(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を示す画像光を撮像素子の受光面に結像し、該撮像素子の受光面に結像された画像光を電気信号に変換する撮像手段と、
予め設定された露出条件で露光し、該露光時に前記撮像手段から得られる前記撮像素子に蓄積された信号電荷に対応する電気信号に基づいて前記被写体の明るさを求める測光手段と、
前記測光手段によって求めた被写体の明るさが、該測光手段による測光精度に影響を及ぼすスミア量を発生する所定の明るさ以上か否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって前記測光手段によって求めた被写体の明るさが前記所定の明るさ以上であることが判別されるときのみ、前記露出条件と同じ露光条件で再露光して前記撮像素子に蓄積された信号電荷を垂直転送路に転送せずに該垂直転送路の電荷を読み出すことによりスミア量を検出するスミア検出手段と、
前記判別手段によって前記測光手段によって求めた被写体の明るさが前記所定の明るさ以上であることが判別されるときのみ、前記測光手段によって求めた被写体の明るさを前記スミア検出手段で検出したスミア量に基づいて補正する補正手段であって、前記測光手段で高輝度エリアと判別したエリアの垂直転送路を介して読み出された垂直方向の画素の信号電荷のみから前記検出したスミア量を除去することにより前記被写体の明るさを補正する補正手段と、
前記測光手段によって求めた被写体の明るさ又は前記補正手段によって補正した被写体の明るさに基づいて前記撮像手段における露光量を制御する露光量制御手段と、を備え、
前記測光手段が初回の測光処理により得た被写体の明るさが基準輝度に対して高い場合に、前記露出量制御手段は、被写体の明るさを前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさよりも低くする高輝度測光用に露出設定し、
前記判別手段は、前記高輝度測光用の露出設定後、前記測光手段が測光処理を行った結果得られた被写体の明るさに基づいて前記スミア量を発生する所定の明るさ以上か否かを判別し、
前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさが前記基準輝度に対して低い場合に、前記露出量制御手段は、被写体の明るさを前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさよりも高くする低輝度測光用に露出設定し、
前記測光手段は、前記低輝度測光用の露出設定後、再度測光処理を行い、被写体の明るさを求める、
ことを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】
前記露光量制御手段は、前記撮像素子の電荷蓄積時間を制御する電子シャッタと、撮像時に露光終了時点から少なくとも前記撮像素子に蓄積された信号電荷の転送が終了までの期間、前記撮像素子を遮光するメカニカルシャッタとを含み、前記測光手段によって求めた被写体の明るさ又は前記補正手段によって補正した被写体の明るさに基づいて前記電子シャッタ及びメカニカルシャッタを制御することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
【請求項３】
被写体を示す画像光を撮像素子の受光面に結像し、該撮像素子の受光面に結像された画像光を電気信号に変換する撮像手段を有する電子カメラの露光量制御方法において、
予め設定された露出条件で露光し、該露光時に前記撮像手段から得られる前記撮像素子に蓄積された信号電荷に対応する電気信号に基づいて初回の測光処理を行うことにより被写体の明るさを求め、前記求めた被写体の明るさが基準輝度に対して高い場合に、被写体の明るさを前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさよりも低くする高輝度測光用に露出設定し、
前記高輝度測光用の露出設定後に測光処理を行った結果得られた被写体の明るさが、被写体の測光精度に影響を及ぼすスミア量を発生する所定の明るさ以上か否かを判別し、
