專利名稱：圖像攝取裝置、圖像攝取裝置的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能進行測光用的預發(fā)光等發(fā)光的圖像攝取裝置和圖像攝取裝置的控制方法。更具體地說，涉及適合于使用如CMOS傳感器那樣的固體攝像器件的圖像攝取裝置和固體攝像器件的控制方法，該固體攝像器件中，二維地配置有多個光電轉換元件，并能夠按一行或數(shù)行單位錯開曝光期間地進行驅動。
背景技術：
近年來，高密度地集成了光電轉換元件的固體攝像器件被應用于攝像機和數(shù)字照相機等，能夠在記錄介質上記錄多張圖像數(shù)據(jù)，或打印輸出圖像數(shù)據(jù)，或進行顯示器顯示。
在這種攝像機、數(shù)字照相機等中采用了自動曝光(AEAutomaticExposure)功能，在目光時，測量攝像面的光量，以所求出的最佳曝光條件進行曝光。
而且，具有閃光燈、電子閃光燈(strobo)等輔助發(fā)光裝置，在光量較少的夜間或者室內進行攝影時，使上述輔助發(fā)光裝置閃光進行攝影(閃光攝影)。
在閃光發(fā)光時瞬時使用AE功能進行曝光控制，實際上是存在困難的，因此，一般都是進行測光用的預發(fā)光，測量此時的光量，在閃光發(fā)光前結束自動曝光控制，然后再進行正式攝影。通常，在固體攝像器件的積累時間外，即使進行預發(fā)光也無法準確地測量閃光光量，所以與閃光發(fā)光定時同步地進行預發(fā)光，進行積累動作。
近年來，為了在攝像機、數(shù)字照相機等中實現(xiàn)高分辨率，致力于使用了微細化工藝的光電轉換元件的單元(sell)尺寸的縮小。
另一方面，由于隨著單元尺寸的縮小，造成每一單元的光電轉換信號輸出下降等，所以能夠對光電轉換信號進行放大輸出的放大型固體攝像器件受到關注。關于這樣的放大型固體攝像器件，有BASIS、MOS型、SIT、AMI、CMD等XY地址型傳感器的二維固體攝像器件。
此外，作為其他二維固體攝像器件，基于在高密度化和高S/N方面的優(yōu)異表現(xiàn)，CCD(Charge Coupled Device)傳感器被廣泛使用。
在具有二維固體攝像器件的數(shù)字照相機等中，在拍攝圖像時適當?shù)卣{整該攝像的曝光條件，設定與固體攝像器件的靈敏度相應的曝光時間。在設定該曝光時間時，測量照射到被二維配置的光電轉換元件的一部分上的光量，變更光圈等攝影參數(shù)，直到測出的光量的值變?yōu)槟骋荒繕酥禐橹?，找到最佳值。該動作即為AE(Automatic Exposure)。
在使用了CCD傳感器的數(shù)字照相機中進行AE時，讀出全部像素數(shù)據(jù)存儲到存儲介質中，從中抽取出預定的塊(block)區(qū)域，臨時累積后，與適當?shù)念A定曝光水平進行比較。然后，對于變更快門速度、光圈等攝影參數(shù)而讀出的像素數(shù)據(jù)，再次抽取塊區(qū)域，與預定曝光水平進行比較。通過這樣多次反復進行，將塊區(qū)域的曝光水平變成預定曝光水平時的條件確定為最佳曝光條件。
參照圖17A～圖17C，說明由使用了CCD傳感器的固體攝像器件進行的AE動作。傳感器的讀取方式無論是行間(interline)傳送方式還是幀傳送方式，從CCD傳感器1601按時間序列讀出的圖像信號都由A/D轉換器1602轉換成數(shù)字圖像信號，向幀存儲器1603中寫入1幀量。
在進行基于中央重點測光的AE時，特別地，只讀出中心部的塊區(qū)域，將該塊區(qū)域的圖像信號電平用積分器1604積分，求出該塊區(qū)域的全部積分值。用判定電路1605比較該塊區(qū)域的全部積分值和預先確定的預定曝光水平，如果該比較結果存在差異，就輸出到曝光條件設定電路1606。曝光條件設定電路1606從對CCD傳感器1601的曝光時間·快門速度、光圈值、CCD傳感器1601的積累時間等曝光條件中，變更例如快門速度等。以與曝光條件設定電路1606中的設定對應的曝光條件，再次檢測由CCD傳感器1601取得的圖像數(shù)據(jù)中的塊區(qū)域的曝光積分值，由判定電路1605進行比較、判定，反復進行這些操作直到差變?yōu)樾∮诘扔陬A定值為止，從而求出最佳的曝光條件。
將該AE動作表示為圖17B的時序圖。在圖17B中，(1)中以低電平期間表示曝光時間(電荷積累時間)。在AE評價時的(2)中，在電荷積累和A/D轉換后，從幀存儲器1603讀取塊區(qū)域，以高電平表示積分處理的期間。另外，在各AE評價時的AE值(3)中，用虛線表示的是預定的AE值。如果用曲線圖(graph)來表示，則成為圖17C，在第3次的曝光檢測值中，AE值過高，通過將第4次的AE值時的曝光條件作為AE用的條件，能夠執(zhí)行最佳的AE。
近年來，基于廉價、不需要復雜的定時信號發(fā)生器、且能以單一電源進行動作、消耗功率也較少等理由，將CMOS傳感器使用于二維固體攝像器件的情況逐漸增多。
但是，COMS傳感器以行單位讀出信號，所以每行積累光電荷的開始時間是錯開的。因此，有時用于AE的光量積累的定時按每行錯開，用于AE評價的塊區(qū)域的積累時間和預發(fā)光時間錯開。即，有時被包含在用于AE評價的塊區(qū)域中的行中，出現(xiàn)在預發(fā)光中不進行積累的行。
作為這一問題的對策，在例如日本特開2000-196951號公報中，公開了如下內容進行控制，使得在塊區(qū)域中的各讀取行在時間上重疊的期間內進行預發(fā)光，從而預發(fā)光被照射到整個塊區(qū)域。
