(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高解像撮像モードと画素加算により画像信号を生成する低ノイズ撮像モードの２つの撮像モードから使用者によって選択された撮像モードを設定するモード設定手段と、撮像系における撮像ゲインを設定するゲイン設定手段と、前記撮像系における露出を制御する露出制御手段と、前記撮像系において許容する最長露光時間を設定する最長露光時間設定手段とを具備してなり、
前記最長露光時間設定手段は、同一の撮像ゲインに対して、前記低ノイズ撮像モードにおける前記最長露出時間が、前記高解像度撮像モードにおける前記最長露出時間に対して長くなるように前記最長露出時間を設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記モード設定手段により設定された撮像モードにおけるゲインをＮ倍にした場合に、高解像撮像モードでは前記最長露光時間設定手段により前記最長露光時間をｔ／Ｎに設定し、ｎ画素加算による低ノイズ撮像モードでは前記最長露光時間設定手段により前記最長露光時間をｎｔ／Ｎに設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルスチルカメラ（電子カメラ）等の撮像装置に係わり、特に最長露光時間を制御する機能を備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ等の撮像素子により被写体像を撮像して映像信号を得る電子カメラが盛んに開発されている。この種の電子カメラにおいては、撮像素子で得られた撮像信号に対し信号処理部でＡ／Ｄ変換，増幅，各種信号処理を施して映像信号を作成するが、信号処理部におけるアンプのゲインを変えることにより撮影感度を容易に変えることができる。例えば、アンプのゲインアップにより感度向上をはかることができる。
【０００３】
ところで、撮像装置における最長露光時間（最長シャッタ速度）は通常、画像を劣化させる要因となる暗電荷ノイズの影響が許容できる限界付近に定められている。このような状況で、前記のようにアンプのゲインアップを行うと、信号電荷は勿論のこと暗電荷ノイズも増幅される。通常秒時（シャッタスピードの速いとき）では暗電荷ノイズは問題にならないので、ランダムノイズを評価対象にゲインアップ許容量が決められる。しかし、最長秒時付近では暗電荷ノイズが許容限界付近に達しているので、これをゲインアップすることで許容限界を超えてしまう。このため、最長露光時の画質劣化を招くことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、ゲインアップによる感度向上をはかった場合、長時間露光に伴う暗電荷ノイズも増幅され、通常のランダムノイズとの性質の違いにより最長露光時の画質劣化が許容し難いレベルになる虞があった。
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、ゲインアップ等の操作に関わりなく、常に一定レベル以上の画質を確保することのできる撮像装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【０００７】
即ち本発明は、高解像撮像モードと画素加算により画像信号を生成する低ノイズ撮像モードの２つの撮像モードから使用者によって選択された撮像モードを設定するモード設定手段と、撮像系における撮像ゲインを設定するゲイン設定手段と、前記撮像系における露出を制御する露出制御手段と、前記撮像系において許容する最長露光時間を設定する最長露光時間設定手段とを具備してなる撮像装置であって、前記最長露光時間設定手段は、同一の撮像ゲインに対して、前記低ノイズ撮像モードにおける前記最長露出時間が、前記高解像度撮像モードにおける前記最長露出時間に対して長くなるように前記最長露出時間を設定することを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、前記モード設定手段により設定された撮像モードにおけるゲインをＮ倍にした場合に、高解像撮像モードでは前記最長露光時間設定手段により前記最長露光時間をｔ／Ｎに設定し、ｎ画素加算による低ノイズ撮像モードでは前記最長露光時間設定手段により前記最長露光時間をｎｔ／Ｎに設定することを特徴とする。
【００１４】
（作用）
本発明によれば、同一の撮像ゲインに対して、低ノイズ撮像モードにおける最長露出時間が、高解像度撮像モードにおける最長露出時間に対して長くなるように最長露出時間を設定することにより、常に一定レベル以上の画質を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるデジタルスチルカメラの回路構成を示すブロック図である。
【００１８】
図中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はフィルタ系、１０５は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はゲインコントロールアンプ，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。
【００１９】
また、図中の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。
【００２０】
