JP2005354515A

JP2005354515A - 撮像装置及び携帯端末装置

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Publication number: JP2005354515A
Application number: JP2004174474A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kawabata; 大河端
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2024-06-11
Also published as: JP4325491B2

Abstract

【課題】輝度差の大きい画素部分を検出して２色性ＧＨ液晶を用いて輝度差が無いように入射光の光量を調光制御することにより使用環境によらずに輝度の調整を可能にする。
【解決手段】本発明の撮像装置では、判別部３７が自動合焦動作における輝度検出の際に、画像圧縮処理の量子化ビット数を超える輝度の画素があるか否かを判定し、判別部３７により量子化ビット数を超える輝度の画素があると判定されたとき、ビット超輝度対応透過率減少部３８は、量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する電気調光素子５の透過率を量子化ビット数内となるように素子駆動Ｓ２を行うことにより減少させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、入射光の光量を調光制御する撮像装置及び携帯端末装置に関するものである。

近年、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどのＣＣＤ(Charge Coupled Device)を搭載した撮像装置により静止画を自動焦点方式を用いて撮影する際には、ＣＣＤにより取り込んだ画像における画像信号の高周波成分を抽出して演算した値を基に焦点位置を算出して自動焦点レンズ機構部を動作させている（例えば、特許文献１参照）。

ここでいう高周波成分とは画像圧縮処理における画像信号が時間成分から周波数成分に変換された際の空間周波数成分を示している。この高周波成分は、合焦位置に近づくほど輝度が高くなる性質を示す。しかし、撮像装置は、撮像可能な明るさの諧調があらかじめ決められているので、ある明るさ以上の輝度の画像が取り込まれると合焦操作を途中でやめてしまうため、いわゆるピントボケを起こしてしまう。このため、晴天下での撮影を実行した際に、高周波成分の輝度が所定の諧調以上になることが多いことから、合焦しない画像を撮影してしまうことがたびたび起こってしまう。

また、撮像装置は、例えばＪＰＥＧ(joint photograph experts group)方式などの静止画像圧縮技術を用いて、撮像画像を圧縮して記録媒体に記録する。現行のＪＰＥＧ方式による静止画像圧縮処理においては、撮像された各画素の輝度値を取り込み、直前に処理した画像との差分で輝度を記録する際に、フィールド内予測による予測符号化を行ういわゆるＤＰＣＭ（differential pulse code modulation）処理を実施している。このＤＰＣＭ処理を実施できるのは、直前に処理した画像との差分があまり無いからである。従って、輝度差出現頻度という観点で見ると偏りを大きく取ることができるので、画像圧縮信号処理にかかる負担を低減することができ、高密度の画像記録を可能にすることができる。

また、電気調光素子として、液晶分子に色素を混合し、色素が液晶の駆動に伴って液晶分子に付いてくる性質を利用することにより、色素に対応した特定の波長だけにフラットな透過率を得るいわゆる２色性ＧＨ（Guest Host）液晶を用いるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平09-23369号公報特開2001-201769号公報

しかし、画像を撮影した場合、被写体の輪郭部が必ずといっていいほど出現しているのが通常であり、この輪郭部が最も急激に明るさが変化する部分である。特に、明るい場所での撮影を実施した際にはこの現象が顕著に現れる。これと同時に、この輪郭部は高周波成分を含んでいるので、輝度差が制御可能な値を超えると、上述と同様に合焦しない画像を撮影してしまうことが起こってしまうという不都合があった。

そこで、本発明は、輝度差の大きい画素部分を検出して２色性ＧＨ（Guest Host）液晶を用いて輝度差が無いように入射光の光量を調光制御することにより使用環境によらずに輝度の調整を可能にすることができる撮像装置及び携帯端末装置を提案することを目的とするものである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の撮像装置及び携帯端末装置は、光学系と撮像手段との間に設けられ、所望の調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなる調光手段と、撮像手段から得られる光量情報に基づいて調光手段を調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する制御手段と、自動合焦手段における輝度検出の際に、画像圧縮処理の量子化ビット数を超える輝度の画素があるか否かを判定する特定画素判定手段と、量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する調光手段の透過率を量子化ビット数内となるように減少させる透過率減少手段とを備えたものである。

また、本発明の撮像装置及び携帯端末装置は、自動合焦手段における輝度検出の際に、画像圧縮処理のフィールド内予測に不具合をきたすほどに直前の画素との輝度差がある画素を検出する特定画素検出手段と、フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素に対応する調光手段による画素の輝度を露光バランスが取れる輝度差範囲内でフィールド内予測可能となるように低減させる輝度低減手段とを備えたものである。

