(57)【要約】【課題】イメージセンサの持つ性能を十分活かし、画質の良好な画像を取得可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮影待機状態において、ユーザーによる操作部４０の操作に基づいて撮影準備動作の開始から撮影動作の開始までの間、所定の間隔で、ＣＣＤ４Ａが、露光量を異ならせて第１および第２の検出用画像信号を取得する。そして、飽和電圧検出部１２が第１および第２の検出用画像信号に基づいてＣＣＤ４Ａの飽和電圧を検出する。その後、ＡＥ・ＷＢ制御部１８が、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧に基づいてアナログ増幅部６におけるアナログ画像信号の増幅率の最小値を算出、設定する。そして、ＡＥ・ＷＢ制御部１８において、アナログ増幅部６における増幅率がなるべく設定された最小値となるように自動露光制御を行う。【選択図】        図１
2004304438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置であって、
被写体に係る画像信号を取得する撮像手段と、
前記撮像手段の飽和電圧を検出する検出手段と、
前記画像信号を増幅するアナログ増幅手段と、
前記飽和電圧に基づいて前記増幅手段における増幅率を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
ユーザーの操作に基づいて撮影準備動作の開始を指示する指示手段、
を備え、
前記検出手段が、
前記指示手段による撮影準備動作の開始の指示に応答して前記飽和電圧を検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像装置であって、
前記画像信号に対してノイズ低減処理を行うノイズ低減手段、
をさらに備え、
前記ノイズ低減手段が、
前記飽和電圧に基づいて前記ノイズ低減処理の処理内容を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記撮像手段が、
露光量を異ならせて第１および第２の画像信号を取得し、
前記検出手段が、
前記第１および第２の画像信号に基づいて前記飽和電圧を検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
撮像装置に含まれるコンピュータによって実行されることにより、前記撮像装置を、請求項１から請求項４のいずれかに記載の撮像装置として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置におけるアナログ信号の増幅制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、デジタルカメラ等では、ＣＣＤやＣＭＯＳ等といった固体撮像素子（イメージセンサ）が用いられている。近年、このイメージセンサについては、高画素密度化と小型化が図られることにより放熱が困難となる一方、画像信号の読出しの高速化が図られることにより発熱量が増加する傾向にある。図２５は、イメージセンサにおける通電時間と温度上昇との関係を例示する図である。図２５に示すように、例えば、イメージセンサの温度が通電開始直後から徐々に上昇し、長時間の通電により周囲の気温よりもイメージセンサの温度の方が２０℃程度高くなることもある。
【０００３】
そして、イメージセンサ内の各画素における蓄積可能な電荷信号の許容量（以下、「画素飽和電圧」と称する）は温度上昇とともに減少する傾向にある。図２６は、イメージセンサの画素飽和電圧と温度との関係を例示する図である。なお、図２６では、イメージセンサの個体差を考慮して、画素飽和電圧の高いもの（直線ＬＡ）と平均的なもの（直線ＬＢ）と低いもの（直線ＬＣ）についてそれぞれイメージセンサの画素飽和電圧と温度との関係を示している。ここで、撮像装置の使用環境における最高気温を約４０℃と仮定とすると、イメージセンサの温度は約６０℃まで上昇することも考えられる。そして、図２６に示すように、イメージセンサの個体差のばらつきを考慮すると、画素飽和電圧は約３７０ｍＶまで低下する可能性がある（点Ｐ０）。仮にＡ／Ｄ変換器がイメージセンサから入力される０〜１０２３ｍＶのアナログ信号を、１ｍＶ毎に１階調に対応させて、０〜１０２３階調のデジタル信号に変換するものとすると、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に被写体の輝度を正しく反映させるためには、イメージセンサに蓄積される電荷信号の最大値である約３７０ｍＶを少なくともＡ／Ｄ変換前に１０２３ｍＶまで増幅する必要性がある。
【０００４】
具体的には、Ａ／Ｄ変換前の増幅率（以下、「ゲイン設定値」とも称する）を少なくとも約２．７６（≒１０２３ｍＶ／３７０ｍＶ）に設定する必要性がある。そして、ゲイン設定値を約２．７６に設定した場合には、撮影画像において最大輝度値を超過した画素が多数発生する現象（所謂「白飛び」）を回避するために、イメージセンサ内の各画素には３７０ｍＶ以上の電荷信号が蓄積され難いように露出（例えば、感度）設定される。さらに、この場合には、ゲイン設定値の最小値（以下、「最小ゲイン設定値」と称する）を２．７６として、被写体の輝度、若しくは露出設定に応じてゲイン設定値が２．７６以上で変化するように設定される。
【０００５】
このようなイメージセンサの温度上昇を考慮したゲイン設定値の設定は、一般的な撮像装置において採用されている。しかし、イメージセンサの温度上昇を考慮して、ゲイン設定値を大きな値に設定すれば、信号に重畳するノイズ成分がより増幅されることとなる。その結果、画像信号における信号とノイズの比率（Ｓ／Ｎ比）の低下を招く。
【０００６】
一方、図２５および図２６に示すように、イメージセンサでは通電開始直後においては温度上昇も比較的小さく画素飽和電圧も比較的高いため、ゲイン設定値を比較的小さな値に設定することも可能である。例えば、図２６に示すように、イメージセンサの温度が約３０℃の場合には、画素飽和電圧が５５０ｍＶであることもあり（点Ｐ１）、このような場合は、最小ゲイン設定値を約１．８６（≒１０２３ｍＶ／５５０ｍＶ）に設定することも可能である。
【０００７】
ところが、イメージセンサ内の画素の温度を直接測定することは困難であるため、一般的な撮像装置では、上述したように、イメージセンサの温度上昇を考慮して、最小ゲイン設定値を大きな値に設定し、各画素には一定電圧以上の電荷信号が蓄積されないように露出設定される。その結果、Ｓ／Ｎ比を向上させ、できる限り綺麗な画像を得るといった観点からみれば、一般的な撮像装置では、イメージセンサの持つ性能（ダイナミックレンジ）を十分に活かしていないと言える。
【０００８】
このような問題に対して、ダイオードの順バイアスの温度依存性を利用して、イメージセンサの飽和電荷の温度特性を補正する回路をイメージセンサに対して付加する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００９】
このような技術に関する先行技術文献としては、以下のようなものがある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−３３６６０３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述する飽和電荷の温度特性を補正する回路は、イメージセンサに対して外部から付加されるため、その回路の温度とイメージセンサ内の画素の温度とを一致させることは困難である。また、新たな回路を付加するため、回路の大型化を招き、カメラの小型化が指向される現状に反する結果をも招く。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、イメージセンサの持つ性能を十分活かし、画質の良好な画像を取得可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、撮像装置であって、被写体に係る画像信号を取得する撮像手段と、前記撮像手段の飽和電圧を検出する検出手段と、前記画像信号を増幅するアナログ増幅手段と、前記飽和電圧に基づいて前記増幅手段における増幅率を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置であって、ユーザーの操作に基づいて撮影準備動作の開始を指示する指示手段を備え、前記検出手段が、前記指示手段による撮影準備動作の開始の指示に応答して前記飽和電圧を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の撮像装置であって、前記画像信号に対してノイズ低減処理を行うノイズ低減手段をさらに備え、前記ノイズ低減手段が、前記飽和電圧に基づいて前記ノイズ低減処理の処理内容を変更することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置であって、前記撮像手段が、露光量を異ならせて第１および第２の画像信号を取得し、前記検出手段が、前記第１および第２の画像信号に基づいて前記飽和電圧を検出することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５の発明は、撮像装置に含まれるコンピュータによって実行されることにより、前記撮像装置を、請求項１から請求項４のいずれかに記載の撮像装置として機能させるプログラムである。
【００１８】
なお、本明細書では、同義である「露光時間が短い」と「シャッター速度が速い（高速）」とを、また、「露光時間が長い」と「シャッター速度が遅い（低速）」とを、夫々適宜使い分ける。また、シャッター速度を時間的な定量値として表す文言として「シャッター速度値」を用いる。即ち、シャッター速度値が大である、とは露光時間が長い（シャッター速度が遅い）ことを意味する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
＜撮像装置の機能構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００Ａの機能構成を示すブロック図である。
【００２１】
撮像装置１００Ａは、主に、撮像装置１００Ａ内の各部を統括制御する制御部１０、撮像機能部２０、表示部９、操作部４０、および発光部５０を備えて構成される。撮像装置１００Ａにはメモリカードのような記録メディア９０を装着することができる。
【００２２】
撮像機能部２０は、レンズ部１、絞り２、シャッター３、撮像素子（ここでは、ＣＣＤイメージセンサ）４Ａ、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）６０、および画像処理ブロック８を備える。
【００２３】
レンズ部１は、被写体に係る光学像をＣＣＤイメージセンサ（以下、「ＣＣＤ」と略称する）４Ａの撮像面上に結像させるものであり、制御部１０によるオートフォーカス（ＡＦ）制御に基づいて、レンズ駆動を行う。また、レンズ部１から制御部１０内の後述するＡＥ・ＷＢ制御部１８に対して、レンズ部１の焦点距離ｆに関する情報が伝送される。
【００２４】
