(57)【要約】【課題】初期適正化制御を高速化する。初期適正化制御と同時にファインダ表示及び画像記録を可能にする。【解決手段】ＣＣＤ２から、１フィールドを構成可能な画像データを２個の分割画像データとして高速に読み出す。この分割画像データの１個を用いて、撮影状況に応じ、露出、フォーカス、ホワイトバランスの初期適正化制御を行う。２個の分割画像データを用いて、１フィールド画像データを生成し、ファインダ表示及び画像記録を行う。高速な初期適正化制御と同時に、ファインダ表示及び画像記録できる。【選択図】        図１
2004153710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子から１画面を構成する画像データを複数の分割画像データとして前記１画面を表示する時間以内に読み出し、
前記分割画像データの少なくとも１部を用いて撮影状況に応じて制御するとともに、前記分割画像データの複数を用いて１画面を構成する画像データを生成する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項２】
複数の分割画像データは、画像データを構成する画素を選択的に読み出して生成する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置の制御方法。
【請求項３】
分割画像データは、画像データを構成する画素の信号電荷を加算しながら読み出す
ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置の制御方法。
【請求項４】
複数の分割画像データは、画像データを構成する画素の加算の組み合わせを変えて生成する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置の制御方法。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか一記載の制御方法と、
撮像素子から１画面を構成する画像データを１個の画像データとして読み出す制御方法とを切り替え制御する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項６】
１画面を構成する画像データを複数の分割画像データとして前記１画面を表示する時間以内に読み出し可能な撮像素子と、
前記分割画像データの少なくとも１部を用いて撮影状況に応じて制御するとともに、前記分割画像データの複数を用いて１画面を構成する画像データを生成する制御手段と
を具備したことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
撮像素子は、複数の画素を備えた固体撮像素子であり、画像データは、水平ライン単位で分割して分割画像データとして読み出す
ことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項８】
撮像素子は、画素の信号電荷を加算しながら読み出す
ことを特徴とする請求項６または７記載の撮像装置。
【請求項９】
制御手段は、
撮像素子から複数の分割画像データを読み出して利用する初期適正化制御を行うモードと、
前記撮像素子から１画面を構成可能な画像データを読み出して利用する通常動作を行うモードとを切り替え制御する
ことを特徴とする請求項６ないし８記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を備えた撮像装置の制御方法および撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置では、露出やフォーカスの専用のセンサを設けず、撮影用の固体撮像素子を露出やフォーカスのセンサとして兼用する構成が広く用いられている。また、固体撮像素子で撮影された動画像を、撮像装置に内蔵した表示装置にリアルタイムに表示させ、撮影用のビューファインダとする構成が一般的に知られている。
【０００３】
そして、このような撮像装置では、撮影画像の記録前あるいは記録中には、表示装置に動画像を表示させ、ビューファインダとして機能させつつ、一方で、次々に得られる動画像信号の１コマ１コマから露出やフォーカス状況あるいはホワイトバランスなどの撮影状況を判断して、これらが適正となるように制御する適正化制御が行われている。
【０００４】
しかしながら、この適正化制御は、通常複数のコマを要するため、適正状態、すなわち、程良い明るさで色の偏りもなくフォーカスの合った状態になるまでに、相当の時間を要する場合がある。特に、撮像装置の起動直後からの撮影や、撮影中であっても突然に激しくシーンが変化したときなどの再適正化制御に著しく時間がかかり、使用者の意図した場面の記録が困難になる場合がある問題を有している。
【０００５】
そこで、適正化制御を高速化するために、適正化制御を実行している間は、固体撮像素子の画素のうち、連続する一部の領域のみを高速に読み出して適正判断を行い、適正化までの時間を短縮するなどの手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
例えば、特許文献１記載の構成では、次の（１）〜（３）のような手法で適正化制御を高速化している。なお、以下、ｋ，ｍ，ｎは正数とする。
【０００７】
（１）固体撮像素子の全ライン中から、一部連続するｋラインのみを取り出す。
【０００８】
（２）固体撮像素子の全ライン中から、ｍライン（ｍ≧３）毎にｎライン（ｎ≧１）に係わる画素信号を一部連続するｋライン（ｋ≧６）において取り出す。
【０００９】
（３）固体撮像素子の全ライン中から、ｍライン（ｍ≧３）毎にｎライン（ｎ≧２）を加算した画素信号を一部連続するｋライン（ｋ≧６）において取り出す。
【００１０】
