CN111095910B - 摄像控制装置、摄像装置、摄像控制方法及记录介质 - Google Patents

摄像控制装置、摄像装置、摄像控制方法及记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无需使用APD滤镜便能够获得最佳的APD效果的摄像控制装置、摄像装置、摄像控制方法及记录介质。具有在摄像面(60)的前方配置有光圈(2)的成像元件(5)的数码相机(100)具备：摄像控制部(11A)，在摄像面(60)入射有来自被摄体的光的状态下，即，未配置或不使用机械快门的状态，通过控制驱动成像元件(5)的成像元件驱动部(10)，在整个摄像面(60)上同时开始像素(61)的曝光之后，同时结束像素(61)的该曝光；及光圈控制部(11B)，在从开始该曝光到结束该曝光为止的期间，将光圈(2)的光圈值依次改变为多个值。光圈控制部(11B)将使光圈值维持在多个值的每一个值的时间控制为基于表示APD滤镜的透光率特性的函数的时间。

Description

摄像控制装置、摄像装置、摄像控制方法及记录介质
技术领域
本发明涉及一种摄像控制装置、摄像装置、摄像控制方法及摄像控制程序。
背景技术
作为用于改善离焦图像、即所谓的模糊像的滤光器已知有变迹滤镜(apodizationfilter；APD滤镜)。APD滤镜为距光轴中心的距离越大则与光轴垂直的面内的透光率越降低的滤光器，若使用该APD滤镜，则能够使模糊像的轮廓平缓。
搭载APD滤镜的透镜装置的成本变高。并且，在进行相位差AF(自动聚焦，AutoFocus)的摄像装置中，若通过APD滤镜对被摄体进行拍摄，则有可能对AF性能产生影响。
因此，提出了用于无需使用APD滤镜便获得APD效果的方案(参考专利文献1及专利文献2)。
专利文献1及专利文献2中记载有通过在成像元件的曝光中改变光圈值来获得APD效果。
并且，在专利文献3中记载有虽然不以获得APD效果为目的，但在成像元件的曝光中改变光圈值的技术。
而且，在专利文献4及专利文献5中记载有如下技术：虽然不以获得APD效果为目的，但一边改变光圈值一边进行多次拍摄，并对通过这各拍摄获得的摄像图像进行合成。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-049298号公报
专利文献2：日本特开平10-333221号公报
专利文献3：日本特开2016-173444号公报
专利文献4：日本特开2015-204470号公报
专利文献5：日本特开2011-114441号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
专利文献1及专利文献3中所记载的摄像装置通过焦平面快门控制成像元件的曝光时间。焦平面快门为使前帘与后帘之间的狭缝移动来进行成像元件的曝光的机构。因此，在成像元件的整个摄像面中，无法使曝光的开始定时均匀。
因此，如专利文献1及专利文献3中所记载那样，在使用焦平面快门进行拍摄且在曝光中改变光圈的情况下，在通过拍摄获得的摄像图像的上下区域中模糊程度发生变化。
图11是例示在使用焦平面快门进行拍摄且在曝光中改变光圈的情况下的成像元件的摄像面的曝光状态的图。
图11中，成像元件的摄像面被曝光的期间作为平行四边形的框而示出。图11示出在成像元件的曝光期间(焦平面快门的狭缝从摄像面的上端移动到下端的期间)，光圈从F1.4变化到F2.5的例子。
图11所示的例子中，在成像元件的摄像面的上端侧，以F1.4的光圈值被曝光的期间充分得到确保，而以F2.5的光圈值被曝光的期间并未充分得到确保。因此，通过图11所示的驱动获得的摄像图像在上端侧与下端侧之间模糊程度不同。
专利文献2中所记载的摄像装置为将与光圈的结构相同的透镜快门兼作光圈，在打开该透镜快门进行胶片的曝光期间，通过改变该透镜快门的开口量而获得APD效果的装置。
然而，该摄像装置需要通过透镜快门的打开/关闭控制来控制曝光时间。因此，难以控制曝光时间。并且，如专利文献2的0109-0112段中所记载那样，根据曝光时间的长度无法获得APD效果。
专利文献4、5中所记载的摄像装置并未设想在一次曝光中改变光圈及获得APD效果，没有认识到上述课题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种无需使用APD滤镜便能够获得最佳的APD效果的摄像控制装置、摄像装置、摄像控制方法及摄像控制程序。
用于解决技术课题的手段
本发明的摄像控制装置，其内置于摄像装置，该摄像装置具有成像元件，该成像元件包括二维状地排列有多个像素的摄像面，且在上述摄像面的前方配置有光圈，该摄像控制装置具备：摄像控制部，在上述摄像面入射有来自被摄体的光的状态下，通过控制驱动上述成像元件的成像元件驱动部，在整个上述摄像面上同时开始上述像素的曝光之后，同时结束上述像素的上述曝光；及光圈控制部，在从开始上述曝光到结束上述曝光为止的期间，将上述光圈的光圈值依次改变为多个值，上述光圈控制部将使上述光圈值维持在上述多个值的每一个值的时间控制为基于表示距光轴中心的距离越大则光的透射率越降低的滤光器的上述距离与上述透射率之间的关系的函数的时间。
本发明的摄像装置具备上述摄像控制装置及上述成像元件。
本发明的摄像控制方法为摄像装置的摄像控制方法，该摄像装置具有成像元件，该成像元件包括二维状地排列有多个像素的摄像面，且在上述摄像面的前方配置有光圈，该摄像控制方法具备：摄像控制步骤，在上述摄像面入射有来自被摄体的光的状态下，通过控制驱动上述成像元件的成像元件驱动部，在整个上述摄像面上同时开始上述像素的曝光之后，同时结束上述像素的上述曝光；及光圈控制步骤，在从开始上述曝光到结束上述曝光为止的期间，将上述光圈的光圈值依次改变为多个值，在上述光圈控制步骤中，将使上述光圈值维持在上述多个值的每一个值的时间控制为基于表示距光轴中心的距离越大则光的透射率越降低的滤光器的上述距离与上述透射率之间的关系的函数的时间。
