(57)【要約】 【課題】被写体各部をその部分の明るさに見合った適正露出条件で撮像しつつ被写体全体を１回の撮像で簡単、迅速に、適正露出で撮像することができる撮像装置を提供する。【解決手段】複数の撮像用画素が配列された画素配列部を有する撮像センサを含み、撮像のための露出条件を変更可能の撮像手段（カメラユニット）と、被写体各部の明るさに応じて撮像センサの画素配列部に複数の領域を指定する領域指定手段（ライン数レジスタ等）と、該各領域による撮像のための露出条件を設定する露出条件設定手段（第１、第２ＡＥ条件設定部等）と、領域切り替わり検出手段（ラインカウンタ及びカウンタ比較部等）と、領域切り替わりタイミングに基づいて露出条件を切り替える手段（カウンタ比較部及び出力選択スイッチ等）とを備えている撮像装置１０。【選択図】図１
2005117388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の画像データを得るための複数の撮像用画素が配列された画素配列部を有する撮像センサを含み、被写体撮像のための露出条件を変更可能の撮像手段と、
被写体各部の明るさに応じて前記撮像センサ画素配列部に複数の領域を指定する領域指定手段と、
前記領域指定手段で指定された前記撮像センサ画素配列部の各領域から得られる画像データに対する露出条件を該各領域ごとに設定する露出条件設定手段と、
前記撮像手段による被写体撮像において前記撮像センサ画素配列部における画像データ送出を行う前記領域の切り替わりタイミングを検出する領域切り替わり検出手段と、
前記領域切り替わり検出手段にて検出される画像データ送出を行う領域の切り替わりタイミングに基づいて露出条件を前記露出条件設定手段にて設定された切り替わり前の領域のための露出条件から切り替わり後の領域のための露出条件に切り替える露出条件切り替え手段とを備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記領域指定手段は、前記撮像センサ画素配列部における画像データの送出を開始する画素配列ラインを基準に計数される画素配列ラインの数を設定することで領域指定を行うものであり、前記領域切り替わり検出手段は、前記撮像手段における撮像センサ画素配列部からの画像データの送出開始のための同期信号入力から計数される画像データ送出を行った画素配列ラインの数と前記領域指定手段により設定される画素配列ライン数とに基づいて領域切り替わりタイミングを検出する請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記領域指定手段は、前記撮像センサ画素配列部における画像データの送出を開始する撮像用画素を基準に計数される順次画像データ送出を行っていく画素の数を設定することで領域指定を行うものであり、前記領域切り替わり検出手段は、前記撮像手段における撮像センサ画素配列部からの画像データの送出開始のための同期信号入力から計数される画像データ送出を行った画素の数と前記領域指定手段により設定される画素数とに基づいて領域切り替わりタイミングを検出する請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記領域指定手段は、前記撮像センサ画素配列部における画像データの送出を開始する画素配列ラインを基準に計数される画素配列ラインの数及び該撮像センサ画素配列部における画素配列ラインにおいて画像データの送出を開始する撮像用画素を基準に計数される該ラインにおける順次画像データ送出を行っていく画素の数を設定することで領域指定を行うものであり、
