JP2003143487A

JP2003143487A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2003143487A
Application number: JP2001338212A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hashimoto; 仁史橋本; Hideaki Yoshida; 英明吉田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ブラックアウトに対して効果的な対策がなさ
れた撮像装置を提供する。【解決手段】撮像素子１０５と、撮像素子の出力に基
づいて撮像信号に対するブラックアウトの発生を検出す
るブラックアウト検出手段１４２とを有し、ブラックア
ウトが検出された場合には被写体像の照度を低下させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置、特にス
ミアやブルーミング等の擬似信号に起因して生じる有害
現象の対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ等の固体撮像素子では、温度変化
等による撮像素子の特性変化を補償するために、撮像面
の端（例えば右端と上端）の領域に遮光領域である光学
的黒領域（オプティカルブラック（ＯＢ）領域）を設
け、このＯＢ領域の画素から得られる出力信号に基づい
て、ＯＢクランプ回路により実際の有効画像領域の画素
からの撮像信号を補正している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高輝度
被写体によって生じるスミアやブルーミング等の擬似信
号が、上述したＯＢ領域にまで漏れ込む場合も生じ得
る。このような場合、後段のＯＢクランプ回路における
基準レベルが過大となるため、クランプ後における有効
画像領域の撮像信号は、本来得られるべき信号よりも低
いレベルで出力されることになる。特に、ＯＢ領域に近
い撮像エリア付近に太陽等の極めて強烈な高輝度被写体
が存在する場合は、その強烈なブルーミングやスミアに
よって近傍のＯＢ画素が飽和状態に達し、有効撮像エリ
アの一部〜全部にわたって黒レベルの信号が出力される
場合も生じ得る。

【０００４】上述したような現象、すなわち「撮像素子
内におけるＯＢ画素信号に対する疑似信号の混入に起因
して生じるクランプ後の撮像信号の異常なレベル低下現
象」を、以後ブラックアウトと呼ぶことにする。このブ
ラックアウトは、多くの場合本来明るい被写体が撮像さ
れるべき状況で発生し、かつ従来のフィルムカメラにお
いて生じる不具合（フレア、ゴースト、ハレーション
等）のいずれとも全く類似性が無いことから、撮影者に
奇異な印象や困惑を与える極めて有害な現象である。し
かしながら、従来はブラックアウトに対して何ら有効な
対策が施されていなかった。

【０００５】本発明は上記従来の課題に対してなされた
ものであり、上述したブラックアウトに対して効果的な
対策がなされた撮像装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、撮像素子と、前記撮像素子の出力に基づいて撮像信
号に対するブラックアウトの発生を検出するブラックア
ウト検出手段とを有することを特徴とする。

【０００７】前記ブラックアウト検出手段は、前記撮像
素子の光学的黒領域の画素信号の空間的変化に基づいて
ブラックアウトを検出するものであることが好ましい。

【０００８】前記ブラックアウト検出手段は、前記撮像
素子の光学的黒領域の画素信号の時間的変化に基づいて
ブラックアウトを検出するものであることが好ましい。

【０００９】また、本発明に係る撮像装置は、撮像素子
と、前記撮像素子の撮像面に対する被写体像の照度を調
節する撮像面照度調節手段と、露出制御手段と、前記撮
像素子の出力に基づいて撮像信号に対するブラックアウ
トの発生を検出するブラックアウト検出手段とを有し、
前記露出制御手段は、前記ブラックアウト検出手段がブ
ラックアウトの発生を検出した場合に、前記撮像面照度
調節手段によって前記被写体像の照度を低下させるよう
に構成されたことを特徴とする。

【００１０】前記露出制御手段は、前記撮像素子の電荷
蓄積時間が予定調節範囲の端に達していない場合には、
前記電荷蓄積時間の調節によって露出制御を行うように
構成されたことが好ましい。

【００１１】また、本発明に係る撮像装置は、撮像素子
と、前記撮像素子の出力に基づいて撮像信号に対するブ
ラックアウトの発生を検出するブラックアウト検出手段
と、前記ブラックアウト検出手段がブラックアウトの発
生を検出した場合に警告を行う警告手段とを有すること
を特徴とする。

【００１２】また、本発明に係る撮像装置は、撮像素子
と、前記撮像素子の出力に基づいて撮像信号に対するブ
ラックアウトの発生を検出するブラックアウト検出手段
と、前記ブラックアウト検出手段がブラックアウトの発
生を検出した場合には、撮像信号に代替して全面飽和レ
ベル信号を出力する撮像信号処理手段とを有することを
特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００１４】図１は、本発明の実施形態に係るデジタル
スチルカメラの構成例を示したブロック図である。

