JP2020022034A - 撮像素子、撮像装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置における露出制御に関する演算処理を軽減し、かつ、露出制御の追従範囲を広く確保しながら、撮像目的にあった露出制御を行うことを可能とする撮像素子を提供する。【解決手段】複数の画素部１０１を有する撮像部によって取得された画像信号を出力する撮像素子５０６を設ける。撮像素子５０６は、撮像装置から目標輝度値を受信し、目標輝度値に対応する、画素部１０１の蓄積時間と撮像部の出力信号に対するゲインとに基づいて、撮像素子内での露出制御を実行する。撮像素子５０６は、被写体の輝度値が撮像素子内での露出制御範囲を超える場合に、撮像装置に対して露出制御を指示する【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子、撮像装置および制御方法に関する。

ライブビュー機能を有するデジタルカメラ等の撮像装置が提案されている。撮像装置は、一般的には、リアルタイムに自動露出（ＡＥ）制御を行うことで、適正な明るさで撮像画像の表示、記録を行う。露出制御要素は、シャッタ速度と、絞りと、ＩＳＯ感度である。また、撮像装置内にＮＤフィルタを内蔵し、自動切替する撮像装置も提案されている。ＮＤは、Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙの略称である。これらの露出制御要素のうちのいくつかは、ユーザの作画意図に応じて固定して用いられるが、撮像装置は、露出制御要素を可変とすることで、より広い輝度レンジでＡＥ追従することが可能である。

また、１２０ｆｐｓ〜１０００ｆｐｓといったハイフレームレート動画を搭載する撮像装置が増加しており、解像度もより大きくなってきている。撮像装置の高機能化が要因となり、撮像装置における演算処理部（以下、「ＣＰＵ」と記述）の負荷率やメモリ帯域が増加し、ＣＰＵでの露出演算処理の時間が増大する。ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略称である。露出演算処理に時間がかかると、露出変化への追従が更に遅れるので、ちらつきの原因となる異常露出のフレーム数が増加する。

特許文献１は、カラーフィルタの色毎に画像情報を積算し、積算値をＣＰＵに転送して画像データの転送処理にかかる時間を短縮することで、ＣＰＵの露出制御処理を高速化する撮像素子を開示している。

特開２００９−２９６３５３号公報

特許文献１が開示する撮像素子は、撮像素子内で、撮像された画像情報を積算して外部に出力し、センサとＣＰＵ間の転送データ量を削減することで露出制御を高速化する。しかし、この撮像素子では、積分値を受け取った後にＣＰＵでプログラム線図に応じて電子シャッタとゲインの演算が必要であり、ハイフレームレート動画のような高速駆動が必要な時には、ＣＰＵ処理負荷が増大し、露出演算処理が遅延する。本発明は、撮像装置における露出制御に関する演算処理を軽減し、かつ、露出制御の追従範囲を広く確保しながら、撮像目的にあった露出制御を行うことを可能とする撮像素子の提供を目的とする。

本発明の一実施形態の撮像素子は、複数の画素部を有する撮像部によって取得された画像信号を出力する撮像素子であって、撮像装置から目標輝度値を受信する受信手段と、前記目標輝度値に対応する、前記画素部の蓄積時間と前記撮像部の出力信号に対するゲインとに基づいて、前記撮像素子内での露出制御を実行する制御手段と、を備える。前記制御手段は、被写体の輝度値が前記撮像素子内での露出制御範囲を超える場合に、前記撮像装置に対して露出制御を指示する。

本発明の撮像素子によれば、撮像装置における露出制御に関する演算処理を軽減し、かつ、露出制御の追従範囲を広く確保しながら、撮影目的にあった露出制御を行うことが可能となる。

撮像素子の構成例を示す図である。 本実施形態のシステム構成を示す図である。 露出制御を説明する図である。 ＮＤフィルタ挿入時のタイミングチャートの一例を示す図である。 露出制御を説明するフローチャートである。 輝度レンジ変更時のタイミングチャートを示す図である。

