(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を画像信号に変換する撮像手段と、
上記撮像手段の露光時間を決定する決定手段と、
上記決定手段により決定された上記露光時間と、撮影モードに応じた所定値とを比較する比較手段と、
上記露光時間が上記所定値以下である場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて１回で読出すように制御し、上記露光時間が上記所定値よりも長い場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて複数回に分けて読み出すように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記撮像手段からの複数回に分けて読み出された画像信号を加算して所定の画像信号を生成する信号処理手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記撮影モードは、単写撮影モードと連写撮影とを含む複数のモードであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記撮影モードは、シャッタ優先と絞り優先とを含む複数のモードであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項５】
撮像手段に光学像を入力する露光動作を行い、上記光学像を上記撮像手段により電気信号に変換して映像信号を生成する撮像方法であって、
上記撮像手段の露光時間を決定する決定工程と、
上記決定工程により決定された上記露光時間と、撮影モードに応じた所定値とを比較する比較工程と、
上記露光時間が上記所定値以下である場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて１回で読み出すように制御し、上記露光時間が上記所定値よりも長い場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて複数回に分けて読み出すように制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置及び撮像方法に関し、特に、種々の撮影状況下において好適に使用可能な撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に、従来の撮像装置の一例を示す。図１１に示したように、上記撮像装置は絞り兼用シャッタ１００、レンズ１０１、撮像素子１０２、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４、タイミングジェネレータ１０５（ＴＧ）からなるアナログ部と、ＲＯＭ１１０８、ＲＡＭ１０９、ＣＰＵ１１０６、機器を操作するための操作部１１０７、映像信号を記録するための記録部１１０からなっている。
【０００３】
撮像素子１０２は、ＴＧ１０５からの制御信号に従って動作し、ＴＧ１０５、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４への設定は図示しないシリアル通信線を介してＣＰＵ１１０６が行う。上記ＣＰＵ１１０６は、操作部１１０７からの入力信号により撮影のための各部の制御を行う。
【０００４】
上記のように構成された撮像装置は、撮像時には以下のように動作する。
先ず、操作部１１０７より映像撮影の命令が入力されると、ＣＰＵ１１０６は図示しない撮像系の電源を投入し、電圧が一定に落ち着いた後にＴＧ１０５、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４に任意の設定を行って撮影を開始する。
【０００５】
先ず、ＣＰＵ１１０６からＴＧ１０５にクロック及び水平・垂直同期信号が送られる。これに基づきＴＧ１０５は撮像素子１０２へ駆動信号を出力し、またＣＤＳ１０３及びＡ／Ｄ変換器１０４へサンプリングクロックを出力する。
【０００６】
撮像素子から出力された映像信号はＡ／Ｄ変換器１０４へ入力され、サンプリングクロックのレートに従ってデジタルデータとしてＣＰＵ１１０６へ送られる。以上の動作を一定時間について行い、電源投入後の初期化動作とする。
【０００７】
１回の撮影動作は以下のようになる。すなわち、先ず初期化動作終了後、ＡＥ、ＡＦ動作を行う。設定された周期の同期信号に基づき撮像素子の駆動を行い、Ａ／Ｄ変換器１０４から出力された１周期分のデジタルデータをＣＰＵ１１０６はＲＡＭ１０９上の任意の領域に記録し、このデータに対して任意の演算を行うことで絞り兼用シャッタ１００及びレンズ１００の位置を任意の制御値分駆動し、露出及び焦点距離を合わせる。また、本露光時の露光時間t０を算出する。ＡＥ、ＡＦ動作終了後、画像撮影のための本露光及び読み出し動作を行う。
【０００８】
図１２に、この時の駆動波形の様子を示す。先ず、本露光期間の開始となるＶＤ信号が送られ、そこから読み出しパルスＸＳＧが出力される間の期間、撮像素子上の電荷を吐き出すための高速読み出しパルスＸＳＵＢが出力され、ここまでは空読み期間となる。
【０００９】