但是，在進行日間同步(synchro)攝影等快門速度為高速的情況下，有時塊區(qū)域中的各讀取行在時間上重疊的期間并不存在。在這樣的情況下，如果在任意的定時進行預發(fā)光，則由外光和閃光燈的反射光構成的攝影光的光電荷，與僅由外光構成的攝影光的光電荷混在一起被積累在CMOS傳感器中。其結果，存在無法檢測出準確的光量的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述問題點而完成的，目的在于，即使發(fā)光時是高速快門動作，也能實現(xiàn)高精度的光量檢測。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第1個方面的圖像攝取裝置的特征在于，包括攝像單元，配置有多行包含光電轉換元件的像素；驅動單元，按一行或數(shù)行單位錯開曝光期間地驅動上述攝像單元；以及控制單元，在發(fā)光時，能將從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取模式，切換成與直通顯示時不同的發(fā)光讀取模式，其中，該直通顯示是將從上述攝像單元依次輸出的連續(xù)圖像顯示在顯示單元上；其中，上述發(fā)光讀取模式為，使最初讀出的行的曝光期間的一部分，與最后讀出的行的曝光期間的一部分在時間上重疊。
此外，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的其他方面的圖像攝取裝置的特征在于，包括攝像單元，配置有多行包含光電轉換元件的像素；驅動單元，按一行或數(shù)行單位錯開曝光期間地驅動上述攝像單元；以及控制單元，在發(fā)光時，能將從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取模式，切換成與直通顯示時不同的發(fā)光讀取模式，其中，該直通顯示是將從上述攝像單元依次輸出的連續(xù)圖像顯示在顯示單元上；其中，上述發(fā)光讀取模式為，使從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取期間，比上述直通顯示時的讀取模式的讀取期間短。
而且，上述目的還可以通過圖像攝取裝置的控制方法來實現(xiàn)，該圖像攝取裝置包括配置有多行包含光電轉換元件的像素的攝像單元，和按一行或數(shù)行單位錯開曝光期間地驅動上述攝像單元的驅動單元，該控制方法的特征在于包括在發(fā)光時能將從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取模式切換成與直通顯示時不同的發(fā)光讀取模式的步驟，其中，該直通顯示為將從上述攝像單元依次輸出的連續(xù)圖像顯示在顯示單元上，其中，上述發(fā)光讀取模式為，使最初讀出的行的曝光期間的一部分，與最后讀出的行的曝光期間的一部分在時間上重疊。
另外，上述目的還可以通過圖像攝取裝置的控制方法來實現(xiàn)，該圖像攝取裝置包括配置有多行包含光電轉換元件的像素的攝像單元，和按一行或數(shù)行單位錯開曝光期間地驅動上述攝像單元的驅動單元，該控制方法的特征在于包括在發(fā)光時能將從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取模式切換成與直通顯示時不同的發(fā)光讀取模式的步驟，其中，該直通顯示為將從上述攝像單元依次輸出的連續(xù)圖像顯示在顯示單元上；其中，上述發(fā)光讀取模式為，使從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取期間，比上述直通顯示時的讀取模式的讀取期間短。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點可以通過下面對優(yōu)選實施例進行的說明得到明確，說明書中的附圖構成本發(fā)明的一部分，舉例說明本發(fā)明的各種實施方式。但這些例子并不能窮盡本發(fā)明的各種實施方式，其范圍由所附的權利要求限定。


附圖構成本說明書的一部分，用于說明本發(fā)明的實施方式，并與該說明一起用于闡明本發(fā)明的原理。
圖1是表示本發(fā)明可適用的圖像攝取裝置的結構例的圖。
圖2是表示第1實施方式的圖像攝取裝置的處理動作的主程序(routine)的一部分的流程圖。
圖3是表示第1實施方式的圖像攝取裝置的處理動作的主程序的一部分的流程圖。
圖4是表示測距·測光·測色處理的流程圖。
圖5是表示攝影處理的流程圖。
圖6是表示記錄處理的流程圖。
圖7是閃光燈ON時的處理動作的順序圖。
圖8是COMS傳感器的電路圖。
圖9是表示加法電路的電路結構的圖。
圖10A和圖10B是用于說明COMS傳感器的讀取方式和EF動作的圖。
圖11是表示快門速度為1/60時的EF評價塊的積累時間的定時的圖。
圖12是表示快門速度為1/250時的EF評價塊的積累時間的定時的圖。
圖13是表示改變了讀取水平像素數(shù)、驅動頻率、或水平消隱時間時的積累時間的定時的圖。
圖14是表示改變了讀取垂直像素數(shù)時的積累時間的定時的圖。
圖15是表示第2實施方式的圖像攝取裝置的處理動作的主程序的一部分的流程圖。
圖16是表示第3實施方式的圖像攝取裝置的快門速度與驅動頻率的關系的圖。
圖17A～圖17C是用于說明使用了CCD的固體攝像器件的AE方式的圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
(第1實施方式)圖1是表示本發(fā)明可適用的數(shù)字照相機等圖像攝取裝置100的結構例的圖。在該圖中，10是攝影鏡頭。12是具有光圈功能的快門。14是固體攝像元件(固體攝像器件)，在本實施方式中，使用了如下的CMOS傳感器，即，多個包含光電轉換元件的像素配置成矩陣狀，按一行或者數(shù)行單位讀出信號，并能從任意的塊區(qū)域讀出信號。16是將固體攝像元件14的模擬信號輸出轉換為數(shù)字信號的A/D轉換器。
18是分別向固體攝像元件14、A/D轉換器16、D/A轉換器26提供時鐘信號、控制信號的定時發(fā)生電路，由存儲器控制部22和系統(tǒng)控制部50控制。