（実施例１）
図１は、本実施形態における撮像素子の構成例を示す図である。
撮像素子５０６には、複数の画素部１０１が２次元アレイ状に配置されている。図１に示す例では、撮像素子５０６は、積層型構成を有しており、撮像部である第１のチップ（撮像層）１０と、第２のチップ（回路層）１１を備える。撮像素子５０６は、第１のチップ１０によって取得された画像信号を出力する。撮像信号処理回路５０７は、撮像素子５０６の出力信号を処理する。全体制御演算部５０９は、撮像素子５０６および撮像装置内のその他の構成部を制御する中枢部である。本実施形態において、撮像信号処理回路５０７と全体制御演算部５０９は、別の構成としているがこれに限られるものではなく、ＣＰＵを含む同じ回路上で構成してもよい。

各画素部１０１に対して、垂直出力線１０２、転送信号線１０３、リセット信号線１０４、行選択信号線１０５がそれぞれ接続されている。カラムＡＤＣブロック１１１は、画素部１０１に接続された垂直出力線１０２から出力される信号に対し、Ａ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換した信号を出力する。行走査回路１１２は転送信号線１０３、リセット信号線１０４、行選択信号線１０５により画素部１０１に接続される。複数の列走査回路１１３は、水平信号線１１５−ａ，１１５−ｂにより、複数のカラムＡＤＣブロック１１１に接続される。タイミング制御回路１１４は、カラムＡＤＣブロック１１１、列走査回路１１３にそれぞれタイミング制御信号を出力して制御を行う。カラムＡＤＣブロック１１１においてデジタル変換に用いる際の変換ゲインによって信号増幅を行ってもよいし、デジタル変換した後に不図示のデジタルゲイン回路にて信号増幅を行ってもよい。

切り替え部１１６は、水平信号線１１５−ａと１１５−ｂによる各信号を切り替えて、フレームメモリ１１７と素子内演算部１１８に出力する。パラレル・シリアル変換部（以下、Ｐ／Ｓ変換部と表記する）１１９は、素子内演算部１１８の出力を取得し、パラレル・シリアル変換を行う。Ｐ／Ｓ変換部１１９は、変換した信号を撮像信号処理回路５０７に出力する。

撮像素子５０６は、第２のチップ１１上に第１のチップ１０が積層された構造である。第１のチップ１０は、マトリックス状に配列された複数の画素部１０１を有し、光の入射側に配置される。つまり、第１のチップ１０は、被写体からの光を受光する入射側に位置している。各画素部１０１は、水平方向（行方向）において転送信号線１０３、リセット信号線１０４、および行選択信号線１０５に接続され、垂直方向（列方向）において垂直出力線１０２に接続される。なお、垂直出力線１０２は、各々、読み出し行単位に応じて接続先が異なる。

第２のチップ１１には、カラムＡＤＣブロック１１１、行走査回路１１２、列走査回路１１３、タイミング制御回路１１４等の画素駆動回路と、フレームメモリ１１７、素子内演算部１１８、Ｐ／Ｓ変換部１１９、露光制御部１２０が形成されている。

このように撮像素子５０６は、第１のチップ１０において画素部１０１が形成され、第２のチップ１１において画素駆動回路やメモリ回路や演算回路等が形成されている。撮像素子５０６の撮像層と回路層とで製造プロセスを分けることができるので、回路層における配線の細線化、高密度化による高速化、小型化、および高機能化を図ることができる。なお、第２のチップ１１の一部の回路を第１のチップ１０に設けるようにしてもよい。

本実施形態では、従来撮像装置側の撮像信号処理動作によって行われていた露出制御は回路層で行われる。すなわち、撮像素子５０６は、輝度検出結果から露出演算を行い、露光時間・ゲイン制御を撮像素子内のみで行うことができる構成を有する。ただし、露光時間やゲイン制御で露出制御できる範囲は限られているので、被写体の輝度値が撮像素子内の露出制御範囲を超える場合には、撮像装置側で露出変更手段（絞り、ＮＤフィルタ、撮像フレームレート、デジタルゲイン）の変更を合わせて行う。

