JP2006050541A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入射光量に応じた電気信号を発生する撮像センサを具備する撮像装置に関し、特に、その光電変換特性として入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備えている(線形特性の動作と対数特性の動作とが切り替え可能とされている)撮像センサに代表される、2つの異なる特性領域を有する光電変換特性を示す撮像センサを用いた撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus including an imaging sensor that generates an electrical signal corresponding to an incident light quantity, and in particular, as a photoelectric conversion characteristic, a linear characteristic in which the electrical signal is linearly converted with respect to the incident light quantity and output. An image sensor having a region and a logarithmic characteristic region in which the electrical signal is logarithmically converted with respect to the incident light amount (the operation of the linear characteristic and the operation of the logarithmic characteristic can be switched) The present invention relates to an imaging apparatus using an imaging sensor that exhibits photoelectric conversion characteristics having two different characteristic areas.
従来、フォトダイオード等の光電変換素子をマトリクス状に配置してなる固体撮像素子に、MOSFET等を備えた対数変換回路を付加し、前記MOSFETのサブスレッショルド特性を利用することで、固体撮像素子の出力特性を入射光量に対して電気信号が対数的に変換されるようにした撮像センサ(「LOGセンサ」とも呼ばれている)が知られている。このような撮像センサにおいて、固体撮像素子本来の出力特性、すなわち入射光量に応じて電気信号が線形的に変換されて出力される線形動作状態と、前述の対数動作状態とを切り替えることが可能とされた撮像センサが知られている。 Conventionally, by adding a logarithmic conversion circuit having a MOSFET or the like to a solid-state image pickup device in which photoelectric conversion elements such as photodiodes are arranged in a matrix, and utilizing the sub-threshold characteristics of the MOSFET, An imaging sensor (also referred to as “LOG sensor”) is known in which an electrical signal is logarithmically converted with respect to an incident light amount as an output characteristic. In such an image sensor, it is possible to switch between a linear operation state in which an electrical signal is linearly converted and output according to the original output characteristics of a solid-state image sensor, that is, an incident light amount, and the logarithmic operation state described above. An image sensor is known.
例えば特許文献1では、MOSFETに特定のリセット電圧を与えることで、線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、前記各画素の前記切り替え点を等しくした撮像装置が開示されている。また特許文献2にも、線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、MOSFETのリセット時間を調整することでMOSFETのポテンシャル状態を調整可能とした撮像装置が開示されている。
For example,
ところで、撮像センサを線形動作状態で用いた場合、光電変換素子で発生した電荷量に比例した出力が得られることから、低輝度の被写体でも高コントラストな画像信号が得られる等の利点がある反面、ダイナミックレンジが狭くなってしまうという不都合がある。一方、撮像センサを対数動作状態で用いた場合、入射光量に対して自然対数的に変換された出力が得られることから、広いダイナミックレンジが確保できるという利点がある反面、画像信号が対数圧縮されることからコントラスト性が悪くなるという不都合がある。
前記特許文献1及び特許文献2に係る撮像装置は、撮像センサを線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすることを開示しているに止まる。しかしながら、上述の線形動作状態及び対数動作状態の長所並びに短所に鑑みた場合、単に自動切り替えさせるだけでなく、それぞれの動作状態が備える長所を積極的に活用して撮像動作を行わせる構成とすることが望ましいと言える。例えば自動露光制御を行う場合においても、ターゲットとなる被写体の輝度と、撮像センサの線形動作状態から対数動作状態への切り替わり点とを関連付けてその制御を行えば、専ら各動作状態が備える長所を活用した最適な自動露光制御を行い得る可能性がある。
The imaging devices according to
従って本発明は、撮像装置の露光制御を、当該撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連づけて行うことで、被写体からの光量(被写体輝度)に応じて、被写体を最適な露光状態で、しかも所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができる撮像装置を提供することを目的とする。 Therefore, according to the present invention, the exposure control of the imaging device is performed in association with the photoelectric conversion characteristics of the imaging sensor included in the imaging device, so that the subject is in an optimal exposure state according to the amount of light from the subject (subject brightness). Moreover, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can capture an image with a predetermined dynamic range secured.
本発明の請求項1にかかる撮像装置は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、被写体から得られる輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度を定め、当該撮像装置の露出制御を行う露出制御手段であって、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段と、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段とを備える露出制御手段と、前記露光量制御手段とダイナミックレンジ制御手段との併用による第1の露出制御を行った後に、露出設定用の被写体輝度に対応する撮像センサの出力レベルと、予め設定された所望の出力レベルとを比較する出力レベル判定部とを備え、前記露出制御手段は、前記出力レベル判定部の判定結果に基づき、露光量制御手段又はダイナミックレンジ制御手段のいずれかによる第2の露出制御が実行可能とされていることを特徴とする。 An image pickup apparatus according to a first aspect of the present invention generates an electrical signal corresponding to an incident light amount, and has a linear characteristic region in which the photoelectric conversion characteristic is linearly converted with respect to the incident light amount and output. And an imaging sensor having a logarithmic characteristic region in which the electrical signal is logarithmically converted with respect to the amount of incident light, and an exposure evaluation value when imaging the subject based on luminance information obtained from the subject. An exposure evaluation value detecting means to detect, and an exposure control means for determining subject brightness for exposure setting based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detecting means and performing exposure control of the imaging apparatus, Exposure control means comprising exposure amount control means for controlling the exposure amount for the sensor, dynamic range control means for controlling photoelectric conversion characteristics of the image sensor, and the exposure amount control means; An output level determination unit that compares the output level of the image sensor corresponding to the subject brightness for exposure setting with a preset desired output level after performing the first exposure control in combination with the dynamic range control means And the exposure control means is capable of executing second exposure control by either the exposure amount control means or the dynamic range control means based on the determination result of the output level determination section. To do.
このような構成によれば、第1の露出制御において露光量制御手段とダイナミックレンジ制御手段とが行われることで、目標とする被写体の輝度に応じた所定の出力レベル(以下、「ターゲットレベル」とも言う)を確保しつつ、被写体の撮像に際しての所定のダイナミックレンジも確保される状態の露出制御が行われる。しかし、これら2つの異なる露出制御が並存的に行われる結果、露出制御後の光電変換特性に基づくと所望のターゲットレベル若しくはダイナミックレンジが制御目標通りに得られない(制御目標から少々ズレる)場合がある。そこで、出力レベル判定部により露出設定用の被写体輝度(すなわち、露光量制御にあっては露光量設定用の被写体輝度、ダイナミックレンジ制御にあってはダイナミクレンジ設定用の被写体輝度)に対応する出力レベルと、所望の出力レベルとを比較させ、両者のレベルのマッチング状況を確認(判定)させる。そして該出力レベル判定部の判定結果に基づいて、第2の露出制御が行われる。すなわち、第2の露出制御において露光量制御手段又はダイナミックレンジ制御手段のいずれかを行うようにすることで、前記ターゲットレベル若しくはダイナミックレンジが追加的に制御可能となり、従ってターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方(つまり確実に制御目標通りに設定したい方)の制御を再実行させることが可能となる。 According to such a configuration, the exposure amount control unit and the dynamic range control unit are performed in the first exposure control, so that a predetermined output level (hereinafter referred to as “target level”) corresponding to the luminance of the target subject is obtained. In other words, exposure control is performed in a state where a predetermined dynamic range is ensured when the subject is imaged. However, as a result of performing these two different exposure controls in parallel, there is a case where a desired target level or dynamic range cannot be obtained according to the control target based on the photoelectric conversion characteristics after exposure control (a slight deviation from the control target). is there. Therefore, an output corresponding to the subject brightness for exposure setting (that is, the subject brightness for exposure amount setting for exposure amount control and the subject brightness for dynamic range control for dynamic range control) by the output level determination unit. The level is compared with the desired output level, and the matching status of both levels is confirmed (determined). The second exposure control is performed based on the determination result of the output level determination unit. That is, by performing either the exposure amount control means or the dynamic range control means in the second exposure control, the target level or the dynamic range can be additionally controlled. It becomes possible to re-execute control of a person who wants to ensure priority (that is, a person who wants to set according to the control target without fail).
ここで、本発明で言う「露出制御(以下、「AE制御」とも言う)」の概念に関する定義につき、図6に基づいて説明しておく。いわゆる銀塩カメラと異なり、デジタルカメラやデジタルムービィ等の撮像装置においては、AE制御のための制御要素としては、撮像センサの光電変換特性に関連づけて(光電変換特性を作為的に変化させて)制御する方法と、撮像センサの撮像面に届く光の総量と光電変換後の光電流の積分時間を調整する方法とがある。本明細書では、前者を「ダイナミックレンジ制御」と呼び、後者を「露光量制御」と呼ぶものとする。なお、前記「ダイナミックレンジ制御」は、例えば撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との切り替わり点(以下、「変曲点」という)を制御することで実行される。また、前記「露光量制御」は、例えば絞りの開口量調整や、或いはメカニカルシャッタのシャッタスピードの調整、又は撮像センサに対するリセット動作の制御による電荷の積分時間制御により実行される。 Here, the definition relating to the concept of “exposure control (hereinafter also referred to as“ AE control ”)” in the present invention will be described with reference to FIG. Unlike so-called silver-salt cameras, in imaging devices such as digital cameras and digital movies, the control element for AE control is related to the photoelectric conversion characteristics of the imaging sensor (by changing the photoelectric conversion characteristics artificially). There are a method of controlling and a method of adjusting the total amount of light reaching the imaging surface of the imaging sensor and the integration time of the photocurrent after photoelectric conversion. In the present specification, the former is called “dynamic range control” and the latter is called “exposure amount control”. The “dynamic range control” is executed, for example, by controlling a switching point (hereinafter referred to as “inflection point”) between a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region of the imaging sensor. The “exposure amount control” is executed, for example, by adjusting the aperture amount of the aperture, adjusting the shutter speed of the mechanical shutter, or controlling the integration time of charges by controlling the reset operation of the image sensor.
本発明の請求項2にかかる撮像装置は、請求項1において、第1の露出制御が露光量制御手段による露光量制御、ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御の順で行われ、第2の露出制御として、露光量制御手段による露光量制御が行われることを特徴とする。この構成によれば、第2の露出制御において露光量制御が行われるので、露光量設定用被写体輝度に対する露光量確保を優先しつつ、それなりのダイナミックレンジも具備しているような露出制御が行われるようになる。 The imaging apparatus according to a second aspect of the present invention is the imaging device according to the first aspect, wherein the first exposure control is performed in the order of exposure amount control by the exposure amount control means and dynamic range control by the dynamic range control means. As control, exposure amount control by exposure amount control means is performed. According to this configuration, since the exposure amount control is performed in the second exposure control, the exposure control is performed so as to provide an appropriate dynamic range while giving priority to securing the exposure amount with respect to the exposure amount setting subject luminance. Will come to be.
上記構成において、出力レベル判定部において比較される対象が、第1の露出制御後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)と、前記露光量設定用の被写体輝度(Lt1)について予め設定された所望の出力レベル(ターゲットレベル;Vtarget)とであるよう構成することが望ましい(請求項3)。この場合、第2の露出制御は、前記第1の露出制御後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)を、前記所望の出力レベル(ターゲットレベル;Vtarget)に一致させる制御であることが好ましい(請求項4)。この構成によれば、所望のターゲットレベルを確実に確保する露出制御が行えるようになる。 In the above configuration, the output level determination unit compares the output level (Vtarget2) corresponding to the subject luminance for exposure amount setting (Lt1) after the first exposure control, and the subject luminance for the exposure amount setting. (Lt1) is preferably configured to have a desired output level (target level; Vtarget) set in advance. In this case, in the second exposure control, the output level (Vtarget2) corresponding to the subject brightness (Lt1) for setting the exposure amount after the first exposure control is set to the desired output level (target level; Vtarget). It is preferable that the control is matched (Claim 4). According to this configuration, exposure control that ensures a desired target level can be performed.
本発明の請求項4にかかる撮像装置は、請求項1において、第1の露出制御がダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御、露光量制御手段による露光量制御の順で行われ、第2の露出制御として、ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御が行われることを特徴とする。この構成によれば、第2の露出制御においてダイナミックレンジ制御が行われるので、被写体撮影時のダイナミックレンジの確保を優先しつつ、それなりの露光量も具備しているような露出制御が行われるようになる。 An imaging apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the imaging device according to the first aspect, wherein the first exposure control is performed in the order of the dynamic range control by the dynamic range control means and the exposure amount control by the exposure amount control means. As control, dynamic range control by dynamic range control means is performed. According to this configuration, since the dynamic range control is performed in the second exposure control, the exposure control is performed in such a way that priority is given to securing the dynamic range at the time of shooting the subject and the exposure amount is also provided. become.
上記構成において、出力レベル判定部において比較される対象が、第1の露出制御後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)と、前記ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)について予め設定された所望の出力レベル(Vmax)とであるよう構成することが望ましい(請求項6)。この場合、第2の露出制御は、前記第1の露出制御後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)を、前記所望の出力レベル(Vmax)に一致させる制御であることが好ましい(請求項7)。この構成によれば、所望のダイナミックレンジを確実に確保する露出制御が行えるようになる。 In the above configuration, the output level determination unit compares the output level (Vmax2) corresponding to the dynamic range setting subject luminance (Lm10) after the first exposure control and the dynamic range setting subject luminance. (Lm10) is preferably configured to have a desired output level (Vmax) set in advance. In this case, in the second exposure control, the output level (Vmax2) corresponding to the subject brightness (Lm10) for setting the dynamic range after the first exposure control is matched with the desired output level (Vmax). (Claim 7). According to this configuration, exposure control that ensures a desired dynamic range can be performed.
本発明の請求項8にかかる撮像装置は、請求項1〜7のいずれかにおいて、露光量制御手段若しくはダイナミックレンジ制御手段による露出制御の優先順位を定める優先順位設定手段を備えることを特徴とする。この構成によれば、ターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方を任意に選定することが可能となる。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus according to any one of the first to seventh aspects, further comprising priority order setting means for determining a priority of exposure control by the exposure amount control means or the dynamic range control means. . According to this configuration, it is possible to arbitrarily select a target level and a dynamic range to be secured with priority.
本発明の請求項9にかかる撮像装置は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が第1の特性に変換されて出力される第1特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が前記第1の特性よりも入射光量に対する出力の変化が小さい第2の特性に変換されて出力される第2特性領域とを備える撮像センサと、当該撮像装置の露出制御を行う露出制御手段であって、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段と、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段とを備える露出制御手段と、被写体から得られる輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度を定め、前記露光量制御手段による露光量制御のための露光量制御用パラメータと、前記ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御のためのダイナミックレンジ制御用パラメータとを決定する露出制御用パラメータ決定手段と、露出設定用の被写体輝度に対応する撮像センサの出力レベルと、予め設定された所望の出力レベルとを比較する出力レベル判定部とを備え、前記露出制御用パラメータ決定手段は、露出設定用の被写体輝度に基づいて露光量制御用パラメータ及びダイナミックレンジ制御用パラメータの双方を調整する第1段階と、この第1段階後に出力レベル判定を行い、その判定結果に基づいて露光量制御用パラメータ又はダイナミックレンジ制御用パラメータのいずれかを再調整する第2段階とを経て各パラメータを決定し、前記露出制御手段は決定された各パラメータに基づいて露出制御を行うことを特徴とする。 An image pickup apparatus according to a ninth aspect of the present invention generates an electrical signal corresponding to the amount of incident light, and the photoelectric conversion characteristic of the imaging device is output after the electrical signal is converted into the first characteristic with respect to the amount of incident light. An imaging sensor comprising: one characteristic region; and a second characteristic region in which the electrical signal is converted into a second characteristic whose output change with respect to the incident light amount is smaller than the first characteristic with respect to the incident light amount, and is output. Exposure control means for controlling the exposure of the imaging apparatus, exposure control means for controlling the exposure amount for the image sensor, and dynamic range control means for controlling the photoelectric conversion characteristics of the image sensor; An exposure evaluation value detecting means for detecting an exposure evaluation value when imaging the subject based on luminance information obtained from the subject, and an exposure evaluation detected by the exposure evaluation value detecting means Subject brightness for exposure setting based on the exposure amount control parameter for exposure amount control by the exposure amount control means, and dynamic range control parameters for dynamic range control by the dynamic range control means An exposure control parameter determining means for determining; an output level determining unit that compares an output level of an image sensor corresponding to subject brightness for exposure setting and a predetermined desired output level; and The parameter determining means performs a first stage of adjusting both the exposure amount control parameter and the dynamic range control parameter based on the subject brightness for exposure setting, and performs output level determination after the first stage, and determines the determination result. Either exposure dose control parameter or dynamic range control parameter based on Determining the parameters through a second step of readjusting the exposure control means is characterized in that the exposure control is performed based on the determined parameters.
このような構成によれば、露光量制御用パラメータ及びダイナミックレンジ制御用パラメータの算出毎に露光時間や絞りの設定、光電変換特性の設定等の露出制御動作を実際に行わず、まず第1段階で、露光量制御用パラメータ及びダイナミックレンジ制御用パラメータを調整し、この第1段階におけるパラメータ算出結果に基づいて露光量制御用パラメータ又はダイナミックレンジ制御用パラメータのいずれかを再調整する第2段階を経て得られたパラメータに基づいて、実際の露出制御動作が行われる。 According to such a configuration, exposure control operations such as exposure time, aperture setting, and photoelectric conversion characteristic setting are not actually performed every time the exposure amount control parameter and dynamic range control parameter are calculated. In the second stage, the exposure amount control parameter and the dynamic range control parameter are adjusted, and either the exposure amount control parameter or the dynamic range control parameter is readjusted based on the parameter calculation result in the first step. Based on the parameters obtained through the actual exposure control operation is performed.
この請求項9にかかる撮像装置についても、前記請求項2〜8に相当する構成を採ることができる。すなわち請求項10にかかる撮像装置は、請求項9において、第1段階の調整が露光量制御パラメータの調整、ダイナミックレンジ制御パラメータの調整の順で行われ、第2段階の再調整として、露光量制御パラメータの調整が行われることを特徴とする。この構成において、出力レベル判定部において比較される対象が、第1段階の調整後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)と、前記露光量設定用の被写体輝度(Lt1)について予め設定された所望の出力レベル(Vtarget)とであるよう構成することが望ましい(請求項11)。この場合、第2段階の再調整は、前記第1段階の調整後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)を、前記所望の出力レベル(Vtarget)に一致させる制御であることが好ましい(請求項12)。 The imaging apparatus according to the ninth aspect can also adopt the configuration corresponding to the second to eighth aspects. That is, the imaging apparatus according to a tenth aspect is the imaging device according to the ninth aspect, wherein the first stage adjustment is performed in the order of the exposure amount control parameter adjustment and the dynamic range control parameter adjustment. The control parameter is adjusted. In this configuration, the output level determination unit compares the output level (Vtarget2) corresponding to the subject luminance for exposure amount setting (Lt1) after the first stage adjustment, and the subject luminance for the exposure amount setting. It is desirable that (Lt1) be set to a desired output level (Vtarget) set in advance. In this case, in the second stage readjustment, the output level (Vtarget2) corresponding to the subject brightness (Lt1) for exposure amount setting after the first stage adjustment is matched with the desired output level (Vtarget). Control is preferred (claim 12).
また、請求項13にかかる撮像装置は、請求項9において、第1段階の調整がダイナミックレンジ制御パラメータの調整、露光量制御パラメータの調整の順で行われ、第2段階の再調整として、ダイナミックレンジ制御パラメータの調整が行われることを特徴とする。この構成において、出力レベル判定部において比較される対象が、第1段階の調整後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)と、前記ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)について予め設定された所望の出力レベル(Vmax)とであるよう構成することが望ましい(請求項14)。この場合、第2段階の再調整は、前記第1段階の調整後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)を、前記所望の出力レベル(Vmax)に一致させる制御であることが好ましい(請求項15)。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the imaging device according to the thirteenth aspect, the first stage adjustment is performed in the order of dynamic range control parameter adjustment and exposure amount control parameter adjustment. The range control parameter is adjusted. In this configuration, the output level determination unit compares the output level (Vmax2) corresponding to the subject luminance for dynamic range setting (Lm10) after the first stage adjustment, and the subject luminance for dynamic range setting. (Lm10) is preferably configured to have a desired output level (Vmax) set in advance. In this case, in the second stage readjustment, the output level (Vmax2) corresponding to the subject luminance (Lm10) for dynamic range setting after the first stage adjustment is matched with the desired output level (Vmax). Control is preferred (claim 15).
さらに、請求項9〜15のいずれかに記載の撮像装置において、露光量制御パラメータの調整若しくはダイナミックレンジ制御パラメータの調整の優先順位を定める優先順位設定手段を備えることが望ましい(請求項16)。
Furthermore, it is desirable that the imaging apparatus according to any one of
本発明の請求項17にかかる撮像装置は、請求項1において、前記撮像センサは、対数特性領域での光電変換を露光時間に依存せず実行することが可能に構成されたものであって、絞り装置をさらに備え、前記露光量制御手段は、それぞれ独立に露光量制御が可能に構成されてなる、絞り装置に対する絞り開口面積の調整に関する絞り設定値に基づいて露光量を制御する絞り制御手段及び/又は撮像センサに対する露光時間の調整に関する露光時間設定値に基づいて露光量を制御する露光時間制御手段を備え、前記出力レベル判定部は、該露光量制御手段とダイナミックレンジ制御手段との併用による第1の露出制御を行った後に、露出設定用の被写体輝度に対応する撮像センサの出力レベルと、予め設定された所望の出力レベルとを比較し、前記露出制御手段は、当該出力レベル判定部の判定結果に基づき、露光量制御手段又はダイナミックレンジ制御手段のいずれかによる第2の露出制御を実行することを特徴とする。 An image pickup apparatus according to a seventeenth aspect of the present invention is the image pickup apparatus according to the first aspect, wherein the image pickup sensor is configured to be able to execute photoelectric conversion in a logarithmic characteristic region without depending on an exposure time, The aperture control unit further includes an aperture device, and the exposure amount control means is configured to control the exposure amount based on an aperture setting value relating to adjustment of an aperture opening area with respect to the aperture device. And / or exposure time control means for controlling the exposure amount based on an exposure time setting value relating to adjustment of the exposure time for the image sensor, wherein the output level determination unit uses both the exposure amount control means and the dynamic range control means. After performing the first exposure control according to, the output level of the image sensor corresponding to the subject brightness for exposure setting is compared with a preset desired output level. It said exposure control means based on the output level determination section of the determination result, and executes a second exposure control according to any of the exposure amount control unit or the dynamic range control means.
この構成によれば、第1の露出制御において、それぞれ独立に露光量制御(露出制御)が可能とされた、すなわちそれぞれの制御に応じて光電変換特性を変化させて各制御パラメータを得ることが可能に構成された絞り制御及び/又は露光時間制御による露光量制御と、ダイナミックレンジ制御とが行われることで、目標とする被写体の輝度に応じた所定のターゲットレベルを確保しつつ、被写体の撮像に際しての所定のダイナミックレンジも確保される状態の露出制御が行われる。しかし、これら2つの異なる露出制御が並存的に行われる結果、露出制御後の光電変換特性に基づくと所望のターゲットレベル若しくはダイナミックレンジが制御目標通りに得られない(制御目標から少々ズレる)場合がある。そこで、出力レベル判定部により露出設定用の被写体輝度(すなわち、露光量制御にあっては露光量設定用の被写体輝度、ダイナミックレンジ制御にあってはダイナミクレンジ設定用の被写体輝度)に対応する出力レベルと、所望の出力レベルとを比較させ、両者のレベルのマッチング状況を確認(判定)させる。そして該出力レベル判定部の判定結果に基づいて、第2の露出制御が行われる。すなわち、第2の露出制御において露光量制御手段(絞り制御手段及び/又は露光時間制御手段)又はダイナミックレンジ制御手段のいずれかによる制御を行うようにすることで、前記ターゲットレベル若しくはダイナミックレンジが追加的に制御可能となり、従ってターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方(つまり確実に制御目標通りに設定したい方)の制御を再実行させることが可能となる。なお、この場合、露光量制御を、互いに独立した絞り制御及び露光時間制御(絞り制御及び露光時間制御のいずれか一方のみを行う場合も含む)を用いて実行することができるため、当該優先順位を設定しての第1及び第2の露出制御によるAE制御を、高い自由度で、またこれら各制御の組み合わせに応じて効率良く行うことが可能となる。 According to this configuration, in the first exposure control, the exposure amount control (exposure control) can be independently performed, that is, each control parameter can be obtained by changing the photoelectric conversion characteristic according to each control. By performing exposure amount control and dynamic range control by aperture control and / or exposure time control, which can be configured, imaging a subject while ensuring a predetermined target level according to the luminance of the target subject. Exposure control is performed in a state where a predetermined dynamic range is ensured. However, as a result of performing these two different exposure controls in parallel, there is a case where a desired target level or dynamic range cannot be obtained according to the control target based on the photoelectric conversion characteristics after exposure control (a slight deviation from the control target). is there. Therefore, an output corresponding to the subject brightness for exposure setting (that is, the subject brightness for exposure amount setting for exposure amount control and the subject brightness for dynamic range control for dynamic range control) by the output level determination unit. The level is compared with the desired output level, and the matching status of both levels is confirmed (determined). The second exposure control is performed based on the determination result of the output level determination unit. That is, in the second exposure control, the target level or dynamic range is added by performing control by either the exposure amount control means (aperture control means and / or exposure time control means) or the dynamic range control means. Therefore, it is possible to re-execute the control of the target level and the dynamic range that is to be secured with priority (that is, the one that is surely set according to the control target). In this case, since the exposure amount control can be executed using the independent aperture control and exposure time control (including the case where only one of the aperture control and the exposure time control is performed), the priority order It is possible to perform the AE control by the first and second exposure control with the setting of E.sub.2 with a high degree of freedom and efficiently according to the combination of these controls.
本発明の請求項18にかかる撮像装置は、請求項17において、第1の露出制御が、露光量制御手段による露光量制御としての前記絞り制御手段及び/又は露光時間制御手段による絞り制御及び/又は露光時間制御と、ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御との順で行われ、第2の露出制御として、当該露光量制御手段による露光量制御としての絞り制御及び/又は露光時間制御が行われることを特徴とする。この構成によれば、第1の露出制御において順に絞り制御及び/又は露光時間制御とダイナミックレンジ制御とが行われ、第2の露出制御において絞り制御及び/又は露光時間制御による露光量制御が行われるので、露光量設定用被写体輝度に対する露光量確保を優先しつつ、それなりのダイナミックレンジも具備しているような露出制御がより高い自由度で効率良く行われるようになる。 The imaging apparatus according to an eighteenth aspect of the present invention is the imaging device according to the seventeenth aspect, wherein the first exposure control is performed by the diaphragm control unit and / or the exposure time control unit as exposure amount control by the exposure amount control unit. Alternatively, exposure time control and dynamic range control by the dynamic range control means are performed in this order, and aperture control and / or exposure time control as exposure amount control by the exposure amount control means is performed as the second exposure control. It is characterized by that. According to this configuration, aperture control and / or exposure time control and dynamic range control are sequentially performed in the first exposure control, and exposure amount control by aperture control and / or exposure time control is performed in the second exposure control. Therefore, exposure control with a certain dynamic range is performed efficiently with a higher degree of freedom while giving priority to securing the exposure amount with respect to the exposure amount setting subject luminance.
上記構成において、出力レベル判定部において比較される対象が、前記第1の露出制御後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)と、前記露光量設定用の被写体輝度(Lt1)について予め設定された所望の出力レベル(Vtarget)とであるよう構成することが望ましい(請求項19)。この場合、第2の露出制御は、前記第1の露出制御後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)を、前記絞り制御及び/又は露光時間制御による露光量制御によって前記所望の出力レベル(Vtarget)に一致させる制御であることが好ましい(請求項20)。この構成によれば、所望のターゲットレベルを確実に確保する露出制御がより高い自由度で効率良く行えるようになる。 In the above configuration, the output level determination unit compares the output level (Vtarget2) corresponding to the subject brightness (Lt1) for setting the exposure amount after the first exposure control, and the subject for setting the exposure amount. It is desirable that the luminance (Lt1) is set to a desired output level (Vtarget) set in advance (claim 19). In this case, in the second exposure control, the output level (Vtarget2) corresponding to the subject brightness (Lt1) for setting the exposure amount after the first exposure control is set to the exposure amount by the aperture control and / or the exposure time control. Preferably, the control is performed so as to match the desired output level (Vtarget). According to this configuration, exposure control for ensuring a desired target level can be efficiently performed with a higher degree of freedom.
本発明の請求項21にかかる撮像装置は、請求項17において、第1の露出制御がダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御と、露光量制御手段による露光量制御としての前記絞り制御手段及び/又は露光時間制御手段による絞り制御及び/又は露光時間制御との順で行われ、第2の露出制御として、ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御が行われることを特徴とする。この構成によれば、第1の露出制御において順にダイナミックレンジ制御と絞り制御及び/又は露光時間制御とが行われ、第2の露出制御においてダイナミックレンジ制御が行われるので、被写体撮影時のダイナミックレンジの確保を優先しつつ、それなりの露光量も具備しているような露出制御がより高い自由度で効率良く行われるようになる。 The image pickup apparatus according to a twenty-first aspect of the present invention is the imaging device according to the seventeenth aspect, wherein the first exposure control is the dynamic range control by the dynamic range control means and the aperture control means as the exposure amount control by the exposure amount control means and / or The second exposure control is performed in the order of aperture control and / or exposure time control by the exposure time control means, and dynamic range control by the dynamic range control means is performed. According to this configuration, the dynamic range control and the aperture control and / or the exposure time control are sequentially performed in the first exposure control, and the dynamic range control is performed in the second exposure control. The exposure control that gives priority to securing the image quality and also has an appropriate exposure amount can be performed efficiently with a higher degree of freedom.
上記構成において、出力レベル判定部において比較される対象が、前記第1の露出制御後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)と、前記ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)について予め設定された所望の出力レベル(Vmax)とであるよう構成することが望ましい(請求項22)。この場合、第2の露出制御は、前記第1の露出制御後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)を、前記ダイナミックレンジ制御によって所望の出力レベル(Vmax)に一致させる制御であることが好ましい(請求項23)。この構成によれば、所望のダイナミックレンジを確実に確保する露出制御がより高い自由度で効率良く行えるようになる。 In the above configuration, the output level determination unit compares the output level (Vmax2) corresponding to the subject brightness for dynamic range setting (Lm10) after the first exposure control and the subject for dynamic range setting. It is desirable that the luminance (Lm10) be set to a desired output level (Vmax) set in advance (claim 22). In this case, in the second exposure control, the output level (Vmax2) corresponding to the subject brightness (Lm10) for setting the dynamic range after the first exposure control is set to the desired output level (Vmax) by the dynamic range control. It is preferable that the control matches the above (claim 23). According to this configuration, exposure control for ensuring a desired dynamic range can be efficiently performed with a higher degree of freedom.
本発明の請求項24にかかる撮像装置は、請求項17〜23のいずれかにおいて、絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータの調整若しくはダイナミックレンジ制御パラメータの調整の優先順位を定める優先順位設定手段を備えることを特徴とする。この構成によれば、ターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方の選定を任意にかつより高い自由度で行うことが可能となる。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus according to any one of the seventeenth to twenty-third aspects, wherein priority order setting means for determining a priority order of adjustment of an aperture control parameter and / or exposure time control parameter or adjustment of a dynamic range control parameter. It is characterized by providing. According to this configuration, it is possible to arbitrarily select a target level and a dynamic range to be preferentially secured with a higher degree of freedom.
本発明の請求項25にかかる撮像装置は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が第1の特性に変換されて出力される第1特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が前記第1の特性よりも入射光量に対する出力の変化が小さい第2の特性に変換されて出力される第2特性領域とを備え、かつ第2の特性での光電変換を露光時間に依存せず実行することが可能に構成された撮像センサと、当該撮像装置の露出制御を行う露出制御手段であって、撮像センサに対する露光量をそれぞれ独立に制御可能に構成された絞り制御手段及び/又は露光時間制御手段からなる露光量制御手段と、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段とを備える露出制御手段と、被写体から得られる輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度を定め、前記絞り制御手段及び/又は露光時間制御手段による露光量制御のための絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータと、前記ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御のためのダイナミックレンジ制御用パラメータとを決定する露出制御用パラメータ決定手段と、露出設定用の被写体輝度に対応する撮像センサの出力レベルと、予め設定された所望の出力レベルとを比較する出力レベル判定部とを備え、前記露出制御用パラメータ決定手段は、露出設定用の被写体輝度に基づいて絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータとダイナミックレンジ制御用パラメータとの双方を調整する第1段階と、この第1段階後に出力レベル判定を行い、その判定結果に基づいて絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータとダイナミックレンジ制御用パラメータとのいずれかを再調整する第2段階とを経て各パラメータを決定し、前記露出制御手段は決定された各パラメータに基づいて露出制御を行うことを特徴とする。 An imaging apparatus according to a twenty-fifth aspect of the present invention generates an electric signal corresponding to the amount of incident light, and the photoelectric conversion characteristic of the image signal is output after the electric signal is converted into the first characteristic with respect to the incident light amount. A first characteristic region, and a second characteristic region in which the electrical signal is converted into a second characteristic whose output change with respect to the incident light amount is smaller than the first characteristic with respect to the incident light amount, and is output. An image sensor configured to be able to execute photoelectric conversion with the characteristics of 2 without depending on an exposure time, and an exposure control means for performing exposure control of the image capturing apparatus, wherein the exposure amount for the image sensor is independent of each other. An exposure control means comprising an aperture control means and / or an exposure time control means configured to be controllable to each other, and a dynamic range control means for controlling photoelectric conversion characteristics of the image sensor, An exposure evaluation value detecting means for detecting an exposure evaluation value when imaging the subject based on luminance information obtained from the body; and an object for setting an exposure based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detecting means For determining dynamic range control for aperture control parameters and / or exposure time control parameters for exposure amount control by the aperture control means and / or exposure time control means, and dynamic range control for dynamic range control by the dynamic range control means An exposure control parameter determining means for determining a parameter, an output level determination unit that compares an output level of an imaging sensor corresponding to a subject brightness for exposure setting, and a preset desired output level, The exposure control parameter determining means is configured to adjust the aperture control parameter based on the subject brightness for exposure setting. And / or a first stage in which both the exposure time control parameter and the dynamic range control parameter are adjusted, and an output level is determined after the first stage, and an aperture control parameter and / or an exposure time control is performed based on the determination result. Each parameter is determined through a second step of readjusting either the parameter or the dynamic range control parameter, and the exposure control means performs exposure control based on the determined parameter.
このような構成によれば、露光量制御用パラメータ及びダイナミックレンジ制御用パラメータの算出毎に絞りや露光時間の設定、光電変換特性の設定等の露出制御動作を実際に行わず、まず第1段階で、露光量制御用パラメータ(絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータ)及びダイナミックレンジ制御用パラメータを調整し、この第1段階におけるパラメータ算出結果に基づいて露光量制御用パラメータ(絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータ)又はダイナミックレンジ制御用パラメータのいずれかを再調整する第2段階を経て得られたパラメータに基づいて、実際の露出制御動作が行われる。 According to such a configuration, exposure control operations such as aperture setting, exposure time setting, and photoelectric conversion characteristic setting are not actually performed every time the exposure amount control parameter and dynamic range control parameter are calculated. The exposure amount control parameter (aperture control parameter and / or exposure time control parameter) and the dynamic range control parameter are adjusted, and the exposure amount control parameter (aperture control parameter and The actual exposure control operation is performed based on the parameter obtained through the second step of readjusting either the exposure time control parameter or the dynamic range control parameter.
本発明の請求項26にかかる撮像装置は、請求項25において、第1段階の調整が絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータの調整、ダイナミックレンジ制御パラメータの調整の順で行われ、第2段階の再調整として、絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータの調整が行われることを特徴とする。この構成によれば、第1段階の調整において、順に露光量制御パラメータの調整としての絞り制御パラメータの調整及び/又は露光時間制御パラメータの調整と、ダイナミックレンジ制御パラメータの調整とが行われ、第2段階の再調整において絞り制御パラメータの調整及び/又は露光時間制御パラメータの調整による露光量制御パラメータの調整が行われるので、露光量設定用被写体輝度に対する露光量確保を優先しつつ、それなりのダイナミックレンジも具備しているような露出調整がより高い自由度で効率良く行われるようになる。 An imaging apparatus according to a twenty-sixth aspect of the present invention is the imaging device according to the twenty-fifth aspect, wherein the first stage adjustment is performed in the order of adjustment of the aperture control parameter and / or exposure time control parameter, and adjustment of the dynamic range control parameter. As the readjustment of the stage, adjustment of the aperture control parameter and / or the exposure time control parameter is performed. According to this configuration, in the first stage adjustment, the aperture control parameter adjustment and / or the exposure time control parameter adjustment as the exposure amount control parameter adjustment, and the dynamic range control parameter adjustment are sequentially performed. In the two-stage readjustment, the exposure control parameter is adjusted by adjusting the aperture control parameter and / or adjusting the exposure time control parameter. Exposure adjustment that also includes a range can be efficiently performed with a higher degree of freedom.
本発明の請求項27にかかる撮像装置は、請求項25において、第1段階の調整がダイナミックレンジ制御パラメータの調整、絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータの調整の順で行われ、第2段階の再調整として、ダイナミックレンジ制御パラメータの調整が行われることを特徴とする。この構成によれば、第1段階の調整において、順にダイナミックレンジ制御と、露光量制御パラメータの調整としての絞り制御パラメータの調整及び/又は露光時間制御パラメータの調整とが行われ、第2段階の再調整においてダイナミックレンジ制御が行われるので、被写体撮影時のダイナミックレンジの確保を優先しつつ、それなりの露光量も具備しているような露出調整がより高い自由度で効率良く行われるようになる。 According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the imaging device according to the twenty-fifth aspect, the first stage adjustment is performed in the order of dynamic range control parameter adjustment, aperture control parameter and / or exposure time control parameter adjustment. As the readjustment of the stage, the dynamic range control parameter is adjusted. According to this configuration, in the first stage adjustment, dynamic range control, adjustment of the aperture control parameter and / or adjustment of the exposure time control parameter as adjustment of the exposure amount control parameter are sequentially performed. Since dynamic range control is performed in readjustment, it is possible to efficiently perform exposure adjustment with a higher degree of freedom while giving priority to securing a dynamic range when shooting a subject, and having a reasonable amount of exposure. .
請求項1にかかる撮像装置によれば、第2の露出制御において露光量制御手段又はダイナミックレンジ制御手段のいずれかによる露出制御が行われることから、ターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方(言わば、確実に制御目標通りに設定したい方)の制御を再実行させることが可能となる。つまり、目標とする被写体の輝度に対する撮像センサの出力レベルを確実に確保する一方でダイナミックレンジも適度に確保できる露出制御や、逆に撮像センサのダイナミックレンジを目標通りに確実に確保する一方で露光量も適度に確保できる露出制御が行えるようになる。従って、ユーザのニーズに応えつつ、被写体の光量に応じた最適な露光量並びにダイナミックレンジにて撮影動作を行えるという効果を奏する。 According to the imaging apparatus of the first aspect, since exposure control is performed by either the exposure amount control unit or the dynamic range control unit in the second exposure control, it is desired to preferentially secure the target level and the dynamic range. It becomes possible to re-execute the control of the one (in other words, the one that is surely set according to the control target). In other words, exposure control that can ensure the output level of the image sensor with respect to the brightness of the target subject while ensuring a reasonable dynamic range, and conversely, exposure that ensures the dynamic range of the image sensor as expected. The exposure can be controlled with an appropriate amount. Accordingly, there is an effect that the photographing operation can be performed with the optimum exposure amount and dynamic range corresponding to the light amount of the subject while meeting the needs of the user.
請求項2にかかる撮像装置によれば、第2の露出制御において露光量制御が行われるので、露光量設定用被写体輝度に対する露光量確保を優先しつつ、一方で適度なダイナミックレンジも具備しているような露出制御が行われるようになる。従って、第1の露出制御後にターゲットレベルが確保されていない場合でも第2の露出制御でこれを矯正できるので、ターゲッレベルを優先させた露出制御を行うことができ、例えば主被写体に対する露光量が確実に確保された状態での撮影を行わせることができるようになる。 According to the imaging apparatus of the second aspect, since the exposure amount control is performed in the second exposure control, priority is given to securing the exposure amount with respect to the exposure amount setting subject luminance, while also providing an appropriate dynamic range. Exposure control is performed. Therefore, even if the target level is not secured after the first exposure control, this can be corrected by the second exposure control. Therefore, the exposure control with priority on the target level can be performed. It is possible to perform shooting in a surely secured state.
請求項3にかかる撮像装置によれば、出力レベル判定部において、第1の露出制御後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)と、前記露光量設定用の被写体輝度(Lt1)について予め設定された所望の出力レベル(ターゲットレベル;Vtarget)とを対比するので、第1の露出制御によりターゲットレベルが確保されているか否かが簡易に判定でき、第2の露出制御を行わせる必要があるか否につき容易に判定できるようになる。 According to the imaging apparatus of the third aspect, in the output level determination unit, the output level (Vtarget2) corresponding to the subject brightness (Lt1) for setting the exposure amount after the first exposure control, and the exposure amount setting Since the target luminance (Lt1) is compared with a desired output level (target level; Vtarget) set in advance, it can be easily determined whether or not the target level is secured by the first exposure control. It becomes possible to easily determine whether or not exposure control needs to be performed.
請求項4にかかる撮像装置によれば、前記第1の露出制御後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)を、前記所望の出力レベル(ターゲットレベル;Vtarget)に一致させる制御を第2の露出制御で行わせるので、所望のターゲットレベルを確実に確保する露出制御が行える。従って、より確実に主被写体等に対する露光量が確保された状態での撮影を行わせることができるという利点がある。 According to the imaging apparatus of the fourth aspect, the output level (Vtarget2) corresponding to the subject brightness (Lt1) for setting the exposure amount after the first exposure control is set to the desired output level (target level; Vtarget). Since the second exposure control is performed so as to match with the exposure control, it is possible to perform exposure control that ensures a desired target level. Therefore, there is an advantage that photographing can be performed in a state in which the exposure amount for the main subject or the like is ensured.
請求項5にかかる撮像装置によれば、第2の露出制御においてダイナミックレンジ制御が行われるので、所望のダイナミックレンジ確保を優先しつつ、一方で露光量設定用被写体輝度に対する露光量も適度に具備しているような露出制御が行われるようになる。従って、第1の露出制御後にダイナミックレンジが確保されていない場合でも第2の露出制御でこれを矯正できるので、ダイナミックレンジを優先させた露出制御を行うことができ、当該被写体の撮影時における所要のダイナミックレンジが確実に確保された状態での撮影を行わせることができるようになる。 According to the imaging apparatus of the fifth aspect, since dynamic range control is performed in the second exposure control, priority is given to securing a desired dynamic range, while at the same time, an exposure amount with respect to exposure amount setting subject luminance is appropriately provided. The exposure control is performed. Accordingly, even when the dynamic range is not secured after the first exposure control, this can be corrected by the second exposure control. Therefore, exposure control giving priority to the dynamic range can be performed, and required when photographing the subject. It is possible to perform shooting in a state in which the dynamic range is reliably ensured.
請求項6にかかる撮像装置によれば、出力レベル判定部において、第1の露出制御後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)と、前記ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)について予め設定された所望の出力レベル(Vmax)とを対比するので、第1の露出制御によりダイナミックレンジが確保されているか否かが簡易に判定でき、第2の露出制御を行わせる必要があるか否かにつき容易に判定できるようになる。 According to the imaging apparatus of the sixth aspect, in the output level determination unit, the output level (Vmax2) corresponding to the subject luminance (Lm10) for dynamic range setting after the first exposure control, and the dynamic range setting Since the subject brightness (Lm10) is compared with a desired output level (Vmax) set in advance, it can be easily determined whether or not the dynamic range is secured by the first exposure control, and the second exposure control is performed. It becomes possible to easily determine whether or not it is necessary to perform this.
