(57)【要約】【課題】  撮像素子の画素信号そのものの出力信号に基づいてダイレクト測光し、補助光の発光量を制御できるようにした撮像装置を提供する。【解決手段】  被写体に補助光を発光する補助光発光部116 と、マトリクス状に多数の画素を配列した撮像素子105 と、撮像素子の複数の画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて補助光制御信号を生成する画素信号加重平均回路Ｂ１，Ｂ２，・・・と、補助光制御信号に基づいて補助光の発光量を制御するシステムコントローラ113 とを備えて撮像装置を構成する。【選択図】        図４
2008160513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に補助光を発光する補助光発光部と、
マトリクス状に多数の画素が配置された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の受光量に応じた画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御する発光量制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記発光量制御部は、前記固体撮像素子の複数の画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とする請求項１に係る撮像装置。
【請求項３】
前記固体撮像素子は、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）のフィルタセグメントが該固体撮像素子の撮像面に規則的に配列された色フィルタを備え、前記発光量制御部は、前記Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のフィルタセグメントに対応する画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて輝度信号を生成し、この輝度信号に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とする請求項１に係る撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像素子は、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、無色（Ｗ）のフィルタセグメントがその撮像面に規則的に配列された色フィルタを備え、前記発光量制御部は前記無色（Ｗ）のフィルタセグメントに対応する画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とする請求項１に係る撮像装置。
【請求項５】
前記発光量制御部は、前記固体撮像素子の画素のうちオートフォーカスの対象となる被写体領域（フォーカスエリア）内の画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とする請求項１に係る撮像装置。
【請求項６】
前記撮像装置は、複数のフォーカスエリアの被写体の焦点検出が可能となっており、前記発光量制御部はそれぞれのフォーカスエリアに対応する前記固体撮像素子の部分領域ごとに前記加重平均値を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とする請求項５に係る撮像装置。
【請求項７】
前記発光量制御部は、ソースフォロア回路により前記固体撮像素子の画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とする請求項１に係る撮像装置。
【請求項８】
前記発光量制御部は、前記固体撮像素子の所定の部分領域の複数の画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した複数の画素の電位をνＭＯＳトランジスタの入力部に受けて加重平均値を演算し、前記加重平均値に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とする請求項１に係る撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダイレクト測光により露光制御を行なう撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開平５−３１６４１１号公報には、撮像光を固体イメージセンサにより受光して被写体像のスチル撮像を行なう電子スチルカメラにおいて、上記固体イメージセンサの撮像面より撮像光の反射光を集光して検出する測光素子を設け、該測光素子による測光出力に基づいて露出制御を行なう電子スチルカメラに関して開示がなされている。
