(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像して画像情報を得る撮像素子と、
前記撮像素子から、設定されたシャッター速度による露光時間で測光データを得る測光手段と、
前記測光手段により得られた測光データを測光下限閾値と比較する輝度下限判定手段と、
前記測光手段により得られた測光データが前記測光下限閾値よりも小さい場合には、前記露光時間よりも長く設定した露光時間で測光データを取得し直す暗時測光手段と、
前記測光手段により得られた測光データが前記測光下限閾値よりも大きい場合には、前記測光手段により得られた測光データを測光上限閾値と比較する輝度上限判定手段と、
前記測光手段により得られた測光データが前記測光上限閾よりも大きい場合には、前記露光時間よりも短く設定した第１の露光時間で第１の測光データを得、更に前記第１の露光時間よりも短く設定した第２の露光時間でスミア検出用の第２の測光データを得るスミア検出測光手段と、
前記第２の露光時間の測光データおよび前記第１の露光時間の測光データとに基づいて、スミア量を除いた測光データを得る補正手段と、を具備することを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】
前記第２の露光データの露光時間は、前記第１の露光データの露光時間のｎ倍（ただし、ｎ≠０）であ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】
前記測光下限閾値よりも大きく、かつ前記測光上限閾値よりも小さい場合には、前記測光手段により得られた測光データを、本露光を含む撮影動作前の測光データとして出力することを特徴とする請求項１又は２記載の電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体像を電子的に撮像する電子カメラ、特に、固体撮像素子（ＣＣＤ）の転送路内に不要電荷として発生し、画質を低下させるスミアの補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スミアは、強い入射光によってＣＣＤの転送路内に不要電荷として発生し、本来フォトダイオードにて発生する露光による電荷に対する誤差要因になる。具体的には、ＣＣＤによる露光動作においてフォトダイオードに発生した電荷は垂直転送路から水平転送路を経て出力データとされるが、不要電荷であるスミアがフォトダイオードからの発生電荷に混合されてしまうことが問題である。
【０００３】
そこで、出力に混ざり込むスミア電荷を、ＣＣＤ出力を２回読み出すことで補正する従来技術が知られている。１回目のＣＣＤ読み出しは、所望の露光条件にて露光データを読み出すようにし、２回目のＣＣＤ読み出しにおいては、転送路にフォトダイオード電荷を転送しないようにしてデータを読み出す。１回目の読み出しデータから２回目の読み出しデータを減ずることによりスミア量を排除する、というものである。
【０００４】
また、例えば特開平５−７３３５号公報に記載の電子スチルカメラは、測光前走査を行ってスミア情報を検出し、本測光走査時において先に検出したスミア情報に基づいてスミア成分を除去するようにしている。
【０００５】
これらの従来技術には次のような問題点がある。すなわち、スミア補正のためのＣＣＤの空読み出しや測光前走査を実現するためには特別なハードウェア（ＣＣＤ駆動用のＴＧ（タイミングジェネレータ）等）を設ける必要があり、システム制限やコスト増を招くという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、特別なハードウェア構成を必要とせずに効果的なスミア補正を行うことのできる電子カメラ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】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は次のように構成されている。
【０００８】
