(57)【要約】【課題】  簡易な回路構成で、消費電力の低減化を図れる電子カメラ及び電子カメラの調光制御方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る電子カメラは、ストロボ装置３と、ＣＭＯＳ型の撮像素子５と、ストロボを発光し、前記撮像素子５が受光した被写体からの反射光量を測光することによって、当該撮影において必要とする露光量を決定する露光量決定手段１と、前記決定した露光量に前記測光した光量を充当して露光制御を行う露光制御手段６と、を有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストロボ装置と、ＣＭＯＳ型の撮像素子と、ストロボを発光し、前記撮像素子が受光した被写体からの反射光量を測光することによって、当該撮影において必要とする露光量を決定する露光量決定手段と、前記決定した露光量になるよう前記測光した光量を充当して露光制御を行う露光制御手段と、を有することを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】
ストロボ装置と、ＣＭＯＳ型の撮像素子と、ストロボを発光し、前記撮像素子が受光した被写体からの反射光量を測光することによって、当該撮影において必要とする露光量を決定する露光量決定手段と、前記決定した露光量になるよう露光制御を行う露光制御手段と、を有する電子カメラにおいて、前記測光用の画素の測光時の画素データを使用せず、露光制御時の周囲のデータから補間し画素データを得ることを特徴とする電子カメラ。
【請求項３】
前記反射光量の測光時において前記撮像素子の測光用の画素のみの測光量を読み出す回路を、露光制御時に読み出す回路と別に備えたことを特徴とする請求項１乃至２に記載の電子カメラ。
【請求項４】
前記反射光量の測光時において、前記測光用の画素を複数変化させ、複数回画素データを読み出すことにより測光を行うことを特徴とした請求項１乃至２に記載の電子カメラ。
【請求項５】
前記露光制御手段は前記測光用の画素から読み出した画素データを記憶し、露光制御終了後、前記記憶した画素データを対応する全露光画素データに加算することを特徴とする請求項１または３乃至４に記載の電子カメラ。
【請求項６】
前記測光用の画素としてＲＧＢカラーフィルタのセンサを使用し緑の画素を使用することを特徴とする請求項１乃至５記載の電子カメラ。
【請求項７】
ストロボ発光時において、ＣＭＯＳ型の撮像素子が受光した被写体からの反射光量を測光するステップと、所定の変換テーブルを用いて前記測光量から当該撮影において必要とする露光量を決定するステップと、前記決定した露光量に前記測光した光量を充当して露光制御を行うステップと、を有することを特徴とする電子カメラの露光制御方法。
【請求項８】
前記反射光を測光するステップは、前記露光制御を行うステップとは別の回路で前記反射光を測光するステップであることを特徴とする請求項７記載の電子カメラの露光制御方法。
【請求項９】
前記反射光を測光するステップは、測光用の画素を複数変化させるステップと複数回の変化毎に画素データを読み出すステップであることを特徴とする請求項７記載の電子カメラの露光制御方法。
【請求項１０】
前記露光制御を行うステップは測光用の画素から読み出した画素データを記憶するステップと全露光終了後、前記記憶した画素データを対応する全露光画素データに加算するステップであることを特徴とする請求項７乃至９記載の電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子カメラ及び電子カメラの露光制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子カメラの撮像素子として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）型のイメージセンサ（以下「ＣＣＤセンサ」と呼ぶ。）及びＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型のイメージセンサ（以下「ＣＭＯＳセンサ」と呼ぶ。）が良く知られている。
【０００３】
ＣＭＯＳセンサは、ＣＣＤセンサと比較し、（１）製造コストが低い、（２）消費電力が低い、（３）小型化が可能、等の利点があり、近年、携帯電話等の小型電子カメラでは、ＣＭＯＳセンサの需要が増えつつある。
【０００４】
ところで、この種の電子カメラのストロボ撮影時において、露光を制御する方式には、プリ発光による方式や、撮像素子とは別のセンサを設ける方式とが知られている。
【０００５】