前記高輝度測光用の露出設定後に得られた被写体の明るさが前記所定の明るさ以上の場合には、前記高輝度測光用の露出設定後に得られた被写体の明るさに基づいて前記撮像素子の電荷蓄積時間を制御し、前記露出条件と同じ露光条件で再露光して該撮像素子に蓄積された信号電荷を垂直転送路に転送せずに該垂直転送路の電荷を読み出すことによりスミア量を検出し、
前記測光処理で高輝度エリアと判別したエリアの垂直転送路を介して読み出された垂直方向の画素の信号電荷のみから前記検出したスミア量を除去することにより、前記高輝度測光用の露出設定後に得られた被写体の明るさを前記検出したスミア量に基づいて補正し、
前記補正した被写体の明るさに基づいて前記撮像手段における露光量を制御し、
前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさが前記基準輝度に対して低い場合に、前記被写体の明るさを前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさよりも高くする低輝度測光用に露出設定し、
前記低輝度測光用の露出設定後、再度測光処理を行い被写体の明るさを求め、前記求めた被写体の明るさに基づいて前記撮像手段における露光量を制御するようにしたことを特徴とする電子カメラの露光量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子カメラ及び電子カメラの露光量制御方法に係り、特に電子シャッタとメカニカルシャッタとを有する電子カメラ及び電子カメラの露光量制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子カメラにおいて、撮影露出を決定するために行う測光処理は、メカニカルシャッタを開けたまま電子シャッタで固体撮像素子の電荷蓄積時間を制御し、固体撮像素子から読み取った信号に基づいて適正な露光量を得るための電荷蓄積時間（電子シャッタスピード）や絞り値を決定している。
【０００３】
しかしながら、電子シャッタのみで固体撮像素子の電荷蓄積時間を制御すると、電荷の転送期間中に固体撮像素子に入射する光によるスミアが電荷中に混入し、特に高輝度の被写体の場合にはスミアが多くなり、測光精度が悪化するという問題がある。その結果、本露光時には固定撮像素子が適正露光された時点にメカニカルシャッタを閉じ、上記スミアの影響を受けないようにしているが、上記のように測光時にスミア量を含んだ信号に基づいて適正な露光量を求めると、スミア量によっては本露光時に露出不足となってしまう問題がある。
【０００４】
これに対し、スミア量のみを検出し、スミア量を含む露光量からスミア量を減算し、これにより適正な露光量を求めるようにした電子カメラが提案されている（特開平５−７３３５号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記スミア量の検出は、測光時と同じ露光条件で露光し、その露光後、固体撮像素子に蓄積された信号電荷を垂直転送路に転送せずに、固体撮像素子の垂直転送路の電荷（スミア成分）だけを読み出すことによって行うため、スミア量を検出して適正な露光量を求める場合には、スミア量を検出する時間だけ測光時間が長くなるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、測光時間の短縮化を図るとともに、スミアの影響のない適正な露光制御が可能な電子カメラ及び電子カメラの露光量制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、被写体を示す画像光を撮像素子の受光面に結像し、該撮像素子の受光面に結像された画像光を電気信号に変換する撮像手段と、予め設定された露出条件で露光し、該露光時に前記撮像手段から得られる前記撮像素子に蓄積された信号電荷に対応する電気信号に基づいて前記被写体の明るさを求める測光手段と、前記測光手段によって求めた被写体の明るさが、該測光手段による測光精度に影響を及ぼすスミア量を発生する所定の明るさ以上か否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記測光手段によって求めた被写体の明るさが前記所定の明るさ以上であることが判別されるときのみ、前記露出条件と同じ露光条件で再露光して前記撮像素子に蓄積された信号電荷を垂直転送路に転送せずに該垂直転送路の電荷を読み出すことによりスミア量を検出するスミア検出手段と、前記判別手段によって前記測光手段によって求めた被写体の明るさが前記所定の明るさ以上であることが判別されるときのみ、前記測光手段によって求めた被写体の明るさを前記スミア検出手段で検出したスミア量に基づいて補正する補正手段であって、前記測光手段で高輝度エリアと判別したエリアの垂直転送路を介して読み出された垂直方向の画素の信号電荷のみから前記検出したスミア量を除去することにより前記被写体の明るさを補正する補正手段と、前記測光手段によって求めた被写体の明るさ又は前記補正手段によって補正した被写体の明るさに基づいて前記撮像手段における露光量を制御する露光量制御手段と、を備え、前記測光手段が初回の測光処理により得た被写体の明るさが基準輝度に対して高い場合に、前記露出量制御手段は、被写体の明るさを前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさよりも低くする高輝度測光用に露出設定し、前記判別手段は、前記高輝度測光用の露出設定後、前記測光手段が測光処理を行った結果得られた被写体の明るさに基づいて前記スミア量を発生する所定の明るさ以上か否かを判別し、前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさが前記基準輝度に対して低い場合に、前記露出量制御手段は、被写体の明るさを前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさよりも高くする低輝度測光用に露出設定し、前記測光手段は、前記低輝度測光用の露出設定後、再度測光処理を行い、被写体の明るさを求める、ことを特徴としている。
【０００８】
即ち、スミア量は被写体の明るさに依存し、被写体の明るさによってはスミア除去処理を行わなくても所望の測光精度が得られることに着目し、被写体の明るさが、測光精度に影響を及ぼす所定の明るさ以上の場合のみスミア量を検出し、この検出したスミア量によって被写体の明るさを補正し、一方、被写体の明るさが所定の明るさ未満の場合には、スミア除去処理を行わずに高速に測光処理を行うようにしている。尚、前記露光量制御手段は、本願請求項２に示すように前記撮像素子の電荷蓄積時間を制御する電子シャッタと、撮像時に露光終了時点から少なくとも前記撮像素子に蓄積された信号電荷の転送が終了までの期間、前記撮像素子を遮光するメカニカルシャッタとを含み、前記測光手段によって求めた被写体の明るさ又は前記補正手段によって補正した被写体の明るさに基づいて前記電子シャッタ及びメカニカルシャッタを制御することを特徴としている。
【０００９】
また、本願請求項３に係る発明は、被写体を示す画像光を撮像素子の受光面に結像し、該撮像素子の受光面に結像された画像光を電気信号に変換する撮像手段を有する電子カメラの露光量制御方法において、予め設定された露出条件で露光し、該露光時に前記撮像手段から得られる電気信号に基づいて初回の測光処理を行うことにより被写体の明るさを求め、前記求めた被写体の明るさが基準輝度に対して高い場合に、被写体の明るさを前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさよりも低くする高輝度測光用に露出設定し、前記高輝度測光用の露出設定後に測光処理を行った結果得られた被写体の明るさが、被写体の測光精度に影響を及ぼすスミア量を発生する所定の明るさ以上か否かを判別し、前記高輝度測光用の露出設定後に得られた被写体の明るさが前記所定の明るさ以上の場合には、前記高輝度測光用の露出設定後に得られた被写体の明るさに基づいて前記撮像素子の電荷蓄積時間を制御し、前記露出条件と同じ露光条件で再露光して該撮像素子に蓄積された信号電荷を垂直転送路に転送せずに該垂直転送路の電荷を読み出すことによりスミア量を検出し、前記測光処理で高輝度エリアと判別したエリアの垂直転送路を介して読み出された垂直方向の画素の信号電荷のみから前記検出したスミア量を除去することにより、前記高輝度測光用の露出設定後に得られた被写体の明るさを前記検出