請求項7にかかる撮像装置によれば、前記第1の露出制御後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)を、前記所望の出力レベル(Vmax)に一致させる制御を第2の露出制御で行わせるので、所望のダイナミックレンジを確実に確保する露出制御が行える。従って、より確実に被写体に対するダイナミックレンジが確保された状態での撮影を行わせることができる。 According to the imaging device of the seventh aspect, the output level (Vmax2) corresponding to the subject brightness (Lm10) for setting the dynamic range after the first exposure control is matched with the desired output level (Vmax). Since the control is performed by the second exposure control, it is possible to perform the exposure control to ensure a desired dynamic range. Therefore, it is possible to perform shooting in a state in which the dynamic range for the subject is ensured.
請求項8にかかる撮像装置によれば、ターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方を任意に選定することが可能となることから、ユーザの好みに応じて適宜な設定を行うことができ、撮影に対する利便性を向上させることができるという効果を奏する。 According to the image pickup apparatus according to the eighth aspect, it is possible to arbitrarily select a target level and a dynamic range to be secured with priority. It is possible to improve the convenience for photographing.
請求項9にかかる撮像装置によれば、まず第1段階で、露光量制御用パラメータ及びダイナミックレンジ制御用パラメータを調整し、これに続く第2段階において露光量制御パラメータ又はダイナミックレンジ制御パラメータ手段のいずれかを再調整することから、ターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方(言わば、確実に制御目標通りに設定したい方)の制御を再実行させることが可能となる。つまり、目標とする被写体の輝度に対する撮像センサの出力レベルを確実に確保する一方でダイナミックレンジも適度に確保できる露出制御や、逆に撮像センサのダイナミックレンジを目標通りに確実に確保する一方で露光量も適度に確保できる露出制御が行えるようになる。従って、ユーザのニーズに応えつつ、被写体の光量に応じた最適な露光量並びにダイナミックレンジにて撮影動作を行えるという効果を奏する。 According to the imaging apparatus of the ninth aspect, the exposure amount control parameter and the dynamic range control parameter are first adjusted in the first stage, and the exposure amount control parameter or the dynamic range control parameter means is adjusted in the second stage. Since either of them is readjusted, it is possible to re-execute control of a target level and a dynamic range that are to be secured with priority (ie, that that is surely set according to a control target). In other words, exposure control that can ensure the output level of the image sensor with respect to the brightness of the target subject while ensuring a reasonable dynamic range, and conversely, exposure that ensures the dynamic range of the image sensor as expected. The exposure can be controlled with an appropriate amount. Accordingly, there is an effect that the photographing operation can be performed with the optimum exposure amount and dynamic range corresponding to the light amount of the subject while meeting the needs of the user.
請求項10にかかる撮像装置によれば、第2段階の再調整において露光量制御パラメータの調整が行われるので、露光量設定用被写体輝度に対する露光量確保を優先しつつ、一方で適度なダイナミックレンジも具備しているような露出制御が行われるようになる。従って、第1段階の調整後にターゲットレベルが確保されていない場合でも第2段階の再調整でこれを矯正できるので、ターゲッレベルを優先させた露出制御を行うことができ、例えば主被写体に対する露光量が確実に確保された状態での撮影を行わせることができるようになる。 According to the imaging apparatus of the tenth aspect, since the exposure amount control parameter is adjusted in the second readjustment, priority is given to securing the exposure amount with respect to the exposure amount setting subject luminance, while an appropriate dynamic range is provided. The exposure control that is also provided is performed. Therefore, even if the target level is not secured after the first stage adjustment, it can be corrected by the second stage readjustment. Therefore, exposure control with priority on the target level can be performed, for example, the exposure amount for the main subject. Thus, it is possible to perform shooting in a state in which is reliably secured.
請求項11にかかる撮像装置によれば、出力レベル判定部において、第1段階の調整後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)と、前記露光量設定用の被写体輝度(Lt1)について予め設定された所望の出力レベル(ターゲットレベル;Vtarget)とを対比するので、第1段階の調整によりターゲットレベルが確保されているか否かが簡易に判定でき、第2段階の再調整を行わせる必要があるか否につき容易に判定できるようになる。 According to the imaging apparatus of the eleventh aspect, in the output level determination unit, the output level (Vtarget2) corresponding to the subject brightness (Lt1) for exposure amount setting after the first stage adjustment, and the exposure amount setting Since the subject brightness (Lt1) is compared with a desired output level (target level; Vtarget) set in advance, it can be easily determined whether or not the target level is secured by the first stage adjustment. It is possible to easily determine whether or not it is necessary to perform readjustment.
請求項12にかかる撮像装置によれば、前記第1段階の調整後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)を、前記所望の出力レベル(ターゲットレベル;Vtarget)に一致させる制御を第2段階の再調整で行わせるので、所望のターゲットレベルを確実に確保する露出制御が行える。従って、より確実に主被写体等に対する露光量が確保された状態での撮影を行わせることができるという利点がある。 According to the imaging apparatus of the twelfth aspect, the output level (Vtarget2) corresponding to the subject brightness (Lt1) for setting the exposure amount after the adjustment in the first stage is set to the desired output level (target level; Vtarget). Therefore, exposure control can be performed to ensure a desired target level. Therefore, there is an advantage that photographing can be performed in a state in which the exposure amount for the main subject or the like is ensured.
請求項13にかかる撮像装置によれば、第2段階の再調整においてダイナミックレンジ制御が行われるので、所望のダイナミックレンジ確保を優先しつつ、一方で露光量設定用被写体輝度に対する露光量も適度に具備しているような露出制御が行われるようになる。従って、第1段階の調整後にダイナミックレンジが確保されていない場合でも第2段階の再調整でこれを矯正できるので、ダイナミックレンジを優先させた露出制御を行うことができ、当該被写体の撮影時における所要のダイナミックレンジが確実に確保された状態での撮影を行わせることができるようになる。 According to the image pickup apparatus of the thirteenth aspect, since dynamic range control is performed in the second readjustment, priority is given to securing a desired dynamic range, while at the same time the exposure amount with respect to the exposure setting subject luminance is also moderate. The exposure control as provided is performed. Therefore, even if the dynamic range is not ensured after the first stage adjustment, this can be corrected by the second stage readjustment. Therefore, exposure control giving priority to the dynamic range can be performed, and the subject can be captured at the time of shooting the subject. It is possible to perform shooting in a state where a required dynamic range is ensured.
請求項14にかかる撮像装置によれば、出力レベル判定部において、第1段階の調整後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)と、前記ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)について予め設定された所望の出力レベル(Vmax)とを対比するので、第1段階の調整によりダイナミックレンジが確保されているか否かが簡易に判定でき、第2段階の再調整を行わせる必要があるか否かにつき容易に判定できるようになる。 According to the imaging apparatus of the fourteenth aspect, in the output level determination unit, the output level (Vmax2) corresponding to the subject luminance (Lm10) for dynamic range setting after the first stage adjustment and the dynamic range setting Since the subject brightness (Lm10) is compared with a desired output level (Vmax) set in advance, it can be easily determined whether or not the dynamic range is secured by the first stage adjustment, and the second stage readjustment is performed. It is possible to easily determine whether or not it is necessary to perform the operation.
請求項15にかかる撮像装置によれば、前記第1段階の調整後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)を、前記所望の出力レベル(Vmax)に一致させる制御を第2段階の再調整で行わせるので、所望のダイナミックレンジを確実に確保する露出制御が行える。従って、より確実に被写体に対するダイナミックレンジが確保された状態での撮影を行わせることができる。 According to the imaging device of the fifteenth aspect, the output level (Vmax2) corresponding to the subject luminance for dynamic range setting (Lm10) after the adjustment in the first stage is matched with the desired output level (Vmax). Since the control is performed by readjustment in the second stage, exposure control that ensures a desired dynamic range can be performed. Therefore, it is possible to perform shooting in a state in which the dynamic range for the subject is ensured.
請求項16にかかる撮像装置によれば、ターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方を任意に選定することが可能となることから、ユーザの好みに応じて適宜な設定を行うことができ、撮影に対する利便性を向上させることができるという効果を奏する。 According to the image pickup apparatus of the sixteenth aspect, it is possible to arbitrarily select a target level and a dynamic range to be preferentially secured, so that an appropriate setting can be made according to the user's preference. It is possible to improve the convenience for photographing.
請求項17にかかる撮像装置によれば、第2の露出制御において露光量制御手段(絞り制御手段及び/又は露光時間制御手段)又はダイナミックレンジ制御手段のいずれかによる制御を行うようにすることで、前記ターゲットレベル若しくはダイナミックレンジが追加的に制御可能となり、従ってターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方(言わば、確実に制御目標通りに設定したい方)の制御を再実行させることが可能となる。つまり、目標とする被写体の輝度に対する撮像センサの出力レベルを確実に確保する一方でダイナミックレンジも適度に確保できる露出制御や、逆に撮像センサのダイナミックレンジを目標通りに確実に確保する一方で露光量も適度に確保できる露出制御が行えるようになる。従って、ユーザのニーズに応えつつ、被写体の光量に応じた最適な露光量並びにダイナミックレンジにて撮影動作を行えるという効果を奏する。なお、露光量制御を、互いに独立した絞り制御及び/又は露光時間制御を用いて実行することができるため、当該優先順位を設定しての第1及び第2の露出制御によるAE制御を、高い自由度で、またこれら各制御の組み合わせに応じて効率良く行うことが可能となる。 According to the imaging device of the seventeenth aspect, in the second exposure control, control is performed by either the exposure amount control means (aperture control means and / or exposure time control means) or the dynamic range control means. The target level or dynamic range can be additionally controlled, and therefore, control of the target level or dynamic range that is to be secured with priority (ie, that that is surely set according to the control target) can be re-executed. It becomes possible. In other words, exposure control that can ensure the output level of the image sensor with respect to the brightness of the target subject while ensuring a reasonable dynamic range, and conversely, exposure that ensures the dynamic range of the image sensor as expected. The exposure can be controlled with an appropriate amount. Accordingly, there is an effect that the photographing operation can be performed with the optimum exposure amount and dynamic range corresponding to the light amount of the subject while meeting the needs of the user. In addition, since exposure amount control can be performed using aperture control and / or exposure time control that are independent from each other, AE control by the first and second exposure control with the priority set is high. It is possible to carry out efficiently with a degree of freedom and in accordance with a combination of these controls.
請求項18にかかる撮像装置によれば、第1の露出制御において順に絞り制御及び/又は露光時間制御とダイナミックレンジ制御とが行われ、第2の露出制御において絞り制御及び/又は露光時間制御による露光量制御が行われるので、露光量設定用被写体輝度に対する露光量確保を優先しつつ、それなりのダイナミックレンジも具備しているような露出制御がより高い自由度で効率良く行われるようになる。従って、第1の露出制御後にターゲットレベルが確保されていない場合でも第2の露出制御でこれを矯正できるので、ターゲッレベルを優先させた露出制御を行うことができ、例えば主被写体に対する露光量が確実に確保された状態での撮影を行わせることができるようになる。 According to the imaging device of the eighteenth aspect, aperture control and / or exposure time control and dynamic range control are sequentially performed in the first exposure control, and aperture control and / or exposure time control are performed in the second exposure control. Since exposure amount control is performed, it is possible to efficiently perform exposure control with a higher degree of freedom while giving priority to securing the exposure amount with respect to the exposure amount setting subject luminance. Therefore, even if the target level is not secured after the first exposure control, this can be corrected by the second exposure control. Therefore, the exposure control with priority on the target level can be performed. It is possible to perform shooting in a surely secured state.
請求項19にかかる撮像装置によれば、出力レベル判定部において、第1の露出制御後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)と、露光量設定用の被写体輝度(Lt1)について予め設定された所望の出力レベル(ターゲットレベル;Vtarget)とを対比するので、第1の露出制御によりターゲットレベルが確保されているか否かが簡易に判定でき、第2の露出制御を行わせる必要があるか否につき容易に判定できるようになる。 According to the imaging apparatus of the nineteenth aspect, in the output level determination unit, the output level (Vtarget2) corresponding to the subject brightness (Lt1) for setting the exposure amount after the first exposure control and the subject for setting the exposure amount Since the brightness (Lt1) is compared with a desired output level (target level; Vtarget) set in advance, it can be easily determined whether or not the target level is secured by the first exposure control. It becomes possible to easily determine whether or not the control needs to be performed.
請求項20にかかる撮像装置によれば、第1の露出制御後における露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対応する出力レベル(Vtarget2)を、絞り制御及び/又は露光時間制御による露光量制御によって所望の出力レベル(Vtarget)に一致させる制御を第2の露出制御で行わせるので、所望のターゲットレベルを確実に確保する露出制御がより高い自由度で効率良く行える。従って、より確実に主被写体等に対する露光量が確保された状態での撮影を行わせることができるという利点がある。
According to the imaging apparatus of
請求項21にかかる撮像装置によれば、第1の露出制御において順にダイナミックレンジ制御と絞り制御及び/又は露光時間制御とが行われ、第2の露出制御においてダイナミックレンジ制御が行われるので、被写体撮影時のダイナミックレンジの確保を優先しつつ、それなりの露光量も具備しているような露出制御がより高い自由度で効率良く行われるようになる。従って、第1の露出制御後にダイナミックレンジが確保されていない場合でも第2の露出制御でこれを矯正できるので、ダイナミックレンジを優先させた露出制御を行うことができ、当該被写体の撮影時における所要のダイナミックレンジが確実に確保された状態での撮影を行わせることができるようになる。 According to the imaging apparatus of the twenty-first aspect, the dynamic range control and the aperture control and / or the exposure time control are sequentially performed in the first exposure control, and the dynamic range control is performed in the second exposure control. Exposure control that gives priority to securing a dynamic range at the time of shooting and also has an appropriate exposure amount can be performed efficiently with a higher degree of freedom. Accordingly, even when the dynamic range is not secured after the first exposure control, this can be corrected by the second exposure control. Therefore, exposure control giving priority to the dynamic range can be performed, and required when photographing the subject. It is possible to perform shooting in a state in which the dynamic range is reliably ensured.
請求項22にかかる撮像装置によれば、出力レベル判定部において、第1の露出制御後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)と、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)について予め設定された所望の出力レベル(Vmax)とを対比するので、第1の露出制御によりダイナミックレンジが確保されているか否かが簡易に判定でき、第2の露出制御を行わせる必要があるか否かにつき容易に判定できるようになる。 According to the imaging apparatus of the twenty-second aspect, in the output level determination unit, the output level (Vmax2) corresponding to the subject brightness for dynamic range setting (Lm10) after the first exposure control and the subject for dynamic range setting. Since the brightness (Lm10) is compared with a preset desired output level (Vmax), it can be easily determined whether the dynamic range is secured by the first exposure control, and the second exposure control is performed. It becomes possible to easily determine whether or not it is necessary.
請求項23にかかる撮像装置によれば、第1の露出制御後におけるダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm10)に対応する出力レベル(Vmax2)を、ダイナミックレンジ制御によって所望の出力レベル(Vmax)に一致させる制御を第2の露出制御で行わせるので、所望のダイナミックレンジを確実に確保する露出制御が行える。従って、より確実に被写体に対するダイナミックレンジが確保された状態での撮影を行わせることができる。 According to the imaging apparatus of the twenty-third aspect, the output level (Vmax2) corresponding to the subject luminance (Lm10) for dynamic range setting after the first exposure control is changed to a desired output level (Vmax) by dynamic range control. Since the matching control is performed by the second exposure control, it is possible to perform exposure control that ensures a desired dynamic range. Therefore, it is possible to perform shooting in a state in which the dynamic range for the subject is ensured.
請求項24にかかる撮像装置によれば、ターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方の選定を任意にかつより高い自由度で行うことが可能となることから、ユーザの好みに応じてより好適な設定を行うことができ、撮影に対する利便性を向上させることができるという効果を奏する。 According to the imaging device of the twenty-fourth aspect, since it is possible to arbitrarily select a target level and a dynamic range to be secured with a higher degree of freedom, according to the user's preference. It is possible to perform more suitable settings and to improve the convenience for shooting.
請求項25にかかる撮像装置によれば、まず第1段階で、露光量制御用パラメータ(絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータ)及びダイナミックレンジ制御用パラメータを調整し、これに続く第2段階において露光量制御パラメータ(絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータ)又はダイナミックレンジ制御パラメータ手段のいずれかを再調整することから、ターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方(言わば、確実に制御目標通りに設定したい方)の制御を再実行させることが可能となる。つまり、目標とする被写体の輝度に対する撮像センサの出力レベルを確実に確保する一方でダイナミックレンジも適度に確保できる露出制御や、逆に撮像センサのダイナミックレンジを目標通りに確実に確保する一方で露光量も適度に確保できる露出制御が行えるようになる。従って、ユーザのニーズに応えつつ、被写体の光量に応じた最適な露光量並びにダイナミックレンジにて撮影動作を行えるという効果を奏する。 According to the imaging apparatus of the twenty-fifth aspect, first, in a first stage, an exposure amount control parameter (aperture control parameter and / or exposure time control parameter) and a dynamic range control parameter are adjusted, followed by a second stage. In this case, either the exposure amount control parameter (aperture control parameter and / or exposure time control parameter) or the dynamic range control parameter means is readjusted. It is possible to re-execute the control of the person who wants to set according to the control target. In other words, exposure control that can ensure the output level of the image sensor with respect to the brightness of the target subject while ensuring a reasonable dynamic range, and conversely, exposure that ensures the dynamic range of the image sensor as expected. The exposure can be controlled with an appropriate amount. Accordingly, there is an effect that the photographing operation can be performed with the optimum exposure amount and dynamic range corresponding to the light amount of the subject while meeting the needs of the user.
請求項26にかかる撮像装置によれば、第1段階の調整において、順に露光量制御パラメータの調整としての絞り制御パラメータの調整及び/又は露光時間制御パラメータの調整と、ダイナミックレンジ制御パラメータの調整とが行われ、第2段階の再調整において絞り制御パラメータの調整及び/又は露光時間制御パラメータの調整による露光量制御パラメータの調整が行われるので、露光量設定用被写体輝度に対する露光量確保を優先しつつ、それなりのダイナミックレンジも具備しているような露出調整がより高い自由度で効率良く行われるようになる。従って、第1段階の調整後にターゲットレベルが確保されていない場合でも第2段階の再調整でこれを矯正できるので、ターゲッレベルを優先させた露出制御を行うことができ、例えば主被写体に対する露光量が確実に確保された状態での撮影を行わせることができるようになる。 According to the imaging apparatus of the twenty-sixth aspect, in the first stage adjustment, the aperture control parameter adjustment and / or the exposure time control parameter adjustment as the exposure amount control parameter adjustment, and the dynamic range control parameter adjustment in order In the second readjustment, the aperture control parameter is adjusted and / or the exposure control parameter is adjusted by adjusting the exposure time control parameter. Therefore, priority is given to securing the exposure for the exposure setting subject brightness. On the other hand, exposure adjustment that has a certain dynamic range can be efficiently performed with a higher degree of freedom. Therefore, even if the target level is not secured after the first stage adjustment, it can be corrected by the second stage readjustment. Therefore, exposure control with priority on the target level can be performed, for example, the exposure amount for the main subject. Thus, it is possible to perform shooting in a state in which is reliably secured.
請求項27にかかる撮像装置によれば、第1段階の調整において、順にダイナミックレンジ制御と、露光量制御パラメータの調整としての絞り制御パラメータの調整及び/又は露光時間制御パラメータの調整とが行われ、第2段階の再調整においてダイナミックレンジ制御が行われるので、被写体撮影時のダイナミックレンジの確保を優先しつつ、それなりの露光量も具備しているような露出調整がより高い自由度で効率良く行われるようになる。従って、第1段階の調整後にダイナミックレンジが確保されていない場合でも第2段階の再調整でこれを矯正できるので、ダイナミックレンジを優先させた露出制御を行うことができ、当該被写体の撮影時における所要のダイナミックレンジが確実に確保された状態での撮影を行わせることができるようになる。 According to the imaging apparatus of the twenty-seventh aspect, in the first stage adjustment, dynamic range control, adjustment of the aperture control parameter and / or adjustment of the exposure time control parameter as adjustment of the exposure amount control parameter are sequentially performed. Since the dynamic range control is performed in the second stage of readjustment, it is possible to efficiently perform exposure adjustment with a higher degree of freedom while giving priority to ensuring the dynamic range when shooting the subject, and with a certain amount of exposure. To be done. Therefore, even if the dynamic range is not ensured after the first stage adjustment, this can be corrected by the second stage readjustment. Therefore, exposure control giving priority to the dynamic range can be performed, and the subject can be captured at the time of shooting the subject. It is possible to perform shooting in a state where a required dynamic range is ensured.
(実施形態1)
以下図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
(撮像装置の外観構造の説明)
図1は、第1の実施形態にかかる撮像装置が好適に適用される小型のデジタルカメラ1の外観を示す図であって、図1(a)はその上面図、(b)は正面図、(c)は背面図をそれぞれ示している。このデジタルカメラ(撮像装置)1は、カメラ本体ボディ10の頂面には電源スイッチ101及びレリーズスイッチ102等が、正面側にはフラッシュ発光部103及び撮影レンズ窓104等が、また背面側にはモード設定スイッチ105などの各種の操作ボタンや液晶モニター(LCD)からなるLCD表示部106等がそれぞれ配置されている。そして本体ボディ10の内部には、各種本体機器のほか、屈曲型の鏡胴20が配置されている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Description of external structure of imaging device)
1A and 1B are views showing the appearance of a small-sized
電源スイッチ101は、カメラ1の電源をON(起動)、OFF(起動停止)するための押下スイッチであり、押下動作によりカメラ電源のON、OFFが順次繰り返される。またモード設定スイッチ105は、静止画を撮影する静止画撮影モードや動画を撮影する動画撮影モード、或いは後述のターゲットレベル優先モードやダイナミックレンジ優先モードといった各種モード(制御モード)を設定するためのものである。
The
レリーズスイッチ102は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。例えば前記静止画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ102が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作(後述の自動露出制御や自動焦点制御等の準備動作)が実行され、レリーズスイッチ102が全押しされると、撮影動作(後述する撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作)が実行される。また、前記動画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ102が全押しされると、所定の動画撮影動作が実行され、再度レリーズスイッチ102が全押しされると、動画撮影動作が終了される。
The
フラッシュ発光部103は、レリーズスイッチ102が半押しされている状態(静止画撮影モード)において、被写体像が暗い場合に発光して被写体を照明する。撮影レンズ窓104は、被写体の光学像を、本体ボディ10の内部に配置された屈曲型鏡胴20へ取り入れるための開口部である。また表示部106は、内蔵する記録媒体に記録された記録画像を再生表示させたり、撮影待機中や動画撮影モードにおいてビデオ撮影された被写体のスルー画像(ライブビュー画像)を表示させたりするものである。なお、前記モード設定スイッチ105以外に、ズームスイッチ、メニュー選択スイッチ、選択決定スイッチ等のプッシュスイッチ群が備えられている。
The flash
屈曲型の鏡胴20は、前記撮影レンズ窓104を通して被写体像を取り入れ、本体ボディ10の内部に配置されている撮像センサ30へ導く撮影レンズ系を構成するものである。この鏡胴20は、ズーミングやフォーカシング駆動時においてもその長さが変動しない、つまり本体ボディ10から外部に突出することのない鏡胴である。この鏡胴20の内部には、光軸に沿って直列的に配置されるズームレンズブロックや固定レンズブロックからなる撮影光学系を構成するレンズ群21(図2参照)と、このレンズ群21の適所に配置される絞り22とが備えられている。さらに前記レンズ群21の適所にはシャッタ23が配置されており、該シャッタ23の開閉動作により撮影光学系の光路が遮光若しくは通光されるようになっている。すなわち、絞り22の開口面積設定度合い及びシャッタ23の開閉動作制御等により、撮像センサ30の露光量が制御されるものである。
The
(撮像装置の電気的構成の全体的な説明)
図2は、本実施形態に係るデジタルカメラ1による撮像処理ブロック図である。このデジタルカメラ1は、操作部100、上述した屈曲型の鏡胴20、撮像センサ30、信号処理部40、全体制御部50、及び駆動部60などを備えている。なお操作部100は、前記で説明した電源スイッチ101、レリーズスイッチ102及びモード設定スイッチ105などからなる。
(Overall description of the electrical configuration of the imaging device)
FIG. 2 is an imaging process block diagram of the
撮像センサ30は、鏡胴20内のレンズ群21により結像された被写体光像の光量に応じ、R(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号(撮像センサ30の各画素で受光された画素信号の信号列からなる信号)に光電変換して信号処理部40へ出力するものである。本実施形態においては、この撮像センサ30として、入射光量に対して出力画素信号(光電変換により発生する出力電気信号)が線形的ではなく対数的に変換されて出力される対数変換型固体撮像素子が用いられる。なお当該撮像センサ30は、入射光量が少ない場合は、出力画素信号が線形的に変換されて出力される特性を有しており、その光電変換特性が線形的である領域(線形特性領域=暗時)と対数的である領域(対数特性領域=明時)とを備えている(すなわち、線形的に変化する第1特性領域よりも入射光量に対する出力の変化が小さい第2特性領域を有している)。さらに前記線形特性領域と対数特性領域との切り替り点(変曲点)が、特定の制御信号(後述するダイナミックレンジ制御信号)により任意に制御可能とされている。この撮像センサ30の構成、動作等については後に詳述する。
The
タイミング生成回路(タイミングジェネレータ)31は、撮像センサ30による撮影動作(露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出し等)を制御するものである。タイミング生成回路31は、全体制御部50からの撮影制御信号に基づいて所定のタイミングパルス(画素駆動信号、水平同期信号、垂直同期信号、水平走査回路駆動信号、垂直走査回路駆動信号等)を生成して撮像センサ30に出力し、動画撮影モード時(スルー画表示モード時)には、例えば1/30(秒)毎にフレーム画像を取り込み、順次信号処理部40に出力させる。また、静止画撮影モード時の露光中には撮像センサ30の露光動作に連動して電荷を蓄積させ(すなわち、被写体光像を画像信号に光電変換させ)、その蓄積電荷を信号処理部40に出力させる。さらにタイミング生成回路31は、後述のA/D変換器402において用いられるA/D変換用のクロックも生成する。
The timing generation circuit (timing generator) 31 controls a photographing operation (charge accumulation based on exposure, reading of accumulated charge, etc.) by the
信号処理部40は、撮像センサ30から送出される画像信号に所定のアナログ信号処理およびデジタル信号処理を施すもので、前記画像信号の信号処理は、該画像信号を構成するそれぞれの画素信号ごとに行われる。この信号処理部40は、アナログ信号処理部401、A/D変換器402、黒基準補正部403、FPN補正部404、評価値検出部405、ホワイトバランス制御部406、色補間部407、3×3色補正部408、階調変換部409、ノイズキャンセル部410及び画像メモリ411を備えている。
The
アナログ信号処理部401は、撮像センサ30から出力される画像信号(撮像センサ30の各画素で受光されたアナログ信号群)に所定のアナログ信号処理を施すもので、アナログ画像信号に含まれるリセット雑音を低減するCDS回路(相関二重サンプリング回路)と、アナログ画像信号のレベルを補正するAGC回路(オートゲインコントロール回路)とを備えている。なおAGC回路は、適正露出が得られなかった場合等に、後段のA/D変換器402の入力電圧範囲に合うよう、アナログ画像信号を適正な増幅率で増幅して撮影画像のレベル不足を補償するアンプ機能も有している。
The analog
A/D変換器402は、アナログ信号処理部401から出力されるアナログ画像信号を、例えば12ビットのデジタル画像信号(画像データ)に変換する役目を果たす。このA/D変換器402は、前記タイミング生成回路31から入力されるA/D変換用のクロックに基づいて、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。
The A /
黒基準補正部403は、A/D変換器402から入力されるデジタル画像信号の黒レベル(暗黒時の画像信号レベル)を基準の値(例えば、A/D変換後のデジタル信号レベルで0)に補正するために、A/D変換器402から入力される画像信号レベルをSD1とし、また暗黒時の画像信号レベルをSD2とするときに、
SD1−SD2
の演算を行う。なお、かかる黒基準補正は、全体制御部50から入力される撮像センサ30の光電変換特性に対応した撮像ダイナミックレンジ情報に基づいて行われる。これは、本発明にかかるデジタルカメラ1においては、撮像センサ30の光電変換特性が制御可能とされており、従ってA/D変換器402から入力されるデジタル画像信号の暗黒時における画像信号レベルが、撮像センサ30の光電変換特性の変化により変動することから、その変動に追従した正確な黒基準補正が行えるようにするためである。
The black
SD1-SD2
Perform the operation. Such black reference correction is performed based on imaging dynamic range information corresponding to the photoelectric conversion characteristics of the
FPN(Fixed Pattern Noise)補正部404は、黒基準補正部403から入力される画像信号のFPN(固定パターンノイズ)を除去するためのものである。固定パターンノイズとは、撮像センサ30の各画素回路が備えるFETの閾値バラツキ等が要因となって生じる、各画素が発生する画像信号の出力値のバラツキに起因するノイズである。FPN補正部404は、黒基準補正部403から入力される画像信号レベルをSD3とし、また黒基準補正部403から入力される画像信号の固定パターン成分をSD4とするとき、
SD3−SD4
の演算を行う。
An FPN (Fixed Pattern Noise)
SD3-SD4
Perform the operation.
評価値検出部405は、撮像センサ30で実際に撮影された画像信号から、自動露出制御(AE)、自動焦点制御(AF;オートフォーカス)、或いはホワイトバランス制御等を行うに際してのベース値となる評価値、すなわちAE評価値、AF評価値、ホワイトバランス評価値(以降、WB評価値という)等を検出する。例えばAE制御を行う場合、
(1)撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベル及び輝度範囲を計測し、
(2)その輝度レベル及び輝度範囲に適合する出力が撮像センサから得られるよう、必要な露出制御量を算出し、
(3)前記算出結果に基づいて露光量等を具体的に調整し、本撮像に臨む、
というステップが一般的に採られるが、この評価値検出部405においては、前記ステップ(1)の役目を担うべく、撮像センサ30で実際に撮影された画像信号から被写体の輝度レベル及び輝度範囲が求められ、これがAE評価値として全体制御部50へ出力され、後段ステップにおけるAE制御動作用に供される。
The evaluation
(1) Measure the luminance level and luminance range of the subject to be imaged,
(2) A necessary exposure control amount is calculated so that an output conforming to the luminance level and luminance range can be obtained from the imaging sensor,
(3) The exposure amount and the like are specifically adjusted based on the calculation result, and the main imaging is started.
In this evaluation
またAF制御の場合は、例えばフォーカスレンズ(レンズ群21)の光軸方向の駆動と撮像センサ30による撮像動作とを交互に行いながら、その撮像動作により得た画像のコントラストが最大となるフォーカスレンズの位置が求められ(所謂山登り検出方式)、これがAF評価値として全体制御部50へ出力され、後段ステップにおけるAF制御動作の用に供される。さらにホワイトバランス制御は、出力画像の色を被写体の光源色に適したものに補正することを目的とするもので、この場合、前段のFPN補正部404から入力される画像信号に基づいてR、G、B各色の輝度比及び輝度差が評価値検出部405で算出され、これがWB評価値として全体制御部50へ出力されるものである。これら評価値の具体的な取得方法等については、後に詳述する。
In the case of AF control, for example, a focus lens in which the contrast of an image obtained by the imaging operation is maximized while alternately driving the focus lens (lens group 21) in the optical axis direction and imaging operation by the
ホワイトバランス制御部406は、全体制御部50から与えられる撮像ダイナミックレンジ情報と前記WB評価値とに基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスになるよう、各色成分R、G、Bの各画素データのレベルを変換する補正を行う。なお本実施形態では、撮像センサ30として線形特性領域と対数特性領域とを備えるものを用いることから、線形特性領域及び対数特性領域ごとにWB評価値を取得し、各々の領域に適したホワイトバランス補正を行うようにすることが望ましい。
Based on the imaging dynamic range information given from the
色補間部407は、ホワイトバランス制御部406から入力される画像信号の各色成分R、G、Bごとに、フレーム画像の不足する画素位置のデータを補間するものである。すなわち、本実施形態で用いられる対数変換型の撮像センサ30のカラーフィルタ構造は、Gが市松状でR、Bが線順次配列された所謂ベイヤー方式が採用されている関係上、色情報が不足していることから、色補間部407は、実在する複数の画素データを用いて実在しない画素位置の画素データを補間するものである。
The
具体的には色補間部407は、高帯域まで画素を持つGの色成分のフレーム画像については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、メディアン(中間値)フィルターを用いて、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データのうち、最大値と最小値とを除去した画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。また、R,Bの色成分については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。
Specifically, for a G color component frame image having pixels up to a high band, the
図3に、撮像センサ30のカラーフィルタ構造の一例を示す。かかるカラーフィルタ構造において、前記色補間による各画素における色成分R、G、Bの画像信号は、例えば以下のようにして生成される。
(イ)アドレス11(B11)の色補間式
R11=(R00+R20+R02+R22)/4
G11=(Gr10+Gb01+Gb21+Gr12)/4
B11=B11
(ロ)アドレス12(Gr12)の色補間式
R12=(R02+R22)/2
G12=Gr12
B12=(B11+B13)/2
(ハ)アドレス21(Gb21)の色補間式
R21=(R20+R22)/2
G21=Gb21
B21=(B11+B31)/2
(ニ)アドレス22(R22)の色補間式
R22=R22
G22=(Gb21+Gr12+Gr32+Gb23)/4
B22=(B11+B31+B13+B33)/4
FIG. 3 shows an example of the color filter structure of the
(A) Color interpolation formula of address 11 (B11) R11 = (R00 + R20 + R02 + R22) / 4
G11 = (Gr10 + Gb01 + Gb21 + Gr12) / 4
B11 = B11
(B) Color interpolation formula of address 12 (Gr12) R12 = (R02 + R22) / 2
G12 = Gr12
B12 = (B11 + B13) / 2
(C) Color interpolation formula of address 21 (Gb21) R21 = (R20 + R22) / 2
G21 = Gb21
B21 = (B11 + B31) / 2
(D) Color interpolation formula for address 22 (R22) R22 = R22
G22 = (Gb21 + Gr12 + Gr32 + Gb23) / 4
B22 = (B11 + B31 + B13 + B33) / 4
3×3色補正部408は、色補間部407から入力される色成分R、G、Bの画像信号の彩度を補正(色合いを補正)するものである。3×3色補正部408は、色成分R、G、Bの画像信号のレベル比を変換する3種類の変換係数を有し、撮影シーンに応じた変換係数で前記レベル比を変換して画像データの彩度を補正する。例えば、a1〜c3の合計9個の変換係数を用い、次のように画像信号を線形変換する。
R´=a1*R+a2*G+a3*B
G´=b1*R+b2*G+b3*B
B´=c1*R+c2*G+c3*B
The 3 × 3
R ′ = a1 * R + a2 * G + a3 * B
G '= b1 * R + b2 * G + b3 * B
B ′ = c1 * R + c2 * G + c3 * B
階調変換部409は、3×3色補正部408から入力される色成分R、G、Bの画像信号が適切な出力レベルになるよう、画像信号のレベルを色成分毎に所定のガンマ特性を用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。すなわち階調変換部409は、ホワイトバランス調整及び色補正がなされた画像信号の階調特性(γカーブやデジタルゲイン)を、LCD表示部106や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性に補正するものである。階調変換部409においては、全体制御部50から入力されるダイナミックレンジ情報と、評価値検出部405で検出されたAE評価値等に基づいて、画像信号の階調特性を変化させる。
The
ノイズキャンセル部410は、階調変換部409から入力される画像信号のノイズ成分を除去すると共に、エッジ成分のみを抽出・強調することで、画像のシャープネスを良好な状態に補正するものである。ノイズキャンセル部410は、全体制御部50から入力されるダイナミックレンジ情報に基づいて、コアリング係数(画像信号のノイズ成分のみを除去し、エッジ成分を抽出する係数及び強調する係数)を変化させることで、適正な補正を行う。
The
画像メモリ411は、ROMやRAM等のメモリからなり、信号処理部40での信号処理を終えた画像データを一時的に保存するもので、例えば1フレーム分の画像データを記憶し得る容量を有している。
The
メモリカードI/F部412は、信号処理部40で生成されたメモリカード記録用画像データを、メモリカード107に記録させるべく出力するためのインターフェイスである。またメモリカード107は、静止画像や動画像などの画像データを記録して保存しておくためのメモリであって、デジタルカメラ1に対して取り外し自在とされており、外部の記録媒体との画像データ交換を可能とするものである。LCD表示I/F部413は、信号処理部40で生成されたLCD表示用画像データを、例えばNTSC方式若しくはPAL方式の画像信号に変換してLCD表示部106に出力するためのインターフェイスである。
The memory card I /
全体制御部50は、CPU(中央演算処理装置)等からなり、デジタルカメラ1の撮影動作を集中制御するものである。すなわち全体制御部50は、前記信号処理部40の各部から送られてくる情報(前述のAE評価値、AF評価値、WB評価値等)と、本デジタルカメラ1の動作モード等に基づき、信号処理部40の各部が必要とするパラメータ等の動作情報を算出して送信することで、各処理部の動作を制御する。このほか全体制御部50は、撮影動作のためのタイミング生成回路31の制御、レンズ群21のズーミングやフォーカシング駆動、並びに絞り22及びシャッタ23の駆動のための駆動部60の制御、画像信号の出力制御などを行う。
The
図4は、全体制御部50の機能を説明するための機能ブロック図である。全体制御部50は、情報受信部501及び情報送信部502、メモリ部515を具備する演算部510、制御信号発生部520、出力レベル判定部530及び入出力部540を備えている。
FIG. 4 is a functional block diagram for explaining functions of the
情報受信部501は、信号処理部40の評価値検出部405にて検出されるAE評価値、AF評価値及びWB評価値を取得し、これらを演算部510が備える各パラメータ算出部へ振り分けて送信する。一方、情報送信部502は、信号処理部40において必要とされる情報(ダイナミックレンジ情報やコアリング係数等)をメモリ部515から適宜取り出し、信号処理部40の各処理部に適時振り分けて送信する。
The
演算部510は、前記情報受信部501から与えられる評価値に基づいて制御パラメータを算出する動作を為すもので、露光量制御パラメータ算出部511、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512及び算出優先順位設定部(優先順位設定手段)5111からなるAE制御パラメータ算出部5110、AF制御パラメータ算出部513、ホワイトバランス制御パラメータ算出部514及びメモリ部515を備えている。
The
前記メモリ部515はROMやRAM等からなり、撮像センサ30のダイナミックレンジ情報、すなわち光電変換特性の設定値を記憶する光電変換特性情報記憶部516、ノイズキャンセル部410において用いられるコアリング係数の設置位置を記憶するコアリング係数記憶部517、撮像センサ30の線形特性領域と対数特性領域とで得られたデータを相互変換するLUT(Look Up Table)等を記憶するLUT記憶部518等から構成されている。なお、光電変換特性情報記憶部516には、光電変換特性そのもの(後述する図10に示すような光電変換特性曲線)が記憶される構成であってもよい。また、LUT記憶部518は、上記LUTの他に、後述する露光時間や絞りの開口面積の値と露光時間設定値や絞り設定値とのデータ変換を行うLUT、光電変換特性の変曲点の値(出力レベル)と光電変換特性設定値とのデータ変換を行うLUT、飽和画素数の値と変曲点変化量の値とのデータ変換を行うLUT、最大輝度レベルから光電変換設定値を出力するLUT若しくは最大輝度出力レベルの変化量から光電変換設定値の変化量を出力するLUT等、種々のデータ変換用のLUTを記憶している。また、上述した通り、光電変換特性情報記憶部516、コアリング係数記憶部517及びLUT記憶部518に記憶されているデータ値は、適宜情報送信部502から信号処理部40の適所へ送信されるようになっている。
The
AE制御パラメータ算出部5110は、被写体の輝度に応じた露出制御(AE制御)を行うべく、撮影の際の最適な露光量と撮像センサ30の光電変換特性とに設定するための制御パラメータを算出する。すなわち、AE制御パラメータ算出部5110の露光量制御パラメータ算出部511は、露光時間や絞りを最適化するための制御パラメータを算出するもので、露光量制御パラメータ算出部511は評価値検出部405にて検出されるAE評価値と、前記光電変換特性情報記憶部516に記憶されている前記AE評価値取得時点における撮像センサ30のダイナミックレンジ情報(光電変換特性)とに基づいて、被写体輝度に応じた露光時間設定値や絞り設定値を算出する。
The AE control parameter calculation unit 5110 calculates control parameters for setting the optimal exposure amount at the time of shooting and the photoelectric conversion characteristics of the
またダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512は、被写体輝度に応じ撮像センサ30の光電変換特性を最適化するための制御パラメータを算出するものである。ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512は、例えばダイナミックレンジ設定用の被写体輝度が、当該撮像センサ30における所望の飽和出力レベルになるような光電変換特性設定値を算出する。この算出に際しても、光電変換特性情報記憶部516に記憶されている前記AE評価値取得時点における撮像センサ30のダイナミックレンジ情報が参照される。このAE制御パラメータ算出部5110の動作等については、後に詳述する。
The dynamic range control
算出優先順位設定部5111は、前記露光量制御パラメータ算出部511とダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512とのいずれを優先させて制御パラメータを算出させるかの設定を受け付け、かかる設定に応じて、いずれかを優先させて制御パラメータ算出を行わせる。前述の通り本実施形態においては、目標とする被写体の輝度(例えば主被写体の平均輝度)について所定の出力レベル(ターゲットレベル)の確保を優先させるか、ダイナミックレンジの確保を優先させるかにより、第1の露出制御の順番、並びに第2の露出制御において実行される露出制御が定められることになる。
The calculation
従って、算出優先順位設定部5111は、例えば操作部100等から「ターゲットレベル優先」との設定入力が為された場合には、第1の露出制御を、露光量制御手段として動作する露光量制御パラメータ算出部511による制御パラメータ算出、ダイナミックレンジ制御手段として動作するダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512による制御パラメータ算出の順で動作させ、後述の出力レベル判定部530からの制御信号に応じて、第2の露出制御としての露光量制御パラメータ算出部511による制御パラメータ算出を実行させる。一方、「ダイナミックレンジ優先」との設定入力が為された場合には、第1の露出制御を、ダイナミックレンジ制御手段として動作するダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512による制御パラメータ算出、露光量制御手段として動作する露光量制御パラメータ算出部511による制御パラメータ算出の順で動作させ、後述の出力レベル判定部530からの制御信号に応じて、第2の露出制御としてのダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512による制御パラメータ算出を実行させるものである。
Therefore, the calculation priority
AF制御パラメータ算出部513は、評価値検出部405にて検出されるAF評価値に基づいて、被写体の撮影にあたり最適な焦点距離に設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、参照するAF評価値を、撮像センサ30の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域の特徴を活用して粗測距(対数特性領域から得たAF評価値)用、詳測距(線形特性領域から得たAF評価値)用の制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。
The AF control
ホワイトバランス制御パラメータ算出部514は、評価値検出部405にて検出されるWB評価値に基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスに設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、同様に参照するWB評価値を、撮像センサ30の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域に応じた制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。
The white balance control
制御信号発生部520は、前記演算部510で算出された各種の制御パラメータに応じて、各制御動作要素を駆動させるための制御信号を生成するもので、該制御信号発生部520は、ダイナミックレンジ制御信号発生部521、センサ露光時間制御信号発生部522、シャッタ制御信号発生部523、ズーム/フォーカス制御信号発生部524及び絞り制御信号発生部525を備えて構成されている。
The
ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、前記ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512において算出された撮像センサ30の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替わる出力レベルポイント(変曲点)を調整する撮像センサ30の駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。タイミング生成回路31は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ30のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30を駆動させる。具体的には、後述するように撮像センサ30の光電変換特性は、当該撮像センサ30に対する信号φVPS(φVPSにおける電圧VPHの高さ、あるいは時間ΔTの長さ)を制御することでその変曲点が変動することから、ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、光電変換特性設定値に応じて、前記信号φVPSを制御するためのタイミング生成回路31に対する駆動信号を制御することで、撮像センサ30のダイナミックレンジを被写体の輝度に適するよう制御する。
The dynamic range control
センサ露光時間制御信号発生部522は、撮像センサ30の露光時間(積分時間)を、絞り22やシャッタ23等のメカ操作に依らず、電子回路的な制御動作により制御するための制御信号を発生するものである。センサ露光時間制御信号発生部522は、前記露光量制御パラメータ算出部511にて算出された最適な露光量に基づいて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ30の駆動信号(具体的には、後述するように撮像センサ30に対する信号φVPSが中電位Mとなる時間ΔSを制御する信号)を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。タイミング生成回路31は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ30の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30を駆動させる。
The sensor exposure time control
シャッタ制御信号発生部523は、同様に露光量制御パラメータ算出部511にて算出された最適な露光量に基づいて、シャッタ23のシャッタスピードを露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。またズーム/フォーカス制御信号発生部524は、前記AF制御パラメータ算出部513にて算出された最適な焦点距離に基づいて、レンズ群21を駆動させるための制御信号を生成する。さらに絞り制御信号発生部525は、前記露光量制御パラメータ算出部511にて算出された最適な露光量に基づいて、絞り22の開口面積を設定する制御信号を生成する。これらシャッタ制御信号発生部523、ズーム/フォーカス制御信号発生部524及び絞り制御信号発生部525にて生成された制御信号は、駆動部60の対応箇所へそれぞれ送信される。
Similarly, the shutter control
出力レベル判定部530は、露光量制御とダイナミックレンジ制御との併用からなる第1の露出制御がなされた後に、露出設定用の被写体輝度(すなわち、露光量制御にあっては露光量設定用の被写体輝度、ダイナミックレンジ制御にあってはダイナミックレンジ設定用の被写体輝度)に対応する出力レベルと、所望の出力レベルとを比較させ、両者のレベルのマッチング状況を確認(判定)する。そして、その判定結果に基づいて、第2の露出制御を行わせるための制御信号を発生する。つまり、ターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方(つまり確実に制御目標通りに設定したい方)の制御のためのパラメータ算出を、露光量制御パラメータ算出部511若しくはダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512に再実行させる。該出力レベル判定部530については、後記で詳述する。
The output
入出力部540は、メモリカードI/F部412及びLCD表示I/F部413と接続され、操作部100からの指示信号等に対応して、撮影画像に対して所定の画像処理を行った後、その撮影画像信号をメモリカード107に記録させたり、LCD表示部106に表示させたり、或いは逆にメモリカード107から画像信号を取り入れたりする出入力作用を為す。
The input /
図2に戻って、駆動部60は、前記制御信号発生部520で生成された制御信号に基づいて、実際に当該デジタルカメラ1が具備するメカ駆動部を動作させるもので、シャッタ駆動部61、ズーム/フォーカス駆動部62及び絞り駆動部63を備えている。
Returning to FIG. 2, the
シャッタ駆動部61は、前記シャッタ制御信号発生部523から与えられる制御信号に応じて、シャッタ23が所定時間開放されるようシャッタ23を開閉駆動する。ズーム/フォーカス駆動部62は、ズーム/フォーカス制御信号発生部524から与えられる制御信号に応じて、レンズ群21のズームレンズブロックまたはフォーカスレンズブロックを動作させるモータ等を動作させ、前記レンズブロックを焦点位置に移動させる。さらに絞り駆動部63は、絞り制御信号発生部525から与えられる制御信号に応じ、絞り22を駆動し、所定の開口量に絞りを設定するものである。
The
(出力レベル判定部530についての詳細説明)
続いて、本実施形態の特徴部分の一つである出力レベル判定部530について詳細に説明する。図5は、出力レベル判定部530の機能を説明するための機能ブロック図である。出力レベル判定部530は、出力レベル情報取得部5301、出力レベル記憶部5302、判定部5303及び第2露出制御信号発生部5304を備えている。
(Detailed description of the output level determination unit 530)
Next, the output
出力レベル情報取得部5301は、第1の露出制御が行われた後、換言すると第1の露出制御用の制御パラメータが、露光量制御パラメータ算出部511及びダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512にて算出された後に、当該算出による光電変換特性に基づく所定の露出設定用の被写体輝度に対応する出力レベルに関する情報をAE制御パラメータ算出部5110から取得する。具体的には、ターゲットレベルを優先した露出制御を行う場合は、第1の露出制御での算出により仮に設定された光電変換特性に基づいた場合の、露光量設定用の被写体輝度に対応する出力レベル(Vtarget2;以下「仮ターゲットレベルVtarget2」と言う場合がある)が取得される。また、ダイナミックレンジを優先した露出制御を行う場合は、第1の露出制御での算出により仮に設定された光電変換特性に基づいた場合の、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度に対応する出力レベル(Vmax2;以下「仮飽和出力レベルVmax2」と言う場合がある)が取得される。該出力レベル情報取得部5301により取得された出力レベルに関する情報は、判定部5303へ入力される。
After the first exposure control is performed, the output level
出力レベル記憶部5302は、予め定められている露出制御に際しての目標となる露出制御用の被写体輝度に対応する出力レベルの設定値を記憶する部位である。出力レベル記憶部5302には、ターゲットレベルを優先する制御モード(ターゲットレベル優先モードという)に対応すべく、露光量設定用の被写体輝度に対応する所望の出力レベル(ターゲットレベルVtarget)と、ダイナミックレンジを優先する制御モード(ダイナミックレンジ優先モードという)に対応すべく、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度に対応する所望の出力レベル(Vmax;以下「飽和出力レベルVmax」と言う場合がある)が設定されている。
The output
判定部5303は、前記出力レベル情報取得部5301が取得した所定の露出設定用の被写体輝度に対応する出力レベルに関する情報と、出力レベル記憶部5302に記憶されている出力レベルの設定値情報とを比較し、第2の露出制御が必要か否かの判定を行う。すなわち判定部5303は、ターゲットレベル優先モードでは、出力レベル情報取得部5301により取得された前記仮ターゲットレベルVtarget2と、出力レベル記憶部5302に記憶されているターゲットレベルVtargetとのレベル比較を行う。そして、両者が一致している場合は、第2の露出制御を行う必要がないことから、「制御不要」との判定信号を第2露出制御信号発生部5304へ出力する。一方、仮ターゲットレベルVtarget2がターゲットレベルVtargetよりも低いレベルにあるとき(露光量が所望の値より少ない)は、「制御必要」との判定信号を第2露出制御信号発生部5304へ出力する。
The
また判定部5303は、ダイナミックレンジ優先モードでは、出力レベル情報取得部5301により取得された前記仮飽和出力レベルVmax2と、出力レベル記憶部5302に記憶されている飽和出力レベルVmaxとのレベル比較を行う。そして、両者が一致している場合は、第2の露出制御を行う必要がないことから、「制御不要」との判定信号を第2露出制御信号発生部5304へ出力する。一方、仮飽和出力レベルVmax2が飽和出力レベルVmaxよりも高いレベルにあるとき(ダイナミックレンジが所望の値より狭い)は、「制御必要」との判定信号を第2露出制御信号発生部5304へ出力する。
In the dynamic range priority mode, the
第2露出制御信号発生部5304は、判定部5303から入力される「制御不要」若しくは「制御必要」との判定信号に応じて、AE制御パラメータ算出部5110に対して第2の露出制御に関する制御信号を発生する。「制御不要」の場合、前記仮ターゲットレベルVtarget2は所望のターゲットレベルVtargetの水準を、若しくは仮飽和出力レベルVmax2は所望の飽和出力レベルVmaxの水準を満たしていることになることから、第2露出制御信号発生部5304はAE制御パラメータ算出部5110に対して「露出制御終了」の制御信号を送信する。
The second exposure control
一方、「制御必要」の場合は、前記仮ターゲットレベルVtarget2が所望のターゲットレベルVtargetの水準に至らせるために、若しくは仮飽和出力レベルVmax2が所望の飽和出力レベルVmaxの水準に合致させるために、第2露出制御信号発生部5304はAE制御パラメータ算出部5110に対して「第2の露出制御実行」の制御信号を生成して送信する。この際、出力レベル記憶部5302に設定されている所望のターゲットレベルVtarget若しくは飽和出力レベルVmaxの情報も併せて送信される。そしてAE制御パラメータ算出部5110では、かかる制御信号を受けて、第2の露出制御が実行される。
On the other hand, in the case of “control required”, in order for the temporary target level Vtarget2 to reach the desired target level Vtarget level, or in order for the temporary saturated output level Vmax2 to match the desired saturated output level Vmax level, Second exposure control
具体的には、ターゲットレベル優先モードでは、例えば前記仮ターゲットレベルVtarget2を所望のターゲットレベルVtargetに一致させるための制御パラメータが、露光量制御パラメータ算出部511にて算出される。またダイナミックレンジ優先モードでは、前記仮飽和出力レベルVmax2を所望の飽和出力レベルVmaxに一致させるための制御パラメータが、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512にて算出されるものである。
Specifically, in the target level priority mode, for example, the exposure amount control
(動作の全体的なフローの説明)
以上の通り構成された本発明にかかるデジタルカメラ1の動作につき、先ず全体的なフローを説明する。図7は、デジタルカメラ1の全体的な動作の一例を示すフローチャートである。図示する通り、動作を大略的に区分すると、AE評価値、AF評価値、及びWB評価値等の評価値を検出する評価値検出ステップ(ステップS1)と、得られた評価値に基づき各種パラメータを算出する制御パラメータ算出ステップ(ステップS2)と、算出された各種パラメータを該当するデジタルカメラ1各部に設定し、当該パラメータに応じた撮影状態となるようにデジタルカメラ1各部を駆動する制御パラメータを設定する制御パラメータ設定ステップ(ステップS3)とからなる。
(Description of overall flow of operation)
The overall flow of the operation of the
このような動作フローにあって、本実施形態においては、ステップS1で検出されたAE評価値等の各種評価値に基づいて、ステップS2において各種制御のための制御パラメータ算出を行うにあたり、露光量制御とダイナミックレンジ制御との併用による第1の露出制御のための制御パラメータの算出をAE制御パラメータ算出部5110で行わせた後に、露出設定用の被写体輝度に対応する撮像センサの出力レベルと、予め設定された所望の出力レベルとの比較を出力レベル判定部530にて行わせ、該出力レベル判定部の判定結果に基づき、露光量制御又はダイナミックレンジ制御のいずれかによる第2の露出制御のための制御パラメータの算出をAE制御パラメータ算出部5110で行わせる点に特徴がある。かかる特徴点を適宜強調しつつ、以下、前記各ステップS1〜S3を順次説明する。
In this operation flow, in the present embodiment, the exposure amount is calculated when calculating control parameters for various controls in step S2 based on various evaluation values such as the AE evaluation value detected in step S1. After causing the AE control parameter calculation unit 5110 to calculate the control parameter for the first exposure control using the combination of the control and the dynamic range control, the output level of the imaging sensor corresponding to the subject brightness for exposure setting, The output
前記各ステップS1〜S3においては、具体的には以下の処理が行われる。
先ず、評価値検出ステップS1では、各種の制御のベースとなる評価値情報を取得し、該評価値情報に基づいて評価値を算出する。AE制御の場合は、撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベルが計測(検出)され、この計測値からAE評価値が算出されることとなる。前記輝度レベル及び輝度範囲の検出に際しては、撮像センサ30により実際に撮像された撮影画像から求めることが合理的であり、撮像センサ30は静止画及び動画の撮像が可能であることから、
(ステップS1−1)静止画からの検出:撮像センサ30により、評価値検出用の画像を本撮影前の静止画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する。
(ステップS1−2)動画からの計測:撮像センサ30により、評価値検出用の画像を本撮影前の動画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する。
という2通りの輝度情報の取得ステップを例示することができる。しかる後、
(ステップS1−3)評価値の算出:取得した画像の輝度情報に基づいてAE評価値を含む各種評価値を評価値検出部405により算出する。
というステップが行われる。
Specifically, in each of the steps S1 to S3, the following processing is performed.