これによれば、本発明の撮像装置及び携帯端末装置は、調光手段は光学系と撮像手段との間に設けられ、所望の調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなるものであり、制御手段は撮像手段から得られる光量情報に基づいて調光手段を調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する。ここで、特定画素判定手段は、自動合焦手段における輝度検出の際に、画像圧縮処理の量子化ビット数を超える輝度の画素があるか否かを判定する。透過率減少手段は、量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する調光手段の透過率を量子化ビット数内となるように減少させる。

また、特定画素検出手段は、自動合焦手段における輝度検出の際に、画像圧縮処理のフィールド内予測に不具合をきたすほどに直前の画素との輝度差がある画素を検出する。輝度低減手段は、フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素に対応する調光手段による画素の輝度を露光バランスが取れる輝度差範囲内でフィールド内予測可能となるように低減させる。

従って、画像圧縮処理の量子化ビット数を超える輝度の画素があるときに、量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する調光手段の透過率を量子化ビット数内となるように減少させるので、輝度差がある画素の透過率を下げることができる。また、画像圧縮処理のフィールド内予測に不具合をきたすほどに直前の画素との輝度差があるときに、フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素に対応する調光手段による画素の輝度を露光バランスが取れる輝度差範囲内でフィールド内予測可能となるように低減させるので、輝度差がある画素の輝度を下げることができる。

本発明によれば、輝度差の大きい画素部分を検出して２色性ＧＨ（Guest Host）液晶を用いて輝度差が無いように入射光の光量を調光制御することにより使用環境によらずに輝度の調整を可能にすることができることができる。従って、例えば、明るい場所やＤＰＣＭ処理の実施が困難になるほどの高輝度部が存在しても、自動合焦を行うことができるため、良好な撮影を可能にすることができる。

以下に、本発明の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細を説明する。
図１は、電気調光素子を組み込んだ携帯端末撮像装置の光学系例を示す図である。図1においては、本実施の形態に用いられる調光手段である電気調光素子５をＣＣＤ撮像装置として携帯電話機などの携帯端末装置に組み込んだ例を示している。

すなわち、携帯端末において、一点鎖線で示す光軸に沿って、携帯端末用レンズ鏡筒１内にレンズ前群に相当するレンズ群２及びレンズ群（ズーム用）３、レンズ後群に相当するレンズ群及びレンズ群（フォーカス用）４が配置され、さらに受光面７を有するＣＣＤによる固定撮像素子ユニット６が適宜の間隔を置いてこの順に配設されている。

レンズ群４と固定撮像素子ユニット６の受光面７との間には、上述の２色性ＧＨ液晶からなる電気調光素子５が配置されている。ここで、フォーカス用のレンズ群４は、図示しない駆動部により光路に沿ってレンズ群３と固定撮像素子ユニット６との間を移動可能に配設され、また、ズーム用のレンズ群３は、光路に沿ってレンズ群２とレンズ群４との間を移動可能に配設されている。

図２は、電気調光素子の構成例を示す図であり、図２Ａは断面図、図２Ｂは斜視図である。図２は、図１に示した電気調光素子４である２色性ＧＨ液晶の例を示す。図２Ａに示すように、電気調光素子２１は、液晶２２からなり、この液晶２２の前面及び後面をそれぞれ透過率の高いガラス板２４、２５で挟み込むと共に周囲を他の部材で遮蔽したものである。ＣＣＤ７からの光量データＤに基づいて制御手段としてのＣＰＵ１１が電気調光素子２１に供給する印加電圧Ｖを制御する。

図２Ｂに示すように、このようにして構成された電気調光素子２１の液晶２２を図１に示した光軸１０に沿って配置することができる。なお、図中、液晶２２は厚みをつけて表しているが、実際には薄膜状に形成される。

さらに、液晶２２には、制御手段としてのＣＰＵ（central processing unit）１１から駆動するための印加電圧Ｖが供給される。この印加電圧Ｖは、液晶２２を予め定められた調光制御範囲となるように生成される。電気調光素子２１は少なくとも染料系色素を含んだ液晶２２により生成される。

以下に、自動合焦動作に適用した２色性ＧＨ液晶素子の調光制御について説明する。
図３は、電気調光素子の駆動による自動合焦動作を示す概念図である。
図３において、信号処理部３１は、ＪＰＥＧ方式による静止画像圧縮処理を行い、輝度検出部３２は、撮像された各画素の輝度値を取り込み、直前に処理した画像との差分で輝度を記録する際に、フィールド内予測による予測符号化を行ういわゆるＤＰＣＭ処理を実施している。この画素はＪＰＥＧ方式による静止画像圧縮処理を行う際の、８×８＝６４画素のブロック単位の画素を示す。