20是圖像處理部，對來自A/D轉換器16的圖像數(shù)據(jù)或來自存儲器控制部22的圖像數(shù)據(jù)，進行預定的像素插值處理、色變換處理。而且，圖像處理部20使用從A/D轉換器16輸出的圖像數(shù)據(jù)進行預定的運算處理。然后，根據(jù)該運算結果，系統(tǒng)控制部50對曝光控制部40和測距控制部42進行TTL(Through The Lens)方式的自動聚焦(AF)處理、自動曝光(AE)處理、閃光燈預發(fā)光(EF)處理。進而，圖像處理部20使用從A/D轉換器16輸出的圖像數(shù)據(jù)進行預定的運算處理，根據(jù)取得的運算結果，還進行TTL方式的自動白平衡(AWBAuto White Balance)處理。
22是存儲器控制部，控制A/D轉換器16、定時發(fā)生電路18、圖像處理部20、圖像顯示存儲器24、D/A轉換器26、存儲器30、壓縮解壓縮部32。從A/D轉換器16輸出的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)由圖像處理部20、存儲器控制部22或者僅經(jīng)由存儲器控制部22，寫入圖像顯示存儲器24或者存儲器30。
24是圖像顯示存儲器，26是D/A轉換器，28是由TFT LCD等構成的圖像顯示部。被寫入到圖像顯示存儲器24中的顯示用的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)由D/A轉換器26，在圖像顯示部28上顯示。
如果使用圖像顯示部28順序顯示所拍攝的圖像數(shù)據(jù)，則可以實現(xiàn)電子取景器(EVFElectric View Finder)功能。另外，圖像顯示部28可以根據(jù)系統(tǒng)控制部50的指示使顯示開(ON)或關(OFF)。在使圖像顯示部28的顯示為關(OFF)時，可以大幅度降低圖像攝取裝置100的功率消耗。而且，圖像顯示部28按照來自系統(tǒng)控制部50的指示，顯示關于焦點對準、手抖動、閃光燈充電、快門速度、光圈值、曝光校正等的信息。
30是用于存儲所拍攝的靜止圖像、動圖像的存儲器，具有存儲預定張數(shù)的靜止圖像、預定時間的動圖像的充足的存儲容量。由此，即使在連續(xù)拍攝多張靜止圖像的連拍或全景攝影的情況下，也能高速且大量地將圖像寫入存儲器30。而且，存儲器30還可以作為系統(tǒng)控制部50的工作區(qū)使用。
32是通過自適應離散余弦變換(ADCT)等對圖像數(shù)據(jù)進行壓縮和解壓縮的壓縮解壓縮部。具有對從存儲器30讀出的圖像數(shù)據(jù)進行圖像壓縮，并將被圖像壓縮過的圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器30的功能，以及對從存儲器30讀出的圖像數(shù)據(jù)進行解壓縮，將解壓縮后的圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器30的功能。
40是控制具有光圈功能的快門12的曝光控制部，通過與閃光燈48協(xié)作，還具有閃光燈調光功能。42是控制攝影鏡頭10的聚焦的測距控制部，44是控制攝影鏡頭10的變倍的變倍控制部，46是控制用于保護鏡頭的鏡頭蓋102的動作的鏡頭蓋控制部。48是閃光燈，具有AF輔助光的投射功能，還具有閃光燈調光功能。曝光控制部40和測距控制部42被使用TTL方式來進行控制，如上述那樣，控制部50根據(jù)由圖像處理部20對來自A/D轉換器的圖像數(shù)據(jù)進行運算后的運算結果，控制曝光控制部40和測距控制部42。
50是控制圖像攝取裝置100整體的系統(tǒng)控制部，52是存儲系統(tǒng)控制部50的動作用的常量、變量、程序等的存儲器。
54是液晶顯示裝置、揚聲器等通知部，設置在圖像攝取裝置100的操作部附近的容易辨識的位置的1處或者多處，其中，該通知部根據(jù)系統(tǒng)控制部50的程序執(zhí)行，使用文字、圖像、聲音等通知動作狀態(tài)、消息等。例如由LCD或LED、發(fā)聲元件等的組合而構成。而且，通知部54的一部分功能設置于光學取景器104內。
顯示部54的顯示內容中，作為顯示于LCD等上的顯示內容，有單拍/連拍攝影顯示、自拍顯示、壓縮率顯示、記錄像素數(shù)顯示、記錄張數(shù)顯示、剩余可拍攝張數(shù)顯示、快門速度顯示、光圈值顯示、曝光校正顯示、閃光燈顯示、防紅眼顯示、微距攝影顯示、蜂鳴器設定顯示、時鐘用電池余量顯示、電池余量顯示、錯誤顯示、基于多位數(shù)字的信息顯示、記錄介質200和210的裝入/拆卸狀態(tài)顯示、通信I/F動作顯示、日期·時刻顯示等。
此外，顯示部54的顯示內容中，作為在光學取景器104內顯示的顯示內容，有焦點對準顯示、手抖動警告顯示、閃光燈充電顯示、快門速度顯示、光圈值顯示、曝光校正顯示等。
56是電可擦除·記錄的非易失性存儲器，例如使用EEPROM等。
60、62、64以及70是用于輸入系統(tǒng)控制部50的各種動作指示的操作裝置，由開關、刻度盤、觸摸屏、基于視線檢測的指示器(pointing)、聲音識別裝置等的一個或多個的組合構成。
60是模式轉盤開關，可以切換設定電源OFF、自動攝影模式、攝影模式、全景攝影模式、再現(xiàn)模式、多畫面再現(xiàn)清除模式、PC連接模式等各種功能模式。
62是快門開關SW1，在未圖示的快門按鈕的操作中途(半按)變成ON，指示AF處理、AE處理、AWB處理、EF處理等的動作開始。