前記領域切り替わり検出手段は、前記撮像手段における撮像センサ画素配列部からの画像データ送出開始のための第１の同期信号入力から計数される画像データ送出を行った画素配列ラインの数と前記領域指定手段により設定される画素配列ライン数とに基づいて、さらに、前記各画素配列ラインからの画像データ送出開始のための第２の同期信号入力から計数される該ラインにおける画像データ送出を行った画素の数と前記領域指定手段により設定される画素数とに基づいて領域切り替わりタイミングを検出する請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記領域指定手段は、前記撮像手段における撮像開始からの経過時間を設定することで前記領域指定を行うものであり、前記領域切り替わり検出手段は、該撮像手段における撮像開始のための同期信号入力から計数される経過時間と前記領域指定手段により設定される経過時間とに基づいて領域切り替わりタイミングを検出する請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像センサはＣＣＤ型固体撮像素子であり、前記撮像手段は該撮像センサと、該撮像センサから出力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するアナログデジタル変換部を含んでおり、前記露出条件は該撮像センサの各撮像用画素に係わる電荷蓄積時間及び（又は）該アナログデジタル変換部によるアナログデジタル変換時のアナログゲインである請求項１から５のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、監視カメラ、各種ビデオ装置、スキャナ、デジタル複写機等に利用できる撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、撮像装置として、被写体像を光電変換してアナログ電気信号に変換し、この電気信号をデジタル信号に変換し、さらに各種画像処理を施して所定の画像データを得る、例えばＣＣＤ撮像素子のような固体撮像素子を利用した各種撮像装置が開発され、実用に供されている。
【０００３】
この種の撮像装置については、ダイナミックレンジが狭いという難点が指摘されてきた。すなわち、明るい部分から暗い部分まで含む被写体を撮像する場合、暗い部分に露出を合わせると明るい部分が白くつぶれた（所謂白とびした）ように撮像され、明るい部分に露出を合わせると暗い部分は黒つぶれのような状態に撮像され、被写体全体の明るさを基準にして撮像すると、明るい部分も、暗い部分もうまく撮像できないという問題があった。
【０００４】
この種の撮像装置による撮像では、通常の露出は、中央重点などのバリエーシションはあるものの、被写体全体の明るさを基準にするように制御される。そのため、例えば図７に示すように、金庫を置いた暗い室内と入口外側の明るい所から室内へ進入しようとする人物とを含む被写体を撮像する場合、室外は白とび気味に、室内は黒つぶれ気味の画像となる。図示例では、人物の顔が白とびして見えず、室内の金庫及びその周辺の様子が暗くわかり難い。
【０００５】
なお、図７は、撮像用画素を行方向Ｘ、列方向Ｙにそれぞれ複数個ずつ、全体としてマトリクス配置した画素配列部を横向きにして、すなわち、行方向Ｘを上下方向に、列方向Ｙを横方向にした姿勢で撮像したのち、撮像画面を元の姿勢に戻した状態で示している。ラインＬは、もし、それを境にして一方の領域については室外の明るさに露出を合わせて、他方の領域については室内に露出を合わせて撮像できれば、理想的な被写体画像が得られる境界を示している。
【０００６】
かかる問題を解決するため、従来、露出条件を異ならせた複数枚の被写体画像を得て、これらから被写体各部が適切に撮像された状態の１枚の画像を合成することが研究されてきた。例えば、特許第３３８２３５９号公報は、互いに画素をずらして配置されている複数の撮像素子を用いて同一の被写体を露光量を異ならせて撮像することで露出量の異なる複数枚の画像を得て、或いは、撮像素子による撮像時に画素ずらしを行いながら、且つ、露光量を異ならせて同一の被写体について複数回の撮像を行うことで露出量の異なる複数枚の画像を得て、これら複数枚の画像に基づいて１枚の、露出が全体的に適切な画像を合成することを開示している。
【０００７】
【特許文献１】特許第３３８２３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このように同一被写体について露出条件を異ならせた複数枚の画像を得て、その後にこれらを合成するという方法では処理が複雑化し、被写体を簡単、迅速に撮像することができない。