【０００３】
また、特開２００３−１５１８１号公報には、撮影レンズとＣＣＤイメージセンサの間に、透明なガラス基板上に透明な受光素子が薄膜状に複数設けられた透明な測光部を結像面の直前に配置し、この受光素子の出力信号に基づいてダイレクト測光によるストロボの発光量制御を実現するカメラに関して開示がなされている。
【特許文献１】特開平５−３１６４１１号公報
【特許文献２】特開２００３−１５１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特開平５−３１６４１１号公報開示の電子スチルカメラにおいては、固体イメージセンサの反射面は鏡面に近いため撮像光の反射光が拡散せず、撮影レンズの焦点距離や絞り値に応じて変化する光線の入射角や入射位置に依存した正反射をする。したがって、反射光の測光精度が低くなるという問題点がある。また、特開２００３−１５１８１号公報開示のカメラにおいては、撮像面の前に受光素子を配置するのでＣＣＤイメージセンサの感度が低下する。また、結像面の前面に受光素子を配置するので、受光素子の配線などによる透過率のムラがそのまま撮像され画質の低下につながるという問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の電子カメラ又はカメラにおける上記問題点を解消するためになされたもので、撮像素子の画素信号そのものの出力信号に基づいてダイレクト測光し補助光の発光量を制御できるようにした撮像装置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】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、被写体に補助光を発光する補助光発光部と、マトリクス状に多数の画素が配置された固体撮像素子と、前記固体撮像素子の受光量に応じた画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御する発光量制御部とを備えて撮像装置を構成するものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る撮像装置において、前記発光量制御部は、前記固体撮像素子の複数の画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る撮像装置において、前記固体撮像素子は、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）のフィルタセグメントが該固体撮像素子の撮像面に規則的に配列された色フィルタを備え、前記発光量制御部は、前記Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のフィルタセグメントに対応する画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて輝度信号を生成し、この輝度信号に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１に係る撮像装置において、前記固体撮像素子は、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、無色（Ｗ）のフィルタセグメントがその撮像面に規則的に配列された色フィルタを備え、前記発光量制御部は前記無色（Ｗ）のフィルタセグメントに対応する画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１に係る撮像装置において、前記発光量制御部は、前記固体撮像素子の画素のうちオートフォーカスの対象となる被写体領域（フォーカスエリア）内の画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項５に係る撮像装置において、前記撮像装置は、複数のフォーカスエリアの被写体の焦点検出が可能となっており、前記発光量制御部はそれぞれのフォーカスエリアに対応する前記固体撮像素子の部分領域ごとに前記加重平均値を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項１に係る撮像装置において