絞り２は、レンズ部１によって結像される光学像の光路を段階的に遮ることで、ＣＣＤ４Ａに対する露光量を調整するものである。絞り２は、制御部１０の制御下で、被写体が明るく光量が過大な場合は絞り込まれ（絞り値の増大）、被写体が暗く光量が過小な場合は開放されるように制御される（絞り値の減少）。
【００２５】
シャッター３は、ＣＣＤ４Ａでの電荷蓄積が開始された後にレンズ部１からＣＣＤ４Ａへの光路を遮断することで、被写体に係る光学像がＣＣＤ４Ａの撮像面上に結像される時間（露光時間）を調整するものである。シャッター３は、制御部１０の制御下で、被写体が明るく光量が過大な場合は光路の開放時間（露光時間）が短縮され、被写体が暗く光量が過小な場合は光路の開放時間が延長されるように制御される。なお、シャッター３は、撮影待機状態においては、ライブビュー画像等を取得するために、レンズ部１からＣＣＤ４Ａへの光路を開放させたままとする。また、ここでは、ＣＣＤ４Ａの電荷蓄積開始からシャッター３により光路が遮られるまでの時間をシャッター速度値と表現する。
【００２６】
ＣＣＤ４Ａは、レンズ部１によってＣＣＤ４Ａの撮像面上に結像された光学像を電気信号に光電変換して、被写体に係るアナログ画像信号を取得するものである。ＣＣＤ４Ａには、レンズ部１に対向する面（撮像面）に受光部４ａが設けられており、この受光部４ａには複数の画素が配列され、ＣＣＤ４ＡとＡＦＥ６０とは信号の伝送が可能なように接続される。
【００２７】
ＣＣＤ４Ａには、各画素において蓄積可能な電荷信号の許容量（以下、「画素飽和電圧」と称する）がある。また、設計や製造条件によっては、画素飽和電圧よりも、電荷転送路（垂直ＣＣＤや水平ＣＣＤ等）が転送可能な電荷信号の最大電圧（以下、「転送路飽和電圧」と称する）の方が小さな値となる場合もあり得る。以下、撮像素子（イメージセンサ）の画素飽和電圧および転送路飽和電圧をまとめて、単に「飽和電圧」とも称する。
【００２８】
ＣＣＤ４Ａは、本撮影時に全画素に蓄積される電荷信号を画像信号として読出すモード（以下、「本撮影モード」と称する）と、本撮影前の撮影待機状態においてライブビュー画像を生成するために高速で画像信号（以下、「高速読出画像信号」と称する）を読出すモード（以下、「高速読出モード」と称する）とを有する。さらに、ＣＣＤ４Ａは、飽和電圧を検出するために画像信号を読出すモード（以下、「検出用読出モード」と称する）を有する。なお、高速読出モードおよび検出用読出モードにおける電荷信号の読出し方法については後程詳述する。
【００２９】
ＡＦＥ６０は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング器）５と、アナログ増幅部（Ａｍｐ）６と、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）７とを備えるＬＳＩ（大規模集積回路）として構成される。ＣＣＤ４Ａから出力されるアナログ画像信号は、タイミング発生回路（不図示）からのサンプリング信号に基づきＣＤＳ５でサンプリングされ、Ａｍｐ６で所望の増幅が行われる。このＡｍｐ６は、制御部１０の制御下で増幅率（ゲイン設定値）の変更が可能であり、例えば、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧に基づいて、Ａｍｐ６における増幅率が制御される。なお、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧の検出、およびゲイン設定値の制御については後程詳述する。
【００３０】
Ａｍｐ６で増幅されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換器７で、例えば、１０ビットのデジタル信号に変換された後、画像処理ブロック８に送られる。例えば、１０ビットのデジタル画像信号に変換される場合は、Ａ／Ｄ変換器７から出力されるデジタル画像信号は０〜１０２３の画素値（輝度値）を示す情報を有する画像信号となる。
【００３１】
画像処理ブロック８は、画像メモリ１１、飽和電圧検出部１２、自動露出補正（ＡＥ）・ホワイトバランス（ＷＢ）補正部１３、画素補間部１４、γ補正・フィルター部１５、圧縮／伸張部１６、および記憶部１７を備えて構成される。
【００３２】
画像メモリ１１は、例えば半導体メモリで構成され、Ａ／Ｄ変換器７でデジタル変換された画像信号を一時的に格納するものである。画像処理ブロック８内の各部は、画像メモリ１１に一時的に格納される画像信号を用いて各種データ処理を行う。また、画像メモリ１１に格納される高速読出画像信号ＨＳＰは、ＡＥ・ＷＢ制御のために制御部１０にも出力される。また、記憶部１７は、各種データを記憶するためのメモリである。
【００３３】
飽和電圧検出部１２は、制御部１０の制御下で、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧を検出するものである。飽和電圧検出部１２により検出された飽和電圧は制御部１０に転送され、制御部１０で飽和電圧に応じたゲイン設定値が設定される。例えば、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧が比較的高ければ、感度設定を下げることによりＣＣＤ４Ａから出力される画像信号の信号レベル（電圧）を高くすることができるため、比較的低いゲイン設定値が設定される。一方、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧が比較的低ければ、ＣＣＤ４Ａから出力される画像信号の信号レベルが低くなるため、比較的高いゲイン設定値が設定される。なお、飽和電圧の検出については後程詳述する。
【００３４】
ＡＥ・ＷＢ補正部１３は、制御部１０によるＡＥ・ＷＢ制御に基づいて、本撮影モードおよび高速読出モードによって得られるＡ／Ｄ処理後の画像信号に対して、ＷＢ補正およびＡＥを行う。
【００３５】
画素補間部１４は、各画素に対して欠落した色の情報を周辺の画素値を基に推測することによって補間処理を行うものである。
【００３６】
γ補正・フィルター部１５は、自然な階調を得るためのγ補正、輪郭強調やノイズ低減等のフィルター処理等各種の画像処理を行う。つまり、γ補正・フィルター部１５は、ＣＣＤ４Ａによって取得された画像信号に対してノイズ低減を行うフィルター処理（ノイズ低減処理）を行う。なお、ノイズ低減処理は、一般的なローパス・フィルタやメディアン・フィルタ等の手法によって達成することができる。
【００３７】
また、ここでは、制御部１０の制御下で、飽和電圧検出部１２によって検出される飽和電圧に基づいて、γ補正・フィルター部１５におけるノイズ低減処理等の画像処理の内容が変更される。例えば、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧が比較的高い場合は、ゲイン設定値が比較的低くなり、γ補正・フィルター部１５に入力される画像信号のＳ／Ｎ比が比較的高くなるため、ノイズ低減処理は比較的軽度なものとなる。一方、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧が比較的低い場合は、ゲイン設定値が比較的高くなり、画像信号のＳ／Ｎ比が比較的低くなるため、ノイズ低減処理は比較的重度なものとなる。
【００３８】
具体的には、ゲイン設定値が２以下の値に設定される場合はノイズ低減処理を全く行わず、ゲイン設定値が２より大きく４以下の値に設定される場合は比較的軽度なノイズ低減処理を行うように設定される。さらに、ゲイン設定値が４よりも大きな値に設定される場合は比較的重度なノイズ低減処理を行うように設定される。その結果、ゲイン設定値が比較的小さな場合は、ノイズ低減処理を軽度なものとするため、繊細な画像を取得することができる。
【００３９】
圧縮／伸張部１６は、本撮影時にＡＥ・ＷＢ補正部１３と、γ補正・フィルター部１５とで画像処理された画像信号に対して、例えばＪＰＥＧ方式で圧縮処理を施し、記録メディア９０に画像データとして保存する。また、圧縮／伸張部１６は、後述する表示部９に再生表示させるために、記録メディア９０に保存される画像データの伸張を行う。
【００４０】
表示部９は、ＬＣＤを有しており、ＣＣＤ４Ａで取得された画像信号に基づく画像表示（ライブビュー画像の表示）や記録メディア９０に保存された画像データに基づいた画像表示等が可能である。
【００４１】
操作部４０は、レリーズボタンやモード切替ボタン等を有している。
【００４２】
レリーズボタンは、半押し状態（以下、これを「Ｓ１状態」と称する）と押し込んだ状態（以下、これを「Ｓ２状態」と称する）とが検出可能な２段階スイッチになっている。撮影待機状態でレリーズボタンをＳ１状態にすると、ＡＦのためのレンズ駆動を開始し、一般的なＡＦ制御とともに、ＡＥ・ＷＢ制御を含む動作（以下、「撮影準備動作」と称する）が実行される。また、レリーズボタンをＳ２状態にすると、ＣＣＤ４Ａで取得され画像処理が施された画像信号が圧縮／伸張部１６でデータ圧縮され記録メディア９０に記憶される動作（以下、「撮影動作」と称する）が実行される。つまり、レリーズボタンは、ユーザーの操作に基づいて撮影準備動作および撮影動作の開始を指示する。なお、以下、レリーズボタンが押下されず、Ｓ１およびＳ２状態のいずれにもない状態をＯＦＦ状態と称する。
【００４３】
モード切替ボタンは、ユーザーの押下操作に基づいて、「高Ｓ／Ｎ比優先モード」と「通常モード」とを切り替えるものである。なお、「高Ｓ／Ｎ比優先モード」とは、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧に応じてゲイン設定値をなるべく低めに（感度を低めに）設定して、出来るだけ高Ｓ／Ｎ比を確保するモードである。一方、「通常モード」とは、一般的な撮像装置において採用されているように、温度上昇によって低下するＣＣＤ４Ａの飽和電圧を考慮してゲイン設定値について所定の最小値Ｇｍｉｎを設定するモードである。なお、ここでは、温度上昇に伴って想定されるＣＣＤ４Ａの飽和電圧の最低値を所定の値Ｄｍｉｎとする。
【００４４】
発光部５０は、制御部１０の制御に基づいて被写体に光を照射するためのものである。なお、以下では、発光部５０の発光により被写体に光を照射して撮影することを「フラッシュ撮影」と称し、発光部５０を発光させることなく撮影することを「通常撮影」と称する。
【００４５】
制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ等を有しており、撮像装置１の各部を統括制御する部位である。制御部１０では、ＲＯＭ内に格納されるプログラムがＣＰＵに読み込まれることで各種機能が実現される。また、制御部１０は、ＡＥ・ＷＢ制御部１８を有している。なお、ＡＥ・ＷＢ制御部１８は制御部１０の１つの機能であるが、ここでは、１つの機能が具体的な手段として実現されたものとして示している。
【００４６】
ＡＥ・ＷＢ制御部１８は、画像メモリ１１から送られてくる高速読出画像信号ＨＳＰに基づいて、ＡＥおよびＷＢ補正を行うための値（ＡＥ制御値、およびＷＢ制御値）を算出する。例えば、まず、高速読出画像信号ＨＳＰに基づく画像を、複数のブロックに分割し、各ブロック毎に測光データを算出する多分割測光を行い、被写体の輝度（被写体輝度）を検出する。なお、被写体輝度の検出における具体的処理としては、Ｒ，Ｇ，Ｂで与えられる画像信号によって規定される各画素毎の各色成分値（各色成分毎の輝度値）を画像全体に対して平均して、０から１０２３までの整数値に対応させて被写体輝度値として算出する。