次に、本露光動作となる。読み出しパルス出力後、先に計算された露光時間t０に見合うだけの電子シャッタＸＳＵＢが出力され、この出力終了後より本露光となる。任意の露光時間の経過後、絞り兼用シャッタを閉じて露光を終了する。次の読み出しパルスＸＳＧ出力後より読み出し動作となる。
【００１０】
図示しない転送パルスに従い撮像素子１０２より読み出された映像信号はＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４を介してデジタルデータに変換され、ＣＰＵ１１０６ではこのデータをＲＡＭ１０９上の任意の領域に記録する。ＲＡＭ１０９上のデータは任意のフォーマットに変換され、ＣＰＵ１１０６によって記録部１１０上の記録媒体に記録され、撮影動作を完了する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の撮像装置では、長時間露光動作や高感度撮影を行う場合、アナログ出力電圧がＡ／Ｄ変換器アナログ部のレンジを超えない範囲に抑える必要があった。また、長時間露光では暗電流成分の増加等により信号成分が減少してＳ／Ｎが悪化する傾向があるため、画質を落とさずに長時間の撮影を行うことが難しい問題点があった。
【００１２】
本発明は上述の問題点にかんがみ、種々の撮影条件下においても画質を落とすことなく良好な画質が得られるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、被写体光を画像信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段の露光時間を決定する決定手段と、上記決定手段により決定された上記露光時間と、撮影モードに応じた所定値とを比較する比較手段と、上記露光時間が上記所定値以下である場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて１回で読出すように制御し、上記露光時間が上記所定値よりも長い場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて複数回に分けて読み出すように制御する制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置の他の特徴とするところは、上記撮像手段からの複数回に分けて読み出された画像信号を加算して所定の画像信号を生成する信号処理手段を有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置のその他の特徴とするところは、上記撮影モードは、単写撮影モードと連写撮影とを含む複数のモードであることを特徴とする。
また、本発明の撮像装置のその他の特徴とするところは、上記撮影モードは、シャッタ優先と絞り優先とを含む複数のモードであることを特徴とする。
【００１４】
本発明の撮像方法は、撮像手段に光学像を入力する露光動作を行い、上記光学像を上記撮像手段により電気信号に変換して映像信号を生成する撮像方法であって、上記撮像手段の露光時間を決定する決定工程と、上記決定工程により決定された上記露光時間と、撮影モードに応じた所定値とを比較する比較工程と、上記露光時間が上記所定値以下である場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて１回で読み出すように制御し、上記露光時間が上記所定値よりも長い場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて複数回に分けて読み出すように制御する制御工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の撮像装置、撮像方法及び記憶媒体の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる撮影装置の構成例を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示したように、本実施の形態の撮像装置はレンズ１０１、絞り兼用シャッタ１００、レンズ１０１とシャッタを駆動する駆動部１１２、ＣＣＤ１０２、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４、撮像素子を駆動するためのタイミングジェネレータ１０５（以下ＴＧ）、ＣＰＵ１０６、ＲＯＭ１０８、ＲＡＭ１０９、映像信号を記録する記録部１１０、撮影した映像や撮影条件を表示する表示部１１１、及び操作部１０７からなっている。
【００１８】
操作部１０７には、図示しないレリーズボタン及び絞り値・感度・露光時間を設定するためのスイッチ、単写／連写／バルブ設定ボタン、メインスイッチがある。
【００１９】
レリーズボタンは第１の押圧状態Ｓ１、第２の押圧状態Ｓ２の２段階の押圧状態が可能に構成され、第２の押圧状態Ｓ２への移行は第１の押圧状態Ｓ１を必ず通過するようになされている。
【００２０】
本実施の形態の撮影装置では、露光時間と単写／連写／バルブ設定という撮影条件の関係から、撮影シーケンスを通常露光モードと複数露光モードに切り替える。
【００２１】
先ず、単写設定での撮影動作について、処理手順を説明するフローチャートを図２に示す。以下、このフローチャートに沿って説明する。