First, in the evaluation value detection step S1, evaluation value information serving as a base for various controls is acquired, and an evaluation value is calculated based on the evaluation value information. In the case of AE control, the luminance level of the subject that is the imaging target is measured (detected), and the AE evaluation value is calculated from the measured value. In the detection of the luminance level and the luminance range, it is reasonable to obtain from a captured image actually captured by the
(Step S1-1) Detection from a still image: The
(Step S1-2) Measurement from a moving image: The
The two types of luminance information acquisition steps can be exemplified. After that,
(Step S1-3) Calculation of Evaluation Value: The evaluation
The steps are performed.
次にステップS2では、評価値に基づき各種パラメータが算出されるが、AE制御の場合は、露光量又はダイナミックレンジがAE制御の要素となることから、これらの制御パラメータが、前記AE評価値に基づいて算出される。すなわちステップS2としては、
(ステップS2−1)露光量制御パラメータの算出:全体制御部50により、AE評価値に基づいて露光量制御パラメータを算出する。
(ステップS2−2)ダイナミックレンジ制御パラメータの算出:全体制御部50により、AE評価値に基づいてダイナミックレンジ制御パラメータを算出する。
という2通りのパラメータ算出ステップが行われる。そして、第1の露出制御(ステップS21)においては、上記ステップS2−1及びステップS2−2が併用的に行われ、第2の露出制御(ステップS22)においては、ターゲットレベル又はダイナミックレンジのいずれを優先させるかに応じて、上記ステップS2−1又はステップS2−2のいずれかが再度実行される。
Next, in step S2, various parameters are calculated based on the evaluation value. In the case of AE control, since the exposure amount or the dynamic range is an element of AE control, these control parameters are converted into the AE evaluation value. Calculated based on That is, as step S2,
(Step S2-1) Calculation of exposure amount control parameter: The
(Step S2-2) Calculation of dynamic range control parameter: The
The two parameter calculation steps are performed. In the first exposure control (step S21), the above steps S2-1 and S2-2 are performed in combination, and in the second exposure control (step S22), either the target level or the dynamic range is used. Depending on whether to give priority to, step S2-1 or step S2-2 is executed again.
そしてステップS3では、デジタルカメラ1各部を駆動する制御パラメータの設定が為される。AE制御の場合は、前記(ステップ2−1)又は(ステップ2−2)に基づく制御パラメータの設定が行われる、すなわちステップS3としては、
(ステップS3−1)露光量制御パラメータの設定:算出された露光量制御パラメータに基づいてメモリ部515や制御信号発生部520等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路31や駆動部60を動作させる。
(ステップS3−2)ダイナミックレンジ制御パラメータの設定:算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに基づいて、メモリ部515や制御信号発生部520等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路31を動作させる。
という2通りのパラメータ設定ステップが併合的に、或いは独立的に行われる。
In step S3, control parameters for driving each part of the
(Step S3-1) Setting of exposure amount control parameter: Based on the calculated exposure amount control parameter, the parameter is set in the
(Step S3-2) Setting of dynamic range control parameter: Based on the calculated dynamic range control parameter, the parameter is set in the
These two parameter setting steps are performed in combination or independently.
(本実施形態で用いる撮像センサの基本的特性について)
以下、上述した各ステップにつき順次詳述するが、本実施形態においては、その光電変換特性として入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサ30を用いることが前提とされている関係上、先ず本実施形態で用いられる撮像センサ30の基本的特性について、その具体的な一例を詳述する。
(Basic characteristics of the image sensor used in this embodiment)
Hereinafter, each step described above will be described in detail, but in this embodiment, as the photoelectric conversion characteristics, a linear characteristic region in which the electric signal is linearly converted with respect to the incident light amount and output, and the incident light amount. On the other hand, since it is assumed that an
図8は、撮像センサ30の一例である二次元のMOS型固体撮像装置の概略構成図である。同図において、G11〜Gmnは、行列(マトリクス)配列された画素を示している。この画素G11〜Gmnからなる画素部の外周縁部近傍には、垂直走査回路301と水平走査回路302とが配設されている。垂直走査回路301は、行のライン(信号線)304−1、304−2、・・・304−n(これらを纏めて行ライン304という)を順次走査する。水平走査回路302は、各画素から出力信号線306−1、306−2、・・・306−m(これらを纏めて出力信号線306という)に導出された光電変換信号を画素毎に水平方向に順次読み出す。なお、各画素は電源ライン305により電力供給がなされている。各画素には、前記各ラインや出力信号線だけでなく、他のライン(例えばクロックライン)も接続されているが、図8では図示を省略している。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a two-dimensional MOS solid-state imaging device which is an example of the
出力信号線306−1、306−2、・・・306−mには、それぞれ、後述のトランジスタT5と対になって増幅回路を構成する定電流源307−1、307−2、・・・307−m(これらを纏めて定電流源307という)が設けられている。ただし、この増幅回路として、定電流源307に代えて抵抗やトランジスタ(MOSトランジスタ)を設けてもよい。この出力信号線306を介して出力される各画素の撮像時の画像データ及びリセット時の補正データが、順次、選択回路(サンプルホールド回路)308−1、308−2、・・・308−m(これらを纏めて選択回路308という)に出力される。この選択回路308に対して、行毎に画像データ及び補正データが出力されてサンプルホールドされる。サンプルホールドされた画像データ及び補正データは、列毎に、補正回路309に出力され、補正回路309において、感度バラツキによるノイズ成分が除去されるように、補正データに基づいて画像データの補正が行われる。そして、補正回路309から各画素の感度バラツキが補正された画像データが、各画素毎にシリアルに出力される。
The output signal lines 306-1, 306-2,... 306-m are respectively connected to constant current sources 307-1, 307-2,. 307-m (these are collectively referred to as a constant current source 307) is provided. However, as this amplifier circuit, a resistor or a transistor (MOS transistor) may be provided instead of the constant
図9は、図10に示す各画素G11〜Gmnの回路構成例を示している。同図に示すように、画素は、フォトダイオードPD、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)としてのトランジスタT1〜T6、及び積分用のコンデンサとしてのキャパシタCから構成されている。トランジスタT1〜T6は、ここではPチャンネルMOSFETが採用されている。φVD、φV、φVPS、φRST、φS及びRSBは、各トランジスタやキャパシタCに対する信号(電圧)を示し、GNDは接地を示している。 FIG. 9 shows a circuit configuration example of each of the pixels G11 to Gmn shown in FIG. As shown in the figure, the pixel includes a photodiode PD, transistors T1 to T6 as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), and a capacitor C as an integrating capacitor. Here, P-channel MOSFETs are employed as the transistors T1 to T6. φVD, φV, φVPS, φRST, φS, and RSB indicate signals (voltages) to the respective transistors and capacitors C, and GND indicates ground.
フォトダイオードPDは、感光部(光電変換部)であり、被写体からの入射光量に応じた電気信号(光電流IPD)を出力する。トランジスタT5は、図8に示す定電流源307と対になってソースフォロワ増幅用の増幅回路(ソースフォロワアンプ)を構成するものであり、後述する電圧VOUTに対する増幅(電流増幅)を行う。トランジスタT6は、ゲートに印加する電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する信号読み出し用のトランジスタである。すなわち、トランジスタT6のソースは、図8に示す出力信号線306に接続されており、オンした場合、トランジスタT5で増幅された電流を出力電流として出力信号線306へ導出する。
The photodiode PD is a photosensitive part (photoelectric conversion part) and outputs an electrical signal (photocurrent IPD) corresponding to the amount of incident light from the subject. The transistor T5 is paired with the constant
トランジスタT2は、同トランジスタのゲートに、光電流IPDに対して線形変換又は対数変換した電圧を発生させる。ところで、MOSFETでは、ゲート電圧が閾値以下の時に、サブスレッショルド電流と呼ばれる微小電流が流れるが、トランジスタT2はこのサブスレッショルド特性を利用して前記線形変換又は対数変換を行う。 The transistor T2 generates a voltage obtained by linear conversion or logarithmic conversion with respect to the photocurrent IPD at the gate of the transistor T2. By the way, in the MOSFET, a minute current called a subthreshold current flows when the gate voltage is equal to or lower than a threshold value. The transistor T2 performs the linear conversion or logarithmic conversion using this subthreshold characteristic.
具体的には、撮像する被写体の輝度が低い(被写体が暗い)場合、すなわち、フォトダイオードPDに入射される入射光量が少ない場合には、トランジスタT2のゲート電位が同トランジスタのソース電位より高くなっており、トランジスタT2が所謂カットオフ状態でありトランジスタT2にサブスレッショルド電流が流れず(トランジスタT2がサブスレッショルド領域で動作せず)、フォトダイオードPDで発生する光電流がフォトダイオードPDの寄生容量に流れて電荷が蓄積され、蓄積電荷量に応じた電圧が発生する。このときT1はオンされているので、上記の寄生容量に蓄積された電荷の量に応じた電圧が、電圧VGとしてトランジスタT2、T3のゲートに発生する。この電圧VGにより、トランジスタT3に電流が流れ、この電圧VGに比例した量の電荷がキャパシタCに蓄積される(トランジスタT3とキャパシタCとで積分回路を構成している)。そして、トランジスタT3とキャパシタCとの接続ノードa、すなわち出力VOUTには、光電流IPDの積分値に対して線形的に比例した電圧が現れる。このときトランジスタT4はオフ状態である。そして、トランジスタT6がオンされると、キャパシタCに蓄積された電荷がトランジスタT5を介して出力電流として出力信号線306に導出される。この出力電流は、光電流IPDの積分値を線形的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ30の、線形特性領域における動作である。
Specifically, when the luminance of the subject to be imaged is low (the subject is dark), that is, when the amount of incident light incident on the photodiode PD is small, the gate potential of the transistor T2 becomes higher than the source potential of the transistor. The transistor T2 is in a so-called cut-off state, the subthreshold current does not flow through the transistor T2 (the transistor T2 does not operate in the subthreshold region), and the photocurrent generated in the photodiode PD becomes a parasitic capacitance of the photodiode PD. The charge flows and accumulates, and a voltage corresponding to the amount of accumulated charge is generated. At this time, since T1 is turned on, a voltage corresponding to the amount of charge accumulated in the parasitic capacitance is generated as the voltage VG at the gates of the transistors T2 and T3. The voltage VG causes a current to flow through the transistor T3, and an amount of charge proportional to the voltage VG is accumulated in the capacitor C (the transistor T3 and the capacitor C constitute an integration circuit). A voltage linearly proportional to the integral value of the photocurrent IPD appears at the connection node a between the transistor T3 and the capacitor C, that is, the output VOUT. At this time, the transistor T4 is in an off state. When the transistor T6 is turned on, the charge stored in the capacitor C is led to the
一方、撮像する被写体の輝度が高く(被写体が明るく)、フォトダイオードPDに入射される入射光量が多い場合には、トランジスタT2のゲート電位が同トランジスタのソース電位以下となり、トランジスタT2にサブスレッショルド電流が流れ(トランジスタT2がサブスレッショルド領域で動作し)、光電流IPDを自然対数的に変換した値の電圧VGがトランジスタT2、T3のゲートに発生する。そして、この電圧VGにより、トランジスタT3に電流が流れ、キャパシタCに、光電流IPDの積分値を自然対数的に変換した値と同等の電荷が蓄積される。これにより、キャパシタCとトランジスタT3との接続ノードa(出力VOUT)には、光電流IPDの積分値を自然対数的に変換した値に比例した電圧が生じる。このときトランジスタT4はオフ状態である。そして、トランジスタT6がオンされると、キャパシタCに蓄積された電荷がトランジスタT5を介して出力電流として出力信号線306に導出される。この出力電流は、光電流IPDの積分値を自然対数的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ30の、対数特性領域における動作である。以上のように、各画素によって、入射光量(被写体輝度)に応じて線形的又は自然対数的に比例した電圧が出力される。
On the other hand, when the luminance of the subject to be imaged is high (the subject is bright) and the amount of incident light incident on the photodiode PD is large, the gate potential of the transistor T2 becomes equal to or lower than the source potential of the transistor T2, and the subthreshold current flows in the transistor T2. Flows (the transistor T2 operates in the subthreshold region), and a voltage VG having a value obtained by natural logarithmically conversion of the photocurrent IPD is generated at the gates of the transistors T2 and T3. The voltage VG causes a current to flow through the transistor T3, and a charge equivalent to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent IPD is accumulated in the capacitor C. As a result, a voltage proportional to a value obtained by natural-logarithmically converting the integral value of the photocurrent IPD is generated at the connection node a (output VOUT) between the capacitor C and the transistor T3. At this time, the transistor T4 is in an off state. When the transistor T6 is turned on, the charge stored in the capacitor C is led to the
トランジスタT1は、リセット時のノイズデータ(トランジスタT2の製造バラツキに起因して発生するノイズ信号)を取り出す際に用いるスイッチである。トランジスタT1は、リセット時以外にはオン状態とされており、トランジスタT2(のドレイン)及びフォトダイオードPD間に光電流IPDが流れるようになっている。リセット時には、オフ状態となりフォトダイオードPDの光電流IPDが遮断され、前記のバラツキ分だけが取り出される。この取り出されたバラツキ分(ノイズ信号)は、後述の映像信号から減算される。 The transistor T1 is a switch used when extracting noise data at reset (noise signal generated due to manufacturing variation of the transistor T2). The transistor T1 is turned on except during reset, and a photocurrent IPD flows between the transistor T2 (the drain thereof) and the photodiode PD. At the time of reset, the photocurrent IPD of the photodiode PD is cut off and only the variation is taken out. The extracted variation (noise signal) is subtracted from the video signal described later.
トランジスタT4は、該トランジスタT4のゲートに印加される電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する、キャパシタCをリセットするためのトランジスタである。トランジスタT4がオンされるとリセット電圧(前記信号RSBの電圧)が印加され、キャパシタCに蓄積されていた電荷(電荷量)が元の状態、すなわち積分開始前の状態に戻される。 The transistor T4 is a transistor for resetting the capacitor C, which operates as a switch that is turned on and off according to a voltage applied to the gate of the transistor T4. When the transistor T4 is turned on, a reset voltage (the voltage of the signal RSB) is applied, and the charge (charge amount) accumulated in the capacitor C is returned to the original state, that is, the state before the start of integration.
図10は、撮像センサ30(画素)の撮像動作に関するタイミングチャートの一例である。ここではPチャンネルMOSFETの極性上、以下のようにHi(ハイ)でオフ、Low(ロー)でオンとなる。先ず、信号φVが符号311に示す位置でLowとなり、トランジスタT6がオンされ、映像信号が読み出される、すなわちキャパシタCに蓄積されている電荷が出力電流(映像信号)として出力信号線306に導出される。次に信号φSが符号312に示す位置でHiとなり、トランジスタT1がオフされてフォトダイオードPDが切り離される。次に信号φVPSが符号313に示す位置でHiとなり、トランジスタT2のリセットが行われる。また、トランジスタT2がリセットされるのと同時に、信号φRSTが符号314に示す位置でLowとなり、トランジスタT4がオンされ、キャパシタC(接続ノードa)に信号RSBによるリセット電圧が印加されて(接続ノードaの電位がRSBの電位(VRSB)となり)、キャパシタCの(電荷の)リセットが行われる。このようにトランジスタT2及びキャパシタCがリセットされた後、符号315に示す位置で信号φVが再度LowとなってトランジスタT6がオンされ、出力信号線306にノイズ信号が導出される。
FIG. 10 is an example of a timing chart regarding the imaging operation of the imaging sensor 30 (pixel). Here, due to the polarity of the P-channel MOSFET, it is turned off at Hi (High) and turned on at Low (Low) as follows. First, the signal φV becomes Low at the position indicated by reference numeral 311, the
次に、信号φSが符号316に示す位置でLowになり(トランジスタT1がオンされ)、フォトダイオードPDの切り離しが解除される。そして、信号φVPSが符号318に示す位置で中電位Mとなって、残像低減のためにフォトダイオードPDの寄生容量のリセットを行う。また、次フレームの積分開始電圧を一定にするために、信号φRSTが符号317に示す位置で再度LowとなってトランジスタT4がオンされ、キャパシタCのリセットが再度行われる。
Next, the signal φS becomes Low at the position indicated by reference numeral 316 (the transistor T1 is turned on), and the separation of the photodiode PD is released. Then, the signal φVPS becomes the intermediate potential M at the position indicated by
その後、信号φVPSが符号319に示す位置でLowになり、フォトダイオードPDの寄生容量のリセットが終了する。併せて、信号φRSTもHiとなりキャパシタCのリセット動作も終了される。このときの時刻t1からキャパシタCの積分が開始され、信号φVの符号311に示す位置、すなわち次フレームにおける映像信号の読み出しが開始される時刻t2までの間、当該積分が継続される。この時刻t1、t2間の時間がキャパシタCの積分時間、すなわち撮像における露光時間となる。この露光時間は、前記中電位Mとなる信号φVPSを与える時間ΔS(長さ)を制御することで制御される。この時間ΔSは、タイミング生成回路31を介したセンサ露光時間制御信号発生部522によって制御される。
Thereafter, the signal φVPS becomes Low at the position indicated by
信号φVDは、前記増幅回路(ソースフォロワアンプ)の動作範囲に合わせ込むべく、あるいは映像信号やノイズ信号に発生するオフセットの調整を行うべく電位操作を行うものである。信号φVDのVh、Vm及びVlは、それぞれ高電位、中電位及び低電位を示している。 The signal φVD is used to perform a potential operation in order to adjust to the operating range of the amplifier circuit (source follower amplifier) or to adjust an offset generated in the video signal or noise signal. Vh, Vm, and Vl of the signal φVD indicate high potential, medium potential, and low potential, respectively.
撮像センサ30は、上述のように被写体の輝度に応じて線形変換又は対数変換した出力信号を得ることが可能であり、図11に示すような光電変換特性320を有している。同図に示すように、光電変換特性320は、変曲点321を境にして線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この変曲点321は、線形特性領域から対数特性領域へ切り替わる点であり、この変曲点321のセンサ出力の値をVthで示している。一般的に、線形特性領域では、幅広い輝度範囲の被写体の撮像は不可能であるものの(ダイナミックレンジが狭い)、画像全体の階調性を高くすることができ(高いコントラストを得ることができ)、暗い被写体(例えば曇天時や日陰での被写体)であっても階調性豊かな高品位な画像を得ることができる。一方、対数特性領域では、高輝度での階調性は乏しくなるが、幅広い輝度範囲の被写体の撮像が可能であり(ダイナミックレンジが広い)、明るい被写体(例えば直射日光が照射されていたり、直射日光が背後に存在したりする被写体)であっても、暗い部分も含め、奥行きのある高品位な画像を得ることができる。
As described above, the
ところで、この光電変換特性320(変曲点321)は、トランジスタT2のソースに入力されている信号φVPSの、Hi及びLowの電圧の差を変化させることにより変化(移動)させることができる。すなわち、当該Hi時の電圧をVPHとし、Low時の電圧をVPLとすると、電圧の差ΔVPS(=VPH−VPL)(図10参照)を変化させることにより、図12に示すように、光電変換特性320(変曲点321)から、光電変換特性322(変曲点324)や光電変換特性323(変曲点325)へ任意に変化させることができる。このように光電変換特性が変化することにより、線形特性領域と対数特性領域との比率が変化し、光電変換特性322に示すように線形特性領域の割合が大きな光電変換特性、あるいは光電変換特性323に示すように対数特性領域の割合が大きな光電変換特性を得ることができる。この場合、光電変換特性の全てが線形特性領域又は対数特性領域となるように変化させてもよい。
By the way, this photoelectric conversion characteristic 320 (inflection point 321) can be changed (moved) by changing the difference between the Hi and Low voltages of the signal φVPS input to the source of the transistor T2. That is, assuming that the voltage at the time of Hi is VPH and the voltage at the time of Low is VPL, by changing the voltage difference ΔVPS (= VPH−VPL) (see FIG. 10), as shown in FIG. The characteristic 320 (inflection point 321) can be arbitrarily changed to the photoelectric conversion characteristic 322 (inflection point 324) or the photoelectric conversion characteristic 323 (inflection point 325). As the photoelectric conversion characteristics change in this manner, the ratio between the linear characteristic area and the logarithmic characteristic area changes, and as indicated by the
本実施形態では、電圧VPHを変化させることによりΔVPSを変化させ、撮像センサ30の光電変換特性を変化させている。図12では、VPHが高くなるほど(ΔVPSが大きくなるほど)、線形特性領域の割合が増えて光電変換特性322側へ変化し、VPHが低くなるほど(ΔVPSが小さくなるほど)、対数特性領域の割合が増えて光電変換特性323側へ変化する。この電圧VPHは、タイミング生成回路31を介したダイナミックレンジ制御信号発生部521によって制御される。
In the present embodiment, ΔVPS is changed by changing the voltage VPH, and the photoelectric conversion characteristics of the
なお、光電変換特性を上述のように変化させるために、電圧VPHとなる信号φVPSを与える時間ΔTを変化させてもよい。この場合、時間ΔTを長いほど線形特性領域の割合が大きくなり、短いほど対数特性領域の割合が大きくなるように光電変換特性が変化する。図12では、前記時間ΔTが長い場合が光電変換特性322に、時間ΔTが短い場合が光電変換特性323に相当する。
In order to change the photoelectric conversion characteristics as described above, the time ΔT for applying the signal φVPS that becomes the voltage VPH may be changed. In this case, the photoelectric conversion characteristics change so that the proportion of the linear characteristic region increases as the time ΔT increases, and the proportion of the logarithmic characteristic region increases as the time ΔT decreases. In FIG. 12, the case where the time ΔT is long corresponds to the photoelectric conversion characteristic 322, and the case where the time ΔT is short corresponds to the
(評価値検出ステップS1)
続いて、信号処理部40の評価値検出部405におけるAE評価値等の評価値の具体的な取得方法について説明する。
(ステップS1−1)静止画からの評価値検出例
図13は、上述した撮像センサ30が実際に撮像した静止画像から、被写体のAE評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。すなわち、本実施形態にかかるデジタルカメラ1で静止画を撮影(本撮影)する場合において、その本撮影の前にAE評価値を取得するための静止画を撮影(予備撮影)し、該予備撮影画像に基づいてAE評価値を算出するフローを示している。この評価値検出手法は、デジタル一眼レフカメラ等の、撮影準備段階において被写体光像が光学ファインダに入射され撮像センサ30には入光しないタイプの撮像装置に好適な手法である。
(Evaluation Value Detection Step S1)
Next, a specific method for obtaining an evaluation value such as an AE evaluation value in the evaluation
(Step S1-1) Evaluation Value Detection Example from Still Image FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation example when the above-described
先ず、本デジタルカメラ1の電源スイッチ101が押下され電源ONとされている状態において、撮影開始の操作が為されたかが確認され(ステップS111)、レリーズスイッチ102が操作(例えば半押し操作)されると(ステップS111でYes)、予備撮影準備の動作が開始される(ステップS112)。
First, in the state where the
ステップS112では、AE評価値を算出するために予備撮影を行うに当り、当該予備撮影のためのダイナミックレンジ制御が行われる。ここでのダイナミックレンジ制御は、被写体の輝度を広い範囲で感知できるよう、撮像センサ30が最大のダイナミックレンジを備えるように制御される。つまり、デジタル一眼レフカメラ等においては、予備撮影のチャンスは本撮影の前の1回しかないことから、いかなる被写体であってもその輝度を確実に検出できるよう、広いダイナミックレンジに設定される。
In step S112, the dynamic range control for the preliminary shooting is performed when the preliminary shooting is performed in order to calculate the AE evaluation value. In this dynamic range control, the
このため、撮像センサ30が全領域において対数変換出力動作をなすよう、撮像センサ30の動作状態が制御される。具体的には、レリーズスイッチ102が半押しされると、全体制御部50から予備撮影モードへの移行指示が各部に出され、これを受けてダイナミックレンジ制御信号発生部521が、例えば図9に示すトランジスタT2のソースに入力されている信号φVPSの、Hi及びLowの電圧の差を変化させる(この場合、前述のΔVPSを小さくする。図10参照)信号を発生し、これにより撮像センサ30の対数領域の割合が増加されるよう制御される。なお、広いダイナミックレンジを確保するという観点からは全領域を対数領域とすることが望ましいが、必ずしも全領域を対数領域に変換せずとも良く、ある程度線形領域が残存していても良い。
For this reason, the operation state of the
続いて、予備撮影のための露出制御が行われ、予備撮影が行われる(ステップS113)。具体的には、例えばセンサ露光時間制御信号発生部522が、前記信号φVPSが中電位Mとなる時間ΔSの長さを所定の露光時間に合わせて設定する駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路31に送ることで撮像センサ30の予備撮影用露出制御(露光量制御)が行われる。この他、シャッタ制御信号発生部523によって生成された制御信号に基づくシャッタ駆動部61によるシャッタ23のシャッタスピードの調整、及び絞り制御信号発生部525によって生成された制御信号に基づく絞り駆動部63により絞り22の調整によっても露出制御が行われる。このような露出制御が為された上で、静止画の予備撮影が行われる。そして、撮影された予備撮影画像に基づいて、評価値検出部405によりAE評価値が算出される(ステップS114)。このAE評価値算出ステップについては、後記で詳述する。AE評価値が算出されると予備撮影は終了し(ステップS115)、当該AE評価値に基づく露出制御が行われた上で本撮影が開始されることとなる(ステップS116)。なお、以上はAE評価値を取得する場合について説明したが、AF評価値やホワイトバランス評価値についても同様にして取得することができる。
Subsequently, exposure control for preliminary shooting is performed, and preliminary shooting is performed (step S113). Specifically, for example, the sensor exposure time control
(ステップS1−2)動画からの評価値検出例
図14は、撮像センサ30が継続的に撮像している動画像から、被写体のAE評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。すなわち、本デジタルカメラ1が撮影待機中にある場合や、動画撮影モードにある場合、或いは本実施形態の撮像装置をデジタルムービィに適用した場合において、撮像センサ30が撮像している全てのフレーム画像を用いて、AE評価値を算出するフローを示している。
(Step S1-2) Evaluation Value Detection Example from Moving Image FIG. 14 is a flowchart showing an operation example in the case of detecting an AE evaluation value or the like of a subject from a moving image continuously captured by the
先ず、撮影開始の操作が為されたかが確認され(ステップS121)、例えばモード設定スイッチ105が操作されて動画撮影モードに移行され撮影開始が確認されると(ステップS121でYes)、動画の撮影が開始される(ステップS122)。この撮影開始時における撮像ダイナミックレンジ、露光時間、及び絞り等の各制御値は、初期設定値とされる。
First, it is confirmed whether or not an operation for starting shooting has been performed (step S121). For example, when the
続いて、ステップS122において撮像された画像に基づいて、評価値検出部405によりAE評価値が算出される(ステップS123)。そして検出されたAE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ制御信号発生部521により信号φVPSの設定を変化させてダイナミックレンジを制御し、またシャッタ駆動信号発生部523及び絞り制御信号発生部525にて生成される制御信号により絞りを制御する等して、所定の撮像AE制御が行われる(ステップS124)。
Subsequently, an AE evaluation value is calculated by the evaluation
そして撮影が終了したかが確認され(ステップS125)、撮影の終了指令が無い場合は(ステップS125でNo)、前記ステップS123に戻り同様なAE評価値算出、及びステップS124の撮像AE制御が繰り返されるものである。すなわち、動画撮影が行われているときに、その撮影画像の全てがAE評価値検出のための評価画像として活用され、得られたAE評価値に基づいて次の撮影のための撮像AE制御が行われるというサイクルが繰り返されるものである。なお、撮影画像の全てを評価画像とせず、撮影画像の一部(例えば撮影画像の数フレームに1枚の割合)を評価画像とし、該評価画像からAE評価値を取得するようにしても良い。 Then, it is confirmed whether or not shooting has been completed (step S125). If there is no shooting termination command (No in step S125), the process returns to step S123 and the same AE evaluation value calculation and imaging AE control in step S124 are repeated. It is what That is, when moving image shooting is being performed, all of the captured images are used as evaluation images for AE evaluation value detection, and imaging AE control for the next shooting is performed based on the obtained AE evaluation values. The cycle of being performed is repeated. Note that not all of the photographed images are used as evaluation images, and a part of the photographed images (for example, one ratio per several frames of the photographed images) may be used as an evaluation image, and an AE evaluation value may be acquired from the evaluation image. .