本実施形態のデジタルスチルカメラにおいては、システムコントローラ１１２が全ての制御を統括的に行っており、特に露出制御機構１０３に含まれるシャッタ装置と、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ある。
【００２１】
次に、本実施形態における最長露光時間の設定方法について、図２を参照して説明する。（ａ）は最長露光時間設定動作を示すフローチャート、（ｂ）は撮像ゲインと最長露光時間ｔとの関係を示す表である。
【００２２】
操作スイッチ系１１３の操作で、通常のＩＳＯ１００の感度設定と、これに対してＮ倍、例えば２倍のゲインアップとなるＩＳＯ２００の感度設定を行う。ゲインアップは、プリプロセス回路１０７内のゲインコントロールアンプで行う。このとき、ゲインアップは、上記のようにアナログアンプで行ってもよいし、後段のデジタル系で行ってもよい。
【００２３】
ＩＳＯ１００の時の最長秒時ｔは１０秒に設定されているものとする。この値は、画像を劣化させる要因となる暗電荷ノイズの影響が許容できる限界付近に相当している。操作スイッチ系１１３でＩＳＯ２００に切り換えた場合、即ち２倍にゲインアップした場合は最長秒時ｔが１０／２＝５秒に設定される。ここで、暗電荷レベルは蓄積時間にほぼ比例するから、上記のＩＳＯ１００とＩＳＯ２００の場合で暗電荷レベルの最悪値はほぼ等しく保たれる。
【００２４】
このように本実施形態によれば、ＩＳＯ１００の場合の最長露光時間１０秒に対し、ゲインアップしたＩＳＯ２００の場合の最長露光時間を５秒とＩＳＯ１００の場合の１／２にしているので、ＩＳＯ１００とＩＳＯ２００の場合で暗電荷レベルの最悪値はほぼ等しく保たれる。このため、ゲインアップ等の操作に関わりなく、常に一定レベル以上の画質を確保することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。（ａ）は最長露光時間設定動作を示すフローチャート、（ｂ）は撮像ゲインと最長露光時間ｔとの関係を示す表である。デジタルスチルカメラの回路構成は、前記図１と同様であり、第１の実施形態と同様にＩＳＯ１００の時の最長秒時ｔは１０秒に設定されているものとする。
【００２６】
本実施形態では、ＩＳＯ２００に高解像モード（ＩＳＯ２００ＨＲ）と低ノイズモード（ＩＳＯ２００ＬＮ）があり、これらを操作スイッチ１１３系で選択可能となっている。ＩＳＯ２００ＨＲは、第１の実施形態のＩＳＯ２００に相当する。
【００２７】
一方、ＩＳＯ２００ＬＮはゲインアップした後に、縦２×横２の４画素平均演算を行うものである。従って、解像度は下がるがランダムノイズは１／√４＝１／２倍となり、ゲインアップによる２倍と相殺してＩＳＯ１００の場合とほぼ同じとなる。このとき暗電荷ノイズは、通常問題となる孤立ノイズ（いわゆる白キズ等）であると考えれば、そのピークレベルが１／４倍になるのでゲインアップによる２倍を加味しても１／２倍となる。
【００２８】
従って、ＩＳＯ２００ＬＮの場合は、最長秒時ｔを１０×４／２＝２０秒に設定しても暗電荷レベルの最悪値はＩＳＯ１００の場合とほぼ等しく保たれる。本実施形態では、ＩＳＯ２００ＬＮの場合に最長秒時ｔを２０秒に設定しているが、これを１０秒にとどめる変形例もあり得る。
【００２９】
このように本実施形態においては、ゲインアップと共に撮像モードを考慮して最長露光時間を設定することにより、第１の実施形態と同様に、ゲインアップした場合も常に一定レベル以上の画質を確保することができる。
【００３０】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、第２の実施形態におけるＩＳＯ２００ＬＮの場合の画素信号の加算は、プリプロセス回路１０７内で行ってもよいし、撮像素子１０３内で行ってもよい。
【００３１】
また、実施形態においては説明を明瞭にするために電荷蓄積時間と露光時間とを同一視しているが、厳密にはメカニカルシャッタを用いて露光開始前から電荷蓄積を開始する場合や、或いは露光完了してから所定時間後に電荷を転送路に移送したり蓄積電荷を転送路に移送した後所定時間後に転送開始する、いわゆる遅延読み出しの手法を用いる場合などこの両者は必ずしも一致しないことがある。しかし、この両者の差は何れもシステムコントローラが管理認識しているものであるから、必要に応じてこの差を具体的に考慮して上記実施形態を適用すればよいものである。
【００３２】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、同一の撮像ゲインに対して、低ノイズ撮像モードにおける最長露出時間が、高解像度撮像モードにおける最長露出時間に対して長くなるように最長露出時間を設定することにより、常に一定以上の画質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係わるデジタルスチルカメラの回路構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における最長露光時間の設定動作を説明するための図。
【図３】第２の実施形態における最長露光時間の設定動作を説明するための図。
【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…フィルタ系
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（ＥＥＰＲＯＭ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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