上記の各手法では、加算、間引きなどを組み合わせているものの、いずれの手法においても、画素の読み出し速度を向上させて適正化制御を高速化する目的で、撮像素子全画面中の連続した特定の一部分のみを取り出し利用している。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２１０３６７号公報（図２（ｂ）、図７、図１３）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、固体撮像素子の連続した一部の画素のみを読み出し利用することで、適正化制御に要する時間を短縮する特許文献１記載の手法では、適正化制御の時間は短縮可能であるが、この適正化制御の間に得られる画像は画面の一部の領域を切り取った一部画像データであるため、この一部画像データを表示装置に表示したとしても、ビューファインダとしては適さず、適正化制御の間はファインダ機能が実質停止してしまうとともに、画像は記録画像としても適さず、適正化制御の間は画像記録が停止してしまう問題を有している。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、撮影状況に応じた制御を迅速に行い、制御とともに画像データも利用可能な撮像装置の制御方法および撮像装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の撮像装置の制御方法は、撮像素子から１画面を構成する画像データを複数の分割画像データとして前記１画面を表示する時間以内に読み出し、前記分割画像データの少なくとも１部を用いて撮影状況に応じて制御するとともに、前記分割画像データの複数を用いて１画面を構成する画像データを生成するものである。
【００１５】
そして、この構成では、１画面を表示する時間以内に読み出した分割画像データの一部を用いることにより、撮影状況に応じて迅速な制御が可能になる。複数の分割画像データを用いて１画面を構成する画像データを生成することにより、制御と同時に画像データの利用が可能になる。
【００１６】
請求項２記載の撮像装置の制御方法は、請求項１記載の撮像装置の制御方法において、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素を選択的に読み出して生成するものである。
【００１７】
そして、この構成では、分割画像データが容易に生成されるとともに、合成により１画面を構成する画像データが容易に生成される。
【００１８】
請求項３記載の撮像装置の制御方法は、請求項２記載の撮像装置の制御方法において、分割画像データは、画像データを構成する画素の信号電荷を加算しながら読み出すものである。
【００１９】
そして、この構成では、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向が是正される。
【００２０】
請求項４記載の撮像装置の制御方法は、請求項１記載の撮像装置の制御方法において、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素の加算の組み合わせを変えて生成するものである。
【００２１】
そして、この構成では、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向が是正される。
【００２２】
請求項５記載の撮像装置の制御方法は、請求項１ないし４いずれか一記載の制御方法と、撮像素子から１画面を構成する画像データを１個の画像データとして読み出す制御方法とを切り替え制御するものである。
【００２３】
そして、この構成では、請求項１ないし４いずれか一記載の制御方法を用いることにより、迅速な制御が可能になり、他の制御方法を用いることにより、消費電力の節約が図られる。
【００２４】
請求項６記載の撮像装置は、１画面を構成する画像データを複数の分割画像データとして前記１画面を表示する時間以内に読み出し可能な撮像素子と、前記分割画像データの少なくとも１部を用いて撮影状況に応じて制御するとともに、前記分割画像データの複数を用いて１画面を構成する画像データを生成する制御手段とを具備したものである。
【００２５】
そして、この構成では、１画面を表示する時間以内に読み出した分割画像データの一部を用いることにより、撮影状況に応じて迅速な制御が可能になる。複数の分割画像データを用いて１画面を構成する画像データを生成することにより、制御と同時に画像データの利用が可能になる。
【００２６】
請求項７記載の撮像装置は、請求項６記載の撮像装置において、撮像素子は、複数の画素を備えた固体撮像素子であり、画像データは、水平ライン単位で分割して分割画像データとして読み出すものである。
【００２７】
そして、この構成では、固体撮像素子の制御により、分割画像データが容易に読み出され、装置に要するコストが低減される。
【００２８】
請求項８記載の撮像装置は、請求項６または７記載の撮像装置において、撮像素子は、画素の信号電荷を加算しながら読み出すものである。
【００２９】
そして、この構成では、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向が是正される。
【００３０】
請求項９記載の撮像装置は、請求項６ないし８記載の撮像装置において、制御手段は、撮像素子から複数の分割画像データを読み出して利用する初期適正化制御を行うモードと、前記撮像素子から１画面を構成可能な画像データを読み出して利用する通常動作を行うモードとを切り替え制御するものである。
【００３１】
そして、この構成では、撮像素子から複数の分割画像データを読み出して利用する初期適正化制御を行うモードにより、迅速な制御が可能になり、撮像素子から１画面を構成可能な画像データを読み出して利用する通常動作を行うモードにより、消費電力の節約が図られる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の撮像装置の制御方法および撮像装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３３】
