(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を電気信号に対数変換する対数変換動作を行う複数の画素を有する撮像素子と、
被写体の撮影において光を照射する照射部と、
前記照射部の照射時における被写体からの反射光を光量測定用の電気信号に変換する照射光用受光素子と、
前記光量測定用の電気信号に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成するストップ信号生成部を備える照射ピーク検出回路と、
前記ストップ信号パルスの発生又は終了により前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記撮像素子の露光を前記複数の画素すべてにおいて同時に終了させるタイミング生成部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
被写体の撮影において光を照射する照射部と、前記照射部の照射時における被写体からの反射光を光量測定用の電気信号に変換する照射光用受光素子と、前記光量測定用の電気信号に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成するストップ信号生成部を備える照射ピーク検出回路とから構成される照射装置が連動自在に装着され、
入射光を電気信号に対数変換する対数変換動作を行う複数の画素を有する撮像素子と、前記照射装置が備える前記ストップ信号生成部から入力された前記ストップ信号パルスの発生又は終了により前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記撮像素子の露光を前記複数の画素すべてにおいて同時に終了させるタイミング生成部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記照射ピーク検出回路は前記光量測定用の電気信号から単位時間あたりの照射強度の変化量を検出する照射強度変化量検出部を備え、前記ストップ信号生成部は前記照射強度の変化量に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記照射ピーク検出回路は前記照射強度の変化量が０となる時点を検出する０点検出回路を備え、前記ストップ信号生成部は前記０点検出回路が検出した時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記照射ピーク検出回路は前記照射強度の変化量が最大となる時点を検出する最大値検出回路を備え、前記ストップ信号生成部は前記最大値検出回路が検出した時点から所定時間経過後に前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子は入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とが入射光量に基づいて切り換わる複数の画素を有する撮像素子であることを特徴とする請求項１〜請求項５いずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記照射ピーク検出回路は、前記光量測定用の電気信号から前記照射部の照射強度を検出する照射強度検出部及び前記照射強度が所定の基準値以下であるか否かを判断する基準値比較部を備え、前記基準値比較部が前記照射強度が所定の基準値以上であると判断した場合は前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生することを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項８】
入射光を電気信号に対数変換する対数変換動作を行う複数の画素を有する撮像素子を使用する撮像方法であって、
被写体の撮影において光を照射する照射工程と、
前記照射工程における被写体からの反射光を照射光用受光素子により光量測定用の電気信号に変換する照射光変換工程と、
前記光量測定用の電気信号に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成するストップ信号生成工程と、
前記ストップ信号パルスの発生又は終了により前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記撮像素子の露光を前記複数の画素すべてにおいて同時に終了させるタイミング発生工程と、
を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項９】
入射光を電気信号に対数変換する対数変換動作を行う複数の画素を有する撮像素子を備えた撮像装置を使用する撮像方法であって、
前記撮像装置に連動自在に装着され、被写体の撮影において光を照射する照射部と、前記照射部の照射時における被写体からの反射光を光量測定用の電気信号に変換する照射光用受光素子と、前記光量測定用の電気信号に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成するストップ信号生成部を備える照射ピーク検出回路とから構成される照射装置を使用して、
前記照射装置が備える前記照射ピーク検出回路から入力された前記ストップ信号パルスの発生又は終了により前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記撮像素子の露光を前記複数の画素すべてにおいて同時に終了させることを特徴とする撮像方法。
【請求項１０】
前記光量測定用の電気信号から単位時間あたりの照射強度の変化量を検出する照射強度変化量検出部を使用し、前記照射強度の変化量に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の撮像方法。
【請求項１１】
前記照射強度の変化量が０となる時点を検出する０点検出回路を使用し、前記０点検出回路が検出した時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする請求項８〜請求項１０いずれか一項に記載の撮像方法。
【請求項１２】
前記照射強度の変化量が最大となる時点を検出する最大値検出回路を使用し、前記最大値検出回路が検出した時点から所定時間経過後に前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする請求項８〜請求項１１いずれか一項に記載の撮像方法。
【請求項１３】
前記撮像素子は入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とが入射光量に基づいて切り換わる複数の画素を有する撮像素子であることを特徴とする請求項８〜請求項１２いずれか一項に記載の撮像方法。
【請求項１４】
前記光量測定用の電気信号から前記照射部の照射強度を検出する照射強度検出部及び前記照射強度が所定の基準値以下であるか否かを判断する基準値比較部を使用し、前記基準値比較部が前記照射強度が所定の基準値以上であると判断した場合は前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生することを特徴とする請求項１３記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置及び撮像方法に係り、特に、対数変換動作を行う撮像素子を用いた撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルカメラや、車載カメラなどに組み込まれるカメラユニットなどの撮像装置による撮影において、被写体周辺が暗い場合は、ストロボや高輝度ＬＥＤなどを備えた照射装置を用いて撮影を行っている。
【０００３】
このような照射装置を用いた撮影において、被写体の露光量を最適とするために、照射装置の照射量に応じた露光制御が行われている。
【０００４】
ここで、従来の線形変換のみを行う撮像素子（リニア変換型センサ）では、入射光量の積分値に応じた電気信号が出力されることから、照射装置の照射量の積分値が適正値になった時点で露光を終了する制御が行われていた（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、撮像装置に用いる撮像素子としては、ダイナミックレンジの確保に有用な対数変換のみを行う撮像素子（ログ変換型センサ）が知られており、また、近年では入射光量に応じて電気信号の線形変換及び対数変換の切り換えを可能にした撮像素子（リニアログ変換型センサ）が提案されている。