、前記発光量制御部は、ソースフォロア回路により前記固体撮像素子の画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項１に係る撮像装置において、前記発光量制御部は、前記固体撮像素子の所定の部分領域の複数の画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した複数の画素の電位をνＭＯＳトランジスタの入力部に受けて加重平均値を演算し、前記加重平均値に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮像素子の受光する露光量を直接読み出し補助光の発光量を制御するので、ハーフミラーなどの光線を妨げる部材を設けることなく小型でシンプルな構成のダイレクト測光によって補助光による露光量の制御ができる。また、所望の被写体領域の明るさの制御を極めて正確に行なうことができる。また、簡単な構成で加重平均を求めて、補助光の発光量を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
まず、本発明に係る撮像装置の実施例１について説明する。図１は、実施例１に係る撮像装置( カメラ) の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、このカメラは、レンズ系101 と、レンズ駆動機構102 と、露出制御機構103 と、メカニカルシャッタ104 と、シャッタ駆動回路121 と、撮像素子105 と、ＴＧブロック（図中では単にＴＧと略記する。）106 と、プリプロセス回路107 と、Ａ／Ｄ変換器108 と、デジタルプロセス回路109 と、カードインタフェース（図中ではカードＩ／Ｆと略記する。）110 と、メモリカード111 と、ＬＣＤ表示部112 と、システムコントローラ113 と、操作スイッチ114 と、レンズドライバ115 と、補助光発光部116 と、露出制御ドライバ117 と、ＡＦ（オートフォーカス）機構118 と、ＥＥＰＲＯＭ119 と、通信インタフェース120 と、シャッタ駆動回路121 とを有している。
【００１７】
レンズ系101 は、焦点位置を調節するためのフォーカスレンズや、あるいは例えば焦点距離を調節するためのズームレンズ等の各種レンズを含んで構成されたものである。レンズ駆動機構102 は、レンズ系101 を駆動して、例えばフォーカス調節を行うためのものである。また、レンズ系101 がパワーズーム可能なズームレンズ系である場合には、このレンズ駆動機構102 がズーム調節を更に行うようにしてもよい。露出制御機構103 は、レンズ系101 の光路上に設けられた絞りと、この絞りを制御するための制御機構とを含むものである。メカニカルシャッタ104 は、レンズ系101 から露出制御機構103 を介して入射する光束を、撮像素子105 へ到達させる時間を機械的に制御するためのものである。シャッタ駆動回路121 はシステムコントローラ113 の制御のもとにメカニカルシャッタ104 を駆動するためのものである。撮像素子105 は、被写体像を撮像するものであり、ダイレクト測光用の受光素子を兼用している。この撮像素子105 としては、例えば、ＣＭＯＳ撮像素子などの固体撮像素子が用いられる。ＴＧブロック106 は、撮像素子105 を駆動するためのタイミングジェネレータである。このＴＧブロック106 は、撮像素子105 の駆動タイミングと、プリプロセス回路107 とＡ／Ｄ変換器108 及びデジタルプロセス回路109 の動作タイミングと、を同期させるようになっている。
【００１８】
プリプロセス回路107 は、撮像素子105 から出力される信号を事前処理するための回路であり、例えば、アンプやクランプ回路等を含んで構成されている。Ａ／Ｄ変換器108 は、プリプロセス回路107 により処理されたアナログの画像信号をデジタルデータに変換する回路である。デジタルプロセス回路109 は、色信号生成処理，マトリックス変換処理，プレビュー処理を含む各種のデジタル処理を行うためのものである。このデジタルプロセス回路109 は、画像データを記憶するためのバッファメモリ109a，及びＡＦ処理回路109bを備えて構成されている。ＡＦ処理回路109bは、バッファメモリ109aに記憶された１フレーム分の画像データの輝度成分から、ハイパスフィルタ等により高周波成分を抽出して累積加算値を算出する回路である。
【００１９】