操作部１０７よりメインスイッチが入れられる（ステップＳ１）と、撮影装置は表示部１１１へ動画を表示するムービーモードに移行する（ステップＳ２）。ＣＰＵ１０６はＴＧ１０５、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４に対してムービー動作の設定を行い、ＴＧ１０５へ水平・垂直同期信号の出力を開始する。
【００２２】
ムービー用の映像周期に合った同期信号がＴＧ１０５へ送られると、任意の周期でＣＣＤ１０２の露光・読み出しが行われる。ＣＣＤ１０２からの信号はＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４を介してデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ１０６へ送られ、ＲＡＭ１０９上に一時記録される。
【００２３】
１周期分の信号を記録した後、ＲＡＭ１０９上の映像信号に対してＣＰＵ１０６は任意の信号変換を行い、表示用の信号に変換する。そして、変換いた後でＣＰＵ１０６は映像信号を順次表示部１１１へ送り、ムービー映像として順次表示する。
【００２４】
この状態で、レリーズボタンが第１の押圧状態Ｓ１となると（ステップＳ３）、撮影装置は測距モードとなる（ステップＳ１７）。また、レリーズボタンが第１の押圧状態Ｓ１、第２の押圧状態Ｓ２と順次に押下された場合（ステップＳ４）は測距モードに移行せず、直ちに本撮影に移行する（ステップＳ５）。測距モード（ステップＳ１７）では、ＣＰＵ１０６は静止画撮影のための設定を各部へ行い、静止画用の同期信号をＴＧ１０５へ送る。
【００２５】
ＴＧ１０５は、静止画用駆動信号をＣＣＤ１０２へ送り、静止画映像信号の露光・読み出しを行い、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４を介してデジタル映像信号がＲＡＭ１０９に供給されてへ記録される。
【００２６】
ＣＰＵ１０６は、ＲＡＭ１０９上に記録された映像信号に対して演算処理を行って絞り値を求め、駆動部１１２へ制御値を送って適正露光とした後、ＡＦ制御値を求めるための露光に移行する。
【００２７】
また、ＣＰＵ１０６はレンズ位置を設定された数点の位置に順次移動させ、各位置で撮影を行う。レンズ位置をずらした複数枚の映像信号をＲＡＭ１０９上に記録した後、ＡＦ制御値を求めるための演算を行う。
【００２８】
ＡＦ制御値が任意の閾値以内の場合（ステップＳ１８）には、ＡＥ・ＡＦ調整終了となる。閾値外の場合にはこれまでの評価回数を設定し、評価回数が任意の回数以内の場合（ステップＳ１９）には、 ＣＰＵ１０６は求められた制御値を駆動部１１２へ送り、再度ＡＦ動作を行う。以降、評価値が適切な値となるまで任意の回数調整を行う。
【００２９】
調整終了もしくは任意の調整回数終了後にＡＥ・ＡＦ動作を終了し、ＣＰＵ１０６は再びムービーモードへ移行する。この時は、適正露出及びピントの合った映像信号が表示される。調整終了後、レリーズボタンが第１の押圧状態Ｓ１を保持するように更に押し続けられている場合は、現在のＡＥ、ＡＦ状態を保持する。
【００３０】
次に、レリーズボタンが第２の押圧状態Ｓ２となるように押される（ステップＳ４）と、撮影装置は本撮影モード（ステップＳ５）へ移行する。ＣＰＵ１０６は、先ず測距モードへ移行し、再度ＡＥ・ＡＦ動作を行い（ステップＳ６）、適正な画質の映像が得られるように調整を行う。
【００３１】
この時、撮影者により撮影パラメータが予め設定されている場合は、その制限条件下でＡＥ、ＡＦ動作を行い、本露光時の露光時間を求める（ステップＳ７）。単写時は、求められた露光時間が予め決められた設定値ts以上の場合、複数露光モード（ステップＳ８）となり、それ以下の露光時間の場合には通常露光モード（ステップＳ１４）となる。決定された露光時間t１がts以下の通常露光モードでの動作は以下のようになる。
【００３２】
ＡＥ・ＡＦ調整後、ＣＰＵ１０６は本撮影モードへ移行する。この時のＣＣＤ駆動信号の一部を図３に示す。先ず、本露光用の同期信号の出力を開始し、ＣＣＤ１０２の本露光読み出しを開始する（ステップＳ１５）。
【００３３】
各部動作の安定のための任意の時間経過後、メカシャッタを開くが、このときＣＣＤ１０２は電子シャッタによる電荷吐き出し状態とする。そして、先に演算された露光時間t１に基づいたタイミングで電子シャッタを止め、本露光を開始する。求められた露光時間t１の経過後、ＣＰＵ１０６はメカシャッタを閉じ、本露光を終了する。
【００３４】
次の同期信号の任意のタイミングより露光された映像信号の読み出しを開始する（ステップＳ１６）。本露光データは、ムービーモード時と同様、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４を通じてデジタルデータに変換され、ＣＰＵ１０６によりＲＡＭ１０９上の任意の領域に記録される。
【００３５】
ＣＰＵ１０６は、ＲＡＭ１０９へ記録されたデータに対し先ず欠陥画素補正を行い、その後記録する画像フォーマットに応じた信号変換を行い（ステップＳ２０）、再度ＲＡＭ１０９上の別の領域に記録する。任意の画像フォーマットに変換された映像信号は記録部１１０へ送られ、記録媒体上に記録される（ステップＳ２１）。
【００３６】
