JP2005006047A - 電子カメラの露出制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】動画撮影時に被写体の明るさが急激に変化しても適正露出の動画を得ることができるようにする。
【解決手段】ＣＣＤ１０から取り込んだ感度の異なる主画素フレーム又は副画素フレームに基づいて露光時間を算出し、この露光時間に基づいて動画撮影時の露光制御を行う電子カメラ１００の露出制御装置である。主／副画素輝度判定部１５１は、ＣＣＤ１０から取り込んだ主／副画素フレームのうちの主画素フレームが飽和しているか否かを判別し、飽和していない場合には主／副画素フレーム選択部１５２にて主画素フレームを選択させ、飽和している場合には副画素フレームを選択させる。露光時間計算回路１５３は、前記選択された１フレームに基づいて新たな露出制御値を算出し、これを露光時間制御回路１２０に出力し、ＣＣＤ１０での動画撮影時の露光時間を制御する。
【選択図】 図３
【解決手段】ＣＣＤ１０から取り込んだ感度の異なる主画素フレーム又は副画素フレームに基づいて露光時間を算出し、この露光時間に基づいて動画撮影時の露光制御を行う電子カメラ１００の露出制御装置である。主／副画素輝度判定部１５１は、ＣＣＤ１０から取り込んだ主／副画素フレームのうちの主画素フレームが飽和しているか否かを判別し、飽和していない場合には主／副画素フレーム選択部１５２にて主画素フレームを選択させ、飽和している場合には副画素フレームを選択させる。露光時間計算回路１５３は、前記選択された１フレームに基づいて新たな露出制御値を算出し、これを露光時間制御回路１２０に出力し、ＣＣＤ１０での動画撮影時の露光時間を制御する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子カメラの露出制御装置に係り、特に感度の異なる素子を持つ撮像素子を用いた、動画撮影時における露出制御の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動画撮影が可能な電子カメラの露出制御装置は、通常、ＣＣＤ等の撮像素子から得られる１フレーム分の画像信号に基づいて１画面の平均値を算出する平均測光や画面中央に重み付けした中央重点測光などを行い、その測光結果に基づいて撮像素子への露光が適正になるように絞りや露光時間を調整するようにしている。
【０００３】
また、従来、露光量を変えて２画面の画像を動画撮影し、この動画撮影で得られた２画面の画像データを合成してダイナミックレンジの広い動画の画像データを得、その後、画像データを出力装置のダイナミックレンジに応じてダイナミックレンジ圧縮する画像処理装置が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
特に上記画像処理装置は、合成した画像データに基づいて算出したダイナミックレンジ圧縮する第１の圧縮係数と、動画撮影時の画像輝度の変化が大きいときに適用される予め記憶した第２の圧縮係数とを、動画撮影時の画像輝度の変化の大きさに応じて切り替えて使用することを特徴としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２９８６８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動画撮影時にシーンの変化等によって被写体の明るさが急激に変化する（特に急に明るくなる）と、撮像素子のセンサに蓄積される電荷が飽和し、この飽和により撮像素子から出力される信号からは被写体の明るさを正確に算出することができないという問題がある。
【０００７】
従って、被写体の明るさが急激に変化した時には、被写体の明るさを正確に算出することができるまでの間、露出が不適切な動画が撮影されることになる。
【０００８】
一方、特許文献１に記載の画像処理装置は露出制御を行うものではなく、また、輝度変化が大きい場合には、予め記憶されている圧縮係数を使用して合成した画像データのダイナミックレンジを圧縮するため、輝度変化の度合いによる対応ができない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、動画撮影時に被写体の明るさが急激に変化しても適正露出の動画を得ることができる電子カメラの露出制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、感度の高い主画素と、該主画素よりも感度の低い副画素とが所定の配列形態に従って多数配置され、前記主画素及び副画素で光電変換された信号をそれぞれ取り出すことが可能な撮像手段を有し、該撮像手段から取り込んだ信号に基づいて被写体の明るさを測光し、その測光結果に基づいて動画撮影時の露出を制御する電子カメラの露出制御装置において、前記撮像手段から取り込んだ主／副画素フレームのうちの主画素フレームが飽和しているか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって主画素フレームが飽和していないと判別されると、該主画素フレームに基づいて新たな露出制御値を算出し、前記判別手段によって主画素フレームが飽和していると判別されると、該主画素フレームとともに取り込んだ副画素フレームに基づいて新たな露出制御値を算出する演算手段と、前記演算手段によって算出された新たな露出制御値に基づいて動画撮影時の露出制御を行う露出制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
即ち、動画撮影時の露出制御を行う場合には、基本的には主画素フレームから算出した露出制御値に基づいて露出制御を行う。これは、主画素は副画素に比べて感度が高いため、より正確な露出制御値を算出することができるからである。一方、被写体の明るさが急激に明るく変化し（例えば、屋内から屋外に出る場合等）、主画素フレームが飽和してしまう場合には、副画素フレームから算出した露出制御値に基づいて露出制御を行う。主画素フレームが飽和しても感度の低い副画素フレームは飽和していない場合が多いからである。これにより、被写体の明るさが急激に明るく変化した場合でも、適正な露出制御値を算出することができ、動画撮影時に常時適正露出で撮影を行うことができる。
【００１２】
請求項２に示すように、請求項１に記載の電子カメラの露出制御装置において、前記演算手段は、前記主／副画素フレームの取得時における露出制御値をＴｏｌｄ 、前記主画素フレームのうちの最大の画素値の最適値をＧｏｐｔ 、前記主画素フレームのうちの最大の画素値をＧｍａｉｎ、主画素と副画素の感度比をＧｇａｉｎ、前記副画素フレームのうちの最大の画素値をＧｓｕｂ とすると、前記主画素フレームが飽和していないときには、新たな露出制御値Ｔｎｅｗ を、次式、