したスミア量に基づいて補正し、前記補正した被写体の明るさに基づいて前記撮像手段における露光量を制御し、前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさが前記基準輝度に対して低い場合に、前記被写体の明るさを前記初回の測光処理により得られた被写体の明るさよりも高くする低輝度測光用に露出設定し、前記低輝度測光用の露出設定後、再度測光処理を行い被写体の明るさを求め、前記求めた被写体の明るさに基づいて前記撮像手段における露光量を制御するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る電子カメラ及び電子カメラの露光量制御方法の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明に係る電子カメラの概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、この電子カメラは、主としてターレット型絞り１２及びメカニカルシャッタ１４を内蔵した光学ユニット１０と、インターライン型の固体撮像素子（ＣＣＤ）２０と、信号処理回路２２と、液晶モニタ２６と、絞り制御回路２８と、シャッタ制御回路３０と、中央処理装置（ＣＰＵ）３４とから構成されている。
【００１１】
ターレット型絞り１２は、それぞれ絞り径の異なる複数の絞り孔を有しており、適宜の絞り孔が光学ユニット１０の光軸上に位置するように絞り制御回路２８を介して図示しないモータによって駆動される。メカニカルシャッタ１４は、スミアを除去するためのもので、通常、全開位置に保持され、スチル撮像時の正規の露光終了時点から少なくともＣＣＤ２０から信号電荷を転送する期間、ＣＣＤ２０を遮光するように全閉される。尚、このメカニカルシャッタ１４は、シャッタ制御回路３０及び図示しないモータを介して全開位置に駆動されるようになっている。
【００１２】
さて、被写体を示す画像光は、上記ターレット型絞り１２及びメカニカルシャッタ１４が配置された光学ユニット１０を介してＣＣＤ２０の受光面に結像される。ＣＣＤ２０は、受光面に結像された画像光をその光量に応じた量の信号電荷に変換する。このようにして蓄積された信号電荷は、ＣＣＤ駆動回路３２から加えられる駆動パルスに基づいて順次転送され、信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として読み出される。
【００１３】
ＣＣＤ２０から読み出された画像信号は、信号処理回路２２に加えられ、ここで色分離、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、Ａ／Ｄ変換処理等が行われる。
ＣＰＵ３４は、パワースイッチ、レリーズスイッチ等のスイッチ操作に基づいて各回路を統括制御するもので、光学ユニット１０及びＣＣＤ２０の制御や、画像信号の外部記録装置３８（メモリカード等）への記録時の制御等を行う。即ち、ＣＰＵ３４は、測光回路が求めた被写体の明るさに基づいてターレット型絞り１２の絞り値やＣＣＤ２０の電子シャッタでの電荷蓄積時間（電子シャッタスピード）を決定し、決定した絞り値に基づいて絞り制御回路２８を介してターレット型絞り１２を制御するとともに、電子シャッタスピードに基づいてＣＣＤ駆動回路３２を介してＣＣＤ２０での電荷蓄積時間を制御する。尚、測光回路は、前記信号処理回路２２から出力される画像信号の積算平均値や、現在の絞り値及び電子シャッタスピードに基づいて被写体の明るさ（被写体輝度）を求める。
【００１４】
また、ＣＰＵ３４は、レリーズ半押し時（又はムービー撮影時）にはシャッタ制御回路３０を介してメカニカルシャッタ１４が全開するように制御し、一方、レリーズ全押し時（スチル撮影時）には、電子シャッタとメカニカルシャッタ１４とを併用した本露光を行う。
ここで、電子シャッタとメカニカルシャッタ１４とを併用した本露光について説明する。
【００１５】
本露光は、図２に示すようにＣＣＤ２０の電荷蓄積開始時点（露光開始時点）を電子シャッタで制御し（図２（Ｂ））、露光終了時点にメカニカルシャッタ１４を閉じることにより行い、これにより露光時間を制御している（図２（Ｄ））。