図１において、１は撮像装置で、この撮像装置１は、静止画あるいは動画を撮影するための固体撮像素子を用いたカメラであり、撮像素子である固体撮像素子としてのＣＣＤ固体撮像素子であるＣＣＤ２、このＣＣＤ２の出力が順次入力されるアナログ回路（アナログ処理回路）３、Ａ／Ｄ変換器４、制御手段を構成する画像処理回路５、制御手段を構成するＣＣＤ駆動回路６、制御手段を構成するＣＰＵ７、ＲＡＭなどのメモリ８、液晶ディスプレイなどの画像表示装置９、メモリカードなどの画像記録媒体１０、レンズ及び絞りなどの光学系１１、及び図示しない筐体、撮影ボタンや切替スイッチなどの操作手段、電源装置、入出力端子などを備えている。
【００３４】
そして、ＣＣＤ２は、電荷結合素子（ＣＣＤ  ：  ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）を用いたイメージセンサである電荷結合素子型の固体撮像素子であり、内部構造は、図２に示すように、フォトダイオードで構成される複数の画素２１と、これら画素２１間に配置された複数の垂直転送路２２と、これら垂直転送路２２の端部に接続された水平転送路２３と、この水平転送路２３に接続された電荷電圧変換部２４となどを備えている。そして、各画素２１の信号電荷は、各画素２１に接続された電荷読出電極に加えられるパルスにより、一斉にあるいは特定の水平列である水平ラインのみが選択されて、垂直転送路２２へ読み出され、さらに、一斉に垂直転送路２２上を図中上から下方向に転送される。そして、水平転送路２３へ到達すると、この水平転送路２３を図中右から左方向へ１画素分ずつ転送され、さらに、電荷電圧変換部２４で電圧信号に変換された後、外部に出力される。なお、以下、図２に示すように、各水平ラインについて、下側すなわち水平転送路２３側から順に番号を付して説明する。
【００３５】
また、ＣＰＵ７は、いわゆるマイクロプロセッサであり、システムの制御を司っている。そして、この実施の形態では、ＣＰＵ７は、少なくとも、光学系１１の絞り制御及びフォーカス制御、ＣＣＤ駆動回路６の制御を介してのＣＣＤ２の駆動制御、アナログ回路３の制御、画像処理回路５の制御、メモリ８に記録されるデータの処理、画像表示装置９の制御、画像記録媒体１０への画像データの記録及び読み出しなどを行う。さらに、メモリ８は、安価なＤＲＡＭなどで構成され、ＣＰＵ７のプログラム領域、ＣＰＵ７及び画像処理回路５のワーク領域、画像記録媒体１０への入出力バファ、画像表示装置９用のビデオバッファ、その他画像データの一時記録領域として共用される。
【００３６】
そして、ＣＣＤ２に入射する被写体光は、ＣＰＵ７が光学系１１の絞りなどを制御することにより光量調整される。そして、ＣＣＤ２はＣＣＤ駆動回路６により駆動され、被写体光が光電変換された結果のアナログ映像信号をアナログ回路３へ出力する。そして、ＣＰＵ７はＣＣＤ駆動回路６を介してＣＣＤ２の電子シャッタの制御なども行う。アナログ回路３は、相関２重サンプリング及びゲインコントロールアンプからなり、ＣＣＤ２から出力されるアナログ映像信号のノイズ除去、及び映像信号の増幅などを行う。また、例えば、アナログ回路３のゲインコントロールアンプの増幅度などが、ＣＰＵ７により制御される。そして、アナログ回路３の出力は、Ａ／Ｄ変換器４へ入力され、このＡ／Ｄ変換器４でデジタル映像信号へと変換される。そして、変換された映像信号は、そのままメモリ８へ一時記録され、以後の処理を待つか、あるいは、画像処理回路５へ入力されて画像処理を施された後、メモリ８を介して画像表示装置９により表示され、あるいは使用者の意図により、画像記録媒体１０へ動画像あるいは静止画像として記録される。また、メモリ８へ一時記録された処理前の画像データは、ＣＰＵ７か、あるいは画像処理回路５により、あるいはこれら両者により、処理される。
【００３７】
次に、本実施の形態の撮影動作を説明する。
【００３８】
まず、撮影準備段階では、ＣＣＤ２で撮影された映像は、動画像として画像表示装置９に連続的に表示され続けている。そして、撮像装置１の使用者は、この表示をファインダとして画角を決定し、画角が決まったところで図示しない撮影ボタンを押し下げるなどして撮影を意図する操作を行うことにより、その操作の瞬間の静止画あるいはその操作時から任意の時間の動画像が画像記録媒体１０に記録される。
【００３９】
ところで、撮像装置１のパンや主要被写体の移動、動作、画面内のその他の変化により、被写体の状況である撮影状況は常に変化し続けるため、ＣＣＤ２の露光量、フォーカス、及びホワイトバランスを常に適正に維持するように、光学系１１の絞りまたはＣＣＤ２の電子シャッタ、光学系１１のフォーカス、画像処理回路５でのホワイトバランス処理を適正に制御する適正化制御をし続ける必要がある。本実施の形態では、露光制御、フォーカス制御、及びホワイトバランス制御もＣＰＵ７が行っている。すなわち、ＣＰＵ７は、次々にメモリ８に記録され更新されていく画像データを所定間隔で測定し、ＣＣＤ２の露光量状況、フォーカス状況、ホワイトバランス状況を常時監視している。
【００４０】
そして、これらの状況に変動が生じ、いずれかの状況が適正の範囲から外れた場合には、再度適正の範囲になるように適正化制御を行う。ここで、被写体の撮影状況が緩やかに変化する場合には、通常動作の中で直ちに補正する適正化制御を完了して撮影状況に追従できる。一方、状況が急激に変動した際や、撮像装置１の起動直後の初期動作時には、被写体の撮影状況が全く不明になるため、決められた手順に沿って被写体の輝度、フォーカス、ホワイトバランスを再測定する必要が生じる。通常、これら再適正化制御あるいは初期測定動作（以下、初期適正化制御と称する）は、被写体の状況が全く分からない状態から始めるため、適正状況の判定すなわち適正条件に収束するまでに相当の時間がかかる。