カードインタフェース110 は、デジタルプロセス回路109 により処理された画像データをメモリカード111 に記録する制御（記録制御）を行い、あるいはメモリカード111 に既に記録されている画像データを読み出す制御（読み出し制御）を行うインタフェースである。メモリカード111 は、画像データや、画像データに関連する各種の情報等を記録するための不揮発性記録媒体であり、このカメラに例えば着脱自在となるように構成されている。ＬＣＤ表示部112 は、撮影直後の画像を表示したり、メモリカード111 に記録されている撮影済みの画像を表示したり、カメラに係る各種の情報を表示したりするための表示手段である。システムコントローラ113 は、このカメラ内の各部を統括的に制御するための制御手段であり、例えばＣＰＵ等を含んで構成されている。このシステムコントローラ113 は、図示しない内部メモリ等を有している。操作スイッチ114 は、このカメラに設けられた各種の操作ボタン類を全て含む操作手段である。この操作スイッチ114 には、例えば、撮影モードの切替えスイッチやレリーズスイッチ等が含まれている。
【００２０】
レンズドライバ115 は、上述したレンズ駆動機構102 を制御するためのドライバである。補助光発光部116 は、被写体に照明光を照射するための発光手段である。この補助光発光部としてストロボや高輝度ＬＥＤなどが用いられる。露出制御ドライバ117 は、上述した露出制御機構103 を制御するための露出制御手段である。ＡＦ機構118 は、レンズ系101 を構成するフォーカスレンズの焦点合致位置からのずれ量を検出するためのものである。ＥＥＰＲＯＭ119 は、このカメラに係る各種の設定情報等を記憶するための不揮発性メモリである。通信インタフェース120 は、外部機器との通信の制御を行うインタフェースである。
【００２１】
図２は、撮像素子105 の構成を示すブロック図である。撮像素子105 は、撮像エリア201 と垂直シフトレジスタ202 とＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）203 及び水平シフトレジスタ204 を有している。撮像エリア201 は、複数の単位画素がマトリクス状に配置され、その前面にモザイク状の色フィルタが配置されている。垂直シフトレジスタ202 は、撮像エリア201 に配列された画素行を順次選択するためのレジスタである。ＣＤＳ回路203 は、撮像エリア201 から出力される画素信号からリセットノイズを除去するためのものである。水平シフトレジスタ204 は、垂直シフトレジスタ202 によって選択される行毎に順次水平方向の画素信号を読み出すための信号を出力するものである。
【００２２】
図３は、撮像エリア201 を構成する単位画素の詳細な構成を示す回路構成図である。図３は、撮像素子105 の一例であるＣＭＯＳ撮像素子を構成する単位画素305 の構成を示したものである。図３に示すように、光電変換素子となるフォトダイオード（ＰＤ）301 と複数のＭＯＳトランジスタ（302 ，303 ，304 ）からなる単位画素305 がマトリクス状に２次元配列され、それらの出力が接続された列信号線306 が図２に示すＣＤＳ回路203 に接続されるようになっている。
【００２３】
単位画素305 は、１つのＰＤ301 と、リセットトランジスタ302 と増幅トランジスタ303 の３つのＭＯＳトランジスタで構成される。ＰＤ301 のカソードがリセット用とトランジスタ302 のソースに接続され、そのゲートは行リセット線307 に、ドレインは電源配線310 に接続される。ＰＤ301 のカソードは電荷読み出しトランジスタ303 のゲートにも接続され、電荷読み出しトランジスタ303 のソースは行選択用トランジスタ304 のドレイン及びモニタ信号線309 に接続される。また電荷読み出しトランジスタ303 のドレインは電源配線310 に接続される。モニタ信号線309 は、ダイレクト測光のための単位画素305 で生成される電荷量の非破壊読み出し信号線として後述のニューロＭＯＳ（νＭＯＳ）トランジスタのゲートに接続するものである。これについては後で詳細に説明する。行選択用トランジスタ304 のソースは列信号線306 に接続される。
【００２４】
上記単位画素305 の動作は、概略次のようなものである。行リセット線307 にパルスφＲＳを印加するとリセット用トランジスタ302 がオンし、ＰＤ301 の接合容量に蓄積される電荷がリセットされる。リセット直後からＰＤ301 は接合部の容量に光信号を蓄積する。所定時間の光信号の蓄積が終了すると、行選択線308 に印加されるパルスφＳＥＬにより行選択用トランジスタ304 がオンし、ＰＤ301 に蓄積された電荷のレベルが列信号線306 ，ＣＤＳ回路203 を介して読み出される。なお、上記単位画素305 の構成及びその動作は、モニタ信号線309 を除き公知のものである。
【００２５】
図４に示す画素信号加重平均回路Ｂ１は、複数の画素305 で生成され非破壊でモニタ信号線309 に読み出された電荷量の加重平均値（以下重み係数が全て等しい場合の平均値も含めて「加重平均値」と称するものとする）を求め、この平均値と所定の閾値Ｖref とを比較して補助光の発光量を制御する信号を出力する回路である。
【００２６】
次に、図４に示す補助光の発光量制御信号の出力回路の構成と、その動作について説明する。本実施例における撮像素子105 の撮像面前面には、図５に示すようなベイヤー配列の色フィルタが配置されている。図４において、画素１〜27は、それぞれ図３に示した単位画素305 と同じ構成の画素である。このうち、画素（３ｎ−２）（ｎ＝１〜９）は上記色フィルタのＲ（赤）のフィルタセグメントに対応する画素、画素（３ｎ−１）（ｎ＝１〜９）は上記色フィルタのＧ（緑）のフィルタセグメントに対応する画素、画素３ｎ（ｎ＝１〜９）は上記色フィルタのＢ（青））のフィルタセグメントに対応する画素である。そして画素（３ｎ−２），（３ｎ−１），３ｎ（ｎ＝１〜９）の９組の画素は、それぞれ隣接する位置に配置されているものとする。そして、図４に示すＲ，Ｇ，Ｂの画素からなる９組の画素の電荷読み出し用トランジスタ303-１〜303-27のソースに、それぞれモニタ信号線309-１〜309-27が接続されている。なお上記９組のＲＧＢの画素は、図６に示すように画面701 の５つのオートフォーカス領域Ａ１〜Ａ５のうち、領域Ａ１の拡大図702 の９点の位置の画素である。
【００２７】
各画素の電荷読み出し用トランジスタ303-１〜303-27のソース、すなわちモニタ信号  線309-１〜309-27に、それぞれドレインを接続した負荷トランジスタ403-１〜403-27のゲートには、共通の制御信号線404 に接続されており、ソースは接地されている。このように、電荷読み出し用トランジスタ303-１〜303-27は、それぞれ負荷トランジスタ403-１〜403-27を介して接地され、それぞれｎ型ＭＯＳトランジスタを用いたソースフォロアの回路を構成している。したがって、制御信号線404 からゲート電圧φＬＤ１の印加により負荷トランジスタ403-１〜403-27がオンしているとき、モニタ信号線309-１〜309-27の電位は、ほぼ各画素のフォトダイオードのカソードの電位、すなわち各画素に蓄積された光信号の量に比例した電位になっている。モニタ信号線309-１〜309-27は、それぞれｎ型νＭＯＳトランジスタ401 のゲートＧ１〜Ｇ27に接続されている。
【００２８】
次に、このｎ型νＭＯＳトランジスタ401 について説明する。νＭＯＳトランジスタについては、特開平２０００−２２２３８６号公報などに詳しく記載されている。ｎ型νＭＯＳトランジスタ401 は、複数のゲート電極Ｇ１〜Ｇ27とフローティングゲートＦＬＴ１を有している。モニタ信号線309-１〜309-27の電位、すなわちゲート電極Ｇ１〜Ｇ27の電位をそれぞれＶ１〜Ｖ27，フローティングゲートＦＬＴ１の電位をＶｆ，基板の電位をＶ０，ゲート電極Ｇ１〜Ｇ27とフローティングゲートＦＬＴ１との間の容量をそれぞれＣ１〜Ｃ27，フローティングゲートと基板間の容量をＣ０とすると、フローティングゲートＦＬＴ１の電位Ｖｆは、
Ｖｆ＝（Ｃ１Ｖ１＋Ｃ２Ｖ２＋・・・＋Ｃ27Ｖ27）／（Ｃ０＋Ｃ１＋Ｃ２＋・・・Ｃ27）    ＝  ΣＣｉＶｉ／ΣＣｊ（ｉ＝１〜27，ｊ＝０〜27）  ・・・・・・・・・（１）
となる。
【００２９】
ゲート電極Ｇ１〜Ｇ27とフローティングゲートＦＬＴ１との間の容量Ｃ１〜Ｃ27は、ゲート電極Ｇ１〜Ｇ27の面積に比例するので、式（１）は、ゲート電極Ｇ１〜Ｇ27の面積を適宜選択することにより、モニタ信号線309-１〜309-27の電位Ｖ１〜Ｖ27の加重平均値に相応したフローティングゲートＦＬＴ１の電位Ｖｆを得ることができることを示している。すなわち、輝度信号Ｙは、Ｙ＝0.299 ×Ｒ＋0.587 ×Ｇ＋0.114 ×Ｂで示されるので、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応するゲート電極の面積を0.299 ：0.587 ：0.114 にすれば、輝度信号に相応したフローティングゲートＦＬＴ１の電位Ｖｆを得ることができる。