即ち、メカニカルシャッタ１４は、通常開放されており、適宜の時期に出力されるシャッタ駆動パルスによって駆動され（図２（Ｃ））、このシャッタ駆動パルスの出力時点から所定のメカ遅れ時間後に閉じる。そして、同期信号ＶＤ（図２（Ａ））を基準にして電子シャッタによる電荷蓄積開始時点と、シャッタ駆動パルスの出力時点とを制御することにより露光時間を制御する。尚、メカニカルシャッタ１４のメカ遅れ時間は既知であり、このメカ遅れ時間を考慮して前記電荷蓄積開始時点及びシャッタ駆動パルスの出力時点が制御される。また、メカニカルシャッタ１４の閉じ時点は、図２（Ｄ）に示すように閉じ始めてから全閉するまでの中間点である。このメカニカルシャッタ１４は、少なくともＣＣＤ２０からの画像信号の読み出し期間が終了までの期間、ＣＣＤ２０の受光面が遮光されるように全閉状態が保持される。これにより、ＣＣＤ２０からの画像信号の読み出し期間中に該画像信号にスミア成分が含まれないようにしている。
【００１６】
また、ＣＰＵ３４は、ＡＦ評価回路が求めたＡＦ評価値に基づいて該ＡＦ評価値が最大になるように光学ユニット１０のフォーカスレンズ（図示せず）を移動させ、焦点合わせを行わせる。尚、ＡＦ評価回路は、周知のように信号処理回路２２から出力される画像信号のうちの測距領域に対応する画像信号を受入し、かつその画像信号の高周波成分を積算してＡＦ評価値を求める。また、本露光時には、電子シャッタによって電荷蓄積開始時点が制御されるが、これに限らず、メカニカルシャッタ１４の開時点を制御するとともに、所定の露光時間終了時点にメカニカルシャッタ１４を閉じるようにしてもよい。
【００１７】
さて、レリーズ半押し時（又はムービー撮影時）に得られる画像信号は、液晶モニタ２６に加えられ、これにより液晶モニタ２６には、被写体の画像がリアルタイム又はリアルタイムではないが、ほぼ連続した動画として表示される。従って、液晶モニタ２６の画面を見ながらスチル撮影する被写体の構図等を決めることができる。尚、液晶モニタ２６等の画像表示手段は、電子カメラに一体的に設けられたものに限らず、例えば、ビデオ出力端子を介して接続される外部表示手段でもよい。
【００１８】
一方、レリーズ全押し時には本露光が行われ、ＣＣＤ２０及び信号処理回路２２を介して１コマ分の画像データが信号レベル検出ブロック２４に加えられるとともに、１コマ分の画像データがメモリ３６に一旦格納される。信号レベル検出ブロック２４は、１コマ分の画像データの濃度のヒストグラムを作成し、画像データの補正を行うための基準最大値及び基準最小値を検出する。ＣＰＵ３４は、信号レベル検出ブロック２４が検出した出力に基づいて補正に必要なパラメータを求め、これによりメモリ３６に格納した画像データに対して後処理（補正）を行い、その補正した画像データを外部記憶装置３８に記録する。尚、記録するデータは、カメラの内蔵メモリでもよい。また、保存するデータは、補正したデータでもよいし、実際に露光されたデータをそのまま記録し、それと一緒に後処理に必要なパラメータを保存してもよい。
【００１９】
次に、本発明に係る電子カメラの露光量制御方法について、図３及び図４を用いて説明する。
ＣＰＵ３４は、レリーズスイッチが半押しされると、メカニカルシャッタ１４を開き、被写体の測光（第１回測光）を行う（ステップＳ１０）。ＣＣＤ２０はラチチュードが狭いため、低輝度から高輝度まで一度の測光処理で露出（ターレット型絞り１２の絞り位置と、電子シャッタスピード）を決定することができない。例えば、図４に示すようにラチチュードが４Ｅｖ程度であるとし、一般被写体を５〜１７Ｅｖと想定すると、前記第１回測光時には、被写体輝度が基準輝度（１１Ｅｖ）と想定して露出制御し、そのときの被写体輝度を求める。
【００２０】
続いて、第１回測光時に求めた被写体輝度が適正か否か（即ち、被写体輝度が基準輝度に対して±２Ｅｖ以内か否か）を判別する（ステップＳ１２）。被写体輝度が適正の場合には測光処理を終了し、その被写体輝度に基づいて本露光時の露出制御を行う。