【００１５】１０１は各種レンズからなる撮影レンズ
系、１０２はレンズ系１０１を駆動するためのレンズ駆
動機構、１０３は絞り及びシャッタを含む露出制御機
構、１０４は光学式ローパスフィルタなどのフィルタ
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ＣＤ
Ｓ、Ａ／Ｄ変換等を含むプリプロセス回路、１０８は各
種デジタル処理を行うためのデジタルプロセス回路（撮
像信号等を記憶するバッファメモリを含む）、１０９は
カードインターフェース、１１０はメモリカード、１１
１は動画表示機能を有するＬＣＤ画像表示系である。

【００１６】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（主としてＣＰＵ）、１１３はレリ
ーズスイッチ等の各種スイッチからなる操作スイッチ
系、１１４は操作状態やモード状態等を表示するための
操作表示系、１１５はストロボ、１１６はレンズ駆動機
構１０２を駆動するためのレンズドライバ、１１７は露
出制御機構１０３及びストロボ１１６を制御するための
露出制御ドライバ、１１８は各種制御情報等が記憶され
たＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）である。

【００１７】上述したように、本実施形態のデジタルス
チルカメラの基本的な構成及び機能は一般的なデジタル
スチルカメラと同様であるが、本デジタルスチルカメラ
はブラックアウトの発生を検出するブラックアウト検出
機能（主としてシステムコントローラ１１２及びデジタ
ルプロセス回路１０８等におけるデータ解析によって実
現される機能：図面上は後述の図２においてデジタルプ
ロセス回路１０８内にＢＯ検出部１４２として記載）を
有している。ブラックアウトが検出された場合には、シ
ステムコントローラ１１２からの指示により、露出制御
ドライバ１１７を介して露出制御機構１０３の絞り（撮
像面照度調節手段）を制御してＣＣＤ撮像素子１０５の
撮像面の照度を調節する、警告部１１９によってブラッ
クアウトの発生を警告する、ＬＣＤ画像表示系の表示を
全面白表示にする等の処置を施すことができるようにな
っている。

【００１８】図２は、図１に示したＣＣＤ撮像素子１０
５、プリプロセス回路１０７及びデジタルプロセス回路
１０８について、上述したブラックアウト検出機能に関
連する部分を示した図である。

【００１９】図２に示すように、ＣＣＤ撮像素子１０５
からの出力信号（詳細には、ＣＣＤ撮像素子１０５内の
ＦＤＡ（フローティング・ディフージョン・アンプ）か
らの出力信号）は、プリプロセス回路１０７内のＣＤＳ
回路１３１及びＡ／Ｄ変換回路１３２を介してデジタル
信号に変換され、デジタル変換された信号がデジタルプ
ロセス回路１０８内のクランプ回路１４１及びブラック
アウト検出部（ＢＯ検出部）１４２に入力するようにな
っている。

【００２０】クランプ回路１４１では、通常のカメラと
同様に、オプティカルブラック領域（ＯＢ領域）の画素
から得られる出力信号に基づいて、有効画像領域（有効
撮像領域）の画素からの撮像信号を補正する処理、具体
的には、有効画像領域の画素の撮像信号からＯＢ領域の
画素の信号を減じる処理を行う。ブラックアウト検出部
１４２では、ＯＢ領域からの信号に基づいて、後述する
ような手法によってブラックアウトの発生を検出するよ
うになっている。

【００２１】このように、本実施形態では、ブラックア
ウト検出機能をカメラに持たせることにより、種々のブ
ラックアウト対策を実施することが可能となる。

【００２２】以下、ＣＣＤ撮像素子の水平方向１ライン
単位でクランプ出力値を算出するＨＯＢデジタルクラン
プ方式を例にとり、クランプ出力値の算出方法及びブラ
ックアウト検出方法等について説明する。

【００２３】まず、クランプ出力値の算出方法について
説明する。図３に示すように、水平方向をｉ、垂直方向
をｊとし、有効画像領域の画素で得られる画素信号値を
Ｐ（ｉ，ｊ）、ＯＢ領域の画素で得られる画素信号値を
ＯＢ（ｉ，ｊ）とする。垂直方向のｊ番目のラインにお
けるＯＢ領域の画素信号値ＯＢ（ｉ，ｊ）の平均値ＯＢ
（ｊ）は、ＯＢ領域の水平方向の画素数（ライン数）を
ｎとすると、ＯＢ（ｊ）＝｛Σ_{i∈HOB領域}ＯＢ（ｉ，
ｊ）｝／ｎとなる。したがって、ｊ番目のラインの有効
画像領域における各画素のクランプ出力値Ｓ（ｉ，ｊ）
は、Ｓ（ｉ，ｊ）＝Ｐ（ｉ，ｊ）−ＯＢ（ｊ）として計
算される。