64是快門開關SW2，在未圖示的快門按鈕的操作完成(全按)時變成ON。通過SW2的ON，指示·將從固體攝像元件14讀出的信號，經(jīng)由A/D轉換器16、存儲器控制部22，作為圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器30中的曝光處理；·使用了圖像處理部20、存儲器控制部22的運算的顯影處理；·從存儲器30讀出圖像數(shù)據(jù)，由壓縮解壓縮部32進行圖像壓縮的壓縮編碼處理；·將圖像數(shù)據(jù)寫入記錄介質200或者210的記錄處理這一系列處理的動作開始。
70是由各種按鈕、觸摸屏構成的操作部。操作部70包含例如以下這樣的按鈕、鍵等菜單按鈕、設置(set)按鈕、微距/非微距切換按鈕、多畫面再現(xiàn)換頁按鈕、閃光燈設定按鈕、單拍/連拍/自拍切換按鈕、菜單移動+(加)按鈕、菜單移動-(減)按鈕、再現(xiàn)圖像移動+(加)按鈕、再現(xiàn)圖像移動-(減)按鈕、拍攝畫質選擇按鈕、曝光校正按鈕、日期/時間設定按鈕等。
80是電源控制部，由切換電池檢測電路、DC-DC轉換器、切換要通電的塊(block)的開關電路等構成。而且，進行有無裝入電池、電池的種類、電池余量的檢測，根據(jù)檢測結果和系統(tǒng)控制部50的指示控制DC-DC轉換器，在需要的時間將需要的電壓提供給包括記錄介質在內的各部。
82、84是連接器，86是由堿性電池、鋰電池等一次性電池、NiCd電池、NiMH電池、Li電池等二次電池、AC適配器等構成的電源。
90和94是與存儲卡、硬盤等記錄介質的接口，92和96是與存儲卡、硬盤等記錄介質進行連接的連接器。98是檢測記錄介質200、210是否與連接器92、96連接的記錄介質裝入/拆卸檢測部。
102是鏡頭蓋，通過遮蓋圖像攝取裝置100的包含鏡頭10的攝像部，防止攝像部受到污染和受到損傷。
104是光學取景器，可以不使用基于圖像顯示部28的電子取景器功能，而只使用光學取景器104進行攝影。而且，在光學取景器104內，設置有顯示部54的一部分功能，例如焦點對準顯示、手抖動警告顯示、閃光燈充電顯示、快門速度顯示、光圈值顯示、曝光校正顯示等。
110是通信部，包括RS232C、USB、IEEE1394、P1284、SCSI、調制解調器、LAN、無線通信等各種通信功能。112是通過通信部110使圖像攝取裝置100與其他機器連接的連接器，或者在無線通信的情況下為天線。
200和210是存儲卡、硬盤等記錄介質。記錄介質200和210包括由半導體存儲器、磁盤等構成的記錄部202和212；與圖像攝取裝置100的接口204和214；同圖像攝取裝置100進行連接的連接器206和216。
圖2、圖3是表示圖像攝取裝置100中的處理動作的主程序的流程圖。通過更換電池等的電源接入，系統(tǒng)控制部50將標志(flag)、控制變量等初始化(步驟S101)，將圖像顯示部28的圖像顯示初始設定為OFF狀態(tài)(步驟S102)。
系統(tǒng)控制部50判斷模式轉盤開關60的設定位置。如果模式轉盤開關60被設定在電源OFF(步驟S103)，則進行預定的結束處理(步驟S105)。結束處理例如包括以下的處理·將各顯示部的顯示變更為結束狀態(tài)。
·關閉鏡頭蓋102保護攝像部將包括標志、控制變量等的所需要的參數(shù)、設定值、設定模式記錄到非易失性存儲器56中·由電源控制部80切斷包括圖像顯示部28的圖像攝取裝置100的各部的不需要的電源進行完結束處理后，返回步驟S103。
另一方面，如果模式轉盤開關60被設定在了攝影模式(步驟S103)，則進入步驟S106。如果模式轉盤開關60被設定在了其他模式(步驟S103)，則系統(tǒng)控制部50執(zhí)行對應于所選擇的模式的處理(步驟S104)，如果完成了處理，則返回步驟S103。
在攝影模式中，系統(tǒng)控制部50通過電源控制部80判斷由電池等構成的電源86的殘余容量、動作狀況是否對圖像攝取裝置100的動作產(chǎn)生問題(步驟S106)。然后，如果存在問題，則使用通知部54通過圖像或聲音進行預定的警告顯示(步驟S108)，然后返回步驟S103。
如果電源86不存在問題，則系統(tǒng)控制部50判斷記錄介質200或者210的動作狀態(tài)是否對圖像攝取裝置100的動作、尤其是對于記錄介質200或210進行的圖像數(shù)據(jù)的記錄和再現(xiàn)動作是否產(chǎn)生問題(步驟S107)。然后，如果存在問題，則使用通知部54通過圖像或聲音進行預定的警告顯示(步驟S108)，然后返回步驟S103。
如果記錄介質200或210的動作狀態(tài)不存在問題(步驟S107)，則使用通知部54通過圖像、聲音，將圖像攝取裝置100的各種設定狀態(tài)通知給用戶(步驟S109)。另外，在圖像顯示部28的圖像顯示為ON的情況下，也可以使用圖像顯示部28，通過圖像、聲音向用戶報知圖像攝取裝置100的各種設定狀態(tài)。
接著，系統(tǒng)控制部50設定為順序顯示所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的直通(through)顯示狀態(tài)(步驟S116)。直通顯示狀態(tài)是用于使圖像顯示部28作為電子取景器發(fā)揮作用的狀態(tài)。具體而言，將經(jīng)由固體攝像元件14、A/D轉換器16、圖像處理部20、存儲器控制部22，順序寫入圖像顯示存儲器24中的數(shù)據(jù)，經(jīng)由存儲器控制部22、D/A轉換器26，由圖像顯示部28順序顯示。
接著，檢查快門開關SW1的狀態(tài)，如果快門開關SW1為OFF(步驟S119)，則返回步驟S103。如果快門開關SW1為ON(步驟S119)，則系統(tǒng)控制部50進行測距處理，將攝影鏡頭10的焦點對準被拍攝物體，進行測光處理，確定光圈值和快門速度。在測光處理中，根據(jù)需要還置位(set)閃光燈標志，進行閃光燈的設定(步驟S120)。該測距·測光·測色處理的詳細情況將使用圖4在后文論述。