(ステップS1−3)評価値の算出
次に、上記のフローにおける評価値算出のステップ(上記ステップS114、S123)について詳述する。図15は、評価値検出部405のブロック図である。評価値検出部405は、分割測光部4051、ヒストグラム算出部4052及び飽和判別部4055を備えている。
(Step S1-3) Calculation of Evaluation Value Next, the step of calculating the evaluation value in the above flow (the above steps S114 and S123) will be described in detail. FIG. 15 is a block diagram of the evaluation
分割測光部4051は、被写体に対する分割測光(マルチパターン測光)方式による測光を行うものである。すなわち、分割測光部4051は、撮像センサ30による撮像によって得られた撮影画像を所定数の領域(及び区画)に分割し、当該撮影画像(各領域や区画)における輝度を画像信号(画像データ)から検出するものである。図16は、分割測光における撮像領域(測光範囲)の分割の状態を示す図である。符号330は、撮像センサ30による撮像によって得られた撮像領域(撮像領域330)であり、この撮像領域330において被写体が撮影(撮像)される。この撮像領域330には撮像センサ30を構成する撮像素子に対応した多数の画素情報、すなわち被写体の輝度情報が含まれている。撮像領域330は、例えば撮像領域330の中央部である中央領域と、この中央領域の周辺部である周辺領域とに区分されており、さらに中央領域及び周辺領域はそれぞれ所定数の検出ブロック(検出区画)に分割されている。中央領域は、例えばA、B、C、・・・Z、AA、AB、・・・AJブロック(A〜AJブロック)といった36個の検出ブロックに分割されており、周辺領域は、例えば第1〜第16ブロックといった16個の検出ブロックに分割されている。本実施形態では、この中央領域に撮像されている被写体を主被写体とし(以降、中央領域のことを主被写体領域331という)、周辺領域に撮像されている被写体を周辺被写体と称する(以降、周辺領域のことを周辺被写体領域332という)。なお、主被写体領域331の中央部におけるO、P、U及びVブロックから形成される領域は、フォーカス制御のためのAF評価値の検出が行われるAF領域(AF領域333)となっている。また、主被写体領域331における(撮影画像の)輝度を主被写体輝度、周辺被写体領域における輝度を周辺被写体輝度という。
The
ヒストグラム算出部4052は、各A〜AJブロック毎の主被写体輝度ヒストグラム(分布)を算出すると共に、このA〜AJブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図17(a)に示すような主被写体領域331全体における主被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。また、各第1〜第16ブロック毎の周辺被写体輝度ヒストグラムを算出すると共に、この第1〜第16ブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図17(b)に示すような周辺被写体領域332全体における周辺被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。
The
また、ヒストグラム算出部4052は、前記算出した主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムを用いて、主被写体全体の輝度範囲及び周辺被写体全体の輝度範囲を算出する。この算出の際、所定の閾値を用いて足切りを行う。すなわち、主被写体においては、図17(a)に示すように閾値D1にて足切りを行い、D1以上の度数を有する輝度の最小値L1〜最大値L8の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。同様に、周辺被写体においては、図17(b)に示すように閾値D2にて足切りを行い、D2以上の度数を有する輝度の最小値L12〜最大値L19の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。この閾値による「足切り」は、ノイズ等による誤差を低減するために行われる。なお、図17の各輝度ヒストグラムの輝度(画像(輝度)データ)は、ここでは説明の便宜上、L1〜L19などとしているが、実際には、例えば8ビットでの画像データを扱う場合には、256段階(階調)で表し、例えばL1〜L256となる。
In addition, the
ヒストグラム算出部4052は、平均輝度算出部4053及び最大/最小輝度算出部4054を備えている。平均輝度算出部4053は、各A〜AJブロック毎の主被写体の平均輝度、及び各第1〜第16ブロック毎の周辺被写体の平均輝度を算出する。この平均輝度は、R、G、Bの各色に対して算出される。当該平均輝度の算出においては、各A〜AJブロック及び各第1〜第16ブロック毎にそれぞれ主被写体輝度ヒストグラム及び周辺被写体輝度ヒストグラムを算出し、前記と同様に所定の閾値を設定して「足切り」を行い、この足切り後の各輝度値を平均することにより各平均輝度を得る。
The
最大/最小輝度算出部4054は、各A〜AJブロック毎の主被写体の最大/最小輝度、及び各第1〜第16ブロック毎の周辺被写体の最大/最小輝度を算出する。この場合も同様に、各ブロック毎に算出した主被写体輝度ヒストグラム又は周辺被写体輝度ヒストグラムに対して所定の閾値での「足切り」を行い、足切り後の各輝度値(輝度範囲)から最大又は最小輝度を算出する。
The maximum / minimum
なお、ヒストグラム算出部4052は、後述の飽和判別部4055による飽和判別に用いるべく、主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムから、さらにこれらを合わせた全領域(撮像領域330)での全領域輝度ヒストグラムを算出する。飽和判別部4055は、前記ヒストグラム算出部4052によって算出された全領域輝度ヒストグラムに基づいて、AE(AF、WB)評価値検出時に撮像センサ30の出力が飽和しているか否かを判別するものである。
Note that the
図18は、飽和時の全領域輝度ヒストグラムの一例を示している。同図中におけるPmaxは、撮像センサ30が飽和出力レベルVmax(撮像センサ30の出力レベルの物理的な最大値)となっているときのセンサ入射輝度(飽和輝度)を示し、Pmaxthは、飽和/非飽和の判別を行うべく所定の閾値として設定されたセンサ出力Vmaxthに対するセンサ入射輝度(輝度閾値)を示している。また、Dthは、同様に飽和/非飽和の判別を行うべく予め閾値として設定された度数(度数閾値)を示している。
FIG. 18 shows an example of the entire region luminance histogram at the time of saturation. Pmax in the figure indicates the sensor incident luminance (saturated luminance) when the
飽和判別部4055は、全領域輝度ヒストグラム341において、輝度閾値Pmaxth以上及び度数閾値Dth以上となる同図中の符号342に示す斜線領域(飽和領域342という)における総度数、すなわち総画素数(飽和領域での総画素数を飽和画素数という)を算出し、該飽和画素数が所定数以上である場合に、撮像センサ30の出力レベルが飽和していると判別する(所定数より少ない場合は飽和していないと判別する)。なお、飽和/非飽和の判別は、飽和輝度Pmaxの度数(画素数)のみを用いて行ってもよい。
The
評価値検出部405は、上述のように、分割測光を行い、主被写体及び周辺被写体領域の各検出ブロックにおける輝度情報(画像データ)から、平均輝度、最大/最小輝度、輝度ヒストグラムあるいは輝度範囲等の情報をAE(AF、WB)評価値として検出する。この評価値データは、情報受信部501を介して演算部510の各種評価値に対応するパラメータ算出部、例えばAE評価値であればAE制御パラメータ算出部5110に、AF評価値であればAF制御パラメータ算出部513に、WB評価値であればWB制御パラメータ算出部514に出力され、当該各算出部においてこの評価値に基づき各種制御パラメータが算出される。
As described above, the evaluation
(AE制御パラメータ算出ステップS2)
続いて、撮像センサ30の光電変換特性に基づいた露光量制御及びダイナミックレンジ制御によるAE制御について以下に詳述する。図19は、AE制御を行う場合において、撮像センサ30の光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図であり、(a)は、露光量制御を行う場合の変化を示し、(b)は、ダイナミックレンジ制御を行う場合の変化を示す図である。図20(a)、(b)は、横軸がセンサ入射輝度、縦軸がセンサ出力であり、横軸は対数座標(センサ入射輝度の対数値)となっている。ただし、センサ入射輝度とは、撮像センサ30に入射された被写体の輝度を示しており、以降、単に輝度という。本実施形態では、露光量制御及びダイナミックレンジ制御を併用した第1の露出制御(第1のAE制御)と、必要に応じて露光量制御又はダイナミックレンジ制御のいずれかからなる第2の露出制御(第2のAE制御)とが行われるが、かかる第1及び第2のAE制御の連携についての説明に先立ち、個々のAE制御について説明する。
(AE control parameter calculation step S2)
Next, AE control based on exposure amount control and dynamic range control based on the photoelectric conversion characteristics of the
すなわち本実施形態においてAE制御は、光電変換特性に基づく露光量の制御(露光量制御)と、光電変換特性に基づくダイナミックレンジの制御(ダイナミックレンジ制御)とによって行われる。具体的には、以下(A)、(B)の各制御に基づいてAE制御が行われる。
(A)シャッタ23及び/又は撮像センサ30における露光時間、すなわちシャッタ23の開放時間及び/又は撮像センサ30の積分時間、及び/又は絞り23の開口面積の制御に基づく露光量制御。
(B)撮像センサ30の光電変換特性の制御(具体的には、光電変換特性の変曲点位置の制御)に基づくダイナミックレンジ制御。
That is, in the present embodiment, AE control is performed by exposure amount control (exposure amount control) based on photoelectric conversion characteristics and dynamic range control (dynamic range control) based on photoelectric conversion characteristics. Specifically, AE control is performed based on the following controls (A) and (B).
(A) Exposure amount control based on controlling the exposure time in the
(B) Dynamic range control based on control of photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 (specifically, control of the inflection point position of the photoelectric conversion characteristics).
(ステップS2−1)露光量制御パラメータの算出
先ず(A)の場合の露光量制御について図19(a)を用いて説明する。光電変換特性601は、AE評価値取得時点において光電変換特性情報記憶部516に記憶されている撮像センサ30の光電変換特性である。光電変換特性601は変曲点603(このときのセンサ出力はVth)を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この光電変換特性601が、露光量設定用の所定の輝度(露光量設定用輝度)に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性602へ変化する露光量を得るための露光量制御パラメータ(露光量設定値)、すなわち前記露光時間を制御するための露光時間設定値及び絞りの開口面積を制御するための絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部511によって算出される。つまり、AE評価値に基づく露出設定用の被写体輝度と、前記光電変換特性情報記憶部516に記憶されている光電変換特性601とに基づいて露光量制御パラメータが算出される。
(Step S2-1) Calculation of Exposure Amount Control Parameter First, exposure amount control in the case of (A) will be described with reference to FIG. The photoelectric conversion characteristic 601 is the photoelectric conversion characteristic of the
ここでは、光電変換特性601の線形特性領域における所定の輝度Lt1(前記露光量設定用輝度に相当)に対するセンサ出力の値(対数特性領域の点605でのセンサ出力)が、Vtarget(線形特性領域の点606でのセンサ出力)となるような光電変換特性602を算出する。換言すれば、光電変換特性601が、点606を通る光電変換特性602となるように符合608に示す矢印方向(矢印608方向)に向けて変化(移動)させる(このとき、変曲点603は変曲点604へ平行移動され、センサ出力Vthの値は変化しない)ことにより、グラフ図的に表現すると光電変換特性601の状況下にあっては線形特性領域の比較的低出力レベルにおいて交差している輝度Lt1のセンサ出力(点605)が、線形特性領域の比較的高出力レベルにおいて交差されるよう(その交差点が点606)、新たな光電変換特性602が算出されるものである。なお、Vtargetとは、前述の通り目標とする被写体の輝度に対するセンサ出力の或る目標となるターゲット出力であり、予め設定された値である。このVtargetは出力レベル判定部の出力レベル記憶部5302に記憶されている。
Here, the sensor output value (sensor output at the
この場合、輝度Lt1におけるセンサ出力が、光電変換特性601の点605でのセンサ出力から光電変換特性602の点606でのセンサ出力(Vtarget)まで増加するように、すなわち同じ大きさの輝度に対するセンサ出力が増加するように、露光量の増加を図ることができる露光時間設定値や絞り設定値が算出される。別の見方をすれば、Vtargetに相当する輝度がLt2(点607での輝度)からLt1へ変化し、すなわちVtargetのセンサ出力を得るための輝度がLt2より小さいLt1で済むように当該露光量が増加される露光時間設定値や絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部511によって算出される。このとき、当該露光時間設定値や絞り設定値に基づいて、シャッタ23の開放時間又は撮像センサ30による積分時間が増加され、また、絞り23の開口面積が増加されるように制御される。
In this case, the sensor output at the luminance Lt1 increases from the sensor output at the
なお、光電変換特性601から光電変換特性602へ変化する場合、Vmaxにおける輝度がLm2からLm1まで変化(低下)し、ダイナミックレンジは低下する。Vmaxとは、撮像センサ30におけるセンサ出力の最大値、すなわち飽和出力レベルである。ただし、当該Vmaxは、物理的な最大出力レベルとしての飽和出力レベルとしてもよいし、任意に設定した(例えばこの物理的な最大出力レベルより幾分低く設定された出力レベルとしての)飽和出力レベルとしてもよい。
When the photoelectric conversion characteristic 601 changes to the photoelectric conversion characteristic 602, the luminance at Vmax changes (decreases) from Lm2 to Lm1, and the dynamic range decreases. Vmax is the maximum value of the sensor output in the
また、図19(a)の場合では、露光量設定用輝度(Lt1)に対してVtargetを得るために、光電変換特性を矢印608方向に変化させているが、矢印608方向と逆方向(右方向)に向けて変化(移動)させてもよい。また、AE評価値取得時における光電変換特性が、既に上述のように露光量設定用輝度に対してVtargetが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化(移動)されない。ただし、この場合、前回のAE評価値取得時における露光時間設定値や絞り設定値と同じ値になったとしても、今回における露光時間設定値や絞り設定値の算出が行われる構成であってもよい。
In the case of FIG. 19A, the photoelectric conversion characteristics are changed in the direction of the
(ステップS2−2)ダイナミックレンジ制御パラメータの算出
次に、前記(B)の場合のダイナミックレンジ制御について図19(b)を用いて説明する。光電変換特性701は、AE評価値取得時において光電変換特性情報記憶部516に記憶されている撮像センサ30の光電変換特性である。光電変換特性701は変曲点703(このときのセンサ出力はVth1)を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。ダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)は、この光電変換特性701が、ダイナミックレンジ設定用の所定の輝度(ダイナミックレンジ設定用輝度)に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性702へと変化されるような光電変換特性の制御値、具体的には、変化後の光電変換特性(702)における変曲点(変曲点704)の位置(該変曲点に対する出力レベル)に関する設定値として求められる。この光電変換特性設定値はダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512により算出される。
(Step S2-2) Calculation of Dynamic Range Control Parameter Next, dynamic range control in the case of (B) will be described with reference to FIG. The photoelectric conversion characteristic 701 is the photoelectric conversion characteristic of the
ここでは、ダイナミックレンジにおける最大輝度として設定した輝度Lm20をダイナミックレンジ設定用輝度とし、該輝度Lm20に対するセンサ出力の値が、撮像センサ30の飽和出力レベルであるVmax(図19(a)に示すVmaxと同様)となるように光電変換特性曲線702を算出する。換言すれば、光電変換特性701を、点704を通る光電変換特性702となるように、符合705に示す矢印方向(矢印705方向)に向けて変化させる。このとき、変曲点703は変曲点704へ移り、該変曲点に対するセンサ出力もVth1からVth2へ変化する。
Here, the luminance Lm20 set as the maximum luminance in the dynamic range is set as the dynamic range setting luminance, and the sensor output value corresponding to the luminance Lm20 is Vmax (Vmax shown in FIG. 19A) which is the saturation output level of the
この場合、輝度Lm20におけるセンサ出力が、点706でのセンサ出力(Vover:Vmaxを超えるセンサ出力値)から点707でのセンサ出力(Vmax)まで減少されるような光電変換特性設定値が算出される。別の見方をすれば、センサ出力Vmaxを得ることが可能な最大輝度がLm10(点708での輝度)からLm20へと大きくなるような(ダイナミックレンジを広げるような)光電変換特性設定値が、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によって算出される。
In this case, a photoelectric conversion characteristic setting value is calculated such that the sensor output at luminance Lm20 is reduced from the sensor output at point 706 (Vover: sensor output value exceeding Vmax) to the sensor output at point 707 (Vmax). The From another point of view, the photoelectric conversion characteristic setting value such that the maximum luminance capable of obtaining the sensor output Vmax increases from Lm10 (luminance at the point 708) to Lm20 (expands the dynamic range) Calculated by the dynamic range control
なお、光電変換特性701から光電変換特性702へ変化する場合、Vtargetにおける輝度はLt10からLt20まで変化(増加)し、センサ出力Vtargetを得るのに必要な露光量は低下する。ただし、この図19(b)に示すVtargetは、露光量の変化について説明するために設定したものであり、図19(a)に示すVtargetの値とは異なっていてもよい。 When the photoelectric conversion characteristic 701 changes to the photoelectric conversion characteristic 702, the luminance at Vtarget changes (increases) from Lt10 to Lt20, and the exposure amount necessary to obtain the sensor output Vtarget decreases. However, the Vtarget shown in FIG. 19B is set to explain the change in the exposure amount, and may be different from the value of Vtarget shown in FIG.
また、図19(b)の場合では、ダイナミックレンジ設定用輝度(Lm20)に対してVmaxを得るために、光電変換特性を矢印705方向に変化させているが、矢印705方向と逆方向(上方向)に向けて変化させてもよい。また、AE評価値取得時点における光電変換特性が、上述のようにダイナミックレンジ設定用輝度に対してVmaxが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化されない。ただし、この場合、前回のAE評価値取得時における光電変換特性設定値と同じ値になったとしても今回における光電変換特性設定値の算出が行われる構成であってもよい。
In the case of FIG. 19B, the photoelectric conversion characteristic is changed in the direction of the
このように前記(A)の露光量制御、及び(B)のダイナミックレンジ制御によるAE制御により、露光量設定用輝度を光電変換特性の線形特性領域で撮影し、且つ所定のセンサ出力レベルで出力すると共に、ダイナミックレンジ設定用輝度(ここでは被写体の最大輝度;ダイナミックレンジにおける最大輝度)がセンサ飽和出力レベル以下となるようにして撮影することが可能となる。 As described above, the exposure amount setting brightness is photographed in the linear characteristic region of the photoelectric conversion characteristic by the AE control by the exposure amount control of (A) and the dynamic range control of (B), and output at a predetermined sensor output level. At the same time, it is possible to take a picture so that the dynamic range setting brightness (here, the maximum brightness of the subject; the maximum brightness in the dynamic range) is equal to or lower than the sensor saturation output level.
(露光量制御パラメータの算出方法の詳細説明)
ここで、前記図19(a)の露光量制御の場合における、評価値検出部405によって検出されたAE評価値に基づく、露光量制御パラメータ算出部511による露光量制御パラメータ(露光時間設定値及び絞り設定値)の算出について、より具体的に説明する。
(Detailed explanation of exposure amount control parameter calculation method)
Here, in the case of the exposure amount control of FIG. 19A, the exposure amount control parameter (exposure time setting value and the exposure time control value) by the exposure amount control
図20は、図19(a)における輝度Lt1(露光量設定用輝度)に対するセンサ出力の値がVtargetとなるようにするための演算方法の一例について説明する図である。同図における光電変換特性α1は、AE評価値取得時における光電変換特性であり、変曲点621(これに対するセンサ出力はVth)を境として線形特性領域622と対数特性領域623とに分かれている。光電変換特性β1は、光電変換特性α1における対数特性領域623を線形特性(線形特性領域624)に変換した場合の、すなわち全て線形特性領域となる光電変換特性を示している。
FIG. 20 is a diagram for explaining an example of a calculation method for causing the value of the sensor output for the luminance Lt1 (exposure amount setting luminance) in FIG. 19A to be Vtarget. A photoelectric conversion characteristic α1 in the figure is a photoelectric conversion characteristic at the time of obtaining the AE evaluation value, and is divided into a linear characteristic region 622 and a logarithmic
図20に示すA点におけるLtLinは、光電変換特性α1の線形特性領域622における平均輝度(線形特性領域平均輝度)であり、この輝度LtLinに対するセンサ出力がVtLinとなっている。また、B点におけるLtLogは、光電変換特性α1の対数特性領域623における平均輝度(対数特性領域平均輝度)であり、この輝度LtLogに対するセンサ出力がVtLogとなっている。先ず、この光電変換特性α1の対数特性領域623におけるLtLogに対するB点が、線形特性領域624上のC点に移るように、すなわち対数特性領域623におけるLtLogに対するセンサ出力の値(VtLog)が線形特性領域624での値(VtLogLin)となるようにデータ変換が行われる(これにより、光電変換特性α1での各データを線形特性領域でのデータに統一して扱えるようになる)。前記対数特性領域623(光電変換特性α1)から線形特性領域624(光電変換特性β1)へのデータ変換は、LUT記憶部518に記憶されているLUTを用いて行われる。そして、A点でのVtLinとC点でのVtLogLinとから、以下の式により、D点でのセンサ出力VtAveが算出される。なお、VtAveにおける輝度LtAveが、図19(a)に示す露光量設定用輝度としてのLt1に相当する。
LtLin at point A shown in FIG. 20 is the average luminance (linear characteristic region average luminance) in the linear characteristic region 622 of the photoelectric conversion characteristic α1, and the sensor output for this luminance LtLin is VtLin. LtLog at point B is the average luminance (logarithmic characteristic region average luminance) in the logarithmic
VtAve=(VtLin*k1)+(VtLogLin*(1−k1))
ただし、k1=m/(m+n)
m:A点の輝度LtLinの算出時に用いた総画素数
n:B点の輝度LtLogの算出時に用いた総画素数
このように、LtLin及びLtLogの値から、VtLin及びVtLogLinの値を算出し、VtLin及びVtLogLinの値からVtAveを算出する。
VtAve = (VtLin * k1) + (VtLogLin * (1-k1))
However, k1 = m / (m + n)
m: the total number of pixels used when calculating the luminance LtLin of point A n: the total number of pixels used when calculating the luminance LtLog of point B VtAve is calculated from the values of VtLin and VtLogLin.
次に、この輝度VtAveが、図19(a)に示すVtargetとなるような露光量の増幅率Gain(ゲイン)、この露光量の増幅率Gainに基づく露光時間の増幅率Gt及び絞りの増幅率Gs、さらに、増幅率Gt及びGsに基づくそれぞれ露光時間T2及び絞りの開口面積S2を以下の式により算出する。
Gain=Vtarget/VtAve
Gt*Gs=Gain
ただし、当該各式を用いたGt及びGsの値の算出は、以下の図22に示すフローチャートによる場合分けによって決定される。
Next, the amplification factor Gain of the exposure amount such that the luminance VtAve becomes the Vtarget shown in FIG. 19A, the amplification factor Gt of the exposure time based on the amplification factor Gain of this exposure amount, and the amplification factor of the aperture The exposure time T2 and the aperture area S2 of the stop based on Gs and the amplification factors Gt and Gs are calculated by the following equations.
Gain = Vtarget / VtAve
Gt * Gs = Gain
However, the calculation of the values of Gt and Gs using the respective equations is determined by case classification according to the flowchart shown in FIG.
≪露光時間に関する増幅率を算出する式≫
Tmax/T1=Gtmax(露光時間の最大増幅率)
Tmin/T1=Gtmin(露光時間の最小増幅率)
Gain/Gtmax=GGtmax(最大増幅率での不足分を補うための増幅率)
Gain/Gtmin=GGtmin(最小増幅率での不足分を補うための増幅率)
T2=T1*Gt
ただし、T1:AE評価値検出時の露光時間
T2:AE補正後の露光時間
Tmax:撮像センサ30の最大露光時間
Tmin:撮像センサ30の最小露光時間
≪Formula for calculating amplification factor for exposure time≫
Tmax / T1 = Gtmax (maximum amplification factor of exposure time)
Tmin / T1 = Gtmin (minimum gain of exposure time)
Gain / Gtmax = GGtmax (amplification factor to compensate for the shortage at the maximum amplification factor)
Gain / Gtmin = GGtmin (amplification factor to compensate for the shortage at the minimum amplification factor)
T2 = T1 * Gt
T1: Exposure time when AE evaluation value is detected
T2: Exposure time after AE correction
Tmax: Maximum exposure time of the
Tmin: Minimum exposure time of the
≪絞りに関する増幅率を算出する式≫
Smax/S1=Gsmax(絞りの最大増幅率)
Smin/S1=Gsmin(絞りの最小増幅率)
Gain/Gsmax=GGsmax(最大増幅率での不足分を補うための増幅率)
Gain/Gsmin=GGsmin(最小増幅率での不足分を補うための増幅率)
S2=S1*Gs
ただし、S1:AE評価値検出時の絞りの開口面積
S2:AE補正後の絞りの開口面積
Smax:絞り22の最大開口率
Smin:絞り22の最小開口率
≪Formula for calculating the gain related to the aperture≫
Smax / S1 = Gsmax (maximum aperture gain)
Smin / S1 = Gsmin (minimum aperture gain)
Gain / Gsmax = GGsmax (amplification factor to compensate for the shortage at the maximum amplification factor)
Gain / Gsmin = GGsmin (amplification factor to compensate for the shortage at the minimum amplification factor)
S2 = S1 * Gs
However, S1: Aperture aperture area when AE evaluation value is detected
S2: Aperture aperture area after AE correction
Smax: Maximum aperture ratio of the
Smin: Minimum aperture ratio of the
図21のフローチャートに示すように、先ず、VtAveがVtargetの値と同じ値である場合、すなわち露光量の増幅率Gain=1.0であり、露光量の制御(露光量制御パラメータの変更)が必要ない場合には(ステップSe1でYes)、露光時間の増幅率Gt=1.0及び絞りの増幅率Gs=1.0となり(ステップSe12)、露光時間及び絞りの開口面積は変更されない。増幅率Gain=1.0でなく(ステップSe1でNo)、また、Gain>1.0であり(ステップSe3でYes)、且つGain>Gtmaxでない場合には(ステップSe4でNo)、すなわちGainが1.0より大きく、露光量の制御が必要であり、露光量の増幅率Gainが露光時間の増幅率Gt(最大増幅率Gtmax以下の増幅率Gt)にて対応できる場合には、Gt=Gain及びGs=1.0となる(ステップSe5)。 As shown in the flowchart of FIG. 21, first, when VtAve is the same value as the value of Vtarget, that is, the exposure amount gain Gain = 1.0, the exposure amount control (change of the exposure amount control parameter) is performed. If not necessary (Yes in step Se1), the exposure time gain Gt = 1.0 and the aperture gain Gs = 1.0 (step Se12), and the exposure time and aperture aperture area are not changed. If the gain Gain is not 1.0 (No in Step Se1), Gain> 1.0 (Yes in Step Se3), and if Gain> Gtmax is not satisfied (No in Step Se4), that is, Gain is When the exposure amount control is larger than 1.0 and the exposure amount gain Gain can be handled by the exposure time gain Gt (the gain Gt less than the maximum gain Gtmax), Gt = Gain. And Gs = 1.0 (step Se5).
前記ステップSe3において、Gain>1.0でなく(ステップSe3でNo)、且つGain<Gtminでない場合には(ステップSe6でNo)、前記ステップSe5の場合と同様に、Gainが1.0より小さく露光量の制御が必要であり、露光量の増幅率Gainが、露光時間の増幅率Gt(最小増幅率Gtmin以上の増幅率Gt)にて対応できるため、Gt=Gain及びGs=1.0となる(ステップSe7)。 In Step Se3, if Gain> 1.0 is not satisfied (No in Step Se3) and Gain <Gtmin is not satisfied (No in Step Se6), Gain is smaller than 1.0 as in Step Se5. Since the exposure amount needs to be controlled and the exposure amount amplification factor Gain can be handled by the exposure time amplification factor Gt (amplification factor Gt greater than or equal to the minimum amplification factor Gtmin), Gt = Gain and Gs = 1.0. (Step Se7).
前記ステップSe4において、Gain>Gtmaxであり(ステップSe4でYes)、且つGsmax>GGtmaxである場合には(ステップSe8でYes)、Gt=Gtmax及びGs=GGtmaxとなる(ステップSe9)。このステップSe9では、露光量の増幅率Gainが、露光時間の最大増幅率Gtmaxよりも大きな値となってしまい、絞りの増幅率Gsを変化させることなく(Gs=1.0)、露光時間の増幅率Gtだけで対応することできないため、当該Gainに対するGtの増幅率の不足分を、絞りの増幅率Gsを変化させることで対応(補充)している。ただし、この絞りの増幅率Gsの値としては、露光時間の最大増幅率Gtmaxでの不足分を補うための増幅率GGtmaxが用いられる。これは、増幅率GGtmaxが、絞りの最大増幅率Gsmaxよりも小さい値であるため(絞りの最大増幅率Gsmaxを用いる必要がなく)、露光時間に関する増幅率GGtmaxを用いている。これにより、絞りを制御するための値(増幅率
)を、前記絞りに関する増幅率を算出する式を用いて算出する手間が省かれる。
If Gain> Gtmax in Step Se4 (Yes in Step Se4) and Gsmax> GGtmax (Yes in Step Se8), Gt = Gtmax and Gs = GGtmax are satisfied (Step Se9). In this step Se9, the exposure gain Gain is larger than the maximum exposure time gain Gtmax, and the exposure time gain is not changed without changing the aperture gain Gs (Gs = 1.0). Since the amplification rate Gt alone cannot be used, the shortage of the amplification rate of Gt relative to the gain is handled (supplemented) by changing the aperture amplification rate Gs. However, as the value of the aperture gain Gs, the gain GGtmax for compensating for the shortage of the exposure time with the maximum gain Gtmax is used. This is because the amplification factor GGtmax is smaller than the maximum aperture amplification factor Gsmax (it is not necessary to use the maximum aperture amplification factor Gsmax), and therefore the amplification factor GGtmax related to the exposure time is used. This saves the effort of calculating the value (amplification factor) for controlling the diaphragm using the formula for calculating the amplification factor for the diaphragm.
また、前記ステップSe6において、Gain<Gtminであり(ステップSe6でYes)、且つGsmin<GGtminである場合には(ステップSe11でYes)、Gt=Gtmin及びGs=GGtminとなる(ステップSe12)。この場合も前記ステップSe9と同様に、露光量の増幅率Gainが、露光時間の最小増幅率Gtminよりも小さな値となってしまい、絞りの増幅率Gsを変化させることなく(Gs=1.0)、露光時間の増幅率Gtだけで対応することできないため、Gainに対するGtの増幅率の不足分を、絞りの増幅率Gsを変化させることで対応している。ただし、この絞りの増幅率Gsの値としては、露光時間の最小増幅率Gtminでの不足分を補うための増幅率GGtminが用いられる。これは、増幅率GGtminが、絞りの最小増幅率Gsminよりも小さい値であるため(絞りの最小増幅率Gsminを用いる必要がなく)、露光時間に関する増幅率GGtminを用いている。この場合も同様に、絞りを制御するための値(増幅率)を、前記絞りに関する増幅率を算出する式を用いて算出する手間が省かれる。 If Gain <Gtmin in Step Se6 (Yes in Step Se6) and Gsmin <GGtmin (Yes in Step Se11), Gt = Gtmin and Gs = GGtmin (Step Se12). In this case as well, as in step Se9, the exposure gain Gain is smaller than the minimum exposure time gain Gtmin, and the aperture gain Gs is not changed (Gs = 1.0). ) Since it is not possible to deal with only the gain Gt of the exposure time, the shortage of the gain of Gt with respect to Gain is dealt with by changing the gain Gs of the aperture. However, an amplification factor GGtmin for compensating for the shortage of the minimum amplification factor Gtmin of the exposure time is used as the value of the amplification factor Gs of the diaphragm. This is because the gain GGtmin is smaller than the minimum aperture gain Gsmin (it is not necessary to use the minimum aperture gain Gsmin), and therefore the gain GGtmin related to the exposure time is used. In this case as well, the effort to calculate the value (amplification factor) for controlling the diaphragm using the formula for calculating the amplification factor for the diaphragm is saved.
前記ステップSe8において、Gsmax>GGtmaxでない場合には(ステップSe8でNo)、Gt=Gtmax及びGs=Gsmaxとなる(ステップSe10)。また、前記ステップSe11において、Gsmin<GGtminでない場合には(ステップSe11でNo)、Gt=Gtmin及びGs=Gsminとなる(ステップSe13)。前記ステップSe10においては、増幅率GGtmaxが、絞りの最大増幅率Gsmax以上の値となる場合に、絞りの増幅率Gsの値として最大増幅率Gsmaxが用いられている。同様に、前記ステップS23においては、増幅率GGtminが、絞りの最小増幅率Gsmin以下の値となる場合に、絞りの増幅率Gsの値として最小増幅率Gsminが用いられている。 If Gsmax> GGtmax is not satisfied in step Se8 (No in step Se8), Gt = Gtmax and Gs = Gsmax are satisfied (step Se10). If Gsmin <GGtmin is not satisfied in step Se11 (No in step Se11), Gt = Gtmin and Gs = Gsmin are satisfied (step Se13). In step Se10, when the gain GGtmax is equal to or greater than the maximum aperture gain Gsmax, the maximum gain Gsmax is used as the aperture gain Gs. Similarly, in step S23, when the gain GGtmin is equal to or less than the minimum gain Gsmin of the aperture, the minimum gain Gsmin is used as the value of the aperture gain Gs.
なお、本実施形態では、図21のフローチャートに示すように、露光量の増幅率Gainを得るための制御パラメータを選択する際、露光時間の増幅率Gtを優先させている(露光時間の制御を優先させている)が、絞りの増幅率Gsを優先させる(絞りの制御を優先させる)構成であってもよい。また、本実施形態では、1つの露光量設定用輝度(Lt1)に対して、増幅率Gt及びGsの算出を行っているが、2つ以上の露光量設定用輝度に対して同様の算出を行ってもよく、この場合には、それぞれで算出した増幅率(Gt、Gs)の平均値、あるいは最大値や最小値を用いる構成であってもよい。 In the present embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 21, when the control parameter for obtaining the exposure amount gain Gain is selected, the exposure time gain Gt is prioritized (exposure time control is performed). (Prioritized) may be configured to prioritize the aperture gain Gs (prioritize aperture control). In this embodiment, the amplification factors Gt and Gs are calculated for one exposure amount setting luminance (Lt1), but the same calculation is performed for two or more exposure amount setting luminances. In this case, an average value of amplification factors (Gt, Gs) calculated respectively, or a configuration using a maximum value or a minimum value may be used.
このようにして増幅率Gt、Gsが算出され、このGt、GsからそれぞれAE補正後の露光時間T2、AE補正後の絞りの開口面積S2が算出される。そして、これらT2及びS2に応じた撮像センサ30やシャッタ23に対する設定値(露光時間設定値)、あるいは絞り22に対する設定値(絞り設定値)が、それぞれLUTを用いたデータ変換によって算出される。そして、当該データ変換によって得られた露光時間設定値や絞り設定値は、光電変換特性情報記憶部516に記憶される(あるいは前回のAE評価値取得時点における露光時間設定値や絞り設定値を、当該新たに得られた同設定値で更新する構成であってもよい。以下の光電変換特性設定値に対しても同様である)。
In this way, the amplification factors Gt and Gs are calculated, and the exposure time T2 after AE correction and the aperture area S2 of the stop after AE correction are calculated from the Gt and Gs, respectively. Then, a setting value (exposure time setting value) for the
なお、シャッタ制御信号発生部523及び絞り制御信号発生部525は、それぞれ露光量制御パラメータ算出部511で算出された露光時間設定値及び絞り設定値に基づいて、撮像センサ30やシャッタ23による露光時間(積分時間)が前記T2となるような、あるいは絞り22の開口面積が前記S2となるような、シャッタ駆動部61及び絞り駆動部63に対する制御信号を発生させる。
The shutter control
続いて、前記図20に示す線形特性領域平均輝度LtLinに対応するセンサ出力レベルVtLin及び対数特性領域平均輝度LtLogに対応するセンサ出力レベルVtLogの具体的な算出方法について説明する。先ず、線形特性領域平均輝度LtLinに対応するセンサ出力レベルVtLinの算出方法について説明する。図16に示す主被写体領域331における各検出ブロック(A〜AJブロック)によって検出した被写体の輝度情報を基に、当該各検出ブロック毎の線形特性領域での平均輝度(ブロック線形平均輝度という)を算出する。このブロック線形平均輝度の算出は、R、G及びBの3色それぞれの線形特性領域の平均値(色線形平均値という)を用いて行う。すなわち、A〜AJブロックから得られるR色の色線形平均値をそれぞれAveRA、AveRB、・・・AveRAJとして算出し、同様に、G色、及びB色の色線形平均値をそれぞれAveGA、AveGB、・・・AveGAJ、及びAveBA、AveBB、・・・AveBAJとして算出する。そして、これらRGB各色の色線形平均値を用いて、以下の色空間変換を行う式により、A〜AJブロック毎のブロック線形平均輝度を算出する。例えばAブロックに対するブロック線形平均輝度をAveYAとすると、AveYAは次式にて求めることができる。
AveYA=AveRA*K1+AveGA*K2+AveBA*K3
ただし、K1、K2、K3:RGBからYCbCrへの色空間変換に用いる係数であり、例えばK1=0.2989、K2=0.5866、K3=0.1145である。
Next, a specific calculation method of the sensor output level VtLin corresponding to the linear characteristic region average luminance LtLin and the logarithmic characteristic region average luminance LtLog shown in FIG. 20 will be described. First, a method for calculating the sensor output level VtLin corresponding to the linear characteristic region average luminance LtLin will be described. Based on the luminance information of the subject detected by each detection block (A to AJ blocks) in the main
AveYA = AveRA * K1 + AveGA * K2 + AveBA * K3
However, K1, K2, K3: coefficients used for color space conversion from RGB to YCbCr, for example, K1 = 0.22989, K2 = 0.5866, and K3 = 0.1145.
他のB〜AJブロックに対しても同様に演算し、この結果、A〜AJブロック毎のブロック線形平均輝度AveYA、AveYB、・・・AveYAJを算出する。そして、さらにこれらブロック線形平均輝度AveYA、AveYB、・・・AveYAJ全体での平均値を算出する。この平均値のことをMainYとすると、MainYが前記線形特性領域平均輝度LtLinに対応するセンサ出力レベルVtLinとなる。 The same calculation is performed for the other B to AJ blocks, and as a result, block linear average luminances AveYA, AveYB,... AveYAJ for each of the A to AJ blocks are calculated. Further, an average value of these block linear average luminances AveYA, AveYB,... AveYAJ is calculated. When this average value is MainY, MainY becomes a sensor output level VtLin corresponding to the linear characteristic region average luminance LtLin.
一方、対数特性領域平均輝度LtLogに対応するセンサ出力レベルVtLogの算出も、前記VtLinの場合と同様にして行う。すなわち、図16に示す主被写体領域331におけるA〜AJブロックによって検出した被写体の輝度情報を基に、当該各検出ブロック毎の対数特性領域での平均輝度(ブロック対数平均輝度という)を算出する。このブロック対数平均輝度の算出は、R、G及びBの3色それぞれの対数特性領域の平均値(色対数平均値という)を用いて行う。すなわち、A〜AJブロックから得られるR色の色対数平均値をそれぞれAveRLogA、AveRLogB、・・・AveRLogAJとして算出し、同様に、G色、及びB色の色対数平均値をそれぞれAveGLogA、AveGLogB、・・・AveGLogAJ、及びAveBLogA、AveBLogB、・・・AveBLogAJとして算出する。
On the other hand, the calculation of the sensor output level VtLog corresponding to the logarithmic characteristic region average luminance LtLog is performed in the same manner as in the case of VtLin. That is, based on the luminance information of the subject detected by the A to AJ blocks in the main
ところで、これら対数特性領域でのRGB各色の色対数平均値は、一旦、LUT記憶部518に記憶されているLUTを用いて線形特性領域での値に変換して線形データとしておき、この線形データに変換された値を用いて前記と同様に色空間変換の式を用い、A〜AJブロック毎のブロック対数平均輝度AveYLogA、AveYLogB、・・・AveYLogAJを算出する。そして、さらにこれらブロック対数平均輝度AveYLogA、AveYLogB、・・・AveYLogAJ全体での平均値を算出する。この平均値のことをMainYLogとすると、MainYLogが前記線形特性領域平均輝度LtLogに対応するセンサ出力レベルVtLogLinとなる。なお、前記各A〜AJブロックでの各色の色線形平均値(色対数平均値)は、当該各A〜AJブロック毎の線形特性領域(対数特性領域)での輝度ヒストグラムを算出すると共に輝度ヒストグラムの「足切り」を行い、該足切り後の各輝度値を平均することにより算出してもよい。
By the way, the color logarithm average value of each color of RGB in these logarithmic characteristic areas is temporarily converted into values in the linear characteristic area using the LUT stored in the
前記図20及び図21において説明した増幅率Gain(露光量制御パラメータ)の具体的な算出方法は、以下に示すものであってもよい。先ず、主被写体領域331における各A〜AJブロックでのRGB各色における輝度の最大値(色最大値という)を算出する。すなわち、R色の最大値をそれぞれMaxRA、MaxRB、・・・MaxRAJとして算出し、同様に、G色、及びB色の最大値をそれぞれMaxGA、MaxGB、・・・MaxGAJ、及びMaxBA、MaxBB、・・・MaxBAJとして算出する。そして、これら各色毎の輝度の最大値を用いて、以下の色空間変換を行う式により、A〜AJブロック毎のブロック最大輝度を算出する。例えばAブロックに対するブロック最大輝度をMaxYAとすると、MaxYAは次式にて求めることができる。
MaxYA=MaxRA*K1+MaxGA*K2+MaxBA*K3
ただし、前記と同様に例えばK1=0.2989、K2=0.5866、K3=0.1145である。
The specific method for calculating the gain Gain (exposure amount control parameter) described with reference to FIGS. 20 and 21 may be as follows. First, the maximum luminance value (referred to as the color maximum value) for each RGB color in each of the A to AJ blocks in the main
MaxYA = MaxRA * K1 + MaxGA * K2 + MaxBA * K3
However, similarly to the above, for example, K1 = 0.22989, K2 = 0.5866, and K3 = 0.1145.
他のB〜AJブロックに対しても同様に演算し、この結果、A〜AJブロック毎のブロック最大輝度MaxYA、MaxYB、・・・MaxYAJを算出する。そして、さらにこれらブロック最大輝度MaxYA、MaxYB、・・・MaxYAJ全体での最大値(主被写体領域331での最大輝度値という)を算出する。この最大輝度値のことをMaxYとすると、MaxYが、図22に示す輝度Ltmaxに対応するセンサ出力レベルVtAve2となる。 The same calculation is performed for the other B to AJ blocks, and as a result, the block maximum brightness MaxYA, MaxYB,... MaxYAJ for each of the A to AJ blocks is calculated. Further, the maximum value of these block maximum luminances MaxYA, MaxYB,... MaxYAJ as a whole (referred to as the maximum luminance value in the main subject region 331) is calculated. When this maximum luminance value is MaxY, MaxY becomes the sensor output level VtAve2 corresponding to the luminance Ltmax shown in FIG.
同様に、各A〜AJブロックでのRGB各色における輝度の最小値(色最小値)を、それぞれMinRA、MinRB、・・・MinRAJ、及びMinGA、MinGB、・・・MinGAJ、及びMinBA、MinBB、・・・MinBAJとして算出し、これらの最小値を用いて前記と同様の色空間変換の式によりA〜AJブロック毎のブロック最小輝度MinYA、MinYB、・・・MinYAJを算出する。そして、さらにこれらブロック最小輝度MinYA、MinYB、・・・MinYAJ全体での最小値(主被写体領域a2での最小輝度値という)を算出する。この最小輝度値のことをMinYとすると、MinYが、図22に示す輝度Ltminに対応するセンサ出力レベルVtAve1となる。 Similarly, the minimum luminance value (color minimum value) of each RGB color in each of the A to AJ blocks is set to MinRA, MinRB, ... MinRAJ, and MinGA, MinGB, ... MinGAJ, and MinBA, MinBB,. ... Calculated as MinBAJ, and using these minimum values, block minimum luminance MinYA, MinYB,... MinYAJ for each of the A to AJ blocks is calculated by the same color space conversion formula as described above. Further, the minimum value of the entire block minimum brightness MinYA, MinYB,... MinYAJ (referred to as the minimum brightness value in the main subject area a2) is calculated. When this minimum luminance value is MinY, MinY becomes the sensor output level VtAve1 corresponding to the luminance Ltmin shown in FIG.
ただし、前記色最大値及び色最小値のうちで対数特性領域での値であるものに対しては、同様にLUTを用いての線形特性領域への変換を行った後に色空間変換を行う。また、各A〜AJブロックでの各色の色最大値及び色最小値は、当該各A〜AJブロック毎に輝度ヒストグラムを算出すると共に輝度ヒストグラムの「足切り」を行い、該足切り後の各輝度値から算出してもよい。 However, among the maximum color value and the minimum color value, the value in the logarithmic characteristic region is similarly converted to the linear characteristic region using the LUT and then subjected to color space conversion. The maximum color value and the minimum color value of each color in each of the A to AJ blocks are calculated by calculating a luminance histogram for each of the A to AJ blocks and performing “cut off” of the luminance histogram. You may calculate from a luminance value.
そして、図22に示すように、輝度Ltminに対するセンサ出力値VtAve1が、予め設定されたターゲット出力値であるVta1となるような増幅率(Vta1/VtAve1;第1増幅率という)を算出すると共に、輝度Ltmaxに対するセンサ出力値VtAve2が、予め設定されたターゲット出力値であるVta2となるような増幅率(Vta2/VtAve2;第2増幅率という)を算出し、これら2つの増幅率のうちの小さい方の増幅率を選択し、当該選択された増幅率を前記露光量の増幅率Gainとして、前記図21に示すように場合分けを行い、露光時間の増幅率Gt及び絞りの増幅率Gsを算出する構成であってもよい。 Then, as shown in FIG. 22, an amplification factor (Vta1 / VtAve1; referred to as a first amplification factor) is calculated such that the sensor output value VtAve1 with respect to the luminance Ltmin becomes a preset target output value Vta1. An amplification factor (Vta2 / VtAve2; referred to as a second amplification factor) is calculated so that the sensor output value VtAve2 with respect to the luminance Ltmax becomes a preset target output value Vta2, and the smaller of the two amplification factors is calculated. 21 is selected, and the selected amplification factor is set as the amplification factor Gain of the exposure amount, and the cases are classified as shown in FIG. 21, and the amplification factor Gt of the exposure time and the amplification factor Gs of the aperture are calculated. It may be a configuration.