【００２４】次に、ブラックアウトの第１の検出手法と
して、ＯＢ領域の画素信号の空間的変化（フレーム内変
化）に基づいてブラックアウトを検出する方法について
説明する。

【００２５】本方法では、上述したようにして各ライン
毎に得られた平均ＯＢ画素値ＯＢ（ｊ）のうち、１フレ
ーム内での最大値をMAX｛ＯＢ（ｊ）｝、最小値をMIN
｛ＯＢ（ｊ）｝としたとき、予め決められた閾値をＳth
として、 MAX｛ＯＢ（ｊ）｝−MIN｛ＯＢ（ｊ）｝＞Ｓth である場合に、ブラックアウトであると判定する。すな
わち、ブラックアウトが生じていない場合には、通常は
同一フレーム内において各ライン間でＯＢ（ｊ）に大き
な差は生じないから、各ライン間での差が基準値Ｓthよ
りも大きくなるような場合には、そのような差はＯＢ領
域の一部に対する不要電荷の大量漏れ込みによって生じ
たと考えられ、ブラックアウトが発生したと判定するわ
けである。

【００２６】次に、ブラックアウトの第２の検出手法と
して、ＯＢ領域の画素信号の時間的変化（フレーム間変
化）に基づいてブラックアウトを検出する方法について
説明する。

【００２７】本方法では、上述したようにして各ライン
毎に得られた複数の平均ＯＢ画素値ＯＢ（ｊ）を各フレ
ームにおいて平均し、該平均値をAV｛ＯＢ（ｊ）｝とし
て算出する。そして、現時点における平均値AV｛ＯＢ
（ｊ）｝をPRS［AV｛ＯＢ（ｊ）｝］、現時点より前の
過去の一定比較対象期間（例えば１０秒間、ただし、ブ
ラックアウトが生じているフレームは比較対象期間から
は除き、ブラックアウトが生じていないフレームのみを
比較対象期間に含める）におけるAV｛ＯＢ（ｊ）｝の最
小値をMIN［AV｛ＯＢ（ｊ）｝］とし、予め決められた
閾値をＴthとして、 PRS［AV｛ＯＢ（ｊ）｝］−MIN［AV｛ＯＢ（ｊ）｝］＞
Ｔth である場合に、ブラックアウトであると判定する。すな
わち、フレーム間の差が基準値Ｔthよりも大きくなるよ
うな場合には、そのような差はＯＢ領域に対する一時的
な不要電荷の大量漏れ込みによって生じたと考えられ、
ブラックアウトが発生したと判定するわけである。

【００２８】なお、上述した第１及び第２の検出手法
は、それぞれ独立して用いるようにしてもよいが、両検
出手法を組み合わせてブラックアウトの検出を行うよう
にしてもよい。

【００２９】また、本実施形態では、クランプ処理及び
ブラックアウト検出処理をデジタル処理で行う例につい
て示しているが、これらの処理をアナログ処理で行うよ
うにしてもよい。また、ブラックアウト検出処理をデジ
タル処理で行い、クランプ処理をアナログ処理で行うよ
うにしてもよい。

【００３０】図４は、ブラックアウト検出における基本
的な動作（ブラックアウトフラグ（ＢＯＦ）の立て方）
を示したフローチャートである。

【００３１】ブラックアウトが検出されていない状態で
は、ブラックアウトフラグは“０”（ＢＯＦ＝０）とな
っている（Ｓ１）。ブラックアウトの検出動作（ブラッ
クアウト算出動作）はフレーム毎に行われ（Ｓ２）、そ
の算出値（ＢＯ）が予め決められた閾値（Ｓth或いはＴ
th）よりも大きいか否かが判断され（Ｓ３）、大きい場
合（ＢＯ＞Ｓth或いはＢＯ＞Ｔth）場合にはブラックア
ウトフラグが“１”（ＢＯＦ＝１）に設定される（Ｓ
４）。