本发明的摄像控制程序使摄像装置的处理器执行如下步骤，该摄像装置具有成像元件，该成像元件包括二维状地排列有多个像素的摄像面，且在上述摄像面的前方配置有光圈，所述步骤包括：摄像控制步骤，在上述摄像面入射有来自被摄体的光的状态下，通过控制驱动上述成像元件的成像元件驱动部，在整个上述摄像面上同时开始上述像素的曝光之后，同时结束上述像素的上述曝光；及光圈控制步骤，在从开始上述曝光到结束上述曝光为止的期间，将上述光圈的光圈值依次改变为多个值，在上述光圈控制步骤中，将使上述光圈值维持在上述多个值的每一个值的时间控制为基于表示距光轴中心的距离越大则光的透射率越降低的滤光器的上述距离与上述透射率之间的关系的函数的时间。
发明效果
根据本发明，能够提供一种无需使用APD滤镜便能够获得最佳的APD效果的摄像控制装置、摄像装置、摄像控制方法及摄像控制程序。
附图说明
图1是表示本发明的摄像装置的一实施方式的数码相机100的概略结构的图。
图2是表示图1所示的成像元件5的概略结构的平面示意图。
图3是表示图2所示的成像元件5的像素61的概略结构的平面示意图。
图4是图3所示的像素61的A-A线的截面示意图。
图5是图1所示的数码相机100中的系统控制部11的功能框图。
图6是表示基于光圈控制数据的光圈2的F值的可变控制的一例的图。
图7是表示APD滤镜的透光率特性的一例的图。
图8是用于说明每一个F值的维持时间的计算方法的示意图。
图9是表示本发明的摄像装置的一实施方式的智能手机200的外观的图。
图10是表示图9所示的智能手机200的结构的框图。
图11是例示在使用焦平面快门进行拍摄且在曝光中改变光圈的情况下的成像元件的摄像面的曝光状态的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的摄像装置的一实施方式的数码相机100的概略结构的图。
图1所示的数码相机100具备具有成像透镜1、光圈2、透镜控制部4、透镜驱动部8及光圈驱动部9的透镜装置40。
透镜装置40可以是能够装卸于数码相机100主体的装置，也可以是与数码相机100主体一体化的装置。
成像透镜1包括能够沿光轴方向移动的聚焦透镜或变焦透镜等。
透镜装置40的透镜控制部4构成为能够通过有线或无线与数码相机100的系统控制部11通信。
透镜控制部4按照来自系统控制部11的指令，通过经由透镜驱动部8控制成像透镜1中所包含的聚焦透镜来改变聚焦透镜的主点的位置，或通过经由透镜驱动部8控制成像透镜1中所包含的变焦透镜来改变变焦透镜的位置(焦距)，或经由光圈驱动部9控制光圈2的光圈值(以下，称为F值)。
数码相机100还具备通过包括成像透镜1及光圈2的摄像光学系统对被摄体进行拍摄的MOS型成像元件5。
成像元件5具有二维状地排列有多个像素的摄像面，将通过摄像光学系统成像于该摄像面的被摄体像通过该多个像素转换为像素信号并输出。以下，将从成像元件5的各像素输出的像素信号的集合称为摄像图像信号。
成像元件5在焦平面快门或与光圈2分体的透镜快门等机械快门未配置于摄像面的前方的状态下，通过摄像光学系统对被摄体进行拍摄。即，数码相机100为所谓无机械快门的相机。
总括控制数码相机100的电气控制系统整体的系统控制部11经由成像元件驱动部10驱动成像元件5，将通过透镜装置40的摄像光学系统拍摄的被摄体像作为拍摄图像信号来输出。
成像元件驱动部10通过根据来自系统控制部11的指令生成驱动信号并将该驱动信号供给至成像元件5，从而驱动成像元件5。成像元件驱动部10的硬件结构为组合半导体元件等电路元件而构成的电路。
来自利用者的命令信号通过操作部14输入到系统控制部11。操作部14包括后述的与显示面23一体化的触摸面板和各种按钮等。
系统控制部11总括控制数码相机100整体，其硬件结构为执行包含摄像控制程序的程序而进行处理的各种处理器。
作为各种处理器，包括作为执行程序而进行各种处理的通用的处理器的CPU(中央处理器，Central Prosessing Unit)、作为在FPGA(现场可编程门阵列，FieldProgrammable Gate Array)等的制造后能够改变电路结构的处理器的可编程逻辑器件(Programmable Logic Device：PLD)或作为具有为了执行ASIC(专用集成电路，Application Specific Integrated Circuit)等特定处理而专门设计的电路结构的处理器的专用电路等。
更具体而言，这些各种处理器的结构为组合半导体元件等电路元件而成的电路。
系统控制部11可以由各种处理器中的一个构成，也可以由相同种类或不同种类的两个以上的处理器的组合(例如，多个FPGA的组合或CPU与FPGA的组合)构成。
而且，该数码相机100的电气控制系统具备：存储器16，包括RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)及ROM(只读存储器，Read only memory)；存储器控制部15，进行向存储器16的数据存储及来自存储器16的数据读出的控制；数字信号处理部17，对从成像元件5输出的摄像图像信号进行数字信号处理，并生成遵循了例如JPEG(联合图像专家小组，Joint Photographic Experts Group)格式等各种格式的摄像图像数据；外部存储器控制部20，进行向存储介质21的数据存储及来自存储介质21的数据读出的控制；显示面23，由有机EL(电致发光，electroluminescence)面板或液晶面板等构成；及显示控制器22，控制显示面23的显示。
存储器16中所包含的ROM中存储有由系统控制部11执行的包含摄像控制程序的程序。
存储介质21为内置于数码相机100的闪存等半导体存储器或能够装卸于数码相机100的便携式半导体存储器等。
存储器控制部15、数字信号处理部17、外部存储器控制部20及显示控制器22通过控制总线24及数据总线25彼此连接，并由来自系统控制部11的指令控制。
数字信号处理部17的硬件结构为执行程序而进行处理的上述中例示的各种处理器。