画像記録後、単写時では（ステップＳ２２）信号変換前のデータに対して、ＣＰＵ１０６はムービーモード時と同様の信号変換を行い、変換後信号を表示部１１１へ送り、撮影画像を表示する（ステップＳ２４）。
【００３７】
この時点で、レリーズボタンが第２の押圧状態Ｓ２を保持するように押し続けられている場合（ステップＳ２５）、表示部１１１での撮影画像の表示を、レリーズボタンの押下状態が第２の押圧状態Ｓ２から解放されるまで継続する。そして、第２の押圧状態Ｓ２が解放された後、単写時は本撮影モードからムービーモードへ移行し（ステップＳ２）、上述したムービー撮影動作を行う。
【００３８】
次に、複数露光モードについて説明する。操作部１０７で閾値tsより長い露光時間を設定された場合や測距モードで計測された露光時間が閾値となる露光時間tsより長い場合、ＣＰＵ１０６は複数露光モードでの動作を開始する（ステップＳ８）。
【００３９】
複数露光モードでは、露光時間を予め決められた一定時間tsごとに区切って露光・読み出しを行い、出力される複数枚の映像信号を演算し、最終的に１枚の映像信号を得るものである。
【００４０】
図４に、複数露光モードでの駆動信号を示す。図４中、tsが１回の露光時間の単位であり、複数回ts時間の露光を繰り返して複数枚の映像信号を得、取り込まれた映像信号をメモリ上で加算して最終的な映像信号を得る。
【００４１】
図５に示すように、複数露光モード撮影時では、映像信号に暗電流成分が乗った信号がＣＣＤ１０２から出力されるが、この暗電流を加えた信号のts時間での値を最大値とすることで、ts時間以上の長秒撮影においてもＡ／Ｄ変換器１０４の入力レンジを広げることなく映像信号を取り込むことが可能となり、ダイナミックレンジが広くてＳ／Ｎの良い映像信号が得られる。
【００４２】
以下に、複数露光モードでの動作を示す。
先ず、ムービーモードにおいて、第１の押圧状態Ｓ１となるようにレリーズボタンが押され、測距結果より露光単位tsより長い露光時間が設定されたものとする。ＣＰＵ１０６は、ＡＥデータを元に絞りを任意の値に調整し、ムービーモードに移行する。
【００４３】
長秒時のムービーモードでは、露光時間がムービーでの露光単位時間以上になるため、他のパラメータを調整して露光時間がムービーレートとなるようにし、通常露光時と同じように撮影者に対して表示するが、実際の露光条件と同じ画像レートでの表示も操作部１０７への設定で可能である。
【００４４】
この場合、ムービーの表示レートは落ちるが、本撮影時と同じ映像が見られる。ここでは、図６に示すように露光時間がムービーレートＴｍの４倍であるときの動作を述べる。
【００４５】
先ず、ＣＰＵ１０６はムービーモードにおいてＴＧ１０５等へ設定を行うが、このとき、ＴＧ１０５が出すセンサへの電子シャッタパルスが４Ｖに一度だけ出るような設定を行い、センサの駆動を開始する。
【００４６】
センサからは、１Ｖ（ステップＴｍ）ごとに適正露光時間の１／４分の信号が読み出され、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４を介してデジタルデータとしてＣＰＵ１０６に送られ、ＲＡＭ１０９上の任意の領域に記録される。
【００４７】
ＣＣＤ１０２では、４Ｖに１回だけ電子シャッタによる電荷吐き出し動作が行われる。したがって、電子シャッタが加えられない４Ｖの映像信号は連続的に露光された映像信号となっている。
【００４８】
ＲＡＭ１０９上に記録された映像信号に対して、ＣＰＵ１０６は最初にＣＣＤ１０２の欠陥画素補正を順次に行っていく。４枚分の映像信号が記録された時点で、ＣＰＵ１０６は４枚の映像信号を加算して１枚の映像信号に変換する。そして、更に表示用のための信号変換を行い、ＲＡＭ１０９上の別の領域に記録する。表示用信号は、次の表示用信号が作成される間の４Ｖ期間、ＲＡＭ１０９上に保持されて同じ映像を表示する。
【００４９】
次に、本撮影モードについて述べる。ムービーモード中にレリーズボタンが第２の押圧状態Ｓ２となるように押された場合（ステップＳ４）、先ずＣＰＵ１０６は測距モードに移行し（ステップＳ５）、本撮影のためのＡＥ、ＡＦ動作を行い、適正な画質の映像が得られるように調整を行う。この時点で求められた露光時間t２がts以上の場合（ステップＳ７）、複数露光モードとなる（ステップＳ８）。
【００５０】
複数露光撮影モードは、通常露光と同様に先ず本露光用の同期信号の出力を開始し、ＣＣＤ１０２の本露光読み出しを開始する。各部動作の安定のための任意の時間経過後、メカシャッタを開き、先に演算された露光時間に基づいたタイミングで電子シャッタを止め、本露光を開始する（ステップＳ９）。
【００５１】
露光時間中は電子シャッタパルスは出さず、読み出しパルスXSG信号が来たときにはそれまでの露光による信号を順次読み出し、ＣＤＳ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４を介してデジタル化した後、ＲＡＭ１０９上の任意の領域に記録する。ＣＰＵ１０６は記録された映像信号に対して順次欠陥補正を行う。
【００５２】
ＣＰＵ１０６は、１Ｖ期間の映像信号記録が終了する毎に残り露光時間を計算し、残り露光時間を１Ｖの最大露光時間と等しい閾値tsと比較（ステップＳ１０）し、これ以上の場合は露光・読み出しを再び行う（ステップＳ９）。残り露光時間が閾値以下となった場合、ＣＰＵ１０６は最終露光段階へ移行する（ステップＳ１１）。