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ／Ｇｍａｉｎ）
により算出し、前記主画素フレームが飽和しているときには、新たな露出制御値Ｔ−ｎｅｗを、次式、
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ×Ｇｇａｉｎ）／Ｇｓｕｂ
により算出することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に示すように、請求項１又は２に記載の電子カメラの露出制御装置において、前記露出制御手段は、前記主／副画素フレームの取得時における露出制御値と、前記演算手段によって算出した新たな露出制御値との差が一定値以上で、かつ、その状態が一定時間継続する場合に前記新たな露出制御値に基づいて動画撮影時の露出制御を行うことを特徴としている。
【００１４】
例えば、動画撮影の場合、被写体の突発的な明るさの変化に対しても追従させて露出制御を行うと、再生される動画の明るさが短い時間内で変動し、見苦しくなる。そこで、現在使用中の露出制御値に対して新たに算出した露出制御値が一定値以上変化し、その状態が一定時間継続する場合に、使用する露出制御値を新たな露出制御値に更新するようにしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る電子カメラの露出制御装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１６】
〔撮像素子の構造〕
まず、本発明に係る電子カメラに適用される撮像素子の構造について説明する。図１は本発明に係る電子カメラに用いられるＣＣＤ固体撮像素子（以下、ＣＣＤという）の一例を示す平面模式図である。
【００１７】
同図に示すように、ＣＣＤ１０は、多数の受光セル２０が水平方向（行方向）及び垂直方向（列方向）に一定の配列周期で配置された二次元撮像デバイス（イメージセンサ）である。図示した構成はハニカム配列と呼ばれる画素配列であり、受光セル２０の幾何学的な形状の中心点を行方向及び列方向に１つおきに画素ピッチの半分（１／２ピッチ）ずらして配列させたものとなっている。すなわち、互いに隣接する受光セル２０の行どうし（又は列どうし）において、一方の行（又は列）のセル配列が、他方の行（又は列）のセル配列に対して行方向（又は列方向）の配列間隔の略１／２だけ相対的にずれて配置された構造となっている。
【００１８】
各受光セル２０は、感度の異なる２つのフォトダイオード領域２１、２２を含む。第１のフォトダイオード領域２１は、相対的に広い面積を有し、感度の高い主たる感光部（以下、「主画素」という）を構成する。第２のフォトダイオード領域２２は、相対的に狭い面積を有し、感度の低い従たる感光部（以下、「副画素」という）を構成する。
【００１９】
各受光セル２０について、主画素２１と副画素２２には同色のカラーフィルタが配置されている。つまり、各受光セル２０に対応してそれぞれＲＧＢの何れか１色の原色カラーフィルタが割り当てられている。図１のように、水平方向についてＧＧＧＧ…の行の次段にＢＲＢＲ…の行が配置され、その次段にＧＧＧＧ…の行、更にその次の行にＲＢＲＢ…という具合に配列される。また、列方向についてみれば、ＧＧＧＧ…の列と、ＢＲＢＲ…の列と、ＧＧＧＧ…の列と、ＲＢＲＢ…の列とが循環式に繰り返される配列パターンとなっている。
【００２０】
受光セル２０の右側には垂直転送路（ＶＣＣＤ）３０が形成されている。垂直転送路３０は、受光セル２０の各列に近接して受光セル２０を避けながらジグザグ状に蛇行して垂直方向に伸びている。
【００２１】
垂直転送路３０上には４相駆動（φ１，φ２，φ３，φ４）に必要な転送電極３１、３２、３３、３４が配置される。転送電極３１〜３４は、受光セル２０の各行に近接して受光セル２０の開口を避けながら蛇行して図１の水平方向に伸びるように設けられている。例えば、２層ポリシリコンで転送電極を形成する場合、φ１ のパルス電圧が印加される第１の転送電極３１とφ３ のパルス電圧が印加される第３の転送電極３３は第１層ポリシリコン層で形成され、φ２ のパルス電圧が印加される第２の転送電極３２とφ４ のパルス電圧が印加される第４の転送電極３４は第２層ポリシリコン層で形成される。
【００２２】
図１において受光セル２０が並んだ撮像エリア４０の右側には、転送電極３１〜３４にパルス電圧を印加するＶＣＣＤ駆動回路４２が配置される。また、撮像エリア４０の下側（垂直転送路３０の下端側）には、垂直転送路３０から移された信号電荷を水平方向に転送する水平転送路（ＨＣＣＤ）４４が設けられている。
【００２３】
水平転送路４４は、２相駆動の転送ＣＣＤで構成されており、水平転送路４４の最終段（図１上で最左段）は出力部４６に接続されている。出力部４６は出力アンプを含み、入力された信号電荷の電荷検出を行い、信号電圧として出力端子４８に出力する。こうして、各受光セル２０で光電変換した信号が、点順次の信号列として出力される。
【００２４】
図２は主画素２１と副画素２２の光電変換特性を示すグラフである。横軸は入射光量、縦軸はＡ／Ｄ変換後の画像データ値（ＱＬ値）を示す。本例では１２ビットデータを例示するが、ビット数はこれに限定されない。
【００２５】
同図に示すように、主画素２１と副画素２２の感度比は１：１／ａとなっている（ただし、ａ＞１、本例ではａ＝１６）。主画素２１の出力は、入射光量に比例して次第に増加し、入射光量が「ｃ」のときに出力が飽和値（ＱＬ値＝４０９５）に達する。以後、入射光量が増加しても主画素２１の出力は一定となる。この「ｃ」を主画素２１の飽和光量と呼ぶことにする。
【００２６】
一方、副画素２２の感度は、主画素２１の感度の１／ａであり、入射光量がα×ｃのときにＱＬ値＝４０９５／ｂで飽和する（ただし、ｂ＞１，α＝ａ／ｂ、本例ではｂ＝４，α＝４）。このときの「α×ｃ」を副画素２２の飽和光量と呼ぶ。
【００２７】
このように、異なる感度と飽和を持つ主画素２１と副画素２２とを組み合わせることにより、主画素のみの構成よりも撮像素子のダイナミックレンジをα倍に拡大できる。本例では感度比１／１６、飽和比１／４でダイナミックレンジを約４倍に拡大している。主画素２１のみを使用する場合の最大ダイナミックレンジを１００％とするとき、本例では副画素２２を活用することによって最大で約４００％までダイナミックレンジが拡大される。
【００２８】
〔デジタルカメラの構成例〕
次に、上述した広ダイナミックレンジ撮像用のＣＣＤ１０を搭載したカメラについて説明する。
【００２９】
図３は本実施形態に係る電子カメラのブロック図である。この電子カメラ１００は、図示しないモード切替手段により静止画モードと動画モードとを切り替えることにより、静止画と動画をそれぞれ撮影できるものであり、静止画の撮影時には、主画素と副画素の信号を合成することで、予め指定したダイナミックレンジ（例えば、２００％、３００％、４００％）で撮影することができ、動画の撮影時には、主画素のみの信号を動画記録用に使用する。尚、図３は、主に動画モード時に機能するブロックについて図示している。