そこで本発明は、被写体各部をその部分の明るさに見合った適正露出条件で撮像しつつ被写体全体を１回の撮像で簡単、迅速に、適正露出で撮像することができる撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前記課題を解決するため、
被写体の画像データを得るための複数の撮像用画素が配列された画素配列部を有する撮像センサを含み、被写体撮像のための露出条件を変更可能の撮像手段と、
被写体各部の明るさに応じて前記撮像センサ画素配列部に複数の領域を指定する領域指定手段と、
前記領域指定手段で指定された前記撮像センサ画素配列部の各領域から得られる画像データに対する露出条件を該各領域ごとに設定する露出条件設定手段と、
前記撮像手段による被写体撮像において前記撮像センサ画素配列部における画像データ送出を行う前記領域の切り替わりタイミングを検出する領域切り替わり検出手段と、
前記領域切り替わり検出手段にて検出される画像データ送出を行う領域の切り替わりタイミングに基づいて露出条件を前記露出条件設定手段にて設定された切り替わり前の領域のための露出条件から切り替わり後の領域のための露出条件に切り替える露出条件切り替え手段とを備えている撮像装置を提供する。
【００１０】
この撮像装置によると、領域指定手段により、被写体各部の明るさ（輝度）に応じて撮像センサの画素配列部に複数の領域を予め指定できる。換言すれば、被写体の明るい部分の撮像については画素配列部のこの領域に担当させ、被写体の暗い部分について画素配列部のこの領域に担当させて撮像する、というための領域を指定できる。
【００１１】
そして該各領域に対応する被写体部分が、該被写体部分の明るさに応じた露出条件で撮像されるように、露出条件を各領域ごとに前記露出条件設定手段により予め設定できる。被写体の撮像にあたっては、撮像センサ画素配列部における画像データ送出を行う領域の切り替わりタイミングが領域切り替わり検出手段により検出され、該検出に基づいて露出条件切り替え手段が、露出条件を前記露出条件設定手段にて設定された切り替わり前の領域のための露出条件から切り替わり後の領域のための露出条件にリアルタイム的に切り替える。
【００１２】
かくして被写体の１回の撮像中に、被写体各部をその部分の明るさに応じた適正露出条件で撮像しつつ被写体全体を簡単、迅速に撮像することができる。
【００１３】
前記の領域指定手段や領域切り替わり検出手段として次のものを例示できる。
（１）画素配列ライン数を利用するもの。
領域指定手段：前記撮像センサ画素配列部における画像データの送出を開始する画素配列ラインを基準に計数される画素配列ラインの数を設定することで領域指定を行うもの。  領域切り替わり検出手段：前記撮像手段における撮像センサ画素配列部からの画像データの送出開始のための同期信号入力から計数される画像データ送出を行った画素配列ラインの数と前記領域指定手段により設定される画素配列ライン数とに基づいて領域切り替わりタイミングを検出するもの。
（２）画素数を利用するもの
領域指定手段：前記撮像センサ画素配列部における画像データの送出を開始する撮像用画素を基準に計数される順次画像データ送出を行っていく画素の数を設定することで領域指定を行うもの。
領域切り替わり検出手段：前記撮像手段における撮像センサ画素配列部からの画像データの送出開始のための同期信号入力から計数される画像データ送出を行った画素の数と前記領域指定手段により設定される画素数とに基づいて領域切り替わりタイミングを検出するもの。
この場合の領域指定のための基準となる画素としては、撮像センサ画素配列部における最初に画像データ送出を行う画素や、撮像センサ画素配列部の各画素配列ラインにおいて最初に画像データ送出を行う先頭画素等を例示できる。また、画像データ送出を行った画素の数を計数する基準となる同期信号としては、領域指定のための基準となる画素からの画像データ送出開始のための同期信号を例示できる。
【００１４】
（３）画素配列ライン数及び画素数を利用するもの