【００５３】
任意の露光時間経過後、ＣＰＵ１０６はメカシャッタを閉じ、本露光を終了し、次の同期信号の任意のタイミングより最後の映像信号の読み出しを開始する（ステップＳ１２）。全データがＲＡＭ１０９上へ記録された後、ＣＰＵ１０６は全映像信号を加算して１枚の映像信号としＲＡＭ１０９上に記録する（ステップＳ１３）。
【００５４】
映像信号加算時のビット長は、加算時桁あふれによるクリップが生じないような大きさにする。なお、この加算処理は処理速度に余裕があれば露光中の欠陥補正終了後に行うこともまた可能であり、その場合はＲＡＭ１０９の領域を節約すことができる。
【００５５】
次に、記録する画像フォーマットに応じた信号変換を行う（ステップＳ２０）が、このとき映像信号の黒レベルは加算したデータから読み取ったものを使用し、変換後のデータをＲＡＭ１０９上の別の領域に記録する。任意の画像フォーマットに変換された映像信号は記録部１１０へ送られ、記録媒体上に記録される（ステップＳ２１）。
【００５６】
画像記録後、単写時では（ステップＳ２２）加算後データに対して、ＣＰＵ１０６はムービーモード時と同様の信号変換を行い、変換後信号を表示部１１１へ送り、撮影画像を表示する（ステップＳ２４）。画像表示後は通常露光撮影と同様、第２の押圧状態Ｓ２が解放された後（ステップＳ２５）単写時は本露光モードから抜け出し再びムービーモードへ移行（ステップＳ２）、任意の設定を行い表示部１１１へムービーを表示する。
【００５７】
次に、連写設定での撮影動作について説明する。連写設定では、撮影時に単写時よりも処理速度が要求され、撮影後に多くの処理を必要とする複数露光モードへの移行による連写速度の低下の影響を軽減するため、複数露光モードへの移行条件となる露光時間の設定値tcを単写時の設定値tsより大きくし、複数露光移行条件を厳しくする。
【００５８】
ここでは、tc=２tsとし、更に露光時間がtc以上の場合においては処理の単位を単写時の処理単位tsと同じにし、内部の処理は同じで移行条件のみ変更とし、処理の統一によりプログラムコードの増加などを防いでいる。
【００５９】
処理の流れは単写時とほぼ同じで、露光時間と複数露光モード移行閾値との比較（ステップＳ７）の時の閾値が上述したように２倍となっており、この条件に従ってモードの選択が行われる。撮影後の処理として、映像信号の記録（ステップＳ２１）終了後（ステップＳ２２）、連写時では第２の押圧状態Ｓ２の状態を検出し（ステップＳ２３）、第２の押圧状態Ｓ２がＯＮの場合、同じ撮影条件で本撮影に移行（ステップＳ７）する。
【００６０】
第２の押圧状態Ｓ２が解放された時点で、最後に撮影された映像信号に対してムービーモード時と同様の信号変換を行い、変換後信号を表示部１１１へ送り、撮影画像を表示する（ステップＳ２４）。
【００６１】
任意の時間経過後、この時点で第２の押圧状態Ｓ２はＯＦＦとなっているため（ステップＳ２５）、本露光モードから抜け出して再びムービーモードへ移行して（ステップＳ２）、任意の設定を行い表示部１１１へムービーを表示する。
【００６２】
次に、バルブ設定時の動作について述べる。バルブ時の動作は単写時とほぼ同じだが、第２の押圧状態Ｓ２となるように押された後、ＡＥ・ＡＦのための測光評価をせずに絞り値などはマニュアルで設定された値を用い、第２の押圧状態Ｓ２となるように押されている間、露光を続ける点が異なる。
【００６３】
バルブ撮影では始めから複数露光モードでの撮影を行い、アナログ部での飽和をできるだけ抑えるために複数露光モードでの露光時間単位tbを単写時に比べて短くする。ここでは、tb=１/２tsとする。
【００６４】
これにより、バルブ時のアナログ段での飽和を抑え、後段デジタル部でのメモリ上加算時のビット幅を広く取ることで長秒露光に対して露出飽和を抑え、かつノイズの少ない映像を撮影することができる。その他の動作は単写時と同じである。
【００６５】
以上、述べてきたように、本実施の形態においては撮影モードによって撮像素子の露光・読み出し処理方法を変えることで、状況に適した操作性を保持しながら、ダイナミックレンジの広く、Ｓ／Ｎの良い映像信号を得ることができる。
【００６６】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図７は、本発明の第２の実施の形態に係わる撮影装置の構成例を示すブロック図である。
【００６７】
本実施の形態の撮像装置はレンズ１０１、絞り１１３、シャッタ１１４、ＡＦセンサ１２０、シャッタ等を駆動する駆動部１１２、撮像素子であるＣＭＯＳセンサ１１５、ＡＭＰ１１６、Ａ／Ｄ変換器１０４、撮像素子を駆動するためのタイミングジェネレータ１０５（以下ＴＧ）、映像信号の変換・記録を行うメモリコントローラ１１７、メモリコントローラ用プロセスＲＡＭ１１８、ＣＰＵ１０６、ＲＯＭ１０８、ＲＡＭ１０９、映像信号を記録する記録部１１０、撮影した映像を表示する表示部１１１、及び操作部１０７からなっている。
【００６８】
操作部１０７には、図示しないレリーズボタン及び絞り値、感度、撮影時間を設定するためのスイッチとモードダイアル、メインスイッチがあり、レリーズボタンは第１の押圧状態Ｓ１、第２の押圧状態Ｓ２の２段階の押圧状態となるように操作可能に構成されている。そして、第２の押圧状態Ｓ２は第１の押圧状態Ｓ１状態を通過した後に設定されるようになされている。