【００４７】
ＡＥについては、算出した被写体輝度値に基づいて、適正露光となるように絞り値とシャッター速度値が決定される。また、被写体輝度が低い時に適切な露光量が設定できない場合は、Ａｍｐ６において画像信号のレベル調整を行うことにより露光不足による不適正露出が補正されるように、ゲイン設定値を求める。つまり、ここでは、絞り値やシャッター速度値やゲイン設定値等がＡＥ制御値に相当する。ＷＢ補正については、算出された各色成分毎の輝度値に基づいて、ホワイトバランス（ＷＢ）が適正となるようにＷＢ制御値が決定される。なお、ＡＥ・ＷＢ制御部１８では、制御部１０のＲＯＭ内に格納されるプログラムに従ってＡＥおよびＷＢ制御値が求められる。
【００４８】
また、ＡＥ・ＷＢ制御部１８は、高Ｓ／Ｎ比優先モード設定時と、通常モード設定時とで、ＡＥ制御値の算出方法を変更する。例えば、通常モード設定時では、上述したように、温度上昇に伴って低下するＣＣＤ４Ａの飽和電圧を考慮してゲイン設定値の最小値（以下、「最小ゲイン設定値」と称する）Ｇｍｉｎが設定され、その最小値以上のゲイン設定値が撮影において利用される。一方、高Ｓ／Ｎ比優先モード設定時では、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧に応じた最小ゲイン設定値が設定され、その最小値以上のゲイン設定値が撮影において利用される。高Ｓ／Ｎ比優先モード設定時におけるＡＥについては、後程、被写体輝度とＡＥ制御値との関係を示すプログラム線図を示して説明する。
【００４９】
また、ＡＥ・ＷＢ制御部１８では、例えば、算出された被写体輝度が所定の閾値以下である場合は、発光部５０を発光させるように判断を行い、フラッシュ撮影におけるＡＥが行われる。
【００５０】
具体的には、本撮影前に、ＡＥ・ＷＢ制御部１８の制御下で、発光部５０が予備発光を行う。この予備発光は、本撮影のための発光ではなく発光時における被写体輝度値を求めるための発光であり、本撮影時の発光量よりも少ない予め設定された発光量（発光時間）を有する発光である。そして、ＡＥ・ＷＢ制御部１８は、予備発光時にＣＣＤ４Ａに蓄積された電荷信号を高速読出モードで読出すことにより取得される画像信号について、被写体輝度を算出する。さらに、ＡＥ・ＷＢ制御部１８は、予備発光時の発光量とＡＥ制御値（ゲイン設定値、絞り値、シャッター速度値）と被写体輝度値とから本撮影時の発光量を決定する。
【００５１】
また、フラッシュ撮影におけるＷＢ補正については、予め設定されたフラッシュ撮影用の値等がＷＢ制御値として採用される。
【００５２】
ＡＥ・ＷＢ制御部１８において算出されたＡＥおよびＷＢ制御値は、ＣＣＤ４Ａからの画像信号の読出し状況に応じて、Ａｍｐ６やＡＥ・ＷＢ補正部１３に送られる。
【００５３】
また、制御部１０は、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧の検出動作を制御する機能、ＡＦ動作を制御する機能、およびレリーズボタンの押下に応じて撮影準備動作および撮影動作を行う機能等の種々の機能を有する。
【００５４】
＜ＣＣＤにおける電荷信号の読出し＞
図２は、高速読出モードおよび検出用読出モードにおけるＣＣＤ４Ａの電荷信号の読出し方法を説明するための図であり、図３は、検出用読出モードを説明するための図である。なお、ＣＣＤ４Ａの受光部４ａ上では、実際には数百万以上の画素が配列されるが、図２および図３では図示の便宜上その一部のみが示されている。また、図２および図３には、受光部４ａにおいて、垂直方向および水平方向における画素位置を明確に表現するため、互いに直交するＩ、Ｊの２軸を付している。
【００５５】
図２および図３に示すように、受光部４ａには、画素配列に対応するカラー（色）フィルタ配列が設けられる。即ち、受光部４ａがカラーフィルタ配列を有する。このカラーフィルタ配列は、周期的に分布する赤（Ｒ）、緑（Ｇｒ、Ｇｂ）および青（Ｂ）のカラーフィルタ、即ち互いに色の異なる３種類のカラーフィルターで構成される。なお、以下では、赤（Ｒ）、緑（Ｇｒ、Ｇｂ）および青（Ｂ）のカラーフィルタがそれぞれ配された画素をＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素とも称する。
【００５６】
高速読出モードでは、例えば、図２に示すように、受光部４ａにおいて２、７、１０、・・の各ライン（Ｈフィールド）の電荷信号が読出され、アナログ画像信号（以下、「高速読出画像信号」と称する）ＨＳＰを取得する。即ち、水平ラインが１／４間引きされた状態で読出される。そして、図２に示すように、高速読出画像信号ＨＳＰには、カラーフィルタ配列の全色成分、即ちＲＧＢ全種類のカラーフィルタが配されたＲＧＢ全色の画素についての信号が含まれる。なお、Ｈフィールドは、後述する検出用読出モードにおける第１フィールドと同一の領域を有するフィールドとなる。
【００５７】
検出用読出モードでは、例えば、図２および図３に示すように、異なる画素群から２回の読出し（第１および第２読出し）を行い、２つの画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得する。つまり、第１読出し、および第２読出しにおいて、受光部４ａにおけるフィールド（第１フィールド、第２フィールド）から電荷信号が読出される。換言すれば、ＣＣＤ４Ａは、受光部４ａに蓄積される電荷信号を、受光部４ａの画素配列を第１（Ｈ）および第２フィールドを含む複数のフィールドに分けて読出し可能となっている。
【００５８】
具体的には、図２に示すように、高速読出モードと同様に、受光部４ａにおいて２、７、１０、・・の各ライン（第１フィールド）の電荷信号が読出され、アナログ画像信号（以下、「第１検出用画像信号」と称する）１ＥＰを取得する。また、図３に示すように、受光部４ａにおいて、３、８、１１、・・・の各ライン（第２フィールド）の電荷信号が読出され、アナログ画像信号（以下、「第２検出用画像信号」と称する）２ＥＰを取得する。なお、図２および図３に示すように、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰには、高速読出画像信号ＨＳＰと同様に、カラーフィルタ配列の全色成分、即ちＲＧＢ全種類のカラーフィルタが配されたＲＧＢ全色の画素についての信号が含まれる。
【００５９】
そして、ＣＣＤ４Ａでは、制御部１０の制御下で、撮影待機状態において、高速読出モードによる画像信号の読出しが順次行われるとともに、所定のタイミング（以下、「検出タイミング」と称する）で検出用読出モードによる画像信号の読出しが行われる。なお、本実施形態では、レリーズボタンがユーザーによって押下され、Ｓ１状態からＳ２状態となるまでの間、所定のタイミングで検出用読出モードによる画像信号の読出しが行われる。検出タイミングについてはさらに後述する。
【００６０】
図４は、ＣＣＤ４Ａにおける電荷蓄積および電荷信号の読出しタイミングを説明するためのタイミングチャートである。なお、図４では、検出タイミング付近におけるタイミングチャートを例示しており、図４に示すｎには任意の自然数等が適用される。また、図４では、図が複雑になるのを防ぐために、各フィールドからの電荷信号の読出しに対応する電荷蓄積状態のみを記載している。
【００６１】
図４に示すように、撮影待機状態において、Ｈフィールドに順次１／３０秒間の露光による電荷信号の蓄積が行われるとともに、Ｈフィールドからの電荷信号の読出しが１／３０秒毎に行われ、ＣＣＤ４Ａから高速読出画像信号ＨＳＰが出力される。
【００６２】
そして、検出タイミングとなると、ｎ秒において、Ｈフィールドからの電荷読出しを行うとともに、いわゆる電荷信号の掃き出しを行う動作（所謂、バーチカルフロードレイン）により、第１および第２フィールド等に蓄積された電荷信号が掃き出される。そして、ｎ秒から１／３０秒間の露光（第１の露光）により第１フィールドに電荷信号が蓄積される。さらに、ｎ＋１／３０秒において第１フィールドからの電荷信号の読出し（第１読出し）が行われ、ＣＣＤ４Ａから第１検出用画像信号１ＥＰが出力される。
【００６３】
また、第１フィールドからの電荷信号の読出しに際して、バーチカルフロードレインによる電荷信号の掃き出しを行わず、ｎ秒から１／１５秒間の露光（第２の露光）により第２フィールドに電荷信号が蓄積される。そして、ｎ＋１／１５秒において第２フィールドからの電荷信号の読出し（第２読出し）が行われ、ＣＣＤ４Ａから第２検出用画像信号２ＥＰが出力される。
【００６４】
つまり、ＣＣＤ４Ａが、第１の露光の際に第１フィールドに蓄積される電荷信号を読出すことにより第１検出用画像信号１ＥＰを取得する。さらに、第１および第２の露光の際に第２フィールドに蓄積される電荷信号を読出すことにより第２検出用画像信号２ＥＰを取得する。その結果、ＣＣＤ４Ａが露光量を異ならせて第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得する。よって、１／３０秒間と１／１５秒間の２回の露光を別個に行うよりも第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰの取得時間を短縮することができる。
【００６５】
また、ここでは、第１および第２の露光に対応する電荷蓄積時間Ｔｐ１（ここでは、１／１５秒間）においては、高速読出画像信号ＨＳＰを得るための電荷蓄積が行われない。つまり、例えば、飽和電圧の検出タイミングにおいて、ライブビュー画像が１／１５秒間途切れることとなる。しかし、１／３０秒間と１／１５秒間の２回の露光を別個に行った場合には検出タイミングにおいて、ライブビュー画像が１／１０秒間も途切れることと比べると、ライブビュー画像の表示の途切れを短くすることができる。
【００６６】
なお、例えば、撮影待機状態において、ＡＥ・ＷＢ制御部１８が高速読出画像信号ＨＳＰに基づいて算出する被写体輝度値に従って、制御部１０が、絞り２を開放させつつ、検出タイミングにおける第１及び第２の露光の時間を制御するようにしても良い。このような構成とすることによって、例えば、被写体輝度が高い場合には、第１及び第２の露光に対応する電荷蓄積時間Ｔｐ１を１／３０秒間よりも短くすることができるため、ライブビュー画像の表示の途切れをさらに短くすることができる。
【００６７】
＜通常撮影における飽和電圧の検出および最小ゲイン設定値の算出・設定＞以下、通常撮影における飽和電圧の検出および最小ゲイン設定値の算出・設定について説明する。
【００６８】
図５および図６は、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧の検出および最小ゲイン設定値の算出・設定フローを示すフローチャートである。飽和電圧の検出および最小ゲイン設定値の算出・設定は、図５に示す動作フロー（ルートＡ）および図６に示す動作フロー（ルートＢ）が並行して行われることで達成される。なお、図５および図６に示す動作フローは制御部１０によって制御される。
【００６９】
まず、通常撮影において高Ｓ／Ｎ比優先モード設定時に検出タイミングとなるとルートＡの動作フローが開始し、ステップＳ１に進む。
【００７０】