切り替え部１１６は、チャンネルごとの水平信号線１１５−ａと１１５−ｂから出力される画像信号を、順次にフレームメモリ１１７へ選択的に出力する。フレームメモリ１１７は、出力された画像信号を一時的に記憶する。素子内演算部１１８は、撮像素子５０６内での露出制御の演算等を行う。素子内演算部１１８は、全体制御演算部５０９から目標輝度値を受信し、切り替え部１１６が出力した信号と、目標輝度値とに基づいて、画素部１０１の蓄積時間と、第１のチップ１０の出力信号に対するゲインとを演算する。Ｐ／Ｓ変換部１１９は、素子内演算部１１８で処理された画像情報に対し、タイミング制御回路１１４によるタイミング制御信号に合わせて変換を行い、撮像素子５０６の外部の撮像信号処理回路５０７へ出力する。露光制御部１２０は、素子内演算部１１８が演算した蓄積時間とゲインとに基づく、画素部１０１の露光制御（露出制御）を行う。

図２は、本実施形態のシステム構成を示す図である。
撮像装置４００と撮像素子５０６とで、撮像システムが実現される。撮像装置４００は、撮像素子５０６に接続し、撮影・表示・記録を実現する。もちろん、撮像素子５０６を有する装置全体を撮像装置として実現することもできる。レンズ部５０１は、レンズ駆動部５０２によって制御される。これにより、ズーム、フォーカス等が駆動制御される。メカニカルシャッタ（メカシャッタ）５０３、絞り５０４は、シャッタ・絞り駆動部５０５によって駆動制御される。レンズ部５０１を通った被写体像が、絞り５０４により適切な光量に調整され、撮像素子５０６上の撮像面に結像される。撮像素子５０６上の撮像面に結像した被写体像は、画素部１０１（図１）により光電変換される。光電変換により得られた信号は、ゲイン調整、アナログ信号からデジタル信号への変換を行うＡ／Ｄ変換が行われ、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂの信号として、撮像信号処理回路５０７に出力される。

撮像信号処理回路５０７は、ノイズを軽減するローパスフィルタ処理、シェーディング処理、ＷＢ処理などの各種の撮像信号処理、さらに各種の補正、画像信号の圧縮等を行う。全体制御演算部５０９は、撮像システム全体の制御と各種演算を行う。第１メモリ部５０８は、画像信号を一時的に記憶する。記録媒体制御インタフェース（Ｉ／Ｆ）部５１０は、記録媒体に画像信号の記録または読み出しを行う。表示部５１１は、画像信号の表示を行う。記録媒体５１２は、半導体メモリ等の着脱可能記憶媒体であり、画像信号の記録または読み出しを行う。

外部Ｉ／Ｆ部５１３は、外部コンピュータ等と通信を行うために用いられるインタフェースである。第２メモリ部５１４は、全体制御演算部５０９での演算結果の記憶、操作部５１５を通じてユーザが撮像装置に設定したカメラ情報の記憶を行う。操作部５１５を介してユーザが設定した撮像システムの駆動条件に関する情報は、全体制御演算部５０９に送られ、その情報に基づいて撮像システム全体の制御が行われる。

図３は、本実施形態における露出制御を説明する図である。
図３を参照して、被写体の輝度変化に応じた輝度レンジの変更を説明する。図３の横軸は、制御開始からの経過時間Ｔを示す。縦軸は、被写体輝度Ｂｖを示す。以下の説明では、露出制御を、ＡＥ制御とも記述する。