显示控制器22包括执行程序而进行处理的上述中例示的各种处理器及用于保持应显示于显示面23的图像的数据的显示存储器。
图2是表示图1所示的成像元件5的概略结构的平面示意图。
成像元件5具备：摄像面60，由沿第一方向的行方向L排列的多个像素61构成的像素行62沿与行方向L正交的第二方向的列方向Y排列有多个；驱动电路63，驱动排列在摄像面60的像素61；及信号处理电路64，对从排列在摄像面60的像素行62的各像素61读出到信号线的像素信号进行处理。
以下，在图2中将摄像面60的列方向Y的一端侧(图中的上侧)的端部称为上端，将摄像面60的列方向Y的另一端侧(图中的下侧)的端部称为下端。
图3是表示图2所示的成像元件5的像素61的概略结构的平面示意图。
如图3所示，像素61具备形成于半导体基板的光电转换元件61A、电荷保持部61B、电荷转移部61C、浮动扩散61D及读出电路61E。
光电转换元件61A接收通过了透镜装置40的摄像光学系统的光，产生并积蓄与受光量对应的电荷。光电转换元件61A例如由形成于半导体基板内的硅光电二极管构成。
电荷转移部61C将积蓄在光电转换元件61A的电荷转移至电荷保持部61B。电荷转移部61C由半导体基板内的杂质区域及形成于该杂质区域的上方的电极构成。
通过施加到构成电荷转移部61C的电极的电压由驱动电路63(参考图2)控制，进行从光电转换元件61A向电荷保持部61B的电荷的转移。
电荷保持部61B保持由电荷转移部61C从光电转换元件61A转移过来的电荷。电荷保持部61B由半导体基板内的杂质区域构成。
浮动扩散61D用于将电荷转换为电压信号，且保持在电荷保持部61B的电荷转移过来。
读出电路61E为将与浮动扩散61D的电位对应的电压信号作为像素信号读出到信号线65的电路。读出电路61E被图2所示的驱动电路63驱动。
图4是图3所示的成像元件5的像素61的A-A线的截面示意图。
如图4所示，在N型基板70表面形成有P阱层71，在P阱层71的表面部形成有光电转换元件61A。
光电转换元件61A由N型杂质层73及形成于其上的P型杂质层74构成。由N型基板70及P阱层71构成半导体基板。
在P阱层71的表面部，与光电转换元件61A稍微分开而形成有由N型杂质层构成的电荷保持部61B。
在电荷保持部61B与光电转换元件61A之间的P阱层71的区域75的上方，隔着省略图示的氧化膜，形成有转移电极76。
由区域75及转移电极76构成图3的电荷转移部61C。图4的例子中，转移电极76形成在电荷保持部61B的上方为止，但转移电极76只要至少形成于区域75上方即可。
通过控制转移电极76的电位在区域75形成信道，能够将积蓄在光电转换元件61A的电荷转移至电荷保持部61B。转移电极76的电位由图2的驱动电路63控制。
在P阱层71的表面部，与电荷保持部61B稍微分开而形成有由N型杂质层构成的浮动扩散61D。
在电荷保持部61B与浮动扩散61D之间的P阱层71的上方，隔着省略图示的氧化膜，形成有读出电极72。
通过控制读出电极72的电位并在电荷保持部61B与浮动扩散61D之间的区域形成信道，能够将保持在电荷保持部61B的电荷转移至浮动扩散61D。读出电极72的电位由图2的驱动电路63控制。
图4所示的例子中，读出电路61E由用于复位浮动扩散61D的电位的复位晶体管77、将浮动扩散61D的电位转换为像素信号而输出的输出晶体管78及用于将从输出晶体管78输出的像素信号选择性地读出到信号线65的选择晶体管79构成。读出电路的结构仅为一例，并不限定于此。
另外，读出电路61E有时在多个像素61中共用。
光电转换元件61A虽然由硅光电二极管构成，但也可以由形成于半导体基板上方的有机或无机的光电转换材料的膜及形成于用于积蓄在该膜中产生的电荷的半导体基板内部的杂质区域构成。在该情况下，积蓄在该杂质区域中的电荷转移至图4的电荷保持部61B。
图2所示的驱动电路63将各像素61的转移电极76、读出电极72及读出电路61E按每一个像素行62独立地驱动而进行像素行62中所包含的各光电转换元件61A的复位(积蓄在光电转换元件61A的电荷的排出)、与积蓄在该各光电转换元件61A的电荷对应的像素信号的向信号线65的读出等。
并且，驱动电路63同时驱动所有的像素61的电荷转移部61C，将电荷同时从各像素61的光电转换元件61A转移至电荷保持部61B。驱动电路63由成像元件驱动部10控制。
通过将电荷转移部61C设为电荷能够转移的状态，且在读出电极72下方的半导体基板形成信道的状态下，由复位晶体管77对浮动扩散61D进行复位来进行光电转换元件61A的复位。
另外，也可以是如下结构：通过与光电转换元件61A相邻地单独设置电荷排出区域，由驱动电路63将积蓄在光电转换元件61A的电荷排出至该电荷排出区域，从而进行光电转换元件61A的复位。
图2所示的信号处理电路64对从像素行62的各像素61读出到信号线65的像素信号进行相关双采样处理，并将相关双采样处理后的像素信号转换为数字信号而输出至数据总线25。信号处理电路64由成像元件驱动部10控制。
数字信号处理部17对从成像元件5输出至数据总线25的像素信号实施去马赛克处理及γ补正处理等信号处理而生成摄像图像数据。
图5是图1所示的数码相机100中的系统控制部11的功能框图。
图1所示的数码相机100作为拍摄模式搭载有APD模式。该APD模式为在曝光成像元件5的摄像面60的曝光期间中，使光圈2的F值依次改变为多个值而获得具有与使用APD滤镜时相同的模糊程度的摄像图像的拍摄模式。图5所示的功能框表示在设置有该APD模式的情况下的系统控制部11的功能框。
如图5所示，系统控制部11通过执行存储于存储器16的ROM的包含摄像控制程序的程序，作为具备摄像控制部11A及光圈控制部11B的摄像控制装置发挥功能。
摄像控制部11A控制成像元件驱动部10，在整个摄像面60上同时开始所有的像素61的曝光之后，同时结束该曝光。具体而言，摄像控制部11A使成像元件驱动部10执行包括全局复位驱动、全局快门驱动及滚动读出驱动的组的驱动。