【００６９】
モードダイアルは、複数の撮影モードを設定するためのものであり、撮影モードとしてはマニュアルモード、絞り優先モード、シャッタ優先モード、プログラムモードが設けられている。本実施の形態の撮影装置では、設定された露光時間と撮影モードにより撮影シーケンスを通常露光モードまたは複数露光モードに切り替える。
【００７０】
図８に、処理手順を説明するフローチャートを示す。
以下、このフローチャートに沿って説明するが、第１の実施の形態と重なる部分は詳細な説明を省略する。
【００７１】
先ず、プログラムモードでの撮影動作について述べる。
プログラムモードでは、測光時に得られたＥv値及び被写体距離からプログラム線図に基づいて露出時間と絞り値を決定する。
【００７２】
操作部１０７よりメインスイッチが入れられる（ステップＴ１）と、ＣＰＵ１０６は各部への初期設定を行い、撮影待機状態（ステップＴ２）となる。先ず、ＣＰＵ１０６はレンズ位置・絞り値を駆動部１１２より読み出し、またメモリコントローラ１１７に対して通常撮影のための設定を行い、また現在の撮影装置の状態を表示部１１１を通して表示し、この状態で操作部１０７からの入力を待つ。
【００７３】
この状態で第１の押圧状態Ｓ１が押される（ステップＴ３）と、撮影装置は測距モード（ステップＴ２０）となる。同時に第２の押圧状態Ｓ２が押された場合（ステップＴ４）は直ちに本露光モードへ移行（ステップＴ５）する。測距モードではＣＰＵ１０６は駆動部１１２へＡＥ、ＡＦ動作のための命令を送る。
【００７４】
駆動部１１２ではＡＦセンサ１２０を駆動し、絞り１１３・レンズ１０１を通した映像信号から測距用信号を検出し、ＣＰＵ１０６へデータを送る。送られたデータを元にＣＰＵ１０６は評価を行い、評価値が閾値以上の場合（ステップＴ２１）、ＡＥ、ＡＦのための制御値を求め、駆動部１１２へ送り、絞り１１３、レンズ位置の制御を行い、再度ＡＥ、ＡＦ動作を行う。以降評価値が適切な値となるまで任意の回数調整を行う（ステップＴ２２）。
【００７５】
また、この間にＣＭＯＳセンサ１１５及びＴＧ１０５等本撮影用ブロックへの電源を投入し、撮影待機状態とさせる。以上でＡＥ・ＡＦ動作を終了し、求められたＡＥ、ＡＦ値及びプログラム線図からＣＰＵ１０６は適切な絞り値及び露光時間を求め、適切な絞り値にするための制御値を駆動部へ送り、かつ求められた絞り値及び露光時間（シャッタースピード）を表示部へ送り撮影者に表示する。
【００７６】
また、プログラム線図より求められた露光時間と、予め決められたプログラムモードでの複数露光モードへ遷移する閾値tpを比較し（ステップＴ２３）、露光時間が閾値より大きい場合は複数露光モード、それ以外は通常露光モードとし、ここでは先ず露光時間が閾値より短い通常露光モードでの動作について先に述べていく。
【００７７】
この場合、露光時間が閾値tpより短いのでここで測距モードを終了し、この後ＣＰＵ１０６は再び待機状態へ移行する。この状態で第１の押圧状態Ｓ１が解除され、かつ一定時間が経過した場合、ＣＰＵ１０６は本撮影用ブロックの電源を切る。調整終了後、更に第１の押圧状態Ｓ１が押し続けられている場合は、現在のＡＥ、ＡＦ状態を保持する。
【００７８】
第１の押圧状態Ｓ１が押された後第２の押圧状態Ｓ２が押される（ステップＴ４）と、ＣＰＵ１０６は本露光モード（ステップＴ５）へ移行する。ＣＰＵ１０６は先ず再度ＡＥ・ＡＦ動作を行い（ステップＴ６）、適正な画質の映像が得られるようにプログラム線図に基づいて調整を行い、かつ本露光時の露光時間t３を求める。露光時間が閾値tp以下の場合（ステップＴ７）、ＡＥ・ＡＦ調整後、ＣＰＵ１０６は通常撮影モードへ移行する（ステップＴ１５）。
【００７９】
このときの状態を図９に示す。先ずメモリコントローラ１１７から本露光用の同期信号の出力を開始し、ＣＭＯＳセンサ１１５の本露光読み出しを開始する。各部動作の安定のための任意の時間経過後、シャッタ１１４を開き、任意のタイミングでＣＭＯＳセンサ１１５へリセット信号を出力しリセット動作を行いセンサ上の余分な電荷を吐き出した後に露光を開始する（ステップＴ１６）。
【００８０】
先に演算された露光時間t３に基づいたタイミングでシャッタ１１４を閉じ、露光を終了する。露光終了後、再度同期信号をＣＭＯＳセンサ１１５へ入力し、映像信号の読み出しを開始する（ステップＴ１７）。
【００８１】
露光データは、ＡＭＰ１１６、Ａ／Ｄ変換器１０４を通じてデジタルデータに変換され、メモリコントローラ１１７によりプロセスＲＡＭ１１８上の任意の領域に一時記録される。次にシャッタ１１４を閉じたまま露光と同じt３時間再度ＣＭＯＳセンサ１１５を駆動し、暗電流映像を撮影する（ステップＴ１８）。
【００８２】
その後、読み出し動作を行うが、この時メモリコントローラ１１７は先にプロセスＲＡＭ１１８上に記録された露光映像をＣＭＯＳセンサ１１５からの読み出しに同期してプロセスＲＡＭ１１８から読み出し、露光映像と暗電流映像との演算を行い露光・読み出し時の暗電流成分を打ち消し、この映像信号を本露光映像としてプロセスＲＡＭ１１８の別の領域に記録する（ステップＴ１９）。
【００８３】