本発明に係る電子カメラは、被写体を撮像して画像情報を得る撮像素子と、前記撮像素子から、設定されたシャッター速度による露光時間で測光データを得る測光手段と、前記測光手段により得られた測光データを測光下限閾値と比較する輝度下限判定手段と、前記測光手段により得られた測光データが前記測光下限閾値よりも小さい場合には、前記露光時間よりも長く設定した露光時間で測光データを取得し直す暗時測光手段と、前記測光手段により得られた測光データが前記測光下限閾値よりも大きい場合には、前記測光手段により得られた測光データを測光上限閾値と比較する輝度上限判定手段と、前記測光手段により得られた測光データが前記測光上限閾よりも大きい場合には、前記露光時間よりも短く設定した第１の露光時間で第１の測光データを得、更に前記第１の露光時間よりも短く設定した第２の露光時間でスミア検出用の第２の測光データを得るスミア検出測光手段と、前記第２の露光時間の測光データおよび前記第１の露光時間の測光データとに基づいて、スミア量を除いた測光データを得る補正手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係る電子カメラの回路構成を示すブロック図である。同図において、１０１は各種レンズからなるレンズ系、１０２はレンズ系１０１を駆動するためのレンズ駆動機構、１０３はレンズ系１０１の絞りを制御するための露出制御機構、１０４はメカシャッタ、１０５は色フィルタを内蔵したＣＣＤカラー撮像素子、１０６は撮像素子１０５を駆動するためのＣＣＤドライバ、１０７はＡ／Ｄ変換器等を含むプリプロセス回路、１０８は色信号生成処理、マトリックス変換処理、その他各種のデジタル信号処理を行うためのデジタルプロセス回路、１０９はカードインターフェース、１１０はＣＦ等のメモリカード、１１１はＬＣＤ画像表示系を示している。
【００１２】
また、図１において１１２は各部を統括的に制御するためのシステムコントローラ（ＣＰＵ）、１１３は各種ＳＷからなる操作スイッチ系、１１４は操作状態及びモード状態等を表示するための操作表示系、１１５はレンズ駆動機構１０２を制御するためのレンズドライバ、１１６は発光手段としてのストロボ、１１７はストロボ１１６を制御するための露出制御ドライバ、１１８は各種設定情報等を記憶するための不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を示している。
【００１３】
本実施形態の電子カメラにおいてシステムコントローラ１１２は、露出制御機構１０３及びメカシャッタ１０４と、ＣＣＤドライバ１０６によるＣＣＤ撮像素子１０５の駆動を制御して露光（電荷蓄積）及び信号の読み出しを行い、それをプリプロセス回路１０７を介してデジタルプロセス回路１０８に取り込んで、各種信号処理を施した後に、カードインターフェース１０９を介してメモリカード１１０に記録するようになっている。なお、ＣＣＤ撮像素子１０５は、例えば縦型オーバーフロードレイン構造のインターライン型でプログレッシブ（順次）走査型のものとする。
【００１４】
図２は、ＣＣＤ撮像素子１０５の素子構造を示す平面図である。受光素子としてフォトダイオード２０１がマトリクス状に配置されており、フォトダイオード２０１間には縦列方向に複数本の垂直転送路２０２が配置され、垂直転送路２０２の端部に横列方向に一本の水平転送路２０３が配置されている。フォトダイオード２０１に蓄積された信号電荷は電荷移送パルスＴＧにより垂直転送路２０２に読み出され、同転送路２０２内を紙面下方向に転送される。垂直転送路２０２を転送された信号電荷は次に水平転送路２０３に移送され、この水平転送路２０３を紙面左方向に転送され、最終的に読み出しアンプ２０４を介して出力されるものとなっている。
【００１５】
フォトダイオード２０１への強い入射光によって、垂直転送路２０２内に不要電荷として生じるスミアは、本来フォトダイオード２０１が発生する露光による電荷に対する誤差要因となる。
【００１６】
本実施形態は、入手が容易でありコスト面で有利な汎用のＴＧ（タイミングジェネレータ）を使用し、追加のハードウェアを必要とせずにスミアを補正するようにした電子カメラである。本実施形態は、スミア量が電子シャッタ速度に依存しないとの知見に基づいたものであり、従来技術のように特殊な駆動方法によるＣＣＤ読み出しを行うことなく、本撮影前の測光時における複数回の露光によりスミア補正データを算出するものである。
【００１７】
図３は、異なる測光と明るさ（Ｂｖ）の範囲との関係、およびスミア検出範囲を示す図である。明るさ（Ｂｖ）の範囲（最暗〜最明）を例えば三分割する場合、測光１〜測光３はそれぞれの明るさ範囲に対応している。各測光はシャッター速度および感度の条件が異なる。なお、測光３はスミア検出範囲に対応する測光である。
【００１８】
図４は、明るさ（Ｂｖ）のダイナミックレンジに応じた測光の実行を示すタイミングチャートである。
【００１９】