如果完成了測距·測光·測色處理(步驟S120)，則檢查快門開關SW2的狀態(tài)。如果快門開關SW2未被按下(步驟S121)，進而開關SW1也已被解除(步驟S122)，則返回步驟S103。如果快門開關SW2未被按下(步驟S121)，開關SW1仍維持ON的狀態(tài)(步驟S122)，則返回步驟S121。
如果快門開關SW2已被按下(步驟S121)，則系統(tǒng)控制部50根據(jù)有無如后述那樣在測距·測光·測色處理(步驟S120)中設定的閃光燈標志，判斷是否需要閃光燈(步驟S127)。如果需要閃光燈，則將從固體攝像元件14讀出信號的信號讀取方式，從在此之前的EVF讀取模式切換成預發(fā)光讀取模式(步驟S128)，并且進行預發(fā)光·曝光處理(步驟S129)。如果不需要閃光燈，則進入步驟S123。關于該預發(fā)光讀取模式的詳細情況將于后文論述。
接著，系統(tǒng)控制部50進行如下的曝光處理經(jīng)由固體攝像元件14、A/D轉換器16、圖像處理部20、存儲器控制部22，或者從A/D轉換器16直接經(jīng)由存儲器控制部22，將已拍攝的圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器30。而且，執(zhí)行由顯影處理構成的攝影處理，該顯影處理為，使用存儲器控制部22、根據(jù)需要還使用圖像處理部20，讀出被寫入到存儲器30中的圖像數(shù)據(jù)并進行各種處理(步驟S123)。該攝影處理的詳細情況將使用圖5在后文論述。
在攝影處理結束后，系統(tǒng)控制部50讀出被寫入在存儲器30中的攝影圖像數(shù)據(jù)，使用存儲器控制部22、根據(jù)需要還使用圖像處理部20，進行各種圖像處理。此外，使用壓縮解壓縮部32進行與設定的模式相應的圖像壓縮處理，然后執(zhí)行將圖像數(shù)據(jù)寫入記錄介質200或210的記錄處理(步驟S124)。該記錄處理的詳細情況將使用圖6在后文論述。
在記錄處理結束后，檢查快門開關SW2的狀態(tài)(步驟S125)，如果為OFF，則返回步驟S103，如果為ON，則確認是否被設定為連拍模式(步驟S126)。如果未被設定為連拍模式，則返回步驟S125，等待快門開關SW2被解除，返回步驟S103。如果被設定為連拍模式，則返回步驟S123，進行接下來的攝影。
圖4是表示圖3的步驟S120中的測距·測光·測色處理的詳細流程圖。系統(tǒng)控制部50從固體攝像元件14讀出電荷信號，經(jīng)由A/D轉換器16將圖像數(shù)據(jù)順序讀入圖像處理部20(步驟S201)。圖像處理部20使用該順序讀入的圖像數(shù)據(jù)，進行用于TTL方式的AE處理、EF處理、AF處理的預定的運算。另外，此處的各項處理，是對已拍攝的全部像素數(shù)中符合需要的特定部分，切取并抽取出需要處的部分，用于運算。由此，在TTL方式的AE、EF、AWB、AF的各項處理中，可以對中央重點模式、平均模式、評價模式等不同的各種模式的每一個，進行最佳的運算。
系統(tǒng)控制部50使用曝光控制部40進行AE控制(步驟S203)，直到使用圖像處理部20的運算結果判斷為曝光(AE)適當(步驟S202)。系統(tǒng)控制部50使用通過AE控制取得的測量數(shù)據(jù)，判斷是否需要閃光燈(步驟S204)，如果需要閃光燈則置位閃光燈標志，使閃光燈48充電(步驟S205)。如果不需要閃光燈，則就此返回步驟S201。
如果判斷為曝光(AE)適當(步驟S202)，則將測量數(shù)據(jù)和/或設定參數(shù)存儲到系統(tǒng)控制部50的內部存儲器或存儲器52中。
接著，系統(tǒng)控制部50使用圖像處理部20的運算結果和由AE控制獲得的測量數(shù)據(jù)，進行自動白平衡(AWB)控制處理。即，使用圖像處理部20調節(jié)色處理的參數(shù)(步驟S207)，直到判斷為白平衡適當(步驟S206)。如果判斷為白平衡適當(步驟S206)，則將測量數(shù)據(jù)和/或設定參數(shù)存儲到系統(tǒng)控制部50的內部存儲器或存儲器52中。
在系統(tǒng)控制部50使用測距控制部42進行AF控制(步驟S209)，直到使用在AE控制和AWB控制中獲得的測量數(shù)據(jù)判斷為測距(AF)是焦點對準(步驟S208)。如果判斷為測距(AF)是焦點對準(步驟S208)，則將測量數(shù)據(jù)和/或設定參數(shù)存儲到系統(tǒng)控制部50的內部存儲器或者存儲器52中，結束測距·測光·測色處理程序。
圖5是表示圖3的步驟S123中的攝影處理的詳細流程圖。
系統(tǒng)控制部50如在圖4中說明的那樣，按照存儲在系統(tǒng)控制部50的內部存儲器或者存儲器52中的測光數(shù)據(jù)，控制曝光控制部40，使具有光圈功能的快門12按照光圈值開放(步驟S301)。然后，開始固體攝像元件14的曝光(步驟S302)。
接著，根據(jù)閃光燈標志判斷是否需要閃光燈(步驟S303)，如果需要，則使閃光燈48發(fā)光(步驟S304)。如果不需要閃光燈，則不使閃光燈48發(fā)光地進入步驟S306。
系統(tǒng)控制部50按照測光數(shù)據(jù)等待固體攝像元件14的曝光結束(步驟S305)。曝光時間結束后，關閉快門12(步驟S306)，從固體攝像元件14讀出電荷信號。然后，經(jīng)由A/D轉換器16、圖像處理部20、存儲器控制部22，或者從A/D轉換器16直接經(jīng)由存儲器控制部22，將圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器30(步驟S307)。