このようにすることで、記録映像からＣＭＯＳセンサ１１５の暗電流成分及び固定パターンノイズを打ち消すことができる。さらにこの後、ＣＰＵ１０６はメモリコントローラ１１７へコマンドを送り、プロセスＲＡＭ１１８上のデータに対し記録する画像フォーマットに応じた信号変換を行わせ、再度プロセスＲＡＭ１１８上の別の領域に記録させる（ステップＴ２５）。
【００８４】
任意の画像フォーマットに変換された映像信号は記録部１１０へ送られ、記録媒体上に記録される。また、ＣＰＵ１０６は再度メモリコントローラ１１７へコマンドを送り、信号変換前のデータに対して表示用の変換を行わせ、変換後信号を表示部１１１へ送り、撮影画像を表示する（ステップＴ２６）。
【００８５】
この時点で、第２の押圧状態Ｓ２が押し続けられている場合（ステップＴ２７）は、表示部１１１での撮影画像の表示を第２の押圧状態Ｓ２が放されるまで継続する。第２の押圧状態Ｓ２が解放された後、ＣＰＵ１０６は本露光モードから抜け出し再び待機状態へ移行、任意の設定を行い撮影待機状態となる。
【００８６】
次に、プログラムモード時の複数露光モードについて説明する。第１の押圧状態Ｓ１が押されて測距モードへ移行し、プログラム線図より求められた露光時間t４がプログラムモードでの複数露光モード移行条件の閾値tpが長い場合（ステップＴ２３）、ＣＰＵ１０６は複数露光モードでの動作を開始する。長秒露光モードの動作を図１０に示す。
【００８７】
図１０は、露光時間t４がtpの４倍の場合を示している。本実施の形態の長秒撮影は、本露光開始前に暗電流成分及び固定パターンノイズを含んだ任意の時間tp分の暗電流信号を取り込んでいき、本露光時に露光時間を予め決められた一定時間tpごとに区切って露光・読み出しを行い、出力される複数枚の映像信号と暗電流信号の演算を行い、最終的に１枚の映像信号を得るものである。
【００８８】
また、ＣＭＯＳセンサ１１５では画素信号の読み出しは独立に行われるため、連続露光時では読み出し開始位置と終了位置では露光時間に差t５が存在する。これを補正するため最初の露光直後の読み出し信号もまた露光信号として演算に用い、露光終了後、再びt５時間に相当する暗電流を撮影し、補正に用いる。
【００８９】
このようにすることで、長秒時の暗電流成分増加によるＡ／Ｄ変換器部分での露光信号のダイナミックレンジ減少を防ぎ、かつメモリ記録前に暗電流成分をキャンセルして信号成分のみにすることが可能となり、メモリ記録時のビット幅を広げることなく効率的にメモリ領域を使用できる。
【００９０】
また、図では露光信号をすべて記録しているが、読み出しごとに前回の露光信号と順次演算しその結果をメモリに記録することもまた可能である。この場合は更にメモリを効率よく使用できる。また逆に、暗電流信号は本露光終了時より撮影し、演算することもまた可能である。
【００９１】
この場合は、本露光前に暗電流信号を撮影する時間を省けることからシャッタタイムラグを少なくすることができる。以下に複数露光時の動作を述べる。
先ず、待機状態（ステップＴ２）において第１の押圧状態Ｓ１が押され（ステップＴ３）、測距結果よりプログラムモード時の露光閾値tpより長い露光時間が設定されたものとする（ステップＴ２３）。
【００９２】
ＣＰＵ１０６は、本撮影ブロック１１９に電源を投入し、暗電流信号の撮影を開始する（ステップＴ２４）。露光単位tpの駆動後、t５時間の間に読み出しを行い、読み出された暗電流信号をプロセスＲＡＭ１１８へ記録する。暗電流信号記録後、ＣＰＵ１０６は待機状態に移行する。
【００９３】
第１の押圧状態Ｓ１が押された後第２の押圧状態Ｓ２が押される（ステップＴ４）と、ＣＰＵ１０６は本撮影モードへ移行（ステップＴ５）する。ＣＰＵ１０６は再度ＡＥ・ＡＦ動作を行い、適正な画質の映像が得られるようにプログラム線図に従って調整を行う（ステップＴ６）。
【００９４】
ＡＥ・ＡＦ調整後、露光時間が閾値tpより長い場合（ステップＴ７）、ＣＰＵ１０６は複数露光モードへ移行する（ステップＴ８）。先ず、メモリコントローラ１１７から本露光用の同期信号の出力を開始し、シャッタ１１４を開き、ＣＭＯＳセンサ１１５へリセット信号を出力しリセット動作を行いセンサ上の余分な電荷を吐き出した後に露光を開始する（ステップＴ９）。
【００９５】
メモリコントローラ１１７は、ＣＭＯＳセンサ１１５からの露光信号読み出しと同時に第１の押圧状態Ｓ１が押された時に記録した暗電流信号を読み出し、露光信号から暗電流信号を減算した信号をプロセスＲＡＭ１１８の任意の空き領域に順次記録していく。
【００９６】
１Ｖ期間の映像信号記録が終了する毎にＣＰＵ１０６は残り露光時間を計算し、残り露光時間が１Ｖの最大露光時間（Ｔp）と等しい閾値と比較（ステップＴ１０）し、これ以上の場合は露光・読み出しを再び行う。
【００９７】
残り露光時間が閾値tp以下となった場合、ＣＰＵ１０６は最終露光段階へ移行する（ステップＴ１１）。演算された残りの露光時間経過後シャッタ１１４を閉じ、露光を終了し、最終露光信号をプロセスＲＡＭ１１８上に記録する（ステップＴ１２）。露光終了後、読み出し時間差補正のための暗電流撮影を行い、同様にプロセスＲＡＭ１１８に記録する（ステップＴ１３）。
【００９８】
この撮影の終了後、ＣＰＵ１０６はプロセスＲＡＭ１１８上の複数の露光信号に対する演算命令をメモリコントローラ１１７に送る。読み出しメモリコントローラ１１７では複数枚の露光信号を順次加算し、１枚の本露光映像を作成し、プロセスＲＡＭ１１８上に記録する（ステップＴ１４）。