領域指定手段：前記撮像センサ画素配列部における画像データの送出を開始する画素配列ラインを基準に計数される画素配列ラインの数及び該撮像センサ画素配列部における画素配列ラインにおいて画像データの送出を開始する撮像用画素を基準に計数される該ラインにおける順次画像データ送出を行っていく画素の数を設定することで領域指定を行うもの。
領域切り替わり検出手段：前記撮像手段における撮像センサ画素配列部からの画像データ送出開始のための第１の同期信号入力から計数される画像データ送出を行った画素配列ラインの数と前記領域指定手段により設定される画素配列ライン数とに基づいて、さらに、前記各画素配列ラインからの画像データ送出開始のための第２の同期信号入力から計数される該ラインにおける画像データ送出を行った画素の数と前記領域指定手段により設定される画素数とに基づいて領域切り替わりタイミングを検出するもの。
【００１５】
（４）タイマーを用いて間接的に画素ライン数及び（又は）画素数を求めるもの。
領域指定手段：前記撮像手段における撮像開始からの経過時間を設定することで前記領域指定を行うもの。
領域切り替わり検出手段：該撮像手段における撮像開始のための同期信号入力から計数される経過時間と前記領域指定手段により設定される経過時間とに基づいて領域切り替わりタイミングを検出するもの。
【００１６】
いずれにしても、前記撮像センサとしては、ＣＣＤ型固体撮像素子等の固体撮像素子を例示できる。代表例としてＣＣＤ型固体撮像素子を挙げることができる。また、この場合、前記撮像手段として、かかる撮像センサと、該撮像センサから出力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するアナログデジタル変換部を含むものを例示できる。
【００１７】
かかる撮像手段を採用する場合、前記の露出条件は、ＣＣＤ型固体撮像素子の各撮像用画素における電荷蓄積時間（電子シャッター時間）及び（又は）アナログデジタル変換部によるアナログデジタル変換時のアナログゲインとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によると、被写体各部をその部分の明るさに見合った適正露出条件で撮像しつつ被写体全体を１回の撮像で簡単、迅速に、適正露出で撮像することができるリアルタイム性のある撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は１実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
図示の撮像装置１０はカメラユニット及び画像処理ユニット等を含んでいる。カメラユニットは、撮像センサ、相関二重サンプリング回路ＣＤＳ及びアナログ・デジタル変換部（ＡＤ変換部）を含んでいる。
【００２０】
撮像センサは図示省略の光学系による被写体の結像をアナログの電気信号に変換するもので、ここではベイヤー配列されたＲＧＢ３原色フィルタを用いてカラー撮像を行うＣＣＤ固体撮像素子であり、素子を構成している撮像用画素の電荷蓄積時間（電子シャッター時間）を調整できるものである。この電荷蓄積時間は後述するＡＥ設定部により設定される。回路ＣＤＳは撮像センサ出力からリファランスノイズを除去して、アナログ電気信号の画像に相当する成分を読みだす。ＡＤ変換部はアナログの電気信号を生（ｒａｗ）のデータに変換する。ＡＤ変換部にはアナログ・デジタル変換時のアナログゲインを増減可能の増幅器が含まれている。かかるアナログゲインは後述するＡＥ設定部により設定される。
【００２１】
撮像センサは、図２に示すように、撮像用画素をｎ×ｍ個（ｎ、ｍは正の整数）配列した画素配列部を有している。画素配列部における画素配列は各行方向Ｘにｍ個、行方向Ｘに垂直な各列方向Ｙにｎ個配列されており、全体としてにマトリクス配列されている。本例では被写体の画像データの送出は、図２中の最上段行における左端の画素Ｐ11から始まって、その行に沿って右の方へＰ12、Ｐ13・・・Ｐ1mと順次なされ、次いで次段行の左端画素Ｐ21、から右方向へＰ22・・・Ｐ2mとなされ、このようにして最後はＰn1、Ｐn2・・・Ｐnmで１フレーム分の画像データ送出を終了する。