全局复位驱动为同时复位摄像面60上的所有的像素61各自的光电转换元件61A并同时开始该所有的像素61的曝光的驱动。
全局快门驱动为通过由上述全局复位驱动在各像素61中开始的曝光将积蓄在该各像素61的光电转换元件61A的电荷转移至该各像素61的电荷保持部61B，并在该各像素61中同时结束曝光的驱动。
滚动读出驱动为从摄像面60的上端侧朝向下端侧依次选择包含通过上述全局快门驱动在驱动电荷保持部61B保持有电荷的像素61的像素行62，并将与保持在所选择的像素行62的电荷保持部61B的电荷对应的像素信号读出到信号线65的驱动。
光圈控制部11B在从通过摄像控制部11A的控制开始的上述曝光的开始至该曝光结束为止的期间(以下，称为曝光期间)，将光圈2的F值依次改变为多个值。
在存储器16的ROM中，将在曝光期间应设定的多个F值与应维持控制为该多个F值的每一个值的状态的时间(以下，称为维持时间)建立对应关联的光圈控制数据与成像透镜1的焦距、摄像灵敏度或曝光值等摄像条件对应而存储有多个组。
光圈控制部11B从ROM读出与在上述曝光期间确定的摄像条件对应的上述光圈控制数据，并根据所读出的光圈控制数据进行光圈2的F值的可变控制。
图6是表示基于光圈控制数据的光圈2的F值的可变控制的一例的图。图6中，示出光圈控制数据中所包含的多个F值为F1.4、F1.6、F1.8、F2、F2.2、F2.5及F2.8的合计7个例子。这些F值的数量或各F值的值中的一个或两个根据上述摄像条件而变化。
并且，图6中，示出与光圈控制数据中所包含的上述7个F值的每一个值对应的维持时间之比(与F1.4对应的维持时间：与F1.6对应的维持时间：与F1.8对应的维持时间：与F2对应的维持时间：与F2.2对应的维持时间：与F2.5对应的维持时间：与F2.8对应的维持时间)为1:1:3:6:10:8:3的例子。
如图6所示，当在APD模式下由用户发出拍摄命令时，在来自被摄体的光入射到摄像面60的状态下，通过摄像控制部11A的控制，在时刻t1进行全局快门驱动。通过该全局快门驱动，在整个摄像面60上同时开始像素61的曝光。
当到达从时刻t1经过规定的时间的时刻t8时，通过摄像控制部11A的控制，进行全局复位驱动。通过该全局复位驱动，在时刻t1开始的像素61的曝光在整个摄像面60上同时结束。如图6所示，摄像面60在从上端至下端为止的任一位置均同时开始曝光，并同时结束曝光。
在如此进行的时刻t1与时刻t8之间的曝光期间，在时刻t1，通过光圈控制部11B的控制，光圈2的F值被控制为F1.4。
在从时刻t1经过规定的时间T的时刻t2，通过光圈控制部11B的控制，光圈2的F值被控制为F1.6。在从时刻t2经过规定的时间T的时刻t3，通过光圈控制部11B的控制，光圈2的F值被控制为F1.8。
在从时刻t3经过规定的时间T的3倍的时间的时刻t4，通过光圈控制部11B的控制，光圈2的F值被控制为F2。
在从时刻t4经过规定的时间T的6倍的时间的时刻t5，通过光圈控制部11B的控制，光圈2的F值被控制为F2.2。
在从时刻t5经过规定的时间T的10倍的时间的时刻t6，通过光圈控制部11B的控制，光圈2的F值被控制为F2.5。
在从时刻t6经过规定的时间T的8倍的时间的时刻t7，通过光圈控制部11B的控制，光圈2的F值被控制为F2.8。
然后，从时刻t7经过规定的时间T的3倍的时间而到达时刻t8，且曝光期间结束。
通过这种光圈2的可变控制，成像元件5的摄像面60的中央附近的像素61的受光量变得比成像元件5的摄像面60的周边部的像素61的受光量多，通过曝光期间的曝光获得的摄像图像能够获得与通过APD滤镜拍摄被摄体时相同的图像。
图7是表示APD滤镜的透光率特性的一例的图。
图7所示的横轴表示在穿过APD滤镜的光轴中心且与APD滤镜的光轴垂直的平面内的、距该光轴中心的距离X。
图7所示的纵轴表示在距光轴中心距离X的位置上的APD滤镜的透光率。图7所示的纵轴的透光率成为将在距离X＝0的位置(即光轴中心)上的透光率作为最大值的“1”而标准化的值。
如此，APD滤镜具有透光率随着距光轴中心的距离变大而降低的光学特性。根据这种APD滤镜，能够降低入射于摄像面60的光的周边光量，能够对因失焦而产生的模糊像的轮廓赋予层次。
图6中例示的用于光圈2的可变控制的光圈控制数据根据图7所示的表示APD滤镜的透光率特性的预先确定的函数(具体而言为高斯函数)而创建。另外，该函数并不限于表示图7所示的曲线，根据所需的摄像性能使用适当的函数即可。
以下，对光圈控制数据的生成方法的一例进行说明。
构成光圈控制数据的多个F值可以是能够设定光圈2的所有的F值，也可以是从该所有的F值中任意选择的F值。以下，对F1.4、F1.6、F1.8、F2、F2.2、F2.5及F2.8的合计7个F值确定为构成光圈控制数据的多个F值的例子进行说明。
如此，当确定F值时，计算在光圈2被控制为所确定的各F值的状态下的从光圈2的光轴中心至光圈2的开口部的边缘为止的距离x。
光圈2的F值在将成像透镜1的焦距设为“f”的情况下由F值＝f/(2*x)……(1)表示。当该式(1)中针对距离x求解时，成为x＝f/(2*F值)……(2)。
因此，通过将特定的焦距f和上述所确定的各F值代入到该式(2)中，能够针对所确定的每一个F值计算距离x。
在此，将针对F1.4计算的距离x设为“x1”，将针对F1.6计算的距离x设为“x2”，将针对F1.8计算的距离x设为“x3”，将针对F2计算的距离x设为“x4”，将针对F2.2计算的距离x设为“x5”，将针对F2.5计算的距离x设为“x6”，将针对F2.8计算的距离x设为“x7”。
在图7所示的曲线图中追加了距离X＝x1～x7的直线的图为图8所示的图。
在图8中，与由用高斯函数表示的曲线、X＝x1的直线、X＝x2的直线及横轴所包围的区域的面积相当的光量为在F1.4的状态下应通过光圈2的光量。在焦距f被控制为特定值且光圈2被控制为各F值的状态下，每单位时间通过光圈2的光量是已知的。因此，能够将在F1.4的状态下获得与该面积相当的光量所需的时间作为与F1.4对应的维持时间TF1.4来求出。