【００３０】
電子カメラ１００の撮影光学系１１０は、撮影レンズ及び絞りと、これらの駆動手段とから構成され、撮影光学系１１０を通過した光はＣＣＤ１０に入射する。ＣＣＤ１０の受光面には多数のフォトセンサ（受光素子）が二次元的に配列され、各フォトセンサに対応して赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の原色カラーフィルタが所定の配列形態で配置されている。
【００３１】
ＣＣＤ１０の受光面に結像された被写体像は、ＣＣＤ１０上の各センサで光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。
【００３２】
このようにして蓄積された信号電荷は、図示しないＣＣＤ駆動回路から加えられるリードゲートパルスによってシフトレジスタに読み出され、レジスタ転送パルスによって信号電荷に応じた電圧信号として順次読み出される。このＣＣＤ１０は、露光時間制御回路１２から出力されるシャッターゲートパルスによって蓄積した信号電荷を掃き出すことができ、これにより電荷の蓄積時間（露光時間）を制御する、いわゆる電子シャッター機能を有している。
【００３３】
ＣＣＤ１０からは、主画素のフォトセンサに蓄積された信号（主画素フレームの信号）と、副画素のフォトセンサに蓄積された信号（副画素フレームの信号）とが順番に電圧信号として読み出される。これらの主画素フレームの信号と、副画素フレームの信号は、Ａ／Ｄ変換器１３０に加えられ、ここでデジタル信号に変換される。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換器１３０でデジタル信号に変換された主／副画素フレームの画像データ（点順次のＲ，Ｇ，Ｂ信号）は、信号処理部１４０及び露出制御部１５０に加えられる。
【００３５】
信号処理部１４０は、同時化回路、ホワイトバランス調整回路、ダイナミック拡大処理回路（主／副画素合成処理回路）、ガンマ補正回路、輝度・色差信号（ＹＣ信号）作成回路、及び圧縮／伸長回路等から構成され、入力する主／副画素フレームの画像データに対して各回路で対応する信号処理を実行し、画像出力部１４２に画像ファイルとして出力する。
【００３６】
尚、主／副画素合成処理回路は、静止画撮影時に主画素と副画素の画像データにそれぞれ適宜の係数を乗算し、これらの乗算値を加算することでダイナミックレンジを拡大するが、動画撮影時には主画素の画像データのみを記録するため、ダイナミックレンジ拡大処理は行わない。
【００３７】
露出制御部１５０は、動画撮影時の露出（この実施の形態では、各フレームにおける露光時間）を制御するもので、主として主／副画素輝度判定部１５１と、主／副画素フレーム選択部１５２、露光時間計算回路１５３、ＣＣＤ情報格納部１５４及びバッファメモリ１５５から構成されている。
【００３８】
主／副画素輝度判定部１５１は、Ａ／Ｄ変換器１３０から順次入力する主／副画素フレームの画像データ中に飽和している画素があるかどうかを判定し、主／副画素のいずれも飽和していない場合には、主画素フレームを選択する指令を主／副画素フレーム選択部１５２に出力し、主画素が飽和している場合には、副画素フレームを選択する指令を主／副画素フレーム選択部１５２に出力し、副画素も飽和している場合には、副画素が飽和していることを示す信号を露光時間計算回路１５３に出力する。
【００３９】
主／副画素フレーム選択部１５２は、Ａ／Ｄ変換器１３０から順次入力する主／副画素フレームの画像データのうち、主／副画素輝度判定部１５１から入力する指令に基づいていずれか一方のフレームの画像データを選択して露光時間計算回路１５３に出力する。即ち、主画素が飽和していない場合には、主画素フレームの画像データを選択して出力し、主画素が飽和している場合には、副画素フレームの画像データを選択して出力する。
【００４０】
露光時間計算回路１５３は、ＣＣＤ情報格納部１５４に格納されているＣＣＤ情報や、バッファメモリ１５５に一時記憶されている現在の露出制御に使用されている露光時間とに基づいて新たな露光時間等を計算し、これを露光時間制御回路１２０に出力する。尚、ＣＣＤ情報格納部１５４に格納されているＣＣＤ情報とは、ＣＣＤ１０の主／副画素の感度比（本例では、１／１６）を示す値Ｇｇａｉｎや、適正露出時に主画素フレーム中の最大の画素値がとるべき最適値Ｇｏｐｔ である。
【００４１】
次に、上記露出制御部１５０の作用について説明する。
【００４２】
図４は露出制御部１５０における露出制御の全体的なフローチャートを示す。
【００４３】
まず、ＣＣＤ１０における最初のフレームの露光時間Ｔｏｌｄ を設定する（ステップＳ１０）。この露光時間Ｔｏｌｄ は、動画撮影時の標準的な露光時間として任意の設定することができる。
【００４４】
次に、露光時間Ｔｏｌｄ により露光時間制御回路１２０を介してＣＣＤ１０の露光時間を制御する（ステップＳ２０）。続いて、被写体の明るさの変化の継続時間を計時するカウンタのカウント値Ｎを０にリセットする（ステップＳ３０）。
【００４５】
その後、ステップＳ２０での露光時間Ｔｏｌｄ での露光制御によりＣＣＤ１０から得られた主／副画素フレームの画像データから新たな露光時間Ｔｎｅｗ を計算する（ステップＳ４０）。
【００４６】
次に、ステップＳ４０での新たな露光時間Ｔｎｅｗ の計算方法について、図５に示すフローチャートにしたがって説明する。
【００４７】
まず、主／副画素フレームの画像信号を取り込む（ステップＳ４１）。続いて、取り込んだ主画素フレームの画素が飽和しているか否かを判別する（ステップＳ４２）。図２に示した例によれば、主画素フレーム中に４０９５のＱＬ値を有する画素がある場合には、飽和していると判別する。
【００４８】
主画素フレームの画像データが飽和していない場合には、主画素フレーム（１フレーム）における主画素の最大値Ｇｍａｉｎを読み取る（ステップＳ４３）。尚、ＣＣＤは、一般的にＲ，Ｇ，Ｂ画素のうちＧ画素の感度が最も高いため、最大値Ｇｍａｉｎは、Ｇ画素のデータを用いる。
【００４９】
次に、上記最大値Ｇｍａｉｎと、ＣＣＤ情報格納部１５４に格納されている最大の主画素の最適値Ｇｏｐｔ と、バッファメモリ１５５に一時保存された露光時間Ｔｏｌｄ とに基づいて、次式により新たな露光時間Ｔｎｅｗ を計算する（ステップＳ４４）。
【００５０】
【数１】
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ／Ｇｍａｉｎ）
この露光時間Ｔｎｅｗ によって動画撮影時の露光時間を制御すれば、そのときに得られる主画素フレームの画素の最大値Ｇｍａｉｎを最適値Ｇｏｐｔ にすることができる。