【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】
【０００６】
しかし、上述したログ変換型センサ又はリニアログ変換型センサの対数変換動作においては、画素の回路構成により、入射光量の積分値ではなく露光の終了時点における入射光量に応じた電気信号が出力されていた。したがって、照射装置の照射量の積分値が適正値になった時点で露光を終了すると、照射装置の照射量が減少した時点で露光を終了することになり、撮像素子の出力を十分に確保することができないという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、照射装置を使用して撮影を行う場合において、対数変換を行う撮像素子の出力を最大限確保して撮影画像の明るさを確保することを可能とする撮像装置及び撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、撮像装置であって、入射光を電気信号に対数変換する対数変換動作を行う複数の画素を有する撮像素子と、被写体の撮影において光を照射する照射部と、前記照射部の照射時における被写体からの反射光を光量測定用の電気信号に変換する照射光用受光素子と、前記光量測定用の電気信号に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成するストップ信号生成部を備える照射ピーク検出回路と、前記ストップ信号パルスの発生又は終了により前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記撮像素子の露光を前記複数の画素すべてにおいて同時に終了させるタイミング生成部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、撮像素子の対数変換動作では露光の終了時点における入射光量に応じた電気信号が出力されることから、照射装置を用いた撮影において、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍において露光が終了するように制御することにより、対数変換動作を行う撮像素子の出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、撮像装置であって、被写体の撮影において光を照射する照射部と、前記照射部の照射時における被写体からの反射光を光量測定用の電気信号に変換する照射光用受光素子と、前記光量測定用の電気信号に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成するストップ信号生成部を備える照射ピーク検出回路とから構成される照射装置が連動自在に装着され、入射光を電気信号に対数変換する対数変換動作を行う複数の画素を有する撮像素子と、前記照射装置が備える前記ストップ信号生成部から入力された前記ストップ信号パルスの発生又は終了により前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記撮像素子の露光を前記複数の画素すべてにおいて同時に終了させるタイミング生成部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、照射装置を内蔵しない撮像装置でも、照射部、照射光用受光素子及び照射ピーク検出回路を備えた照射装置を連動自在に装着することにより、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍において露光を終了するように制御できることから、対数変換動作により入射光量に応じた電気信号を出力する撮像素子の出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の撮像装置であって、前記照射ピーク検出回路は前記光量測定用の電気信号から単位時間あたりの照射強度の変化量を検出する照射強度変化量検出部を備え、前記ストップ信号生成部は前記照射強度の変化量に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、被写体からの反射光から照射強度の変化量を検出することによって、照射部の照射強度が最大となる時点を判断することが可能となる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の撮像装置であって、前記照射ピーク検出回路は前記照射強度の変化量が０となる時点を検出する０点検出回路を備え、前記ストップ信号生成部は前記０点検出回路が検出した時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、単位時間あたりの照射強度の変化量が０となる時点、すなわち照射部の照射強度が最大値となる時点を検出できることから、この時点又はその近傍でストップ信号パルスを発生又は終了させることが可能となる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の撮像装置であって、前記照射ピーク検出回路は前記照射強度の変化量が最大となる時点を検出する最大値検出回路を備え、前記ストップ信号生成部は前記最大値検出回路が検出した時点から所定時間経過後に前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、単位時間あたりの照射強度の変化量が最大となる時点を検出して、その時点から予め測定によって定めた所定時間経過後にストップ信号パルスを発生又は終了させることにより、照射部の照射強度が最大値となるときに露光を終了させることが可能となる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項５いずれか一項に記載の撮像装置であって、前記撮像素子は入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とが入射光量に基づいて切り換わる複数の画素を有する撮像素子であることを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、入射光量に応じて出力信号の線形領域及び対数領域が連続的に変化するリニアログ変換型センサを使用する場合にも、照射部の照射強度が最大値に近くなる時点で撮像素子の露光を終了させることにより、対数変換動作において出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の撮像装置であって、前記照射ピーク検出回路は、前記光量測定用の電気信号から前記照射部の照射強度を検出する照射強度検出部及び前記照射強度が所定の基準値以下であるか否かを判断する基準値比較部を備え、前記基準値比較部が前記照射強度が所定の基準値以上であると判断した場合は前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生することを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、入射光量の輝度範囲が高い場合はリニアログ変換型センサが対数変換動作を行うことから、照射部の照射強度が所定の基準値以上である場合は、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で撮像素子の露光を終了させることにより、リニアログ変換型センサの出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、入射光を電気信号に対数変換する対数変換動作を行う複数の画素を有する撮像素子を使用する撮像方法であって、被写体の撮影において光を照射する照射工程と、前記照射工程における被写体からの反射光を照射光用受光素子により光量測定用の電気信号に変換する照射光変換工程と、前記光量測定用の電気信号に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成するストップ信号生成工程と、前記ストップ信号パルスの発生又は終了により前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記撮像素子の露光を前記複数の画素すべてにおいて同時に終了させるタイミング発生工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、撮像素子の対数変換動作では露光の終了時点における入射光量に応じた電気信号が出力されることから、照射装置を用いた撮影において、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍において露光が終了するように制御することにより、対数変換動作を行う撮像素子の出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【００２４】