次に、高周波成分取り出し部３３は、画像圧縮処理における画像信号が時間成分から周波数成分に変換された際の空間周波数成分の高周波成分を取り出し、評価値算出回路３４は、高周波成分の合焦位置に対するパラメータとなる評価値を算出する。ピーク値検出回路３５は、高周波成分が合焦位置となる最大振幅のピーク値を検出し、撮像装置制御回路３６は、高周波成分が合焦位置となるようにレンズ鏡筒１のレンズ群（フォーカス用）４に対して合焦動作Ｓ１を行う。

ここで、判別部３７は、自動合焦動作における輝度検出の際に、画像圧縮処理の量子化ビット数を超える輝度の画素があるか否かを判定する。判別部３７により量子化ビット数を超える輝度の画素があると判定されたとき、ビット超輝度対応透過率減少部３８は、量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する電気調光素子５の透過率を量子化ビット数内となるように素子駆動Ｓ２を行うことにより減少させる。この量子化ビット数を超える輝度の画素部分とは、例えば、８ビットで表される輝度が２５６階調を超えている部分である。

また、判別部３７により量子化ビット数を超える輝度の画素がないと判定されたとき、判別部３９は、自動合焦動作における輝度検出の際に、画像圧縮処理のフィールド内予測に不具合をきたすほどに直前の画素との輝度差がある画素があるか否かを判定する。判別部３９によりフィールド内予測に不具合をきたすほどに直前の画素との輝度差がある画素があると判定されたとき、露光バランス対応輝度低減部４０は、フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素に対応する調光手段による画素の輝度を露光バランスが取れる輝度差範囲内でフィールド内予測可能となるように素子駆動Ｓ３を行うことにより低減させる。

図４は、ビット超輝度対応透過率減少部を示す図である。
図４において、ビット超輝度対応透過率減少部３８は、量子化ビット数を超える輝度の画素を検出する量子化ビット超画素検出部４１と、量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する電気調光素子５の調光エリアを検出する画素対応分割調光エリア検出部４２と、対応する電気調光素子５の調光エリアの透過率を減少させる透過率減少調整部４３とを有して構成される。ここで、透過率減少調整部４３からの出力が量子化ビット超画素検出部４１の入力にフィードバックされているので、量子化ビット数を超える輝度の画素がなくなるまでこれらの動作が行われる。

図５は、露光バランス対応輝度低減部を示す図である。
図５において、露光バランス対応輝度低減部４０は、露光バランスが取れない輝度差範囲となってフィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素を検出する露光バランス不具合画素検出部５１と、フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素に対応する電気調光素子５の調光エリアを検出する画素対応分割調光エリア検出部５２と、対応する電気調光素子５の調光エリアの輝度を露光バランスが取れる輝度差範囲内となるように低減させる輝度低減調整部５３とを有して構成される。ここで、輝度低減調整部５３からの出力が露光バランス不具合画素検出部５１の入力にフィードバックされているので、露光バランスが取れない輝度差範囲となってフィールド内予測に不具合をきたす輝度差の画素がなくなるまでこれらの動作が行われる。

また、上述した例では、量子化ビット数を超える輝度の画素の判別のみを示したが、これに限らず、輝度レベルから統計的に輪郭部であることを判別する場合に適用してもよい。

電気調光素子を組み込んだ撮像装置の光学系例を示す図である。電気調光素子の構成例を示す図であり、図２Ａは断面図、図２Ｂは斜視図である。電気調光素子の駆動による自動合焦動作を示す概念図である。ビット超輝度対応透過率減少部を示す図である。露光バランス対応輝度低減部を示す図である。

符号の説明

１…携帯端末用レンズ鏡筒、２、３、４…レンズ群、５…電気調光素子、７…ＣＣＤ受光面、９…撮像面、１１…ＣＰＵ、２１…電気調光素子、２２…液晶、２４、２５…ガラス板、３１…信号処理部、３２…輝度検出部、３３…高周波成分取り出し部、３４…評価値算出回路、３５…ピーク値検出回路、３６…撮像装置制御回路、３７…判別部、３８…ビット超輝度対応透過率減少部、３９…判別部、４０…露光バランス対応輝度低減部、４１…量子化ビット超画素検出部、４２…画素対応分割調光エリア検出部、４３…透過率減少調整部、５１…露光バランス不具合画素検出部、５２…画素対応分割調光エリア検出部、５３…輝度低減調整部