本実施形態では、まず測光２を実行する。測光２におけるシャッター速度はＴ２、ＩＳＯ感度はＳ２である。この測光２により得られたデータに基づく輝度値の判定を行う。すなわち、この輝度値が測光可能下限スレッシュホールド値よりも小さい場合は、測光１を実行する（図４（ａ）参照）。測光１においては、シャッター速度をＴ１（露光時間増加）とし、ＩＳＯ感度をＳ１とする。一方、輝度値が測光可能下限スレッシュホールド値よりも大きい場合は、この測光２の輝度値がさらに測光可能上限スレッシュホールド値よりも大きいか判定する。
【００２０】
まず、測光２の輝度値が測光可能上限スレッシュホールド値よりも大きくならない場合は、測光２により得られたデータを輝度値算出用としてそのまま採用する（図４（ｂ）参照）。
【００２１】
一方、測光２の輝度値が測光可能上限スレッシュホールド値よりも大きい場合、測光３を実行する。この測光３はスミア検出用の測光を含む２回の測光（測光３−１および測光３−２）からなる（図４（ｃ）参照）。
【００２２】
ここで、測光３−１におけるシャッター速度はＴ３（Ｔ２よりも露光時間低減；第１の露光時間）、測光３−２におけるシャッター速度はＴ４（第２の露光時間）であり、Ｔ４＝ｎＴ３とする。ｎは任意の正数であり、ここでは一例として２とする。また、測光３−１のＩＳＯ感度はＳ３であり、測光３−２におけるＩＳＯ感度はＳ４であり、Ｓ４＝Ｓ３とする。なお、上記各測光１〜３において、絞り（Ａｖ）は固定とする。
【００２３】
上記測光３−２はスミア検出用の測光であり、この測光３−２により得られた露光データと、測光３−１により得られた露光データとを用いてスミア補正が行われる。これを図５を参照して具体的に説明する。
【００２４】
図５（ａ）は、測光３−１に係る露光データＤ１、同図（ｂ）はスミア検出用である測光３−２に係る露光データＤ２を示している。
【００２５】
上述したように測光３−１におけるシャッター速度はＴ３（例えば１／２５００秒）であり、測光３−２におけるシャッター速度はｎＴ３（例えば１／５０００秒；ｎ＝２）であり、シャッター速度の相違により露光データＤ１およびＤ２のトータルの露光量は異なっている。しかし、スミア量は電子シャッタ速度に依存しないから、露光データＤ１およびＤ２の両者において同じ量だけ存在している。そこで、スミア量を除いた正味の露光（出）量をＡとすると、このＡは（Ｄ１-Ｄ２）×２により求まるのである。なお、上記ｎは２に限定されないことは言うまでもない。
【００２６】
図６および図７は、以上のようなスミア補正を伴う本実施形態の電子カメラにおける測光時の処理動作を示すフローチャートである。
【００２７】
まず、１ｓｔレリーズのＯＮを検知すると（ステップＳ１）、測光２用の露出を設定したのち（ステップＳ２）、測光２を実行する（ステップＳ３）。この測光２のための露光データを取得し（ステップＳ４）、この取得した露光データに基づく輝度判定を行なう（ステップＳ５）。
【００２８】
すなわち、ステップＳ５においては、測光２のための露光データから算出した輝度値が測光可能下限スレッシュホールド値よりも小さいか否かを判定し、ＹＥＳの場合はステップＳ６に進み、Ｎｏの場合はステップＳ１０に進む。
【００２９】
ステップＳ６に進んだ場合は、測光１用の露出を設定したのち、測光１を実行する（ステップＳ７）。測光１のための露光データを取得したのち（ステップＳ８）、同取得した露光データに基づいて輝度値を算出して（ステップＳ９）、測光動作全体の処理を終える。
【００３０】
図７に示すように上記ステップＳ５からステップＳ１０に進んだ場合は、測光２のための露光データから算出した輝度値が、測光可能上限スレッシュホールド値よりも大きいか否かさらに判定する。このステップＳ１０の判定においてＮｏの場合は、測光２について輝度判定の結果は可能スレッシュホールド値の上限および下限の範囲内に収まっているので、測光２の実行により得られた露光データを用いて輝度値を算出する（ステップＳ１１）。
【００３１】
一方、ステップＳ１０の判定においてＹｅｓの場合は測光３を行う必要がある。この測光３はスミア検出範囲に相当するから、スミア検出も合わせて行なう。
【００３２】