【００５１】
一方、ステップＳ４２で主画素フレームの画像データが飽和していると判別されると、副画素フレームの画像データが飽和しているか否かを判別する（ステップＳ４５）。
【００５２】
副画素フレームの画像データが飽和していない場合には、副画素フレーム（１フレーム）における副画素の最大値Ｇｓｕｂ を読み取る（ステップＳ４６）。
【００５３】
次に、上記最大値Ｇｓｕｂ と、ＣＣＤ情報格納部１５４に格納されている値Ｇｇａｉｎ、最適値Ｇｏｐｔ と、バッファメモリ１５５に一時保存された露光時間Ｔｏｌｄ とに基づいて、次式により新たな露光時間Ｔｎｅｗ を計算する（ステップＳ４７）。
【００５４】
【数２】
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ×Ｇｇａｉｎ）／Ｇｓｕｂ
図６は露光時間に対する主／副画素のＱＬ値を示すグラフであり、特に露光時間Ｔｏｌｄ での撮影時に主画素のみが飽和している場合における、［数２］式中のＴｎｅｗ 、Ｔｏｌｄ 、（Ｇｏｐｔ ×Ｇｇａｉｎ）、Ｇｓｕｂ をグラフ上に示している。尚、Ｇｏｐｔ は、例えば、主画素の飽和値Ｇｍａｉｎｍａｘ の９０％、即ち、Ｇｍａｉｎｍａｘ ×０．９ と決めてもよい。
【００５５】
上記［数２］式により計算した新たな露光時間Ｔｎｅｗ によって動画撮影時の露光時間を制御すれば、そのときに得られる主画素フレームの画像データは飽和せず、かつ主画素フレームの画素の最大値Ｇｍａｉｎを最適値Ｇｏｐｔ にすることができる。
【００５６】
また、ステップＳ４５において、副画素フレームの画像データも飽和していると判別されると、現在の露光時間Ｔｏｌｄ を半分（Ｔｏｌｄ ／２）にし、これを新たな露光時間Ｔｎｅｗ とする（ステップＳ４８）。
【００５７】
図４のフローチャートに戻って、ステップＳ４０により新たな露光時間Ｔｎｅｗ の計算が終了すると、この露光時間Ｔｎｅｗ と露光制御に使用した露光時間Ｔｏｌｄ との絶対値｜Ｔｎｅｗ −Ｔｏｌｄ ｜を求め、｜Ｔｎｅｗ −Ｔｏｌｄ ｜≧αか否かを判別する（ステップＳ５０）。尚、αは、例えば、露光時間を制御するワンステップ分の露光時間の差分に相当する所定の値である。
【００５８】
｜Ｔｎｅｗ −Ｔｏｌｄ ｜≧αでない場合には、現在の露光時間Ｔｏｌｄ による露光制御は適正であるため、ステップＳ３０に戻る。
【００５９】
一方、｜Ｔｎｅｗ −Ｔｏｌｄ ｜≧αの場合には、カウント値Ｎを１だけインクリメントし（ステップＳ６０）、Ｎが所定の値β（β：２以上の整数）か否かを判別する（ステップＳ７０）。そして、Ｎ＝βでない場合には、ステップＳ４０に戻り、Ｎ＝βの場合には、ステップＳ４０で計算した新たな露光時間Ｔｎｅｗ を露光制御用の露光時間Ｔｏｌｄ に設定したのち（ステップＳ８０）、ステップＳ２０に戻る。
【００６０】
これにより、被写体の明るさの変化に応じて更新された露光時間Ｔｏｌｄ によって露光制御が行われることになる。
【００６１】
ところで、動画撮影時には、被写体の明るさが短時間で変動する場合に露光制御を追従させると、再生される動画の明るさが短い時間内で変動し、見苦しくなるが、上記の実施の形態のように、現在使用中の露光時間Ｔｏｌｄ に対して新たに算出した露光時間Ｔｎｅｗ が所定の値α以上変化し、その状態が一定時間継続する場合のみ、露光制御に使用する露光時間Ｔｏｌｄ を新たな露光時間Ｔｎｅｗ で更新するようにしたため、例えば、撮影範囲内を高輝度の物体（自動車等）が横切る場合（即ち、被写体の明るさが短時間で変動する場合）には、それに露光制御を追従させないようにすることができる。
【００６２】
尚、一定継続時間は、露光時間Ｔｎｅｗ の算出周期と値βの大きさとによって適宜決定することができる。また、被写体の明るさが短時間で変動する場合の露光制御への影響を低減する他の方法としては、所定の周期で算出される露光時間のうちの最新の複数の露光時間の平均値を、動画撮影時の露光時間とする方法が考えられる。
【００６３】
この実施の形態では、ＣＣＤ１０での露光時間を制御することにより、動画撮影時の露出制御を行うようにしたが、これに限らず、露光時間は一定（例えば、１ ／６０秒）とし、絞りを制御することで露出制御を行うようにしてもよい。
【００６４】
また、露光時間や絞り値等の露出制御値の算出方法は、１フレームのうちの最大の画素値が最適値になるように算出する実施の形態の方法に限らず、１フレームの全画素の平均値（平均測光値）や中央部に重み付けした中央重点測光値を算出し、この算出した測光値が適正値になるように露出制御値を決定するようにしてもよい。また、後者の場合には、露出制御値の算出に際し、主画素フレームか副画素フレームのいずれのフレームを使用するかの判断は、主画素フレームのうちの一定画素数以上が飽和しているか否かによって行うようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮像手段から取り込んだ互いに感度の異なる主／副画素フレームのうちの主画素フレームが飽和している場合には、飽和していない副画素フレームに基づいて露出制御値を算出し、この露出制御値に基づいて露出制御を行うようにしたため、動画撮影時に被写体の明るさが急激に変化しても適正露出の動画を得ることができる。尚、主画素フレームが飽和していない場合には、副画素フレームよりもＳ／Ｎのよい主画素フレームに基づいて露出制御値を算出するようにしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いられるＣＣＤの一例を示す平面模式図
【図２】主画素と副画素の光電変換特性を示すグラフ
【図３】本発明に係る露出制御装置を含む電子カメラのブロック図
【図４】本発明に係る露出制御の全体的なフローチャート
【図５】本発明の実施の形態の露光時間の算出方法を示すフローチャート
【図６】露光時間に対する主／副画素のＱＬ値を示すグラフ
【符号の説明】
１０…ＣＣＤ、２０…受光セル、２１…主画素、２２…副画素、１００…電子カメラ、１１０…撮影光学系、１２０…露光時間制御回路、１４０…信号処理部、１５０…露出制御部、１５１…主／副画素輝度判定部、１５２…主／副画素フレーム選択部、１５３…露光時間計算回路、１５４…ＣＣＤ情報格納部、１５５…バッファメモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は電子カメラの露出制御装置に係り、特に感度の異なる素子を持つ撮像素子を用いた、動画撮影時における露出制御の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動画撮影が可能な電子カメラの露出制御装置は、通常、ＣＣＤ等の撮像素子から得られる１フレーム分の画像信号に基づいて１画面の平均値を算出する平均測光や画面中央に重み付けした中央重点測光などを行い、その測光結果に基づいて撮像素子への露光が適正になるように絞りや露光時間を調整するようにしている。