【００２２】
一つのフレームに係る画像データ送出の開始は１回の垂直同期信号ＶＤの入力と最上段行画素からの画像データ送出開始を指示する水平同期信号ＨＤの入力により開始され、一つの行からの画像データ送出が終了するごとに次段行による画像データ送出開始のための水平同期信号ＨＤが入力される。一つの水平同期信号ＨＤに基づく一つの行における各画素からの画素データの送出は、クロックの発する同期信号ＰＣＬＫに基づいてなされる。      
【００２３】
撮像センサを駆動するためのこのような各種同期信号の入力はカメラユニットの動作を制御する制御部ＣＯＮＴの制御のもとになされる。なお、信号ＰＣＬＫを発するクロックは制御部ＣＯＮＴに内蔵されている。
【００２４】
画像処理ユニットは、画素補間部、ＷＢ（ホワイトバランス）処理部、画素補正部及び表色系変換部を含んでおり、さらに、ＡＥ（Auto Exposure)（自動露出）設定部及びＡＥ条件入力部も含んでいる。
画素補間部は、ＡＤ変換部からの生データをＲＧＢデータに補間するベイヤー補間を実行する。
ＷＢ処理部は、生（ｒａｗ）の各色のデータに各々のＷＢゲインをかけて、画像全体のカラーバランスを整える。
画素補正部は、各色の階調補正、オフセット補正、ノイズ除去等の画像の補正を行う。  表色系変換部は、ＲＧＢ画像を画像データ圧縮方式であるＪＰＥＧ等で一般的なＹＣｂＣｒデータに変換する。ＹＣｂＣｒデータはＪＰＥＧ圧縮後、ファイル保存や外部へのデータ転送等に供される。
【００２５】
ＡＥ設定部は、撮像センサの画素配列部における後述する指定領域に対応する指定領域画像全体の輝度信号Ｙの平均値が所定の値（目標値）になるように、ＣＣＤ撮像センサの電荷蓄積時間とＡＤ変換部のアナログゲインを算出し各々に設定する。詳細についてはさらに後述する。
【００２６】
ＡＥ条件入力部にはＡＥ設定のための指示がＡＥ条件指示部から行われる。ＡＥ条件指示部としては、撮像装置１０に設けられるＡＥ条件指示用スイッチ等を含む指示部を例示できるが、このほか、撮像装置１０に接続されるモニタ上でのＧＵＩ(grapfical user interface)によるもの、撮像装置が接続されるホストコンピュータの設定ソフトでの数値入力によるもの等も採用可能である。ＡＥ条件入力部は、指示に従ってＡＥ設定のためのパラメータをＡＥ設定部へ送出する。
【００２７】
図３はＡＥ設定部（自動露出設定部）を示すブロック図である。
図示のとおり、このＡＥ設定部は、ライン数レジスタ、第１ＡＥ条件設定部、第２ＡＥ条件設定部、ラインカウンタ、カウンタ比較部及び出力選択スイッチを含んでいる。
【００２８】
ライン数レジスタは、ＡＥ条件入力部からの領域指定入力（ここでは領域指定のためのライン数を示す入力）に基づき、図２に示す撮像センサの画素配列部における画像データ送出を開始する行方向の画素配列ライン、すなわち図２の例では最上段の画素Ｐ11、Ｐ12・・・・Ｐ1mを含むラインを基準に計数される画素配列ラインの数（行数）を設定保持するものである。この設定は、被写体各部の明るさに応じて撮像センサ画素配列部に複数の領域を指定するために行う。
【００２９】
例えば図７の被写体を撮像しようとする場合、図７に示すラインＬより上側の被写体の明るい部分に対応する画素配列部の必要行ライン数をライン数レジスタに設定することで、図７のラインＬより上側の被写体の明るい部分に対応する画素配列部の領域とそれより下側の被写体の暗い部分に対応する画素配列部の領域を指定することができる。
【００３０】
第１ＡＥ条件設定部、第２ＡＥ条件設定部は、ＡＥ条件入力部からの露出条件指定入力（ここでは輝度信号Ｙの前記目標値を示す入力）に基づき、露出量計算を行い、ライン数レジスタへのライン数の設定により指定された画素配列部の一方の領域及び他方の領域でそれぞれ被写体を撮像するに適するＡＥ条件を設定する。例えば図７に示す被写体を撮像する場合、第１ＡＥ条件設定部には、図７中のラインＬより上側の被写体の明るい部分を撮像するに適する電荷蓄積時間及びアナログゲインが設定され、第２ＡＥ条件設定部には、図７中のラインＬ以下の被写体の暗い部分を撮像するに適する電荷蓄積時間及びアナログゲインが設定される。各ＡＥ条件設定部における露出量計算については後述する。