接著，根據(jù)所設定的攝影模式，順次進行完色處理后(步驟S310)，將完成了處理的圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器30中，結束攝影處理程序。
圖6是表示圖3的步驟S124中的記錄處理的詳細流程圖。系統(tǒng)控制部50使用存儲器控制部22、根據(jù)需要也使用圖像處理部20，讀出被寫入到存儲器30中的圖像數(shù)據(jù)，由壓縮解壓縮部32進行與所設定的模式相應的圖像壓縮處理(步驟S402)。然后，將壓縮圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由接口90或94、連接器92或96，寫入到存儲卡、CF(compactflash注冊商標)卡等記錄介質200或201(步驟S403)中，結束記錄處理程序。
在以上說明的圖像攝取裝置中，在閃光燈為ON時，如圖7中也圖示出的那樣，在快門開關SW1變成ON時(步驟S119)，進行測距·測光·測色處理(步驟S120)。之后，如果快門開關SW2變成了ON(步驟S121)，則將從固體攝像元件14讀出信號的信號讀取方式，從EVF讀取模式切換成預發(fā)光讀取模式(步驟S128)。然后，作為預發(fā)光·曝光處理，進行預發(fā)光和預曝光、信號讀取(步驟S129)。即，在預發(fā)光時，轉移到與EVF讀取模式、正式曝光讀取模式不同的預發(fā)光讀取模式。如此，通過在快門開關SW2變成ON后即刻進行預發(fā)·曝光處理，縮短正式曝光開始時間與預曝光開始時間的時間，因而能夠實現(xiàn)高精度的閃光燈調光。
在這種情況下，在快門開關SW2變成ON時，圖像顯示裝置28的顯示(EVF輸出)更新中止，按預發(fā)光讀取模式讀出的信號不進行直通顯示。
圖8是用作固體攝像元件14的COMS傳感器的電路圖。
在該圖中，B11～B44是具有光電二極管等光電轉換元件、讀出光電轉換元件的積累電荷并進行放大的放大型MOS晶體管、激活放大型MOS晶體管的選擇MOS晶體管等的像素。像素被配置成矩陣狀(圖示例中為4×4的像素)。
在EVF讀取模式中，例如設定為對水平方向上2像素、垂直方向上2像素進行相加平均。即，輸出從垂直移位存儲器801按每一水平行讀出的VSEL1，由VSEL1的控制脈沖選擇的各像素的光輸出，被讀出到各垂直輸出線VSIG1～4，存儲到加法電路802中。
圖9是表示加法電路802的電路結構的圖，表示水平方向的2像素B11、B12和垂直方向的2像素B12、B22的光輸出進行相加運算的情況。如該圖所示那樣，像素B11、B12的信號成分，從與各像素連接的垂直輸出線經(jīng)由傳送開關901、902，被存儲到存儲電容903、904中。在下一個定時輸出圖8的VSEL2，像素B21、B22的信號成分經(jīng)由傳送開關905、906被存儲到存儲電容907、908中。
然后，根據(jù)來自水平移位寄存器803的控制信號，傳送開關909、910、911、912變成ON。由此，在水平輸出線913中，水平方向的像素B11和B12的信號成分、以及垂直方向的像素B21和B22的信號成分進行加法計算，完成了水平、垂直2像素的加法計算。
此處，對使用了CMOS傳感器等滾動式(rolling)電子快門方式時的定時的錯開，一邊參照圖10A的COMS傳感器的讀取方式和圖10B的預發(fā)光(EF)的說明圖，一邊進行說明。圖10A表示例如基于CMOS傳感器的EF評價塊區(qū)域的預發(fā)光的光電荷的積累定時狀態(tài)。要想積累CMOS所接收的光電荷時，是按1行單位讀出信號的，所以各行n、n+1、n+2、...、m的積累開始是分別錯開的。
而且，對于EF動作，在某時間內使閃光燈進行預發(fā)光時的光強度，以時間為橫軸，如圖10B所示那樣變化，CMOS傳感器收到該光量變化，對從全部區(qū)域內抽取出的一部分塊區(qū)域進行評價。此時，EF評價塊區(qū)域的行n～m全部都必須在預發(fā)光期間內進行電荷的積累。
即，如果不是所有EF評價塊區(qū)域對預發(fā)光的光進行受光，就無法準確檢測出閃光，將導致精度下降。在圖10A和圖10B的例子中，EF評價塊區(qū)域全部對預發(fā)光的光進行受光。
接著，對于在什么樣的情況下，預發(fā)光無法投射到EF評價塊區(qū)域的一部分的情況，舉例進行說明。
〔正常閃光攝影時(快門速度1/60sec)〕圖11表示EF評價塊區(qū)域的積累時間的定時。當前，快門速度為1/60sec，因此積累時間變成16.7ms。而且，在假設讀出1行所需要的時間為24μs，EVF的垂直方向的行數(shù)為180條時，每1畫面的讀取時間為24μs×180＝4.3ms。由圖11可知，EF塊區(qū)域的所有行的積累時間的重疊期間為12.4ms。如果假設預發(fā)光時間為20μs，則通過在該重疊期間進行預發(fā)光，就可以向EF評價塊區(qū)域的所有行投射預發(fā)光。
〔日間同步攝影時(快門速度1/250sec)〕圖12表示EF評價塊區(qū)域的積累時間的定時。當前，快門速度為1/250sec，因此積累時間變成4ms。而且，假定讀出1行所需要的時間、垂直方向行數(shù)與正常閃光攝影時相同。在這種情況下，由圖12可知，EF評價塊區(qū)域的所有行不存在時間上的重疊期間，因此，無論以什么樣的定時進行預發(fā)光，都無法將預發(fā)光投射到EF評價塊區(qū)域的一部分行。
這樣，在日間同步攝影時等快門速度高的情況下，與讀出1行所需要的時間相比，積累時間變短。因此，在EF評價塊區(qū)域的行中，出現(xiàn)未被預發(fā)光的行。
根據(jù)上述結果，在同步快門速度、從EF評價塊區(qū)域讀出信號的讀取時間、預發(fā)光時間滿足下式(1)時，才能將預發(fā)光投射到所有EF評價塊區(qū)域。