なお、上述のように第1及び第2増幅率のうちの大きい方を選択してもよく、あるいは、第1及び第2増幅率を比較して一方を選択するのではなく、第1又は第2増幅率のみを算出して用いる構成であってもよい。また、これら第1及び第2増幅率を平均したものを用いる構成であってもよい。また、上記Vta1やVta2の値は、露光量制御パラメータ算出部511又は出力レベル記憶部5302に記憶されている。
As described above, the larger one of the first and second amplification factors may be selected, or the first or second amplification factor is not selected by comparing the first and second amplification factors. A configuration may be used in which only two amplification factors are calculated and used. Moreover, the structure using what averaged these 1st and 2nd amplification factors may be used. The values of Vta1 and Vta2 are stored in the exposure amount control
また、前記最小輝度値MinY及び最大輝度値MaxYは、各A〜AJブロックの輝度ヒストグラムを纏めてなるA〜AJブロック全体での全体輝度ヒストグラムから算出してもよい。この場合、同様に「足切り」を行うことで当該全体輝度ヒストグラムにおける輝度範囲を算出し、この輝度範囲から最小輝度値MinY及び最大輝度値MaxYを算出する。なお、当該算出時に、最小輝度値MinY=最大輝度値MaxY−輝度範囲、あるいは最大輝度値MaxY=最小輝度値MinY+輝度範囲というように、最小又は最大輝度値の一方の輝度値と輝度範囲とから、他方の輝度値を求めてもよい。 Further, the minimum luminance value MinY and the maximum luminance value MaxY may be calculated from the entire luminance histogram of the entire A to AJ block obtained by collecting the luminance histograms of the respective A to AJ blocks. In this case, the “luminance range” in the entire luminance histogram is calculated by performing “foot cut” in the same manner, and the minimum luminance value MinY and the maximum luminance value MaxY are calculated from the luminance range. At the time of the calculation, the minimum luminance value MinY = the maximum luminance value MaxY−the luminance range, or the maximum luminance value MaxY = the minimum luminance value MinY + the luminance range, from one luminance value of the minimum or maximum luminance value and the luminance range. The other luminance value may be obtained.
(ダイナミックレンジ制御パラメータの算出方法の詳細説明)
次に、前記図19(b)の露光量制御の場合における、評価値検出部405によって検出されたAE評価値に基づく、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)の算出についてより具体的に説明する。
(Detailed explanation of dynamic range control parameter calculation method)
Next, the dynamic range control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) by the dynamic range control
図23は、変化後の光電変換特性における変曲点の位置の算出方法について説明する図であり、(a)は、輝度Lmaxに対して所定のセンサ出力となるように光電変換特性を変化させた場合の図であり、(b)は、光電変換特性をモデル化した場合の図である。先ず、図23(a)において、輝度Lmaxは、ダイナミックレンジ設定用輝度であり、例えば図19(b)に示すLm20に相当するものとする。光電変換特性α2は変曲点711を有する変化前の光電変換特性、光電変換特性β2は変曲点712を有する変化後の光電変換特性を示している。Vmax20は、撮像センサ30の飽和出力レベル(最大出力レベル)を示している。輝度Lmaxに対するセンサ出力の値が、光電変換特性α2上のE点でのVmax10から光電変換特性β2上のF点でのVmax20へ移るように光電変換特性を変化させる。この場合、光電変換特性α2は、変曲点711でのセンサ出力Vth1から変曲点712でのセンサ出力Vth2となる変曲点の変化量ΔVthに応じて光電変換特性β2の状態へ変化する。
FIG. 23 is a diagram for explaining a method for calculating the position of the inflection point in the photoelectric conversion characteristics after the change. FIG. (B) is a diagram when the photoelectric conversion characteristics are modeled. First, in FIG. 23A, luminance Lmax is dynamic range setting luminance, and corresponds to, for example, Lm20 shown in FIG. 19B. The photoelectric conversion characteristic α2 indicates the photoelectric conversion characteristic before the change having the
ところで、前記Vth2は、E、F点間のセンサ出力ΔVmax(=Vmax20−Vmax10)から算出される。これについて説明する。図24(b)に示すように、光電変換特性α2、β2における線形特性領域及び対数特性領域をそれぞれモデル化(グラフ化)して関数(数式)で表すと、以下のように表される。
線形特性領域をモデル化した関数:V=K2*L(光電変換特性α2、β2で共通)
対数特性領域をモデル化した関数:V=K1*ln(L)+Wα(光電変換特性α2)
:V=K1*ln(L)+Wβ(光電変換特性β2)
ただし、K1、K2は定数、Lはセンサ入射輝度(図23の横軸座標)、Wα及びWβは切片を示している。
By the way, the Vth2 is calculated from the sensor output ΔVmax (= Vmax20−Vmax10) between the points E and F. This will be described. As shown in FIG. 24B, when the linear characteristic region and the logarithmic characteristic region in the photoelectric conversion characteristics α2 and β2 are modeled (graphed) and expressed by functions (formulas), they are expressed as follows.
Function modeling the linear characteristic region: V = K2 * L (common to photoelectric conversion characteristics α2 and β2)
Function modeling logarithmic characteristic region: V = K1 * ln (L) + Wα (photoelectric conversion characteristic α2)
: V = K1 * ln (L) + Wβ (photoelectric conversion characteristic β2)
However, K1 and K2 are constants, L is the sensor incident luminance (horizontal axis coordinates in FIG. 23), and Wα and Wβ are intercepts.
ここで、ΔVmaxは、ΔVmax=Wβ−Wαと表されるので、前記V=K1*ln(L)+Wβの数式は、
V=K1*ln(L)+Wα+ΔVmax
と表される。この数式と、前記V=K2*Lの数式との交点713におけるセンサ出力値がVth2となる。したがって、交点713(の座標)を算出するための、当該2つの数式の連立式;
K1*ln(L)+Wα+ΔVmax=K2*L
を満たす「L」の値、すなわち図23(b)に示す輝度Lを求めることによって、該輝度Lに対応するセンサ出力のVth2が算出される。ただし、算出された出力レベルVth2が飽和出力レベルVmax20より大きくなる場合には、撮像センサ30は、対数特性領域の無い線形特性領域のみの光電変換特性を有することとなる。
Here, since ΔVmax is expressed as ΔVmax = Wβ−Wα, the formula of V = K1 * ln (L) + Wβ is
V = K1 * ln (L) + Wα + ΔVmax
It is expressed. The sensor output value at the
K1 * ln (L) + Wα + ΔVmax = K2 * L
By obtaining the value of “L” that satisfies the above, that is, the luminance L shown in FIG. 23B, the sensor output Vth2 corresponding to the luminance L is calculated. However, when the calculated output level Vth2 is higher than the saturated output level Vmax20, the
そして、上述のように算出したVth2に応じた撮像センサ30に対する設定値、すなわち、光電変換特性の変曲点がVth2の位置となるように光電変換特性を変化させるための設定値(光電変換特性設定値)が、LUTを用いた当該Vth2のデータ変換によって算出される。而して、当該データ変換によって得られた変曲点Vth2に対応する光電変換特性設定値は、光電変換特性情報記憶部516に記憶される。なお、ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512で算出された光電変換特性設定値に基づいて、撮像センサ30の光電変換特性(の変曲点位置)が上述のように変化するような、タイミング生成回路31に対する制御信号を発生させる。
Then, a setting value for the
ところで、前記図23に示すダイナミックレンジ設定用輝度である輝度Lmaxに対応するセンサ出力レベルVmax10の具体的な算出方法は以下の通りである。先ず、前記図20における対数特性領域平均輝度LtLogに対応するセンサ出力レベルVtLogの算出と同様に、図16に示す主被写体領域331(A〜AJブロック)での対数特性領域平均輝度を算出すると共に、周辺被写体領域332(第1〜第16ブロック)での対数特性領域平均輝度を、主被写体領域331での場合と同様に算出する。そして、これら主被写体領域331及び周辺被写体領域332で算出した対数特性領域平均輝度を比較して大きな方の対数特性領域平均輝度を選択し、該選択した対数特性領域平均輝度に対応するセンサ出力レベルをVmax10とする。
Incidentally, a specific method for calculating the sensor output level Vmax10 corresponding to the luminance Lmax which is the dynamic range setting luminance shown in FIG. 23 is as follows. First, similar to the calculation of the sensor output level VtLog corresponding to the logarithmic characteristic area average luminance LtLog in FIG. 20, the logarithmic characteristic area average luminance in the main subject area 331 (A to AJ blocks) shown in FIG. 16 is calculated. The logarithmic characteristic area average luminance in the peripheral subject area 332 (first to sixteenth blocks) is calculated in the same manner as in the main
なお、主被写体領域331及び周辺被写体領域332において、前記対数特性領域平均輝度だけでなく、図20における線形特性領域平均輝度LtLinと同様の線形特性領域平均輝度に対応するセンサ出力も算出し、主被写体領域331及び周辺被写体領域332毎にこれら線形特性領域平均輝度と対数特性領域平均輝度とを平均した全特性領域平均輝度を算出し、これら各領域における全特性領域平均輝度のうちの大きな方を輝度Lmaxに対応するセンサ出力とする構成であってもよい。ただし、当該輝度が同じ大きさであった場合には、いずれの輝度値を輝度Lmaxに対応するセンサ出力としてもよい(以降も同様)。
In the main
また、主被写体領域331のみでの対数特性領域平均輝度(あるいは線形特性領域平均輝度と合わせた全特性領域平均輝度)から輝度Lmaxに対応するセンサ出力を得る構成であってもよいし、周辺被写体領域332のみでの対数特性領域平均輝度(あるいは線形特性領域平均輝度と合わせた全特性領域平均輝度)から輝度Lmaxを得る構成であってもよい。
Further, the sensor output corresponding to the luminance Lmax may be obtained from the logarithmic characteristic area average luminance (or the total characteristic area average luminance combined with the linear characteristic area average luminance) only in the main
さらに、輝度Lmaxに対応するセンサ出力の具体的な算出方法は、以下に示すものであってもよい。すなわち、先ず、前記図22における最大輝度値Ltmax(MaxY)に対応するセンサ出力の算出と同様に、主被写体領域331での最大輝度値を算出すると共に、周辺被写体領域332での最大輝度値を、主被写体領域331での場合と同様に算出する。そして、これら主被写体領域331及び周辺被写体領域332で算出した最大輝度値を比較して大きな方の最大輝度値を選択し、該選択した最大輝度値に対応するセンサ出力レベルを求め、この出力レベルに対応する輝度をLmaxとする。なお、主被写体領域331のみでの最大輝度値から輝度Lmaxに対応するセンサ出力を得る構成であってもよいし、周辺被写体領域332のみでの最大輝度値から輝度Lmaxを得る構成であってもよい。
Further, a specific method for calculating the sensor output corresponding to the luminance Lmax may be as follows. That is, first, similarly to the calculation of the sensor output corresponding to the maximum luminance value Ltmax (MaxY) in FIG. 22, the maximum luminance value in the main
ところで、図23に示すような、光電変換特性設定値に基づく光電変換特性(変曲点位置)の制御は、実際には、前記図18で説明したように、飽和判別部4055(図15参照)によって撮像センサ30の出力レベルが飽和していないと判別された場合に行われ、該出力レベルが飽和していると判別された場合には、飽和画素数に応じて、図24(a)に示すようにΔVth分だけ変曲点での出力レベルを低下させるように、すなわち、撮像センサ30によって、より高輝度側での撮影を可能とするべくダイナミックレンジを広げるように光電変換特性を変化させる。ここでは、光電変換特性α3から光電変換特性β3へ変化させる。ただし、このΔVthの値は、図24(b)に示すように、飽和画素数が増加するにつれて増加するように設定されており、該飽和画素数に対応するΔVthの算出は、LUTによるデータ変換によって行われる構成となっている。そして、この算出されたΔVthを、AE評価値時算出時における光電変換特性α3の変曲点721での出力レベルVth1から減算することにより、変化後の光電変換特性β3(光電変換特性α3と比較してダイナミックレンジが広くなる特性)の変曲点722での出力レベルVth2が得られる。さらに、当該得られたVth2に応じた撮像センサ30に対する設定値(光電変換特性設定値)が、LUTによるデータ変換によって算出される。そして、当該データ変換によって得られた変曲点Vth2に対応する光電変換特性設定値は、光電変換特性情報記憶部516に記憶される。
Incidentally, as shown in FIG. 18, the control of the photoelectric conversion characteristic (inflection point position) based on the photoelectric conversion characteristic setting value as shown in FIG. 23 is actually the saturation determination unit 4055 (see FIG. 15). ) Is performed when it is determined that the output level of the
(ステップS3−1)露光量制御パラメータの設定
上記ステップS2−1で説明したような手法でAE制御のための露光量制御パラメータが算出されたならば、該露光量制御パラメータに基づいて露光量制御が行われる。すなわち、静止画像を撮影する場合は、予備撮影画像より取得されたAE評価値に基づいたAE制御がなされた上で本撮影が行われる。また、動画像を撮影する場合は、例えば直前に撮影された撮影画像より取得されたAE評価値に基づいたAE制御がなされた上で順次動画撮影が行われる。
(Step S3-1) Setting of exposure amount control parameter If the exposure amount control parameter for AE control is calculated by the method described in step S2-1 above, the exposure amount is based on the exposure amount control parameter. Control is performed. That is, when shooting a still image, the main shooting is performed after AE control is performed based on the AE evaluation value acquired from the preliminary shooting image. When shooting a moving image, for example, moving image shooting is performed sequentially after AE control based on the AE evaluation value acquired from the shot image shot immediately before is performed.
具体的には、全体制御部50の露光量制御パラメータ算出部511で算出された露光量制御パラメータは制御信号発生部520に入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路31や駆動部60を動作させるための制御信号が制御信号発生部520の各部で生成される。すなわち、制御信号発生部520のセンサ露光時間制御信号発生部522は、前記露光量制御パラメータに応じて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ30の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。ここでの制御信号は、例えば図10に示すタイミングチャートにおいて、撮像センサ30に対する信号φVPSが中電位Mとなる時間ΔSを、露光量制御パラメータに応じて適宜な時間に設定する信号(つまり、フォトダイオードPDの寄生容量のリセット動作終了時刻t1から次フレームの映像信号読み出しが開始される時刻t2までの積分時間を適宜な時間に設定する信号)である。タイミング生成回路31は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ30の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30を駆動させる。
Specifically, the exposure amount control parameter calculated by the exposure amount control
またシャッタ制御信号発生部523は、同様に露光量制御パラメータに基づいて、シャッタ23のシャッタスピード(シャッタ開放時間)を露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。この制御信号は駆動部60のシャッタ駆動部61へ送られ、シャッタ駆動部61は該制御信号に基づいてシャッタ23の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じたシャッタ23のシャッタ開放動作を行わせる。
Similarly, the shutter
さらに絞り制御信号発生部525も、同様に露光量制御パラメータに基づいて、絞り22の開口面積を設定する制御信号を生成する。この制御信号は絞り駆動部63へ送られ、絞り駆動部63は該制御信号に基づいて絞り22の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じた絞り22の開口面積設定動作を行わせる。
Further, the aperture
以上のように、露光量制御(積分時間の制御)の要素としては、タイミング生成回路31のよる撮像センサ30の駆動制御、シャッタスピード制御及び絞り制御があり、これら3つの制御を全て行うようにしても良いが、高速に制御を達成する観点からは、図21のフローチャートに基づいて説明したように、タイミング生成回路31による電子回路的な露光量制御を優先させるようにすることが望ましい。
As described above, the exposure amount control (integration time control) includes the drive control of the
(ステップS3−2)ダイナミックレンジ制御パラメータの設定
一方、上記ステップS2−2で説明したような手法でAE制御のためのダイナミックレンジ制御パラメータが算出されたならば、該ダイナミックレンジ制御パラメータに基づいてダイナミックレンジ制御が行われる。具体的には、全体制御部50のダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512で算出されたダイナミックレンジ制御パラメータは制御信号発生部520に入力され、そのダイナミックレンジ制御信号発生部521において、実際のダイナミックレンジ制御動作を行わせる制御信号が生成される。
(Step S3-2) Setting of Dynamic Range Control Parameter On the other hand, if the dynamic range control parameter for AE control is calculated by the method described in Step S2-2 above, based on the dynamic range control parameter Dynamic range control is performed. Specifically, the dynamic range control parameter calculated by the dynamic range control
すなわちダイナミックレンジ制御信号発生部521は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512において算出された撮像センサ30の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替わる出力レベルポイント(変曲点)を調整する撮像センサ30の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。ここでの制御信号は、例えば図10に示すタイミングチャートにおいて、撮像センサ30に対する信号φVPSを、算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに応じて適宜設定する制御信号である。
That is, the dynamic range control
つまり、前記φVPSにおける電圧VPHの高さ、あるいは時間ΔTの長さを制御することでその変曲点が変動されることから、ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、ダイナミックレンジ制御パラメータに基づいてφVPSを制御する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。そしてタイミング生成回路31は、入力された制御信号に応じて、撮像センサ30のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30を、所定の光電変換特性の状態として実際に駆動させるものである。
That is, since the inflection point is changed by controlling the height of the voltage VPH in the φVPS or the length of the time ΔT, the dynamic range control
以上、AE制御を中心に説明したが、実際のデジタルカメラ1においては、AF制御やWB制御等も行われる。AF制御の場合も同様に、撮像センサ30の撮影画像から取得したAF評価値に基づいて制御を行うことができる。例えば、図16に示した主被写体領域331のO、P、U及びVブロックから検出される輝度ヒストグラムを活用し、評価値検出部405にて隣接輝度とのコントラストが最大となるポイントを求める所謂「山登り法」等によってAF評価値を算出することができる。この場合、撮像センサ30の線形特性領域及び対数特性領域の各々からAF評価値を検出し、それぞれの特性領域の特徴を生かし、例えば対数特性領域から得られるAF評価値を、AF制御に際しての粗測距用として用い、また線形特性領域から得られるAF評価値を、詳測距用として用いるようにすることが望ましい。
Although the AE control has been mainly described above, the actual
このようにして評価値検出部405で検出されたAF評価値は、全体制御部50のAF制御パラメータ算出部513へ送られる。AF制御パラメータ算出部513は、該AF評価値に応じたAF制御パラメータを算出し、これをズーム/フォーカス制御信号発生部524へ送信する。該ズーム/フォーカス制御信号発生部524にて、入力されたAF制御パラメータに応じた制御信号が生成され、これがズーム/フォーカス駆動部62へ送信される。そして、ズーム/フォーカス駆動部62により前記制御信号に応じた駆動信号が生成され、該駆動信号により鏡胴20のレンズ群21がフォーカス駆動されるものである。
The AF evaluation value detected by the evaluation
またWB制御についても、撮像センサ30の撮影画像から取得したWB評価値に基づいて制御を行うことができる。この場合も、撮像センサ30の線形特性領域及び対数特性領域の各々からWB評価値を検出することが望ましい。すなわち、撮影画像に基づきニュートラルな画像によるWB評価値検出を行うものとし、前記ニュートラル画像として線形特性領域と対数特性領域との2種類の画像に基づき、各RGBレベル(R−Log,G−Log,B−Log,R−Lin,G−Lin,B−Lin)を検出するよう構成することが望ましい。評価値検出部405はこのようなWB評価値を検出し、該WB評価値をホワイトバランス制御部406へ送り、ホワイトバランス制御部406により適宜な色バランスとなるようホワイトバランス補正が行われるものである。
The WB control can also be performed based on the WB evaluation value acquired from the captured image of the
以上のようにして、露光量制御及びダイナミックレンジ制御にあたっての各々の制御パラメータが算出され、これに応じて露光時間や絞り、或いは光電変換特性が設定されるのであるが、本実施形態では、このようなAE制御を実際に行うに際し、露光量制御及びダイナミックレンジ制御を併用した第1の露出制御(第1のAE制御)と、必要に応じて露光量制御又はダイナミックレンジ制御のいずれかからなる第2の露出制御(第2のAE制御)とが行われる。かかる第1及び第2の露出制御を行うに当り、目標とする被写体輝度に対して所定のセンサ出力レベルを確実に確保することを優先させるターゲットレベル優先方式と、ダイナミックレンジを確実に確保することを優先させるダイナミックレンジ優先方式とを例示できる。以下、これらの方式について説明する。 As described above, the respective control parameters for the exposure amount control and the dynamic range control are calculated, and the exposure time, aperture, or photoelectric conversion characteristics are set according to this, but in the present embodiment, When actually performing such AE control, the exposure control includes first exposure control (first AE control) using both exposure amount control and dynamic range control, and exposure amount control or dynamic range control as necessary. Second exposure control (second AE control) is performed. In performing the first and second exposure controls, a target level priority method for giving priority to ensuring a predetermined sensor output level with respect to a target subject brightness and a dynamic range are ensured. And a dynamic range priority method that prioritizes. Hereinafter, these methods will be described.
(ターゲットレベル優先によるAE制御)
図25は、第1の実施形態におけるターゲットレベル優先方式によるAE制御フローを示すフローチャートであり、図26は当該AE制御に伴う撮像センサ30の光電変換特性の変移状態を表すグラフ図である。この場合、AE制御パラメータ算出部5110の算出優先順位設定部5111(図4参照)に、露光量制御パラメータ算出部511によるパラメータ算出動作が優先されるよう設定が為されており、第1の露出制御として露光量制御パラメータ算出部511によるパラメータ算出、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるパラメータ算出が順次行われ、第2の露出制御として露光量制御パラメータ算出部511による再度のパラメータ算出が行われる。
(AE control with target level priority)
FIG. 25 is a flowchart showing an AE control flow according to the target level priority method in the first embodiment, and FIG. 26 is a graph showing a transition state of photoelectric conversion characteristics of the
先ず第1の露出制御の前段として、評価値検出部405においてAE評価値が検出されると、当該AE評価値に基づいて、露光量設定用の被写体輝度Lt1(好適には、ヒストグラム算出部4052の平均輝度算出部4053(図15参照)で求められる主被写体の平均輝度)が、例えば線形特性領域において所望の出力レベル(ターゲットレベルVtarget)で得られるよう、露光量制御パラメータ算出部511にて制御パラメータが算出される。具体的には、露光時間設定値や絞り設定値等が算出される(ステップS211)。なお、前記ターゲットレベルVtargetは、出力レベル記憶部5302に設定されている値が参照され、また算出ベースとなる撮像センサ30の現状の光電変換特性は、初期設定値若しくは光電変換特性情報516に記憶されている前回のAE制御にて設定された設定値が参照される。
First, as the first stage of the first exposure control, when the evaluation
図26(a)は、上記ステップS211による制御パラメータ算出状況を模式的に示すグラフ図である。同図において、光電変換特性81は、例えば前記AE評価値の取得時点において光電変換特性情報記憶部516に記憶されている撮像センサ30の光電変換特性である。光電変換特性81は変曲点811(このときのセンサ出力はVth1)を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この光電変換特性81によると、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力(点812)は、比較的低出力の出力レベルVtarget0となっている。
FIG. 26A is a graph schematically showing the control parameter calculation status in step S211. In the figure, a photoelectric conversion characteristic 81 is, for example, the photoelectric conversion characteristic of the
そこで、この出力レベルVtarget0が所望の比較的高出力なセンサ出力レベルになるような、つまり露光量設定用の被写体輝度Lt1に対して前記ターゲットレベルVtargetが得られるような光電変換特性82へ変化させる露光量を得るための露光量制御パラメータ(露光量設定値)が、露光量制御パラメータ算出部511によって算出される。すなわち、光電変換特性81が、点822を通る光電変換特性82となるように符合801に示す矢印方向(矢印801方向)に向けて変化(移動)させる(このとき、変曲点811は変曲点821へ平行移動され、センサ出力Vth1の値は変化しない)ことにより、グラフ図的に表現すると光電変換特性81の状況下にあっては線形特性領域の比較的低出力レベルにおいて交差している輝度Lt1のセンサ出力(点812)が、ターゲットレベルVtargetにマッチするよう、線形特性領域の比較的高出力レベルにおいて交差させるべく(その交差点が点822)、新たな光電変換特性82が算出される。
Therefore, the photoelectric conversion characteristic 82 is changed so that the output level Vtarget0 becomes a desired relatively high output sensor output level, that is, the target level Vtarget is obtained with respect to the subject brightness Lt1 for setting the exposure amount. An exposure amount control parameter (exposure amount setting value) for obtaining an exposure amount is calculated by the exposure amount control
そして、このように算出された制御パラメータ(露光時間設定値や絞り設定値等)は制御信号発生部520に入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路31及び駆動部60を各々動作させるための制御信号が制御信号発生部520の各部で生成され、露光時間や絞り等の設定が行われる(ステップS212)。
The control parameters (exposure time setting value, aperture setting value, etc.) calculated in this way are input to the control
続いて、第1の露出制御の後段として、評価値検出部405において検出されたAE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10(好適には、ヒストグラム算出部4052の最大/最少輝度算出部4054で求められる主被写体及び周辺被写体の輝度範囲上限)が、所望の飽和出力レベル(飽和出力レベルVmax)になるよう、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512にて制御パラメータが算出される。具体的には、光電変換特性設定値が算出される(ステップS213)。なお、前記飽和出力レベルVmaxは、出力レベル記憶部5302に設定されている値が参照される。
Subsequently, as the latter stage of the first exposure control, based on the AE evaluation value detected by the evaluation
図26(b)は、上記ステップS213による制御パラメータ算出状況を模式的に示すグラフ図である。同図において、光電変換特性82は、先の露光量制御パラメータ算出部511による算出結果に基づく光電変換特性である。この光電変換特性82によると、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力は、前記飽和出力レベルVmaxを超過するものとなっている。
FIG. 26B is a graph schematically showing the control parameter calculation status in step S213. In the figure, a photoelectric conversion characteristic 82 is a photoelectric conversion characteristic based on the calculation result by the previous exposure amount control
そこで、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力が、飽和出力レベルVmaxになるような、光電変換特性83へ変化させるためのダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)が、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によって算出される。すなわち、光電変換特性82が、点833を通る光電変換特性83となるように、符合802に示す矢印方向(矢印802方向)に向けて変化(移動)させるものである。これにより、変曲点821は変曲点831へ移り、該変曲点に対するセンサ出力もVth1からVth2へ変化する。
Therefore, the dynamic range control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) for changing to the photoelectric conversion characteristic 83 so that the sensor output for the subject brightness Lm10 for setting the dynamic range becomes the saturation output level Vmax is the dynamic range control parameter. Calculated by the
さらに、このようなダイナミックレンジ制御にて変曲点が変移されたことにより、前記露出設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力が、ターゲットレベルVtargetよりも変曲点が変移された分だけ低い出力レベル(仮ターゲットレベルVtarget2)に低下する。つまり、光電変換特性82の状況下にあっては、輝度Lt1のセンサ出力(点822)がターゲットレベルVtargetにマッチしていたものが、前記ダイナミックレンジ制御によって輝度Lt1のセンサ出力(点832)が仮ターゲットレベルVtarget2に低下している。 Further, since the inflection point is shifted by such dynamic range control, the sensor output for the exposure setting subject luminance Lt1 is lower than the target level Vtarget by an amount corresponding to the shift of the inflection point. It falls to (temporary target level Vtarget2). That is, under the situation of the photoelectric conversion characteristic 82, the sensor output (point 822) of the luminance Lt1 matches the target level Vtarget, but the sensor output (point 832) of the luminance Lt1 is obtained by the dynamic range control. The temporary target level has been lowered to Vtarget2.
そして、このように算出された制御パラメータ(光電変換特性設定値)は制御信号発生部520のダイナミックレンジ制御信号発生部521に入力される。ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、この制御パラメータに基づいてφVPSを制御する制御信号、つまり光電変換特性設定値に関する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する(ステップS214)。以上の動作により、第1の露出制御は完了する。
The control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) calculated in this way is input to the dynamic range
次に、出力レベル判定部530により、第1の露出制御後における光電変換特性83に基づいた場合の、露出設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力である前記仮ターゲットレベルVtarget2と、所望のセンサ出力であるターゲットレベルVtargetとが比較される(ステップS215)。具体的には、出力レベル判定部530の出力レヘル情報取得部5301(図5参照)が取得した仮ターゲットレベルVtarget2と、出力レベル記憶部5302に設定されているターゲットレベルVtargetとが、判定部5303にて対比される。そして、仮ターゲットレベルVtarget2とターゲットレベルVtargetとが等しい状態である場合(ステップS215でYes)、第2の露出制御は不要であるので、そのまま露出制御は終了する。具体的には、判定部5303から「制御不要」との判定信号が第2露出制御信号発生部5304へ出力され、第2露出制御信号発生部5304は、AE制御パラメータ算出部5110に対して「露出制御終了」との制御信号を送信する。
Next, the output
一方、図26(b)に示すように、仮ターゲットレベルVtarget2が所望のターゲットレベルVtargetよりも低いレベルにあるような場合(ステップS215でNo)、第2の露出制御としての露光量制御が再度行われる。ここでの露光量制御は、前記仮ターゲットレベルVtarget2を所望のターゲットレベルVtargetに一致させるための制御である。そのような制御パラメータが、露光量制御パラメータ算出部511にて算出される(ステップS216)。具体的には、前記判定部5303により「制御必要」との判定信号が第2露出制御信号発生部5304へ出力され、第2露出制御信号発生部5304は、AE制御パラメータ算出部5110に対して「第2の露出制御実行」との制御信号と共に、出力レベル記憶部5302に設定されているターゲットレベルVtarget情報を送信する。
On the other hand, as shown in FIG. 26B, when the temporary target level Vtarget2 is lower than the desired target level Vtarget (No in step S215), the exposure amount control as the second exposure control is performed again. Done. The exposure amount control here is control for making the temporary target level Vtarget2 coincide with a desired target level Vtarget. Such a control parameter is calculated by the exposure control parameter calculation unit 511 (step S216). Specifically, the
図26(c)は、上記ステップS216による制御パラメータ算出状況を模式的に示すグラフ図である。同図において、光電変換特性83は、先の第1の露出制御後、つまりダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512による算出結果に基づく光電変換特性である。この光電変換特性83によると、前述の通り輝度Lt1のセンサ出力(点832)が仮ターゲットレベルVtarget2に低下していることから、これを所望のターゲットレベルVtargetに引き上げた状態となる光電変換特性84へ変化させる露光量を得るための露光量制御パラメータ(露光量設定値)が、露光量制御パラメータ算出部511によって算出される。すなわち、光電変換特性83が、点842を通る光電変換特性84となるように符合803に示す矢印方向(矢印803方向)に向けて変化(移動)させる(このとき、変曲点831は変曲点841へ平行移動され、センサ出力Vth2の値は変化しない)ことにより、現状の輝度Lt1のセンサ出力(点832)が、ターゲットレベルVtargetにマッチするよう(その交差点が点842)、新たな光電変換特性84が算出される。
FIG. 26 (c) is a graph schematically showing the control parameter calculation status in step S216. In the figure, a photoelectric conversion characteristic 83 is a photoelectric conversion characteristic based on the calculation result by the dynamic range control
このような第2の露出制御としての露光量制御が行われることにより、ダイナミックレンジはやや狭くなる。すなわち、飽和出力レベルVmaxに対する光電変換特性84の交差点843が、光電変換特性83の交差点833よりも図中左側へ移動することから、その分だけダイナミックレンジは縮小される。しかしながら、輝度Lt1のセンサ出力は確実に所望のターゲットレベルVtargetとすることができるので、例えば主被写体に対する露光量が確実に確保されるターゲットレベル優先の露出制御が行われるようになる。なお、図26(c)に示した例では、結果的にターゲットレベルVtargetが光電変換特性84の対数特性領域から得られるようになっているが、線形特性領域で撮影されるウェイトも高いことから、コントラスト性もさほど低下しない。
By performing exposure amount control as such second exposure control, the dynamic range is slightly narrowed. That is, since the
上記のように算出された制御パラメータ(露光時間設定値や絞り設定値等)は第1の露出制御の場合と同様に制御信号発生部520に入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路31及び駆動部60を各々動作させるための制御信号が制御信号発生部520の各部で生成され、露光時間や絞り等の設定が行われるものである(ステップS217)。
The control parameters (exposure time setting value, aperture setting value, etc.) calculated as described above are input to the
(ダイナミックレンジ優先によるAE制御)
図27は、第1の実施形態におけるダイナミックレンジ優先方式によるAE制御フローを示すフローチャートであり、図28は当該AE制御に伴う撮像センサ30の光電変換特性の変移状態を表すグラフ図である。この場合、AE制御パラメータ算出部5110の算出優先順位設定部5111に、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるパラメータ算出動作が優先されるよう設定が為されており、第1の露出制御としてダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるパラメータ算出、露光量制御パラメータ算出部511によるパラメータ算出が順次行われ、第2の露出制御としてダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるパラメータ算出による再度のパラメータ算出が行われる。
(AE control with dynamic range priority)
FIG. 27 is a flowchart showing an AE control flow according to the dynamic range priority method in the first embodiment, and FIG. 28 is a graph showing a transition state of photoelectric conversion characteristics of the
先ず第1の露出制御の前段として、評価値検出部405においてAE評価値が検出されると、当該AE評価値に基づいて、露光量設定用の被写体輝度Lt1(好適には、ヒストグラム算出部4052の最大/最少輝度算出部4054で求められる主被写体及び周辺被写体の輝度範囲上限)が、所望の飽和出力レベル(飽和出力レベルVmax)になるよう、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512にて制御パラメータが算出される。具体的には、光電変換特性設定値が算出される(ステップS221)。なお、前記飽和出力レベルVmaxは、出力レベル記憶部5302に設定されている値が参照され、また算出ベースとなる撮像センサ30の現状の光電変換特性は、初期設定値若しくは光電変換特性情報516に記憶されている前回のAE制御にて設定された設定値が参照される。
First, as the first stage of the first exposure control, when the evaluation
図28(a)は、上記ステップS221による制御パラメータ算出状況を模式的に示すグラフ図である。同図において、光電変換特性91は、例えば前記AE評価値の取得時点において光電変換特性情報記憶部516に記憶されている撮像センサ30の光電変換特性である。光電変換特性91は変曲点911(このときのセンサ出力はVth1)を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この光電変換特性91によると、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力(点912)は、飽和出力レベルVmaxを下回るものとなっている。
FIG. 28A is a graph schematically showing the control parameter calculation status in step S221. In the figure, a photoelectric conversion characteristic 91 is, for example, the photoelectric conversion characteristic of the
そこで、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力が、飽和出力レベルVmaxになるような、光電変換特性92へ変化させるためのダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)が、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によって算出される。すなわち、光電変換特性91が、点922を通る光電変換特性92となるように、符合901に示す矢印方向(矢印901方向)に向けて変化(移動)させるよう、新たな光電変換特性が算出される。これにより、変曲点911は変曲点921へ移り、該変曲点に対するセンサ出力もVth1からVth2へ変化する。
Therefore, the dynamic range control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) for changing to the photoelectric conversion characteristic 92 so that the sensor output for the subject brightness Lm10 for setting the dynamic range becomes the saturation output level Vmax is the dynamic range control parameter. Calculated by the
そして、このように算出された制御パラメータ(光電変換特性設定値)は制御信号発生部520のダイナミックレンジ制御信号発生部521に入力される。ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、この制御パラメータに基づいてφVPSを制御する制御信号、つまり光電変換特性設定値に関する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する(ステップS222)。
The control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) calculated in this way is input to the dynamic range
続いて、第1の露出制御の後段として、評価値検出部405において検出されたAE評価値に基づいて、露光量設定用の被写体輝度Lt1(好適には、ヒストグラム算出部4052の平均輝度算出部4053で求められる主被写体の平均輝度)が、好ましくは線形特性領域において所望の出力レベル(ターゲットレベルVtarget)で得られるよう、露光量制御パラメータ算出部511にて制御パラメータが算出される。具体的には、露光時間設定値や絞り設定値等が算出される(ステップS223)。なお、前記ターゲットレベルVtargetは、出力レベル記憶部5302に設定されている値が参照される。
Subsequently, as a subsequent stage of the first exposure control, based on the AE evaluation value detected by the evaluation
図28(b)は、上記ステップS223による制御パラメータ算出状況を模式的に示すグラフ図である。同図において、光電変換特性92は、先のダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512による算出結果に基づく光電変換特性である。この光電変換特性92によると、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力(点923)は、比較的低出力の出力レベルVtarget0となっている。
FIG. 28B is a graph schematically showing the control parameter calculation status in step S223. In the figure, a photoelectric conversion characteristic 92 is a photoelectric conversion characteristic based on a calculation result by the dynamic range control
そこで、この出力レベルVtarget0が所望の比較的高出力なセンサ出力レベルになるような、つまり露光量設定用の被写体輝度Lt1に対して前記ターゲットレベルVtargetが得られるような光電変換特性93へ変化させる露光量を得るための露光量制御パラメータ(露光量設定値)が、露光量制御パラメータ算出部511によって算出される。すなわち、光電変換特性92が、点933を通る光電変換特性93となるように符合902に示す矢印方向(矢印902方向)に向けて変化(移動)させる(このとき、変曲点921は変曲点931へ平行移動され、センサ出力Vth2の値は変化しない)ことにより、光電変換特性92の状況下にあっては線形特性領域の比較的低出力レベルにおいて交差している輝度Lt1のセンサ出力(点923)が、ターゲットレベルVtargetにマッチするよう、線形特性領域の比較的高出力レベルにおいて交差させるべく(その交差点が点933)、新たな光電変換特性93が算出される。
Therefore, the photoelectric conversion characteristic 93 is changed so that the output level Vtarget0 becomes a desired relatively high output sensor output level, that is, the target level Vtarget is obtained with respect to the subject brightness Lt1 for setting the exposure amount. An exposure amount control parameter (exposure amount setting value) for obtaining the exposure amount is calculated by the exposure amount control
なお、このような露光量制御にて変曲点が変移されたことにより、前記ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力が、飽和出力レベルVmaxよりも変曲点が変移された分だけ高い出力レベル(仮飽和出力レベルVmax2)になり、結果的に輝度Lm10に対するダイナミックレンジが確保されていない状態となる。つまり、光電変換特性92の状況下にあっては、輝度Lm10のセンサ出力(点922)が飽和出力レベルVmaxにマッチしていたものが、前記露光量制御によって輝度Lm10のセンサ出力(点932)が飽和出力レベルVmaxを超過する仮飽和出力レベルVmax2に上昇する状態となっている。 Since the inflection point is shifted by such exposure amount control, the sensor output for the subject luminance Lm10 for setting the dynamic range is higher than the saturation output level Vmax by the amount of the inflection point being shifted. The output level (temporary saturation output level Vmax2) is reached, and as a result, the dynamic range for the luminance Lm10 is not ensured. That is, under the condition of the photoelectric conversion characteristic 92, the sensor output (point 922) having the luminance Lm10 matches the saturation output level Vmax, but the sensor output (point 932) having the luminance Lm10 is controlled by the exposure amount control. Is raised to a temporary saturation output level Vmax2 that exceeds the saturation output level Vmax.
そして、このように算出された制御パラメータ(露光時間設定値や絞り設定値等)は制御信号発生部520に入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路31及び駆動部60を各々動作させるための制御信号が制御信号発生部520の各部で生成され、露光時間や絞り等の設定が行われる(ステップS224)。以上の動作により、第1の露出制御は完了する。
The control parameters (exposure time setting value, aperture setting value, etc.) calculated in this way are input to the control
次に、出力レベル判定部530により、第1の露出制御後における光電変換特性93に基づいた場合の、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力である前記仮飽和出力レベルVmax2と、所望のセンサ出力である飽和出力レベルVmaxとが比較される(ステップS225)。具体的には、出力レベル判定部530の出力レヘル情報取得部5301が取得した仮飽和出力レベルVmax2と、出力レベル記憶部5302に設定されている飽和出力レベルVmaxとが、判定部5303にて対比される。そして、仮飽和出力レベルVmax2と飽和出力レベルVmaxとが等しい状態である場合(ステップS225でYes)、第2の露出制御は不要であるので、そのまま露出制御は終了する。具体的には、判定部5303から「制御不要」との判定信号が第2露出制御信号発生部5304へ出力され、第2露出制御信号発生部5304は、AE制御パラメータ算出部5110に対して「露出制御終了」との制御信号を送信する。
Next, the temporary saturation output level Vmax2 that is the sensor output for the subject luminance Lm10 for setting the dynamic range when the output
一方、図28(b)に示すように、仮飽和出力レベルVmax2が所望の飽和出力レベルVmaxを超過しているような場合(ステップS225でNo)、第2の露出制御としてのダイナミックレンジ制御が再度行われる。ここでのダイナミックレンジ制御は、前記仮飽和出力レベルVmax2を所望の飽和出力レベルVmaxに一致させ、目標とするダイナミックレンジを確保(拡張)させるための制御である。そのような制御パラメータが、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512にて算出される(ステップS226)。具体的には、前記判定部5303により「制御必要」との判定信号が第2露出制御信号発生部5304へ出力され、第2露出制御信号発生部5304は、AE制御パラメータ算出部5110に対して「第2の露出制御実行」との制御信号と共に、出力レベル記憶部5302に設定されている飽和出力レベルVmax情報を送信する。
On the other hand, as shown in FIG. 28B, when the temporary saturation output level Vmax2 exceeds the desired saturation output level Vmax (No in step S225), the dynamic range control as the second exposure control is performed. Done again. The dynamic range control here is control for ensuring (expanding) the target dynamic range by making the temporary saturation output level Vmax2 coincide with the desired saturation output level Vmax. Such a control parameter is calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512 (step S226). Specifically, the
図28(c)は、上記ステップS226による制御パラメータ算出状況を模式的に示すグラフ図である。同図において、光電変換特性93は、先の第1の露出制御後、つまり露光量制御パラメータ算出部511による算出結果に基づく光電変換特性である。この光電変換特性93によると、前述の通り輝度Lm10のセンサ出力(点932)が仮飽和出力レベルVmax2であって飽和出力レベルVmaxを超過していることから、これを所望の飽和出力レベルVmaxに引き下げるような光電変換特性94へ変化させるダイナミックレンジを得るためのダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)が、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によって算出される。すなわち、光電変換特性93が、点942を通る光電変換特性94となるように符合903に示す矢印方向(矢印903方向)に向けて変化(移動)させる(このとき、変曲点931は変曲点941へ移動され、センサ出力はVth2からVth3へ低下する)ことにより、現状の輝度Lm10のセンサ出力(点932)が、飽和出力レベルVmaxにマッチするよう(その交差点が点942)、新たな光電変換特性94が算出される。
FIG. 28 (c) is a graph schematically showing the control parameter calculation situation in step S226. In the figure, a photoelectric conversion characteristic 93 is a photoelectric conversion characteristic based on the calculation result by the exposure amount control
このような第2の露出制御としてのダイナミックレンジ制御が行われることにより、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力(点943)がターゲットレベルVtargetよりも低下することとなる。しかしながら、輝度Lm10のセンサ出力は確実に所望の飽和出力レベルVmaxとすることができるので、ダイナミックレンジが確実に確保されるダイナミックレンジ優先の露出制御が行われるようになる。なお、図28(c)に示した例では、結果的に輝度Lt1に対するセンサ出力が光電変換特性94の対数特性領域から得られるようになっているが、線形特性領域で撮影されるウェイトも高いことから、コントラスト性もさほど低下しない。 By performing dynamic range control as such second exposure control, the sensor output (point 943) for the subject brightness Lt1 for setting the exposure amount is lower than the target level Vtarget. However, since the sensor output with the luminance Lm10 can be reliably set to the desired saturation output level Vmax, exposure control with priority given to the dynamic range that ensures the dynamic range is performed. In the example shown in FIG. 28C, as a result, the sensor output for the luminance Lt1 is obtained from the logarithmic characteristic region of the photoelectric conversion characteristic 94, but the weight captured in the linear characteristic region is also high. For this reason, the contrast is not reduced so much.