【００３１】
ラインカウンタは、前記の１フレーム分の撮像開始のために最初に１回入力される垂直同期信号ＶＤから前記の各行ラインの始めに１回入力される水平同期信号ＨＤの数をカウントする。カウントされた数は、画像信号（画像データ）送出を行った行方向の画素配列ラインの数を示している。カウンタ比較部はこのカウンタによるカウント値をライン数レジスタに保持されているライン数と比較する。
【００３２】
カウント値がレジスタのライン数に達しない間は、第１ＡＥ条件設定部に設定された電荷蓄積時間及びアナログゲインが制御部ＣＯＮＴを介してカメラユニットに設定され、カウント値がレジスタのライン数に達すると、出力選択スイッチにより条件設定部が第１条件設定部から第２条件設定部に切り替えられ、第２ＡＥ条件設定部に設定された電荷蓄積時間及びアナログゲインが制御部ＣＯＮＴを介してカメラユニットに設定さる。
【００３３】
例えば図７に示す被写体を撮像する場合には、前記のとおり、第１ＡＥ条件設定部には、被写体の明るい部分を撮像するに適する電荷蓄積時間及びアナログゲインが設定され、第２ＡＥ条件設定部には、被写体の暗い部分を撮像するに適する電荷蓄積時間及びアナログゲインが設定されるから、被写体の明るい部分及び暗い部分がそれぞれ適切な露出条件下に撮像されることになり、図８に例示するように、被写体各部がその部分の明るさに見合った適正露出条件で撮像され、室外の人物については顔に白とびの無い見やすい画像が、室内の金庫及びその周辺の様子についてもよく分かる明るい画像が得られる。
【００３４】
このように撮像装置１０によると、被写体各部をその部分の明るさに見合った適正露出条件で撮像しつつ被写体全体を１回の撮像で簡単、迅速に、適正露出で撮像することができる。
なお、カウンタ比較部及びライン数レジスタを増設してラインの切替ポイントを増やせば、より多くの指定領域に分割でき、その場合、ＡＥ条件設定部の数も必要に応じて増設すればよい。
【００３５】
前記第１、第２のＡＥ条件設定部における露出量計算の例について、図７に示す被写体を撮像する場合を例にとって説明する。
前記と同様に、第１ＡＥ条件設定部は室外を撮像するための画素配列部領域の露出条件設定を、第２ＡＥ条件設定部は室内を撮像するための画素配列部領域の露出条件設定を行うものとする。
【００３６】
図４は露出量を横軸にして、電荷蓄積時間とアナログゲインのプログラム線図を示したものである（横軸の露出量は右に行くほど露出量を紋ることになる）。
露出量計算では、先ず、表色系変換部の輝度信号Ｙの出力の平均値を第１、第２のＡＥ条件設定部に対応する指定領域毎に計算する。この信号Ｙの平均値とＹの目標値、すなわち指定領域に対応する画像全体の輝度信号の平均値の目標値との差を計算する。この場合、Ｙ平均値には、前回の撮像における、第１、第２のＡＥ条件設定部による露出条件が反映された領域の画素のＹの平均値を採用する。そして、次の式で、平均値と目標値との比を元に目標の露出量を求める。
目標の露出量＝現在の露出量＋ｌｏｇ2 （Ｙ目標値／Ｙ平均値）
【００３７】
図４においてｂが現在の露出量で目標の露出量がａの位置になるとすると、この例ではｂのＹ平均は目標に対して低かったので、その分露出量を増やすことになる。ＡＥ設定部は、ａの位置での電荷蓄積時間とアナログゲインをカメラユニットのＣＣＤ撮像センサとＡＤ変換部に設定する。
【００３８】
かなり目標との差がある場合、例えば、ｂが現在の値でかなり暗く、差の分露出量を移動するとｃになる場合でも、同様にＡＥ設定部はｃの位置での電荷蓄積時間とアナログゲインをカメラユニットに設定する。単純にアナログゲインだけでなく電荷蓄積時間も変化させたのは、アナログゲインだけを増大させると画像ノイズが目立つようになるからである。
【００３９】