撮像素子５０６は、素子内でのＡＥ制御（撮像素子内ＡＥ制御）を行うことができる。撮像素子５０６で制御可能な要素は、画素部１０１の蓄積時間に対応する露光時間（シャッタ速度に相当）と、ゲイン（ＩＳＯ感度に相当）である。撮像素子内ＡＥ制御は、絞りやＮＤフィルタ等を加えた、撮像システム全体で制御できる露出制御範囲よりも狭く、その制御可能範囲は、図３中のＲ１に制限される。

撮像装置４００は、撮像素子５０６に対して、予め、撮像素子内ＡＥ制御範囲をＲ１より狭い範囲となるＲ２に定め、下限Ｂｖ値をｂ１、上限Ｂｖ値をｂ２に設定する。撮像素子内ＡＥ制御範囲は、撮像素子内での露出制御範囲である。撮像装置４００は、設定した撮像素子内ＡＥ制御範囲の情報を撮像素子５０６に送信する。これは、被写体の輝度が撮像素子内ＡＥ制御による追従範囲を超える輝度となった場合に、ＡＥ動作が停止して露出制御に遅延が生じることを防止するためである。

被写体の輝度が、ｂ１からｂ２の範囲では、撮像素子５０６が備える露光制御部１２０が、撮像素子内ＡＥ制御を実行し、輝度変化に合わせて露光時間及びゲインの制御を行う。時刻ｔ１で被写体輝度がｂ２になると、露光制御部１２０は、撮像装置４００に対して＋３段分の輝度レンジの変更要求を行う。輝度レンジの変更要求は、露出制御の指示である。変更する輝度レンジの段数については、被写体輝度の直近の変化率を撮像素子５０６内の素子内演算部１１８で測定し、素子内演算部１１８が、その測定結果により決定するようにしてもよい。これにより、今後の輝度変化予測を加味した上で、輝度レンジ変更段数を決めることができる。したがって、撮像素子内でのＡＥ制御レンジを有効に使うことができ、撮像装置のＣＰＵ演算負荷を削減することが可能である。

露光制御部１２０は、輝度レンジの変更要求により、輝度レンジの変更要求を行う前の撮像素子内での露出制御範囲の上限（ｂ２）が、輝度レンジの変更後の撮像素子内での露出制御範囲の中央に位置するように制御してもよい。これにより、後々の被写体輝度変化に幅広く対応することができる。

撮像装置４００が備える全体制御演算部５０９は、撮像素子５０６からの輝度レンジの変更依頼を受けて、所定の露出変更手段を用いて、露出制御（露出変更）を実行する。全体制御・演算部５０９は、例えば、露出変更手段として、ＮＤフィルタを用い、ＮＤフィルタを挿入または退避することで、露出制御を実行する。本実施形態では、撮像装置に内蔵されるＮＤフィルタは、挿入により３段分輝度低下する仕様とする。ただし、ＮＤフィルタの挿入、退避には一定の時間を要する。図３では、時刻ｔ２でＮＤフィルタの挿入が完了し、ＡＥ制御レンジが高輝度側に＋３段シフトしていることが示されている。全体制御演算部５０９は、撮像装置４００における露出制御のタイミングに関する情報（タイミング情報）を撮像素子５０６に送信する。そして、ライブ画像のちらつきを軽減するために、撮像素子５０６が備える露光制御部１２０が、受信したタイミング情報に基づいて、撮像素子内での露出制御のタイミングを設定する。これにより、撮像素子内ＡＥ制御が修正される。

図４は、ＮＤフィルタ挿入時のタイミングチャートの一例を示す図である。
図４には、撮像素子５０６に与えられる垂直同期信号（ＶＤ）のタイミングと、撮像素子５０６の露光タイミングが示される。時刻ｔ１５において、撮像装置４００が、ＮＤフィルタを挿入することにより、絞りとＮＤフィルタによるＡｖ値が、例えば、Ａｖ７からＡｖ１０に変化する。