【００３２】次に、上述したようなブラックアウト検出
機能を用いて実行されるカメラ動作について説明する。

【００３３】図５は、本実施形態のデジタルスチルカメ
ラの動画状態における露出制御動作を示したフローチャ
ート、すなわち図１に示したＬＣＤ画像表示系１１１等
によって動画表示を行う場合の動作を示したフローチャ
ートである。

【００３４】まず、上述したようなブラックアウト検出
手法によってブラックアウトが検出されたか否か、すな
わちブラックアウトフラグが“１”（ＢＯＦ＝１）であ
るか否かが判断される（Ｓ１１）。ブラックアウトが検
出された場合には、絞りが最小絞り状態であるか否かが
判断され（Ｓ１２）、最小絞り状態でない場合には絞り
値を１段階アップ（より絞った状態）させる。すなわ
ち、絞り値をアップさせることで、撮像素子１０５の撮
像面の照度を低下させて、ブラックアウトが生じない
（或いはブラックアウトを弱める）ようにする（Ｓ１
３）。

【００３５】ステップＳ１１においてブラックアウトが
検出されない（ＢＯＦ＝０）の場合には、露光量（Ｅx
p：例えば撮像素子１０５の出力に基づく平均測光値）
が予め決められた閾値（Ｅthh）を超えているか否か
（露出オーバーであるか否か）が判断される（Ｓ１
４）。Ｅxp＞Ｅthhである場合には、シャッタ（素子シ
ャッタ）が最高速に設定されているか否かが判断され
る。すなわち、撮像素子１０５の電荷蓄積時間が調整可
能範囲（予定調節範囲）における最小時間に設定されて
いるか否かが判断される（Ｓ１５）。シャッタが最高速
に設定されている場合にはステップＳ１２に移行し、シ
ャッタが最高速に設定されていない場合には、シャッタ
速を１段階アップ（より速める状態）させることで、露
出を下げるようにする（Ｓ１６）。

【００３６】ステップＳ１４においてＥxp＞Ｅthhでな
い場合には、Ｅxpが予め決められた閾値（Ｅthl：ただ
しＥthl＜Ｅthh）よりも低いか否か（露出アンダーであ
るか否か）が判断される（Ｓ１７）。Ｅxp＜Ｅthlであ
る場合には、シャッタ（素子シャッタ）が最低速に設定
されているか否かが判断される。すなわち、撮像素子１
０５の電荷蓄積時間が調整可能範囲（予定調節範囲）に
おける最大時間に設定されているか否かが判断される
（Ｓ１８）。シャッタが最低速に設定されていない場合
には、シャッタ速を１段階ダウン（より遅める状態）さ
せることで、露出を上げるようにする（Ｓ１９）。シャ
ッタが最低速に設定されている場合には、絞りが開放絞
り状態であるか否かが判断され（Ｓ２０）、開放絞り状
態でない場合には絞り値を１段階ダウン（より開いた状
態）させる（Ｓ２１）。

【００３７】そして、以上説明した図５の制御ループを
繰り返し通過することによって、最終的にはブラックア
ウトの発生が抑制された適正露光の露出制御状態に達し
て安定する。

【００３８】このように、本例によれば、ブラックアウ
トが検出された場合に、絞りを駆動して撮像素子の撮像
面の照度（被写体像の照度）を低下させるようにするの
で、動画状態において、絞りの駆動を最小限にとどめつ
つ、ブラックアウトによる表示品質の悪化を抑えること
ができる。また、露出調整の際に、絞りよりもシャッタ
による露出制御を優先させるので、これによっても絞り
の駆動を最小限にとどめることができる。

【００３９】なお、上述したようなブラックアウト検出
機能を用い、ブラックアウトが検出されたときに、図１
の警告部１１９によってブラックアウトが発生した旨の
警告を行うようにしてもよい。具体的には、図４に示し
たフローチャートにおいて、ブラックアウトフラッグＢ
ＯＦが“１”となったときに警告を行うようにする。こ
のように、ブラックアウトが検出された場合に警告を行
うことにより、例えばカメラがマニュアルモードに設定
されているような場合に、使用者自身が絞りを調整する
ことで、ブラックアウトによる表示品質の悪化を抑える
ことができる。