【０００３】
また、従来、露光量を変えて２画面の画像を動画撮影し、この動画撮影で得られた２画面の画像データを合成してダイナミックレンジの広い動画の画像データを得、その後、画像データを出力装置のダイナミックレンジに応じてダイナミックレンジ圧縮する画像処理装置が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
特に上記画像処理装置は、合成した画像データに基づいて算出したダイナミックレンジ圧縮する第１の圧縮係数と、動画撮影時の画像輝度の変化が大きいときに適用される予め記憶した第２の圧縮係数とを、動画撮影時の画像輝度の変化の大きさに応じて切り替えて使用することを特徴としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２９８６８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動画撮影時にシーンの変化等によって被写体の明るさが急激に変化する（特に急に明るくなる）と、撮像素子のセンサに蓄積される電荷が飽和し、この飽和により撮像素子から出力される信号からは被写体の明るさを正確に算出することができないという問題がある。
【０００７】
従って、被写体の明るさが急激に変化した時には、被写体の明るさを正確に算出することができるまでの間、露出が不適切な動画が撮影されることになる。
【０００８】
一方、特許文献１に記載の画像処理装置は露出制御を行うものではなく、また、輝度変化が大きい場合には、予め記憶されている圧縮係数を使用して合成した画像データのダイナミックレンジを圧縮するため、輝度変化の度合いによる対応ができない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、動画撮影時に被写体の明るさが急激に変化しても適正露出の動画を得ることができる電子カメラの露出制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、感度の高い主画素と、該主画素よりも感度の低い副画素とが所定の配列形態に従って多数配置され、前記主画素及び副画素で光電変換された信号をそれぞれ取り出すことが可能な撮像手段を有し、該撮像手段から取り込んだ信号に基づいて被写体の明るさを測光し、その測光結果に基づいて動画撮影時の露出を制御する電子カメラの露出制御装置において、前記撮像手段から取り込んだ主／副画素フレームのうちの主画素フレームが飽和しているか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって主画素フレームが飽和していないと判別されると、該主画素フレームに基づいて新たな露出制御値を算出し、前記判別手段によって主画素フレームが飽和していると判別されると、該主画素フレームとともに取り込んだ副画素フレームに基づいて新たな露出制御値を算出する演算手段と、前記演算手段によって算出された新たな露出制御値に基づいて動画撮影時の露出制御を行う露出制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
即ち、動画撮影時の露出制御を行う場合には、基本的には主画素フレームから算出した露出制御値に基づいて露出制御を行う。これは、主画素は副画素に比べて感度が高いため、より正確な露出制御値を算出することができるからである。一方、被写体の明るさが急激に明るく変化し（例えば、屋内から屋外に出る場合等）、主画素フレームが飽和してしまう場合には、副画素フレームから算出した露出制御値に基づいて露出制御を行う。主画素フレームが飽和しても感度の低い副画素フレームは飽和していない場合が多いからである。これにより、被写体の明るさが急激に明るく変化した場合でも、適正な露出制御値を算出することができ、動画撮影時に常時適正露出で撮影を行うことができる。
【００１２】
請求項２に示すように、請求項１に記載の電子カメラの露出制御装置において、前記演算手段は、前記主／副画素フレームの取得時における露出制御値をＴｏｌｄ 、前記主画素フレームのうちの最大の画素値の最適値をＧｏｐｔ 、前記主画素フレームのうちの最大の画素値をＧｍａｉｎ、主画素と副画素の感度比をＧｇａｉｎ、前記副画素フレームのうちの最大の画素値をＧｓｕｂ とすると、前記主画素フレームが飽和していないときには、新たな露出制御値Ｔｎｅｗ を、次式、
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ／Ｇｍａｉｎ）
により算出し、前記主画素フレームが飽和しているときには、新たな露出制御値Ｔ−ｎｅｗを、次式、
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ×Ｇｇａｉｎ）／Ｇｓｕｂ
により算出することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に示すように、請求項１又は２に記載の電子カメラの露出制御装置において、前記露出制御手段は、前記主／副画素フレームの取得時における露出制御値と、前記演算手段によって算出した新たな露出制御値との差が一定値以上で、かつ、その状態が一定時間継続する場合に前記新たな露出制御値に基づいて動画撮影時の露出制御を行うことを特徴としている。
【００１４】
例えば、動画撮影の場合、被写体の突発的な明るさの変化に対しても追従させて露出制御を行うと、再生される動画の明るさが短い時間内で変動し、見苦しくなる。そこで、現在使用中の露出制御値に対して新たに算出した露出制御値が一定値以上変化し、その状態が一定時間継続する場合に、使用する露出制御値を新たな露出制御値に更新するようにしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る電子カメラの露出制御装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１６】
〔撮像素子の構造〕
まず、本発明に係る電子カメラに適用される撮像素子の構造について説明する。図１は本発明に係る電子カメラに用いられるＣＣＤ固体撮像素子（以下、ＣＣＤという）の一例を示す平面模式図である。
【００１７】
同図に示すように、ＣＣＤ１０は、多数の受光セル２０が水平方向（行方向）及び垂直方向（列方向）に一定の配列周期で配置された二次元撮像デバイス（イメージセンサ）である。図示した構成はハニカム配列と呼ばれる画素配列であり、受光セル２０の幾何学的な形状の中心点を行方向及び列方向に１つおきに画素ピッチの半分（１／２ピッチ）ずらして配列させたものとなっている。すなわち、互いに隣接する受光セル２０の行どうし（又は列どうし）において、一方の行（又は列）のセル配列が、他方の行（又は列）のセル配列に対して行方向（又は列方向）の配列間隔の略１／２だけ相対的にずれて配置された構造となっている。