前者の方式は、ストロボの本発光に先立って、プリ（予備）発光を行い、被写体からの反射光量を撮像素子が測光し、該測光量に基づいて、本発光の光量等の制御を行うものである。この方式は、露光制御の精度は良いものの、プリ発光分のエネルギーが余計に消費されるため、消費電力が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
これに対して、後者の方式は、プリ発光せずに露光制御を行うものである。この方式の説明を特許文献１で開示されている電子カメラを例にして簡単に説明する。
【０００７】
図４は、上記従来の電子カメラの構成図であり、図５は、そのストロボ撮影（フル発光）時における発光量と時間との関係を示す図である。かかる電子カメラのストロボ撮影時の動作について説明すると、先ず、通常光用受光レンズ１１を通して通常光用受光素子１２に入射した通常光を、測光回路１３によって測定し、ＣＰＵ１４は、その測定結果に基づいて、絞りとシャッタ秒時等の露光情報を決める。
【０００８】
そして、時刻ｔ０において露光が開始され、時刻ｔ１においてＣＰＵ１４からトリガが入ると、発光回路１５はストロボ１６を発光させる。
【０００９】
被写体１７からの反射光は、ストロボ光受光レンズ１８を介してストロボ受光素子１９に入射すると共に、撮影レンズ２０を介してＣＭＯＳ型撮像素子２１に入射する。
【００１０】
この間、ストロボ発光量は図５に示すように急激に増加する。また、時刻ｔ１において、ＣＰＵ１４からの積分開始信号が積分回路２２に入力されると、積分回路２２は、ストロボ受光素子１９の出力値の積分を開始する。そして、その出力が予め定められた基準の調光レベルに達した時刻ｔ２でコンパレータ２３が動作し、ストップ信号が撮像素子制御回路２４に出力される。撮像素子制御回路２４は、このストップ信号を受けると、ＣＭＯＳ型撮像素子２１の露光動作を終了させる。
【特許文献１】特開２００１−３２０６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１で開示される電子カメラでは、プリ発光を行わずに露光制御を行うため、ストロボ発光に係るエネルギーが低減化できるという利点がある。しかしながら、露光制御用のセンサ等を撮像素子とは別に設けるため、より小型・軽量化へと市場の要求が高まっている昨今においては都合が良くない。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、撮像素子にＣＭＯＳセンサを用い、その特性を利用することで、簡易な回路構成で、消費電力の低減化を図れる電子カメラ及び電子カメラの露光制御方法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】
【００１３】
本発明に係る電子カメラは、ストロボ装置と、ＣＭＯＳ型の撮像素子と、ストロボを発光し、前記撮像素子が受光した被写体からの反射光量を測光することによって、当該撮影において必要とする露光量を決定する露光量決定手段と、前記決定した露光量になるように前記測光した光量を充当して露光制御を行う露光制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
上記構成に係る電子カメラは、撮像素子としてＣＭＯＳセンサを用いる。ここで、ＣＭＯＳセンサの特徴をＣＣＤセンサと比較して説明する。ＣＣＤセンサは、基本的には、格子状に配置された画素と、各画素に対応して設けられた複数の電極からなる垂直転送部と、下部に設けられた複数の電極からなる水平転送部とを設けており、受光によって各画素に蓄積された電荷は、垂直転送部と水平転送部に駆動パルスを与えることで、１画素分ずつ順送りで取り出される。
【００１５】
一方、ＣＭＯＳセンサは、各画素が、フォトダイオード、トラジンスタ、コンデンサ等からなる画素回路を有し、それぞれの画素がマトリクス状に配線されている。したがって、任意の画素に蓄積された電荷の取り出しが可能となっている。
【００１６】
また、ＣＭＯＳセンサは、電荷蓄積（受光）中の場合でも、任意の時点でその電荷測定が可能である。本発明はかかるＣＭＯＳセンサの特徴に着目し、ストロボ発光直後から所定時間までに画素に蓄積された電荷を測定し、その測光値から当該撮影で必要となる露光量を決定し、該露光量に従って、当該撮影の露光制御を行う。その際、測光した画素（全画素又は任意の画素）は、リセット（蓄積電荷の消去）されることなく、引き続き電荷が蓄積されることになる。つまり、露光をしながら、同時に露光制御用の測光が行われるのである。尚、回路構成によるが、測光時の読み出しの影響で、蓄積された電荷に影響を与えてしまう（電荷量が減少する等）ことがあるが、この場合は種々の方法により同様の作用を得ることができる。
【００１７】