【００４１】
ここで、まず、従来の初期適正化制御であり、本実施の形態の通常動作のモードとなる比較例１について、図３を参照して説明する。なお、説明を容易にするため、ここでの動作は露光制御のみを行っているものとして説明する。
【００４２】
すなわち、この動作では、出力画像として、ＣＣＤ２から垂直同期毎に１フィールド分の画像データ（（ｎ−２）〜（ｎ＋２））が出力され、まず、あるフィールドで出力された画像データ（ｎ−２）を元に、Ａ（ｎ−２）で画像の明るさ判定を行い、この判定の結果に基づいて光学系１１の絞りあるいはＣＣＤ２の電子シャッタの制御を微少変化させ、露光条件が設定される。そして、この露光条件を設定する処理と同時に、画像データ（ｎ−２）は、所定の画像処理を行われた後、画像データＤｉｓｐ（ｎ−２）として画像表示装置９に表示される。
【００４３】
そして、続く垂直同期のタイミングでは、ＣＣＤ２において、Ａ（ｎ−２）で設定された条件での露光Ｂが行われると同時に、前の露光条件で撮影された画像データ（ｎ−１）がＣＣＤ２から出力され、所定の画像処理を行われた後、画像データＤｉｓｐ（ｎ−１）として画像表示装置９に表示される。
【００４４】
そして、続く垂直同期のタイミングで、ＣＣＤ２から、露光Ｂによる画像データ（ｎ）が出力される。以下、再び、この画像データ（ｎ）を元に、Ｂ（ｎ）で画像の明るさ判定を行い、この判定の結果に基づいて光学系１１の絞りあるいはＣＣＤ２の電子シャッタの制御を微少変化させ、露光条件が設定され、続く垂直同期のタイミングで、露光Ｃが行われる。この間、同様に、画像データ（ｎ，ｎ＋１，…）は所定の画像処理を行われ、画像データ（Ｄｉｓｐ（ｎ），Ｄｉｓｐ（ｎ＋１），…）として画像表示装置９に表示される。
【００４５】
そして、このような処理を繰り返して、次第に適正な露光条件に収束させるようになっている。
【００４６】
また、フォーカス制御の場合は、フォーカスを微少変化させつつ、コントラストなどを解析し、フォーカス値判定を繰り返して収束に向かう動作となるが、フォーカスを予め決められた範囲で機械的に変化させ、各フォーカス位置に対する画像あるいはフォーカス値をメモリ８などに記憶させておいて、その値、集められた画像あるいはフォーカス値を一度に解析して適正なフォーカス位置を求める構成も考えられる。
【００４７】
このように、比較例１の構成では、ある垂直同期で出力された画像データに基づく制御が反映するのは２サイクル後の画像データであり、適正条件に収束するまでには、垂直同期毎に得られる画面あるいはフィールド画像が複数必要であり、初期適正化制御には相当の時間を要することになる。
【００４８】
一方、初期適正化制御の高速化を図り、例えば、図４に示す比較例２の構成のように、画像の中心部の領域のみについて高速に読み出す高速読み出し動作を行い、露光、フォーカス、ホワイトバランス変化、判定のサイクルを倍速にする手法が考えられる。
【００４９】
すなわち、この比較例２の構成では、垂直同期を比較例１の倍速とし、画面の中心部のみを切り出した一部画像データ（ｎ−２）から、Ａ（ｎ−２）で画像の明るさ判定を行い露光条件を設定し、次の垂直同期のタイミングでこの露光条件で露光Ｂを行い、さらに次の垂直同期のタイミングで一部画像データ（ｎ）が出力されるとのサイクルを繰り返す。このようにして、画像出力、判定、制御、露光のサイクルを倍速化できるようになっている。
【００５０】
しかしながら、この構成では、高速読み出し動作中は、画面の一部分のみの一部画像データしか出力されないため、画像記録やファインダ機能用として相応しい画像データを得ることはできない。
【００５１】
次に、図５を参照して、本発明の第１の実施の形態における初期適正化制御のモードの動作を説明する。
【００５２】
この第１の実施の形態のＣＣＤ２は、電荷読出電極の配置により、１画面としての１フィールドの画面を、１画面を表示する時間以内にすなわち従来の１フィールド分の垂直同期のタイミング以内で、２分割して読み出し可能に構成されている。なお、どのように分割するかとの点については特に限定されるものではないが、例えば、この第１の実施の形態は、１フィールドを１ライン毎に交互に分割する構成が採られている。そして、この構成では、ＣＣＤ２が一般的なテレビ表示用のインターレース対応とすると、奇数フィールドの画像データ及び偶数フィールドの画像データがそれぞれ２分割された分割画像データが出力され、すなわち、奇数フィールドの第１ライン群及び第２ライン群、偶数フィールドの第１ライン群及び第２ライン群に分割される。
【００５３】
すなわち、図２を参照して説明すると、通常動作では、奇数フィールドでは、奇数番目の水平ライン（以下、奇数ラインと称する）１，３，５，７，９，１１…が選択され、各画素２１から信号電荷が垂直転送路２２に読み出され、水平転送路２３から電荷電圧変換部２４を介してアナログ映像信号の画像データが順次外部に出力される。これに対して、この実施の形態では、この奇数フィールドの内、まず、第１ライン群として１，５，９，…が選択され、アナログ映像信号の分割画像データが順次外部に出力された後、第２ライン群として３，７，１１…が選択され、アナログ映像信号の分割画像データが順次外部に出力される。そして、１フィールドを２個のライン群に分割した本実施の形態では、垂直同期の速度を２倍とし、垂直転送路２２の転送速度を２倍とすることにより、１ライン群あたりの読み出し時間を１フィールドの読み出し時間の半分に設定する。そこで、画像データの１画面を表示する時間以内に、すなわち、１フィールドの読み出し時間内に、１フィールドの画像データを構成可能な複数、本実施の形態では２枚の分割画像データが出力される。
【００５４】