在图8中，能够将从在F1.6的状态下获得与由用高斯函数表示的曲线、X＝x2的直线、X＝x3的直线及横轴所包围的区域的面积相当的光量所需的时间减去维持时间TF1.4而获得的时间作为与F1.6对应的维持时间TF1.6来求出。
在图8中，能够将从在F1.8的状态下获得与由用高斯函数表示的曲线、X＝x3的直线、X＝x4的直线及横轴所包围的区域的面积相当的光量所需的时间减去维持时间TF1.4及维持时间TF1.6而获得的时间作为与F1.8对应的维持时间TF1.8来求出。
在图8中，能够将从在F2的状态下获得与由用高斯函数表示的曲线、X＝x4的直线、X＝x5的直线及横轴所包围的区域的面积相当的光量所需的时间减去维持时间TF1.4、维持时间TF1.6及维持时间TF1.8而获得的时间作为与F2对应的维持时间TF2来求出。
在图8中，能够将从在F2.2的状态下获得与由用高斯函数表示的曲线、X＝x5的直线、X＝x6的直线及横轴所包围的区域的面积相当的光量所需的时间减去维持时间TF1.4、维持时间TF1.6、维持时间TF1.8及维持时间TF2而获得的时间作为与F2.2对应的维持时间TF2.2来求出。
在图8中，能够将从在F2.5的状态下获得与由用高斯函数表示的曲线、X＝x6的直线、X＝x7的直线及横轴所包围的区域的面积相当的光量所需的时间减去维持时间TF1.4、维持时间TF1.6、维持时间TF1.8、维持时间TF2及维持时间TF2.2而获得的时间作为与F2.5对应的维持时间TF2.5来求出。
在图8中，能够将从在F2.8的状态下获得与由用高斯函数表示的曲线、X＝x7的直线、纵轴及横轴所包围的区域的面积相当的光量所需的时间减去维持时间TF1.4、维持时间TF1.6、维持时间TF1.8、维持时间TF2、维持时间TF2.2及维持时间TF2.5而获得的时间作为与F2.8对应的维持时间TF2.8来求出。
图8中，以“F1.4”的相邻的矩形框的高度示意性地示出在将F1.4的状态维持维持时间TF1.4的情况下通过光圈2的光量。
并且，以“F1.6”的相邻的矩形框的高度示意性地示出在将F1.6的状态维持维持时间TF1.6的情况下通过光圈2的光量。
并且，以“F1.8”的相邻的矩形框的高度示意性地示出在将F1.8的状态维持维持时间TF1.8的情况下通过光圈2的光量。
并且，以“F2”的相邻的矩形框的高度示意性地示出在将F2的状态维持维持时间TF2的情况下通过光圈2的光量。
并且，以“F2.2”的相邻的矩形框的高度示意性地示出在将F2.2的状态维持维持时间TF2.2的情况下通过光圈2的光量。
并且，以“F2.5”的相邻的矩形框的高度示意性地示出在将F2.5的状态维持维持时间TF2.5的情况下通过光圈2的光量。
并且，以“F2.8”的相邻的矩形框的高度示意性地示出在将F2.8的状态维持维持时间TF2.8的情况下通过光圈2的光量。
图8的例子中，F1.4为第一值，F2.8为第二值，F2.5、F2.2或F2为第一值与第二值之间的第三值。
如上所述，对特定的焦距f生成一个光圈控制数据。通过在数码相机100中能够设定的所有的值依次改变该特定的焦距f而进行上述处理，针对在数码相机100中能够设定的所有的焦距分别生成光圈控制数据。并且，按每一个摄像灵敏度与曝光值的组合确定多个F值的数量或各值，针对该所确定的F值，通过对各焦距f进行上述处理，按每一个摄像条件生成光圈控制数据。
如此，根据图1的数码相机100，通过摄像控制部11A的控制，在整个摄像面60上像素61的曝光期间被统一，在该状态下，在曝光期间中进行光圈2的F值的可变控制。因此，根据该曝光期间获得的摄像图像在上端侧与下端侧之间模糊状态不会产生差异，能够获得良好的APD效果。
并且，图1的数码相机100中，用于获得摄像图像的曝光期间的开始定时和结束定时通过基于摄像控制部11A的控制的成像元件5的驱动而被确定。即，光圈2的控制与曝光期间的控制是独立进行的。因此，曝光期间的控制变得容易，并且即使在曝光期间短的情况下，也能够可靠地获得APD效果。
并且，图1的数码相机100中，光圈控制部11B根据与在摄像时设定的摄像条件对应的光圈控制数据，进行光圈2的F值的可变控制。因此，即使在摄像条件改变的情况下，也能够获得具有APD效果的摄像图像，并能够提高便利性。
另外，数码相机100为成像透镜1的焦距可变的结构，但该焦距可以固定。或，也可以是将成像透镜1的焦距在其他拍摄模式下设为可变，在APD模式下设为固定的结构。
以上的说明中，示出了光圈控制数据中所包含的F值的数量为7个的例子，但该F值的数量只要至少为两个，则能够获得与使用APD滤镜的情况接近的摄像图像。通过将该F值的数量设为3个以上、优选设为5个以上，能够获得与使用APD滤镜的情况更接近的摄像图像。
数码相机100的成像元件5只要是无需使用机械快门，在所有的像素中能够同时开始曝光且同时结束该曝光的驱动即可，例如可以是CCD(电荷耦合器件，Charge CoupledDevice)图像传感器。
并且，数码相机100没有搭载机械快门，但也可以搭载机械快门。
在该情况下，在APD模式下，设为不使用该机械快门，在机械快门被打开且来自被摄体的光入射到摄像面60的状态下，摄像控制部11A进行对所有的像素61同时开始曝光之后同时结束曝光的控制即可。
接着，作为本发明的摄像装置的实施方式对智能手机的结构进行说明。
图9是表示本发明的摄像装置的一实施方式的智能手机200的外观的图。
图9所示的智能手机200具有平板状的框体201，且在框体201的一个面具备显示输入部204，该显示输入部204由作为显示面的显示面板202与作为输入部的操作面板203成为一体。
并且，这种框体201具备扬声器205、麦克风206、操作部207及相机部208。另外，框体201的结构并不限定于此，例如能够采用显示面与输入部独立的结构，或采用具有折叠结构或滑动机构的结构。
图10是表示图9所示的智能手机200的结构的框图。