一方、被写体輝度が適正でない場合には、被写体輝度が高いか（被写体輝度が基準輝度に対して＋２Ｅｖ以上か）、又は被写体輝度が低いか（被写体輝度が基準輝度に対して−２Ｅｖ以下）を判別する（ステップＳ１４）。被写体輝度が低いと判別すると、低輝度測光用に露出を設定する（ステップＳ１６）。この場合、第１回測光時の露出設定よりも被写体輝度が４Ｅｖ高くなるように設定する。この低輝度測光用の露出設定後、再度、被写体の測光（第２回測光）を行う（ステップＳ１８）。これにより、適正な被写体輝度を求めることができ、測光処理を終了する。
【００２１】
ステップＳ１４において、被写体輝度が高いと判別すると、高輝度測光用に露出を設定する（ステップＳ２０）。この場合、第１回測光時の露出設定よりも被写体輝度が４Ｅｖ低くなるように設定する。この高輝度測光用の露出設定後、再度、被写体の測光（第２回測光）を行う（ステップＳ２２）。この第２回測光時に求めた被写体輝度に基づいて、その被写体輝度がスミア発生輝度以上か否かを判別する（ステップＳ２４）。ここで、スミア発生輝度とは、スミア量が測光精度に影響を及ぼし、所望の測光精度が得られない被写体輝度のうちの最小輝度である。また、スミア発生輝度以上の被写体輝度は、例えば、ターレット型絞り１２を最小絞りにし、且つ電子シャッタスピードを高速にする露出制御が必要な被写体輝度である。
【００２２】
そして、被写体輝度がスミア発生輝度以上と判別すると、図５に示すように第２回測光後にスミア検出モードでの露光を行い、スミア量を検出する（ステップＳ２６）。このスミア検出モードでの露光は、ステップＳ２２での測光と同じ露出条件で行い、その露光後にＣＣＤ２０に蓄積された信号電荷を垂直転送路に転送せずに、ＣＣＤ２０の垂直転送路の電荷（スミア成分）だけを読み出し、これによりスミア量を検出する。
【００２３】
続いて、ステップＳ２２での第２回測光時に得たスミア量を含んだ被写体輝度から上記スミア量を除去した適正な被写体輝度を求める（ステップＳ２８）。
尚、測光処理を行う際に、図６に示すように撮影画面を複数のブロックに分割して各ブロック毎に測光することにより、高輝度エリアを判別することができる。スミアは垂直方向にのみ発生するため、高輝度エリアの上下の画素についてはスミア除去処理を行い、それ以外の部分については除去を行わずに適正とすることで、高ダイナミックレンジの測光処理を行うことができる。
【００２４】
また、段階的な測光によって被写体輝度を求めるようにしたが、測光する回数等はこの実施の形態に限定されない。更に、絞りはターレット型絞りに限らず、複数羽根型の絞りや固定絞りでもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被写体が明るく測光精度にスミアが影響して所望の測光精度が得られないときのみ、スミア除去処理を行って被写体の明るさを補正するようにしたため、大部分の被写体についてはスミア除去処理を行わないために高速に測光処理を行うことができ、また高輝度被写体の場合にはスミア除去処理を行うため、所望の測光精度で被写体の明るさを求めることができ、適正な露光制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る電子カメラの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は図１に示した電子カメラの本露光時の露光制御を説明するために用いたタイミングチャートである。
【図３】図３は図１に示したＣＰＵの要部の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は段階的な測光を説明するために用いた図である。
【図５】図５はスミア除去処理を説明するために用いたタイミングチャートである。
【図６】図６は分割測光に基づくスミア除去処理を説明するために用いた図である。
【符号の説明】
１０…光学ユニット
１２…ターレット型絞り
１４…メカニカルシャッタ
２０…固体撮像素子（ＣＣＤ）
２２…信号処理回路
２６…液晶モニタ
２８…絞り制御回路
３０…シャッタ制御回路
３２…ＣＣＤ駆動回路
３４…中央処理装置（ＣＰＵ）
３６…メモリ
３８…外部記録装置
【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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