【００３０】
そしてｎ型νＭＯＳトランジスタ401 のフローティングゲートＦＬＴ１をゲート電極とするＭＯＳトランジスタとみなせば、ｎ型νＭＯＳトランジスタ401 は、ゲート電極に画素１〜27のモニター信号線309-１〜309-27の電位Ｖ１〜Ｖ27，すなわち各画素１〜27で生成される光信号の加重平均値に相応した電圧が印加されたＭＯＳトランジスタとみなすことができる。
【００３１】
ｎ型νＭＯＳトランジスタ401 のドレインは電源端子310 に接続され、そのソースは負荷トランジスタ402 のドレイン及びコンパレータＣ１の入力に接続される。負荷トランジスタ402 のソースは接地され、そのゲートは制御信号線404 に接続される。このようにｎ型νＭＯＳトランジスタ401 と負荷トランジスタ402 は、ｎ型ＭＯＳトランジスタを用いたソースフォロア回路を構成している。したがって、制御信号線405 からゲート電圧φＬＤ１の印加により負荷トランジスタ402 がオンしているときｎ型νＭＯＳトランジスタ401 のソースには、画素１〜27で生成される光信号の加重平均値に相応した電位が現れる。そして、この電位をコンパレータＣ１により所定の閾値電圧Ｖref と比較して、その比較した信号により補助光の発光量を制御する。
【００３２】
以上、図６の焦点検出領域Ａ１の中の９つの画素の光信号の加重平均値に相応した信号に基づいて、補助光の光量を制御する回路構成とその動作について説明したが、焦点検出領域Ａ２〜Ａ５についても、図４のＢ１と同様に画素信号加重平均回路Ｂ２〜Ｂ５が構成される。そして、その出力信号がそれぞれ図４のコンパレータＣ２〜Ｃ５に接続される。コンパレータＣ２〜Ｃ５の他方の入力部には、同様に所定の閾値電圧Ｖref が与えられる。コンパレータＣ１〜Ｃ５の出力線Ｓ１〜Ｓ５は、選択回路405 に接続される。選択回路405 の選択信号線406 には、システムコントローラ113 による制御に基づいて、撮影者により選択された焦点検出領域Ａ１〜Ａ５のうちの１つと同じ領域の画素の光電荷に基づくコンパレータＣ１〜Ｃ５の内の１つの出力信号を選択するような選択信号が入力される。そして、選択回路405 は上記選択信号に基づいて、コンパレータＣ１〜Ｃ５の出力信号線Ｓ１〜Ｓ５の１つを補助光制御信号線407 に接続する。
【００３３】
次に、図７を用いて本実施例に係る撮像装置の全体の動作の流れを説明する。まず撮影者は、操作スイッチ114 の所定の選択部を操作して、図６の焦点検出領域Ａ１〜Ａ５の中から１つの領域を選択する。いま焦点検出領域Ａ１が選択されたものとする。次に、撮影者が操作スイッチ114 のレリーズ操作ボタンを軽い力で押すと（１ｓｔレリーズ）、システムコントローラ113 の制御のもとに露出制御ドライバ117 を介して撮影レンズの絞りが制御される。
【００３４】
また、システムコントローラ113 は、レンズドライバ115 及びレンズ駆動機構102 を介してレンズ系101 を駆動しながら、ＡＦ処理回路109bにおいて演算された焦点検出領域Ａ１の画像信号の高周波成分の累積値を逐次比較しながらその累積値のピーク位置にレンズ系101 を駆動する。また、図４の各ソースフォロア回路の負荷トランジスタ402 ，403-１〜403-27にゲート電圧φＬＤ１を印加して全ての負荷トランジスタをオンさせる。
【００３５】
次に、撮影者が操作スイッチ114 のレリーズ操作ボタンを比較的強い力で押すと（２ｎｄレリーズ）、システムコントローラ113 はシャッタ駆動回路121 を介して、メカニカルシャッタ104 のうちシャッタ先幕の走行により露光を開始させる。シャッタ先幕の走行が完了しシャッタが全開になると、次に、システムコントローラ113 は補助光の発光を開始させる信号を補助光発光部116 に出力する。
【００３６】
図４の信号加重平均回路Ｂ１〜Ｂ５では、対応する焦点検出領域Ａ１〜Ａ５の中の９点のＲＧＢ画素の光信号量の加重平均に相応した値が演算され、その値と所定の閾値電圧Ｖref がコンパレータＣ１〜Ｃ５で比較される。選択回路405 においては選択信号線406 の選択信号に基づいてコンパレータＣ１〜Ｃ５の出力の１つが選択される。この例では焦点検出領域としてＡ１が選択されているので、選択回路405 はコンパレータＣ１の出力を選択する。
【００３７】
補助光発光部116 が発光し、その発光量が所定値に達すると、補助光制御信号の出力信号（補助光発光停止信号）が反転し補助光の発光が停止される。補助光発光停止信号を出力すると、次に、システムコントローラ113 はシャッタ駆動回路121 を介して、メカニカルシャッタ104 のうちシャッタ後幕の走行を開始する。シャッタ後幕の走行が完了すると、撮像素子105 から画像信号の読み出しを開始する。