【００１８】
各受光セル２０は、感度の異なる２つのフォトダイオード領域２１、２２を含む。第１のフォトダイオード領域２１は、相対的に広い面積を有し、感度の高い主たる感光部（以下、「主画素」という）を構成する。第２のフォトダイオード領域２２は、相対的に狭い面積を有し、感度の低い従たる感光部（以下、「副画素」という）を構成する。
【００１９】
各受光セル２０について、主画素２１と副画素２２には同色のカラーフィルタが配置されている。つまり、各受光セル２０に対応してそれぞれＲＧＢの何れか１色の原色カラーフィルタが割り当てられている。図１のように、水平方向についてＧＧＧＧ…の行の次段にＢＲＢＲ…の行が配置され、その次段にＧＧＧＧ…の行、更にその次の行にＲＢＲＢ…という具合に配列される。また、列方向についてみれば、ＧＧＧＧ…の列と、ＢＲＢＲ…の列と、ＧＧＧＧ…の列と、ＲＢＲＢ…の列とが循環式に繰り返される配列パターンとなっている。
【００２０】
受光セル２０の右側には垂直転送路（ＶＣＣＤ）３０が形成されている。垂直転送路３０は、受光セル２０の各列に近接して受光セル２０を避けながらジグザグ状に蛇行して垂直方向に伸びている。
【００２１】
垂直転送路３０上には４相駆動（φ１，φ２，φ３，φ４）に必要な転送電極３１、３２、３３、３４が配置される。転送電極３１〜３４は、受光セル２０の各行に近接して受光セル２０の開口を避けながら蛇行して図１の水平方向に伸びるように設けられている。例えば、２層ポリシリコンで転送電極を形成する場合、φ１ のパルス電圧が印加される第１の転送電極３１とφ３ のパルス電圧が印加される第３の転送電極３３は第１層ポリシリコン層で形成され、φ２ のパルス電圧が印加される第２の転送電極３２とφ４ のパルス電圧が印加される第４の転送電極３４は第２層ポリシリコン層で形成される。
【００２２】
図１において受光セル２０が並んだ撮像エリア４０の右側には、転送電極３１〜３４にパルス電圧を印加するＶＣＣＤ駆動回路４２が配置される。また、撮像エリア４０の下側（垂直転送路３０の下端側）には、垂直転送路３０から移された信号電荷を水平方向に転送する水平転送路（ＨＣＣＤ）４４が設けられている。
【００２３】
水平転送路４４は、２相駆動の転送ＣＣＤで構成されており、水平転送路４４の最終段（図１上で最左段）は出力部４６に接続されている。出力部４６は出力アンプを含み、入力された信号電荷の電荷検出を行い、信号電圧として出力端子４８に出力する。こうして、各受光セル２０で光電変換した信号が、点順次の信号列として出力される。
【００２４】
図２は主画素２１と副画素２２の光電変換特性を示すグラフである。横軸は入射光量、縦軸はＡ／Ｄ変換後の画像データ値（ＱＬ値）を示す。本例では１２ビットデータを例示するが、ビット数はこれに限定されない。
【００２５】
同図に示すように、主画素２１と副画素２２の感度比は１：１／ａとなっている（ただし、ａ＞１、本例ではａ＝１６）。主画素２１の出力は、入射光量に比例して次第に増加し、入射光量が「ｃ」のときに出力が飽和値（ＱＬ値＝４０９５）に達する。以後、入射光量が増加しても主画素２１の出力は一定となる。この「ｃ」を主画素２１の飽和光量と呼ぶことにする。
【００２６】
一方、副画素２２の感度は、主画素２１の感度の１／ａであり、入射光量がα×ｃのときにＱＬ値＝４０９５／ｂで飽和する（ただし、ｂ＞１，α＝ａ／ｂ、本例ではｂ＝４，α＝４）。このときの「α×ｃ」を副画素２２の飽和光量と呼ぶ。
【００２７】
このように、異なる感度と飽和を持つ主画素２１と副画素２２とを組み合わせることにより、主画素のみの構成よりも撮像素子のダイナミックレンジをα倍に拡大できる。本例では感度比１／１６、飽和比１／４でダイナミックレンジを約４倍に拡大している。主画素２１のみを使用する場合の最大ダイナミックレンジを１００％とするとき、本例では副画素２２を活用することによって最大で約４００％までダイナミックレンジが拡大される。
【００２８】
〔デジタルカメラの構成例〕
次に、上述した広ダイナミックレンジ撮像用のＣＣＤ１０を搭載したカメラについて説明する。
【００２９】
図３は本実施形態に係る電子カメラのブロック図である。この電子カメラ１００は、図示しないモード切替手段により静止画モードと動画モードとを切り替えることにより、静止画と動画をそれぞれ撮影できるものであり、静止画の撮影時には、主画素と副画素の信号を合成することで、予め指定したダイナミックレンジ（例えば、２００％、３００％、４００％）で撮影することができ、動画の撮影時には、主画素のみの信号を動画記録用に使用する。尚、図３は、主に動画モード時に機能するブロックについて図示している。
【００３０】
電子カメラ１００の撮影光学系１１０は、撮影レンズ及び絞りと、これらの駆動手段とから構成され、撮影光学系１１０を通過した光はＣＣＤ１０に入射する。ＣＣＤ１０の受光面には多数のフォトセンサ（受光素子）が二次元的に配列され、各フォトセンサに対応して赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の原色カラーフィルタが所定の配列形態で配置されている。
【００３１】
ＣＣＤ１０の受光面に結像された被写体像は、ＣＣＤ１０上の各センサで光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。
【００３２】
このようにして蓄積された信号電荷は、図示しないＣＣＤ駆動回路から加えられるリードゲートパルスによってシフトレジスタに読み出され、レジスタ転送パルスによって信号電荷に応じた電圧信号として順次読み出される。このＣＣＤ１０は、露光時間制御回路１２から出力されるシャッターゲートパルスによって蓄積した信号電荷を掃き出すことができ、これにより電荷の蓄積時間（露光時間）を制御する、いわゆる電子シャッター機能を有している。
【００３３】
ＣＣＤ１０からは、主画素のフォトセンサに蓄積された信号（主画素フレームの信号）と、副画素のフォトセンサに蓄積された信号（副画素フレームの信号）とが順番に電圧信号として読み出される。これらの主画素フレームの信号と、副画素フレームの信号は、Ａ／Ｄ変換器１３０に加えられ、ここでデジタル信号に変換される。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換器１３０でデジタル信号に変換された主／副画素フレームの画像データ（点順次のＲ，Ｇ，Ｂ信号）は、信号処理部１４０及び露出制御部１５０に加えられる。
【００３５】