【００９９】
この状態は、図１０においては読出１の信号からは読出６の信号との差を求め露光１とし、他の読出２−５の信号には読出０の信号との差を求め露光２−６とし、本露光画像としては露光１−６の信号を加算したものとする。
【０１００】
以降、通常露光モード時と同様、プロセスＲＡＭ１１８上のデータに対し記録する画像フォーマットに応じた信号変換を行わせ、再度プロセスＲＡＭ１１８上の別の領域に記録させる（ステップＴ２５）。任意の画像フォーマットに変換された映像信号は記録部１１０へ送られ、記録媒体上に記録される。
【０１０１】
また、ＣＰＵ１０６は再度メモリコントローラ１１７へコマンドを送り、信号変換前のデータに対して表示用の変換を行わせ、変換後信号を表示部１１１へ送り、撮影画像を表示する（ステップＴ２６）。
【０１０２】
この時点で第２の押圧状態Ｓ２が押し続けられている場合（ステップＴ２７）は、表示部１１１での撮影画像の表示を第２の押圧状態Ｓ２が放されるまで継続する。第２の押圧状態Ｓ２が解放された後、ＣＰＵ１０６は本露光モードから抜け出し再び待機状態へ移行、任意の設定を行い撮影待機状態となる。
【０１０３】
プログラムモード以外での動作は、各モードごとの動作の特徴にあわせて通常露光モードと複数露光モードの切り替えの閾値を変化させる。たとえばスポーツモード等のシャッタ優先モードではシャッタスピードを操作者が設定するが、このとき撮像装置は連写動作となるので、第１の実施の形態同様、後段の処理が重くなる複数露光モードへの移行度合いを減らすため、シャッタ優先モードでの閾値ttはプログラムモード時の閾値tpより大きくする。
【０１０４】
絞り優先モードでは映像のダイナミックレンジを広く、よりＳ／Ｎの良い映像を撮影するため閾値taはtpより小さくしている。マニュアルモードではここではプログラムモードと同じ閾値とし、プログラムモードと同じ画質を提供することとしている。
【０１０５】
また、本実施の形態においては撮像装置の動作モードをプログラムモード、シャッタ優先モード、絞り優先モード、マニュアルモードとしたが、これ以外にもポートレートモード、マクロモードなどのモードにも適応可能であることはいうまでもない。
【０１０６】
以上述べてきたように、本実施の形態においては撮影者がしている動作モード及び露光時間に基づいて、一定時間以上の長秒撮影では露光・読み出し処理を複数回に分けて行うことで、暗電流増加によるアナログ段の入力レンジ圧迫を防ぐことができる。
【０１０７】
また、暗電流信号を読み出した信号から減算後にメモリに記録することでメモリの語長を広げることなく露光信号のダイナミックレンジを確保でき、映像の品質を落とすことなく効率よくメモリを使用することができる。
【０１０８】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、決定された露光時間と撮影モードに応じた所定値とを比較し、比較結果に応じて、撮像素子から画像信号を１回で読み出すか、複数回に分けて読み出すかを制御するようにしたので、撮影モードに応じて適確に制御することができ、ダイナミックレンジが広く、Ｓ／Ｎの良い画像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態での通常露光撮影の動作を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態での複数露光撮影の動作を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態での長秒撮影時の撮像素子出力電圧を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態でのムービーモードの複数露光撮影の動作を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態での処理手順を示すフローチャート図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態での通常撮影の動作を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態での長秒撮影の動作を示す図である。
【図１１】従来例を示すブロック図である。
【図１２】従来例の撮影動作を示す図である。
【符号の説明】
１００  絞り兼用シャッタ
１０１  レンズ
１０２  ＣＣＤ
１０３  ＣＤＳ
１０４  Ａ／Ｄ変換器
１０５  タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１０６  ＣＰＵ
１０７  操作部
１０８  ＲＯＭ
１０９  ＲＡＭ
１１０  記録部
１１１  表示部
１１２  駆動部
１１３  絞り
１１４  シャッタ
１１５  ＣＭＯＳセンサ
１１６  ＡＭＰ
１１７  メモリコントローラ
１１８  プロセスＲＡＭ
１１９  本撮影ブロック
１２０  ＡＦセンサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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