請求項９記載の発明は、入射光を電気信号に対数変換する対数変換動作を行う複数の画素を有する撮像素子を備えた撮像装置を使用する撮像方法であって、前記撮像装置に連動自在に装着され、被写体の撮影において光を照射する照射部と、前記照射部の照射時における被写体からの反射光を光量測定用の電気信号に変換する照射光用受光素子と、前記光量測定用の電気信号に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成するストップ信号生成部を備える照射ピーク検出回路とから構成される照射装置を使用して、前記照射装置が備える前記照射ピーク検出回路から入力された前記ストップ信号パルスの発生又は終了により前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記撮像素子の露光を前記複数の画素すべてにおいて同時に終了させることを特徴とする。
【００２５】
請求項９記載の発明によれば、照射装置を内蔵しない撮像装置でも、照射部、照射光用受光素子及び照射ピーク検出回路を備えた照射装置を連動自在に装着することにより、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍において露光を終了するように制御できることから、対数変換動作により入射光量に応じた電気信号を出力する撮像素子の出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【００２６】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は請求項９記載の撮像方法であって、前記光量測定用の電気信号から単位時間あたりの照射強度の変化量を検出する照射強度変化量検出部を使用し、前記照射強度の変化量に基づき前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０記載の発明によれば、被写体からの反射光から照射強度の変化量を検出することによって、照射部の照射強度が最大となる時点を判断することが可能となる。
【００２８】
請求項１１記載の発明は、請求項８〜請求項１０いずれか一項に記載の撮像方法であって、前記照射強度の変化量が０となる時点を検出する０点検出回路を使用し、前記０点検出回路が検出した時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１記載の発明によれば、単位時間あたりの照射強度の変化量が０となる時点、すなわち照射部の照射強度が最大値となる時点を検出できることから、この時点又はその近傍でストップ信号パルスを発生又は終了させることが可能となる。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、請求項８〜請求項１１いずれか一項に記載の撮像方法であって、前記照射強度の変化量が最大となる時点を検出する最大値検出回路を使用し、前記最大値検出回路が検出した時点から所定時間経過後に前記ストップ信号パルスを発生又は終了させることを特徴とする。
【００３１】
請求項１２記載の発明によれば、単位時間あたりの照射強度の変化量が最大となる時点を検出して、その時点から予め測定によって定めた所定時間経過後にストップ信号パルスを発生又は終了させることにより、照射部の照射強度が最大値となるときに露光を終了させることが可能となる。
【００３２】
請求項１３記載の発明は、請求項８〜請求項１２いずれか一項に記載の撮像方法であって、前記撮像素子は入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とが入射光量に基づいて切り換わる複数の画素を有する撮像素子であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１３記載の発明によれば、入射光量に応じて出力信号の線形領域及び対数領域が連続的に変化するリニアログ変換型センサを使用する場合でも、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で撮像素子の露光を終了させることにより、対数変換動作において出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【００３４】
請求項１４記載の発明は、請求項１３に記載の撮像方法であって、前記光量測定用の電気信号から前記照射部の照射強度を検出する照射強度検出部及び前記照射強度が所定の基準値以下であるか否かを判断する基準値比較部を使用し、前記基準値比較部が前記照射強度が所定の基準値以上であると判断した場合は前記照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で前記ストップ信号パルスを発生することを特徴とする。
【００３５】
請求項１４記載の発明によれば、入射光量の輝度範囲が高い場合はリニアログ変換型センサが対数変換動作を行うことから、照射部の照射強度が所定の基準値以上である場合は、照射部の照射強度が最大値に近くなる時点で撮像素子の露光を終了させることにより、リニアログ変換型センサの出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
請求項１又は請求項８記載の発明によれば、照射装置を用いた撮影において、対数変換を行う撮像素子の出力信号の大きさを最大限確保して撮影画像の明るさを確保することが可能となる。
【００３７】
請求項２又は請求項９記載の発明によれば、外付けの照射装置を用いた撮影において、対数変換を行う撮像素子の出力信号の大きさを最大限確保して撮影画像の明るさを確保することが可能となる。
【００３８】
請求項３又は請求項１０記載の発明によれば、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍でストップ信号パルスを発生させることが可能となる。
【００３９】
請求項４又は請求項１１記載の発明によれば、単位時間あたりの照射強度の変化量が０となる時点を基準として、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍でストップ信号パルスを発生させることが可能となる。
【００４０】
請求項５又は請求項１２記載の発明によれば、単位時間あたりの照射強度の変化量が最大となる時点を基準として、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍でストップ信号パルスを発生させることが可能となる。
【００４１】
請求項６又は請求項１３記載の発明によれば、照射装置を用いた撮影において、リニアログ変換型センサの出力信号の大きさを最大限確保して撮影画像の明るさを確保することが可能となる。
【００４２】
請求項７又は請求項１４記載の発明によれば、リニアログ変換型センサが対数変換動作を行う場合に照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で撮像素子の露光を終了させることによって、リニアログ変換型センサの出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４４】
図１に、本実施形態に係る撮像装置１の機能的構成を示す。
【００４５】
