JP2006352905A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像素子4からの複数のフィールド画像を表示装置14に順次表示する第1のモードと、操作部13による操作に基き、撮像素子4で取得した静止画像を記録媒体10に記録する第2のモードとを有する撮像装置であって、第1のモードにおいて、絞り設定切り替え前に撮像素子4で取得したフィールド画像を、絞り切り替え中に、表示装置14に表示する。
【選択図】図17
Description
このような状況からフレーム及びフィールドモードによる撮像が可能でかつ撮像出力を用いたEVF及びAFに対応可能な撮像装置の従来例を以下に説明する。
図17は従来のデジタル電子カメラのブロック図である。
図17において、1は撮像素子に光学像を結ぶための光学レンズで、不図示の焦点調整用フォーカスレンズを含む。2は絞り機能とシャッター機能を兼ねる絞り兼用メカシャッター、3は光学レンズ1と絞り兼用メカシャッター2のメカ系各部の駆動回路である。4は光学レンズにより結像された被写体像を電気信号に変換するCDD等の撮像素子、5は撮像素子4を動作させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路(以降TGと言う)、6はTG5からの信号を撮像素子駆動可能なレベルに増幅する撮像素子駆動回路、7は撮像素子4の出力ノイズ除去のためのCDS回路や増幅回路を備えた前置処理回路、8はA/D変換器、9は撮像信号処理回路、10は記録媒体で例えばPCMCIA規格のメモリーカードやハードディスクなどである。11は記録媒体10に信号を記録するためのインターフェース回路である。12はメカ及び操作部、撮像信号処理部等を制御するCPUを用いたシステムコントローラ(シスコン)、13はカメラを外部から制御するための操作部、14はファインダとして用いる表示装置である。
子4の露光を開始する。そして上記測光手段により設定された露光時間分だけ光電荷が蓄積されるように、図18の電子シャッター用パルス(3)と読み出しパルス(4)とをTG5から撮像素子駆動回路6を介して撮像素子4に供給する。これにより、撮像素子4から図18(6)のようにODDフィールド出力とEVENフィールド出力とが交互に出力される。この場合、図19に示すように、両フィールドから同じ色信号成分が出力される。このようにして読み出された図18のfield2〜4の信号は、前置処理回路7、A/D変換器8を介して撮像信号処理回路9に加えられることにより、ファインダ出力用の信号及びAF制御用の信号に変換され、各々表示装置14及びシステムコントローラ12に送られる。表示装置14では撮影中の被写体を表示し、またシステムコントローラ12では上記AF用の信号をもとに光学レンズ1の合焦点位置を検出する。合焦点位置の検出方法については従来より種々の手段が公知であるためここでは説明を省略する。
(1)フレームモードではフィールドモードに比べて感度が半減する。感度が低い場合は、その分だけファインダ及びAFが必要とする照度は高くなり、ストロボを用いなくてはならないような低照度下ではファインダやAFが正常に動作しない。
(2)従来例に示す動作では、ファインダ出力時及びAF時に1フィールドごとに得られる信号は図19に示すように1ラインづつ垂直方向にずれてしまうため、垂直ライン数が1フィールド分しかないファインダに出力する際には、補間処理などを行なわないと映像が1フィールドごとに垂直にずれてしまい、観察者に不快感を与える見ずらい画像となってしまう。
るように制御する制御手段を有することを特徴とする。
図1は本実施の形態の動作シーケンスを説明するためのタイミングチャート、図2はフレーム読み出しする際に、図3はフィールド読み出しする際に撮像素子4を駆動するための各垂直転送パルスの波形図である。
また、図4はファインダ出力時及びAFの露出制御における絞り径とシャッタースピードとを決定するためのプログラム線図、図5はAFロック後の露出制御における絞り径とシャッタースピードとを決定するためのプログラム線図、図6は本露光の露出制御における絞り径とシャッタースピードとを決定するためのプログラム線図である。
