方向に沿って徐々に低下していく。図１０には、一様な光強度分布の被写体光がＡＥセンサ３４に結像されたときに検出される列方向に沿った光量分布Ｋ１を示している。
【００６０】
被写体像の列方向に沿った中心位置における輝度値を１とすると、受光エリア３４Ｒの周辺部ではその半分以下となる。このように被写体像中心部から周辺に沿った光量低下に伴い、検出される輝度レベルも周辺部ほど低い。そのため、画素位置に応じてゲイン値（係数）を輝度値に乗じるゲイン補正処理を行う。具体的には、列方向に沿って光量が一定となるように、中心輝度値とそれ以外の画素位置における輝度値との比をゲイン値として乗じる。このとき、被写体像中心部から離れた画素位置ほど、より大きなゲイン値が設定される。
【００６１】
しかしながら、ゲイン値が大きいほど補正された画素信号に含まれるノイズ成分も大きくなり、被写体像のある特定のエリア、特に周辺部の輝度レベルを正確に検出することができない。そこで、本実施形態では、受光エリア３４Ｒの周辺部で画素信号の加算処理を施す。
【００６２】
図９に示すように、受光エリア３４Ｒの中央部では画素加算なし、すなわち加算数１に設定し、周辺部では２画素加算処理する画素領域と、４画素加算する画素領域を設定する。ここでは、列方向に沿って光量分布を辿ったときに、画素値が中心輝度値（＝１）に対し半分以下、１／４以上の画素領域については、加算数２の画素領域として設定する。さらに、２画素加算したときの輝度レベルが中心輝度値に対して半分以下になる領域（中心画素値に対して１／４以下になる領域）については、加算数４の画素領域として設定する。
【００６３】
その結果、受光エリア３４Ｒの周辺部において検出される輝度分布Ｋ２は、図１０に示すように中心輝度値の半分以上の範囲に収まる（輝度分布Ｋ２は、画素信号加算によってサンプリング数が減少するが、受光エリア３４Ｒの列方向位置座標は維持されるものする）。そして、列方向に沿って検出される輝度値に含まれるノイズレベルＮＬも、受光エリア３４Ｒの中央部と周辺部において、同じレンジ内に収まる。
【００６４】
光学系に起因する中心輝度値と周辺部の輝度値との光量差／光量比に基づいて加算数の異なる画素領域を設定し、加算後の周辺部輝度値のレンジと中央部輝度値のレンジが同等となるようにすることによって、輝度値に含まれるノイズレベルも、受光エリア３４Ｒ列方向に関して極端な輝度差が生じない。
【００６５】
その結果、被写体像の一部が極端に明るい／暗いといった明るさ特性がある場合においても、適正に被写体の明るさを検出することが可能となる。受光エリア３４Ｒの周辺部では画素加算により解像度が幾分低下するが、受光部３４Ｒの中央部では解像度が維持されることから、ＡＦ処理における分割測距エリアに対応した画素領域においては問題は生じない。
【００６６】
なお、画素領域およびその加算数の設定については、あらかじめ様々な撮影レンズ２０の像高に沿った光量分布のデータを不揮発性メモリ４４に記憶されており、露出制御部５０は、加算数なしから加算処理を行う画素領域へ切り替える境界ライン、さらに異なる加算数の画素領域に切り替える境界ラインを光量分布データに基づいて設定する。
【００６７】
例えば、受光エリア３４Ｒの一方の端部（Ｎｘ＝Ｍ）と中心の光量比を比較して画素加算数Ｎ１を決定し、列方向に沿って画素加算数Ｎ１分だけラインを進める。そして、そこでの適した画素数Ｎ２を決定し、中央部（Ｎｘ＝１）まで繰り返す。同様に、反対側から中央部に向けて加算数および画素領域の設定を行う。
【００６８】
このように本実施形態によれば、ＡＥセンサ３４を備えたデジタルカメラ１０において、光学系に起因して周辺部に沿った光量低下が現れる光量分布データに基づき、受光エリア３４Ｒの中央部を画素加算のない領域とし、受光エリア３４Ｒの周辺部において、加算数２の画素領域を設定し、端部に近い部分には加算数４の画素領域を設定する。測光のとき、ＡＥセンサ駆動部２９は、露出制御部５０からの制御信号に従い、設定された加算数に応じて画素信号を列方向に加算し、読み出す。露出制御部は、周辺部の加算された画素信号、および中央部の加算されていない画素信号と、中心輝度値との比に基づいてゲイン補正処理を行う。
【００６９】
次に、図１１を用いて、異なる加算数の画素領域を設定する構成について説明する。
【００７０】
図１１は、ＣＭＯＳで構成されるＡＥセンサの行方向および列方向それぞれの加算数および画素領域を示した図である。ただし、ＣＣＤで構成されるＡＥセンサにすることもできる。
【００７１】
上述したように、光学系に起因する光量の径方向に沿った減少度合いは、中心から略一様である。したがって、２次元的に異なる加算数の画素領域を定めることにより、列方向、行方向それぞれに対して光量分布に適した加算数、およびその加算数の領域を設定することができる。
【００７２】
図１１では、中央部とともに、行方向には互いに異なる加算数Ａ、Ｂ、Ｃ（１＜Ａ＜Ｂ＜Ｃ）をもつ３つの画素領域と、列方向には異なる加算数をもつ２つの画素領域Ｄ、Ｅとを設定している。このような画素領域を設定することにより、Ｂ×Ｄの画素領域の方が、Ｃ×Ｅの画素領域よりも加算数が大きく、さらに、Ａ×Ｄの画素領域の方が、Ｂ×Ｄの画素領域よりも加算数が大きい。
【００７３】
その結果、２次元的な光量分布に合わせた画素信号の加算が実行されることとなり、受光エリア３４Ｒ全体に関して極端な輝度差が生じない。なお、行方向に関して加算数をラインごとに変えることにより、より一層輝度差のバラツキを抑え、ノイズを抑えることができる。
【００７４】
以上、一眼レフカメラにおける測光センサについての画素加算処理を説明したが、コンパクトカメラなどの光学ファインダ内に設けられない外付けＡＥセンサにも適用可能である。また、コンパクト型カメラなど撮影用撮像素子で被写体の明るさを検出するカメラに対しても、撮影用撮像素子に画素加算処理を適用することもできる。
【符号の説明】
【００７５】
１０  デジタルカメラ
２９  ＡＥセンサ駆動部（撮像素子駆動部）
３４、１３４  ＡＥセンサ（撮像素子）
５０  露出制御部（画素数設定部、撮像素子駆動部、明るさ検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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