信号処理部１４０は、同時化回路、ホワイトバランス調整回路、ダイナミック拡大処理回路（主／副画素合成処理回路）、ガンマ補正回路、輝度・色差信号（ＹＣ信号）作成回路、及び圧縮／伸長回路等から構成され、入力する主／副画素フレームの画像データに対して各回路で対応する信号処理を実行し、画像出力部１４２に画像ファイルとして出力する。
【００３６】
尚、主／副画素合成処理回路は、静止画撮影時に主画素と副画素の画像データにそれぞれ適宜の係数を乗算し、これらの乗算値を加算することでダイナミックレンジを拡大するが、動画撮影時には主画素の画像データのみを記録するため、ダイナミックレンジ拡大処理は行わない。
【００３７】
露出制御部１５０は、動画撮影時の露出（この実施の形態では、各フレームにおける露光時間）を制御するもので、主として主／副画素輝度判定部１５１と、主／副画素フレーム選択部１５２、露光時間計算回路１５３、ＣＣＤ情報格納部１５４及びバッファメモリ１５５から構成されている。
【００３８】
主／副画素輝度判定部１５１は、Ａ／Ｄ変換器１３０から順次入力する主／副画素フレームの画像データ中に飽和している画素があるかどうかを判定し、主／副画素のいずれも飽和していない場合には、主画素フレームを選択する指令を主／副画素フレーム選択部１５２に出力し、主画素が飽和している場合には、副画素フレームを選択する指令を主／副画素フレーム選択部１５２に出力し、副画素も飽和している場合には、副画素が飽和していることを示す信号を露光時間計算回路１５３に出力する。
【００３９】
主／副画素フレーム選択部１５２は、Ａ／Ｄ変換器１３０から順次入力する主／副画素フレームの画像データのうち、主／副画素輝度判定部１５１から入力する指令に基づいていずれか一方のフレームの画像データを選択して露光時間計算回路１５３に出力する。即ち、主画素が飽和していない場合には、主画素フレームの画像データを選択して出力し、主画素が飽和している場合には、副画素フレームの画像データを選択して出力する。
【００４０】
露光時間計算回路１５３は、ＣＣＤ情報格納部１５４に格納されているＣＣＤ情報や、バッファメモリ１５５に一時記憶されている現在の露出制御に使用されている露光時間とに基づいて新たな露光時間等を計算し、これを露光時間制御回路１２０に出力する。尚、ＣＣＤ情報格納部１５４に格納されているＣＣＤ情報とは、ＣＣＤ１０の主／副画素の感度比（本例では、１／１６）を示す値Ｇｇａｉｎや、適正露出時に主画素フレーム中の最大の画素値がとるべき最適値Ｇｏｐｔ である。
【００４１】
次に、上記露出制御部１５０の作用について説明する。
【００４２】
図４は露出制御部１５０における露出制御の全体的なフローチャートを示す。
【００４３】
まず、ＣＣＤ１０における最初のフレームの露光時間Ｔｏｌｄ を設定する（ステップＳ１０）。この露光時間Ｔｏｌｄ は、動画撮影時の標準的な露光時間として任意の設定することができる。
【００４４】
次に、露光時間Ｔｏｌｄ により露光時間制御回路１２０を介してＣＣＤ１０の露光時間を制御する（ステップＳ２０）。続いて、被写体の明るさの変化の継続時間を計時するカウンタのカウント値Ｎを０にリセットする（ステップＳ３０）。
【００４５】
その後、ステップＳ２０での露光時間Ｔｏｌｄ での露光制御によりＣＣＤ１０から得られた主／副画素フレームの画像データから新たな露光時間Ｔｎｅｗ を計算する（ステップＳ４０）。
【００４６】
次に、ステップＳ４０での新たな露光時間Ｔｎｅｗ の計算方法について、図５に示すフローチャートにしたがって説明する。
【００４７】
まず、主／副画素フレームの画像信号を取り込む（ステップＳ４１）。続いて、取り込んだ主画素フレームの画素が飽和しているか否かを判別する（ステップＳ４２）。図２に示した例によれば、主画素フレーム中に４０９５のＱＬ値を有する画素がある場合には、飽和していると判別する。
【００４８】
主画素フレームの画像データが飽和していない場合には、主画素フレーム（１フレーム）における主画素の最大値Ｇｍａｉｎを読み取る（ステップＳ４３）。尚、ＣＣＤは、一般的にＲ，Ｇ，Ｂ画素のうちＧ画素の感度が最も高いため、最大値Ｇｍａｉｎは、Ｇ画素のデータを用いる。
【００４９】
次に、上記最大値Ｇｍａｉｎと、ＣＣＤ情報格納部１５４に格納されている最大の主画素の最適値Ｇｏｐｔ と、バッファメモリ１５５に一時保存された露光時間Ｔｏｌｄ とに基づいて、次式により新たな露光時間Ｔｎｅｗ を計算する（ステップＳ４４）。
【００５０】
【数１】
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ／Ｇｍａｉｎ）
この露光時間Ｔｎｅｗ によって動画撮影時の露光時間を制御すれば、そのときに得られる主画素フレームの画素の最大値Ｇｍａｉｎを最適値Ｇｏｐｔ にすることができる。
【００５１】
一方、ステップＳ４２で主画素フレームの画像データが飽和していると判別されると、副画素フレームの画像データが飽和しているか否かを判別する（ステップＳ４５）。
【００５２】
副画素フレームの画像データが飽和していない場合には、副画素フレーム（１フレーム）における副画素の最大値Ｇｓｕｂ を読み取る（ステップＳ４６）。
【００５３】
次に、上記最大値Ｇｓｕｂ と、ＣＣＤ情報格納部１５４に格納されている値Ｇｇａｉｎ、最適値Ｇｏｐｔ と、バッファメモリ１５５に一時保存された露光時間Ｔｏｌｄ とに基づいて、次式により新たな露光時間Ｔｎｅｗ を計算する（ステップＳ４７）。
【００５４】
【数２】
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ×Ｇｇａｉｎ）／Ｇｓｕｂ
図６は露光時間に対する主／副画素のＱＬ値を示すグラフであり、特に露光時間Ｔｏｌｄ での撮影時に主画素のみが飽和している場合における、［数２］式中のＴｎｅｗ 、Ｔｏｌｄ 、（Ｇｏｐｔ ×Ｇｇａｉｎ）、Ｇｓｕｂ をグラフ上に示している。尚、Ｇｏｐｔ は、例えば、主画素の飽和値Ｇｍａｉｎｍａｘ の９０％、即ち、Ｇｍａｉｎｍａｘ ×０．９ と決めてもよい。
【００５５】
上記［数２］式により計算した新たな露光時間Ｔｎｅｗ によって動画撮影時の露光時間を制御すれば、そのときに得られる主画素フレームの画像データは飽和せず、かつ主画素フレームの画素の最大値Ｇｍａｉｎを最適値Ｇｏｐｔ にすることができる。
【００５６】
また、ステップＳ４５において、副画素フレームの画像データも飽和していると判別されると、現在の露光時間Ｔｏｌｄ を半分（Ｔｏｌｄ ／２）にし、これを新たな露光時間Ｔｎｅｗ とする（ステップＳ４８）。
【００５７】
図４のフローチャートに戻って、ステップＳ４０により新たな露光時間Ｔｎｅｗ の計算が終了すると、この露光時間Ｔｎｅｗ と露光制御に使用した露光時間Ｔｏｌｄ との絶対値｜Ｔｎｅｗ −Ｔｏｌｄ ｜を求め、｜Ｔｎｅｗ −Ｔｏｌｄ ｜≧αか否かを判別する（ステップＳ５０）。尚、αは、例えば、露光時間を制御するワンステップ分の露光時間の差分に相当する所定の値である。