ステップＳ１では、シャッター速度値が例えば１／３０秒である露光が行われ、ステップＳ２に進む。ここでは、図４に示すように、１／３０秒間の露光によって第１フィールドに電荷信号が蓄積される。なお、ここでは、ＡＥ・ＷＢ制御部１８の制御下で、例えば、ＣＣＤ４Ａ内の各画素に蓄積される電荷信号の最大電圧が３５０ｍＶ程度となるように絞り値が制御される。また、絞りを開放してシャッター速度値によってＣＣＤ４Ａ内の各画素に蓄積される電荷信号の最大電圧を調整しても良い。
【００７１】
ステップＳ２では、ゲイン設定値を１（０ｄＢ）に設定して、ステップＳ３に進む。ここでは、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧を検出することを目的とするため、Ａｍｐ６によるアナログ画像信号の増幅が行われないように制御される。
【００７２】
ステップＳ３では、図４に示すようなタイミングでＣＣＤ４Ａから第１検出用画像信号１ＥＰが出力され、ＡＦＥ６０を介してデジタル信号に変換された第１検出用画像信号１ＥＰが取得され、ステップＳ４に進む。ここでは、ステップＳ２でゲイン設定値が１に設定されているため、第１検出用画像信号１ＥＰは増幅されることなくデジタル信号に変換される。
【００７３】
ステップＳ４では、ステップＳ３において取得された第１検出用画像信号１ＥＰに基づいて、飽和電圧検出部１２により画素毎の輝度値（画素値）の最大値（以下、「第１最大画素値」と称する）Ｍが検出されて記憶部１７に記憶され、ルートＡの動作フローが終了される。このステップＳ４では、例えば、第１検出用画像信号１ＥＰについてＧ画素の画素値の最大値を検出することにより、第１最大画素値Ｍを検出することができる。
【００７４】
図７は、画素値の最大値の検出方法を説明するための図であり、図８は、画素値の最大値の検出を説明するための図である。例えば、図７に示すように、飽和電圧検出部１２では、第１検出用画像信号１ＥＰに基づく画像１Ｇの中央部付近の水平方向に並ぶ画素列Ｘ１におけるＧ画素の画素値を認識することで、図８に示すように第１最大画素値Ｍ＝３５０を検出することができる。なお、ここでは、画像１Ｇの中央部付近の画素列Ｘ１におけるＧ画素の画素値から第１最大画素値Ｍを検出したが、これに限られるものではなく、例えば、画像１Ｇ全体のＧ画素の画素値から第１最大画素値Ｍを検出しても良い。
【００７５】
また、検出タイミングとなるとルートＡの動作フローの開始とともに、ルートＢの動作フローも開始し、ステップＳ１１に進む。
【００７６】
ステップＳ１１では、シャッター速度値が例えば１／１５秒である露光が行われ、ステップＳ１２に進む。ここでは、図４に示すように、１／１５秒間の露光により第２フィールドに電荷信号が蓄積される。なお、ここでは、ＡＥ・ＷＢ制御部１８の制御下で絞り値がステップＳ２におけるものと同様となるように制御される。例えば、絞り開放時であればシャッター速度値をステップＳ２におけるものの約２倍とする。
【００７７】
ステップＳ１２では、ゲイン設定値を１（０ｄＢ）に設定して、ステップＳ１３に進む。ここでは、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧を検出することを目的とするため、Ａｍｐ６によるアナログ画像信号の増幅が行われないように制御される。
【００７８】
ステップＳ１３では、図４に示すようなタイミングでＣＣＤ４Ａから第２検出用画像信号２ＥＰが出力され、ＡＦＥ６０を介してデジタル信号に変換された第２検出用画像信号２ＥＰが取得され、ステップＳ４に進む。ここでは、ステップＳ１２でゲイン設定値が１に設定されているため、第２検出用画像信号２ＥＰは増幅されることなくデジタル信号に変換される。
【００７９】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３において取得された第２検出用画像信号２ＥＰに基づいて、飽和電圧検出部１２により画素値の最大値（以下、「第２最大画素値」と称する）ｍが検出されて記憶部１７に記憶され、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１４では、例えば、第２検出用画像信号２ＥＰについてＧ画素の画素値の最大値を検出することにより、第２最大画素値ｍを検出することができる。なお、ここでも、画像２Ｇの中央部付近の画素列Ｘ１におけるＧ画素の画素値から第２最大画素値ｍを検出したが、これに限られるものではなく、画像２Ｇ全体のＧ画素の画素値から第２最大画素値ｍを検出しても良い。
【００８０】
図９および図１０は画素値の最大値の検出を説明するための図である。例えば、図７に示すように、飽和電圧検出部１２では、第２検出用画像信号２ＥＰに基づく画像Ｇ２の中央部付近の水平方向に並ぶ画素列Ｘ１についてＧ画素の画素値を認識することで、図９および図１０に示すようにそれぞれ第２最大画素値ｍ＝５５０，７００を検出することができる。
【００８１】
ステップＳ１５では、飽和電圧検出部１２によって、ステップＳ１４で記憶部１７に記憶された第２最大画素値ｍが、ルートＡの動作フローのステップＳ４で記憶部１７に記憶された第１最大画素値Ｍの約２倍となっているか否かを判別する。ここでは、（第２最大画素値ｍ）≒（第１最大画素値Ｍ×２）となっていなければステップＳ１６に進み、（第２最大画素値ｍ）≒（第１最大画素値Ｍ×２）となっていればステップＳ１７に進む。
【００８２】
ここでは、ルートＡにおけるシャッター速度値＝１／３０秒の露光時と、ルートＢにおけるシャッター速度値＝１／１５秒の露光時における絞り値が同様に制御されるため、ＣＣＤ４Ａに蓄積される電荷信号が飽和電圧に達しない限り、第２最大画素値ｍが単純に第１最大画素値Ｍの約２倍となる筈である。つまり、（第２最大画素値ｍ）≒（第１最大画素値Ｍ×２）となっていれば、ＣＣＤ４Ａのいずれの画素に蓄積される電荷信号も飽和電圧に達しておらず、第２最大画素値ｍはＣＣＤ４Ａの飽和電圧に対応する値とはならない。具体的には、図８に示すように第１最大画素値Ｍが３５０と検出され、図１０に示すように第２最大画素値ｍが７００と検出された場合は、第２最大画素値ｍはＣＣＤ４Ａの飽和飽和電圧に対応する値とはなっておらず、飽和電圧検出部１２は、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧を検出することができない。
【００８３】
一方、（第２最大画素値ｍ）≒（第１最大画素値Ｍ×２）となっていなければ、ＣＣＤ４Ａのいずれかの画素に蓄積される電荷信号が飽和電圧に達していることとなる。そして、このとき、第２最大画素値ｍはＣＣＤ４Ａの飽和電圧に対応する値となっている。具体的には、図８に示すように第１最大画素値Ｍが３５０と検出され、図９に示すように第２最大画素値ｍが５５０と検出された場合は、第２最大画素値ｍはＣＣＤ４Ａの飽和電圧に対応する値となっており、飽和電圧検出部１２は、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧が５５０ｍＶであると検出することができる。
【００８４】
よって、ここでは、飽和電圧検出部１２が、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰに基づいて飽和電圧を検出する。つまり、露光量を異ならせて得た２つ（一般的には複数）の画像信号に基づいて飽和電圧を検出するため、簡単にＣＣＤ４Ａの飽和電圧を把握することができる。
【００８５】
ステップＳ１６では、制御部１０が、ステップＳ１４において飽和電圧検出部１２によって検出された第２最大画素値ｍ（飽和電圧）に基づいて、最小ゲイン設定値が算出され、ルートＢの動作フローを終了する。なお、ここでは、最小ゲイン設定値＝（１０２３／第２最大画素値ｍ）となるように算出・設定される。
【００８６】
ステップＳ１７では、最小ゲイン設定値を所定の値である１に設定し、ルートＢの動作フローを終了する。ここで、ＣＣＤ４Ａが図２６において示した飽和電圧と温度との関係を有するものとすると、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧が７００ｍＶ以上となることは考え難い。そこで、ルートＡの動作フローで第１最大画素値Ｍが約３５０となるように絞り値が制御されると、ルートＢの動作フローで第２最大画素値ｍが約７００未満となり、（第２最大画素値ｍ）＜（第１最大画素値Ｍ×２）となる筈である。しかしながら、被写体の輝度が低い場合等、種々の要因によって第１最大画素値Ｍが約３５０とはならず、比較的小さな値となることもあり得る。このような場合は、（第２最大画素値ｍ）≒（第１最大画素値Ｍ×２）となることもあり得るため、ステップＳ１７では、飽和電圧が比較的高いものとして最小ゲイン設定値を１と設定する。
【００８７】
ところで、撮影待機状態において、ライブビュー画像を生成する際には、１よりも大きなゲイン設定値が設定されるのが一般的である。しかし、ステップＳ２およびステップＳ１２ではゲイン設定値を１に設定した。これは、ゲイン設定値を１よりも大きな値としたのでは、第１最大画素値Ｍが５１２を超えてしまうような場合には、第２最大画素値ｍが常に１０２３となってしまい、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧を正確に検出することができなくなるからである。
【００８８】
そこで、ここでは、検出タイミング前では、ライブビュー画像を生成するためにゲイン設定値が１よりも大きな値に設定されるが、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰの取得時（検出タイミング）ではゲイン設定値を１に設定する。つまり、制御部１０が、ライブビュー画像を生成するための画像信号に対するよりも、飽和電圧を検出するための画像信号に対して、ゲイン設定値が小さくなるように制御する。その結果、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧を確実に検出することができる。
【００８９】
＜飽和電圧の検出および最小ゲイン設定値の算出・設定タイミング＞
図１１は、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧の検出および最小ゲイン設定値の算出・設定タイミングを示すタイミングチャートである。図１１では、レリーズボタンの押下タイミング（レリーズタイミング）、および飽和電圧の検出タイミングを示している。なお、図１１では、ＣＣＤ４Ａの通電時間と温度上昇との関係も併せて示している。また、図１１では、飽和電圧の検出タイミングをＯＮとして示している。
【００９０】
図１１に示すように、撮影待機状態において、ユーザーによりレリーズボタンが押下されてＳ１状態となると、図５および図６に示す２つの動作フローを有する１回の飽和電圧の検出および最小ゲイン設定値の算出・設定動作が行われる。つまり、飽和電圧検出部１２が、撮影準備動作の開始の指示に応答して飽和電圧を検出する。また、図１１に示すように、Ｓ１状態からＳ２状態になるまでの期間が長ければ、その期間にＣＣＤ４Ａの温度が上昇し飽和電圧が大きく変化する。そこで、Ｓ１状態からＳ２状態になるまでの期間内では、制御部１０の制御下で、例えば約３０秒毎に飽和電圧の検出および最小ゲイン設定値の算出・設定が繰り返し行われ、飽和電圧の変化に対応する。その結果、撮影直前にＣＣＤ４Ａの飽和電圧を検出するため、アナログ画像信号のゲイン設定値（増幅率）を最適化することができる。