そして、偶数フィールドでも、同様に、１フィールドの読み出し時間内に、偶数番目の水平ライン（以下、偶数ラインと称する）２，４，６，８，１０，１２…を第１ライン群２，６，１０，…と第２ライン群４，８，１２…との２群に分けてアナログ映像信号の分割画像データが順次外部に出力される。
【００５５】
次に、この第１の実施の形態の初期適正化制御を図５を参照して説明する。なお、この説明においても、説明を容易にするため、露光制御のみを行っているものとして説明する。
【００５６】
すなわち、この初期適正化制御では、ＣＣＤ２から垂直同期毎に１フィールドを分割して構成するライン群の画像である分割画像データ（（ｎ−２ａ）〜（ｎ＋２ｂ））が出力される。そして、この垂直同期は、１フィールドを１枚の画像データで構成する場合の２倍の速度になっている。まず、ある垂直同期で出力された奇数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−２ａ）をメモリ８に一時記録すると同時に、この分割画像データ（ｎ−２ａ）により、明るさ判定Ａ（ｎ−２）を行い、次の露光制御を行う。また、この明るさ判定Ａ（ｎ−２）と同時に、以前の垂直同期で出力された分割画像データに基づく明るさ判定による露光（Ａ＿ｂ）が行われている。
【００５７】
次いで、次の垂直同期では、明るさ判定Ａ（ｎ−２）に基づき次の偶数フィールドの露光（Ｂ＿ａ）が行われるとともに、前の露光（Ａ＿ｂ）により、奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−２ｂ）が出力される。そして、この奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−２ｂ）の出力に合わせて、先に出力されメモリ８に記録されていた奇数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−２ａ）はメモリ８から読み出され、画像処理回路５で１枚の奇数フィールドの画像データが合成して生成され、画像表示装置９に画像データＤｉｓｐ（ｎ−２）として表示される。
【００５８】
次いで、次の垂直同期では、明るさ判定Ａ（ｎ−２）に基づき次の偶数フィールドの露光（Ｂ＿ｂ）が行われるとともに、前の露光（Ｂ＿ａ）により、偶数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−１ａ）が出力され、メモリ８に一時記録すると同時に、この分割画像データ（ｎ−１ａ）により、明るさ判定Ｂ（ｎ−１ａ）を行い、次の露光制御を行う。
【００５９】
さらに、次の垂直同期では、明るさ判定Ｂ（ｎ−１ａ）に基づき次の奇数フィールドの露光（Ｃ＿ａ）が行われるとともに、前の露光（Ｂ＿ｂ）により、偶数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−１ｂ）が出力される。そして、この偶数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−１ｂ）の出力に合わせて、先に出力されメモリ８に記録されていた偶数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−１ａ）はメモリ８から読み出され、画像処理回路５で１枚の偶数フィールドの画像データが合成して生成され、画像表示装置９に画像データＤｉｓｐ（ｎ−１）として表示される。
【００６０】
以下同様に、奇数フィールドの第１ライン群の分割画像データ、奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第１ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第２ライン群の分割画像データの順に読み出され、１枚のフィールドの画像データを合成により生成して表示しつつ、明るさ判定及び露光制御が行われる。
【００６１】
このように、本実施の形態によれば、固体撮像素子の駆動方法及びそれを用いた撮像装置に関し、初期適正化制御について、画像出力、判定及び制御、露光のサイクルを通常動作の半分の時間に短縮し、高速化しつつ、画像表示も同時に行えるため、初期測定動作の間の画像記録及びファインダ表示に影響を与えず、初期適正化制御と同時に画像記録及びファインダ表示が可能になる。
【００６２】
すなわち、１フィールドの表示で読み出されるラインを分割して読み出すことのできる撮像素子としてのＣＣＤ２を用い、１フィールドの画像を複数に分割して読み出し、露出、フォーカス、ホワイトバランスなどの判定、制御を通常よりも高速に行い、分割して読み出した分割画像データが１フィールドの構成分揃った時点で、表示用の画像データを再構成して画像表示装置９に表示するとの動作を繰り返すことにより、ファインダ機能及び動画記録を維持しつつ、高速に初期適正化制御を行うことができる。
【００６３】
すなわち、画像表示装置９に表示する動画の１コマ分の画像を１コマの表示にかかる時間よりも高速に複数回に分けて獲得し、獲得した分割画像データを用いて、１コマの画像表示の速度より高速に初期適正化制御を実行できるとともに、複数の分割画像データが１コマ分揃った時点で、表示用の画像データを再構成し、画像表示を通常の表示速度で表示できる。これにより、露出（ＡＥ）やフォーカス（ＡＦ）などの初期適正化制御を画像表示速度に制限されずに高速に実行できると同時に、画像表示及び画像記録も通常の速度で行うことができる。そこで、起動直後の撮影や、撮影中であっても突然激しくシーンが変化した場合などでも、画像表示及び画像記録を可能としつつ、高速に初期適正化制御を実行でき、使用者の意図する場面の記録を可能にできる。
【００６４】
また、この構成によれば、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素を重ならないように単に選択的に読み出して生成するため、分割画像データを容易に生成できるとともに、単純な合成により１画面を構成する画像データを容易に生成でき、回路を簡略化し、あるいは回路の負荷を軽減して、製造コストを低減できる。