今説明している撮像装置のように、被写体各部の明るさに応じて撮像センサ画素配列部に複数領域を指定し、指定領域毎に露出条件を変える場合、１回の撮影中に第１、第２のＡＥ条件設定部において電荷蓄積時間を違う値にすることはできない。そのため、例えば図４のｂで第１ＡＥ条件設定部の設定を、ｄで第２ＡＥ条件設定部の設定を行いたい場合、電荷蓄積時間は時間の短いｂのものを選択してｄではその分アナログゲインを大きくする。電荷蓄積時間が２倍となると、ゲインの６ｄＢに相当するので、図４の点線のようになる。
【００４０】
次に、ＡＥ設定部の他の例を図５参照して説明する。このＡＥ設定部は、撮像センサの画素配列部における行ラインのスキャン中にも露出条件を切り替えることができるものである。図５に示すＡＥ設定部は、図３のＡＥ設定部において、さらに制御部ＣＯＮＴ内蔵のクロックが発する同期信号ＰＣＬＫの数をカウントするＰＣＬＫカウンタ、予め定めたＰＣＬＫ数を保持するＰＣＬＫ数レジスタ、ＰＣＬＫカウンタでカウントされる数とＰＣＬＫ数レジスタに保持されている数とを比較するＰＣＬＫカウンタ比較部及び条件制御部を含んでいる。
【００４１】
ライン数レジスタ、第１、第２のＡＥ条件設定部、ラインカウンタ、カウンタ比較部は図３のＡＥ設定部におけるものと同様の機能のものである。
ＰＣＬＫ数レジスタは、ＡＥ条件入力部からの領域指定入力（ここでは領域指定のための画素の数を示す入力）に基づき、図２に示す撮像センサの画素配列部における各行ラインにおける画像データ送出を開始する左端の画素を基準に計数されるそのライン上の画素の数を設定保持するものである。この設定は、被写体各部の明るさに応じて撮像センサ画素配列部に複数の領域を指定するにあたり、行ライン数に加えて行ラインにおける画素の位置も用いて指定するために行うものである。
【００４２】
ＰＣＬＫカウンタは、前記の１フレーム分の撮像開始のために最初に１回入力される垂直同期信号ＶＤから水平同期信号Ｈが入力されるごとに、すなわち、各行ラインの先頭でリセットされてカウントを開始する。カウントされたＰＣＬＫ数は、そのカウント対象の行ラインにおける画像信号送出を行った画素数を示している。ＰＣＬＫカウンタ比較部はＰＣＬＫカウンタによるカウント値をＰＣＬＫ数レジスタに保持されているＰＣＬＫ数と比較する。
【００４３】
露出条件の切り替えはカウンタ比較部の出力及びＰＣＬＫカウンタ比較部の出力並びに条件制御部に設定されている切り替え条件に応じて実施される。
撮像センサの画素配列部が図２に示すように図中左上の画素Ｐ11を原点とするものである場合においては、例えば、（ライン数レジスタに保持されたライン数−１）の行ラインに含まれれる画素数に最後にカウントされる行ラインにおけるＰＣＬＫ数レジスタに保持されたＰＣＬＫ数相当の画素数を加えた画素を含む領域と残りの画素を含む領域という二つの領域を指定するのであれば次の条件制御により露出条件が切り替えられる。なお、このような領域指定は、見方によっては、原点画素Ｐ11を基準に計数される画像データ送出を順次行っていく画素の数を指定することで領域指定していることに相当する。
【００４４】
すなわち、ラインカウンタによるライン数のカウント値がライン数レジスタに保持された数に達しない間、達してもＰＣＬＫカウンタによるカウント値がＰＣＬＫ数レジスタの数に達しない間は、第１ＡＥ条件設定部に設定された電荷蓄積時間及びアナログゲインがカメラユニットに設定される。ラインカウンタによるライン数のカウント値がライン数レジスタに保持された数に達し、且つ、ＰＣＬＫカウンタによるカウント値がＰＣＬＫ数レジスタの数に達すると、このことが条件制御部により確認され、条件制御部からの指示により、出力選択スイッチにより条件設定部が第１ＡＥ条件設定部から第２ＡＥ条件設定部に切り替えられ、第２ＡＥ条件設定部に設定された電荷蓄積時間及びアナログゲインがカメラユニットに設定さる。
【００４５】
また、〔ラインのカウンタ比較部がカウントアップ〕ＡＮＤ〔ＰＣＬＫカウンタ比較部がカウントアップしていない〕場合は、第１ＡＥ条件設定部による露出条件を採用し、〔その他の場合〕は第２ＡＥ条件設定部による露出条件を採用するという切り替え条件ならば、画像の４つに分割された領域の左下の領域を第１ＡＥ条件設定部による露出条件で、その他の領域を第２ＡＥ条件設定部による露出条件で露出補正することになる。