上記のように算出された制御パラメータ(光電変換特性設定値)は第1の露出制御の場合と同様に制御信号発生部520のダイナミックレンジ制御信号発生部521に入力される。ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、この制御パラメータに基づいてφVPSを制御する制御信号、つまり光電変換特性設定値に関する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する(ステップS227)。このようにして、第2の露出制御が完了する。
The control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) calculated as described above is input to the dynamic range control
以上説明した実施形態では、第1の露出制御の前段・後段及び第2の露出制御の度に、つまり露光量制御パラメータ及びダイナミックレンジ制御パラメータが算出された度に、各々の算出パラメータに応じた設定を行うステップ(図25では、ステップS212、ステップS214及びステップS217、図27ではステップS222、ステップS224及びステップS227)を実行する場合の例を示したが、全てのパラメータの算出を前置し、しかる後露光時間や絞り、若しくは光電変換特性等の各種の設定を行うようにしても良い。 In the embodiment described above, each time the first exposure control before and after the second exposure control and the second exposure control, that is, each time the exposure amount control parameter and the dynamic range control parameter are calculated, the calculation is performed according to each calculation parameter. Although the example of executing the setting step (step S212, step S214 and step S217 in FIG. 25, step S222, step S224 and step S227 in FIG. 27) is shown, all parameters are calculated in advance. Various settings such as post-exposure time, aperture, or photoelectric conversion characteristics may be performed.
図29は、ターゲットレベル優先方式において、全パラメータの算出を各種設定に前置させる場合のAE制御フローを示すフローチャートである。この場合、図25に基づいて説明した場合とは異なり、第1段階の露出制御値の調整として露光量制御パラメータ算出部511によるパラメータ算出(ステップS231)、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるパラメータ算出(ステップS232)が順次行われ、第2段階の再調整として露光量制御パラメータ算出部511による再度のパラメータ算出(ステップS234)が行われる。すなわち、前記ステップS231及びステップS232の制御パラメータ算出毎に、露光時間や絞りの設定、光電変換特性の設定を行わず、ステップS234の第2段階の再調整としてのパラメータ算出が完了した後に、各種の設定動作を行わせる(ステップS235)点で、図25のフローとは相違している。
FIG. 29 is a flowchart showing an AE control flow in a case where calculation of all parameters is preceded by various settings in the target level priority method. In this case, unlike the case described with reference to FIG. 25, parameter calculation by the exposure amount control parameter calculation unit 511 (step S231) and parameter calculation by the dynamic range control
具体的には、先ず第1段階の調整の前段として、評価値検出部405において検出されたAE評価値に基づいて、露光量制御パラメータ算出部511にて制御パラメータが算出され、仮の露光時間設定値や絞り設定値等が算出される(ステップS231)。そして第1段階の調整の後段として、同様にAE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512にて制御パラメータが算出され、仮の光電変換特性設定値が算出される(ステップS232)。これに続いて、出力レベル判定部530により、第1段階の調整によるパラメータ算出後の仮想的な光電変換特性に基づいた場合の、露出設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力である前記仮ターゲットレベルVtarget2と、所望のセンサ出力であるターゲットレベルVtargetとが比較される(ステップS233)。
Specifically, first, as a pre-stage of the first stage adjustment, a control parameter is calculated by the exposure amount control
仮ターゲットレベルVtarget2とターゲットレベルVtargetとが等しい状態である場合(ステップS233でYes)、第2段階の再調整に相当するパラメータ算出は不要であるので、第1段階の調整に相当するパラメータ算出で求められた設定値に基づいて、各種の設定が為される(ステップS235)。一方、仮ターゲットレベルVtarget2が所望のターゲットレベルVtargetよりも低いレベルにあるような場合(ステップS233でNo)、第2段階の再調整としての露光量制御のためのパラメータ算出が実行される。ここでの露光量制御は、前記仮ターゲットレベルVtarget2を所望のターゲットレベルVtargetに一致させるための制御であって、そのような制御パラメータが、露光量制御パラメータ算出部511にて算出される(ステップS234)。そして、ステップS234にて算出されたパラメータ、つまりステップS231及びステップS232で求められた仮の露光時間設定値や絞り設定値及び仮の光電変換特性設定値に対して、ターゲットレベルを優先すべく修正が与えられた値に基づいて、各種の設定が行われるものである(ステップS235)。 When the temporary target level Vtarget2 and the target level Vtarget are in the same state (Yes in step S233), parameter calculation corresponding to the second stage readjustment is unnecessary, and therefore parameter calculation corresponding to the first stage adjustment is performed. Various settings are made based on the obtained setting values (step S235). On the other hand, when the temporary target level Vtarget2 is lower than the desired target level Vtarget (No in step S233), parameter calculation for exposure amount control as second-stage readjustment is executed. The exposure amount control here is control for making the temporary target level Vtarget2 coincide with the desired target level Vtarget, and such a control parameter is calculated by the exposure amount control parameter calculation unit 511 (step S1). S234). The target level is corrected with priority over the parameters calculated in step S234, that is, the provisional exposure time setting value, aperture setting value, and provisional photoelectric conversion characteristic setting value obtained in steps S231 and S232. Various settings are performed based on the given values (step S235).
次に図30は、ダイナミックレンジ優先方式において、全パラメータの算出を各種設定に前置させる場合のAE制御フローを示すフローチャートである。この場合も、図27に基づいて説明した場合とは異なり、第1段階の調整としてダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるパラメータ算出(ステップS241)、露光量制御パラメータ算出部511によるパラメータ算出(ステップS242)が順次行われ、第2段階の再調整としてダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるパラメータ算出(ステップS244)が行われる。すなわち、前記ステップS241及びステップS242の制御パラメータ算出毎に、光電変換特性の設定及び露光時間や絞りの設定を行わず、ステップS244の第2段階の再調整としてのパラメータ算出が完了した後に、各種の設定動作を行わせる(ステップS245)点で、図27のフローとは相違している。
Next, FIG. 30 is a flowchart showing an AE control flow when the calculation of all parameters is preceded by various settings in the dynamic range priority method. Also in this case, unlike the case described with reference to FIG. 27, the parameter calculation by the dynamic range control parameter calculation unit 512 (step S241) and the parameter calculation by the exposure amount control parameter calculation unit 511 (step S242) as the first stage adjustment. ) Are sequentially performed, and parameter calculation (step S244) is performed by the dynamic range control
具体的には、先ず第1段階の調整の前段として、評価値検出部405において検出されたAE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512にて制御パラメータが算出され、仮の光電変換特性設定値が算出される(ステップS241)。そして第1段階の調整の後段として、同様にAE評価値に基づいて、露光量制御パラメータ算出部511にて制御パラメータが算出され、仮の露光時間設定値や絞り設定値等が算出される(ステップS242)。これに続いて、出力レベル判定部530により、第1段階の調整によるパラメータ算出後の仮想的な光電変換特性に基づいた場合の、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力である前記仮飽和出力レベルVmax2と、所望のセンサ出力である飽和出力レベルVmaxとが比較される(ステップS243)。
Specifically, as a first stage of the adjustment in the first stage, the control parameter is calculated by the dynamic range control
そして、仮飽和出力レベルVmax2と飽和出力レベルVmaxとが等しい状態である場合(ステップS243でYes)、第2段階の再調整に相当するパラメータ算出は不要であるので、第1段階の調整に相当するパラメータ算出で求められた設定値に基づいて、各種の設定が為される(ステップS245)。一方、仮飽和出力レベルVmax2が所望の飽和出力レベルVmaxを超過しているような場合(ステップS243でNo)、第2段階の再調整としてのダイナミックレンジ制御のためのパラメータ算出が実行される。ここでのダイナミックレンジ制御は、前記仮飽和出力レベルVmax2を所望の飽和出力レベルVmaxに一致させ、目標とするダイナミックレンジを確保(拡張)させるための制御であって、そのような制御パラメータが、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512にて算出される(ステップS244)。そして、ステップS244にて算出されたパラメータ、つまりステップS241及びステップS242で求められた仮の光電変換特性設定値及び仮の露光時間設定値や絞り設定値に対して、ダイナミックレンジを優先すべく修正が与えられた値に基づいて、各種の設定が行われるものである(ステップS245)。 If the provisional saturated output level Vmax2 and the saturated output level Vmax are equal (Yes in step S243), parameter calculation corresponding to the second-stage readjustment is unnecessary, which corresponds to the first-stage adjustment. Various settings are made based on the setting values obtained by the parameter calculation (step S245). On the other hand, when the temporary saturation output level Vmax2 exceeds the desired saturation output level Vmax (No in step S243), parameter calculation for dynamic range control as the second-stage readjustment is executed. The dynamic range control here is a control for ensuring (expanding) the target dynamic range by making the provisional saturated output level Vmax2 coincide with the desired saturated output level Vmax. It is calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512 (step S244). Then, the parameter calculated in step S244, that is, the temporary photoelectric conversion characteristic setting value obtained in step S241 and step S242, the temporary exposure time setting value, and the aperture setting value are corrected to give priority to the dynamic range. Various settings are performed based on the given values (step S245).
このようなAE制御を行う本実施形態にかかるデジタルカメラ1によれば、被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出の制御に関する露出評価値が露出評価値検出手段によって検出される。そして、この露出評価値を用いて、撮像センサの光電変換特性に基づいて露光量制御手段によって露光量の制御が行われると共に、この露出評価値を用いて、撮像センサの光電変換特性に基づいてダイナミックレンジ制御手段によってダイナミックレンジの制御が行われる。このように、撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連付けて、露光量制御手段による露光量制御とダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御とを行うことによって撮像装置の露出制御を行うことができるため、被写体輝度に応じて、被写体を最適な露光状態で、且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができる。これに加えて、目標とする被写体の輝度に対する撮像センサの出力レベル(ターゲットレベル)を確実に確保する一方でダイナミックレンジも適度に確保できる露出制御や、逆に撮像センサのダイナミックレンジを目標通りに確実に確保する一方で露光量も適度に確保できる露出制御が行える。
With the
(実施形態2)
以下、図面に基づいて、本発明の第2の実施形態につき説明する。
第2の実施形態では、第1の実施形態とAE制御方法が異なるものとなっている。第1の実施形態におけるAE制御は、図19(a)に示す露光量制御と、図19(b)に示すダイナミックレンジ制御とによって行われ、以下、(A)、(B)に示すように(この(A)(B)は前述の内容を要約したもの)、露光量制御は、露光時間(撮像センサの積分時間、或いはシャッタの開放時間)と、絞り(絞りの開口面積)との制御によってなされ、一方、ダイナミックレンジ制御は、光電変換特性(変曲点位置)の制御によってなされる構成であった。
(A)露光量制御(露光時間制御(積分時間やシャッタ開放時間制御)、或いは絞り制御(絞りの開口面積制御))
(B)ダイナミックレンジ制御(光電変換特性制御(変曲点位置制御))
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the second embodiment, the AE control method is different from that in the first embodiment. The AE control in the first embodiment is performed by the exposure amount control shown in FIG. 19A and the dynamic range control shown in FIG. 19B. Hereinafter, as shown in FIGS. (This (A) and (B) summarize the above-mentioned contents.) Exposure amount control is control of exposure time (integration time of the image sensor or shutter opening time) and aperture (aperture aperture area). On the other hand, the dynamic range control is configured by controlling the photoelectric conversion characteristics (inflection point position).
(A) Exposure amount control (exposure time control (integration time and shutter opening time control) or aperture control (aperture aperture area control))
(B) Dynamic range control (photoelectric conversion characteristic control (inflection point position control))
これに対し、第2の実施形態におけるAE制御では、以下[A]〜[C]に示すように、露光量制御を、絞り制御に基づく露光量制御と積分時間やシャッタ開放時間の制御に基づく露光量制御との各場合で(独立して)行い、ダイナミックレンジ制御を、前記と同様に光電変換特性(変曲点位置)の制御によって行うようにする。
[A]露光量制御(絞り制御(絞りの開口面積制御))
[B]ダイナミックレンジ制御(光電変換特性制御(変曲点位置制御))
[C]露光量制御(露光時間制御(積分時間制御やシャッタ開放時間制御))
On the other hand, in the AE control in the second embodiment, as shown in [A] to [C] below, the exposure amount control is based on the exposure amount control based on the aperture control and the control of the integration time and the shutter opening time. In each case of exposure amount control (independently), dynamic range control is performed by controlling photoelectric conversion characteristics (inflection point position) as described above.
[A] Exposure amount control (aperture control (aperture aperture area control))
[B] Dynamic range control (photoelectric conversion characteristic control (inflection point position control))
[C] Exposure amount control (exposure time control (integration time control and shutter opening time control))
このようなAE制御方法の違いに関し、第1の実施形態と本実施形態とでは、図31に示すように、撮像センサ30a、全体制御部50a(演算部510a、制御信号発生部520a)及びタイミング生成回路31a等が異なる構成とされている。第1の実施形態と同様の構成を有するものについては同一の番号を付し、この説明を省略する。なお、第2の実施形態におけるデジタルカメラをデジタルカメラ1aとする。
With respect to such a difference in AE control method, in the first embodiment and this embodiment, as shown in FIG. The
先ず、撮像センサ30aについて詳述する。図32は、第2の実施形態にかかるデジタルカメラ1aの撮像センサ30aにおける各画素の回路構成図の一例を示すものであり、第1の実施形態の図8に示す各画素G11〜Gmnに相当するものである。同図に示すように、撮像センサ30aの各画素G11〜Gmnは、フォトダイオードPD1、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)としてのトランジスタT10〜T13、及びFD(Floating Diffusion)から構成されている。トランジスタT10〜T13は、ここではNチャンネルMOSFETが採用されている。VDD、φRSB、φRST、φTX及びφVは、各トランジスタに対する信号(電圧)を示し、GNDは接地を示している。
First, the
フォトダイオードPD1は、感光部(光電変換部)であり、被写体からの入射光量に応じた電気信号(光電流IPD1)を出力する。トランジスタT12は、図8に示す定電流源307と対になってソースフォロワ増幅用の増幅回路(ソースフォロワアンプ)を構成するものであり、後述する電圧V1OUTに対する増幅(電流増幅)を行う。トランジスタT13は、ゲートに印加する電圧(信号φV)に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する信号読み出し用のトランジスタである。トランジスタT13のソースは、図8に示す出力信号線306に接続されており、トランジスタT13がオンした場合、トランジスタT12で増幅された電流を出力電流として出力信号線306へ導出する。
The photodiode PD1 is a photosensitive portion (photoelectric conversion portion), and outputs an electrical signal (photocurrent IPD1) corresponding to the amount of incident light from the subject. The transistor T12 is paired with the constant
トランジスタT10は、同トランジスタのゲートに印加される電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作するものであって、当該ゲート電位の高低によるオン、オフ切り替えに応じて、フォトダイオードPD1で発生した光電流IPD1(電荷)のFDに対する転送、非転送の切り替えを行う所謂転送ゲートとなるものである。フォトダイオードPD1で発生した光電流IPD1はフォトダイオードPD1の寄生容量に流れてその電荷が蓄積され、蓄積電荷量に応じた電圧が発生する。このときトランジスタT10がオン状態であれば、この寄生容量に蓄積された電荷(負電荷)がFDへ向けて移動する。FDは、電荷(信号電荷)を一旦保持しておく電荷保持部であり、この保持した電荷を電圧に変える(電荷電圧変換を行う)所謂キャパシタの役割を担うものである。 The transistor T10 operates as a switch that is turned on / off in accordance with a voltage applied to the gate of the transistor, and is generated in the photodiode PD1 in accordance with on / off switching depending on the level of the gate potential. This is a so-called transfer gate that switches between transfer and non-transfer of the photocurrent IPD1 (charge) to the FD. The photocurrent IPD1 generated in the photodiode PD1 flows into the parasitic capacitance of the photodiode PD1, the charge is accumulated, and a voltage corresponding to the accumulated charge amount is generated. At this time, if the transistor T10 is turned on, the charge (negative charge) accumulated in the parasitic capacitance moves toward the FD. The FD is a charge holding unit that temporarily holds a charge (signal charge), and plays a role of a so-called capacitor that changes the held charge into a voltage (performs charge-voltage conversion).
トランジスタT11(リセットゲートトランジスタ)は、同トランジスタのゲート電圧の高低によるオン、オフ切り替えに応じてFDに対するリセットバイアスの印加、非印加の切り替えを行うものであるとともに(例えばトランジスタT11がオン状態の場合、トランジスタT10もオン状態となっており、トランジスタT11、FD、トランジスタT10及びフォトダイオードPD1を挟んだφRSB及びGND間にリセットバイアスがかけられた状態となる)、ゲート電圧を後述のMid電位(中電位)とすることで、フォトダイオードPD1からFDに移動する電荷(FDを流れる電流)のFD及びトランジスタT11による電荷電圧変換によってそれぞれ線形変換及び対数変換を行わせるものである。 The transistor T11 (reset gate transistor) switches between application and non-application of a reset bias to the FD according to on / off switching depending on the gate voltage of the transistor (for example, when the transistor T11 is in an on state) The transistor T10 is also in an on state, and a reset bias is applied between φRSB and GND across the transistors T11, FD, transistor T10, and the photodiode PD1, and the gate voltage is set to a Mid potential (middle) Potential), linear conversion and logarithmic conversion are respectively performed by FD of charge moving from the photodiode PD1 to the FD (current flowing through the FD) and charge-voltage conversion by the transistor T11.
この場合、トランジスタT11にはMid電位に応じた電流(リセット電流)が流れ、トランジスタT11のソースが当該リセット電流に応じた電位となる。そして、フォトダイオードPD1から移動してくる電荷による電位が、Mid電位に応じたトランジスタT11のソース電位より小さい場合には(撮像する被写体の輝度が低く、つまり被写体が暗く、フォトダイオードPD1に入射される入射光量が少ない場合には)、FDにおいて線形変換としての電荷電圧変換が行われ、一方、当該ソース電位を超える場合には(撮像する被写体の輝度が高く、つまり被写体が明るく、フォトダイオードPD1に入射される入射光量が多い場合には)、トランジスタT11において対数変換としての電荷電圧変換が行われる。 In this case, a current (reset current) corresponding to the Mid potential flows through the transistor T11, and the source of the transistor T11 becomes a potential corresponding to the reset current. When the potential due to the charge moving from the photodiode PD1 is smaller than the source potential of the transistor T11 corresponding to the Mid potential (the luminance of the subject to be imaged is low, that is, the subject is dark and is incident on the photodiode PD1). When the incident light quantity is small, charge-voltage conversion as linear conversion is performed in the FD, and when the source potential is exceeded (when the luminance of the subject to be imaged is high, that is, the subject is bright, the photodiode PD1 In the case where the amount of incident light incident on is large), charge-voltage conversion as logarithmic conversion is performed in the transistor T11.
これにより、FDとトランジスタT12との接続ノード、すなわち出力V1OUTには、FDにおける光電流IPD1の積分値による線形出力としての電圧、或いはトランジスタT11における光電流IPD1に応じた電流−電圧変換による対数出力としての電圧が現れる。すなわち、光電変換特性における線形特性領域での出力値は、当該FDにおける光電流IPD1の積分値となるが、対数特性領域については、FD部に蓄えられた電荷による電位がトランジスタT11(リセットゲート)のソース電流を超えた領域において、光電流IPD1と等しい電流が該トランジスタT11に流れ、このトランジスタT11において光電流IPD1が電流−電圧変換された値(電圧)が当該出力値としてFD部に現れる。このトランジスタT11での電流−電圧変換が上記対数変換に相当する。したがって、後述するように、線形特性領域での出力値にはFD部や寄生容量部での積分効果が現れて、撮像センサ30aの露光時間に応じて該線形特性領域(線形特性領域の傾き)が変化するが、対数特性領域での出力値には、FD部や寄生容量部での積分効果は現れず、撮像センサ30aの露光時間に関わらず該対数特性領域の光電変換特性は固定となる(この場合の対数特性領域には時間の概念が含まれないと表現することもできる)。そして、トランジスタT13がオンされると、これら各電圧に応じたトランジスタT12による増幅電流が、トランジスタT13を介して出力電流として出力信号線306に導出される。このように第2の実施形態において、撮像センサ30a(各画素)は、前記撮像センサ30におけるキャパシタCやトランジスタT3からなる積分回路を備えておらず、当該積分回路を備えずにFD(或いはこのFDに対する転送ゲートやリセットゲート等)を備えた回路構成とされることで、被写体輝度(或いはセンサ入射輝度)に応じて線形変換又は対数変換された出力信号を得ることが可能となる。
As a result, the connection node between the FD and the transistor T12, that is, the output V1OUT has a voltage as a linear output based on the integral value of the photocurrent IPD1 in the FD or a logarithmic output by current-voltage conversion according to the photocurrent IPD1 in the transistor T11. Appears as a voltage. That is, the output value in the linear characteristic region in the photoelectric conversion characteristic is an integral value of the photocurrent IPD1 in the FD, but in the logarithmic characteristic region, the potential due to the charge stored in the FD portion is the transistor T11 (reset gate). In the region exceeding the source current, a current equal to the photocurrent IPD1 flows in the transistor T11, and a value (voltage) obtained by current-voltage conversion of the photocurrent IPD1 in the transistor T11 appears in the FD section as the output value. The current-voltage conversion in the transistor T11 corresponds to the logarithmic conversion. Therefore, as will be described later, an integration effect in the FD portion and the parasitic capacitance portion appears in the output value in the linear characteristic region, and the linear characteristic region (inclination of the linear characteristic region) depends on the exposure time of the
なお、撮像センサ30aは、撮像センサ30と比べて回路構成がより簡易なものとなっていることから(例えば上述のようにキャパシタCやトランジスタT3からなる積分回路等が削除された回路構成となっているため)、撮像センサ30aの開口率が増加し、センサ面に入射される光に対する感度(センサ出力)が向上する。
The
図33は、撮像センサ30aの前記図32に示す画素の撮像動作に関するタイミングチャートの一例であり、図33(a)は、全画素における垂直ブランク期間中の電荷蓄積(露光)動作に関するタイミングチャートを示し、図33(b)は、水平ブランク期間中における、電荷蓄積終了後の垂直走査による各行の画素の電荷掃き出し動作に関するタイミングチャートを示している。ここではNチャンネルMOSFETの極性上、以下のようにHi(ハイ)でオン、Low(ロー)でオフとなる。
FIG. 33 is an example of a timing chart relating to the imaging operation of the pixel shown in FIG. 32 of the
まず、図33(a)において、符号1001で示す位置で信号φRSTをHi、符号1002で示す位置で信号φTXをHiにする。これによりFDに対して前記リセットバイアスが印加される。そして、信号φRST、φTXの両方がHiである期間内に、符号1003で示す位置で信号φRSBを一旦Lowとすることで、FD部の電位を高輝度光入射時の状態にセットし(電荷ゼロの状態から電荷蓄積が開始できるようにセットし)、さらに当該電位を符号1004に示す位置でHiに戻すことで、全画素のFDに対するリセット(リフレッシュ)動作を行う。このFDに対するリセット動作によりFD部の電荷の安定性が保たれるようになる。
First, in FIG. 33A, the signal φRST is set to Hi at the position indicated by
その後、符号1005に示す位置で、全画素同時にトランジスタT11のゲートに対する信号φRSTをHiから中(Middle)電位(この電位をMidと表現する)とし、このMid電位となっている期間(符号1005の位置から後述の符号1006の位置までの区間)において、FDでの電荷の蓄積及びこの蓄積電荷に対する線形変換又は対数変換での電圧変換を行う。このとき、信号φRSTのHi電位とMid電位との差分(この差分をΔRSTとする)の大きさに応じて、線形変換(又は対数変換)される割合が変化する。
Thereafter, at the position indicated by
具体的には、ΔRSTが大きいほど、撮像センサ30aの光電変換特性の変曲点におけるセンサ出力レベル(Vth)が高くなり、つまり光電変換特性における線形特性領域の割合が大きくなり(対数特性領域の割合が小さくなり)、ΔRSTが小さいほど、同変曲点レベルが低くなり、線形特性領域の割合が小さくなる(対数特性領域の割合が大きくなる)。このように、差分ΔRSTの大きさを制御することによって、前記図11での説明と同様、撮像センサ30aの光電変換特性の変曲点の出力レベル(変曲点位置)が制御されることになる(これは後述の図36に示す場合に相当する)。
Specifically, as ΔRST increases, the sensor output level (Vth) at the inflection point of the photoelectric conversion characteristic of the
なお、前記ΔRST(Midレベル)の制御は、線形特性領域と対数特性領域との傾きがいずれも固定された状態で変曲点の位置を変化させていく、つまり光電変換特性における線形特性から対数特性への切り替わり点(オフセット)を変化させる制御であるとも言える。 The control of ΔRST (Mid level) is performed by changing the position of the inflection point in a state where the slopes of the linear characteristic region and the logarithmic characteristic region are both fixed, that is, the logarithm from the linear characteristic in the photoelectric conversion characteristic. It can also be said that this control is to change the switching point (offset) to the characteristic.
ところで、上述のように信号φTXがHiの状態において、信号φRSTがHiからMidとなる時点を開始点として、信号φTXがHiからLowとなり且つ信号φRSTがMidからLowとなる時点を終了点とした期間、すなわち信号φRSTがMidとなっている期間(この期間をΔLとする)が、ここではこの期間ΔLが撮像センサ30aの各画素の露光時間(積分時間)つまり電荷の蓄積時間(蓄積時間ΔL)となる。この蓄積時間ΔLの長さの制御は、後述するタイミング生成回路31aを介したセンサ露光時間制御信号発生部522aによって行われる。なお、前記ΔRST値の大きさの制御、すなわち信号φRSTをHiからMidにするときのMid電位のレベルの制御は、後述するタイミング生成回路31aを介したダイナミックレンジ制御信号発生部521aによって行われる。
By the way, as described above, when the signal φTX is Hi, the start point is the time when the signal φRST is changed from Hi to Mid, and the end point is the time when the signal φTX is changed from Hi to Low and the signal φRST is changed from Mid to Low. The period, that is, the period during which the signal φRST is Mid (this period is assumed to be ΔL). Here, this period ΔL is the exposure time (integration time) of each pixel of the
そして、符号1006の位置で信号φTXをHiからLowにするとともに、符号1007の位置で信号φRSTをMidからLowにすることで、電荷蓄積期間(この電荷蓄積期間をΔLとする)内にFDに蓄積された電荷がホールドされる(全画素同時に電荷の蓄積動作が終了される)。
Then, the signal φTX is changed from Hi to Low at the
次に、図33(b)において、前記図33(a)での全画素に対する電荷蓄積が終了した後、図8に示す垂直走査回路301による垂直走査によって選択された行(画素行)の信号φVを、符号1011に示す位置でHiとすることでトランジスタT13をオンし、当該選択された行の各画素のFDに蓄積された電荷を垂直信号線(図8に示す出力信号線306−1、306−2、・・・306−m)に読み出す(掃き出す)。ただし、この符号1011に示す位置での電荷読み出し動作は、図33(a)の符号1006(1007)に示す位置での電荷蓄積終了を受けて開始されることを示している。そして、この読み出した信号電荷を垂直信号線で伝送させ、図8に示す各選択回路308に備えるサンプルホールド回路に一旦保持させる。
Next, in FIG. 33B, after the charge accumulation for all the pixels in FIG. 33A is completed, the signal of the row (pixel row) selected by the vertical scanning by the
その後、符号1012に示す位置において、前記選択された行の(各画素に対する)信号φRSTをLowからHiに変化させ、同時に、符号1013に示す位置において当該選択された行の信号φRSBをHiからLowにすることで、FD部の電位を高輝度入射時の状態にセットする。そして、信号φRSTをHiにしたままの状態で、符号1014に示す位置において信号φRSBをHiに戻し、リセットゲート(トランジスタT11)の閾値に応じた値にFDをリセットする。この状態で信号φVを符号1015に示す位置でHiとすることで、ノイズ信号を垂直信号線に読み出し、図8に示す後段の補正回路309に備えたノイズ用サンプルホールド回路に保持する。
Thereafter, the signal φRST (for each pixel) of the selected row is changed from Low to Hi at the position indicated by
ところで、図33(b)に示す信号φSHS及びφSHNは、それぞれ後段の選択回路308における(シグナル用)サンプルホールド回路及び補正回路309におけるノイズ用サンプルホールド回路でのサンプルホールド制御信号を示している。これらサンプルホールド制御信号に基づいて、符号1016及び符号1017に示すように、前記符号1011、1015に示す信号φVがHiとなるタイミングに応じて、それぞれ各サンプルホールド回路によりシグナル(画像信号)及びノイズ(ノイズ信号)がサンプルホールドされる。そして、このサンプルホールドにより得られた画像信号とノイズ信号との差分をとる(シグナル信号からノイズ信号を減算する)ことで、当該各行の各画素に対する、リセットゲートの閾値ばらつきが除去された画像信号が得られる。なお、信号φTXは、水平ブランク期間中において常時Lowレベルとなっている。
Incidentally, signals φSHS and φSHN shown in FIG. 33B indicate sample-hold control signals in the sample-and-hold circuit (for signal) in the
図31に戻って、デジタルカメラ1aの全体制御部50aでは、AE制御パラメータ算出部5110aにおいて、第1の実施形態と同様、被写体輝度に応じた露出制御(AE制御)を行うべく、撮影の際の最適な露光量と撮像センサ30aの光電変換特性(ダイナミックレンジ)とに設定するための制御パラメータが算出される。これに関し、第2の実施形態では、上述した[A]、[B]、[C]の各場合の制御に関する制御パラメータが算出される。AE制御パラメータ算出部5110aは、露光量制御パラメータ算出部511aとしての露光時間制御パラメータ算出部5112及び絞り制御パラメータ算出部5113と、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aとを備えている。
Referring back to FIG. 31, in the
露光時間制御パラメータ算出部5112は、露光時間を最適化するための制御パラメータを算出するものであり、前記評価値検出部405において検出されるAE評価値と、前記光電変換特性情報記憶部516に記憶されているAE評価値取得時点における撮像センサ30aの光電変換特性情報とに基づいて、被写体輝度に応じた露光時間設定値を算出する。この露光時間設定値は、露光量設定用の所定の輝度(露光量設定用輝度)に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性へと変化する露光量となるように、露光時間(撮像センサ30aの積分時間、或いはシャッタ23の開放時間)を制御するためのための設定値である。
The exposure time control
絞り制御パラメータ算出部5113は、絞りを最適化するための制御パラメータを算出するものであり、前記露光時間設定値と同様に、評価値検出部405にて検出されるAE評価値と、光電変換特性情報記憶部516に記憶されているAE評価値取得時点における撮像センサ30aの光電変換特性情報とに基づいて、被写体輝度に応じた絞り設定値を算出する。この絞り設定値は、露光量設定用輝度に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性へと変化する露光量となるように、絞り(絞り22の開口面積)を制御するための設定値である。
The aperture control
ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aは、被写体輝度に応じて撮像センサ30aの光電変換特性(ダイナミックレンジ)を最適化するための制御パラメータを算出するものである。ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aは、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度に対して撮像センサ30aが飽和出力レベルとなる光電変換特性(ダイナミックレンジ)が得られるように、光電変換特性の変曲点位置を制御するための光電変換特性設定値を算出する。この算出に際しても、光電変換特性情報記憶部516に記憶されているAE評価値取得時点における撮像センサ30aの光電変換特性情報が参照される。
The dynamic range control parameter calculation unit 512a calculates a control parameter for optimizing the photoelectric conversion characteristic (dynamic range) of the
全体制御部50aの露光量制御パラメータ算出部511a及びダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにより算出された露光量制御パラメータ(露光時間制御パラメータや絞り制御パラメータ)、及びダイナミックレンジ制御パラメータは、制御信号発生部520aに入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路31aや駆動部60を動作させるための制御信号が制御信号発生部520aの各部で生成される。この制御信号発生部520aでは、特にダイナミックレンジ制御信号発生部521a及びセンサ露光時間制御信号発生部522aにおける動作が、撮像センサ30aに対するものとして第1の実施形態の場合と異なっている。
The exposure amount control parameters (exposure time control parameter and aperture control parameter) calculated by the exposure amount control
すなわち、ダイナミックレンジ制御信号発生部521aは、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにおいて算出された撮像センサ30aの光電変換特性設定値に応じて、線形特性領域から対数特性領域への切り替わり点である変曲点の出力レベルを調整するためのタイミング生成回路31a(撮像センサ30a)に対する駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路31aへ送信する。上述したように撮像センサ30aの光電変換特性は当該撮像センサ30aに対する信号φRSTのHiとMidとの差分ΔRSTを制御することでその変曲点が変動することから、ダイナミックレンジ制御信号発生部521aは、この信号φRSTのΔRST(Midレベル)の大きさを制御するべくタイミング生成回路31aに対する駆動信号を制御することで、撮像センサ30aのダイナミックレンジが被写体の輝度に適するよう制御する。なお、タイミング生成回路31aは、入力された当該ΔRSTに対応する駆動信号に応じて、撮像センサ30aのダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30aを駆動させる。
That is, the dynamic range control
また、センサ露光時間制御信号発生部522aは、露光時間制御パラメータ算出部5112において算出された露光時間設定値に応じて、所要の露光時間を確保するためのタイミング生成回路31aに対する駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路31aへ送信する。ここでの駆動信号は、上述したように撮像センサ30aに対する信号φRSTが中電位Midとなる蓄積時間ΔLを、露光時間設定値に応じて適宜な時間に設定する制御信号である。なお、タイミング生成回路31aは、上記と同様、入力されたΔLに対応する駆動信号に応じて、撮像センサ30aの露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30aを駆動させる。
Further, the sensor exposure time control
なお、前記絞り制御パラメータ算出部5113によって算出された絞り設定値は絞り制御信号発生部525に入力され、絞り制御信号発生部525では、この絞り設定値に基づいて、絞り22の開口面積を設定するための駆動部60に対する駆動信号を生成し、これを駆動部60へ送信する。また、シャッタ制御信号発生部523では、同様に、露光時間制御パラメータ算出部5112にて算出された露光時間設定値に基づいて、シャッタ23のシャッタスピード(シャッタ開放時間)を該露光時間に合わせて設定する制御信号を生成し、これを駆動部60へ送信する。
The aperture setting value calculated by the aperture control
ところで、前記AE制御パラメータ算出部5110aは、第1の実施形態と同様、算出優先順位設定部5111aを備えている。算出優先順位設定部5111aは、AE制御時における、露光量制御パラメータの算出、すなわち[A]の場合の絞り制御パラメータの算出及び[C]の場合の露光時間制御パラメータの算出と、[B]の場合のダイナミックレンジ制御パラメータの算出との3つの場合の制御パラメータの算出優先順位を設定する。算出優先順位設定部5111aにおける当該優先順位の設定は、ユーザによるモード設定スイッチ105等による操作部100からの指示入力に応じてなされる。なお、本実施形態でも、露光量制御パラメータの算出が優先される制御モードをターゲットレベル優先モード、ダイナミックレンジ制御パラメータの算出が優先される制御モードをダイナミックレンジ優先モードという。ただし、絞り制御パラメータと露光時間制御パラメータとのどちらが先に算出されたとしても(これらは同じ露光量制御パラメータ算出であるので)、これらがダイナミックレンジ制御パラメータの算出より優先されていれば、ターゲットレベル優先モードという。このAE制御における[A]〜[C]の各制御を優先順位を設定して実行することについては後に詳述する。
By the way, the AE control
次に、図34〜図36を用いて、第2の実施形態のAE制御における、上述の[A]絞り制御に基づく露光量制御、[B]光電変換特性制御に基づくダイナミックレンジ制御、[C]露光時間制御に基づく露光量制御について説明する。 Next, with reference to FIGS. 34 to 36, in the AE control of the second embodiment, the exposure amount control based on the above-mentioned [A] aperture control, [B] the dynamic range control based on the photoelectric conversion characteristic control, [C The exposure amount control based on the exposure time control will be described.
図34は、[A]における、「絞り制御」に基づく露光量制御を行う場合の撮像センサ30aの光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図である。ただし、同図の横軸は、第1の実施形態における光電変換特性グラフ(例えば図19)の横軸に示す「センサ入射輝度」ではなく、「被写体輝度」となっている(図35、36も同じ)。これは、ここで扱う横軸の輝度が、被写体からの輝度光によって撮像センサが所定時間(積分時間、シャッタ開放時間)露光された結果得られる値としての所謂時間の概念を含む輝度値(センサ入力輝度)ではなく、被写体の輝度そのものの値(絶対的な輝度値)であることを示すものである。なお、縦軸は第1の実施形態と同じくセンサ出力を示している。
FIG. 34 is a graph showing how the photoelectric conversion characteristics of the
図34に示すように、絞り、すなわち絞り22の開口面積が制御されることで、撮像センサ30aの光電変換特性全体が符号Hで示す矢印方向に変化(移動)する。具体的には、第1の実施形態における図19(a)の場合と同様に、例えば、光電変換特性1021の線形特性領域における所定の輝度Lt1(露光量設定用輝度)に対するセンサ出力の値(点1022でのセンサ出力)が、Vtarget(点1023でのセンサ出力)となる(ここでは輝度Lt1でのセンサ出力は点1022から点1023へ増加している)ような光電変換特性1031を算出する(このとき、変曲点1024は変曲点1025へ平行移動され、センサ出力Vthの値は変化しない)。換言すれば、Vtargetとなるセンサ出力を得るための被写体輝度が、輝度Lt2からLt1へと変化(低下)するように光電変換特性が変化する。なお、上述したように被写体輝度を扱うことにより、露光時間に依存せず、すなわち時間(露光時間)の概念とは関係なく、絞りの開口面積を変化させて、その絶対的な輝度としての被写体輝度に対して得られるセンサ出力値を変化させることができる。これにより、図34に示すように光電変換特性全体が変化するように制御することが可能となる。
As shown in FIG. 34, the aperture, that is, the aperture area of the
ここで、前記露光量設定用輝度(輝度Lt1)に対するセンサ出力の値が、Vtargetとなるよう光電変換特性を変化させるために必要な絞り22の開口面積は、第1の実施形態と同様にして算出する。具体的には、例えば前記図20、22で説明した方法と同様にして増幅率Gain(=Vtarget/VtAve)を求め、この増幅率Gainから、前記図21に示すように場合分けを行うなどして増幅率Gt及び増幅率Gsを算出し(Gain=Gt*Gs)、さらにこれら増幅率Gt及び増幅率Gsから露光時間T2及び絞りの開口面積S2を算出するという方法で行う(当該演算によって得られる絞りの開口面積S2が、図34での露光量制御で用いられる絞りの開口面積に相当し、この絞り開口面積が得られるよう調整するための設定値が「絞り設定値」となる)。
Here, the aperture area of the
前記絞りの開口面積を求めるための演算は(絞りの開口面積を算出する過程で露光時間も自ずと算出される)、演算部510aの絞り制御パラメータ算出部5113にて行われる。なお、これに限らず、例えば絞りの開口面積を導出する途中過程での演算(例えば増幅率Gt及び増幅率Gsの算出)は、露光時間制御パラメータ算出部5112にて行い、その後、増幅率Gsからの絞りの開口面積の算出を、絞り制御パラメータ算出部5113で行うようにしてもよい。
The calculation for obtaining the aperture area of the aperture (the exposure time is also calculated in the process of calculating the aperture area of the aperture) is performed by the aperture control
なお、上記演算に用いる例えば輝度Lt1といった輝度情報は、第1の実施形態と同様、分割測光部4051にて分割測光を行い主被写体輝度や周辺被写体輝度を求めるとともに、ヒストグラム算出部4052や最大/最小輝度算出部4054において輝度ヒストグラムや最大・最小輝度の情報等を求め、これらの情報を用いて算出してもよい(以下の[C]、[B]の場合も同様である)。
For example, the luminance information such as luminance Lt1 used in the above calculation is divided into photometry by the divided
図35は、前記[C]における、「露光時間制御」に基づく露光量制御を行う場合の撮像センサ30aの光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図である。第1の実施形態では、露光時間を制御することで線形特性領域及び対数特性領域(光電変換特性全体)が変化していたが(図19(a)参照)、本実施形態では撮像センサ30aの特性上、露光時間(積分時間)が変化しようとも、被写体輝度に対して対数変換されて出力されるセンサ出力値は変化しない、つまり対数特性領域には露光時間に関する時間の概念が含まれず、したがって、露光時間を変化させることにより、対数特性領域が固定された状態で(対数特性領域の位置や傾きが変化せずに)線形特性領域の傾きが変化する。
FIG. 35 is a graph showing how the photoelectric conversion characteristics of the
図35においては、露光時間が変化することで、例えば実線で示す光電変換特性1041の線形特性領域における傾きK1が、2点鎖線で示す光電変換特性1051の線形特性領域における傾きK2へと変化する(逆の変化もある)。線形特性領域の傾きが変化する一方で、対数特性領域は固定された状態となっているため、見かけ上、線形特性領域と対数特性領域との切り替わり点である変曲点の位置が、符号Iで示す矢印方向(対数特性領域の傾きに沿った方向)に例えば変曲点1042から変曲点1052に移動されるようにして、光電変換特性1041から光電変換特性1051へと変化する。なお、線形特性領域の傾きが変化する(見かけ上の変曲点位置が変化する)ことにより、光電変換特性における線形特性領域と対数特性領域との割合も変化する。
In FIG. 35, when the exposure time changes, for example, the slope K1 in the linear characteristic region of the photoelectric conversion characteristic 1041 indicated by a solid line changes to the slope K2 in the linear characteristic region of the photoelectric conversion characteristic 1051 indicated by a two-dot chain line. (There is also the opposite change.) While the slope of the linear characteristic region changes, the logarithmic characteristic region is in a fixed state. Therefore, the position of the inflection point, which is the switching point between the linear characteristic region and the logarithmic characteristic region, appears as I The photoelectric conversion characteristic 1041 is changed to the photoelectric conversion characteristic 1051 so as to be moved from the
具体的には、露光時間を制御することによって、例えば同じ被写体輝度(例えばLt100)に対するセンサ出力が、光電変換特性1041における符号1043に示すセンサ出力レベルから光電変換特性1051における符号1053に示すセンサ出力レベル(Vtarget)まで増加する(被写体輝度が同じでも、それが露光される時間が増加すれば、それに応じてセンサ出力が増加する)。換言すれば、Vtargetとなるセンサ出力を得るための被写体輝度が、光電変換特性1041に対するLt200から光電変換特性1051に対するLt100へと変化(低下)するように光電変換特性が変化する。
Specifically, by controlling the exposure time, for example, the sensor output for the same subject luminance (for example, Lt100) is changed from the sensor output level indicated by
ところで、露光時間の制御は、上述したように撮像センサ30aの積分時間(蓄積時間ΔL)、及び/又はシャッタ23の開放時間(シャッタ速度)の制御によって行われるが、上記輝度Lt100(露光量設定用輝度)に対するセンサ出力の値がVtargetとなるよう光電変換特性を変化させるために必要な撮像センサ30aの積分時間、或いはシャッタ23の開放時間は、上記[A]の絞りの制御による露光量制御の場合と同様にして算出する。すなわち、先ず増幅率Gain(=Vtarget/VtAve)を求め、この増幅率Gainから、増幅率Gt及び増幅率Gsを算出し(Gain=Gt*Gs)、さらにこれら増幅率Gt及び増幅率Gsから露光時間T2及び絞りの開口面積S2を算出するという方法で行う(当該演算によって得られる露光時間T2が、図35での露光量制御で用いられる露光時間に相当し、この露光時間が得られるよう調整するための設定値が「露光時間設定値」となる)。
Incidentally, as described above, the exposure time is controlled by controlling the integration time (accumulation time ΔL) of the
前記露光時間設定値を求めるための演算は(露光時間を算出する過程で絞りの開口面積も自ずと算出される)、露光時間制御パラメータ算出部5112にて行われる。なお、この場合も前記[A]と同様、露光時間を導出する途中過程での演算(増幅率Gt及び増幅率Gsの算出)は、絞り制御パラメータ算出部5113にて行い、その後、増幅率Gtからの露光時間の算出を、露光時間制御パラメータ算出部5112において行うようにしてもよい。
The calculation for obtaining the exposure time setting value (the aperture area of the aperture is also calculated in the process of calculating the exposure time) is performed by the exposure time control
このように、露光時間を制御して、対数特性領域を固定させた状態で線形特性領域を変化させるような露光量制御を行うことで、ダイナミックレンジを維持したまま、つまり図35においてセンサ出力飽和レベルVmaxに対する被写体輝度Lm100の値を変化させることなく、線形特性領域だけ変化させる制御が可能となる。 In this way, by controlling the exposure time and performing exposure amount control that changes the linear characteristic region while the logarithmic characteristic region is fixed, the dynamic range is maintained, that is, the sensor output saturation in FIG. It is possible to control to change only the linear characteristic region without changing the value of the subject luminance Lm100 with respect to the level Vmax.