【００６５】
なお、この初期適正化制御は、常時行うか、あるいは、ある程度収束が見られた時点で、この初期適正化制御のモードから、１フィールドを１枚の画像データで構成する通常動作のモードに切り替え、消費電力の節約などを図ることもできる。また、この切り替えは、ＣＰＵ７が画像データを監視して自動的に行うことにより操作を容易にでき、あるいは、手動により切り替え可能として、使用者の意図をより反映することもできる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この構成は、１コマの分割化を、組み合わせの異なる複数のライン加算を行うことで実現するものである。なお、撮像装置１及びＣＣＤ２の構成は、図１に示す構成と同様である。
【００６７】
そして、この構成においても、ＣＣＤ２は、ＣＣＤ駆動回路６により駆動方法が切り替えられ、すなわち、１フィールドを１枚の画像データで構成する通常動作と、１フィールドを２分割した分割画像データとして読み出す初期適正化制御とが切り替えられ、この初期適正化制御においても、図５に示すように、ＣＣＤ２から垂直同期毎に１フィールドの画像データを構成可能な複数のライン群の分割画像データ（（ｎ−２ａ）〜（ｎ＋２ｂ））が出力されるとともに、この垂直同期は、１フィールドを１枚の画像データで構成する場合の２倍の速度になっている。
【００６８】
さらに、この構成では、隣接する２ラインが所定の組み合わせで加算されて出力され、加算の組み合わせを変えながら複数回にわたって読み出すことにより、複数の分割画像データを生成するようになっている。
【００６９】
すなわち、まず、ある垂直同期で出力される奇数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−２ａ）は、読み出しの過程で、１番目のラインと２番目のライン、３番目のラインと４番目のライン、…とがそれぞれ互いに加算して出力される。すなわち、例えば、奇数フィールドで出力される奇数ライン（１，３，５，７，９，１１…）については、１＋３，５＋７，９＋１１…、と隣接する２ラインを加算して出力する。また、この加算は、例えばＣＣＤ２の水平転送路２３を止めたまま、連続する２ライン分を水平転送路２３へ転送するなどの方法により容易に実現される。そして、出力された分割画像データは、上記の第１の実施の形態と同様に、メモリ８に一時記録されると同時に、この分割画像データ（ｎ−２ａ）により、明るさ判定Ａ（ｎ−２）を行い、次の露光制御を行う。また、この明るさ判定Ａ（ｎ−２）と同時に、以前の垂直同期で出力された分割画像データに基づく明るさ判定による露光（Ａ＿ｂ）が行われている。
【００７０】
次いで、次の垂直同期では、明るさ判定Ａ（ｎ−２）に基づき次の偶数フィールドの露光（Ｂ＿ａ）が行われるとともに、前の露光（Ａ＿ｂ）により、奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−２ｂ）が出力される。そして、この奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−２ｂ）は、奇数ライン（１，３，５，７，９，１１…）について、１，３＋５，７＋９，１１＋１３…と隣接する２ラインを加算して出力する。そして、この奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−２ｂ）の出力に合わせて、先に出力されメモリ８に記録されていた奇数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−２ａ）がメモリ８から読み出され、画像処理回路５で１枚の奇数フィールドの画像データが演算して生成され、画像表示装置９に画像データＤｉｓｐ（ｎ−２）として表示される。
【００７１】
次いで、次の垂直同期では、明るさ判定Ａ（ｎ−２）に基づき偶数フィールドの第２ライン群の露光（Ｂ＿ｂ）が行われるとともに、前の露光（Ｂ＿ａ）により、偶数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−１ａ）が出力され、メモリ８に一時記録すると同時に、この分割画像データ（ｎ−１ａ）により、明るさ判定Ｂ（ｎ−１ａ）を行い、次の露光制御を行う。そして、この分割画像データ（ｎ−１ａ）では、偶数フィールドで出力される偶数ライン（２，４，６，８，１０，１２…）について、２＋４，６＋８，１０＋１２…と隣接する２ラインを加算して出力する。
【００７２】
さらに、次の垂直同期では、明るさ判定Ｂ（ｎ−１ａ）に基づき次の奇数フィールドの露光（Ｃ＿ａ）が行われるとともに、前の露光（Ｂ＿ｂ）により、偶数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−１ｂ）が出力される。そして、この偶数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−１ｂ）の出力に合わせて、先に出力されメモリ８に記録されていた偶数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−１ａ）はメモリ８から読み出され、画像処理回路５で１枚の偶数フィールドの画像データが演算して生成され、画像表示装置９に画像データＤｉｓｐ（ｎ−１）として表示される。そして、この分割画像データ（ｎ−１ｂ）では、偶数フィールドで出力される偶数ライン（２，４，６，８，１０，１２…）について、２，４＋６，８＋１０，１２＋１４…と隣接する２ラインを加算して出力する。
【００７３】