撮像装置１はシステム制御部２を備えている。システム制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、書き換え可能な半導体素子で構成されるＲＡＭ（Random Access Memory）及び不揮発性の半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Read Only Memory）から構成されている。
【００４６】
また、システム制御部２には撮像装置１の各構成部分が接続されており、システム制御部２は、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによりこの処理プログラムを実行することにより、これらの各構成部分を駆動制御するようになっている。
【００４７】
図１に示すように、システム制御部２には、レンズユニット３、絞り制御部４、撮像素子５、信号処理部６、記録部７、タイミング生成部８、ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部９、照射部１０、照射回路１１、照射光受光レンズ１２、照射光用受光素子１３及び照射ピーク検出回路１４が接続されている。
【００４８】
システム制御部２は、ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部９が検出したＡＥ評価値に基づいて被写体の輝度値が所定値以下であるか否かを判断し、その結果、被写体の輝度値が所定値以下である場合は、撮影時に照射部１０を使用する「撮影時照射モード」に設定するようになっている。
【００４９】
レンズユニット３は、被写体光像を撮像素子５の撮像面に結像する複数のレンズ及びそのレンズによって集光される光の量を調整する絞り部から構成されている。
【００５０】
絞り制御部４は、レンズユニット３においてレンズにより集光される光の量を調整する絞り部を駆動制御するようになっている。すなわち、絞り制御部４は、システム制御部２から入力される制御値に基づき、撮像素子５の撮像動作開始直前に絞り部を開口させてから所定の露光時間の経過後に絞り部を閉塞させ、また、非撮像時は撮像素子５への入射光を遮断することによって、入射光量を制御するようになっている。
【００５１】
撮像素子５は、被写体光像であるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の入射光を電気信号に光電変換して取り込むようになっている。本実施形態の撮像素子５は対数変換動作を行うように構成されており、対数変換動作を行うログ変換型センサ又はリニアログ変換型センサであれば公知の構成の撮像素子を使用することが可能である。以下に、撮像素子５の構成の一例を示す。
【００５２】
図２に示すように、本実施形態の撮像素子５は行列配置（マトリクス配置）された複数の画素Ｇ11〜Ｇmn（但し、ｎ，ｍは１以上の整数）を有している。各画素Ｇ11〜Ｇmnは、入射光を光電変換して電気信号を出力するものである。
【００５３】
画素Ｇ11〜Ｇmnのレンズユニット３側には、それぞれレッド（Red）、グリーン（Green）及びブルー（Blue）のうち何れか１色のフィルタ（図示せず）が配設されている。
【００５４】
また、各画素Ｇ11〜Ｇmnには、レンズユニット３から入射した光を電荷に光電変換するフォトダイオードＤと、フォトダイオードＤから読み出された電荷を蓄積するキャパシタＣと、フォトダイオードＤ及びキャパシタＣのリセット動作及び電荷の読み出しを制御するトランジスタＱ１，Ｑ２と、キャパシタＣから読み出された電荷を電圧に変換するトランジスタＱ３と、各画素Ｇ11〜Ｇmnからの電圧信号の読み出しを制御するトランジスタＱ４とがそれぞれ設けられている。
【００５５】
図２に示すように、トランジスタＱ１には信号入力ラインＬＲ１〜ＬＲｎが接続されると共に、電源電圧ＶＤＤが接続されている。また、トランジスタＱ２には信号入力ラインＬＴ１〜ＬＴｎが接続されており、トランジスタＱ３には電源電圧ＶＤＤが接続されていると共に、トランジスタＱ４が接続されている。また、トランジスタＱ４には信号読出ラインＬＳＹ１〜ＬＳＹｎが接続されていると共に、トランジスタＱ５が接続されている。更に、トランジスタＱ５には信号読出ラインＬＳｘ１〜ＬＳｘｎが接続されている。なお、トランジスタＱ１〜Ｑ５は、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタである。
【００５６】
信号入力ラインＬＲ１〜ＬＲｎ及び信号入力ラインＬＴ１〜ＬＴｎは各画素Ｇ11〜Ｇmnが備えるトランジスタＱ１，Ｑ２に対して転送信号φＴＲＦ，リセット信号φＲＳＴ（図３参照）をそれぞれ入力するようになっている。これら信号入力ラインＬＲ１〜ＬＲｎ及び信号入力ラインＬＴ１〜ＬＴｎにはタイミング生成部８が接続されており、所定のタイミングでトランジスタＱ１，Ｑ２に転送信号φＴＲＦ，リセット信号φＲＳＴを入力することにより、各画素Ｇ11〜Ｇmnのリセット動作や露光動作の開始及び終了を制御するようになっている。
【００５７】
信号読出ラインＬＳＹ１〜ＬＳＹｎは各画素Ｇ11〜Ｇmnが備えるトランジスタＱ４に対して信号φＳＹ（図３参照）を入力するようになっている。この信号読出ラインＬＳＹ１〜ＬＳＹｎには垂直シフトレジスタ１５が接続されており、タイミング生成部８からの信号に基づき信号を入力する対象の信号読出ラインＬＳＹ１〜ＬＳＹｎをＹ方向に切り換えることによって、Ｙ方向に配列された各画素Ｇｍ１〜Ｇmnから順次信号を読み出せる状態とするようになっている。
【００５８】
信号読出ラインＬＳｘ１〜ＬＳｘｎはトランジスタＱ５に対して信号φＳｘ（図３参照）を入力するようになっている。この信号読出ラインＬＳｘ１〜ＬＳｘｎには水平シフトレジスタ１６が接続されており、タイミング生成部８からの信号に基づき信号を入力する対象の信号読出ラインＬＳｘ１〜ＬＳｘｎをＸ方向に切り換えることによって、Ｘ方向に配列された各画素Ｇ１ｎ〜Ｇmnから順次信号を読み出せる状態とするようになっている。
【００５９】
このように、垂直シフトレジスタ１５及び水平シフトレジスタ１６による信号φＳｘ，φＳＹの入力によって、行列配置された複数の画素Ｇ11〜Ｇmnのうち任意の位置の画素Ｇmnで生成された電気信号を順次導出できるようになっており、各画素Ｇ11〜Ｇmnから導出された撮像素子５の出力端の電気信号とグランドとの間の信号変化が信号処理部６のアンプ１７に出力されるようになっている。
【００６０】
このような回路構成をとることにより、各画素Ｇ11〜Ｇmnは図３に示すような動作を行うようになっている。
【００６１】
なお、図３における説明の便宜上、図２に示す４つの画素を画素Ｇ11，Ｇ12，Ｇ21，Ｇ22として、タイミング生成部８が信号入力ラインＬＲ１より画素Ｇ12，Ｇ22のトランジスタＱ１にリセット信号φＲＳＴ１を入力すると共に信号入力ラインＬＲ２より画素Ｇ11，Ｇ21のトランジスタＱ１にリセット信号φＲＳＴ２を入力し、また、信号入力ラインＬＴ１より画素Ｇ12，Ｇ22のトランジスタＱ２に転送信号φＴＲＦ１を入力すると共に信号入力ラインＬＴ２より画素Ｇ11，Ｇ21のトランジスタＱ２に転送信号φＴＲＦ２を入力するものとする。また、垂直シフトレジスタ１５が信号読出ラインＬＳＹ１より画素Ｇ12，Ｇ22のトランジスタＱ４に信号φＳＹ１を入力すると共に信号読出ラインＬＳＹ２より画素Ｇ11，Ｇ21のトランジスタＱ４に信号φＳＹ２を入力するものとし、水平シフトレジスタ１６が信号読出ラインＬＳｘ１より画素Ｇ21，Ｇ22に接続されたトランジスタＱ５に信号φＳｘ１を入力すると共に信号読出ラインＬＳｘ２より画素Ｇ11，Ｇ12に接続されたトランジスタＱ５に信号φＳｘ２を入力するものとする。
【００６２】
撮影の開始に際しては、図３に示すように、転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＨｉとして各画素が備えるトランジスタＱ２をＯＮにし、リセット信号φＲＳＴ１，φＲＳＴ２をＨｉとして各画素が備えるトランジスタＱ１をＯＮにすると、フォトダイオードＤ及びキャパシタＣの電圧は電源電圧ＶＤＤと同じ電圧にリセットされる。そして、転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＬｏｗとしてトランジスタＱ２をＯＦＦにすると共に、リセット信号φＲＳＴ１，φＲＳＴ２をＬｏｗとしてトランジスタＱ１をＯＦＦにすると、リセット動作が完了するようになっている。
【００６３】