同步快門速度≥讀取時間+預發(fā)光時間……式(1)因此，在預發(fā)光時通過改變用于縮短來自下述這樣的固體攝像元件的預定區(qū)域(在本實施方式中為4×4像素)的信號的讀取期間的參數(shù)，使之以預發(fā)光讀取模式進行動作。
(1)讀取水平像素數(shù)(2)驅動頻率(3)水平消隱時間(4)讀取垂直像素數(shù)通過改變(1)、(2)、(3)的值，能夠改變時序圖的平行四邊形的傾斜。將該情況表示在圖13中。而且，在改變了(4)的值時，讀出行數(shù)發(fā)生變化，因此，時序圖如圖14那樣變化。通過改變這4個值中的至少1個值，能夠在由快門速度決定的積累時間內使最初讀出的行和最后讀出的行在時間上重疊。因此，能夠成為預發(fā)光投射到所有EF評價塊區(qū)域這樣的預發(fā)光讀取模式。
(第2實施方式)在上述第1實施方式中，在預發(fā)光時總是轉移到預發(fā)光讀取模式。而且在預發(fā)光讀取模式中，如上述那樣通過將(1)讀取水平像素數(shù)、(2)驅動頻率、(3)水平消隱時間、(4)讀取垂直像素數(shù)設定為適當?shù)闹?，使預發(fā)光投射到所有EF評價塊區(qū)域。
然而，為了應對高速快門，趨向于削減讀取水平像素數(shù)、讀取垂直像素數(shù)，由于間隔過大有可能會造成閃光燈調光精度下降。而且對于驅動頻率，是趨向于增加的，所以也考慮到可能消耗功率也隨之增大。而且，對于水平消隱時間，是趨向于減少的，所以考慮到由于開關速度的高速化，可能會帶來傳感器性能的劣化。
在本實施方式中，判定預發(fā)光是否能投射到所有EF評價塊區(qū)域，只有在該判定為否的情況下才轉移到預發(fā)光讀取模式。圖15是對應于上述第1實施方式的圖3的流程圖，對于與圖3相同的處理動作賦予相同的標號，在此僅對不同點進行說明。
如果按下了快門開關SW2(步驟S121)，則系統(tǒng)控制部50判斷是否需要閃光燈(步驟S127)。如果需要，則首先判斷快門速度是否大于等于閾值(步驟S130)。該閾值等于上述式(1)所示的“讀取時間+預發(fā)光時間”。然后，如果快門速度不是大于等于閾值，則預發(fā)光就無法投射到所有EF評價塊區(qū)域，因此切換為預發(fā)光讀取模式(步驟S128)。但是，如果快門速度大于等于閾值，則保持EVF讀取模式(步驟S131)，就此進行預發(fā)光·曝光處理(步驟S129)。
(第3實施方式)在第1實施方式中，是在預發(fā)光模式中調整(1)讀取水平像素數(shù)、(2)驅動頻率、(3)水平消隱時間、(4)讀取垂直像素數(shù)，使得即便在高速快門時也能讓預發(fā)光投射到所有EF評價塊區(qū)域的。
然而，由于對驅動頻率是趨向于增加地進行調整的，所以考慮到可能消耗功率會增大。
在本實施方式中，是根據(jù)快門速度變更驅動頻率的。現(xiàn)在，采用驅動頻率可選擇40MHz、20MHz、10MHz這3種的傳感器。
另外，設數(shù)字照相機的同步快門速度為1/500s(2ms)，進而設預發(fā)光時間為1/2000s(0.5ms)，40MHz驅動時的讀取時間為1.5ms。在這種情況下，同步快門速度變成大于等于(40MHz驅動時的讀取時間+預發(fā)光時間)，預發(fā)光投射到所有EF評價塊區(qū)域。
進而，假設20MHz驅動時的讀取時間為2ms，10MHz驅動時的讀取時間為2.5ms。在這種情況下，在20MHz驅動時，滿足上述式(1)的最小的快門速度成為讀取時間2ms+預發(fā)光時間0.5ms＝2.5ms(1/400s)。即，大于等于2.5ms的快門速度也可以將驅動頻率設定為20MHz。同樣地，在10MHz驅動時，滿足上述式(1)的最小的快門速度為讀取時間2.5ms+預發(fā)光時間0.5ms＝3.0ms(1/333s)。即，大于等于3.0ms的快門速度也可以將驅動頻率設定為10MHz。
即，總結快門速度Tv和驅動頻率，如以下這樣。
(情況1)2ms≤Tv＜2.5ms以驅動頻率40MHz滿足上述式(1)。
(情況2)2.5ms≤Tv＜3ms以驅動頻率20MHz滿足上述式(1)。
(情況3)3ms≤Tv以驅動頻率10MHz滿足上述式(1)。
將上述關系總結于圖16?；诖?，不需要始終以40MHz的頻率驅動，可以根據(jù)快門速度而放慢驅動頻率，結果是能夠降低功率消耗。
(其他實施方式)另外，顯然本發(fā)明的目的還可以這樣來實現(xiàn)將記錄了實現(xiàn)上述實施方式的功能的軟件的程序代碼的存儲介質，提供給系統(tǒng)或者裝置，該系統(tǒng)或者裝置的計算機(或者CPU、MPU)讀出并執(zhí)行存儲在存儲介質中的程序代碼。
在這種情況下，從存儲介質中讀出的程序代碼本身就實現(xiàn)上述實施方式的功能，存儲代碼本身以及存儲了該程序代碼的存儲介質就構成本發(fā)明。
作為用于提供程序代碼的存儲介質，可以使用例如軟盤、硬盤、光盤、光磁盤、CD-ROM、CD-R、磁帶、非易失性存儲卡、ROM等。
而且，不僅通過計算機執(zhí)行讀出的程序代碼，能夠實現(xiàn)上述實施方式的功能，根據(jù)該程序代碼的指示，在計算機上運行的OS(基本系統(tǒng)或操作系統(tǒng))等進行實際處理的一部分或全部，通過該處理實現(xiàn)上述實施方式的功能的情況顯然也包含在本發(fā)明的范圍內。
進而，從存儲介質讀出的程序代碼，在被寫入到插在計算機中的功能擴展卡或連接在計算機上的功能擴展單元所具備的存儲器中后，根據(jù)該程序代碼的指示，該功能擴展卡或功能擴展單元所具有的CPU等進行實際處理的一部分或全部，通過該處理來實現(xiàn)上述實施方式的功能的情況顯然也包含在本發(fā)明的范圍內。