【００３８】
なお、本実施例においては、各焦点検出領域の中の９点のＲＧＢの画素出力の加重平均値に基づいて補助光の発光量を制御したが、この数は焦点検出領域の大きさや要求する測光精度に応じて適宜選択できることは勿論である。
【００３９】
（実施例２）
実施例１においては、色フィルタとしてベイヤー配列のものについて説明したが、この実施例２においては、図８に示すような４種類、すなわちＧ（緑）、Ｗ（無色）、Ｒ（赤）、Ｂ（青）のフィルタセグメントを採用した色フィルタを用いたものである。その他の主要な構成については実施例１と同じである。この色フィルタは、Ｇを中心にして上下左右にＷのフィルタセグメントを配置して、このＷのフィルタセグメントに対応する画素出力を輝度信号として用いる。このような色フィルタを用いれば、ｎ型νＭＯＳトランジスタ401 のゲート電極は全て同じ大きさでよい。また信号加重平均回路Ｂ１〜Ｂ５では、ベイヤー配列の色フィルタに比べて１／３の画素数で同等の輝度を算出できる。
【００４０】
（実施例３）
実施例１及び２においては、焦点検出領域Ａ１〜Ａ５の中から選択された領域の画素の加重平均値に基づいて補助光の発光量を制御するようにしたが、実施例３では焦点検出領域Ａ１〜Ａ５の全ての領域の画素の光信号の加重平均値に基づいて補助光の発光量を制御するものである。この場合、ｎ型νＭＯＳトランジスタのゲート数が多くなりすぎたりｎ型νＭＯＳトランジスタの配置が難しくなるなどの問題が生ずる。
【００４１】
これを解消するため、本実施例３においては、次のような構成を採用するものである。すなわち、実施例１では、ＲＧＢ画素に対するｎ型νＭＯＳトランジスタのゲート電極の面積を調整することにより適正な輝度信号を得ていたが、本実施例３においてはＲ，Ｇ，Ｂの色毎に分離して平均値を求め、それぞれの平均値の加重平均値を各焦点検出領域の複数画素の平均的な輝度信号とした。このようにすることにより、ｎ型νＭＯＳトランジスタの構成を簡単にすることができる。
【００４２】
図９に、本実施例３の画素信号加重平均回路を示す。ｎ型νＭＯＳトランジスタ501 の各ゲートは図６の焦点検出領域Ａ１の所定数のＲのフィルタセグメントの画素（Ｒ画素）のモニタ信号線に接続されている。なお、画素からモニタ信号線を導出する回路の構成は、図４に示した実施例１の構成と同様である。ｎ型νＭＯＳトランジスタ501 のソースは負荷トランジスタ504 のドレインに接続され、そのドレインは電源端子511 に接続される。負荷トランジスタ504 のソースは接地され、そのゲートは制御信号線512 に接続される。また、ｎ型νＭＯＳトランジスタ501 のソースは、ｎ型νＭＯＳトランジスタ507 のゲートＧｒに接続される。
【００４３】
このような構成により、ｎ型νＭＯＳトランジスタ501 のソースの電位は、そのゲートに接続されるＲ画素の信号出力の平均的な値になる。同様な構成により、Ｇ画素、及びＢ画素の平均的な値が、それぞれｎ型νＭＯＳトランジスタ507 のゲートＧｇ，及びＧｂに印加される。ｎ型νＭＯＳトランジスタ507 のソースは負荷トランジスタ508 のドレインに接続され、そのドレインは電源端子511 に接続される。負荷トランジスタ508 のソースは接地され、そのゲートは制御信号線512 に接続される。ｎ型νＭＯＳトランジスタ507 のゲートＧｒ，Ｇｂ，Ｇｂの電極の大きさは、0.299 ：0.587 ：0.114 になっており、このためｎ型νＭＯＳトランジスタ507 のソースの電位は焦点検出領域Ａ１の所定の画素の平均的な輝度信号に相応した値になる。そして、ｎ型νＭＯＳトランジスタ507 のソースはｎ型νＭＯＳトランジスタ509 のゲートに接続される。
【００４４】
以上述べたのと同様な構成により、焦点検出領域Ａ２〜Ａ５の所定数の画素の平均的な輝度信号がそれぞれｎ型νＭＯＳトランジスタ509 のゲートに印加される。ｎ型νＭＯＳトランジスタ509 のソースは負荷トランジスタ510 のドレインに接続され、そのドレインは電源端子511 に接続される。負荷トランジスタ510 ソースは接地され、そのゲートは制御信号線512 に接続される。またｎ型νＭＯＳトランジスタ509 のソースは、コンパレータ513 の一方の入力部に接続される。コンパレータ513 の他方の入力部には閾値電圧Ｖref が印加され、その出力信号は補助光制御信号線514 に接続される。