また、タイミング生成部８は、照射ピーク検出回路１４から露光を終了させるストップ信号パルスφＳＴ１〜φＳＴ４のいずれかを受信すると、ストップ信号パルスφＳＴ１〜φＳＴ４の発生又は終了のタイミングで各画素に入力する転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＨｉとしてトランジスタＱ２をＯＮとすることにより電荷を転送し、転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＬｏｗとしてトランジスタＱ２をＯＦＦとして電荷の転送を終了させるようになっている。
【００６４】
また、電荷の転送が終了すると、信号φＳＹ１をＨｉとして画素Ｇ12，Ｇ22のトランジスタＱ４をＯＮにした状態で、信号φＳｘ１をＨｉとして画素Ｇ21，Ｇ22に接続されたトランジスタＱ５をＯＮにすることによって、トランジスタＱ３で電荷から変換された電圧信号が画素Ｇ22から読み出される。また、信号φＳＹ１をＨｉとして画素Ｇ12，Ｇ22のトランジスタＱ４をＯＮにした状態で、信号φＳｘ２をＨｉとして画素Ｇ11，Ｇ12に接続されたトランジスタＱ５をＯＮにすることによって、画素Ｇ12から信号が読み出される。更に、信号φＳＹ２をＨｉとして画素Ｇ11，Ｇ21のトランジスタＱ４をＯＮにした状態で、信号φＳｘ１をＨｉとして画素Ｇ21，Ｇ22に接続されたトランジスタＱ５をＯＮにすることによって、画素Ｇ21から信号が読み出される。また、信号φＳＹ２をＨｉとして画素Ｇ11，Ｇ21のトランジスタＱ４をＯＮにした状態で、信号φＳｘ２をＨｉとして画素Ｇ11，Ｇ12に接続されたトランジスタＱ５をＯＮにすることによって、画素Ｇ11から信号が読み出される。このようにして、画素Ｇ11，Ｇ12，Ｇ21，Ｇ22から順次信号が読み出されるようになっている。
【００６５】
ここで、図３に示すように、トランジスタＱ２に入力する転送信号φＴＲＦは２値の電圧信号となっているが、より詳細には、入射光量が所定の閾値を超えたときにトランジスタＱ２をサブスレッショルド領域で動作させるための電圧値ＶＬと、トランジスタＱ２を導通状態にする電圧値ＶＨとの２つの値をとるようになっている。
【００６６】
すなわち、本実施形態の撮像素子５は、入射光量が所定の閾値を超えたときは各画素Ｇｍ１〜ＧmnのトランジスタＱ２をサブスレッショルド領域で動作させることによって、入射光を自然対数で対数変換した電圧として読み出すことができるようになっている。これにより、撮像素子５の出力信号は、入射光量に応じて線形領域及び対数領域が連続的に変化するようになっている。
【００６７】
また、転送信号φＴＲＦの電圧値ＶＬを低くすると、各画素Ｇｍ１〜Ｇmnが備えるトランジスタＱ２のゲート・ソース間におけるポテンシャル差が大きくなり、トランジスタＱ２がカットオフ状態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。したがって、入射光量の輝度範囲が狭い場合は電圧値ＶＬを低くして線形変換動作する輝度範囲を広くし、また、入射光量の輝度範囲が広い場合は電圧値ＶＬを高くして対数変換動作する輝度範囲を広くして、被写体の特性に合った光電変換特性とすることが可能である。なお、電圧値ＶＬを最小として常に線形変換動作する状態とすることや、電圧値ＶＨを最大として常に対数変換動作する状態とすることもできる。
【００６８】
また、本実施形態の各画素Ｇ11〜ＧmnにはフォトダイオードＤと並列して図示しないキャパシタが設けられている。そして、線形変換動作においては入射光量に応じて発生した電荷が図示しないキャパシタに蓄積され、図示しないキャパシタが飽和するときに線形変換動作から対数変換動作に切り換わるようになっている。これにより、線形変換動作においては入射光量の積分値に応じた信号が出力され、対数変換動作においては信号を読み出す時点における入射光量に応じた信号が出力されるようになっている。
【００６９】
なお、本実施形態ではトランジスタＱ２に入力する転送信号φＴＲＦの電圧値ＶＬを変更することで線形変換動作と対数変換動作とを切り換える構成としたが、リセット時の信号φVPSの電圧値ＶＨを変更することによって線形変換動作と対数変換動作とを切り換えてもよい。更に、リセット時間を変更することによって線形変換動作と対数変換動作とを切り換えてもよい。
【００７０】
また、本実施形態の撮像素子５は各画素にＲＧＢフィルタを備えるものとしたが、シアン（Cyan）、マゼンタ（Magenta）、イエロー（Yellow）など他の色フィルタを備えるものとしてもよい。
【００７１】
図１に戻り、信号処理部６はアンプ１７、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１８、黒基準補正部１９、ＡＷＢ制御部２０、色補間部２１、色補正部２２、階調変換部２３及び色空間変換部２４から構成されている。
【００７２】
このうち、アンプ１７は、撮像素子５から出力された電気信号を所定の規定レベルに増幅して撮影画像のレベル不足を補償するようになっている。
【００７３】
また、ＡＤコンバータ１８は、アンプ１７において増幅された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するようになっている。
【００７４】
また、黒基準補正部１９は、最低輝度値となる黒レベルを、基準値に補正するようになっている。すなわち、撮像素子５の黒レベルが変動するため、ＡＤコンバータ１８から出力されるＲＧＢ各信号の信号レベルに対して、黒レベルとなる基準信号レベルとの差分を減算することで黒基準補正を行うようになっている。
【００７５】
また、ＡＷＢ制御部２０は、黒基準補正後の電気信号から補正係数を算出することによって、撮像画像のＲ，Ｇ，Ｂの各色成分のレベル比（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）を調整して白色を正しく表示するようになっている。
【００７６】
また、色補間部２１は、撮像素子５の画素において得られる信号が原色のうち一つあるいは二つだけである場合に、各画素についてＲ，Ｇ，Ｂの各色成分値を求めることができるように、欠落する色成分を画素ごとに補間する色補間処理を行うようになっている。
【００７７】
また、色補正部２２は、色補間部２１から入力する画像データの画素ごとの色成分値を補正して、各画素の色合いを強調した画像を生成するようになっている。
【００７８】
また、階調変換部２３は、画像を忠実に再現すべく、画像の入力から最終出力までにおいてガンマを１として理想階調再現特性を実現するために、画像の階調の応答特性を撮像装置１のガンマ値に応じた最適のカーブに補正するガンマ補正処理を行うようになっている。
【００７９】
また、色空間変換部２４は、色空間をＲＧＢからＹＵＶに変換するようになっている。ＹＵＶは、輝度（Y）信号と青の色差（U、Cb）と赤の色差（V、Cr）の２つの色度で色を表現する色空間の管理方法であり、色空間をＹＵＶに変換することにより、色差信号のデータ圧縮が行いやすくなる。
【００８０】
次に、記録部７は、半導体メモリなどからなる記録用のメモリであり、信号処理部６から入力された画像データを記録する画像データ記録領域を有している。記録部７は、例えばフラッシュメモリなどの内蔵型メモリや、着脱可能なメモリカードやメモリスティックであってもよく、また、ハードディスク又はフロッピー（登録商標）ディスクなどの磁気記録媒体などであってもよい。
【００８１】
タイミング生成部８は、所定のタイミングパルスを生成して撮像素子５に出力することにより撮像素子５の撮影動作（露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出しなど）を制御するようになっている。すなわち、システム制御部２からの撮影制御信号に基づき、信号入力ラインＬＲ１〜ＬＲｎ及び信号入力ラインＬＴ１〜ＬＴｎより各画素Ｇ11〜ＧmnのトランジスタＱ１，Ｑ２に転送信号φＴＲＦ，リセット信号φＲＳＴを入力すると共に、垂直シフトレジスタ１５及び水平シフトレジスタ１６に水平同期信号、垂直同期信号、水平走査回路駆動信号、垂直走査回路駆動信号などを入力するようになっている。
【００８２】
また、タイミング生成部８は、システム制御部２からの指示信号に基づき、照射回路１１にトリガ信号φＴＲＧを入力するようになっている。