また、本発明に係る電子カメラの露光制御方法は、ストロボ発光時において、ＣＭＯＳ型の撮像素子が受光した被写体からの反射光量を測光するステップと、所定の変換テーブルを用いて前記測光量から当該撮影において必要とする露光量を決定するステップと、前記決定した露光量に前記測光した光量を充当して露光制御を行うステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
上記所定の変換テーブルは、測光した光量値と撮影で必要となる露光量との組み合わせが複数記述されたテーブルであり、予めＲＯＭ等の記憶手段に記憶されている。本テーブルを用いると、測光した光量値から当該撮影で必要とする露光量が一意に定まるのである。そして、露光開始後、決定した露光量に達した時点で、露光を終了させることで、好適な露光制御が行えるのである。
【００１９】
また、ＣＭＯＳセンサーは、任意の画素を読み取ることが可能ではあるが、撮像装置としての回路規模の縮小のため、シフトレジスターなどを使用し、全画素を自動的に順番に読み出す構造をとり、結果的に任意読み出しできない構造になっているものが多い。この場合、別途、測光用の画素選択用の回路を付加することで、同様の作用を実現できる。
【００２０】
また、測光を任意の範囲で行うのではなく、複数の画素を画素単位で選択して測光する方法があるが、そうすれば前記シフトレジスターなどを使用する構成であっても、選択した複数の画素を読み出しながら位置を変え、複数回行うことで、任意の位置の測光が可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る電子カメラ及び電子カメラの露光制御方法によれば、ストロボ撮影時の露光制御を簡易な回路構成で実現できるとともに消費電力の低減化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の電子カメラ及び電子カメラの露光制御方法に係る一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る電子カメラの構成を示すブロック図である。図１において、１は当該電子カメラの制御に関する演算の主体であるＣＰＵ、２はＣＰＵ１からの発光開始信号の入力をトリガとしてストロボ３を発光させる発光回路、４は被写体からの反射光を集光するレンズ、５は撮像素子、６は撮像素子５の露光量等の制御を行う撮像素子制御回路である。
【００２４】
撮像素子５は、ＣＭＯＳ型のイメージセンサであり、各画素が、フォトダイオード、トラジンスタ、コンデンサ等からなる画素回路を有し、それぞれの画素がマトリクス状に配線された構成となっている。
【００２５】
次に、上記構成からなる電子カメラのストロボ撮影時の動作について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態において、ストロボ撮影時における発光量と時間との関係を示す図である。
【００２６】
先ず、時刻ｔ０の時点で露光を開始する。具体的には、撮像素子制御回路６が、各画素を構成する回路のトランジスタの制御（ＯＮ／ＯＦＦ）を行い、蓄積電荷を掃き出させることによって露光開始となる。
【００２７】
そして、時刻ｔ１でＣＰＵ１から発光開始信号が出力され、それをトリガとして発光回路２はストロボ３を発光させる。
【００２８】
それから時刻ｔ２の時点まで、撮像素子制御回路６は、撮像素子５の各画素に蓄積された電荷の測定を行う。この時、測定対象となる画素は全ての画素であっても良いし、任意に選択された画素であっても良い。
【００２９】
撮像素子制御回路６は、測定結果（光量値）をＣＰＵ１に出力し、ＣＰＵ１は、図示しないＲＯＭに記憶されている変換テーブルを参照し、該測定結果に対応する露光量を取得する。この取得した露光量が当該撮影で必要となる露光量である。
【００３０】
そして、この取得した露光量に達するまで、露光が続けられるが、測光した光量（時刻ｔ１〜ｔ２間に受光した光量）も当該露光量に充当されるので、この時点（時刻ｔ２）で不足している露光量は、取得した露光量から測光した光量を差し引いた量となる。
【００３１】
そして、必要露光量に達すると（時刻ｔ３）、ＣＰＵ１は、露光終了信号を出力し、これを受けた撮像素子制御回路６は、撮像素子５の露光を終了させる。また同時にＣＰＵ１は、発光回路２に対して発光終了信号を出力し、発光回路２は、それをトリガとして、ストロボ３の発光を終了させる。
【００３２】
以上のように、本実施形態の電子カメラ及び電子カメラの露光制御方法によれば、撮像素子にＣＭＯＳセンサを使用し、露光制御を行うための測光も撮像素子を介して行うため、測光用のセンサを別に設ける必要はない。また、ＣＭＯＳセンサの特性を利用することで、測光と露光とを同時に進行させるため、測光用のプリ発光を行う必要もない。
【００３３】