如图10所示，作为智能手机的主要构成要件，具备无线通信部210、显示输入部204、通话部211、操作部207、相机部208、存储部212、外部输入输出部213、GPS(全球定位系统，Global Positioning System)接收部214、动作传感器部215、电源部216及主控制部220。
并且，作为智能手机200的主要功能，具备经由省略图示的基站装置BS与省略图示的移动通信网NW进行移动无线通信的无线通信功能。
无线通信部210按照主控制部220的命令对容纳于移动通信网NW的基站装置BS进行无线通信。使用该无线通信，进行语音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据等的收发、网络数据或流数据等的接收。
显示输入部204为通过主控制部220的控制，显示图像(静止图像及动态图像)或文字信息等而向利用者视觉传递信息，并且检测对所显示的信息的利用者操作的、即所谓的触摸面板，且具备显示面板202及操作面板203。
关于显示面板202，将LCD(液晶显示器，Liquid Crystal Display)、OELD(有机发光二极管，Organic Electro-Luminescence Display)等用作显示装置。
操作面板203为以能够视觉辨认显示于显示面板202的显示面上的图像的方式载置，且通过利用者的手指或触控笔来检测被操作的一或多个坐标的装置。若通过利用者的手指或触控笔操作该装置，则向主控制部220输出因操作而产生的检测信号。接着，主控制部220根据所接收的检测信号检测显示面板202上的操作位置(坐标)。
如图10所示，作为本发明的摄影装置的一实施方式而例示的智能手机200的显示面板202与操作面板203成为一体而构成显示输入部204，但成为如操作面板203完全覆盖显示面板202的配置。
在采用该配置的情况下，操作面板203可以在显示面板202以外的区域也具备检测利用者操作的功能。换言之，操作面板203可以具备针对与显示面板202重叠的重叠部分的检测区域(以下，称为显示区域)及针对其以外的不与显示面板202重叠的外缘部分的检测区域(以下，称为非显示区域)。
另外，可以使显示区域的大小与显示面板202的大小完全一致，但无需一定要使两者一致。并且，操作面板203可以具备外缘部分和其以外的内侧部分这两个感应区域。而且，外缘部分的宽度根据框体201的大小等来适当设计。
此外，作为在操作面板203所采用的位置检测方式，可列举矩阵开关方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方式、电磁感应方式、静电电容方式等，且能够采用任意方式。
通话部211具备扬声器205或麦克风206，将通过麦克风206输入的利用者的语音转换为能够通过主控制部220进行处理的语音数据而向主控制部220输出，或将通过无线通信部210或者外部输入输出部213接收的语音数据解码而从扬声器205输出。
并且，如图9所示，例如，能够将扬声器205搭载于与设置有显示输入部204的面相同的面，且将麦克风206搭载于框体201的侧面。
操作部207为使用了按键开关等的硬件键，且接收来自利用者的命令。例如，如图9所示，操作部207搭载于智能手机200的框体201的侧面，且为通过手指等按压时成为开启状态，将手指移开则通过弹簧等的复原力而成为关闭状态的按钮式开关。
存储部212存储主控制部220的控制程序及控制数据、应用软件、将通信对象的名称或电话号码等建立对应关联的地址数据、所收发的电子邮件的数据、通过Web浏览器下载的Web数据、已下载的内容数据，并且临时存储流数据等。并且，存储部212由内置于智能手机的内部存储部217及具有装卸自如的外部存储器用的插槽的外部存储部218构成。
另外，构成存储部212的各自的内部存储部217与外部存储部218使用闪存类型(flash memory type)、硬盘类型(hard disk type)、微型多媒体卡类型(multimedia cardmicro type)、卡类型的存储器(例如，MicroSD(注册商标)存储器等)、RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)及ROM(只读存储器，Read Only Memory)等存储介质而实现。
外部输入输出部213起到与连结于智能手机200的所有的外部设备的接口的作用，且用于通过通信等(例如，通用串行总线(USB：Universal Serial Bus)、IEEE1394等)或网络(例如，因特网、无线LAN(Local Area Network)、蓝牙(Bluetooth)(注册商标)、RFID(射频识别，Radio Frequency Identification)、红外线通信(Infrared Data Association：IrDA)(注册商标)、UWB(超宽带，Ultra Wideband)(注册商标)、紫峰(ZigBee)(注册商标)等)与其他外部设备直接或间接连接。
作为与智能手机200连结的外部设备，例如有有线/无线头戴式耳机、有线/无线外部充电器、有线/无线数据端口、经由卡插槽连接的存储卡(Memory card)或SIM(订户识别模块，Subscriber Identity Module)/UIM(用户识别模块，User Identity Module)卡、经由音频/视频I/O(输入/输出，Input/Output)端子连接的外部音频/视频设备、无线连接的外部音频/视频设备、有线/无线连接的智能手机、有线/无线连接的个人计算机、耳机等。
外部输入输出部213能够设为将接收的从这种外部设备传送的数据传递至智能手机200的内部各构成要件，或使智能手机200的内部数据被传送到外部设备。