以上，通過優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了詳細的說明，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本發(fā)明可以進行各種不同的變更，并且應該理解為，本發(fā)明不受上述特定的實施方式的限定，其范圍由所附的權利要求限定。
權利要求
1.一種圖像攝取裝置，其特征在于，包括攝像單元，配置有多行包含光電轉換元件的像素；驅動單元，按一行或數(shù)行單位錯開曝光期間地驅動上述攝像單元；以及控制單元，在發(fā)光時，能將從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取模式，切換成與直通顯示時不同的發(fā)光讀取模式，其中，該直通顯示是將從上述攝像單元依次輸出的連續(xù)圖像顯示在顯示單元上；其中，上述發(fā)光讀取模式為，使最初讀出的行的曝光期間的一部分，與最后讀出的行的曝光期間的一部分在時間上重疊。
2.一種圖像攝取裝置，其特征在于，包括攝像單元，配置有多行包含光電轉換元件的像素；驅動單元，按一行或數(shù)行單位錯開曝光期間地驅動上述攝像單元；以及控制單元，在發(fā)光時，能將從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取模式，切換成與直通顯示時不同的發(fā)光讀取模式，其中，該直通顯示是將從上述攝像單元依次輸出的連續(xù)圖像顯示在顯示單元上；其中，上述發(fā)光讀取模式為，使從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取期間，比上述直通顯示時的讀取模式的讀取期間短。
3.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的圖像攝取裝置，其特征在于在上述發(fā)光讀取模式下，使得滿足快門速度大于等于從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取時間與發(fā)光時間之和這一條件。
4.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的圖像攝取裝置，其特征在于變更讀取水平像素數(shù)、驅動頻率、水平消隱時間、讀取垂直像素數(shù)中任意一個或多個的值。
5.根據(jù)權利要求4所述的圖像攝取裝置，其特征在于在變更上述驅動頻率的值時，根據(jù)快門速度變更驅動頻率。
6.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的圖像攝取裝置，其特征在于在上述發(fā)光讀取模式下不進行直通顯示。
7.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的圖像攝取裝置，其特征在于具有指示自動曝光處理的動作開始的第1快門開關和指示攝影開始的第2快門開關，在閃光燈為開的情況下，在上述第2快門開關變成開時，切換至上述發(fā)光讀取模式。
8.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的圖像攝取裝置，其特征在于在上述發(fā)光時，將快門速度與預定的閾值進行比較，根據(jù)該比較結果切換為上述發(fā)光讀取模式。
9.根據(jù)權利要求8所述的圖像攝取裝置，其特征在于上述預定的閾值為從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取時間與發(fā)光時間之和。
10.一種圖像攝取裝置的控制方法，該圖像攝取裝置包括配置有多行包含光電轉換元件的像素的攝像單元，和按一行或數(shù)行單位錯開曝光期間地驅動上述攝像單元的驅動單元，該控制方法的特征在于包括在發(fā)光時能將從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取模式切換成與直通顯示時不同的發(fā)光讀取模式的步驟，其中，該直通顯示為將從上述攝像單元依次輸出的連續(xù)圖像顯示在顯示單元上，其中，上述發(fā)光讀取模式為，使最初讀出的行的曝光期間的一部分，與最后讀出的行的曝光期間的一部分在時間上重疊。
11.一種圖像攝取裝置的控制方法，該圖像攝取裝置包括配置有多行包含光電轉換元件的像素的攝像單元，和按一行或數(shù)行單位錯開曝光期間地驅動上述攝像單元的驅動單元，該控制方法的特征在于包括在發(fā)光時能將從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取模式切換成與直通顯示時不同的發(fā)光讀取模式的步驟，其中，該直通顯示為將從上述攝像單元依次輸出的連續(xù)圖像顯示在顯示單元上，其中，上述發(fā)光讀取模式為，使從上述攝像單元的預定區(qū)域讀出信號的讀取期間，比上述直通顯示時的讀取模式的讀取期間短。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有固體攝像元件(14)的圖像攝取裝置及圖像攝取裝置的控制方法，該固體攝像元件(14)構成為，將多個包含光電轉換元件的像素配置成矩陣狀，按一行或數(shù)行單位讀出信號，并且能從任意的塊區(qū)域讀出信號。而且，具有發(fā)光讀取模式，該發(fā)光讀取模式為，在發(fā)光時調整與固體攝像元件(14)的讀出有關的參數(shù)，使得產(chǎn)生構成固體攝像元件(14)的預定塊區(qū)域的全部行所共有的曝光期間。由此，即使在以高速快門進行閃光燈攝影時，也能進行高精度的光量檢測。
文檔編號H04N3/15GK1798273SQ20051013566
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權日2004年12月28日
發(fā)明者鈴木將一 申請人:佳能株式會社