また、図４には、撮像素子５０６から信号が読み出されるタイミングが、Ｅｖ値とともに示されている。Ｔ＝ｔ１において、撮像素子５０６から＋３段分の輝度レンジの変更要求がなされる。全体制御演算部５０９は、画像への影響を極力避けるため、露光を行っていないＴ＝ｔ１５まで経過してからＮＤフィルタを動作させるように制御する。ＮＤフィルタの挿入には、１ＶＤ以上の時間を要しており、その間に露光されるＴ＝ｔ１６からｔ１７までの期間は、ＮＤフィルタの過渡的状態であり、次のＶＤ期間であるＶ３期間に読み出される画像Ｐ２は、ちらつきを含み、好ましい画像ではない。したがって、全体制御演算部５０９は、画像Ｐ２を無効フレームとし、画像Ｐ１を代替画像として出力するように制御する。時刻Ｔ＝ｔ２でＮＤフィルタの挿入が完了すると、撮像装置は、時刻ｔ２１において、撮像素子５０６の露光開始を行い、Ｔｖ値をＴｖ１０からＴｖ７に変更する。これにより、Ｖ４期間に読み出される画像Ｐ３のＥｖ値は１７となり、画像Ｐ１と同じ輝度値になるように制御される。その後は、被写体輝度の変化に合わせて撮像素子内ＡＥ制御が継続される。

図５は、本実施形態における露出制御を説明するフローチャートである。
露出制御が開始されると、Ｓ５０１において、撮像装置４００が、撮像素子内での露出制御範囲（下限ｂ１と上限ｂ２）を設定し、撮像素子５０６へ通知する。また、撮像装置４００は、現在の撮像装置の絞り、ＮＤフィルタ、デジタルゲイン、撮像フレームレートに関する情報（初期露出制御値）を通知する。また、撮像装置４００は、目標輝度値を設定し、撮像素子５０６へ通知する。

次に、Ｓ５０２において、撮像素子５０６が、目標輝度値と初期露出制御値とに基づいて、露光時間とゲインを算出して設定する。続いて、Ｓ５０３において、撮像素子５０６が、ＡＥ制御を開始する。これにより、撮像素子内ＡＥ制御が開始される。

次に、Ｓ５０４において、撮像素子５０６が、ＡＥ制御を終了するかを判断する。例えば、操作部５１５を介したユーザの操作によって、静止画撮影の開始指示がされた場合、または電源ＯＦＦの指示がされた場合に、撮像素子５０６は、ＡＥ制御を終了すると判断する。撮像素子５０６が、ＡＥ制御を終了すると判断した場合は、処理を終了する。ＡＥ制御を終了しないと判断した場合は、処理がＳ５０５に進む。

Ｓ５０５において、撮像素子５０６が、画素部１０１から出力された信号に基づいて、被写体の輝度を検出する。続いて、Ｓ５０６において、撮像素子５０６が、Ｓ５０２での処理と同様に、露光時間とゲインを算出し、設定する。

次に、Ｓ５０７において、撮像素子５０６が、検出した被写体の輝度が、撮像素子内での露出制御範囲内であるかを判断する。撮像素子５０６が、被写体の輝度が撮像素子内での露出制御範囲内であると判断した場合は、処理がＳ５０４に戻る。撮像素子５０６が、被写体の輝度が撮像素子内での露出制御範囲を超えると判断した場合は、処理がＳ５０８に進む。

Ｓ５０８において、撮像素子５０６が備える露光制御部１２０が、撮像装置４００に指示する露出制御の内容を決定する。この例では、露光制御部１２０が、変更する輝度レンジの段数（露出変更段数）を決定する。そして、Ｓ５０９において、露光制御部１２０が、決定した露出変更段数を撮像装置４００へ通知する。これにより、撮像装置４００に対して露出制御の指示がなされる。