さらに図7〜10は本実施の形態における一部の動作シーケンスを説明するためのフローチャートである。また図11は撮像素子4の色フィルタ配列の1例を示すイメージ図で、読み出し時の加算画素の説明図でもある。尚、この例では補色フィルタを用いた場合を示している。電子カメラの構成は図17と同一のものが用いられる。
図1のT1 に示すように、まず絞り兼用メカシャッター2を閉じた状態のまま撮像素子4(本実施の形態ではインタライン型CCD)の出力を読み出し、その出力レベルを基準の黒レベルとする。この黒レベルは撮像素子4の暗電流むらの除去のための基準信号としたり、露光制御用検出信号を演算する際に撮像出力から差し引いて黒レベルの変動を吸収して、より精度良く露光量の検出を行なうために用いる。この場合黒レベルを利用する目的としての補正項目が撮像素子4の光電変換部に依存するのであれば、読み出しパルスを出力して光電変換部の暗電流分の電荷も読み出し、垂直転送部に依存するのみであれば読み出パルスを出力しないようにする。
先ず、図7のステップS1、S2により、EV値13.1(絞り開放F2.5、シャッタースピード1/1400)で露光を行ない、撮像素子4を読み出す。この読み出しは図3に示す垂直転送パルスV1 〜V4 により行なわれる。つまり図11に示すように、垂直方向の隣接2画素が混合されて読み出されるフィールド読み出しが行われ、かつODDフィールドとEVENフィールドとで同じ画素同士が混合されるようにまったく同一の垂直転送パルスV1 〜V4 がTG5より供給される。
(1)フレームモードに比べ感度を良くすることができる。
(2)図11のような補色フィルタ配列でも図19のような原色フィルタ配列でも、一回の読み出し信号によりカラー映像信号が生成できる。このため特に高価なメモリを用いな
くともリアルタイムで動画像を得ることができる。
(4)AF用の信号として用いる場合、各フィールド画像に位相ずれがないため精度の良い高速AFが可能となる。またシャッタースピードは図1のaに示すように、電子シャッタ用のパルスVsubを用いて光電変換部の電荷をサブストレートから捨ててクリアすることにより露光を開始し、光電変換部から垂直蓄積部への読み出しをもって露光終了と決めている。
|X−輝度レベル|<Y
の演算を行ない、YESであれば適正露光になっていると判断して図のステップS13に移行し、AF動作をスタートさせる。また、NOであれば、ステップS9により、
新露光時間=(旧露光時間×(X÷輝度レベル))
の演算を行なって、輝度レベルと基準レベルとを一致させるようにシャッタースピードをコントロールして露出制御を行なう。
なお、図1のT1 の次のT2 の期間は図4のAFプログラム線図に依存して露光量を決定する。
まず図9のステップS13でAF制御を開始する。その制御方法については従来より種々の方法が公知であるためここでは説明を省略する。ステップS14でAF制御中に所定の周期で合焦(つまりAF制御終了)かを確認し、非合焦であればステップS15で輝度レベルと基準レベルとの比較を行なう。この際両レベルの差が所定値よりも小さければAF可能ということでステップS13に戻って引き続きAF動作を継続し、大きければAF不可能と判断してステップS16〜ステップS20により適正露光に設定し直した後、AF制御を再スタートさせる。ただし、ステップS15で用いられる所定値Zは前記所定値Yに比べて十分大きな値とする。
先ずステップS21により直前の露光量及びその際の輝度レベルをもとに、図5の絞り込みプログラム線図を踏まえて絞り及び露光時間の設定を行なう。
記のように第2レリーズの押圧後直ちに本露光撮影を行なう(すなわち押圧後に露光調整を行わない)ことで押圧後本露光に至るまでの時間を極力短くすることができ、第2レリーズからのタイムレリーズラグを非常に少なくすることができる。
(1)図4のプログラム線図は、図6の本露光プログラム線図や図5の絞り込みプログラム線図に比べ、開放絞りで撮影可能となる明るさの範囲が広い。
(2)図4のプログラム線図は、絞りの切り換え設定数を図6、図5のプログラム線図に比べ少なくしている。つまり図4では絞り設定は3系統だが、図6、図5では5系統になっている。