【００８３】
また、タイミング生成部８は、システム制御部２からの指示信号に基づき、照射ピーク検出回路１４にリセット信号φＲＳＴ３を入力するようになっている。
【００８４】
また、タイミング生成部８は、照射ピーク検出回路１４からストップ信号パルスφＳＴ１〜φＳＴ４のいずれかを受信すると、ストップ信号パルスφＳＴ１〜φＳＴ４の発生又は終了のタイミングで、撮像素子５の露光を全画素同時に終了させるようになっている。すなわち、転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＨｉとして各画素Ｇ11〜Ｇmnが備えるトランジスタＱ２をＯＮとすることによって電荷を転送し、転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＬｏｗとしてトランジスタＱ２をＯＦＦとすることにより電荷の転送を終了させるようになっている。これにより、照射部１０の照射強度が最大となる時点又はその近傍で全画素同時に撮像素子５の露光が終了する。
【００８５】
ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部９は、黒基準補正部１９において黒基準補正された電気信号から、自動露出制御（ＡＥ）及び自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）を行うためのそれぞれの評価値を検出するようになっている。
【００８６】
照射部１０は、ストロボ装置などによって構成されており、必要に応じて予備撮影時に本照射の１／ｎの光量で予備照射を行うと共に、本撮影時において周囲環境の輝度が不足する場合に所定の照射タイミング及び照射量により本照射を行うようになっている。
【００８７】
照射回路１１は、照射部１０から光を照射させるためにキャパシタに電荷を蓄え、タイミング生成部８からのトリガ信号φＴＲＧの入力によって電荷を発光管に流すことにより発光させて、照射部１０に光を照射させるようになっている。なお、ＬＥＤを発光素子として用いてもよい。
【００８８】
照射光受光レンズ１２は、照射部１０が被写体に光を照射すると、被写体からの反射光を受光して照射光用受光素子１３に集光するようになっている。
【００８９】
照射光用受光素子１３は、ＳＰＣ（Silicon Photo Cell）などによって構成され、照射部１０による照射量の制御を行うため、照射部１０の照射量に応じた被写体からの反射光を光量測定用の電気信号に変換するようになっている。
【００９０】
照射ピーク検出回路１４は、タイミング生成部８がリセット信号φＲＳＴ３を入力することにより、光量測定用の電気信号に基づき照射部１０の照射強度のピーク検出を開始するようになっている。図４に示すように、照射ピーク検出回路１４は、照射強度検出部２５、基準値比較部２６、照射強度変化量検出部２７、最大値検出回路２８、０点検出回路２９、照射量積分回路３０、最適積分値検出部３１及びストップ信号生成部３２を備えている。
【００９１】
照射強度検出部２５は、照射光用受光素子１３からの光量測定用の電気信号に基づき、照射部１０のある時点における照射強度を検出するようになっている。
【００９２】
基準値比較部２６は、照射強度検出部２５において検出された照射部１０の照射強度を所定の基準値と比較することにより、照射部１０のある時点における照射強度が所定の基準値以下であるか否かを判断して、その判断結果をストップ信号生成部３２に出力するようになっている。そして、後述のように、ストップ信号生成部３２は、この判断結果に基づき、照射部１０のある時点での照射強度が所定の基準値以上であった場合は照射部１０の照射強度が最大となる時点又はその近傍で撮像素子５の露光を終了させるためのストップ信号パルスを生成し、所定の基準値以下であった場合は照射部１０の照射量の積分値が最適値となった時点において露光を終了させるストップ信号パルスを生成する。
【００９３】
照射強度変化量検出部２７は、光量測定用の電気信号から単位時間あたりの照射強度の変化量を検出するようになっている。すなわち、照射部１０による照射時間に対して十分時間間隔の小さいクロックを用いて単位時間あたりの照射光量を求めている。つまり、その一次微分値を算出するようになっている。
【００９４】
図５に、照射部１０の照射強度及び照射強度変化量のグラフを示す。図５において、曲線（ａ）は、照射部１０のある時点での照射強度が所定の基準値以上であった場合の時間に対する照射強度を示しており、曲線（ｂ）は、照射部１０のある時点での照射強度が所定の基準値以下であった場合の時間に対する照射強度を示している。例えば、曲線（ａ）において照射強度変化量が最大となった時点の照射強度ｔｈａは基準値Ｔｈより大きく、曲線（ｂ）において照射強度変化量が最大となった時点の照射強度ｔｈｂは基準値Ｔｈより小さくなっている。また、曲線（ａ）´は照射部１０のある時点での照射強度が所定の基準値以上であった場合の時間に対する照射強度変化量を示しており、曲線（ｂ）´は照射部１０のある時点での照射強度が所定の基準値以下であった場合の時間に対する照射強度変化量を示している。
【００９５】
なお、図５では、照射ピーク検出回路１４がリセット信号φＲＳＴ３の入力により照射強度の最大値の検出を開始する時点をｔ１，照射回路１１がトリガ信号φＴＲＧの入力によって照射部１０による光の照射を開始する時点をｔ２，照射強度変化量が最大値となる時点をｔ３，照射強度変化量が０となる時点をｔ４としている。また、照射量が０になる時点をｔ５，照射ピーク検出回路１４が照射強度の最大値の検出を終了する時点をｔ６としている。
【００９６】
最大値検出回路２８は、照射強度変化量検出部２７の出力信号から単位時間あたりの  照射強度変化量の最大値を検出することにより、照射強度変化量が最大となる時点を検出してストップ信号生成部３２に出力するようになっている。この最大値検出回路２８としては、例えば、最大値までは単調増加であることを利用して、遅延回路及び比較器を備えた回路を用いることが可能であり、この回路によれば、入力信号と遅延回路により１クロック分遅延した出力信号とを比較器で比較し、遅延信号が入力信号より小さくなったことにより最大値を検出することができる。
【００９７】
０点検出回路２９は、照射強度変化量検出部２７の出力信号より照射強度変化量が０となる時点を検出するようになっている。この０点検出回路２９としては、例えば、上記と同様の回路を用いて、入力信号と遅延回路の遅延出力を加算していき、負の数となる時点を検出することにより０点を検出することが可能である。
【００９８】
照射量積分回路３０は、光量測定用の電気信号から照射部１０の照射量を積分するようになっている。
【００９９】
最適積分値検出部３１は、照射量積分回路３０における照射部１０の照射量が最適値となった時点を検出して、その検出結果をストップ信号生成部３２に出力するようになっている。
【０１００】
ストップ信号生成部３２は、基準値比較部２６の判断結果により、照射部１０のある時点での照射強度が所定の基準値以上であった場合、すなわち、例えば照射発光強度が図５に示すグラフ（ａ）であった場合は、照射強度変化量が最大値となる時点若しくは照射強度変化量が０となる時点の双方又はいずれか一方に基づき、照射部１０の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成するようになっている。
【０１０１】
このストップ信号パルスとしては、図５に示すように、何通りかのパルスの発生タイミングがある。例えば、照射強度変化量が最大値となる時点ｔ３から時間ａの経過後に発生し、照射強度変化量が０となる時点ｔ３に終了するストップ信号パルスφＳＴ１がある。
【０１０２】
また、照射強度変化量が最大値となる時点ｔ３から時間ｂの経過後に発生し、照射強度変化量が０となる時点ｔ４から時間ｃの経過後に終了するストップ信号パルスφＳＴ２がある。
【０１０３】
また、照射強度変化量が最大値となる時点ｔ３から時間ｄの経過後に発生し、時間ｅの経過後に終了するストップ信号パルスφＳＴ３がある。
【０１０４】
また、照射強度変化量が０となる時点ｔ４に発生し、時間ｆの経過後に終了するストップ信号パルスφＳＴ４がある。
【０１０５】
なお、時間ａ〜ｆは予め測定によって求めた所定時間である。