換言すれば、当該[C]の場合の露光量制御が可能となることで、例えば全体的に露光量を調整したい場合、すなわち暗い場所で撮影された画像を全体的に明るくしたい場合には、[A]における光電変換特性全体を変化させてダイナミックレンジを広げることが可能な露光量制御を行い(図34参照)、一方、例えばダイナミックレンジはこれでよいものの、輝度が低い部分の画像の露光量調整(コントラストや明るさの調整)を行いたい場合には、[C]の露光量制御を行う、というように、露光量制御方法の選択肢(自由度)が増すことになり、ひいてはより精度の高いAE制御が行えるようになる。なお、デジタルカメラ1aは、[A]の絞り制御に基づく露光量制御を行う構成、又は[C]の露光時間制御に基づく露光量制御を行う構成の何れか一方のみを備えている、すなわち当該露光量制御を、絞り制御又は露光時間制御の何れか一方のみの制御により行う構成であってよい。
In other words, the exposure amount control in the case of [C] becomes possible. For example, when it is desired to adjust the exposure amount as a whole, that is, when it is desired to make the image photographed in a dark place as a whole brighter, Exposure amount control capable of widening the dynamic range by changing the entire photoelectric conversion characteristics in [A] is performed (see FIG. 34). On the other hand, for example, although the dynamic range is sufficient, exposure of an image of a low-luminance portion is performed. When you want to adjust the amount (contrast and brightness), the exposure amount control options (degrees of freedom) will increase, such as [C] exposure amount control. High AE control can be performed. The
図36は、前記[B]における、「光電変換特性制御」に基づくダイナミックレンジ制御を行う場合の撮像センサ30aの光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図である。ここでは、光電変換特性、すなわち変曲点の出力レベル(センサ出力Vth)が制御されることでダイナミックレンジの制御が行われる。具体的には、第1の実施形態における図19(b)の場合と同様、例えばダイナミックレンジ設定用被写体輝度である輝度Lm20に対するセンサ出力が、光電変換特性1061における点1062でのセンサ出力(Vover)から光電変換特性1071における点1072でのセンサ出力(Vmax;撮像センサ30aの飽和出力レベル)まで減少するように、別の見方をすれば、センサ出力Vmaxを得ることが可能な最大輝度が、点1063での輝度Lm10から点1072での輝度Lm20へと大きくなるように(ダイナミックレンジが広がるように)、変曲点位置が変曲点1064(Vth1)から変曲点1074(Vth2)に変化される(この変曲点の変化によって、対数特性領域が符号Jで示す矢印方向(センサ出力軸方向)に傾きが一定のまま平行移動する)。
FIG. 36 is a graph showing how the photoelectric conversion characteristics of the
このようにダイナミックレンジを制御するための変曲点位置の制御に関する光電変換特性設定値は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aによって算出される。光電変換特性設定値の算出方法は、図23に示す第1の実施形態と同様である。すなわち、光電変換特性の線形特性領域及び対数特性領域をそれぞれモデル化することで、所要のダイナミックレンジを確保するべく変化(移動)した後の光電変換特性の変曲点(図36では例えば変曲点1074;Vth2)を算出し、変化前の光電変換特性の変曲点(例えば変曲点1064;Vth1)がこの変化後の変曲点の位置となるよう光電変換特性を変化させるための制御値として「光電変換特性設定値」が算出される。
Thus, the photoelectric conversion characteristic setting value related to the control of the inflection point position for controlling the dynamic range is calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512a. The calculation method of the photoelectric conversion characteristic setting value is the same as that of the first embodiment shown in FIG. That is, by modeling the linear characteristic region and the logarithmic characteristic region of the photoelectric conversion characteristic, the inflection point of the photoelectric conversion characteristic after changing (moving) to ensure a required dynamic range (in FIG. 36, for example, the inflection point).
この算出された光電変換特性設定値に基づいて、実際に変曲点の出力レベル(Vth)を変化させるための制御信号、つまり上述したΔRST(信号φRSTのMid電位のレベル)を制御するための信号がダイナミックレンジ制御信号発生部521aにより発生される。そして、このΔRSTが制御されることにより、撮像センサ30aの光電変換特性における変曲点での出力レベルが制御される。図36においては、光電変換特性1061に対する或るΔRSTによる変曲点1064の出力レベルがセンサ出力1065である場合、例えばこのΔRSTを減少させると、センサ出力1065からセンサ出力1075へと出力レベルが小さくなり、これに応じて変曲点位置も光電変換特性1071の変曲点1074へと移動する(ΔRSTを増加させる場合は逆に変曲点1074から変曲点1064へと変化する)。このように、[B]の場合のダイナミックレンジ制御における光電変換特性の制御は、ΔRSTの制御によって実現される。
Based on the calculated photoelectric conversion characteristic setting value, a control signal for actually changing the output level (Vth) of the inflection point, that is, the above-described ΔRST (the level of the Mid potential of the signal φRST) is controlled. A signal is generated by the dynamic range
なお、第2の実施形態においても同様に、光電変換特性設定値に基づく光電変換特性(変曲点位置)の制御は、飽和判別部4055(図15参照)によって撮像センサ30aの出力レベルが飽和していないと判別された場合に行われ、該出力レベルが飽和していると判別された場合には、飽和画素数に応じてΔVth分だけ変曲点での出力レベルを低下させるように(図24(a)参照)、すなわち撮像センサ30aによって、より高輝度側での撮影を可能とするべくダイナミックレンジを広げるように光電変換特性を変化させてもよい。
Similarly in the second embodiment, the output level of the
上述のように、[A]絞り制御(露光量制御)、[B]ダイナミックレンジ制御、及び[C]露光時間制御(露光量制御)によってAE制御が行われるが、ここで、絞り制御パラメータの算出、露光時間制御パラメータの算出、及びダイナミックレンジ制御パラメータの算出を優先順位をつけて行うということについて以下に詳述する。ただし本第2の実施形態における優先順位とは、必ずしも[A]、[B]、[C]の3つのみの制御ではなく、これらのいずれかの制御が再度実行される場合、すなわち例えば[A]、[C]、[B]、[A]、[C]などと同じ制御が再度実行される(ここでは[A]、[C]が再度実行されている)ような、全体で3つより多い制御で構成される場合を含むこれら[A]〜[C]に対する優先順位を示すものである。 As described above, AE control is performed by [A] aperture control (exposure amount control), [B] dynamic range control, and [C] exposure time control (exposure amount control). The calculation, exposure time control parameter calculation, and dynamic range control parameter calculation will be described in detail below with priorities. However, the priority order in the second embodiment is not necessarily the control of only three of [A], [B], and [C], but when any of these controls is executed again, for example, [ The same control as A], [C], [B], [A], [C], etc. is executed again (here, [A], [C] are executed again). The priorities for these [A] to [C] including the case where the control is configured with more than two controls are shown.
上記AE制御における各制御の優先順位を設定するに際して、第1の実施形態と同様、露光量制御(絞り制御:[A]、露光時間制御:[C])及びダイナミックレンジ制御([B])が併用される第1の露出制御と、必要に応じて露光量制御(絞り制御、露光時間制御)又はダイナミックレンジ制御のいずれかが用いられる第2の露出制御とが順に実行される。 When setting the priority of each control in the AE control, exposure amount control (aperture control: [A], exposure time control: [C]) and dynamic range control ([B]) are set as in the first embodiment. The first exposure control in which is used together, and the second exposure control in which either exposure amount control (aperture control, exposure time control) or dynamic range control is used as necessary.
このように[A]〜[C]の各制御を用いてAE制御を行うにあたり、第1の実施形態と同様、上記繰り返しの場合も含む[A]〜[C]各制御(各制御パラメータの算出)の順番(優先順位)は、大別すると以下の<1>、<2>の場合となる。
<1>ターゲットレベル優先方式:第1の露出制御として、先ず露光量制御パラメータ(絞り制御パラメータ、露光時間制御パラメータ)の算出を優先して行った後に、ダイナミックレンジ制御パラメータの算出を行う。さらに必要に応じて、第2の露出制御として、当該ダイナミックレンジ制御に対する補正を行うべく露光量制御パラメータ(絞り制御パラメータ、露光時間制御パラメータ)の算出を行う。
Thus, when performing AE control using each control of [A]-[C], similarly to the first embodiment, [A]-[C] each control (including each control parameter) including the above-described case of repetition. The order of calculation (priority order) is roughly divided into the following cases <1> and <2>.
<1> Target level priority method: As the first exposure control, first, calculation of exposure amount control parameters (aperture control parameter, exposure time control parameter) is given priority, and then dynamic range control parameters are calculated. Further, as necessary, as a second exposure control, an exposure amount control parameter (aperture control parameter, exposure time control parameter) is calculated so as to correct the dynamic range control.
<2>ダイナミックレンジ優先方式:第1の露出制御として、先ずダイナミックレンジ制御パラメータの算出を優先して行った後に、露光量制御パラメータ(絞り制御パラメータ、露光時間制御パラメータ)の算出を行う。さらに必要に応じて、第2の露出制御として、当該露光量制御に対する補正を行うべくダイナミックレンジ制御パラメータの算出を行う。 <2> Dynamic range priority method: As the first exposure control, first, the calculation of the dynamic range control parameter is given priority, and then the exposure amount control parameter (aperture control parameter, exposure time control parameter) is calculated. Further, as necessary, as a second exposure control, a dynamic range control parameter is calculated so as to correct the exposure amount control.
(ターゲットレベル優先によるAE制御)
先ず、上記<1>のターゲットレベル優先方式の場合について説明する。
ターゲットレベル優先方式による優先順位の一例として、ここでは以下の場合(順序パターン)について詳述する。すなわち、第1の露出制御における露光量制御パラメータ算出として先ず[A]、[C]の順に制御パラメータを算出した後、同じく第1の露出制御として併用される[B]のダイナミックレンジ制御パラメータ算出を行い、次に必要に応じて、第2の露出制御により、再度、露光量制御パラメータ算出を[A]、[C]の順に実行する順序パターン。
(AE control with target level priority)
First, the case of the above target level priority method <1> will be described.
As an example of the priority order according to the target level priority method, the following case (order pattern) will be described in detail here. That is, after calculating the control parameters in the order of [A] and [C] as the exposure amount control parameter calculation in the first exposure control, the dynamic range control parameter calculation of [B] that is also used as the first exposure control is performed. Then, if necessary, the second exposure control performs the exposure amount control parameter calculation again in the order of [A] and [C].
図37〜41は、ターゲットレベル優先方式における上記一例としての順序パターンに基づき[A]〜[C]の各制御を行う場合の、当該各制御の優先順位に応じて撮像センサ30aの光電変換特性が(図37〜41の順に)変化する様子を示すグラフ図である。つまり図37、40は[A]の絞り制御パラメータの算出を行う場合の変化を示し、図38、41は[C]の露光時間制御パラメータの算出を行う場合の変化を示し、図39は[B]のダイナミックレンジ制御パラメータの算出を行う場合の変化を示している。
FIGS. 37 to 41 show photoelectric conversion characteristics of the
先ず図37に示す[A]の制御において、評価値検出部405により検出されたAE評価値を用いて、絞り制御パラメータ算出部5113により、線形特性領域において、露光量設定用の被写体輝度Lt1(好適には、ヒストグラム算出部4052の平均輝度算出部4053(図15参照)で求められる主被写体の平均輝度)に対する撮像センサ30aのセンサ出力が、所望の仮出力レベルVtarget’となる光電変換特性が得られるような絞り設定値(絞り制御パラメータ)が算出される(この絞り設定値の算出方法は、前記図34の場合と同じであり説明を省略する)。なお、図37においては、輝度Lt1のセンサ出力をVtarget’とするべく、AE評価値検出時の光電変換特性1081から光電変換特性1082へ変化するように露光量(絞り開口面積)の増加が図られる絞り設定値が算出される。ただし、光電変換特性1081は、光電変換特性情報記憶部516に予め初期設定値(固定値)として記憶された光電変換特性であってもよいし、前回のAE制御時において設定された光電変換特性であってもよい。
First, in the control of [A] shown in FIG. 37, using the AE evaluation value detected by the evaluation
次に、前記図37における絞り制御パラメータの算出が行われた後、図38に示す[C]の制御における露光時間制御パラメータの算出が行われる。この場合も図37と同様、評価値検出部405により検出されたAE評価値を用いて、露光時間制御パラメータ算出部5112により、線形特性領域において、露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対する撮像センサ30aのセンサ出力が、新たな目標出力レベル(Vtarget)となる光電変換特性が得られるような露光時間設定値(露光時間制御パラメータ)が算出される(図37での目標出力レベルVtarget’の値を固定しておいて、このVtarget’に対する輝度Lt1の値を当該[C]の制御用に新たに設定することで変化後の光電変換特性を得てもよい)。この露光時間設定値の算出方法は、前記図35の場合と同じであり説明を省略する。なお、図38における制御の場合は、対数特性領域(の傾き及び位置)が固定された状態で線形特性領域(の傾き)が変化し、見かけ上、光電変換特性1082(図37に示す光電変換特性1082に該当)の変曲点1083(Vth1)が変曲点1084(Vth1’)へと移動されてなる光電変換特性1085が得られる。
Next, after the aperture control parameter in FIG. 37 is calculated, the exposure time control parameter in the control [C] shown in FIG. 38 is calculated. In this case as well, similarly to FIG. 37, the exposure time control
さらに、前記図38における露光時間制御パラメータの算出が行われた後、図39に示す[B]の制御におけるダイナミックレンジ制御パラメータの算出が行われる。この場合、評価値検出部405により検出されたAE評価値を用いて、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにより、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(被写体最大輝度であるLm10)に対する撮像センサ30aのセンサ出力が、撮像センサ30aの飽和出力レベルVmaxとなる光電変換特性が得られるような光電変換特性設定値(ダイナミックレンジ制御パラメータ)が算出される。この光電変換特性設定値の算出方法は、前記図36の場合と同じでありその説明を省略する。なお、図39におけるダイナミックレンジ制御パラメータの算出に際しては、輝度Lm10のセンサ出力をVmaxとするべく、前記図38に示す光電変換特性1085から光電変換特性1086へ変化するような、すなわち変曲点の出力レベルがVth1’からVth2まで下がるような光電変換特性設定値が算出される。
Further, after the exposure time control parameter in FIG. 38 is calculated, the dynamic range control parameter in the control [B] shown in FIG. 39 is calculated. In this case, by using the AE evaluation value detected by the evaluation
ところで、上記[B]のダイナミックレンジ制御において、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対してセンサ出力Vmaxが得られるよう光電変換特性を(ここでは光電変換特性1086へ)変化させることにより、輝度Lt1に対するセンサ出力レベルが、上記図38の[C]の制御におけるVtargetから例えばVtarget2(仮のターゲットレベル)に低下してVtargetからずれを生じることがある。このように輝度Lt1に対するセンサ出力(Vtarget2)が所望の出力レベルVtargetと等しくない場合には、次に、図40における[A]の絞り制御に示すように、光電変換特性1086を、輝度Lt1に対して仮のターゲットレベルVtarget’’が得られるよう引き上げた状態となる光電変換特性1087へ変化させる露光量を得るための絞り制御パラメータ(絞り設定値)が、絞り制御パラメータ算出部5113によって算出される。このセンサ出力Vtarget’’は、露光量制御としてセットで行われる図41に示す次の[C]の露光時間制御において、輝度Lt1に対して所望の出力レベルVtargetが好適に得られるべく前段階として設定されるものである。具体的には、同図に示すように、光電変換特性1086は、当該絞り制御によって点1088を通る光電変換特性1087となるよう変化(移動)する。このとき、変曲点1090は変曲点1091へ平行移動され、センサ出力Vth2の値は変化しない。なお、この出力レベルVtarget2とVtargetとの比較は、上述と同様、出力レベル判定部530における判定部5303によって行われる。また、この出力レベルVtargetは、出力レベル記憶部5302に設定されている値が参照される。
By the way, in the dynamic range control of [B] above, the luminance Lt1 is obtained by changing the photoelectric conversion characteristic (in this case, to the photoelectric conversion characteristic 1086) so that the sensor output Vmax is obtained with respect to the subject luminance Lm10 for setting the dynamic range. The sensor output level with respect to may decrease from Vtarget in the control of [C] in FIG. 38 to, for example, Vtarget2 (temporary target level) and shift from Vtarget. As described above, when the sensor output (Vtarget2) for the luminance Lt1 is not equal to the desired output level Vtarget, next, as shown in the aperture control of [A] in FIG. 40, the photoelectric conversion characteristic 1086 is set to the luminance Lt1. On the other hand, an aperture control parameter (aperture setting value) for obtaining an exposure amount to be changed to the photoelectric conversion characteristic 1087 in a state of being raised so as to obtain a temporary target level Vtarget ″ is calculated by an aperture control
なお、上記図39に示す[B]の制御において、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対してセンサ出力Vmaxが得られるよう光電変換特性を(ここでは光電変換特性1086へ)変化させた時点で、露光量設定用の輝度Lt1に対するセンサ出力レベルVtarget2が所望の出力レベルVtargetと等しくなる場合には、当該AE制御を終了する(図40、41での制御は実施しない)。 In the control of [B] shown in FIG. 39, when the photoelectric conversion characteristic is changed (in this case, to the photoelectric conversion characteristic 1086) so that the sensor output Vmax is obtained for the subject luminance Lm10 for setting the dynamic range. When the sensor output level Vtarget2 for the exposure setting luminance Lt1 is equal to the desired output level Vtarget, the AE control is terminated (the control in FIGS. 40 and 41 is not performed).
次に、上記図40における[A]の絞り制御に続いて、図41に示す[C]の露光時間制御が行われる。この場合、輝度Lt1に対するセンサ出力レベルが、同図に示すVtarget’’から(ここではVtarget’’が光電変換特性1087の対数特性領域に位置している)、線形特性領域にて所望の出力レベルVtargetとなるよう、光電変換特性1087の線形特性領域の傾きが傾きK3からK4に変化する。この結果、光電変換特性1087は、変曲点1091(センサ出力Vth2)が変曲点1092へと変化し、光電変換特性1093となる。
Next, following the aperture control of [A] in FIG. 40, the exposure time control of [C] shown in FIG. 41 is performed. In this case, the sensor output level for the luminance Lt1 is from the Vtarget ″ shown in the figure (here, Vtarget ″ is located in the logarithmic characteristic region of the photoelectric conversion characteristic 1087), and the desired output level in the linear characteristic region. The slope of the linear characteristic region of the
このようにして、第1の露出制御において、優先して実施された露光量制御パラメータ算出後に実施されたダイナミックレンジ制御パラメータ算出によって生じた誤差(線形特性領域における輝度Lt1に対するセンサ出力Vtargetの誤差)が、当該第2の露出制御における露光量制御パラメータ算出によって補正される。 Thus, in the first exposure control, an error (error of the sensor output Vtarget with respect to the luminance Lt1 in the linear characteristic region) caused by the dynamic range control parameter calculation performed after the exposure amount control parameter calculation performed with priority is performed. Is corrected by calculating the exposure amount control parameter in the second exposure control.
このような第2の露出制御としての露光量制御が行われることにより、ダイナミックレンジはやや狭くなる。すなわち、図40に示す[A]の制御において、飽和出力レベルVmaxに対する光電変換特性1087の交差点1095が、光電変換特性1086の交差点1094よりも図中左側へ移動することから、その分だけダイナミックレンジは縮小される。しかしながら、輝度Lt1のセンサ出力はこの[A]の制御及び後の図41における[C]の制御によって、確実に所望のターゲットレベルVtargetとすることができるので、例えば主被写体に対する露光量が確実に確保されるターゲットレベル優先の露出制御が行われるようになる。
By performing exposure amount control as such second exposure control, the dynamic range is slightly narrowed. That is, in the control of [A] shown in FIG. 40, the
なお、上記ターゲットレベル優先方式でのAE制御では、[A]の絞り制御パラメータ算出を行った後に[C]の露光時間制御パラメータ算出を行う順番としているが、これとは逆の順番、すなわち[C]、[A]の順に当該パラメータ算出を行ってもよい。また、このように[A]及び[C]に対して制御順位(優先順位)を設けて実行しているが、[A]及び[C]の制御パラメータ算出を同時に実行(並列処理)してもよい。この変形態様における、[B]のダイナミックレンジ制御を含む第1及び第2の露出制御全体に亘っての各制御に対する具体的な優先順位は、例えば、以下の各変形優先順位パターンとなる。ここでも先頭の制御から[B]の制御までが第1の露出制御であり、これ以降の制御が第2の露出制御である。なお、これ以外の優先順位パターンであってもよい。
(変形優先順位パターン1):[A]、[C]、[B]、[C]、[A]
(変形優先順位パターン2):[C]、[A]、[B]、[A]、[C]
(変形優先順位パターン3):[C]、[A]、[B]、[C]、[A]
(変形優先順位パターン4):[A][C]、[B]、[A][C](ただし、[A][C]は同時に実行される)
In the AE control using the target level priority method, the calculation of the exposure time control parameter of [C] is performed after the calculation of the aperture control parameter of [A], but the reverse order, that is, [ The parameters may be calculated in the order of C] and [A]. In addition, although the control order (priority order) is set for [A] and [C], the control parameter calculation of [A] and [C] is executed simultaneously (parallel processing). Also good. In this modified mode, specific priorities for each control over the first and second exposure controls including the dynamic range control of [B] are, for example, the following modified priority patterns. Here, the first exposure control is from the head control to the control of [B], and the subsequent control is the second exposure control. Other priority patterns may be used.
(Deformation priority pattern 1): [A], [C], [B], [C], [A]
(Modification priority pattern 2): [C], [A], [B], [A], [C]
(Deformation priority pattern 3): [C], [A], [B], [C], [A]
(Modification priority order pattern 4): [A] [C], [B], [A] [C] (However, [A] [C] are executed simultaneously)
以上のようにターゲットレベル優先方式によるAE制御では、第1の露出制御において順に絞り制御及び/又は露光時間制御とダイナミックレンジ制御とが行われ、第2の露出制御において絞り制御及び/又は露光時間制御による露光量制御が行われるので、露光量設定用被写体輝度に対する露光量確保を優先しつつ、それなりのダイナミックレンジも具備しているような露出制御がより高い自由度で効率良く行われるようになる。 As described above, in the AE control by the target level priority method, the aperture control and / or the exposure time control and the dynamic range control are sequentially performed in the first exposure control, and the aperture control and / or the exposure time are performed in the second exposure control. Since exposure amount control is performed by control, exposure control that has a certain dynamic range is performed efficiently with higher flexibility while giving priority to securing the exposure amount for the subject for setting the exposure amount. Become.
なお、ターゲットレベル優先方式によるAE制御では、第1の露出制御後における露光量設定用の被写体輝度(例えばLt1)に対応する出力レベル(例えばVtarget2)と、当該被写体輝度(Lt1)について予め設定された所望の出力レベル(例えばVtarget)とが比較され、第2の露出制御において、第1の露出制御後における該出力レベル(Vtarget2)が、絞り制御及び/又は露光時間制御による露光量制御によって該出力レベル(Vtarget)に一致される構成であるため、すなわち前記第1の実施形態に対して、ここでは露光量制御がさらに、互いに独立制御可能な絞り制御と露光時間制御とに分けられて(より細分化された複数の制御によって)当該第1の露出制御後における出力レベルをターゲットレベルに一致させるためのパラメータ算出動作が行われるため、このことからも所望のターゲットレベルを確実に確保するAE制御がより高い自由度で効率良く行えるようになる。 In the AE control by the target level priority method, the output level (for example, Vtarget2) corresponding to the subject brightness (for example, Lt1) for setting the exposure amount after the first exposure control and the subject brightness (Lt1) are set in advance. In the second exposure control, the output level after the first exposure control (Vtarget2) is determined by the exposure amount control by aperture control and / or exposure time control. Since the configuration matches the output level (Vtarget), that is, with respect to the first embodiment, here, the exposure amount control is further divided into aperture control and exposure time control that can be controlled independently of each other ( Target the output level after the first exposure control (by more granular control). Since the parameter calculation operation for matching the level is performed, the AE control to reliably ensure the desired target level This also will allow efficient at higher degree of freedom.
(ダイナミックレンジ優先によるAE制御)
次に、上記<2>のダイナミックレンジ優先方式の場合について説明する。
ダイナミックレンジ優先方式による優先順位の一例として、ここでは以下の場合(順序パターン)について詳述する。すなわち、第1の露出制御における[B]のダイナミックレンジ制御パラメータを算出した後、同じく第1の露出制御として併用される露光量制御における[A]の絞り制御パラメータ算出、及び[C]の露光時間制御パラメータ算出を順に行い、次に必要に応じて、第2の露出制御により、再度、[B]のダイナミックレンジ制御パラメータの算出を実行する順序パターン。
(AE control with dynamic range priority)
Next, the case of the dynamic range priority method <2> will be described.
As an example of the priority order according to the dynamic range priority method, the following case (order pattern) will be described in detail. That is, after calculating the dynamic range control parameter of [B] in the first exposure control, the calculation of the aperture control parameter of [A] in the exposure amount control also used as the first exposure control, and the exposure of [C] An order pattern in which time control parameter calculation is performed in order, and then calculation of the dynamic range control parameter of [B] is executed again by second exposure control as necessary.
図42〜45は、ダイナミックレンジ優先方式における上記一例としての順序パターンに基づき[A]〜[C]の各制御を行う場合の、当該各制御の優先順位に応じて撮像センサ30aの光電変換特性が(図42〜45の順に)変化する様子を示すグラフ図である。つまり図42、45は[B]のダイナミックレンジ制御パラメータの算出を行う場合の変化を示し、図43は[A]の絞り制御パラメータの算出を行う場合の変化を示し、図44は[C]の露光時間制御パラメータの算出を行う場合の変化を示している。
42 to 45 show the photoelectric conversion characteristics of the
先ず図42に示す[B]の制御において、評価値検出部405により検出されたAE評価値を用いて、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにより、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10(好適には、ヒストグラム算出部4052の最大/最少輝度算出部4054で求められる主被写体及び周辺被写体の輝度範囲上限値つまり被写体最大輝度)に対する撮像センサ30aのセンサ出力が、所望の出力レベル(飽和出力レベルVmax)となる光電変換特性が得られるような光電変換特性設定値(ダイナミックレンジ制御パラメータ)が算出される。この光電変換特性設定値の算出方法は、前記図36の場合と同じでありその説明を省略する。なお、当該輝度Lm10に対するセンサ出力を、上記飽和出力レベルVmaxではなく、ここでのダイナミックレンジ制御実施後、後続(図43、44)の露光量制御を行うことにより光電変換特性全体が変化(移動)し、輝度Lm10に対する出力レベルが変化することを想定した仮の値である仮飽和出力レベルVmax1に設定してもよい。
First, in the control [B] shown in FIG. 42, the dynamic range control parameter calculation unit 512a uses the AE evaluation value detected by the evaluation
図42における[B]の制御では、被写体輝度Lm10のセンサ出力を飽和出力レベルVmaxとするべく、AE評価値検出時の光電変換特性1101から光電変換特性1102へ変化するような(変曲点の出力レベルがVth1からVth2まで増加するような)光電変換特性設定値が算出される。ただし、光電変換特性1101は、光電変換特性情報記憶部516に予め固定して(設定)記憶された光電変換特性であってもよいし、前回のAE制御時において設定された光電変換特性であってもよい。
In the control of [B] in FIG. 42, the photoelectric conversion characteristic 1101 at the time of AE evaluation value detection is changed from the photoelectric conversion characteristic 1101 to the photoelectric conversion characteristic 1102 so that the sensor output of the subject luminance Lm10 is set to the saturation output level Vmax (inflection point A photoelectric conversion characteristic setting value (in which the output level increases from Vth1 to Vth2) is calculated. However, the photoelectric conversion characteristic 1101 may be a photoelectric conversion characteristic that is previously fixed (set) and stored in the photoelectric conversion characteristic
次に、前記図42におけるダイナミックレンジ制御パラメータの算出が行われた後、図43に示す[A]の制御における絞り制御パラメータの算出が行われる。この場合、評価値検出部405により検出されたAE評価値を用いて、絞り制御パラメータ算出部5113により、線形特性領域において、露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対する撮像センサ30aのセンサ出力が、所定の目標出力レベル(Vtarget’)となる光電変換特性が得られるような絞り設定値(絞り制御パラメータ)が算出される(この絞り設定値の算出方法は、前記図34の場合と同じであり説明を省略する)。なお、図43においては、輝度Lt1のセンサ出力をVtarget’とするべく、光電変換特性1102(図42に示す光電変換特性1102に該当)から光電変換特性1103へ変化する(この変化では変曲点1104が変曲点1105へ平行移動され、センサ出力Vth2の値は変化しない)ように露光量(絞り開口面積)の増加が図られる絞り設定値が算出される。
Next, calculation of the dynamic range control parameter in FIG. 42 is performed, and then the aperture control parameter is calculated in the control [A] shown in FIG. In this case, the aperture control
ところで、上記露光量制御([A]の絞り制御)において変曲点が変移されたことにより、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力が、所要のダイナミックレンジが確保された状態としての飽和出力レベルVmaxよりも変曲点が変移された分だけ高い出力レベル(仮飽和出力レベルVmax2)に上昇(増加)して、ダイナミックレンジが確保されていない状態となることがあるが、すなわち、第1の露出制御においてダイナミックレンジに誤差(ずれ)が生じることがあるが、この場合、当該誤差は後述する図45に示す[B]のダイナミックレンジ制御、すなわち第2の露出制御によって補正される。ただし、第1の露出制御においてダイナミックレンジの誤差が生じない場合には、すなわち仮飽和出力レベルVmax2と飽和出力レベルVmaxとが等しい状態である場合には、第2の露出制御は不要であるので、そのまま露出制御を終了する。なお、この出力レベルVmax2とVmaxとの比較は、上述と同様、出力レベル判定部530における判定部5303によって行われる。また、この飽和出力レベルVmaxは出力レベル記憶部5302に設定されている値が参照される。
By the way, when the inflection point is shifted in the exposure amount control ([A] aperture control), the sensor output for the subject luminance Lm10 for setting the dynamic range is saturated as a state in which the required dynamic range is secured. The output level may rise (increase) to an output level (provisional saturation output level Vmax2) that is higher than the output level Vmax by the amount of the inflection point, and the dynamic range may not be ensured. In the exposure control of No. 1, an error (shift) may occur in the dynamic range. In this case, the error is corrected by the dynamic range control of [B] shown in FIG. 45 described later, that is, the second exposure control. However, if there is no dynamic range error in the first exposure control, that is, if the temporary saturated output level Vmax2 and the saturated output level Vmax are equal, the second exposure control is unnecessary. Then, the exposure control is finished as it is. Note that the comparison between the output levels Vmax2 and Vmax is performed by the
次に、上記図43における絞り制御パラメータの算出が行われた後、図44に示す[C]の制御における露光時間制御パラメータの算出が行われる。この場合も図38と同様、評価値検出部405により検出されたAE評価値を用いて、露光時間制御パラメータ算出部5112により、線形特性領域において、露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対する撮像センサ30aのセンサ出力がVtarget’から所望の目標出力レベル(Vtarget)となる光電変換特性が得られるような露光時間設定値(露光時間制御パラメータ)が算出される(図43での目標出力レベルVtarget’の値を固定しておいて、このVtarget’に対する輝度Lt1の値を当該[C]の制御用に新たに設定することで変化後の光電変換特性を得てもよい)。この露光時間設定値の算出方法は、図35の場合と同じであり説明を省略する。なお、図44における制御では、上記と同様、対数特性領域(ダイナミックレンジ)が固定された状態で、つまり輝度Lm10に対するセンサ出力がVmax2となったままで、線形特性領域の傾きが変化し、変曲点1105(Vth2)から変曲点1106(Vth2’)へと見かけ上移動するのに応じて光電変換特性1103から光電変換特性1107へと変化する。
Next, after the aperture control parameter in FIG. 43 is calculated, the exposure time control parameter in the control [C] shown in FIG. 44 is calculated. In this case as well, similarly to FIG. 38, the exposure time control
そして、図44の[C]の制御に引き続いて、図45に示す[B]の制御におけるダイナミックレンジ制御パラメータの算出が行われる。この場合、光電変換特性1107においては、前述の通り輝度Lm10のセンサ出力が仮飽和出力レベルVmax2であって所望の飽和出力レベルVmaxを超過していることから、これを当該飽和出力レベルVmaxに引き下げるような光電変換特性1108へ変化させるダイナミックレンジを得るためのダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)が、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aによって算出される。すなわち、光電変換特性1107が、点1108を通る光電変換特性1109となるよう光電変換特性1107の変曲点1110を変曲点1111へと移動させる(変曲点のセンサ出力をVth2’からVth3に低下させる)ことにより、現状の輝度Lm10に対するセンサ出力Vmax2が、飽和出力レベルVmaxにマッチするような新たな光電変換特性1109が算出される。
Subsequently to the control of [C] in FIG. 44, the calculation of the dynamic range control parameter in the control of [B] shown in FIG. 45 is performed. In this case, in the photoelectric conversion characteristic 1107, as described above, the sensor output having the luminance Lm10 is the provisional saturation output level Vmax2 and exceeds the desired saturation output level Vmax. Therefore, this is reduced to the saturation output level Vmax. A dynamic range control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) for obtaining a dynamic range to be changed to the photoelectric conversion characteristic 1108 is calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512a. That is, the
このようにして、第1の露出制御において、優先して実施されたダイナミックレンジ制御パラメータ算出後に実施された露光量制御パラメータ算出によって生じた誤差(輝度Lm10に対する飽和出力レベルVmaxの誤差)が、当該第2の露出制御におけるダイナミックレンジ制御パラメータ算出によって補正される。 In this way, in the first exposure control, an error (error of the saturation output level Vmax with respect to the luminance Lm10) caused by the exposure amount control parameter calculation performed after the dynamic range control parameter calculation that has been preferentially performed is Correction is performed by calculating a dynamic range control parameter in the second exposure control.
このような第2の露出制御としてのダイナミックレンジ制御が行われることにより、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力がターゲットレベルVtargetよりも低下することとなる。しかしながら、輝度Lm10に対するセンサ出力は確実に所望の飽和出力レベルVmaxとすることができるので、ダイナミックレンジが確実に確保されるダイナミックレンジ優先の露出制御が行われるようになる。 By performing such dynamic range control as the second exposure control, the sensor output for the subject brightness Lt1 for setting the exposure amount is lower than the target level Vtarget. However, since the sensor output with respect to the luminance Lm10 can be reliably set to the desired saturation output level Vmax, exposure control with priority given to the dynamic range that ensures the dynamic range is performed.
なお、上記ダイナミックレンジ優先方式でのAE制御では、露光量制御において[A]の絞り制御パラメータ算出を行った次に[C]の露光時間制御パラメータ算出を行う順番としているが、これとは逆の順番、すなわち[C]、[A]の順に当該パラメータ算出を行ってもよい。また、このように[A]及び[C]に対して制御順位(優先順位)を設けて実行しているが、[A]及び[C]の制御パラメータ算出を同時に実行(並列処理)してもよい。この変形態様における、[B]のダイナミックレンジ制御を含む第1及び第2の露出制御全体に亘っての各制御に対する具体的な優先順位は、例えば、以下の各変形優先順位パターンとなる。ここでは最後の[B]の制御の手前の制御([A]又は[C])までが第1の露出制御であり、当該最後の[B]の制御が第2の露出制御である。なお、これ以外の優先順位パターンであってもよい。
(変形優先順位パターン11):[B]、[C]、[A]、[B]
(変形優先順位パターン12):[B]、[A][C]、[B](ただし、[A][C]は同時に実行される)
In the AE control using the dynamic range priority method, the aperture control parameter calculation of [A] is performed in the exposure amount control, and then the exposure time control parameter calculation of [C] is performed. The parameters may be calculated in the order of [C] and [A]. In addition, although the control order (priority order) is set for [A] and [C], the control parameter calculation of [A] and [C] is executed simultaneously (parallel processing). Also good. In this modified mode, specific priorities for each control over the first and second exposure controls including the dynamic range control of [B] are, for example, the following modified priority patterns. Here, the control before the last [B] control ([A] or [C]) is the first exposure control, and the last [B] control is the second exposure control. Other priority patterns may be used.
(Deformation priority pattern 11): [B], [C], [A], [B]
(Deformation priority pattern 12): [B], [A] [C], [B] (However, [A] [C] are executed simultaneously)
以上のようにダイナミックレンジ優先方式によるAE制御では、第1の露出制御において順にダイナミックレンジ制御と絞り制御及び/又は露光時間制御とが行われ、第2の露出制御においてダイナミックレンジ制御が行われるので、被写体撮影時のダイナミックレンジの確保を優先しつつ、それなりの露光量も具備しているような露出制御がより高い自由度で効率良く行われるようになる。 As described above, in the AE control by the dynamic range priority method, the dynamic range control, the aperture control, and / or the exposure time control are sequentially performed in the first exposure control, and the dynamic range control is performed in the second exposure control. In addition, priority is given to securing a dynamic range at the time of shooting an object, and exposure control with a reasonable amount of exposure can be performed efficiently with a higher degree of freedom.
なお、ダイナミックレンジ優先方式によるAE制御では、絞り制御及び/又は露光時間制御による第1の露出制御後、第2の露出制御において、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(例えばLm10)に対応する出力レベル(例えばVmax2)と、該被写体輝度(Lm10)について予め設定された所望の出力レベル(例えばVmax)とが比較され、第1の露出制御後における該出力レベル(Vmax2)が、ダイナミックレンジ制御によって該所望の出力レベル(Vmax)に一致される構成であるため、すなわち前記第1の実施形態に対して、ここでは露光量制御がさらに、互いに独立制御可能な絞り制御と露光時間制御とに分けられて(より細分化された複数の制御によって)当該第1の露出制御が実行され、さらにこの第1の露出制御後の出力レベルを所望の出力レベルに一致させるためのパラメータ算出動作が行われるため、このことからも所望のダイナミックレンジを確実に確保するAE制御がより高い自由度で効率良く行えるようになる。 In the AE control by the dynamic range priority method, the output level corresponding to the subject brightness (for example, Lm10) for setting the dynamic range in the second exposure control after the first exposure control by the aperture control and / or the exposure time control. (For example, Vmax2) and a desired output level (for example, Vmax) set in advance for the subject luminance (Lm10) are compared, and the output level (Vmax2) after the first exposure control is determined by the dynamic range control. Since the configuration matches the desired output level (Vmax), that is, with respect to the first embodiment, here, the exposure amount control is further divided into aperture control and exposure time control that can be controlled independently of each other. The first exposure control is executed (by a plurality of subdivided controls), and the first exposure control is further performed. Since the parameter calculation operation for matching the output level after the exposure control to the desired output level is performed, the AE control that ensures the desired dynamic range can be performed efficiently with a higher degree of freedom. Become.