次に、Ｓ５１０において、撮像装置４００が備える全体制御演算部５０９が、撮像素子５０６から通知された露出変更段数に応じて、露出変更手段を選択し、設定する。また、Ｓ５１１において、全体制御演算部５０９が、撮像素子５０６に対して、露出制御に要する時間と、輝度値の時系列変化に関するタイミング情報を通知する。そして、Ｓ５１２において、撮像素子５０６、撮像装置４００の双方が、タイミング情報に応じた露出調節を実行する。そして、処理がＳ５０４にもどる。

以上の処理により、全体制御演算部５０９は、ＣＰＵ負荷やメモリ帯域の増加に加え、ハイフレームレートの動画など時間的に処理が厳しい駆動モードにおいて露出演算処理時間が間に合わない場合でも、フレーム毎の露出制御をすることが可能となる。本実施例によれば、基本的に撮像素子５０６内だけでＡＥ制御を行いながら、被写体の輝度値がＡＥ制御の追従範囲を超える場合には、撮像装置４００が、露出変更手段を利用して、最小の遅延で露出制御動作を継続することが可能である。

（実施例２）
実施例１では、被写体の輝度が高輝度側に遷移した場合の輝度レンジの変更について説明したが、実施例２では、被写体の輝度が低輝度側に遷移した場合の処理について説明する。

図６は、被写体の輝度が低輝度に遷移した場合の輝度レンジ変更時のタイミングチャートを示す図である。
図６には、図４と同様に、撮像素子５０６に与えられる垂直同期信号（ＶＤ）のタイミングと、撮像素子５０６の露光タイミングが示されている。本実施例においては、撮像装置４００は、撮像素子５０６からの露出制御の指示に基づいて、低輝度追従用に−３段分の輝度レンジシフトを行う。撮像装置４００は、例えば、絞りをＦ４．０からＦ２．０（Ａｖ値換算でＡｖ４からＡｖ２）へ２段分落とし、さらに撮像フレームレートを３０ＦＰＳから１５ＦＰＳに落とす（下げる）。絞りを２段分落とすとは、絞りを２段分開放する動作を行うことである。なお、ＮＤフィルタが挿入されている場合には、ＮＤフィルタを退避させる。濃度を変更可能なＮＤフィルタを適用する場合には、ＮＤフィルタの濃度を変更する。撮像フレームレートを変更前から１／２に落とすことによって、露光時間の最大値として３３. ３ｍｓから６６．７ｍｓまで制御可能となる。

時刻ｔ３において、撮像素子５０６から撮像装置４００に対して−３段分の輝度レンジの変更要求がなされると、撮像装置４００が備える全体制御演算部５０９が、絞りを２段分落とし、さらに撮像フレームレートを１／２に落とす。まず、全体制御演算部５０９は、次のＶ周期となるＶ２期間から撮像フレームレートが１５ｆｐｓとなるように撮像素子５０６に与える同期信号を調節する。また、全体制御演算部５０９は、Ｖ２期間にてＴｖ６相当の露光時間となるように、撮像素子５０６内の電子シャッタ設定を行う。次に、全体制御演算部５０９は、Ｖ２期間の先頭位置となる時刻ｔ４で、絞りを１段分落とす動作を行うように、シャッタ・絞り駆動部５０５へ指示する。絞り駆動が時刻ｔ４１で一旦終了し、時刻ｔ４２から露光開始、時刻ｔ５で露光終了となる。全体制御演算部５０９は、露光開始から露光終了までの間の時刻ｔ４３で、次のＶ３期間にてＴｖ７相当の露光時間となるように、撮像素子５０６内の電子シャッタ設定を行う。

次に、全体制御演算部５０９は、Ｖ３期間の先頭位置となる時刻ｔ５で、絞りをさらに１段分落とす動作を行うように、シャッタ・絞り駆動部５０５へ指示する。絞り駆動が、時刻ｔ５１で終了し、時刻ｔ５２から露光開始、時刻ｔ６で露光終了となる。