【００４０】また、上述したようなブラックアウト検出
機能を用い、ブラックアウトが検出されたときに、撮像
信号の代わりに全面飽和レベル信号を出力するようにし
てもよい。具体的には、図４に示したフローチャートに
おいて、ブラックアウトフラッグＢＯＦが“１”となっ
たときに、図１のＬＣＤ画像表示系１１１の表示画面に
全面白表示（全面サチレーションホワイト表示）を行う
ようにする。ブラックアウトが発生した状態では、クラ
ンプ処理後の撮像信号のレベルは大きく低下するため、
当該撮像信号を用いて表示を行った場合には黒或いは黒
に近い暗い表示となる。しかしながら、ブラックアウト
が生じるのは太陽光等の明るい光が照射された場合であ
るため、黒或いは黒に近い暗い表示がなされると、使用
者に実際の状況とは違う不自然な感じを与えることにな
る。本例では、ブラックアウトが発生したときにこれに
替えて明るいサチレーションホワイト表示を行うので、
実際の状況に合った違和感のない表示を使用者に提供す
ることができる。

【００４１】なお、これは単に表示に使用するに留め
ず、記録に適用しても良い。例えば「この時もしもシャ
ッターレリーズが行なわれた場合にはサチレーションホ
ワイト画像を記録する」ように構成すれば、撮影時の表
示と記録された画像が異なることによる混乱を回避する
ことができる。

【００４２】以上、本発明の実施形態を説明したが、本
発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施するこ
とが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階
の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み
合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例え
ば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除
されても、所定の効果が得られるものであれば発明とし
て抽出され得る。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、ブラックアウト検出機
能を撮像装置が有しているため、種々のブラックアウト
対策を実施することが可能となり、ブラックアウトによ
る表示品質の悪化等を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成例を示
したブロック図。

【図２】図１に示した構成要素の一部についてその要部
の構成例を示したブロック図。

【図３】図１に示した撮像素子の撮像面について示した
説明図。

【図４】本発明の実施形態に係る撮像装置におけるブラ
ックアウト検出の動作例を示したフローチャート。

【図５】本発明の実施形態に係る撮像装置の動作例を示
したフローチャート。

【符号の説明】

１０１…撮影レンズ系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１１３…操作スイッチ系１１４…操作表示系１１５…ストロボ１１６…レンズドライバ１１７…露出制御ドライバ１１８…ＥＥＰＲＯＭ１１９…警告部１３１…ＣＤＳ回路１３２…Ａ／Ｄ変換回路１４１…クランプ回路１４２…ブラックアウト検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/235 Ｈ０１Ｌ 27/14 ＢＦターム(参考） 4M118 AA05 AB01 BA10 FA06 GB09 5B047 AA07 BA03 BB04 BC05 CA06 CB04 CB22 DA06 DC09 5C022 AB01 AB15 AC18 AC42 5C024 GY01 GZ37 GZ39 HX09 HX23 HX29 HX51 5C051 AA01 BA02 DA06 DB01 DB07 DB22 DC03 DE05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子と、前記撮像素子の出力に基づい
て撮像信号に対するブラックアウトの発生を検出するブ
ラックアウト検出手段とを有することを特徴とする撮像
装置。
【請求項２】前記ブラックアウト検出手段は、前記撮像
素子の光学的黒領域の画素信号の空間的変化に基づいて
ブラックアウトを検出するものであることを特徴とする
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】前記ブラックアウト検出手段は、前記撮像
素子の光学的黒領域の画素信号の時間的変化に基づいて
ブラックアウトを検出するものであることを特徴とする
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】撮像素子と、前記撮像素子の撮像面に対す
る被写体像の照度を調節する撮像面照度調節手段と、露
出制御手段と、前記撮像素子の出力に基づいて撮像信号
に対するブラックアウトの発生を検出するブラックアウ
ト検出手段とを有し、前記露出制御手段は、前記ブラッ
クアウト検出手段がブラックアウトの発生を検出した場
合に、前記撮像面照度調節手段によって前記被写体像の
照度を低下させるように構成されたことを特徴とする撮
像装置。
【請求項５】前記露出制御手段は、前記撮像素子の電荷
蓄積時間が予定調節範囲の端に達していない場合には、
前記電荷蓄積時間の調節によって露出制御を行うように
構成されたことを特徴とする請求項４に記載の撮像装
置。
【請求項６】撮像素子と、前記撮像素子の出力に基づい
て撮像信号に対するブラックアウトの発生を検出するブ
ラックアウト検出手段と、前記ブラックアウト検出手段
がブラックアウトの発生を検出した場合に警告を行う警
告手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】撮像素子と、前記撮像素子の出力に基づい
て撮像信号に対するブラックアウトの発生を検出するブ
ラックアウト検出手段と、前記ブラックアウト検出手段
がブラックアウトの発生を検出した場合には、撮像信号
に代替して全面飽和レベル信号を出力する撮像信号処理
手段とを有することを特徴とする撮像装置。