図46は、第2の実施形態におけるターゲットレベル優先方式によるAE制御フローを示すフローチャートである。先ず、AE制御パラメータ算出部5110aの算出優先順位設定部5111aに、露光量制御パラメータ算出部511aによるパラメータ算出動作が優先されるよう設定される。具体的には[A]〜[C]の各制御パラメータ算出の優先順位(例えば[A]、[C]、[B]、[A]、[C]と順に実行される優先順位情報)が設定される。そして、第1の露出制御の前段として、評価値検出部405においてAE評価値が検出されると、当該AE評価値に基づいて、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力レベルが例えば線形特性領域において所望のターゲットレベルVtargetとなるよう、露光量制御パラメータ算出部511aにて絞り設定値や露光時間設定値等の制御パラメータが算出される。ただし、この絞り設定値は、輝度Lt1が線形特性領域にて所望の仮出力レベルVtarget’となる設定値であり、露光時間設定値は、輝度Lt1での出力レベルがVtarget’から所望の出力レベルVtargetになる設定値である(ステップS311)。なお、このときの撮像センサ30aの光電変換特性は、所定の特性(初期設定値)もしくは前回のAE制御にて設定された光電変換特性が参照される。
FIG. 46 is a flowchart showing an AE control flow according to the target level priority method in the second embodiment. First, the calculation priority
そして、このように算出された制御パラメータ(絞り設定値や露光時間設定値等)は制御信号発生部520aに入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路31a及び駆動部60を各々動作させるための制御信号が制御信号発生部520aの各部で生成され、絞りや露光時間等の設定が行われる。具体的には、絞り設定値に応じて絞り制御信号発生部525により生成された絞り制御信号に基づいて絞り22が駆動され、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力が線形特性領域にて所望の仮出力レベルVtarget’となる。また、露光時間設定値に応じてセンサ露光時間制御信号発生部522a或いはシャッタ制御信号発生部523により生成された露光時間制御信号に基づいて撮像センサ30a或いはシャッタ23が駆動され、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力が線形特性領域にて所望の出力レベルVtargetとなる(ステップS312)。
The control parameters (aperture setting value, exposure time setting value, etc.) calculated in this way are input to the control
続いて、第1の露出制御の後段として、評価値検出部405において検出されたAE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10が、所望の飽和出力レベルVmaxになるよう、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにて制御パラメータ、具体的には光電変換特性設定値が算出される(ステップS313)。そして、このように算出されたダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)は制御信号発生部520aのダイナミックレンジ制御信号発生部521aに入力される。ダイナミックレンジ制御信号発生部521aは、この制御パラメータに基づいてφVPSを制御する制御信号、つまり光電変換特性設定値に関する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31aへ送信する(ステップS314)。以上の動作により、第1の露出制御は完了する。
Subsequently, as a subsequent stage of the first exposure control, based on the AE evaluation value detected by the evaluation
次に、出力レベル判定部530(判定部5303)により、第1の露出制御後における光電変換特性に基づいて、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力である前記仮ターゲットレベルVtarget2と、所望のセンサ出力であるターゲットレベルVtargetとが比較される(ステップS315)。そして、仮ターゲットレベルVtarget2とターゲットレベルVtargetとが等しい状態である場合には(ステップS315でYes)、第2の露出制御は不要であるので、そのままAE制御は終了される。具体的には、判定部5303から「制御不要」との判定信号が第2露出制御信号発生部5304へ出力され、第2露出制御信号発生部5304は、AE制御パラメータ算出部5110aに対して「露出制御終了」との制御信号を送信する。
Next, based on the photoelectric conversion characteristics after the first exposure control by the output level determination unit 530 (determination unit 5303), the temporary target level Vtarget2 that is a sensor output for the subject brightness Lt1 for setting the exposure amount and the desired level Is compared with the target level Vtarget which is the sensor output of (step S315). If the temporary target level Vtarget2 and the target level Vtarget are in the same state (Yes in step S315), the second exposure control is unnecessary, and the AE control is terminated as it is. Specifically, a determination signal “control unnecessary” is output from the
一方、仮ターゲットレベルVtarget2が所望のターゲットレベルVtargetよりも低いレベルにある(図39参照)、すなわちVtarget2がVtargetと等しくない場合には(ステップS315でNo)、第2の露出制御としての露光量制御が再度行われる。ここでの露光量制御は、前記仮ターゲットレベルVtarget2を所望のターゲットレベルVtargetに一致させるための制御である。そのような制御パラメータ、つまり絞り設定値や露光時間設定値等が、露光量制御パラメータ算出部511aにて算出される。ただし、この絞り設定値は、輝度Lt1が線形特性領域にて所望の仮出力レベルVtarget’’となる設定値であり、露光時間設定値は、輝度Lt1での出力レベルがこのVtarget’’から所望の出力レベルVtargetになる設定値である(ステップS316)。なお、このステップS315でNoの場合、具体的には前記判定部5303により「制御必要」との判定信号が第2露出制御信号発生部5304へ出力され、第2露出制御信号発生部5304は、AE制御パラメータ算出部5110aに対して「第2の露出制御実行」との制御信号と共に、出力レベル記憶部5302に設定されているターゲットレベルVtarget情報を送信する。
On the other hand, when the temporary target level Vtarget2 is lower than the desired target level Vtarget (see FIG. 39), that is, when Vtarget2 is not equal to Vtarget (No in step S315), the exposure amount as the second exposure control Control is performed again. The exposure amount control here is control for making the temporary target level Vtarget2 coincide with a desired target level Vtarget. Such control parameters, that is, an aperture setting value, an exposure time setting value, and the like are calculated by the exposure amount control
そして、上記のように算出された制御パラメータ(露光時間設定値や絞り設定値等)は第1の露出制御の場合と同様に制御信号発生部520aに入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路31a及び駆動部60を各々動作させるための制御信号が制御信号発生部520aの各部で生成され、露光時間や絞り等の設定が行われる(ステップS317)。このようにして、第2の露出制御が完了する。
Then, the control parameters (exposure time setting value, aperture setting value, etc.) calculated as described above are input to the
図47は、第2の実施形態におけるダイナミックレンジ優先方式によるAE制御フローを示すフローチャートである。先ず、AE制御パラメータ算出部5110aの算出優先順位設定部5111aに、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aによるパラメータ算出動作が優先されるよう設定される。具体的には[A]〜[C]の各制御パラメータ算出の優先順位(例えば[B]、[A]、[C]、[B]と順に実行される優先順位情報)が設定される。そして、第1の露出制御の前段として、評価値検出部405においてAE評価値が検出されると、当該AE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10が、所望の飽和出力レベルVmaxになるよう、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにて制御パラメータ、具体的には光電変換特性設定値が算出される(ステップS321)。なお、このときの撮像センサ30aの光電変換特性は、所定の特性(初期設定値)もしくは前回のAE制御にて設定された光電変換特性が参照される。
FIG. 47 is a flowchart showing an AE control flow according to the dynamic range priority method in the second embodiment. First, the calculation priority
そして、このように算出されたダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)は制御信号発生部520aのダイナミックレンジ制御信号発生部521aに入力される。ダイナミックレンジ制御信号発生部521aは、この制御パラメータに基づいてφVPSを制御する制御信号、つまり光電変換特性設定値に関する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31aへ送信する(ステップS322)。
The dynamic range control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) calculated in this way is input to the dynamic range
続いて、第1の露出制御の後段として、評価値検出部405においてAE評価値が検出されると、当該AE評価値に基づいて、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力レベルが例えば線形特性領域において所望のターゲットレベルVtargetとなるよう、露光量制御パラメータ算出部511aにて絞り設定値や露光時間設定値等の制御パラメータが算出される。ただし、この絞り設定値は、輝度Lt1が線形特性領域にて所望の仮出力レベルVtarget’となる設定値であり、露光時間設定値は、輝度Lt1での出力レベルがVtarget’から所望の出力レベルVtargetになる設定値である(ステップS323)。
Subsequently, as a subsequent stage of the first exposure control, when the evaluation
そして、このように算出された制御パラメータ(絞り設定値や露光時間設定値等)は制御信号発生部520aに入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路31a及び駆動部60を各々動作させるための制御信号が制御信号発生部520aの各部で生成され、絞りや露光時間等の設定が行われる。具体的には、絞り設定値に応じて絞り制御信号発生部525により生成された絞り制御信号に基づいて絞り22が駆動され、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力が線形特性領域にて所望の仮出力レベルVtarget’となる。また、露光時間設定値に応じてセンサ露光時間制御信号発生部522a或いはシャッタ制御信号発生部523により生成された露光時間制御信号に基づいて撮像センサ30a或いはシャッタ23が駆動され、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力が線形特性領域にて所望の出力レベルVtargetとなる(ステップS324)。以上の動作により、第1の露出制御は完了する。
The control parameters (aperture setting value, exposure time setting value, etc.) calculated in this way are input to the control
次に、出力レベル判定部530(判定部5303)により、第1の露出制御後における光電変換特性に基づいて、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力である前記仮飽和出力レベルVmax2と、所望のセンサ出力である飽和出力レベルVmaxとが比較される(ステップS315)。そして、仮飽和出力レベルVmax2と飽和出力レベルVmaxとが等しい状態である場合には(ステップS325でYes)、第2の露出制御は不要であるので、そのままAE制御は終了される。具体的には、上記と同様、判定部5303から「制御不要」との判定信号が第2露出制御信号発生部5304へ出力され、第2露出制御信号発生部5304は、AE制御パラメータ算出部5110aに対する「露出制御終了」との制御信号を送信する。
Next, based on the photoelectric conversion characteristics after the first exposure control by the output level determination unit 530 (determination unit 5303), the provisional saturation output level Vmax2 that is a sensor output for the subject luminance Lm10 for dynamic range setting; The saturation output level Vmax, which is a desired sensor output, is compared (step S315). If the provisional saturated output level Vmax2 and the saturated output level Vmax are equal (Yes in step S325), the second exposure control is unnecessary, and the AE control is terminated as it is. Specifically, as described above, a determination signal “control unnecessary” is output from the
一方、仮飽和出力レベルVmax2が所望の飽和出力レベルVmaxよりも高いレベルにある(図43参照)、すなわち仮飽和出力レベルVmax2が飽和出力レベルVmaxと等しくない場合には(ステップS325でNo)、第2の露出制御としてのダイナミックレンジ制御が再度行われる。このステップS325でNoの場合、具体的には、上記と同様、判定部5303により「制御必要」との判定信号が第2露出制御信号発生部5304へ出力され、第2露出制御信号発生部5304は、AE制御パラメータ算出部5110aに対して「第2の露出制御実行」との制御信号と共に、出力レベル記憶部5302に設定されている飽和出力レベルVmax情報を送信する。
On the other hand, when the temporary saturation output level Vmax2 is higher than the desired saturation output level Vmax (see FIG. 43), that is, when the temporary saturation output level Vmax2 is not equal to the saturation output level Vmax (No in step S325). The dynamic range control as the second exposure control is performed again. In the case of No in step S325, specifically, similarly to the above, the
そして、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力が、所望の飽和出力レベルVmaxと一致し、目標とするダイナミックレンジを確保(拡張)するための制御パラメータ(光電変換特性設定値)がダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにより算出される(ステップS326)。このように算出された制御パラメータ(光電変換特性設定値)は第1の露出制御の場合と同様、制御信号発生部520aのダイナミックレンジ制御信号発生部521aに入力される。ダイナミックレンジ制御信号発生部521aは、この制御パラメータに基づいてφVPSを制御する制御信号、つまり光電変換特性設定値に関する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31aへ送信する(ステップS327)。このようにして、第2の露出制御が完了する。
The sensor output for the subject brightness Lm10 for setting the dynamic range matches the desired saturation output level Vmax, and the control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) for securing (expanding) the target dynamic range is the dynamic range. It is calculated by the control parameter calculation unit 512a (step S326). The control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) calculated in this way is input to the dynamic range control
図48は、第2の実施形態におけるターゲットレベル優先方式において、全パラメータの算出を各種設定に前置させる場合のAE制御フローを示すフローチャートである。この場合、図46に基づいて説明した場合とは異なり、第1段階の露出制御値の調整として露光量制御パラメータ算出部511a(露光時間制御パラメータ算出部5112及び絞り制御パラメータ算出部5113)によるパラメータ算出(ステップS331)、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aによるパラメータ算出(ステップS332)が順次行われ、第2段階の再調整として露光量制御パラメータ算出部511aによる再度のパラメータ算出(ステップS334)が行われる。すなわち、前記ステップS331及びステップS332の制御パラメータ算出毎に、露光時間や絞りの設定、光電変換特性の設定を行わず、ステップS334の第2段階の再調整としてのパラメータ算出が完了した後に、各種の設定動作を行わせる(ステップS335)点で、図46のフローとは相違している。
FIG. 48 is a flowchart showing an AE control flow in a case where calculation of all parameters is preceded by various settings in the target level priority method according to the second embodiment. In this case, unlike the case described with reference to FIG. 46, the parameters by the exposure amount control
具体的には、先ず第1段階の調整の前段として、評価値検出部405において検出されたAE評価値に基づいて、露光量制御パラメータ算出部511aによる制御パラメータの算出、ここでは、絞り制御パラメータ算出部5113による仮の絞り設定値の算出、露光時間制御パラメータ算出部5112による仮の露光時間設定値の算出が順に行われる(ステップS331)。そして第1段階の調整の後段として、同様にAE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにて制御パラメータが算出され、仮の光電変換特性設定値が算出される(ステップS332)。これに続いて、出力レベル判定部530により、第1段階の調整によるパラメータ算出後の仮想的な光電変換特性に基づいた場合の、露出設定用の被写体輝度Lt1に対するセンサ出力である前記仮ターゲットレベルVtarget2と、所望のセンサ出力であるターゲットレベルVtargetとが比較される(ステップS333)。
Specifically, first, as a pre-stage of the first stage adjustment, calculation of the control parameter by the exposure amount control
仮ターゲットレベルVtarget2とターゲットレベルVtargetとが等しい状態である場合(ステップS333でYes)、第2段階の再調整に相当するパラメータ算出は不要であるので、第1段階の調整に相当するパラメータ算出で求められた設定値に基づいて、各種の設定が為される(ステップS335)。一方、仮ターゲットレベルVtarget2が所望のターゲットレベルVtargetよりも低いレベルにあるような場合(ステップS333でNo)、第2段階の再調整としての露光量制御のためのパラメータ算出が実行される。ここでの露光量制御は、前記仮ターゲットレベルVtarget2を所望のターゲットレベルVtargetに一致させるための制御であって、そのような制御パラメータの算出、ここでは、絞り制御パラメータ算出部5113による絞り設定値の算出、露光時間制御パラメータ算出部5112による露光時間設定値の算出が順に行われる(ステップS334)。そして、ステップS334にて算出されたパラメータ、つまりステップS331及びステップS332で求められた仮の露光時間設定値や絞り設定値及び仮の光電変換特性設定値に対して、ターゲットレベルを優先すべく修正が与えられた値に基づいて、各種の設定が行われる(ステップS335)。
When the temporary target level Vtarget2 and the target level Vtarget are in the same state (Yes in step S333), parameter calculation corresponding to the second stage readjustment is unnecessary, and therefore parameter calculation corresponding to the first stage adjustment is performed. Various settings are made based on the obtained setting values (step S335). On the other hand, when the temporary target level Vtarget2 is lower than the desired target level Vtarget (No in step S333), parameter calculation for exposure amount control as readjustment in the second stage is executed. The exposure amount control here is control for making the temporary target level Vtarget2 coincide with the desired target level Vtarget. Calculation of such a control parameter, here, an aperture setting value by the aperture control
次に、図49は、第2の実施形態におけるダイナミックレンジ優先方式において、全パラメータの算出を各種設定に前置させる場合のAE制御フローを示すフローチャートである。この場合も、図47に基づいて説明した場合とは異なり、第1段階の調整としてダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aによるパラメータ算出(ステップS341)、露光量制御パラメータ算出部511aによるパラメータ算出(ステップS342)が順次行われ、第2段階の再調整としてダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aによるパラメータ算出(ステップS344)が行われる。すなわち、前記ステップS341及びステップS342の制御パラメータ算出毎に、光電変換特性の設定及び露光時間や絞りの設定を行わず、ステップS344の第2段階の再調整としてのパラメータ算出が完了した後に、各種の設定動作を行わせる(ステップS345)点で、図47のフローとは相違している。
Next, FIG. 49 is a flowchart showing an AE control flow in the case where the calculation of all parameters is preceded by various settings in the dynamic range priority method according to the second embodiment. Also in this case, unlike the case described with reference to FIG. 47, parameter calculation by the dynamic range control parameter calculation unit 512a (step S341) and parameter calculation by the exposure amount control
具体的には、先ず第1段階の調整の前段として、評価値検出部405において検出されたAE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにて制御パラメータが算出され、仮の光電変換特性設定値が算出される(ステップS341)。そして第1段階の調整の後段として、同様にAE評価値に基づいて、露光量制御パラメータ算出部511aによる制御パラメータの算出、ここでは、絞り制御パラメータ算出部5113による仮の絞り設定値の算出、露光時間制御パラメータ算出部5112による仮の露光時間設定値の算出が順に行われる(ステップS342)。これに続いて、出力レベル判定部530により、第1段階の調整によるパラメータ算出後の仮想的な光電変換特性に基づいた場合の、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm10に対するセンサ出力である前記仮飽和出力レベルVmax2と、所望のセンサ出力である飽和出力レベルVmaxとが比較される(ステップS343)。
Specifically, as a first stage of the adjustment in the first stage, first, based on the AE evaluation value detected by the evaluation
そして、仮飽和出力レベルVmax2と飽和出力レベルVmaxとが等しい状態である場合(ステップS343でYes)、第2段階の再調整に相当するパラメータ算出は不要であるので、第1段階の調整に相当するパラメータ算出で求められた設定値に基づいて、各種の設定が為される(ステップS345)。一方、仮飽和出力レベルVmax2が所望の飽和出力レベルVmaxを超過しているような場合(ステップS343でNo)、第2段階の再調整としてのダイナミックレンジ制御のためのパラメータ算出が実行される。ここでのダイナミックレンジ制御は、前記仮飽和出力レベルVmax2を所望の飽和出力レベルVmaxに一致させ、目標とするダイナミックレンジを確保(拡張)させるための制御であって、そのような制御パラメータが、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512aにて算出される(ステップS344)。そして、ステップS344にて算出されたパラメータ、つまりステップS341及びステップS342で求められた仮の光電変換特性設定値及び仮の露光時間設定値や絞り設定値に対して、ダイナミックレンジを優先すべく修正が与えられた値に基づいて、各種の設定が行われるものである(ステップS345)。 If the provisional saturated output level Vmax2 and the saturated output level Vmax are equal (Yes in step S343), parameter calculation corresponding to the second-stage readjustment is unnecessary, and thus corresponds to the first-stage adjustment. Various settings are made based on the setting values obtained by the parameter calculation (step S345). On the other hand, when the provisional saturated output level Vmax2 exceeds the desired saturated output level Vmax (No in step S343), parameter calculation for dynamic range control as second-stage readjustment is executed. The dynamic range control here is control for ensuring that the provisional saturation output level Vmax2 matches the desired saturation output level Vmax and securing (expanding) the target dynamic range, and such control parameters are: It is calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512a (step S344). The dynamic range is corrected with priority over the parameters calculated in step S344, that is, the provisional photoelectric conversion characteristic setting values, provisional exposure time setting values and aperture setting values obtained in steps S341 and S342. Various settings are performed based on the given values (step S345).
以上のようにターゲットレベル優先方式或いはダイナミックレンジ優先方式によるAE制御が行われることで、第1の露出制御において、それぞれ独立に露光量制御(露出制御)が可能とされた絞り制御及び/又は露光時間制御による露光量制御と、ダイナミックレンジ制御とが行われ、目標とする被写体の輝度に応じた所定のターゲットレベルを確保しつつ、被写体の撮像に際しての所定のダイナミックレンジも確保される状態の露出制御が行われる。しかしながら、これら2つの異なる露出制御が並存的に行われる結果、露出制御後の光電変換特性に基づくと所望のターゲットレベル若しくはダイナミックレンジが制御目標通りに得られない(制御目標から少々ズレる)場合がある。そこで、出力レベル判定部530により露出設定用の被写体輝度(すなわち、露光量制御にあっては露光量設定用の被写体輝度(Lt1)、ダイナミックレンジ制御にあってはダイナミクレンジ設定用の被写体輝度(Lm10))に対応する出力レベルと、所望の出力レベルとが比較され、両者のレベルのマッチング状況が確認(判定)される。そして該出力レベル判定部530の判定結果に基づいて、第2の露出制御が行われる。
As described above, the AE control by the target level priority method or the dynamic range priority method is performed, so that in the first exposure control, the exposure control (exposure control) can be independently performed, and / or exposure control. Exposure in a state in which a predetermined dynamic range is ensured during imaging of the subject while ensuring a predetermined target level according to the luminance of the target subject, by performing exposure amount control by time control and dynamic range control Control is performed. However, since these two different exposure controls are performed in parallel, a desired target level or dynamic range may not be obtained according to the control target based on the photoelectric conversion characteristics after exposure control (a slight deviation from the control target). is there. Therefore, the output
すなわち、第2の露出制御において露光量制御(絞り制御及び/又は露光時間制御)又はダイナミックレンジ制御のいずれかを行うようにすることで、前記ターゲットレベル若しくはダイナミックレンジが追加的に制御可能となり、従ってターゲットレベル及びダイナミックレンジのうち優先的に確保したい方(言わば、確実に制御目標通りに設定したい方)の制御を再実行させることが可能となる。つまり、目標とする被写体の輝度に対する撮像センサ30aの出力レベルを確実に確保する一方でダイナミックレンジも適度に確保できるAE制御や、逆に撮像センサ30aのダイナミックレンジを目標通りに確実に確保する一方で露光量も適度に確保できるAE制御が行えるようになる。従って、ユーザのニーズに応えつつ、被写体の光量に応じた最適な露光量並びにダイナミックレンジにて撮影動作を行えるという効果を奏する。なお、露光量制御を、互いに独立した絞り制御及び/又は露光時間制御を用いて実行することができるため、当該優先順位を設定しての第1及び第2の露出制御によるAE制御を、高い自由度で、またこれら各制御の組み合わせに応じて効率良く行うことが可能となる。
That is, by performing either exposure amount control (aperture control and / or exposure time control) or dynamic range control in the second exposure control, the target level or dynamic range can be additionally controlled. Therefore, it is possible to re-execute the control of the target level and the dynamic range that are to be secured with priority (ie, the one that is surely set according to the control target). That is, while ensuring the output level of the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、下記(A)〜(J)の態様を取ることができる。
(A)上記第1の実施形態では、撮像センサ30の各画素において、PチャンネルMOSFETを採用しているが、NチャンネルMOSFETを採用してもよい。また、上記第2の実施形態では、撮像センサ30aの各画素において、NチャンネルMOSFETを採用しているが、PチャンネルMOSFETを採用してもよい。
As mentioned above, although embodiment was described about this invention, this invention is not limited to this. For example, the following aspects (A) to (J) can be taken.
(A) In the first embodiment, a P-channel MOSFET is employed in each pixel of the
(B)上記第1及び第2の実施形態について、これら各場合と同様に動作する(第1の実施形態では、例えば露光量制御としての絞り制御及び露光時間制御に応じて光電変換特性全体が変化する。第2の実施形態では、例えば絞り制御により光電変換特性全体が変化するものの、露光時間制御については、線形特性領域では積分効果があり該特性が露光時間に応じて変化するが、対数特性領域では積分効果がなく露光時間に依らず該特性が固定される。ただし、各実施形態も変曲点位置の制御に基づくダイナミックレンジ制御が行われる)撮像センサであれば、いずれの撮像センサであってもよい。 (B) About said 1st and 2nd embodiment, it operate | moves similarly to each of these cases (In 1st Embodiment, for example, the whole photoelectric conversion characteristic is according to aperture control and exposure time control as exposure amount control. In the second embodiment, the entire photoelectric conversion characteristic is changed by, for example, aperture control, but the exposure time control has an integral effect in the linear characteristic region, and the characteristic changes according to the exposure time. In the characteristic region, there is no integral effect, and the characteristic is fixed regardless of the exposure time (however, each embodiment is subject to dynamic range control based on inflection point position control). It may be.
(C)上記第1(第2)の実施形態では、撮像センサ30(撮像センサ30a)によって被写体輝度を検出しているが、撮像センサ30(撮像センサ30a)とは別に設けた測光素子(被写体の輝度を複数の受光素子にて分割して測光する素子)等を用いて被写体輝度(AE評価値)を検出するようにしてもよい。ただし、機構の簡略化の観点からは撮像センサ30(撮像センサ30a)により撮像される実際の撮影画像から得られる画像信号に基づいて被写体輝度(AE評価値)を検出することが望ましい。
(C) In the first (second) embodiment, the subject brightness is detected by the imaging sensor 30 (
(D)上記第1(第2)の実施形態では、シャッタ23及び撮像センサ30(撮像センサ30a)の構成を備えて露光時間を制御する構成であるが、シャッタ23及び撮像センサ30(撮像センサ30a)のいずれか一方のみの構成を備えて露光時間を制御する構成としてもよい。
(D) In the first (second) embodiment, the
(E)上記第1の実施形態では、露光時間T2及び絞りの開口面積S2をLUTによるデータ変換することにより得られた撮像センサ30やシャッタ23、絞り22に対する設定値を、それぞれ露光時間設定値及び絞り設定値としているが、増幅率Gt、Gs(又は露光時間T2、絞りの開口面積S2)を、それぞれ露光時間設定値及び絞り設定値としてもよい。同様に、変曲点の出力レベルVth2(又はΔVth)を光電変換特性設定値としてもよい。第2の実施形態の場合もこれと同様、増幅率Gt、Gsを、それぞれ露光時間設定値及び絞り設定値としてもよいし、変曲点の出力レベルを光電変換特性設定値としてもよい。
(E) In the first embodiment, the setting values for the
(F)上記第1及び第2の実施形態では、評価値算出用の画像データとしてRGB原色データを用いているが、補色画像データやモノクロ画像データなどの他の画像データを用いてもよい。 (F) In the first and second embodiments, RGB primary color data is used as image data for evaluation value calculation, but other image data such as complementary color image data and monochrome image data may be used.
(G)撮像領域330の分割(領域分割)は、分割測光方式による分割でなくともよく、例えばスポット測光方式或いは中央部部分測光方式等、いずれの方式によってもよい。また、撮像領域330の主被写体領域331及び周辺被写体領域332のブロック構成は、図15に示すような構成でなくともよい。また、当該ブロック毎に評価値を算出しているが、主被写体領域331と周辺被写体領域332との2つの領域(2ブロック;各領域を1ブロックとする)における評価値を算出する構成であってもよい。また、撮像領域330を主被写体領域331及び周辺被写体領域332といった2つの領域に分けるのではなく、3つ以上の領域に分け、当該各領域(のブロック)での輝度情報から評価値を算出し、これに基づくAE制御を行う構成としてもよい。或いは撮像領域を分けずに当該1つの撮像領域に対して同様に評価値を算出してAE制御を行う構成としてもよい、さらに、撮像領域330の上述のような各領域(ブロック)の領域設定を、ユーザの操作指示に応じて随時行う構成であってもよい。
(G) The division (area division) of the
(H)上記第1(第2)の実施形態においては、入射光量に対して電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを含む光電変換特性を示す撮像センサ30(撮像センサ30a)を用いている。このような撮像センサ30(撮像センサ30a)は非常にダイナミックレンジが広く、しかもMOSトランジスタのサブスレッショルド特性を利用することにより(FDやリセットゲートトランジスタを利用することにより)、比較的容易に上記のような光電変換特性を持つ画素出力を発生するセンサを実現することができ好ましいものであるが、本発明はこれに限られるものではなく、入射光量に対する出力の変化が互いに異なる2つの特性領域を含む撮像センサであれば種々のものを用いることができる。例えば、第1の特性領域と、これより入射光量に対する出力の変化が小さい第2の線形特性領域とを含む撮像センサであっても良い。
(H) In the first (second) embodiment, the linear characteristic region in which the electrical signal is linearly converted with respect to the incident light amount and output, and the electrical signal is converted logarithmically with respect to the incident light amount. The imaging sensor 30 (
(I)上記第2の実施形態では、[A]、[B]、[C]による絞りの制御、ダイナミックレンジの制御、及び露光時間の制御(設定)を行うことでAE制御が行われる構成となっているが、これに限らず、[A]、[B]、[C]における何れか1つの制御(設定)によってAE制御が行われる構成であっても構わない。その際、露光量設定用の被写体輝度(Lt1)が線形特性領域にて撮影されるよう制御を行う。すなわち、
[A]:絞り制御(設定)のみによって、露光量設定用の被写体(主被写体)輝度(例えば図34に示す輝度Lt1)が線形特性領域において、所望の出力レベル(Vtarget)となるように制御する。ただし、この場合、変曲点の出力レベル(Vth)は、所望の出力レベル(Vtarget)よりも高いレベルに設定されている。なお、この[A]の絞り制御のみによるAE制御は、全体的に露光量を制御したいとき、つまりダイナミックレンジを変化させて画像全体の明るさを調整しつつ線形特性領域(低輝度画像)の調整(例えばコントラスト調整)を行いたいような場合に有効となる。
[B]:ダイナミックレンジ制御(設定)のみによって、露光量設定用の被写体(主被写体)輝度が線形特性領域にて撮像されるように制御する(例えば図36において輝度Lt10をこの露光量設定用の被写体輝度とすると、被写体輝度Lt10が線形特性領域に入るように光電変換特性の変曲点位置をVth2からVth1へ移動させる制御を行う)。
なお、露光量設定用の被写体輝度が対数特性領域にある場合には、前記図20での説明と同様、所定のLUTを用いて当該対数特性領域を線形特性領域へ変換し、この変換した線形特性領域における、前記露光量設定用の被写体輝度に対するセンサ出力値を算出し、当該算出したセンサ出力値よりも高いレベルの変曲点出力レベルとなるよう光電変換特性設定を行う。なお、この[B]のダイナミックレンジ制御のみによるAE制御は、線形特性領域(低輝度画像のGain)は固定(維持)したままで、ダイナミックレンジを調整したいような場合に有効となる。
[C]:露光時間制御(設定)のみによって、露光量設定用の被写体(主被写体)輝度が線形特性領域において、所望の出力レベル(Vtarget)となるように制御する。ただし、この場合、変曲点の出力レベル(Vth)が所望の出力レベル(Vtarget)を下回らないよう制御する。なお、この[C]の露光時間制御のみによるAE制御は、ダイナミックレンジは固定(維持)したままで、線形特性領域(低輝度画像)を調整したいような場合に有効となる。
(I) In the second embodiment, the AE control is performed by performing aperture control, dynamic range control, and exposure time control (setting) with [A], [B], and [C]. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which AE control is performed by any one control (setting) in [A], [B], and [C] may be used. At that time, control is performed so that the subject luminance (Lt1) for setting the exposure amount is captured in the linear characteristic region. That is,
[A]: Control is performed so that the subject (main subject) brightness for exposure amount setting (for example, brightness Lt1 shown in FIG. 34) becomes a desired output level (Vtarget) in the linear characteristic region only by aperture control (setting). To do. In this case, however, the inflection point output level (Vth) is set to a level higher than the desired output level (Vtarget). Note that the AE control based only on the aperture control of [A] is intended to control the exposure amount as a whole, that is, in the linear characteristic region (low luminance image) while adjusting the brightness of the entire image by changing the dynamic range. This is effective when adjustment (for example, contrast adjustment) is desired.
[B]: Control is performed so that the subject (main subject) luminance for exposure amount setting is imaged in the linear characteristic region only by dynamic range control (setting) (for example, the luminance Lt10 in FIG. 36 is used for this exposure amount setting). If the subject brightness is set to the subject brightness, control is performed to move the inflection point position of the photoelectric conversion characteristics from Vth2 to Vth1 so that the subject brightness Lt10 falls within the linear characteristic region.
If the subject brightness for setting the exposure amount is in the logarithmic characteristic area, the logarithmic characteristic area is converted into a linear characteristic area using a predetermined LUT, as described in FIG. A sensor output value with respect to the subject luminance for exposure amount setting in the characteristic region is calculated, and photoelectric conversion characteristic setting is performed so that the inflection point output level is higher than the calculated sensor output value. Note that the AE control based only on the dynamic range control of [B] is effective when the dynamic range is to be adjusted while the linear characteristic region (gain of the low luminance image) is fixed (maintained).
[C]: Control is performed so that the subject (main subject) brightness for exposure amount setting becomes a desired output level (Vtarget) in the linear characteristic region only by exposure time control (setting). In this case, however, control is performed so that the output level (Vth) of the inflection point does not fall below the desired output level (Vtarget). Note that the AE control based only on the exposure time control of [C] is effective when it is desired to adjust the linear characteristic region (low luminance image) while the dynamic range is fixed (maintained).
(J)上記(I)の変形態様に関し、各優先方式における露光量制御(露光量制御パラメータ算出)を、[A]、[C]における何れか一方のみの制御によって行ってもよい。この場合、具体的には、ターゲットレベル優先方式においては、以下の優先順位パターンとしてもよい。
(変形優先順位パターン5):[A]、[B]、[A]
(変形優先順位パターン6):[C]、[B]、[C]
また、ダイナミックレンジ優先方式においては、以下の優先順位パターンとしてもよい。 (変形優先順位パターン13):[B]、[A]、[B]
(変形優先順位パターン14):[B]、[C]、[B]
(J) With regard to the modified form of (I) above, the exposure amount control (exposure amount control parameter calculation) in each priority method may be performed by control of only one of [A] and [C]. In this case, specifically, in the target level priority method, the following priority pattern may be used.
(Deformation priority pattern 5): [A], [B], [A]
(Deformation priority pattern 6): [C], [B], [C]
In the dynamic range priority method, the following priority pattern may be used. (Deformation priority pattern 13): [B], [A], [B]
(Deformation priority pattern 14): [B], [C], [B]
なお、上述のように露光量制御として[C]のみの制御を行うことで、例えば上記変形優先順位パターン14を採用する場合のように、第1の露出制御の後段における露光量制御で[C]の絞りの制御が行われるため、第1の露出制御の前段で行われた[B]のダイナミックレンジ制御により調整されたダイナミックレンジを(大きく)変化させることなく(図43に示すように光電変換特性1102から光電変換特性1103へ変化し、ダイナミックレンジが狭まることなく)、つまり前段で調整したダイナミックレンジを維持した状態で、第2の露出制御を行い、必要に応じて第1の露出制御による誤差(ここでは例えば僅かに生じたダイナミックレンジの誤差)を補正するようなAE制御が行えるようになる。これにより、ダイナミックレンジを優先しつつ所要の露光量も具備しているようなAE制御が短時間で(AE制御パラメータ算出時間が短縮され)かつ確実に行えるようになる。
In addition, by controlling only [C] as the exposure amount control as described above, the exposure amount control in the latter stage of the first exposure control [C], for example, when the
1、1a デジタルカメラ(撮像装置)
100 操作部
20 鏡胴
22 絞り(絞り装置)
30、30a 撮像センサ
31、31a タイミング生成回路
40 信号処理部
405 評価値検出部(露出評価値検出手段)
50、50a 全体制御部(露出制御手段)
510、510a 演算部(露出制御用パラメータ決定手段)
511、511a 露光量制御パラメータ算出部(露光量制御手段)
512、512a ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部(ダイナミックレンジ制御手段)
5111、5111a 算出優先順位設定部(優先順位設定手段)
5112 露光時間制御パラメータ算出部(露光時間制御手段)
5113 絞り制御パラメータ算出部(絞り制御手段)
516 光電変換特性情報記憶部
520、520a 制御信号発生部
521、521a ダイナミックレンジ制御信号発生部
522、522a センサ露光時間制御信号発生部
530 出力レベル判定部
5301 出力レベル情報取得部
5302 出力レベル記憶部
5303 判定部
5304 第2露出制御信号発生部
60 駆動部
FD フローティングディフュージョン
1, 1a Digital camera (imaging device)
100
30,
50, 50a Overall control unit (exposure control means)
510, 510a Calculation unit (exposure control parameter determination means)
511, 511a Exposure amount control parameter calculation unit (exposure amount control means)
512, 512a Dynamic range control parameter calculation unit (dynamic range control means)
5111, 5111a Calculation priority setting unit (priority setting means)
5112 Exposure time control parameter calculation unit (exposure time control means)
5113 Aperture control parameter calculation unit (aperture control means)
516 Photoelectric conversion characteristic
Claims (27)
被写体から得られる輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、
前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度を定め、当該撮像装置の露出制御を行う露出制御手段であって、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段と、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段とを備える露出制御手段と、
前記露光量制御手段とダイナミックレンジ制御手段との併用による第1の露出制御を行った後に、露出設定用の被写体輝度に対応する撮像センサの出力レベルと、予め設定された所望の出力レベルとを比較する出力レベル判定部とを備え、
前記露出制御手段は、前記出力レベル判定部の判定結果に基づき、露光量制御手段又はダイナミックレンジ制御手段のいずれかによる第2の露出制御が実行可能とされていることを特徴とする撮像装置。 An electrical signal corresponding to the amount of incident light is generated, and a photoelectric conversion characteristic of the first characteristic region in which the electric signal is converted into a first characteristic with respect to the amount of incident light is output. An imaging sensor comprising: a second characteristic region in which a signal is converted into a second characteristic that is output with a smaller change in output with respect to the amount of incident light than the first characteristic;
Exposure evaluation value detection means for detecting an exposure evaluation value when imaging the subject based on luminance information obtained from the subject;
Exposure control means for determining subject brightness for exposure setting based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detection means, and performing exposure control of the imaging apparatus, and controlling the exposure amount for the imaging sensor Exposure control means comprising control means and dynamic range control means for controlling photoelectric conversion characteristics of the image sensor;
After performing the first exposure control by the combined use of the exposure amount control means and the dynamic range control means, the output level of the image sensor corresponding to the subject brightness for exposure setting and the preset desired output level are obtained. An output level determination unit for comparison,
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the exposure control means can execute second exposure control by either the exposure amount control means or the dynamic range control means based on a determination result of the output level determination unit.
第2の露出制御として、露光量制御手段による露光量制御が行われることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 1st exposure control is performed in order of exposure amount control by exposure amount control means, and dynamic range control by dynamic range control means,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein exposure amount control by exposure amount control means is performed as the second exposure control.
第2の露出制御として、ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御が行われることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 The first exposure control is performed in the order of dynamic range control by the dynamic range control means and exposure amount control by the exposure amount control means,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein dynamic range control by a dynamic range control unit is performed as the second exposure control.
当該撮像装置の露出制御を行う露出制御手段であって、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段と、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段とを備える露出制御手段と、
被写体から得られる輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、
前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度を定め、前記露光量制御手段による露光量制御のための露光量制御用パラメータと、前記ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御のためのダイナミックレンジ制御用パラメータとを決定する露出制御用パラメータ決定手段と、
露出設定用の被写体輝度に対応する撮像センサの出力レベルと、予め設定された所望の出力レベルとを比較する出力レベル判定部とを備え、
前記露出制御用パラメータ決定手段は、露出設定用の被写体輝度に基づいて露光量制御用パラメータ及びダイナミックレンジ制御用パラメータの双方を調整する第1段階と、この第1段階後に出力レベル判定を行い、その判定結果に基づいて露光量制御用パラメータ又はダイナミックレンジ制御用パラメータのいずれかを再調整する第2段階とを経て各パラメータを決定し、
前記露出制御手段は決定された各パラメータに基づいて露出制御を行うことを特徴とする撮像装置。 An electrical signal corresponding to the amount of incident light is generated, and a photoelectric conversion characteristic of the first characteristic region in which the electric signal is converted into a first characteristic with respect to the amount of incident light is output. An imaging sensor comprising: a second characteristic region in which a signal is converted into a second characteristic that is output with a smaller change in output with respect to the amount of incident light than the first characteristic;
Exposure control means for performing exposure control of the imaging device, the exposure control means comprising: an exposure amount control means for controlling an exposure amount for the imaging sensor; and a dynamic range control means for controlling the photoelectric conversion characteristics of the imaging sensor;
Exposure evaluation value detection means for detecting an exposure evaluation value when imaging the subject based on luminance information obtained from the subject;
Based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detection means, the subject brightness for exposure setting is determined, the exposure amount control parameter for exposure amount control by the exposure amount control means, and the dynamic range control means Exposure control parameter determining means for determining dynamic range control parameters for dynamic range control;
An output level determination unit that compares the output level of the image sensor corresponding to the subject brightness for exposure setting and a desired output level set in advance;
The exposure control parameter determining means adjusts both the exposure amount control parameter and the dynamic range control parameter based on the exposure setting subject brightness, and performs output level determination after the first step. Based on the determination result, each parameter is determined through the second step of readjusting either the exposure control parameter or the dynamic range control parameter,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the exposure control means performs exposure control based on each determined parameter.
第2段階の再調整として、露光量制御パラメータの調整が行われることを特徴とする請求項9記載の撮像装置。 The first stage adjustment is performed in the order of the exposure amount control parameter adjustment and the dynamic range control parameter adjustment.
The imaging apparatus according to claim 9, wherein the exposure control parameter is adjusted as the second readjustment.
第2段階の再調整として、ダイナミックレンジ制御パラメータの調整が行われることを特徴とする請求項9記載の撮像装置。 The first stage adjustment is performed in the order of dynamic range control parameter adjustment and exposure control parameter adjustment,
The imaging apparatus according to claim 9, wherein the dynamic range control parameter is adjusted as the second readjustment.
絞り装置をさらに備え、
前記露光量制御手段は、それぞれ独立に露光量制御が可能に構成されてなる、絞り装置に対する絞り開口面積の調整に関する絞り設定値に基づいて露光量を制御する絞り制御手段及び/又は撮像センサに対する露光時間の調整に関する露光時間設定値に基づいて露光量を制御する露光時間制御手段を備え、
前記出力レベル判定部は、該露光量制御手段とダイナミックレンジ制御手段との併用による第1の露出制御を行った後に、露出設定用の被写体輝度に対応する撮像センサの出力レベルと、予め設定された所望の出力レベルとを比較し、
前記露出制御手段は、当該出力レベル判定部の判定結果に基づき、露光量制御手段又はダイナミックレンジ制御手段のいずれかによる第2の露出制御を実行することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 The imaging sensor is configured to be able to execute photoelectric conversion in the logarithmic characteristic region without depending on the exposure time,
Further comprising an aperture device,
The exposure amount control means is configured to control the exposure amount based on an aperture setting value relating to adjustment of an aperture opening area for the aperture device, and / or an imaging sensor, each configured to be capable of independently controlling the exposure amount. Exposure time control means for controlling the exposure amount based on the exposure time setting value relating to the adjustment of the exposure time,
The output level determination unit is set in advance with the output level of the imaging sensor corresponding to the subject brightness for exposure setting after performing the first exposure control by the combined use of the exposure amount control unit and the dynamic range control unit. Compared to the desired output level,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the exposure control unit performs second exposure control by either the exposure amount control unit or the dynamic range control unit based on a determination result of the output level determination unit. .
第2の露出制御として、当該露光量制御手段による露光量制御としての絞り制御及び/又は露光時間制御が行われることを特徴とする請求項17記載の撮像装置。 The first exposure control is an order of the aperture control and / or exposure time control by the aperture control means and / or exposure time control means as exposure amount control by the exposure amount control means, and the dynamic range control by dynamic range control means. Done in
18. The imaging apparatus according to claim 17, wherein aperture control and / or exposure time control as exposure amount control by the exposure amount control means is performed as the second exposure control.
第2の露出制御として、ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御が行われることを特徴とする請求項17記載の撮像装置。 The first exposure control is performed in the order of dynamic range control by the dynamic range control means and aperture control and / or exposure time control by the aperture control means and / or exposure time control means as exposure amount control by the exposure amount control means. Done,
18. The imaging apparatus according to claim 17, wherein dynamic range control by dynamic range control means is performed as the second exposure control.
当該撮像装置の露出制御を行う露出制御手段であって、撮像センサに対する露光量をそれぞれ独立に制御可能に構成された絞り制御手段及び/又は露光時間制御手段からなる露光量制御手段と、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段とを備える露出制御手段と、
被写体から得られる輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、
前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度を定め、前記絞り制御手段及び/又は露光時間制御手段による露光量制御のための絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータと、前記ダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御のためのダイナミックレンジ制御用パラメータとを決定する露出制御用パラメータ決定手段と、
露出設定用の被写体輝度に対応する撮像センサの出力レベルと、予め設定された所望の出力レベルとを比較する出力レベル判定部とを備え、
前記露出制御用パラメータ決定手段は、露出設定用の被写体輝度に基づいて絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータとダイナミックレンジ制御用パラメータとの双方を調整する第1段階と、この第1段階後に出力レベル判定を行い、その判定結果に基づいて絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータとダイナミックレンジ制御用パラメータとのいずれかを再調整する第2段階とを経て各パラメータを決定し、
前記露出制御手段は決定された各パラメータに基づいて露出制御を行うことを特徴とする撮像装置。 An electrical signal corresponding to the amount of incident light is generated, and a photoelectric conversion characteristic of the first characteristic region in which the electric signal is converted into a first characteristic with respect to the amount of incident light is output. A second characteristic region in which a signal is converted into a second characteristic whose output change with respect to the amount of incident light is smaller than the first characteristic and output, and photoelectric conversion at the second characteristic depends on the exposure time An imaging sensor configured to be able to execute without
An exposure control means for performing exposure control of the image pickup apparatus, an exposure amount control means comprising an aperture control means and / or an exposure time control means configured to be capable of independently controlling an exposure amount for the image pickup sensor, and an image pickup sensor Exposure control means comprising dynamic range control means for controlling the photoelectric conversion characteristics of
Exposure evaluation value detection means for detecting an exposure evaluation value when imaging the subject based on luminance information obtained from the subject;
A subject brightness for exposure setting is determined based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detection means, and an aperture control parameter and / or exposure for exposure amount control by the aperture control means and / or exposure time control means. Exposure control parameter determining means for determining a time control parameter and a dynamic range control parameter for dynamic range control by the dynamic range control means;
An output level determination unit that compares the output level of the image sensor corresponding to the subject brightness for exposure setting and a desired output level set in advance;
The exposure control parameter determining means adjusts both the aperture control parameter and / or the exposure time control parameter and the dynamic range control parameter based on the subject brightness for exposure setting, and after this first step. The output level is determined, and each parameter is determined through a second step of readjusting either the aperture control parameter and / or the exposure time control parameter and the dynamic range control parameter based on the determination result,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the exposure control means performs exposure control based on each determined parameter.
第2段階の再調整として、絞り制御パラメータ及び/又は露光時間制御パラメータの調整が行われることを特徴とする請求項25記載の撮像装置。 The first stage adjustment is performed in the order of the aperture control parameter and / or the exposure time control parameter, and the dynamic range control parameter.
26. The imaging apparatus according to claim 25, wherein adjustment of an aperture control parameter and / or an exposure time control parameter is performed as readjustment in the second stage.
第2段階の再調整として、ダイナミックレンジ制御パラメータの調整が行われることを特徴とする請求項25記載の撮像装置。 The first stage adjustment is performed in the order of dynamic range control parameter adjustment, aperture control parameter and / or exposure time control parameter adjustment,
26. The image pickup apparatus according to claim 25, wherein the dynamic range control parameter is adjusted as the second readjustment.
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2005
- 2005-03-17 JP JP2005077825A patent/JP2006050541A/en active Pending
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