GPS接收部214按照主控制部220的命令，接收从GPS卫星ST1～STn发送的GPS信号，执行基于所接收的多个GPS信号的定位运算处理，并检测包括智能手机200的纬度、经度、高度的位置。GPS接收部214在能够从无线通信部210或外部输入输出部213(例如，无线LAN)获取位置信息时，还能够利用该位置信息来检测位置。
动作传感器部215例如具备3轴的加速度传感器等，按照主控制部220的命令，检测智能手机200的物理动向。通过检测智能手机200的物理动向，检测出智能手机200的移动方向或加速度。将该检测结果输出至主控制部220。
电源部216按照主控制部220的命令向智能手机200的各部供给积蓄在电池(未图示)的电力。
主控制部220具备微处理器，按照存储部212所存储的控制程序及控制数据进行动作，从而总括控制智能手机200的各部。并且，主控制部220具备为了通过无线通信部210进行语音通信或数据通信而控制通信系统的各部的移动通信控制功能及应用程序处理功能。
应用程序处理功能通过主控制部220按照存储部212所存储的应用软件进行动作而实现。作为应用程序处理功能，例如有通过控制外部输入输出部213而与相向设备进行数据通信的红外线通信功能及进行电子邮件的收发的电子邮件功能或浏览网页的网络浏览器功能等。
并且，主控制部220具备根据接收数据或已下载的流数据等图像数据(静止图像或动态图像的数据)而将影像显示于显示输入部204等的图像处理功能。
图像处理功能是指，主控制部220对上述图像数据进行解码，并对该解码结果实施图像处理，从而将图像显示于显示输入部204的功能。
而且，主控制部220执行对显示面板202的显示控制和检测通过操作部207、操作面板203的利用者操作的操作检测控制。
通过显示控制的执行，主控制部220显示用于启动应用软件的图标或滚动条等软件键，或者显示用于创建电子邮件的窗口。
另外，滚动条是指，关于无法收敛于显示面板202的显示区域的大图像等，用于接收移动图像的显示部分的命令的软件键。
并且，通过执行操作检测控制，主控制部220检测通过操作部207的利用者操作，或通过操作面板203接收对上述图标的操作或对上述窗口的输入栏的字符串的输入，或者接收通过滚动条的显示图像的滚动要求。
而且，通过操作检测控制的执行而主控制部220具备判定对操作面板203的操作位置是否为与显示面板202重叠的重叠部分(显示区域)，或者是否为其以外的不与显示面板202重叠的外缘部分(非显示区域)，且控制操作面板203的感应区域或软件键的显示位置的触摸面板控制功能。
并且，主控制部220也能够检测对操作面板203的手势操作，并根据所检测的手势操作，执行预先设定的功能。
手势操作并不是以往单纯的触摸操作，而是指用手指等描绘轨迹，或同时指定多个位置，或者将这些组合而从多个位置至少对一个描绘轨迹的操作。
相机部208包括除了图1所示的数码相机100中的外部存储器控制部20、存储介质21、显示控制器22、显示面23及操作部14以外的结构。
能够将由相机部208生成的摄像图像数据存储于存储部212，或通过外部输入输出部213或无线通信部210输出。
图9所示的智能手机200中，相机部208搭载于与显示输入部204相同的面，但相机部208的搭载位置并不限定于此，也可以搭载于显示输入部204的背面。
并且，相机部208能够利用于智能手机200的各种功能。例如，能够在显示面板202显示通过相机部208获取的图像，或作为操作面板203的操作输入之一，利用相机部208的图像。
并且，在GPS接收部214检测位置时，还能够参考来自相机部208的图像来检测位置。而且，还能够参考来自相机部208的图像，不使用3轴加速度传感器，或者与3轴加速度传感器同时使用来判断智能手机200的相机部208的光轴方向，或判断当前的使用环境。当然，还能够在应用软件内利用来自相机部208的图像。
除此以外，能够将通过GPS接收部214获取的位置信息、通过麦克风206获取的语音信息(通过主控制部等，可以进行语音文本转换而成为文本信息等)、通过动作传感器部215获取的姿势信息等附加于静止图像数据或动态图像数据而存储于存储部212，或者通过外部输入输出部213或无线通信部210进行输出。
在如上所述的结构的智能手机200中，无需使用APD滤镜便也能够获得具有APD效果的摄像图像。
如以上说明，本说明书中公开有以下事项。
(1)一种摄像控制装置，其内置于摄像装置，该摄像装置具有成像元件，该成像元件包括二维状地排列有多个像素的摄像面，且在上述摄像面的前方配置有光圈，该摄像控制装置具备：摄像控制部，在上述摄像面入射有来自被摄体的光的状态下，通过控制驱动上述成像元件的成像元件驱动部，在整个上述摄像面上同时开始上述像素的曝光之后，同时结束上述像素的上述曝光；及光圈控制部，在从开始上述曝光到结束上述曝光为止的期间，将上述光圈的光圈值依次改变为多个值，上述光圈控制部将使上述光圈值维持在上述多个值的每一个值的时间控制为基于表示距光轴中心的距离越大则光的透射率越降低的滤光器的上述距离与上述透射率之间的关系的函数的时间。
(2)根据(1)所述的摄像控制装置，其中，上述多个值包括最小的第一值、最大的第二值及上述第一值与上述第二值之间的第三值，上述光圈值维持在上述第三值的时间分别比上述光圈值维持在上述第一值的时间及上述光圈值维持在上述第二值的时间长。
(3)根据(1)或(2)所述的摄像控制装置，其中，上述光圈控制部根据摄像条件确定上述光圈值的上述多个值。
(4)一种摄像装置，其具备(1)至(3)中任一项所述的摄像控制装置及上述成像元件。
(5)一种摄像装置的摄像控制方法，该摄像装置具有成像元件，该成像元件包括二维状地排列有多个像素的摄像面，且在上述摄像面的前方配置有光圈，该摄像控制方法具备：摄像控制步骤，在上述摄像面入射有来自被摄体的光的状态下，通过控制驱动上述成像元件的成像元件驱动部，在整个上述摄像面上同时开始上述像素的曝光之后，同时结束上述像素的上述曝光；及光圈控制步骤，在从开始上述曝光到结束上述曝光为止的期间，将上述光圈的光圈值依次改变为多个值，在上述光圈控制步骤中，将使上述光圈值维持在上述多个值的每一个值的时间控制为基于表示距光轴中心的距离越大则光的透射率越降低的滤光器的上述距离与上述透射率之间的关系的函数的时间。