【００５８】
｜Ｔｎｅｗ −Ｔｏｌｄ ｜≧αでない場合には、現在の露光時間Ｔｏｌｄ による露光制御は適正であるため、ステップＳ３０に戻る。
【００５９】
一方、｜Ｔｎｅｗ −Ｔｏｌｄ ｜≧αの場合には、カウント値Ｎを１だけインクリメントし（ステップＳ６０）、Ｎが所定の値β（β：２以上の整数）か否かを判別する（ステップＳ７０）。そして、Ｎ＝βでない場合には、ステップＳ４０に戻り、Ｎ＝βの場合には、ステップＳ４０で計算した新たな露光時間Ｔｎｅｗ を露光制御用の露光時間Ｔｏｌｄ に設定したのち（ステップＳ８０）、ステップＳ２０に戻る。
【００６０】
これにより、被写体の明るさの変化に応じて更新された露光時間Ｔｏｌｄ によって露光制御が行われることになる。
【００６１】
ところで、動画撮影時には、被写体の明るさが短時間で変動する場合に露光制御を追従させると、再生される動画の明るさが短い時間内で変動し、見苦しくなるが、上記の実施の形態のように、現在使用中の露光時間Ｔｏｌｄ に対して新たに算出した露光時間Ｔｎｅｗ が所定の値α以上変化し、その状態が一定時間継続する場合のみ、露光制御に使用する露光時間Ｔｏｌｄ を新たな露光時間Ｔｎｅｗ で更新するようにしたため、例えば、撮影範囲内を高輝度の物体（自動車等）が横切る場合（即ち、被写体の明るさが短時間で変動する場合）には、それに露光制御を追従させないようにすることができる。
【００６２】
尚、一定継続時間は、露光時間Ｔｎｅｗ の算出周期と値βの大きさとによって適宜決定することができる。また、被写体の明るさが短時間で変動する場合の露光制御への影響を低減する他の方法としては、所定の周期で算出される露光時間のうちの最新の複数の露光時間の平均値を、動画撮影時の露光時間とする方法が考えられる。
【００６３】
この実施の形態では、ＣＣＤ１０での露光時間を制御することにより、動画撮影時の露出制御を行うようにしたが、これに限らず、露光時間は一定（例えば、１ ／６０秒）とし、絞りを制御することで露出制御を行うようにしてもよい。
【００６４】
また、露光時間や絞り値等の露出制御値の算出方法は、１フレームのうちの最大の画素値が最適値になるように算出する実施の形態の方法に限らず、１フレームの全画素の平均値（平均測光値）や中央部に重み付けした中央重点測光値を算出し、この算出した測光値が適正値になるように露出制御値を決定するようにしてもよい。また、後者の場合には、露出制御値の算出に際し、主画素フレームか副画素フレームのいずれのフレームを使用するかの判断は、主画素フレームのうちの一定画素数以上が飽和しているか否かによって行うようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮像手段から取り込んだ互いに感度の異なる主／副画素フレームのうちの主画素フレームが飽和している場合には、飽和していない副画素フレームに基づいて露出制御値を算出し、この露出制御値に基づいて露出制御を行うようにしたため、動画撮影時に被写体の明るさが急激に変化しても適正露出の動画を得ることができる。尚、主画素フレームが飽和していない場合には、副画素フレームよりもＳ／Ｎのよい主画素フレームに基づいて露出制御値を算出するようにしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いられるＣＣＤの一例を示す平面模式図
【図２】主画素と副画素の光電変換特性を示すグラフ
【図３】本発明に係る露出制御装置を含む電子カメラのブロック図
【図４】本発明に係る露出制御の全体的なフローチャート
【図５】本発明の実施の形態の露光時間の算出方法を示すフローチャート
【図６】露光時間に対する主／副画素のＱＬ値を示すグラフ
【符号の説明】
１０…ＣＣＤ、２０…受光セル、２１…主画素、２２…副画素、１００…電子カメラ、１１０…撮影光学系、１２０…露光時間制御回路、１４０…信号処理部、１５０…露出制御部、１５１…主／副画素輝度判定部、１５２…主／副画素フレーム選択部、１５３…露光時間計算回路、１５４…ＣＣＤ情報格納部、１５５…バッファメモリ
Claims (3)
- 感度の高い主画素と、該主画素よりも感度の低い副画素とが所定の配列形態に従って多数配置され、前記主画素及び副画素で光電変換された信号をそれぞれ取り出すことが可能な撮像手段を有し、該撮像手段から取り込んだ信号に基づいて被写体の明るさを測光し、その測光結果に基づいて動画撮影時の露出を制御する電子カメラの露出制御装置において、
前記撮像手段から取り込んだ主／副画素フレームのうちの主画素フレームが飽和しているか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって主画素フレームが飽和していないと判別されると、該主画素フレームに基づいて新たな露出制御値を算出し、前記判別手段によって主画素フレームが飽和していると判別されると、該主画素フレームとともに取り込んだ副画素フレームに基づいて新たな露出制御値を算出する演算手段と、
前記演算手段によって算出された新たな露出制御値に基づいて動画撮影時の露出制御を行う露出制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子カメラの露出制御装置。 - 前記演算手段は、前記主／副画素フレームの取得時における露出制御値をＴｏｌｄ 、前記主画素フレームのうちの最大の画素値の最適値をＧｏｐｔ 、前記主画素フレームのうちの最大の画素値をＧｍａｉｎ、主画素と副画素の感度比をＧｇａｉｎ、前記副画素フレームのうちの最大の画素値をＧｓｕｂ とすると、前記主画素フレームが飽和していないときには、新たな露出制御値Ｔｎｅｗ を、次式、
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ／Ｇｍａｉｎ）
により算出し、前記主画素フレームが飽和しているときには、新たな露出制御値Ｔ−ｎｅｗを、次式、
Ｔｎｅｗ ＝Ｔｏｌｄ ×（Ｇｏｐｔ ×Ｇｇａｉｎ）／Ｇｓｕｂ
により算出することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラの露出制御装置。 - 前記露出制御手段は、前記主／副画素フレームの取得時における露出制御値と、前記演算手段によって算出した新たな露出制御値との差が一定値以上で、かつ、その状態が一定時間継続する場合に前記新たな露出制御値に基づいて動画撮影時の露出制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子カメラの露出制御装置。
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-
2003
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