【０１０６】
このストップ信号パルスφＳＴ１〜φＳＴ４のいずれを使用するかは、撮像素子５の特性によって最適なものを選択すればよい。そして、ストップ信号生成部３２はストップ信号パルスφＳＴ１〜φＳＴ４のいずれかをタイミング生成部８に出力するようになっている。
【０１０７】
一方、ストップ信号生成部３２は、基準値比較部２６の判断結果により、照射部１０の照射強度が所定の基準値以下であった場合、すなわち、例えば、照射発光強度が図５に示すグラフ（ｂ）であった場合は、最適積分値検出部３１の検出結果に基づき、照射部１０の照射量の積分値が最適値となった時点において露光を終了させるストップ信号パルスを生成してタイミング生成部８に出力するようになっている。
【０１０８】
すなわち、本実施形態の撮像素子５のようなリニアログ変換型センサでは、照射部１０の照射量が少ない場合や被写体が撮像装置１から離れた場所に位置する場合、被写体からの反射光量が少なくなり、低輝度領域の線形領域のみで露光が行われる。このような場合にまで照射部１０の照射強度が最大となるタイミングで撮像素子５の露光を終了させると、従来の撮像素子５では積分されて露光に寄与していた照射光量を使用しない結果となり、撮影画像の明るさを十分に確保することができない。そこで、この場合は従来と同様に、照射部１０の照射量の積分値が最適値となった時点において露光を終了させることとしたものである。
【０１０９】
なお、ストップ信号生成部３２がストップ信号パルスφＳＴ４を生成する場合は、照射強度の最大値が所定の閾値以下である場合にストップ信号パルスを生成しない構成とすることも可能である。
【０１１０】
次に、本実施形態の撮像装置１を使用した本発明の撮像方法について、図３のタイムチャートを参照して説明する。
【０１１１】
ユーザが図示しないレリーズスイッチを押下すると、ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部９は、撮像素子５から入力された電気信号に基づき、ＡＥ（自動露出）のために必要な評価値を検出する。続いて、絞り制御部４はＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部９が算出したＡＥ評価値に基づいて露光制御を行う。
【０１１２】
次に、システム制御部２はＡＥ評価値に基づいて被写体の輝度値が所定値以下であるか否かを判断し、その結果、被写体の輝度値が所定値以下である場合は撮影時に照射部１０を使用する「撮影時照射モード」の設定を行う。なお、被写体の輝度値が所定値以上である場合は照射部１０を使用しない「撮影時非照射モード」に設定し、照射部１０を使用せずに撮影を行った上で、記録部７に画像を保存する。
【０１１３】
システム制御部２は、「撮影時照射モード」の設定を行うと、ＡＥ評価値に基づき本撮影時に必要な絞り値ｆ、シャッタ時間ｔ、照射部１０の照射量ｃ及び予備撮影時の照射量ｃ／ｎを算出して、これらの値を設定する。
【０１１４】
次に、予備撮影に移行し、撮像素子５が予備撮影の露光を開始した後に照射部１０が予備照射を行い、所定時間経過後に撮像素子５が露光を終了する。
【０１１５】
次に、本撮影に移行し、図３に示すように、タイミング生成部８が転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＨｉとして各画素が備えるトランジスタＱ２をＯＮにし、リセット信号φＲＳＴ１，φＲＳＴ２をＨｉとして各画素が備えるトランジスタＱ１をＯＮにして、フォトダイオードＤ及びキャパシタＣの電圧を電源電圧ＶＤＤと同じ電圧にリセットする。そして、転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＬｏｗとしてトランジスタＱ２をＯＦＦにすると共に、リセット信号φＲＳＴ１，φＲＳＴ２をＬｏｗとしてトランジスタＱ１をＯＦＦにしてリセット動作を完了する。
【０１１６】
続いて、撮像素子５が本撮影の露光を開始すると、照射工程に移行し、タイミング生成部８が照射回路１１にトリガ信号φＴＲＧを入力することにより、照射部１０が本照射として被写体に光を照射する。
【０１１７】
次に、照射光変換工程に移行し、照射光受光レンズ１２は、照射部１０が被写体に光を照射すると、被写体からの反射光を受光して照射光用受光素子１３に集光する。続いて、照射光用受光素子１３は被写体からの反射光を光量測定用の電気信号に変換して照射ピーク検出回路１４に出力する。
【０１１８】
続いて、タイミング生成部８が照射ピーク検出回路１４にリセット信号φＲＳＴ３を入力すると、照射強度変化量検出工程に移行し、照射強度変化量検出部２７は、光量測定用の電気信号から単位時間あたりの照射強度の変化量を検出する。
【０１１９】
次に、最大値検出回路２８は、照射強度変化量検出部２７の出力信号より、単位時間あたりの照射強度変化量の最大値を検出することにより、照射強度変化量が最大となる時点を検出する。それと同時に、０点検出回路２９は、単位時間あたりの照射強度変化量の最小値を検出することにより、照射強度変化量が０となる時点を検出する。
【０１２０】
次に、ストップ信号生成工程に移行し、ストップ信号生成部３２は、最大値検出回路２８において検出された単位時間あたりの照射強度変化量の最大値に基づき、ある時点の照射強度、例えば単位時間あたりの照射強度変化量が最大値となったときの照射強度を求めて、その照射強度が所定の閾値以上であるか否かを判断する。そして、その照射強度が所定の閾値以上であった場合、例えば照射発光強度が図５のグラフ（ａ）であった場合は、照射強度変化量が最大値となる時点及び照射強度変化量が０となる時点に基づき、照射部１０の照射強度が最大となる時点又はその近傍で発生又は終了するストップ信号パルスを生成する。
【０１２１】
すなわち、撮像素子５の特性に応じて、図５に示すように、照射強度変化量が最大値となる時点ｔ３から時間ａの経過後に発生し、照射強度変化量が０となる時点ｔ４に終了するストップ信号パルスφＳＴ１，照射強度変化量が最大値となる時点ｔ３から時間ｂの経過後に発生し、照射強度変化量が０となる時点ｔ４から時間ｃの経過後に終了するストップ信号パルスφＳＴ２，照射強度変化量が最大値となる時点ｔ３から時間ｄの経過後に発生し、時間ｅの経過後に終了するストップ信号パルスφＳＴ３又は照射強度変化量が０となる時点ｔ４に発生し、時間ｆの経過後に終了するストップ信号パルスφＳＴ４のいずれかを生成し、タイミング生成部８に出力する。なお、時間ａ〜ｆは予め測定によって求めた所定時間である。
【０１２２】
次に、タイミング発生工程に移行し、タイミング生成部８は照射ピーク検出回路１４からストップ信号パルスφＳＴ１〜φＳＴ４のいずれかを受信すると、ストップ信号パルスφＳＴ１〜φＳＴ４の発生又は終了のタイミングで、撮像素子５の露光を全画素同時に終了させる。すなわち、図３に示すように、転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＨｉとして各画素Ｇ11〜Ｇmnが備えるトランジスタＱ２をＯＮとすることによって電荷を転送し、転送信号φＴＲＦ１，φＴＲＦ２をＬｏｗとしてトランジスタＱ２をＯＦＦとすることにより電荷の転送を終了させる。これにより、照射部１０の照射強度が最大となる時点又はその近傍で全画素同時に撮像素子５の露光が終了する。
【０１２３】
続いて、電荷の転送が終了すると、図３に示すように、信号φＳＹ１をＨｉとして画素Ｇ12，Ｇ22のトランジスタＱ４をＯＮにした状態で、信号φＳｘ１をＨｉとして画素Ｇ21，Ｇ22に接続されたトランジスタＱ５をＯＮにすることによって、トランジスタＱ３で電荷から変換された電圧信号を画素Ｇ22から読み出す。また、信号φＳＹ１をＨｉとした状態で、信号φＳｘ２をＨｉとして画素Ｇ11，Ｇ12に接続されたトランジスタＱ５をＯＮにすることによって、画素Ｇ12から信号を読み出す。同様に、信号φＳＹ２及び信号φＳｘ１，信号φＳＹ２を順にＨｉとすることによって、画素Ｇ21，画素Ｇ11から信号を読み出す。このようにして、画素Ｇ11，Ｇ12，Ｇ21，Ｇ22から順次信号を読み出す。
【０１２４】
一方、ストップ信号生成部３２は、基準値比較部２６の判断結果により、照射部１０の照射強度が所定の基準値以下であった場合、すなわち、例えば照射発光強度が図５のグラフ（ｂ）であった場合は、最適積分値検出部３１の検出結果に基づき、照射部１０の照射量の積分値が最適値となった時点において露光を終了させるストップ信号パルスを生成してタイミング生成部８に出力する。