上述したように測光３は測光３−１および測光３−２からなり、先ずはステップＳ１２において測光３−１用の露出設定（Ｔｖ3-1＝Ｔｖ1）を行なう。この露出条件で測光３−１を実行し（ステップＳ１３）、測光３−１の露光データを取得する（ステップＳ１４）。次に、ステップＳ１５において測光３−２用の露出設定（Ｔｖ3-1＝Ｔｖ1＋１）を行なう。この露出条件で測光３−２を実行し（ステップＳ１６）、測光３−２の露光データを取得する（ステップＳ１７）。そして、測光３−１および３−２のそれぞれで取得した露光データからスミア量を検出し（ステップＳ１８）、これに基づきスミア量を補正した輝度値を算出する（ステップＳ１９）。
【００３３】
以上のような測光動作を終えたのち、本露光（撮影）動作が実行される。
【００３４】
以上のような本実施形態の電子カメラのスミア補正は、スミア量が電子シャッタ速度に依存しないとの知見に基づいたものであり、条件を異ならせた複数回の露光（測光）によりスミア補正に必要なデータを得るようにし、従来のように特殊な駆動方法によるＣＣＤ読み出しを必要としないから、入手が容易でありコスト的に有利な汎用のＴＧ（タイミングジェネレータ）を適用する場合であっても追加のハードウェアが不要であり、通常のＣＣＤ駆動回路およびセンサ仕様により実現可能である。しかも高輝度での露出性能を格段に改善できる。本実施形態のスミア量の演算は、予め設定した蓄積時間に基づいて行うようにしたので、これを容易に実現できる。また、スミア補正の性能は明るさ（Ｂｖ）による影響を受けないことも有利な効果の一つである。さらに、本実施形態で求まるスミア情報を測光以外の他の処理に有効利用することも可能であり、これは、電子カメラ全体の性能向上に寄与するであろう。
【００３５】
なお、この発明の実施の形態で例示した構成は一例であって、それ以外の構成を排除する趣旨のものではなく、例示した構成の一部を他のもので置き換えたり、例示した構成の一部を省いたり、例示した構成に別の機能あるいは要素を付加したり、それらを組み合わせたりすることなどによって得られる別の構成も可能である。また、例示した構成と論理的に等価な別の構成、例示した構成と論理的に等価な部分を含む別の構成、例示した構成の要部と論理的に等価な別の構成なども可能である。また、例示した構成と同一もしくは類似の目的を達成する別の構成、例示した構成と同一もしくは類似の効果を奏する別の構成なども可能である。
また、この発明の実施の形態で例示した各種構成部分についての各種バリエーションは、適宜組み合わせて実施することが可能である。
また、この発明の実施の形態は、個別装置としての発明、関連を持つ２以上の装置についての発明、システム全体としての発明、個別装置内部の構成部分についての発明、またはそれらに対応する方法の発明等、種々の観点、段階、概念またはカテゴリに係る発明を包含・内在するものである。
従って、この発明の実施の形態に開示した内容からは、例示した構成に限定されることなく発明を抽出することができるものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特別なハードウェア構成を必要とせずに効果的なスミア補正を行うことのできる電子カメラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子カメラの回路構成を示すブロック図
【図２】上記実施形態に係る電子カメラのＣＣＤ撮像素子の構造を示す平面図
【図３】上記実施形態に係り、異なる測光と明るさ（Ｂｖ）の範囲との関係、およびスミア検出範囲を示す図
【図４】上記実施形態に係り、明るさ（Ｂｖ）のダイナミックレンジに応じた測光の実行を示すタイミングチャート
【図５】上記実施形態に係り、（ａ）は測光３−１に係る露光データＤ１、（ｂ）はスミア検出用である測光３−２に係る露光データＤ２を示す図
【図６】上記実施形態に係る電子カメラのスミア補正時の動作例の一部を示すフローチャート
【図７】上記実施形態に係る電子カメラのスミア補正時の動作例の他の部を示すフローチャート
【符号の説明】
１０１…レンズ系
１０２…レンズ駆動機構
１０３…露出制御機構
１０４…メカシャッタ
１０５…ＣＣＤカラー撮像素子
１０６…ＣＣＤドライバ
１０７…プリプロセス回路
１０８…デジタルプロセス回路
１０９…カードインターフェース
１１０…メモリカード
１１１…ＬＣＤ画像表示系
１１２…システムコントローラ（ＣＰＵ）
１１３…操作スイッチ系
１１４…操作表示系
１１５…レンズドライバ
１１６…ストロボ
１１７…露出制御ドライバ
１１８…不揮発性メモリ
【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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