以下同様に、奇数フィールドの第１ライン群の分割画像データ、奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第１ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第２ライン群の分割画像データの順に読み出され、１枚のフィールドの画像データを演算して生成して表示しつつ、明るさ判定及び露光制御が行われる。
【００７４】
このように、この第２の実施の形態では、撮像素子であるＣＣＤ２の１フィールド分の画像を、ライン加算を行い、加算の組み合わせを変えながら、複数回にわたって読み出し、このように分割されたフィールド画像である分割画像データにより、露出、フォーカス、ホワイトバランスなどの判定、制御を通常よりも高速に行うとともに、このように複数回にわたり読み出された分割画像データから表示用の画像データを再構成して画像表示装置９に表示するとの動作を繰り返すことにより、ファインダ機能及び動画記録を維持しつつ、高速に適正化制御を行うことができる。さらに、第１の実施の形態の構成及び効果に加え、フィールドを分割する手法にライン加算を取り入れたため、感度を向上でき、画像出力、判定及び制御、露光のサイクルが例えば半分の時間に短縮され、露光時間が短くなったためにＣＣＤ２の感度不足が問題となる条件においても、従来同様の感度を得ることができる。また、ライン加算は、手法によっては、特別な電極構造のＣＣＤを用いることなく実現可能であり、製造コストを抑制できる。
【００７５】
なお、撮像素子であるＣＣＤとしては、例えば、奇数フィールドでは、１＋２，３＋４，５＋６，７＋８，９＋１０…、偶数フィールドでは、１，２＋３，４＋５，６＋７，８＋９，１０＋１１…、のように事前に加算を行って出力する構造のＣＣＤも存在する。そして、このようなＣＣＤを用いる場合には、例えば、奇数フィールドの第１ライン群は、（１＋２）＋（３＋４），（５＋６）＋（７＋８）…、奇数フィールドの第２ライン群は、（１＋２），（３＋４）＋（５＋６），（７＋８）＋（９＋１０）…、との組み合わせで分割、加算を行うことにより、上記の第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、上記の第２の実施の形態では、２個のライン同士を加算し、いわばライン加算数を２としたが、この構成に限られず、任意の数、例えば３個以上のライン同士を加算することもでき、あるいは、適宜の数のライン加算同士を組み合わせることもできる。例えば、３個のライン同士を加算する構成では、奇数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−２ａ）は、１＋３＋５，７＋９＋１１，１３＋１５＋１７…、とし、奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−２ｂ）は、３＋５＋７，９＋１１＋１３，１５＋１７＋１９，…とすることができる。
【００７７】
このように、３個以上のライン同士を加算する構成は、ＣＣＤ２が画像表示装置９の走査線数以上のライン数をもつ場合に特に有効である。
【００７８】
また、この第２の実施の形態についても、第１の実施の形態と同様に、常時行うか、あるいは、ある程度収束が見られた時点で、１フィールドを１枚の画像データで構成する通常動作に切り替え、消費電力の節約などを図ることができる。
【００７９】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、撮像装置１及びＣＣＤ２の構成は、図１に示す構成と同様である。
【００８０】
そして、この実施の形態では、上記の各実施の形態と同様に、奇数フィールドの第１ライン群の分割画像データ、奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第１ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第２ライン群の分割画像データの順に読み出され、１枚のフィールドの画像データを生成して表示しつつ、明るさ判定及び露光制御が行われる。
【００８１】
ここで、第１の実施の形態では、奇数フィールドの第１ライン群は、１，５，９，１３…が選択され出力されるが、この第３の実施の形態では、例えば分割画像データ（ｎ−２ａ）など奇数フィールドの第１ライン群は、１＋５，９＋１３…と、奇数ラインの一つおきの２ライン（第１の実施の形態におけるライン群において隣り合う２ライン）が加算されて生成され出力される。
【００８２】
また、第１の実施の形態では、奇数フィールドの第２ライン群は、３，７，１１，１５…が選択され出力されるが、この第３の実施の形態では、例えば分割画像データ（ｎ−２ｂ）など奇数フィールドの第２ライン群は、３＋７，１１＋１５…と、奇数ラインの一つおきの２ライン（第１の実施の形態におけるライン群において隣り合う２ライン）が加算されて生成され出力される。
【００８３】
そして、第１及び第２の実施の形態と同様の手法により、これら生成され出力された分割画像データ同士を用いて、表示用の１フィールド分の画像データが作られる。また、画像出力、判定及び制御、露光のサイクルについても、第１及び第２の実施の形態と同様の手法により実行される。
【００８４】
このように、この第３の実施の形態では、１フィールドの表示で読み出されるラインを分割して読み出すことのできる撮像素子としてのＣＣＤ２を用い、１フィールドの画像を複数に分割し、さらに複数のラインを加算して読み出し、露出、フォーカス、ホワイトバランスなどの判定、制御を通常よりも高速に行い、分割し加算して読み出した分割画像データが１フィールドの構成分揃った時点で、表示用の画像データを再構成して画像表示装置９に表示するとの動作を繰り返すことにより、ファインダ機能及び動画等の記録を維持しつつ、高速に初期適正化制御を行うことができる。さらに、第１の実施の形態の構成及び効果に加え、フィールド分割にライン加算を取り入れたため、感度を向上でき、画像出力、判定及び制御、露光のサイクルが例えば半分の時間に短縮され、露光時間が短くなったためにＣＣＤ２の感度不足が問題となる条件においても、従来同様あるいは従来以上の感度を得ることができる。