【００４５】
以上のような構成により、ｎ型νＭＯＳトランジスタのソース電位は焦点検出領域Ａ１〜Ａ５の全ての領域の所定数の画素の平均的な輝度信号に等しくなる。そして、この信号と閾値電圧Ｖref とをコンパレータ512 により比較することにより、コンパレータ512 の出力信号により補助光の発光量を制御することができる。
【００４６】
上記実施例３によれば、νＭＯＳトランジスタの役割をを各色信号毎に分散させたので設計の自由度が増すと共に、νＭＯＳトランジスタの設計が容易になる。実施例３においては、焦点検出領域の画素の加重平均値に基づいて補助光の露光量を制御したが、必ずしも焦点検出領域に対応させる必要がなく、例えば図10に示すように測光領域を自由に選択できることは勿論である。また、実施例１〜３においては、輝度信号Ｙを得るためにのみ加重平均の重みを変えたが、画面中央から周辺にいくにしたがって画素出力の重みを小さくするようにｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極の大きさを調整するようにしてもよい。このようにすることにより、中央重点測光などが容易に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る撮像装置の実施例１の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した実施例１における撮像素子の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した撮像素子の撮像エリアを構成する単位画素の構成を示す回路構成図である。
【図４】図２に示した撮像素子に付加される画素信号加重平均回路の構成を示す回路構成図である。
【図５】図２に示した撮像素子の撮像面前面に配置されるベイヤー配列の色フィルタの構成を示す図である。
【図６】撮像画面の５つのオートフォーカス領域と対応する画素位置を示す図である。
【図７】図１に示した実施例１の全体の動作の流れを説明するためのタイミングチャートである。
【図８】実施例２における撮像素子の撮像面前面に配置される４種類のフィルタセグメントをもつ色フィルタの構成を示す図である。
【図９】実施例３における画素信号加重平均回路の構成を示す回路構成図である。
【図１０】撮像画面における他の測光領域の態様を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
101   レンズ系
102   レンズ駆動機構
103   露出制御機構
104   メカニカルシャッタ
105   撮像素子
106   ＴＧブロック
107   プリプロセス回路
108   Ａ／Ｄ変換器
109   デジタルプロセス回路
109a  バッファメモリ
109b  ＡＦ処理回路
110   カードインタフェース
111   メモリカード
112   ＬＣＤ表示部
113   システムコントローラ
114   操作スイッチ
115   レンズドライバ
116   補助光発光部
117   露光制御ドライバ
118   ＡＦ機構
119   ＥＥＰＲＯＭ
120   通信インタフェース
121   シャッタ駆動回路
201   撮像エリア
202   垂直シフトレジスタ
203   ＣＤＳ回路
204   水平シフトレジスタ
301   フォトダイオード
302   リセットトランジスタ
303 ，303-１〜303-27  増幅トランジスタ
304   行選択用トランジスタ
305   単位画素
306   列信号線
307   行リセット線
308   行選択線
309 ，309-１〜309-27  モニタ信号線
310   電源配線
401   ｎ型νＭＯＳトランジスタ
402   負荷トランジスタ
403-１〜403-27  負荷トランジスタ
404   ゲート制御信号線
405   選択回路
406   選択信号線
407   補助光制御信号線
501 ，502 ，503 ，507 ，509   ｎ型νＭＯＳトランジスタ
504 ，505 ，506 ，508 ，510   負荷トランジスタ
511   電源端子
512   ゲート制御信号線
513   コンパレータ
514   補助光制御信号線
701   画面
702   領域Ａ１の拡大図
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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