【００９１】
また、ここでは、飽和電圧検出部１２が、飽和電圧の検出を所定の時間間隔（約３０秒間隔）で行う。その結果、絶えず飽和電圧の検出を行うよりも無駄な動作や処理を省略することができるため、省電力化を図ることができる。
【００９２】
また、図１１に示すように、ＣＣＤ４Ａの通電開始から一定時間（図１１中では、Ｔ１＝約１３．５分）経過すると、ＣＣＤ４Ａの温度上昇がほぼ飽和し、その後はＣＣＤ４Ａの温度はほぼ一定に保持される。よって、通電開始後、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧が所定の値以下となると、その後は飽和電圧がほとんど低下しないこととなる。そこで、図１１に示すように、飽和電圧検出部１２は、制御部１０の制御下で、飽和電圧が所定値（例えば、３７０ｍＶ）以下となるまではＣＣＤ４Ａの飽和電圧を検出し、飽和電圧が所定値以下となった後は、ＣＣＤ４Ａの通電が継続している限り（例えば、通電時間＝Ｔ１〜Ｔ２）、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧の検出が禁止される。
【００９３】
つまり、ＣＣＤ４Ａの駆動開始後において、飽和電圧が所定値以下となった後は、飽和電圧検出部１２は、ＣＣＤ４Ａの駆動が中断されるまで飽和電圧を検出しない。その結果、無駄な飽和電圧の検出や最小ゲイン設定値の算出・設定動作を省略することができるため、省電力化を図ることができる。
【００９４】
また、図１１に示すように、例えば、通電開始からＴ２＝２０分経過時においてＣＣＤ４Ａの通電を一旦終了した後に、最初の通電開始からＴ３＝３０分経過後において再度ＣＣＤ４Ａの通電を開始した場合は、制御部１０の制御下で、飽和電圧が所定値以下となるまで、飽和電圧検出部１２が飽和電圧の検出を行う。
【００９５】
＜高Ｓ／Ｎ比優先モードにおけるＡＥ＞
上述したように、高Ｓ／Ｎ比優先モードでは、ＡＥ・ＷＢ制御部１８は、飽和電圧に基づいて最小ゲイン設定値を求める。そして、その最小ゲイン設定値に応じたプログラム線図にしたがって、ＡＥ制御値を求める。以下、具体例を示して説明する。
【００９６】
図１２および図１３は、被写体輝度とＡＥ制御値との関係を例示するプログラム線図であり、図１４および図１５は、手ぶれを考慮したゲイン設定値の設定を説明するための図である。なお、図１４および図１５は、図１２および図１３で示した被写体輝度とＡＥ制御値との関係を後述するＡＰＥＸ値で示した表である。
【００９７】
図１２〜図１５においては、被写体輝度とＡＥ制御値等を必要に応じて、ＡＰＥＸ値（開口値（ＡＶ）、時間値（ＴＶ）、輝度値（ＢＶ）、感度値（ＳＶ）、露出値（ＥＶ））に変換して示している。
【００９８】
図１２および図１３では、露出値ＥＶと、ＡＥ制御値（絞り値（ＦＮｏ）、シャッター速度値（Ｔ）、ゲイン設定値）との関係を示している。撮像装置１００Ａでは、絞り値はＦ２．８〜Ｆ１１．０、ゲイン設定値は２〜８の間で変更可能に設定されているものとする。また、ＩＳＯ感度（Ｓ）とゲイン設定値との間には下式（１）の関係が成立するものとする。
【００９９】
Ｓ＝２５×（ゲイン設定値）    ・・・（１）
さらに、ＡＥ・ＷＢ制御部１８では、レンズ部１の焦点距離ｆを３５ｍｍフィルムの場合の焦点距離ｆ’に換算し、焦点距離ｆ’に応じて手ぶれによる撮影画像のぶれの防止をも考慮したＡＥを行う。
【０１００】
以下、図１２〜図１５について説明する。
【０１０１】
図１２および図１３は、それぞれ、最小ゲイン設定値が２および４と設定された場合のプログラム線図を例示している。つまり、図１２に示す場合よりも図１３に示す場合の方が、飽和電圧が相対的に低く、最小ゲイン設定値を高くせざるを得ない状況に対応している。
【０１０２】
例えば、図１２に示すプログラム線図によれば、シャッター速度値が（１／ｆ’）＝１／３０秒以下の場合は、手ぶれによる撮影画像のぶれが発生し難いため、ゲイン設定値を最低値である２に固定し、被写体輝度（輝度値（ＢＶ））の変化に応じて絞り値およびシャッター速度値を変化させる。一方、シャッター速度値が（１／ｆ’）＝１／３０秒よりも大きな場合は、手ぶれによる撮影画像のぶれが発生し易くなるため、シャッター速度値を１／３０秒よりも出来るだけ増大させず、被写体輝度の減少に応じて、ゲイン設定値が高くなるように制御し、露光不足を補正する。具体的には、プログラム線図の点ＣＰ１において、被写体輝度の減少に応じてゲイン設定値を２〜８（感度値（ＳＶ）を４〜６）の範囲内で変更する。つまり、図１４の太枠Ｃ１で囲まれた部分のように、輝度値（ＢＶ）が４から２へと減少するのに対応して、感度値（ＳＶ）を４から６に変更する。
【０１０３】
また、図１３に示すプログラム線図によれば、図１２に示すプログラム線図と同様に、シャッター速度が（１／ｆ’）＝１／３０秒以下の場合は、手ぶれによる撮影画像のぶれが発生し難いため、ゲイン設定値を最低値である４に固定し、被写体輝度（輝度値（ＢＶ））の変化に応じて絞り値およびシャッター速度値を変化させる。一方、シャッター速度が（１／ｆ’）＝１／３０秒よりも大きな場合は、手ぶれによる撮影画像のぶれが発生し易くなるため、シャッター速度値を１／３０秒よりも出来るだけ増大させず、被写体輝度の減少に応じて、ゲイン設定値が高くなるように制御し、露光不足を補正する。具体的には、プログラム線図の点ＣＰ２において、被写体輝度の減少に応じてゲイン設定値を４〜８（感度値（ＳＶ）を５〜６）の範囲内で変更する。つまり、図１５の太枠Ｃ２で囲まれた部分のように、輝度値（ＢＶ）が３から２へと減少するのに対応して、感度値（ＳＶ）を５から６に変更する。
【０１０４】
よって、ここでは、ゲイン設定値を一定の値（２や４）に保持すると、被写体輝度の低下に応じて、シャッター速度値が手ぶれの発生に関する所定の閾値（１／ｆ’）より大きな値に設定されてしまう。そこで、このような場合は、ＡＥ・ＷＢ制御部１８が、シャッター速度値がなるべく所定の閾値（１／ｆ’）よりも大きな値に設定されないように、ゲイン設定値を増大させるように制御する。その結果、被写体輝度がある程度低い場合でも、手ぶれによる画質の劣化を抑制することができる。
【０１０５】
そして、図１２および図１３のいずれのプログラム線図に基づいてゲイン設定値を８（感度値（ＳＶ）を６）に設定しても、露光不足が解消しない場合は、ＡＥ・ＷＢ制御部１８は、手ぶれによる撮影画像のぶれが発生し易くなるが、シャッター速度値をさらに増大させるように制御する。
【０１０６】
以上のように、第１実施形態に係る撮像装置１では、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧を本撮影直前に検出し、検出される飽和電圧に対応させてＡｍｐ６でのアナログ画像信号に対する増幅を制御する。その結果、ＣＣＤ４Ａの温度を直接計測することなく、ＣＣＤ４Ａの持つ性能（ダイナミックレンジ）を十分活かし、Ｓ／Ｎ比の高い画質の良好な画像を取得することができる。また、回路や装置が大型化することもない。
【０１０７】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、図２および図３に示したように、高速読出モードによる読出しと第１読出しとにおいて、受光部４ａの同様なフィールド（Ｈおよび第１フィールド）から電荷信号（高速読出画像信号ＨＳＰ、第１検出用画像信号１ＥＰ）が読出され、第１読出しと第２読出しとにおいて、受光部４ａの互いに重なり合わない異なるフィールド（第１および第２フィールド）から電荷信号（第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰ）が読出される。
【０１０８】
ところで、従来の撮像装置における撮像素子については、受光部を複数のフィールドに分けて全画素の画像信号をフィールド毎に読出す方式が採用されるが、現在のところ１フレームを２フィールドに分けて全画素を読み出すタイプ（以下、「２フィールド読出し型」と称する）が一般的である。このような一般的な２フィールド読出し型の撮像素子と第１実施形態に係る撮像装置１のＣＣＤ４Ａとは電荷信号の読出し方が異なる。
【０１０９】
そこで、第２実施形態に係る撮像装置１００Ｂでは、ＣＣＤ４Ａを２フィールド読出し型としたＣＣＤ４Ｂとしている。なお、ＣＣＤ４Ｂの受光部４ｂは、上述した受光部４ａとほぼ同様な構造を有している。ＣＣＤ４Ｂでは、電荷信号の読出し方、電荷蓄積タイミング、および電荷信号の読出しタイミングが、ＣＣＤ４Ａと異なる。なお、その他の部分については、撮像装置１００Ａと撮像装置１００Ｂとは同様となるため、同様な符合を付して説明を省略する。
【０１１０】
ＣＣＤ４Ｂは、ＣＣＤ４Ａと同様に、電荷信号を画像信号として読出すモードとして、本撮影モード、高速読出モード、および検出用読出モードの３つの読出しモードを有している。
【０１１１】
図１６および図１７は、検出用読出モードの読出し方法を説明するための図である。ＣＣＤ４Ｂでは、例えば、図１６に示すように、受光部４ｂにおいて１、３、・・、２ｊ−１（ｊは３以上の自然数）の各ライン（第１フィールド）の電荷信号が読出され、第１検出用画像信号１ＥＰが取得される。また、図１７に示すように、受光部４ｂにおいて、２、４、・・・、２ｊの各ライン（第２フィールド）の電荷信号が読出され、第２検出用画像信号２ＥＰが取得される。なお、高速読出モードにおけるＨフィールドからの電荷信号の読出し方法については、図２に示した読出し方法と同様となるため、説明を省略する。
【０１１２】
図１８は、ＣＣＤ４Ｂの電荷蓄積および読出しを説明するためのタイミングチャートである。なお、図１８では、検出タイミング付近におけるタイミングチャートを例示している。また、Ｈフィールドと第１フィールド、およびＨフィールドと第２フィールドとは互いに重なり合う画素を有するため、厳密に各フィールドの電荷蓄積状態を図示するのが困難であるため、図１８では、便宜的に、各フィールドからの電荷信号の読出しに対応する電荷蓄積状態のみを記載している。なお、図１８に示すｎには任意の自然数等を適用することができる。
【０１１３】
例えば、図１８に示すように、撮影待機状態において、Ｈフィールドに順次１／３０秒間の露光が行われて電荷信号が蓄積されるとともに、Ｈフィールドからの電荷信号の読出しが１／３０秒毎に行われ（高速読出モードによる読出し）、ＣＣＤ４Ｂから高速読出画像信号ＨＳＰが出力される。
【０１１４】
そして、検出タイミングとなると、Ｈフィールドからの電荷信号の読出しを一旦中断して、ｎ秒から１／３０秒間の露光（第１の露光）によって第１フィールドに電荷信号を蓄積させる。そして、ｎ＋１／３０秒において第１フィールドからの電荷信号の読出し（第１読出し）が行われ、ＣＣＤ４Ｂから第１検出用画像信号１ＥＰが出力される。
【０１１５】
また、ｎ＋１／３０秒から１／１５秒間の露光（第２の露光）により第２フィールドに電荷信号を蓄積させる。そして、ｎ＋１／１０秒において第２フィールドからの電荷信号の読出し（第２読出し）が行われ、ＣＣＤ４Ｂから第２検出用画像信号２ＥＰが出力される。
【０１１６】