図６を参照して説明した処理のように、撮像装置４００が撮像フレームレートとＡｖ値を、撮像素子５０６がＴｖ値を協調して制御する。これにより、低輝度用の輝度レンジシフトを行いながら、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４期間で読み出される画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対して、ちらつきの発生が抑制される。撮像装置４００は、絞りに関しては、切り替えに要する時間を考慮して、段階的に変更しつつ、露光時間中の絞り駆動を回避する。このように、絞り、ＮＤフィルタの変更と、撮像フレームレートを下げる（周期を延ばす）ことによる輝度レンジシフトとを合わせて行う場合には、撮像装置４００は、撮像フレームレートの変更指示を先に行った後に、絞り、ＮＤフィルタの変更指示を行う。これにより、露光期間を避けながら絞り駆動させることができ、表示中のライブ画像のちらつきを抑えることができる。逆に、絞り、ＮＤフィルタの変更と、撮像フレームレートを上げる（周期を短くする）ことによる輝度レンジシフトとを合わせて行う場合には、撮像装置４００は、絞り、ＮＤフィルタの変更指示を先に行う。これによって、露光期間を回避するタイミングを長く取れるので、同様にちらつきを抑えることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

５０６ 撮像素子
５０９ 全体制御演算部

Claims (10)

1. 複数の画素部を有する撮像部によって取得された画像信号を出力する撮像素子であって、
   撮像装置から目標輝度値を受信する受信手段と、
   前記目標輝度値に対応する、前記画素部の蓄積時間と前記撮像部の出力信号に対するゲインとに基づいて、前記撮像素子内での露出制御を実行する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、被写体の輝度値が前記撮像素子内での露出制御範囲を超える場合に、前記撮像装置に対して露出制御を指示する
   ことを特徴とする撮像素子。
2. 前記撮像素子内での露出制御範囲は、予め前記撮像装置から前記撮像素子に対して設定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
3. 前記制御手段は、前記露出制御を指示する前の前記撮像素子内での露出制御範囲の上限が、前記露出制御を指示した後の前記撮像素子内での露出制御範囲の中央に位置するように制御する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子。
4. 前記受信手段は、さらに、前記撮像装置から前記露出制御に関するタイミング情報を受信し、
   前記制御手段は、前記受信されたタイミング情報に基づいて、前記撮像素子内での露出制御のタイミングを設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子。
5. 前記撮像素子から露出制御の指示を受けた撮像装置は、所定の露出変更手段によって、前記露出制御を実行する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像素子。
6. 前記所定の露出変更手段は、絞り、ＮＤフィルタ、デジタルゲイン、撮像フレームレートのうちのいずれかである
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像素子。
7. 前記撮像装置は、前記絞りまたはＮＤフィルタによる露出制御を撮像フレームレートの変更とともに行う場合には、前記絞りまたはＮＤフィルタによる露出制御を、露光時間を回避したタイミングで行う
   ことを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。
8. 前記撮像装置は、前記絞りまたはＮＤフィルタによる露出制御を撮像フレームレートの変更とともに行う場合、前記撮像フレームレートを下げるときには、前記絞りまたはＮＤフィルタの変更指示より前に前記撮像フレームレートの変更指示を行い、前記撮像フレームレートを上げるときには、前記撮像フレームレートの変更指示より前に前記絞りまたはＮＤフィルタの変更指示を行う
   ことを特徴とする請求項７に記載の撮像素子。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像素子と、
   前記撮像素子からの前記露出制御の指示を受けて、露出制御を実行する露出制御手段と、を備える
   ことを特徴とする撮像装置。
10. 複数の画素部を有する撮像部によって取得された画像信号を出力する撮像素子の制御方法であって、
    撮像装置から目標輝度値を受信する工程と、
    前記目標輝度値に対応する、前記画素部の蓄積時間と前記撮像部の出力信号に対するゲインとに基づいて、前記撮像素子内での露出制御を実行する工程と、
    被写体の輝度値が前記撮像素子内での露出制御範囲を超える場合に、撮像装置に対して露出制御を指示する工程と、を有する
    ことを特徴とする制御方法。
    

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