【００８５】
なお、上記の第３の実施の形態では、２個のライン同士を加算し、いわばライン加算数を２としたが、この構成に限られず、任意の数、例えば３個以上のライン同士を加算することもでき、あるいは、適宜の数のライン加算同士を組み合わせることもできる。例えば、３個のライン同士を加算する構成では、奇数フィールドの第１ライン群の分割画像データ（ｎ−２ａ）は、１＋５＋９，１３＋１７＋２１…、とし、奇数フィールドの第２ライン群の分割画像データ（ｎ−２ｂ）は、３＋７＋１１，１５＋１９＋２３，…とすることができる。
【００８６】
このように、３個以上のライン同士を加算する構成は、ＣＣＤ２が画像表示装置９の走査線数以上のライン数をもつ場合に特に有効である。
【００８７】
また、この第３の実施の形態についても、第１の実施の形態と同様に、常時行うか、あるいは、ある程度収束が見られた時点で、１フィールドを１枚の画像データで構成する通常動作に切り替え、消費電力の節約などを図ることもできる。
【００８８】
なお、上記の各実施の形態では、１フィールドの画面を２分割して読み出したが、この構成に限られず、１フィールドの画面を再現可能な状態で３個以上の複数に分割して読み出すこともできる。また、水平のライン単位で分割する他、垂直転送路単位で分割し、あるいは、ラインと垂直転送路の組み合わせにより、市松模様状に分割して読み出し、あるいは、矩形状の領域とこの矩形状の領域を囲む枠状の領域として読み出し、初期適正化制御の際の精度の向上を図ることもできる。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１記載の撮像装置の制御方法によれば、１画面を表示する時間以内に読み出した分割画像データの一部を用いることにより、撮影状況に応じて迅速に制御できる。複数の分割画像データを用いて１画面を構成する画像データを生成することにより、制御と同時に画像データを利用できる。
【００９０】
請求項２記載の撮像装置の制御方法によれば、請求項１記載の効果に加え、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素を選択的に読み出して生成するため、分割画像データを容易に生成できるとともに、合成により１画面を構成する画像データを容易に生成できる。
【００９１】
請求項３記載の撮像装置の制御方法によれば、請求項２記載の効果に加え、分割画像データは、画像データを構成する画素の信号電荷を加算しながら読み出すため、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向を是正できる。
【００９２】
請求項４記載の撮像装置の制御方法によれば、請求項１記載の効果に加え、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素の加算の組み合わせを変えて生成するため、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向を是正できる。
【００９３】
請求項５記載の撮像装置の制御方法によれば、請求項１ないし４いずれか一記載の効果に加え、請求項１ないし４いずれか一記載の制御方法を用いることにより、迅速に制御でき、他の制御方法を用いることにより、消費電力の節約を図ることができる。
【００９４】
請求項６記載の撮像装置によれば、１画面を表示する時間以内に読み出した分割画像データの一部を用いることにより、撮影状況に応じて迅速に制御できる。複数の分割画像データを用いて１画面を構成する画像データを生成することにより、制御と同時に画像データを利用できる。
【００９５】
請求項７記載の撮像装置によれば、請求項６記載の効果に加え、撮像素子は、複数の画素を備えた固体撮像素子であり、画像データは、水平ライン単位で分割して分割画像データとして読み出すため、固体撮像素子の制御により、分割画像データを容易に読み出しでき、装置に要するコストを低減できる。
【００９６】
請求項８記載の撮像装置によれば、請求項６または７記載の効果に加え、撮像素子は、画素の信号電荷を加算しながら読み出すため、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向を是正できる。
【００９７】
請求項９記載の撮像装置によれば、請求項６ないし８記載の効果に加え、撮像素子から複数の分割画像データを読み出して利用する初期適正化制御を行うモードにより、迅速に制御でき、撮像素子から１画面を構成可能な画像データを読み出して利用する通常動作を行うモードにより、消費電力の節約を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】同上撮像装置の撮像素子を示す構成図である。
【図３】比較例１の撮像装置の動作を示す説明図である。
【図４】比較例２の撮像装置の動作を示す説明図である。
【図５】本発明の撮像装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１    撮像装置
２    撮像素子としての固体撮像素子であるＣＣＤ
５    制御手段を構成する画像処理回路
６    制御手段を構成するＣＣＤ駆動回路
７    制御手段を構成するＣＰＵ
２１    画素
Ｄｉｓｐ（ｎ−２）〜Ｄｉｓｐ（ｎ＋２）    画像データ
（ｎ−２ａ）〜（ｎ＋２ｂ）    分割画像データ
【図１】
2004153710.tif 000003
【図２】
2004153710.tif 000004
【図３】
2004153710.tif 000005
【図４】
2004153710.tif 000006
【図５】
2004153710.tif 000007