よって、ここでは、第１および第２フィールドからの電荷信号の読出しに対応する電荷蓄積時間Ｔｐ２（ここでは、１／１０秒間）においては、高速読出画像信号ＨＳＰを得るための電荷蓄積が行われない。つまり、飽和電圧の検出タイミングにおいて、ライブビュー画像が１／１０秒間途切れることとなるが、既存の２フィールド読出し型のＣＣＤを応用して容易に第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを得ることができる。
【０１１７】
したがって、ここでは、ＣＣＤ４Ｂが、第１の露光を与えられた後に、第１の露光とは露光時間の異なる第２の露光を与えられる。このとき、第１の露光時に受光部４ｂに蓄積された電荷信号を読出すことにより第１検出用画像信号１ＥＰを取得する。また、第２の露光時に受光部４ｂに蓄積された電荷信号を読出すことにより第２検出用画像信号２ＥＰを取得する。その結果、露光時間の異なる２回（一般的には複数回）の露光により、露光量の異なる２つ（一般的には複数）の画像信号を得るため、ＣＣＤ４Ｂの飽和電圧を簡単に把握することができる。
【０１１８】
＜第３実施形態＞
第１および第２実施形態に係る撮像装置１００Ａ，１００Ｂでは、ＣＣＤ４Ａ，４Ｂの各画素に対応する画素値から飽和電圧を検出した。しかし、上述したように、撮像素子の設計や製造条件によっては、１画素の飽和電圧（画素飽和電圧）よりも、電荷転送路（垂直ＣＣＤや水平ＣＣＤ等）が転送可能な電荷信号の最大電圧（転送路飽和電圧）の方が小さな値となる場合もある。そのような場合にも各画素値から転送路飽和電圧を検出することが可能であるが、被写体が非常に暗い場合は、各画素に蓄積される電荷信号の電圧が転送路飽和電圧まで達するのが困難な場合がある。そのような場合には、各画素値から転送路飽和電圧（飽和電圧）を検出することはできない。
【０１１９】
そこで、第３実施形態に係る撮像装置１００Ｃでは、検出タイミングにおいて、各画素に蓄積される電荷信号を読出す際に、複数の画素に蓄積される電荷信号を加算（混合）する。その結果、電荷転送路によって転送される電荷信号の電圧を、転送路飽和電圧まで高め、ＣＣＤ４Ａの飽和電圧を検出する。よって、撮像装置１００Ｃが、撮像装置１００Ａ，１００Ｂと異なる点は、検出タイミングにおいて、複数の画素に蓄積される電荷信号を混合しつつ、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得する点のみである。そこで、第３実施形態に係る撮像装置１００Ｃでは、ＣＣＤをＣＣＤ４Ｃとし、ＣＣＤ４Ｃの受光部４ｃは、上述した受光部４ａとほぼ同様な構造を有している。その他の点については、撮像装置１００Ａ，１００Ｂと同様となるため、同様な符合を付して説明を省略する。
【０１２０】
ＣＣＤ４Ｃでは、図２、図３、図１６および図１７で示したＣＣＤ４Ａ，４Ｂの場合と同様に、第１および第２フィールドから電荷信号をそれぞれ読出すことで、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを出力する。そして、ＣＣＤ４Ｃでは、第１および第２フィールドから電荷信号を読出す際に、例えば、垂直方向（Ｊ方向）に隣り合うＧ画素に蓄積される電荷信号を混合（加算）する。
【０１２１】
図１９は、ＣＣＤ４Ｃにおける電荷信号の混合を説明するための図である。図１９では、一例として、図１６および図１７に示したＣＣＤ４Ｂの様な２フィールド読出し型の撮像素子における電荷信号の混合について示している。また、図１９では、ＣＣＤ４Ｃの受光部４ｃ付近のうち垂直方向（Ｊ方向）に並ぶ１つの画素の列（垂直画素列）ＶＬに注目して示している。
【０１２２】
図１９に示すように、ＣＣＤ４Ｃには、垂直画素列ＶＬの各画素から電荷信号を読出すために、垂直転送路（垂直ＣＣＤ）ＶＣが設けられている。そして、例えば、受光部４ｃにおいて、２、４、・・・、２ｊ（ｊは３以上の自然数）の各ライン（第２フィールド）から電荷信号を読出す際に、垂直転送路ＶＣにおいてＪ方向に隣り合うＧ画素についての電荷信号を加算（混合）する。なお、ここでは、２つの画素についての電荷信号を加算する例を示しているが、３つ以上の画素についての電荷信号を加算するようにしても良い。
【０１２３】
図２０および図２１は、ＣＣＤ４Ｃの飽和電圧の検出および最小ゲイン設定値の算出・設定フローを示すフローチャートである。図２０および図２１に示すフローチャートは、図５および図６に示すフローチャートのステップＳ３とステップＳ１３が、ステップＳ２３とステップＳ３３に置きかわったのみで、その他のステップは全く同様となっている。よって、同様なステップについては同様な符合を付して説明を省略する。
【０１２４】
まず、ステップＳ２３では、図４や図１８に示すようなタイミングでＣＣＤ４Ｃによって、複数の画素の電荷信号が混合されつつ第１検出用画像信号１ＥＰが出力され、ＡＦＥ６０を介してデジタル信号化された第１検出用画像信号１ＥＰを取得し、ステップＳ４に進む。ここでは、ステップＳ２でゲイン設定値が１に設定されているため、第１検出用画像信号１ＥＰは増幅されることなく、デジタル信号に変換される。
【０１２５】
また、ステップＳ３３では、図４や図１８に示すようなタイミングでＣＣＤ４Ｃによって、複数の画素の電荷信号が混合されつつ第２検出用画像信号２ＥＰが出力され、ＡＦＥ６０を介してデジタル信号化された第２検出用画像信号２ＥＰを取得し、ステップＳ１４に進む。ここでは、ステップＳ１２でゲイン設定値が１に設定されているため、第２検出用画像信号２ＥＰは増幅されることなく、デジタル信号に変換される。
【０１２６】
以上のように、第３実施形態に係る撮像装置１００Ｃでは、垂直転送路ＶＣ等で複数の画素の電荷信号を加算する。つまり、ＣＣＤ４Ｃは、受光部４ａに含まれる複数の画素から出力される電荷信号（出力信号）を加算することにより、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得する。その結果、被写体輝度が低い場合でも、ＣＣＤ４Ｃの転送路飽和電圧を検出することができる。
【０１２７】
＜第４実施形態＞
第１および第３実施形態に係る撮像装置１００Ａ，１００Ｃでは、発光部５０による発光動作を伴わない通常撮影について、ＣＣＤ４Ａ，４Ｃの飽和電圧を検出し、最小ゲイン設定値を設定した。これに対して、第４実施形態に係る撮像装置１００Ｄでは、フラッシュ撮影において、ＣＣＤ４Ｄの飽和電圧を検出し、最小ゲイン設定値を設定する。また、ＣＣＤ４Ｄの受光部４ｄは、上述した受光部４ａ，４ｃとほぼ同様な構造を有している。なお、第４実施形態に係る撮像装置１００Ｄでは、発光部５０の発光動作を伴うのみで、その他の動作および部分は、第１および第３実施形態に係る撮像装置１００Ａ，１００Ｃと同様となるため、同じ符合を付して説明を省略する。
【０１２８】
図２２は、ＣＣＤ４Ｄの電荷蓄積と読出し、およびフラッシュ発光のタイミングを例示するタイミングチャートである。図２２に示すタイミングチャートは、図４に示すタイミングチャートにフラッシュ発光のタイミングを付加したものである。
【０１２９】
図２２に示すように、検出タイミングとなると、ｎ秒において、Ｈフィールドからの電荷読出しを行うとともに、いわゆる電荷信号の掃き出しを行う動作（所謂、バーチカルフロードレイン）により、第１および第２フィールド等に蓄積された電荷信号が掃き出される。そして、ｎ秒からｎ＋１／３０秒の間に、第１の発光Ｆ１を含む１／３０秒間の露光（第１の露光）によって第１フィールドに電荷信号が蓄積される。さらに、ｎ＋１／３０秒において第１フィールドからの電荷信号の読出し（第１読出し）が行われ、ＣＣＤ４Ｄから第１検出用画像信号１ＥＰが出力される。
【０１３０】
また、第１フィールドからの電荷信号の読出しに際して、バーチカルフロードレインによる電荷信号の掃き出しを行わず、ｎ＋１／３０秒からｎ＋１／１５秒の間に、発光部５０が、第１の発光Ｆ１と同じ発光量で第２の発光Ｆ２を行う。そして、同じ発光量で発光部５０が発光する第１および第２の発光Ｆ１，Ｆ２を含むｎ秒からｎ＋１／１５秒までの１／１５秒間の露光（第２の露光）により第２フィールドに電荷信号が蓄積される。さらに、ｎ＋１／１５秒において第２フィールドからの電荷信号の読出し（第２読出し）が行われ、ＣＣＤ４Ｄから第２検出用画像信号２ＥＰが出力される。
【０１３１】
つまり、ここでは、ＣＣＤ４Ｄが、受光部４ａに蓄積される電荷信号を、受光部４ａの画素配列を第１および第２フィールドを含む複数のフィールドに分けて読出すことが可能である。そして、発光部５０が、第１の発光Ｆ１後に第２の発光Ｆ２を行う。このとき、ＣＣＤ４Ｄが、第１の発光Ｆ１が行われる期間を含む第１の露光時間において第１フィールドに蓄積される電荷信号を読出すことによって第１検出用画像信号１ＥＰを取得する。また、第１の発光Ｆ１の期間および第２の発光Ｆ２が行われる期間を含む第２の露光時間において第２フィールドに蓄積される電荷信号を読出すことによって第２検出用画像信号２ＥＰを取得する。その結果、第１と第２の露光を別個に分けて行うよりも、第１と第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰの取得時間を短縮することができ、ライブビュー画像の表示もより途切れることなく滑らかに行うことができる。
【０１３２】
なお、フラッシュ撮影においても通常撮影と同様に、通常モードに設定されている場合は、温度上昇に伴って想定されるＣＣＤ４Ｄの飽和電圧の最低値Ｄｍｉｎに対応する所定の最小ゲイン設定値Ｇｍｉｎが設定される。
【０１３３】
一方、高Ｓ／Ｎ比優先モードに設定されている場合は、通常撮影と同様に、ＣＣＤ４Ｄの飽和電圧に応じた最小ゲイン設定値が設定される。よって、高Ｓ／Ｎ比優先モードに設定されている場合は、ＣＣＤ４Ｄの飽和電圧が所定の最低値Ｄｍｉｎよりも大きな場合は、ゲイン設定値を所定のゲイン設定値Ｇｍｉｎよりも小さな値に設定し、発光量を大きくすることによって、ゲイン設定値の低下分を補うように制御される。その結果、ゲイン設定値の低下によって感度は低下するが、Ｓ／Ｎ比が高く画質の良好な撮影画像を取得することができる。
【０１３４】
また、発光部５０には、一般的なものと同様に、その性能によって発光時間が限られる。よって、ここでは、発光部５０が最大発光量で発光しても、なお露光量（発光量）が不足する場合は、ゲイン設定値を高めるように変更することによって、露光量（発光量）の不足分を補うように制御される。その結果、発光部５０の性能、即ち発光量の不足とＳ／Ｎ比のバランスをとることにより、画質の良好な撮影画像を取得することができる。
【０１３５】
以上のように、第４実施形態に係る撮像装置１００Ｄでは、ＣＣＤ４Ｄが、発光部５０の発光動作の違いに応じて、露光量を異ならせて第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得する。そして、フラッシュ撮影においても、本撮影直前においてリアルタイムにＣＣＤ４Ｄの飽和電圧を検出する。その結果、ＣＣＤ４Ｄの温度を直接計測することなく、ＣＣＤ４Ｄの持つ性能（ダイナミックレンジ）を十分活かし、Ｓ／Ｎ比の高い画質の良好な画像を取得することができる。
【０１３６】
＜第５実施形態＞