【００４６】
なお、比較部及びレジスタを増設してライン及び（又は）ＰＣＬＫの切替ポイントを増やせば、より多くの指定領域に分割できる。また、ＰＣＬＫ数レジスタを全ライン分持たせてライン毎に露出条件を切り替えられるようにすれば、任意の形状の領域に分けて露出条件を切り替えることも可能となる。
【００４７】
図６はＡＥ設定部のさらに他の例を示している。図６に示すＡＥ設定部は、タイマにより垂直同期信号ＶＤからの所定時間後に異なるパラメータに基づく露出量算出の結果をカメラユニットにおける電荷蓄積時間とアナログゲインの設定値として出力し、これをカメラユニットに設定するものである。この所定経過時間（アラームタイム）は、１行ラインのスキャン時間（換言すれば水平同期信号ＨＤの間隔）をｔとすると、（垂直同期信号ＶＤから数えた水平同期信号の数）×ｔであり、（アラームタイム）／ｔが撮像を行った行ライン数に相当し、画像中での露出条件切替位置に相当する。また、このアラームタイムによって撮像センサの画素配列部に複数の指定領域が設定されることになる。
【００４８】
図６のＡＥ設定部は、図３のＡＥ設定部におけるものと同じ第１、第２のＡＥ条件設定部及び出力選択スイッチを含んでおり、この他、タイマ及びＡＥ条件選択スイッチを含んでいる。
【００４９】
タイマは第１、第２のＡＥ条件設定部の切り替えタイミングを生成するもので、ＡＥ条件入力部からの領域指定入力（ここでは領域指定のためのアラームタイムを示す入力）により設定されるアラームタイムと垂直同期信号ＶＤからの経過時間とを比較し、垂直同期信号ＶＤからの経過時間がアラームタイムになると、第１ＡＥ条件設定部による露出条件出力から第２ＡＥ条件設定部による露出条件出力に切り替えるようにＡＥ条件選択スイッチに指示を出す。なお、信号ＶＤからの経過時間は制御部ＣＯＮＴからのクロック信号ＣＬＫにより計測する。
【００５０】
ＡＥ条件選択スイッチは、タイマの指示により第１ＡＥ条件設定部による露出条件出力から第２ＡＥ条件設定部による露出条件出力に切り替えるように出力選択スイッチを操作する。これにより、当初は第１ＡＥ条件設定部に設定された電荷蓄積時間及びアナログゲインがカメラユニットに設定される。タイマがアラームタイムを計測すると、出力選択スイッチにより条件設定部が第１ＡＥ条件設定部から第２ＡＥ条件設定部に切り替えられ、第２ＡＥ条件設定部に設定された電荷蓄積時間及びアナログゲインがカメラユニットに設定される。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る撮像装置は、デジタルカメラ、監視カメラ、各種ビデオ装置、スキャナ、デジタル複写機等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る撮像装置の１例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の撮像センサの撮像用画素の配列部等を示す図である。
【図３】図１中のＡＥ設定部の構成の１例を示すブロック図である。
【図４】露出量を横軸にして、電荷蓄積時間とアナログゲインのプログラム線図を示した図である。
【図５】図１中のＡＥ設定部の構成の他の例を示すブロック図である。
【図６】図１中のＡＥ設定部の構成のさらに他の例を示すブロック図である。
【図７】被写体撮像の従来例を示す図である。
【図８】図７と同じ被写体を図１の撮像装置で撮像した画像を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  撮像装置
Ｐ11、Ｐ12、Ｐ1m、Ｐ21、Ｐ22、Ｐ2m、Ｐn1、Ｐn2、Ｐnm  撮像用画素
ＶＤ  垂直同期信号
ＨＤ  水平同期信号
ＰＣＬＫ、ＣＬＫ  クロック信号
Ｘ  画素配列の行方向
Ｙ  画素配列の列方向
ＣＯＮＴ  制御部
【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８】
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