尚、本発明に係る電子カメラ及び電子カメラの露光制御方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、１回のストロボ発光（本発光）のみで、露光制御用の測光（露光量取得処理も含む）と露光を同時に行っているが、これに限定されるわけでなく、図３に示すように、２回の発光に分けても良い。具体的には、測光終了後（時刻ｔ２）、ＣＰＵ１が発光回路２に対して発光終了信号を出力し、いったんストロボ３の発光を終了させる。そして、ＣＰＵ１が、測光結果から当該撮影で必要とする露光量を取得し、各回路に対してそれに基づく制御を開始できる状態となった時点（時刻ｔ３）で、ＣＰＵ１は再度、発光回路２に対して発光開始信号を出力し、ストロボ３を発光させる。この時の露光時間及びストロボ発光時間（ｔ４−ｔ３）は、先に取得した露光量により決められる。
【００３５】
このようにすると、ＣＰＵ１による演算時間（露光量取得等の処理時間）が長くなった場合でも、露光量の制御等に影響が出ないという利点がある。また、この場合、ストロボ３の発光を２回行っているが、１回目の発光により測光した各画素の電荷は、リセットされることなく残存し、その後の露光用の電荷としても使われるので、上記実施形態と比較し、ストロボ発光における消費エネルギーが増加してしまうといった心配はない。
【００３６】
また、回路規模の縮小のため、シフトレジスターなどを使用し、任意読み出しできない構造になっているＣＭＯＳセンサーに、別途測光のために使用する小数の画素を選択する小規模な回路を追加することにより、測光に使用する画素を選択し読み出し可能にすることができる。
【００３７】
また、測光を行う画素を任意の範囲として選択するのではなく、画素単位で複数選択し、一画素づつ複数回位置を変えながら読み出しを行えば前記シフトレジスターなどを使用する構成であっても、見かけ上任意の位置の測光が可能になる。
【００３８】
また、測光用に使用した画素の、読み出し時の蓄積電荷への影響に対する解決手段として、
（１）測光に使用した画素の測光時の値を記憶し、該当画素の電荷をリセットする。撮影終了後の画像データ読み出し後、測光に使用した画素に対応する、記憶された値を加算し、画像データとすることで、測光による蓄積電荷の影響をなくすことができる。
【００３９】
（２）測光に使用した画素は使用せず、露光制御時の測光に使用した画素の周辺の画素データから補間し、該当画素のデータを得ることと、測光用画素の配置と配置数の最適化で、事実上問題のない画像を得ることができる。
【００４０】
（３）撮影終了後、測光用制御値と追加発光制御値に関連する、補正値を、測光に使用した画素に対して、乗じることにより、事実上問題のない画像を得ることができる。
【００４１】
（４）微分等による画素欠陥検出を行い画素欠陥補正を行うことと、測光用画素の配置と配置数の最適化で、事実上問題のない画像を得ることができる。
【００４２】
（５）測光時に蓄積電荷に影響のある量を、各画素の測光値より、計算または、テーブルより取得し、画像データと演算することにより画像データとすることで、測光による蓄積電荷の影響をなくすことができる。というような方法がある。
【００４３】
また、輝度の情報量の多い緑の画素のみを使用して測光値とすることができる。この場合、ＤＳＰ内でのカラー処理が不要であり、時間短縮が可能である。ストロボ撮影の場合、光源によるホワイトバランス影響は少なく、緑画素のデータを輝度情報とすることができる。
【００４４】
また、測光時に蓄積電荷が影響をうける場合であり、カラー処理が必要な場合、画素の選択はブロックで行うのが良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る電子カメラ及び電子カメラの露光制御方法は、ストロボ撮影時の露光制御を簡易な回路構成で実現でき、消費電力の低減化が図れるため、小型で低消費電力性が要求される電子カメラに有用である。また、携帯情報端末等に付加的に搭載されるカメラモジュールへの適用も有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子カメラの構成を示すブロック図
【図２】同実施形態に係る電子カメラのストロボ撮影時における発光量と時間との関係を示す図
【図３】他の実施形態に係る電子カメラのストロボ撮影時における発光量と時間との関係を示す図
【図４】従来の電子カメラの構成を示すブロック図
【図５】図４の従来例に係る電子カメラのストロボ撮影時における発光量と時間との関係を示す図
【符号の説明】
【００４７】
１  ＣＰＵ
２  発光回路
３  ストロボ
４  レンズ
５  撮像素子
６  撮像素子制御回路
【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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