第２および第３実施形態に係る撮像装置１００Ｂ，１００Ｃでは、発光部５０による発光動作を伴わない通常撮影について、ＣＣＤ４Ｂ，４Ｃの飽和電圧を検出し、最小ゲイン設定値を設定した。これに対して、第５実施形態に係る撮像装置１００Ｅでは、フラッシュ撮影において、ＣＣＤ４Ｅの飽和電圧を検出し、最小ゲイン設定値を設定する。また、ＣＣＤ４Ｅの受光部４ｅは、上述した受光部４ｂ，４ｃとほぼ同様な構造を有している。なお、第５実施形態に係る撮像装置１００Ｅでは、発光部５０の発光動作を伴うのみで、その他の動作および部分は、第２および第３実施形態に係る撮像装置１００Ｂ，１００Ｃと同様となるため、同じ符合を付して説明を省略する。
【０１３７】
図２３は、ＣＣＤ４Ｅの電荷蓄積と読出し、およびフラッシュ発光のタイミングを例示するタイミングチャートである。図２３に示すタイミングチャートは、図１８に示すタイミングチャートにフラッシュ発光のタイミングを付加したものである。
【０１３８】
図２３に示すように、検出タイミングとなると、Ｈフィールドからの電荷信号の読出しを一旦中断して、ｎ秒からｎ＋１／３０秒の間に、第１の発光Ｆ１１を含む１／３０秒間の露光（第１の露光）によって第１フィールドに電荷信号が蓄積される。そして、ｎ＋１／３０秒において第１フィールドからの電荷信号の読出し（第１読出し）が行われ、ＣＣＤ４Ｅから第１検出用画像信号１ＥＰが出力される。
【０１３９】
また、ｎ＋１／３０秒からｎ＋１／１０秒の間には、第１の発光Ｆ１１の発光量の２倍の発光量である第２の発光Ｆ１２を含む１／１５秒間の露光（第２の露光）により第２フィールドに電荷信号が蓄積される。そして、ｎ＋１／１０秒において第２フィールドからの電荷信号の読出し（第２読出し）が行われ、ＣＣＤ４Ｅから第２検出用画像信号２ＥＰが出力される。
【０１４０】
換言すれば、ここでは、発光部５０が、第１の発光Ｆ１１を行った後に第１の発光Ｆ１１とは発光量の異なる第２の発光Ｆ１２を行う。このとき、ＣＣＤ４Ｅが、第１の発光Ｆ１１が行われた際に受光部４ａに蓄積された電荷信号を読出すことによって第１検出用画像信号１ＥＰを取得する。また、第２の発光Ｆ１２が行われた際に受光部４ａに蓄積された電荷信号を読出すことによって第２検出用画像信号２ＥＰを取得する。よって、発光量の異なる２回の発光Ｆ１１，Ｆ１２により、露光量の異なる２つの画像信号１ＥＰ，２ＥＰを得る。その結果、ＣＣＤ４Ｅの飽和電圧を簡単に把握することができる。
【０１４１】
以上のように、第５実施形態に係る撮像装置１００Ｅでは、ＣＣＤ４Ｅが、発光部５０の発光動作の違いに応じて、露光量を異ならせて第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得する。その結果、ＣＣＤ４Ｅの温度を直接計測することなく、ＣＣＤ４Ｅの持つ性能（ダイナミックレンジ）を十分活かし、Ｓ／Ｎ比の高い画質の良好な画像を取得することができる。
【０１４２】
＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【０１４３】
◎例えば、第３実施形態に係る撮像装置１００Ｃでは、垂直転送路ＶＣで複数の画素の電荷信号を加算し、第１および第２フィールドから順次に電荷信号を読出すことにより、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得したが、これに限られるものではなく、例えば、検出タイミングにおいて、第１フィールドからは電荷信号を読出すことなく、第２フィールドから電荷信号を読出す際に、垂直転送路ＶＣで複数の画素の電荷信号を加算しないものと、加算するものとを区別して、それぞれ第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰとして取得するようにすることもできる。つまり、１回の電荷信号の読出しによって、同時に第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得する。
【０１４４】
図２４は、本発明の変形例に係るＣＣＤ４Ｆにおける電荷信号の読出しを説明するための図である。図２４では、一例として、図１６および図１７に示したＣＣＤ４Ｂの様な２フィールド読出し型の撮像素子における電荷信号の読出しについて示している。また、図２４では、ＣＣＤ４Ｆの受光部４ｆ付近のうち垂直方向（Ｊ方向）に並ぶ１つの画素の列（垂直画素列）ＶＬに注目して示している。なお、ＣＣＤ４Ｆの受光部４ｆは、上述した受光部４ｂ等とほぼ同様な構造を有している。
【０１４５】
図２４に示すように、ＣＣＤ４Ｆには、垂直画素列ＶＬの各画素から電荷信号を読出すために、垂直転送路（垂直ＣＣＤ）ＶＣが設けられている。そして、例えば、受光部４ａにおいて、２、４、・・・、２ｊ（ｊは３以上の自然数）の各ライン（第２フィールド）から電荷信号を読出す際に、６ｋ−４（ｋは自然数）の各ラインについては垂直転送路ＶＣにおいて垂直方向（Ｊ方向）に隣合うＧ画素の電荷信号が加算されず、第１検出用画像信号１ＥＰが取得される。また、６ｋ−２、６ｋの各ラインについては垂直転送路ＶＣにおいて垂直方向（Ｊ方向）に隣り合うＧ画素（６ｋ−２、６ｋ各ラインのＧ画素）の電荷信号が加算され、第２検出用画像信号２ＥＰが取得される。なお、ここでは、２つの画素の電荷信号を加算したが、３つ以上の画素の電荷信号を加算するようにしても良い。
【０１４６】
つまり、飽和電圧検出部１２が、一つのフィールド（第２フィールド）から電荷信号を読出す際に、複数のＧ画素から出力される電荷信号を垂直転送路ＶＣで加算することなく第１検出用画像信号１ＥＰを取得するとともに、その他の複数のＧ画素から出力される電荷信号を垂直転送路ＶＣで加算して第２検出用画像信号２ＥＰを取得する。その結果、１回の露光でＣＣＤ４Ｆの垂直転送路ＶＣの飽和電圧を把握することができるため、飽和電圧の検出に必要な露光時間を短縮することができる。
【０１４７】
◎また、上述した実施形態では、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得する際には、それぞれ露光時間を１／３０秒および１／１５秒としたが、これに限られるものではなく、例えば、被写体輝度が低い場合等は、露光時間を延長するようにしても良い。その結果、被写体輝度が低い場合でも、撮像素子の飽和電圧を確実に検出することができる。一方、被写体輝度が高い場合等は、露光時間を短縮するようにしても良い。その結果、ライブビュー画像の欠落等、ライブビュー画像に対する影響を抑制することができる。
【０１４８】
◎また、上述した実施形態では、図６に示すステップＳ１７において、最小ゲイン設定値を所定の値である１に設定したが、これに限られるものではなく、例えば、ユーザーの操作に基づいて所定の値を種々変更するようにしても良い。
【０１４９】
◎また、上述した実施形態では、Ｇ画素に対応する画素値に基づいて、飽和電圧を検出したが、これに限られるものではなく、例えば、極端にホワイトバランスがずれている場合は、ＲＧＢ全種類の画素に対応する画素値に基づいて、飽和電圧を検出するようにしても良い。
【０１５０】
◎また、上述した実施形態では、第１フィールドに含まれる全画素から電荷信号を読出すことにより第１検出用画像信号１ＥＰを取得し、第２フィールドに含まれる全画素から電荷信号を読出すことにより第２検出用画像信号２ＥＰを取得したが、これに限られるものではなく、例えば、第１フィールドに含まれる画素のうちの一部の領域のＧ画素のみから電荷信号を読出すことにより第１検出用画像信号１ＥＰを取得し、第２フィールドに含まれる画素のうちの一部の領域のＧ画素のみから電荷信号を読出すことにより第２検出用画像信号２ＥＰを取得するようにしても良い。
【０１５１】
◎また、上述した第３および第５実施形態では、垂直転送路ＶＣにおいてＪ方向に隣り合うＧ画素の電荷信号を加算したが、これに限られるものではなく、例えば、垂直転送路よりも水平転送路における転送路飽和電圧が小さなとき等は、水平転送路（水平ＣＣＤ）においてＩ方向に隣合うＧ画素の電荷信号を加算するようにしても良い。
【０１５２】
◎また、上述した第３実施形態に係る撮像装置１００Ｃは、画素飽和電圧よりも転送路飽和電圧の方が小さな値となる場合に適応するものであったが、これに限られるものではなく、例えば、画素飽和電圧と転送路飽和電圧とがほぼ等しくなるように設計されている場合等で、被写体輝度が非常に低い場合等にも撮像装置１００Ｃにおける飽和電圧の検出方法を用いても良い。このような構成とすることによって、被写体が非常に暗い場合等、１画素に対応する画素値だけでは飽和電圧を検出できない場合にも飽和電圧を検出することができる。
【０１５３】
◎また、上述した実施形態では、γ補正・フィルター部１５において、Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号化された画像信号に対してノイズ低減処理を実施したが、これに限られるものではなく、例えば、Ａ／Ｄ変換器７においてデジタル信号化される前に、ＣＤＳ５等でノイズ低減処理を実施することもできる。
【０１５４】
◎また、上述した実施形態では、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを連続して取得したが、これに限られるものではなく、例えば、１秒程度の間隔をおいて第１および第２検出用画像信号を取得するようにしても良い。
【０１５５】
◎また、上述した実施形態では、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰを取得する撮影待機状態における飽和電圧と、本撮影時の飽和電圧とがほぼ同等であるものとして、最小ゲイン設定値を設定したが、例えば、基板電圧を変更・調整することにより撮影待機状態よりも本撮影時における飽和電圧を高めることができる撮像素子（以下、「可変電圧撮像素子」と称する）も存在する（例えば、特許文献１）。この可変電圧撮像素子を用いる場合は、撮影待機状態において検出される飽和電圧を、本撮影時の飽和電圧とほぼ同等であるものとして、最小ゲイン設定値を設定すると、撮像素子のダイナミックレンジを十分に活かしていないこととなる。
【０１５６】
そこで、この可変電圧撮像素子を用いる場合は、例えば、撮影待機状態における飽和電圧と本撮影時における飽和電圧との相関についての情報をルックアップテーブル（ＬＵＴ）として制御部１０内のＲＯＭ等に予め記憶させておき、第１および第２検出用画像信号１ＥＰ，２ＥＰに基づいて検出される撮影待機状態における飽和電圧に対して上記相関を反映させた係数を乗じ、その係数が乗ぜられた飽和電圧に基づいて本撮影時に対する最小ゲイン設定値（感度）を設定するようにしても良い。なお、上記相関は、例えば、設計段階や製造段階等において種々の条件（例えば、温度条件等）下において撮影待機状態における飽和電圧と本撮影時における飽和電圧について調査することにより求めることができる。
【０１５７】
◎また、上述した第２および第５実施形態では、２フィールド読出し型の撮像素子を例示して説明したが、これに限られるものではなく、例えば、受光部を３つ以上のフィールドに分けて全画素の画像信号をフィールド毎に読出すタイプの撮像素子を用いても良い。
【０１５８】
◎上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が含まれている。
【０１５９】
（１）請求項４に記載の発明であって、前記撮像手段が、当該撮像手段に含まれる複数の画素からの出力信号を加算することにより、前記第１および第２の画像信号を取得することを特徴とする撮像装置。
【０１６０】