【０１２５】
なお、ストップ信号生成部３２がストップ信号パルスφＳＴ４を生成する場合は、照射強度の最大値が所定の閾値以下である場合はストップ信号パルスを生成しないようにすることもできる。
【０１２６】
次に、撮像素子５の各画素Ｇ11〜Ｇmnから信号処理部６に電気信号が出力されると、信号処理部６は、光電変換により得られた電気信号に所定の画像処理を施す。すなわち、アンプ１７が撮像素子５から出力された電気信号を所定の規定レベルに増幅すると、ＡＤコンバータ１８が増幅された電気信号をデジタル信号に変換する。
【０１２７】
次に、黒基準補正部１９が最低輝度値となる黒レベルを基準値に補正する。また、ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部９が黒基準補正後の電気信号からＡＥ（自動露出）のために必要な評価値を検出してシステム制御部２に送出する。一方、ＡＷＢ制御部２０は黒基準補正後の電気信号から補正係数を算出することによって、撮像画像のＲ，Ｇ，Ｂの各色成分のゲイン値を調整して白色を正しく表示する。
【０１２８】
また、色補間部２１が各画素について欠落する色成分を補間する色補間処理を行う。そして、色補正部２２が画素ごとの色成分値を補正して各画素の色合いを強調した画像を生成する。また、階調変換部２３が画像の階調の応答特性を撮像装置１のガンマ値に応じた最適のカーブに補正するガンマ補正処理を行うと、色空間変換部２４が色空間をＲＧＢからＹＵＶに変換する。
【０１２９】
そして、記録部７は、信号処理部６から出力された画像データを記録する。
【０１３０】
以上より本実施形態によれば、撮像素子５の対数変換動作では露光の終了時点における入射光量に応じた電気信号が出力されることから、照射部１０を用いた撮影において、照射部１０の照射強度が最大となる時点又はその近傍において露光が終了するように制御することにより、対数変換動作を行う撮像素子５の出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【０１３１】
また、照射強度変化量検出部２７において被写体からの反射光から照射強度の変化量を検出することにより、照射部の照射強度が最大となる時点を判断することが可能となる。
【０１３２】
また、単位時間あたりの照射強度の変化量が０となる時点、すなわち照射部１０の照射強度が最大値となる時点を検出できることから、この時点又はその近傍でストップ信号パルスを発生又は終了させることが可能となる。
【０１３３】
また、単位時間あたりの照射強度の変化量が最大となる時点を検出して、その時点から予め測定によって定めた所定時間経過後にストップ信号パルスを発生又は終了させることによって、照射部１０の照射強度が最大値となるときに露光を終了させることが可能となる。
【０１３４】
また、入射光量に応じて出力信号の線形領域及び対数領域が連続的に変化するリニアログ変換型センサを使用する場合にも、照射部１０の照射強度が最大となる時点又はその近傍で撮像素子５の露光を終了させることにより、対数変換動作において出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【０１３５】
また、入射光量の輝度範囲が高い場合はリニアログ変換型センサが対数変換動作を行うことから、照射部１０のある時点での照射強度が所定の基準値以上である場合は、照射部１０の照射強度が最大となる時点又はその近傍で撮像素子５の露光を終了させることにより、リニアログ変換型センサの出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【０１３６】
なお、本実施形態の照射部１０は撮像装置１に内蔵された照射装置として構成されているが、照射部１０は外付けの照射装置として構成してもよい。すなわち、照射部１０、照射光用受光素子１３及び照射ピーク検出回路１４を備えた照射装置を連動自在に装着することにより、撮像装置１のタイミング生成部８から照射装置の照射回路１１にトリガ信号φＴＲＧを入力すると共に、照射装置の照射ピーク検出回路１４にリセット信号φＲＳＴ３を入力する。また、照射装置の照射ピーク検出回路１４から撮像装置１のタイミング生成部８にストップ信号パルスを入力する。これにより、本実施形態に示す照射部１０等を内蔵した撮像装置１と同様に本発明を適用することが可能となり、照射部１０の照射強度が最大となる時点又はその近傍で露光を終了させて、対数変換動作により入射光量に応じた電気信号を出力する撮像素子５の出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【０１３７】
以上述べたように本発明の撮像装置及び撮像方法によれば、照射装置を用いた撮影において、対数変換を行う撮像素子の出力信号の大きさを最大限確保して撮影画像の明るさを確保することが可能となる。
【０１３８】
また、外付けの照射装置を用いた撮影においても、対数変換を行う撮像素子の出力信号の大きさを最大限確保して撮影画像の明るさを確保することが可能となる。
【０１３９】
また、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍でストップ信号パルスを発生させることが可能となる。
【０１４０】
また、単位時間あたりの照射強度の変化量が０となる時点を基準として照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍でストップ信号パルスを発生させることが可能となる。
【０１４１】
また、単位時間あたりの照射強度の変化量が最大となる時点を基準として、照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍でストップ信号パルスを発生させることが可能となる。
【０１４２】
また、照射装置を用いた撮影において、リニアログ変換型センサの出力信号の大きさを最大限確保して撮影画像の明るさを確保することが可能となる。
【０１４３】
更に、リニアログ変換型センサが対数変換動作を行う場合に照射部の照射強度が最大となる時点又はその近傍で撮像素子の露光を終了させることによって、リニアログ変換型センサの出力信号の大きさを最大限確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像素子の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係る撮像素子が備える画素の動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る照射ピーク検出回路の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る照射部の照射強度及び照射強度変化量を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４５】
１  撮像装置
２  システム制御部
３  レンズユニット
４  絞り制御部
５  撮像素子
６  信号処理部
７  記録部
８  タイミング生成部
９  ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部
１０  照射部
１１  照射回路
１２  照射光受光レンズ
１３  照射光用受光素子
１４  照射ピーク検出回路
１５  垂直シフトレジスタ
１６  水平シフトレジスタ
１７  アンプ
１８  ＡＤコンバータ
１９  黒基準補正部
２０  ＡＷＢ制御部
２１  色補間部
２２  色補正部
２３  階調変換部
２４  色空間変換部
２５  照射強度検出部
２６  基準値比較部
２７  照射強度変化量検出部
２８  最大値検出回路
２９  ０点検出回路
３０  照射量積分回路
３１  最適積分値検出部
３２  ストップ信号生成部
【図１】
0004534900.tif 000002
【図２】
0004534900.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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