Claims

自動合焦手段により合焦動作を行って光学系を介して撮像手段を用いて
被写体を撮像する撮像装置において、
上記光学系と上記撮像手段との間に設けられ、所望の調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなる調光手段と、
上記撮像手段から得られる光量情報に基づいて上記調光手段を上記調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する制御手段と、
上記自動合焦手段における輝度検出の際に、画像圧縮処理の量子化ビット数を超える輝度の画素があるか否かを判定する特定画素判定手段と、
上記量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する上記調光手段の透過率を上記量子化ビット数内となるように減少させる透過率減少手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
上記電気調光素子は、２色性ＧＨ液晶素子であることを特徴とする撮像装置。
請求項２に記載の撮像装置において、
上記透過率減少手段は、上記量子化ビット数を超える輝度の画素を検出する量子化ビット超画素検出部と、上記量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する上記調光手段の調光エリアを検出する画素対応分割調光エリア検出部と、対応する上記調光手段の調光エリアの透過率を減少させる透過率減少調整部とを有することを特徴とする撮像装置。
自動合焦手段により合焦動作を行って光学系を介して撮像手段を用いて
被写体を撮像する撮像装置において、
上記光学系と上記撮像手段との間に設けられ、所望の調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなる調光手段と、
上記撮像手段から得られる光量情報に基づいて上記調光手段を上記調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する制御手段と、
上記自動合焦手段における輝度検出の際に、画像圧縮処理のフィールド内予測に不具合をきたすほどに直前の画素との輝度差がある画素を検出する特定画素検出手段と、
上記フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素に対応する上記調光手段による画素の輝度を露光バランスが取れる輝度差範囲内で上記フィールド内予測可能となるように低減させる輝度低減手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
請求項４に記載の撮像装置において、
上記電気調光素子は、２色性ＧＨ液晶素子であることを特徴とする撮像装置。
請求項４に記載の撮像装置において、
上記輝度減少手段は、露光バランスが取れない輝度差範囲となって上記フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素を検出する露光バランス不具合画素検出部と、上記フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素に対応する上記調光手段の調光エリアを検出する画素対応分割調光エリア検出部と、対応する上記調光手段の調光エリアの輝度を露光バランスが取れる輝度差範囲内となるように低減させる輝度低減調整部とを有することを特徴とする撮像装置。
自動合焦手段により合焦動作を行って光学系を介して撮像手段を用いて被写体を撮像する携帯端末装置において、
上記光学系と上記撮像手段との間に設けられ、所望の調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなる調光手段と、
上記撮像手段から得られる光量情報に基づいて上記調光手段を上記調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する制御手段と、
上記自動合焦手段における輝度検出の際に、画像圧縮処理の量子化ビット数を超える輝度の画素があるか否かを判定する特定画素判定手段と、
上記量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する上記調光手段の透過率を上記量子化ビット数内となるように減少させる透過率減少手段と
を備えたことを特徴とする携帯端末装置。
請求項７に記載の携帯端末装置において、
上記電気調光素子は、２色性ＧＨ液晶素子であることを特徴とする携帯端末装置。
請求項８に記載の携帯端末装置において、
上記透過率減少手段は、上記量子化ビット数を超える輝度の画素を検出する量子化ビット超画素検出部と、上記量子化ビット数を超える輝度の画素に対応する上記調光手段の調光エリアを検出する画素対応分割調光エリア検出部と、対応する上記調光手段の調光エリアの透過率を減少させる透過率減少調整部とを有することを特徴とする携帯端末装置。
自動合焦手段により合焦動作を行って光学系を介して撮像手段を用いて
被写体を撮像する携帯端末装置において、
上記光学系と上記撮像手段との間に設けられ、所望の調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなる調光手段と、
上記撮像手段から得られる光量情報に基づいて上記調光手段を上記調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する制御手段と、
上記自動合焦手段における輝度検出の際に、画像圧縮処理のフィールド内予測に不具合をきたすほどに直前の画素との輝度差がある画素を検出する特定画素検出手段と、
上記フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素に対応する上記調光手段による画素の輝度を露光バランスが取れる輝度差範囲内で上記フィールド内予測可能となるように低減させる輝度低減手段と
を備えたことを特徴とする携帯端末装置。
請求項１０に記載の携帯端末装置において、
上記電気調光素子は、２色性ＧＨ液晶素子であることを特徴とする携帯端末装置。
請求項１０に記載の携帯端末装置において、
上記輝度減少手段は、露光バランスが取れない輝度差範囲となって上記フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素を検出する露光バランス不具合画素検出部と、上記フィールド内予測に不具合をきたす輝度差がある画素に対応する上記調光手段の調光エリアを検出する画素対応分割調光エリア検出部と、対応する上記調光手段の調光エリアの輝度を露光バランスが取れる輝度差範囲内となるように低減させる輝度低減調整部とを有することを特徴とする携帯端末装置。