（１）の発明によれば、被写体輝度が低い場合でも、イメージセンサの飽和電圧を検出することができる。
【０１６１】
（２）請求項１から請求項４、および（１）のいずれかに記載の撮像装置であって、前記制御手段が、ライブビュー画像を生成するための画像信号に対するよりも、前記飽和電圧を検出するための画像信号に対して、前記増幅率が小さくなるように制御することを特徴とする撮像装置。
【０１６２】
（２）の発明によれば、ライブビュー画像を生成するための画像信号に対するよりも、飽和電圧を検出するための画像信号に対して小さな増幅率を設定するため、イメージセンサの飽和電圧を確実に検出することができる。
【０１６３】
（３）請求項４に記載の撮像装置であって、前記撮像手段が、第１の露光を与えられた後に前記第１の露光とは露光時間の異なる第２の露光を与えられ、前記第１および第２の露光の際に当該撮像素子に含まれる受光部の少なくとも一部に蓄積された電荷信号をそれぞれ読出すことによって前記第１および第２の画像信号を取得することを特徴とする撮像装置。
【０１６４】
（３）の発明によれば、露光時間の異なる複数回の露光により、露光量の異なる複数の画像信号を得て、飽和電圧を検出するため、イメージセンサの飽和電圧を簡単に把握することができる。
【０１６５】
（４）請求項４に記載の撮像装置であって、前記撮像手段が、当該撮像手段に含まれる受光部に蓄積される電荷信号を、前記受光部の画素配列を第１および第２フィールドを含む複数のフィールドに分けて読出し可能であり、第１の露光の際に前記第１フィールドの少なくとも一部に蓄積される電荷信号を読出すことによって前記第１の画像信号を取得し、さらに前記第１および第２の露光の際に前記第２フィールドの少なくとも一部に蓄積される電荷信号を読出すことによって前記第２の画像信号を取得することを特徴とする撮像装置。
【０１６６】
（４）の発明によれば、第１の露光時に第１フィールドに蓄積される電荷信号を読出し、第１および第２の露光時に第２フィールドに蓄積される電荷信号を読出すことによって、露光量の異なる複数の画像信号を得ることができるため、飽和電圧を検出するための画像信号の取得時間を短縮することができる。その結果、ライブビュー画像の欠落の防止によるライブビュー画像の円滑な表示等を実現することができる。
【０１６７】
（５）請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置であって、前記検出手段が、前記撮像手段に含まれる画素からの出力信号を加算することなく取得される第１の画像信号と、前記画素以外の前記撮像手段に含まれる複数の画素からの出力信号を加算して取得される第２の画像信号に基づいて前記飽和電圧を検出することを特徴とする撮像装置。
【０１６８】
（５）の発明によれば、複数の画素からの信号を加算することによって得られる画像信号と、その他の画素から取得される画像信号とに基づいて飽和電圧を検出することにより、１回の露光でイメージセンサの飽和電圧を把握可能なため、飽和電圧の検出に必要な露光時間を短縮することができる。
【０１６９】
（６）請求項１から請求項４、および（１）から（５）のいずれかに記載の撮像装置であって、前記制御手段が、前記増幅率を一定に保持すると、被写体輝度の低下に応じてシャッター速度値が手ぶれの発生に関する所定の閾値より大きな値に設定される場合は、前記シャッター速度値が所定の閾値より大きな値に設定されないように、前記増幅率を増大させるように制御することを特徴とする撮像装置。
【０１７０】
（６）の発明によれば、増幅率を一定に保持すると、被写体輝度の低下に応じてシャッター速度値が手ぶれの発生に関する所定の閾値よりも大きくなるような場合は、シャッター速度値が所定の閾値よりも大きな値とならないように、増幅率を増加させるため、被写体輝度がある程度低い場合でも、手ぶれによる画質の劣化を抑制することができる。
【０１７１】
（７）請求項４に記載の撮像装置であって、被写体を照射する発光手段、をさらに備え、前記撮像手段が、前記発光手段の発光動作に応じて、露光量を異ならせて第１および第２の画像信号を取得することを特徴とする撮像装置。
【０１７２】
（７）の発明によれば、発光部による発光動作に対応させて、露光量の異なる２つの画像信号を取得することにより、フラッシュ撮影時においてもリアルタイムにイメージセンサの飽和電圧を検出することができるため、センサの持つ性能を十分活かし、画質の良好な画像を取得することができる。
【０１７３】
（８）（７）に記載の撮像装置であって、前記発光手段が、第１の発光を行った後に前記第１の発光とは発光量の異なる第２の発光を行い、前記撮像手段が、前記第１の発光の際に当該撮像手段に含まれる受光部の少なくとも一部に蓄積された電荷信号を読出すことによって前記第１の画像信号を取得し、前記第２の発光の際に前記受光部の少なくとも一部に蓄積された電荷信号を読出すことによって前記第２の画像信号を取得することを特徴とする撮像装置。
【０１７４】
（８）の発明によれば、発光量の異なる複数回の発光により、露光量の異なる複数の画像信号を得るため、イメージセンサの飽和電圧を簡単に把握することができる。
【０１７５】
（９）（７）に記載の撮像装置であって、前記発光手段が、第１の発光後に第２の発光を行い、前記撮像手段が、当該撮像手段に含まれる受光部に蓄積される電荷信号を、前記受光部の画素配列を第１および第２のフィールドを含む複数のフィールドに分けて読出し可能であり、前記第１の発光の期間を含む第１の露光時間に前記第１のフィールドの少なくとも一部に蓄積される電荷信号を読出すことによって前記第１の画像信号を取得し、さらに前記第１の露光の期間および前記第２の発光の期間を含む第２の露光時時間に前記第２のフィールドの少なくとも一部に蓄積される電荷信号を読出すことによって前記第２の画像信号を取得することを特徴とする撮像装置。
【０１７６】
（９）の発明によれば、第１の発光時を含む第１の露光時に第１フィールドに蓄積される電荷信号を読出し、第１の露光時および第２の発光時を含む第２の露光時に第２フィールドに蓄積される電荷信号を読出すことにより、露光量の異なる２つの画像信号を得るため、飽和電圧を検出するための処理時間を短縮することができる。その結果、ライブビュー画像を滑らかに表示等することができる。
【０１７７】
（１０）請求項１から請求項４、および（１）から（９）のいずれかに記載の撮像装置であって、前記検出手段が、前記飽和電圧が所定値以下になった後は、当該撮像手段の駆動が中断されるまで前記飽和電圧を検出しないことを特徴とする撮像装置。
【０１７８】
（１０）の発明によれば、イメージセンサの駆動を開始して、飽和電圧が所定値以下になった後は、イメージセンサの駆動を中断するまでは飽和電圧を検出しないため、無駄な動作や処理を省略することができる。その結果、ライブビュー画像の欠落の防止によるライブビュー画像の円滑な表示や、省電力化を実現することができる。
【０１７９】
（１１）請求項１から請求項４、および（１）から（１０）のいずれかに記載の撮像装置であって、前記検出手段が、前記飽和電圧の検出を所定の間隔で行うことを特徴とする撮像装置。
【０１８０】
（１１）の発明によれば、飽和電圧の検出を所定の間隔で行うため、無駄な動作や処理を省略することができる。その結果、ライブビュー画像の欠落の防止によるライブビュー画像の円滑な表示や、省電力化等を実現することができる。
【０１８１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、検出されるイメージセンサの飽和電圧に対応させてアナログ画像信号の増幅を制御するため、イメージセンサの持つ性能を十分活かし、画質の良好な画像を取得可能な撮像装置を提供することができる。
【０１８２】
また、請求項２の発明によれば、撮影準備動作の開始に応答してイメージセンサの飽和電圧を検出することにより、撮影直前にイメージセンサの飽和電圧を検出するため、アナログ画像信号の増幅率を最適化することができる。
【０１８３】
また、請求項３の発明によれば、イメージセンサの飽和電圧に基づいて画像信号に対するノイズ低減処理の処理内容を変更するため、繊細な画像を取得することができる。
【０１８４】
また、請求項４の発明によれば、露光量を異ならせて得た複数の画像信号に基づいて飽和電圧を検出するため、イメージセンサの飽和電圧を簡単に把握することができる。
【０１８５】
また、請求項５の発明によれば、請求項１から請求項４に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＣＤの読出しを説明するための図である。
【図３】ＣＣＤの読出しを説明するための図である。
【図４】ＣＣＤの電荷蓄積および読出しを説明するためのタイミングチャートである。
【図５】飽和電圧の検出と最小ゲイン設定値の算出・設定フローを示すフローチャートである。
【図６】飽和電圧の検出と最小ゲイン設定値の算出・設定フローを示すフローチャートである。
【図７】画素値の最大値の検出方法を説明するための図である。
【図８】画素値の最大値の検出を説明するための図である。
【図９】画素値の最大値の検出を説明するための図である。
【図１０】画素値の最大値の検出を説明するための図である。
【図１１】飽和電圧の検出と最小ゲイン設定値の算出・設定タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１２】被写体輝度とＡＥ制御値との関係を示すプログラム線図である。
【図１３】被写体輝度とＡＥ制御値との関係を示すプログラム線図である。
【図１４】被写体輝度とＡＥ制御値との関係を示す図である。
【図１５】被写体輝度とＡＥ制御値との関係を示す図である。
【図１６】第２実施形態におけるＣＣＤの読出しを説明するための図である。
【図１７】第２実施形態におけるＣＣＤの読出しを説明するための図である。
【図１８】第２実施形態におけるＣＣＤの電荷蓄積および読出しを説明するためのタイミングチャートである。
【図１９】第３実施形態に係るＣＣＤにおける電荷信号の混合を説明するための図である。
【図２０】第３実施形態における飽和電圧の検出とゲイン設定値の算出・設定フローを示すフローチャートである。
【図２１】第３実施形態における飽和電圧の検出とゲイン設定値の算出・設定フローを示すフローチャートである。
【図２２】第４実施形態におけるＣＣＤの電荷蓄積と読出しおよび発光のタイミングを例示するタイミングチャートである。
【図２３】第５実施形態におけるＣＣＤの電荷蓄積と読出しおよび発光のタイミングを例示するタイミングチャートである。
【図２４】変形例に係るＣＣＤにおける電荷信号の読出しを説明するための図である。
【図２５】イメージセンサにおける通電時間と温度上昇との関係を例示する図である。
【図２６】イメージセンサの飽和電圧と温度との関係を例示する図である。
【符号の説明】
４Ａ〜４Ｆ  撮像素子（撮像手段）
６  アナログ増幅部（アナログ増幅手段）
１０  制御部（制御手段）
１２  飽和電圧検出部（検出手段）
１５  γ補正・フィルター部（ノイズ低減手段）
４０  操作部（指示手段）
５０  発光部（発光手段）
１００Ａ〜１００Ｅ  撮像装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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