(6)根据(5)所述的摄像控制方法，其中，上述多个值包括最小的第一值、最大的第二值及上述第一值与上述第二值之间的第三值，上述光圈值维持在上述第三值的时间分别比上述光圈值维持在上述第一值的时间及上述光圈值维持在上述第二值的时间长。
(7)根据(5)或(6)所述的摄像控制方法，其中，在上述光圈控制步骤中，根据摄像条件确定上述光圈值的上述多个值。
(8)一种摄像控制程序，其使摄像装置的处理器执行如下步骤，该摄像装置具有成像元件，该成像元件包括二维状地排列有多个像素的摄像面，且在上述摄像面的前方配置有光圈，所述步骤包括：摄像控制步骤，在上述摄像面入射有来自被摄体的光的状态下，通过控制驱动上述成像元件的成像元件驱动部，在整个上述摄像面上同时开始上述像素的曝光之后，同时结束上述像素的上述曝光；及光圈控制步骤，在从开始上述曝光到结束上述曝光为止的期间，将上述光圈的光圈值依次改变为多个值，在上述光圈控制步骤中，将使上述光圈值维持在上述多个值的每一个值的时间控制为基于表示距光轴中心的距离越大则光的透射率越降低的滤光器的上述距离与上述透射率之间的关系的函数的时间。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种无需使用APD滤镜便能够获得最佳的APD效果的摄像控制装置、摄像装置、摄像控制方法及摄像控制程序。
符号说明
100-数码相机，1-成像透镜，2-光圈，4-透镜控制部，5-成像元件，60-摄像面，61-像素，61A-光电转换元件，61B-电荷保持部，61C-电荷转移部，61D-浮动扩散，61E-读出电路，62-像素行，63-驱动电路，64-信号处理电路，65-信号线，70-N型基板，71-P阱层，72-读出电极，73-N型杂质层，74-P型杂质层，75-区域，76-转移电极，77-复位晶体管，78-输出晶体管，79-选择晶体管，8-透镜驱动部，9-光圈驱动部，10-成像元件驱动部，11-系统控制部，11A-摄像控制部，11B-光圈控制部，14-操作部，15-存储器控制部，16-存储器，17-数字信号处理部，20-外部存储器控制部，21-存储介质，22-显示控制器，23-显示面，24-控制总线，25-数据总线，40-透镜装置，200-智能手机，201-框体，202-显示面板，203-操作面板，204-显示输入部，205-扬声器，206-麦克风，207-操作部，208-相机部，210-无线通信部，211-通话部，212-存储部，213-外部输入输出部，214-GPS接收部，215-动作传感器部，216-电源部，217-内部存储部，218-外部存储部，220-主控制部，ST1～STn-GPS卫星。

Claims (8)

1.一种摄像控制装置，其内置于摄像装置，该摄像装置具有成像元件，该成像元件包括二维状地排列有多个像素的摄像面，且在所述摄像面的前方配置有光圈，该摄像控制装置具备：
摄像控制部，在向所述摄像面入射有来自被摄体的光的状态下，通过控制驱动所述成像元件的成像元件驱动部，在整个所述摄像面上同时开始所述像素的曝光之后，同时结束所述像素的所述曝光；及
光圈控制部，在从开始所述曝光到结束所述曝光为止的期间，将所述光圈的光圈值依次改变为多个值，
所述光圈控制部将使所述光圈值维持在所述多个值的每一个值的时间控制为基于表示距光轴中心的距离越大则光的透射率越降低的滤光器的所述距离与所述透射率之间的关系的函数的时间。
2.根据权利要求1所述的摄像控制装置，其中，
所述多个值包括最小的第一值、最大的第二值及所述第一值与所述第二值之间的第三值，
所述光圈值维持在所述第三值的时间分别比所述光圈值维持在所述第一值的时间及所述光圈值维持在所述第二值的时间长。
3.根据权利要求1或2所述的摄像控制装置，其中，
所述光圈控制部根据摄像条件确定所述光圈值的所述多个值。
4.一种摄像装置，其具备权利要求1或2所述的摄像控制装置及所述成像元件。
5.一种摄像装置的摄像控制方法，该摄像装置具有成像元件，该成像元件包括二维状地排列有多个像素的摄像面，且在所述摄像面的前方配置有光圈，该摄像控制方法具备：
摄像控制步骤，在向所述摄像面入射有来自被摄体的光的状态下，通过控制驱动所述成像元件的成像元件驱动部，在整个所述摄像面上同时开始所述像素的曝光之后，同时结束所述像素的所述曝光；及
光圈控制步骤，在从开始所述曝光到结束所述曝光为止的期间，将所述光圈的光圈值依次改变为多个值，
在所述光圈控制步骤中，将使所述光圈值维持在所述多个值的每一个值的时间控制为基于表示距光轴中心的距离越大则光的透射率越降低的滤光器的所述距离与所述透射率之间的关系的函数的时间。
6.根据权利要求5所述的摄像控制方法，其中，
所述多个值包括最小的第一值、最大的第二值及所述第一值与所述第二值之间的第三值，
所述光圈值维持在所述第三值的时间分别比所述光圈值维持在所述第一值的时间及所述光圈值维持在所述第二值的时间长。
7.根据权利要求5或6所述的摄像控制方法，其中，
在所述光圈控制步骤中，根据摄像条件确定所述光圈值的所述多个值。
8.一种记录介质，存储摄像控制程序，该摄像控制程序使摄像装置的处理器执行如下步骤，该摄像装置具有成像元件，该成像元件包括二维状地排列有多个像素的摄像面，且在所述摄像面的前方配置有光圈，所述步骤包括：
摄像控制步骤，在向所述摄像面入射有来自被摄体的光的状态下，通过控制驱动所述成像元件的成像元件驱动部，在整个所述摄像面上同时开始所述像素的曝光之后，同时结束所述像素的所述曝光；及
光圈控制步骤，在从开始所述曝光到结束所述曝光为止的期间，将所述光圈的光圈值依次改变为多个值，
在所述光圈控制步骤中，将使所述光圈值维持在所述多个值的每一个值的时间控制为基于表示距光轴中心的距离越大则光的透射率越降低的滤光器的所述距离与所述透射率之间的关系的函数的时间。
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