(4)図4の各絞り毎の最低TV値は図5の同一絞りの最低TV値よりも所定量大きいことを特徴としている。
(6)図6の本露光用のプログラム線図は、図5の絞りこみ後プログラム線図に対してちょうどフィールド読み出しとフレーム読み出しの感度分だけシャッタースピードをシフトしたものとする。
つまり、同じ絞りではEV1段分だけ図6の方が最大露出量ともに小さくなる。(図5でF2.5の場合シャッタースピードは1/30〜1/500だが、図6ではF2.5だと1/15〜1/250である。)本実施の形態では、フレームとフィールドとの感度比を1:2としているためこのような設定となる。感度比が異なる場合には、その比に応じて本露光プログラム線図を変える。
先ず基本的なこととしてプログラム線図をもとにして露出制御を行なうことにより、絶対露光量が容易に検出できるため、適正露出制御の絞りとシャッタースピードが計算値により即時に求まり、高速に最適露光とすることが可能となる。これはカムコーダのアイリス方式に比べ静止画撮影の場合またはストロボ等別光源を用いた撮影の場合に特に有効である。
(1)AF動作中に開放絞りで露光する頻度が多くなり、深度の浅い状態で露光されるためより精度良くAF動作を行なうことができる。
(2)、(3)AF動作中に絞りが切り換わる頻度が少なくなり、切換えの待ち時間が少なくなるためトータルでの時間節約となる。
(4)、(5)AF調整中の絞り設定に対し、AFロック後の絞り設定がより開放側に行かないようにすることができる。
その結果、フォーカス調整時の位置から絞りをより開くことがないため、合焦点状態を劣化させずに絞りこみ撮影及び静止画撮影を行うことができる。
(6)絞り込み後の露光における絞り設定と本露光時の絞り設定とを同一とすることがで
きるため、第2レリーズ押圧後に絞り設定を変える必要がなく、時間節約ができるとともに絞り切り換えによる誤差が生じることが無いため、精度のより正確な露出制御を行うことができる。
上記第1の実施の形態においては絞り設定切換中には出力画像の画質が劣化してしまう。この問題点を解決するために本実施の形態においては、図12に示すように、メモリ15を備えて絞り設定切換前の画像データをこのメモリ15に蓄積するようにしている。そして絞り切換中はメモリ15に蓄積された画像データを表示装置14に出力する。
上記メモリ15の出力期間は、絞り設定の終了予定時間を見込んで設定しても良いし、または撮像素子4の出力信号の輝度レベルが適正レベルになったことを確認した後、メモリ15の出力を終了しても良い。また本実施の形態の制御負荷が相対的に大きく、シスコン12内の制御用のCPUにとって過負荷であれば、図1のT2 の終わり、すなわちAFロック後からメモリ15から出力しても良い。これはAF調整中は絞り切換の影響の他に、焦点未調整のための画質劣化も重なっているため、いずれにしても画質の品位が十分で無いためである。
上記第1、第2の実施の形態ではシャッター兼用絞りを用いていたがこれはもちろん別体の専用絞り、専用シャッターを用いても良い。本実施の形態によれば、より幕速の速い高速シャッターと精度の高い絞りを用いることが可能となる。
また第1の実施の形態においては、図4のプログラム線図の各絞り毎の最低TV値を図5の同一絞りの最低TV値よりも所定量大きくする構成としたが、絞り径の小さい例えば図4のF16の絞りでの最長シャッタースピードをより大きくしたプログラム線図を用いても良い。これは、絞り径の十分小さいF16〜F8では、被写界深度が十分深いため、F16でフォーカス調整してF8で撮影しても画質の劣化は目立たないためである。
本実施の形態によれば、図13に示すように絞りF16での最低露出量をEV14.8とすることができ、ヒステリシスのマージンを十分にとることができるため、絞りの設定が変わる頻度をより少なくすることができる。
上記各実施の形態において、露出レベル調整中及びAF調整中に輝度信号の大きな変化があった場合、その輝度信号の変化が短期間でもとのレベルに戻るような場合は、この急激変化が起きた期間の出力信号は無視して露出調整及びAF調整を行うようにしても良い。
図14〜16は本実施の形態を実現するためのフローチャートの一例である。 図14のステップS7〜S10、S12は図8のステップS7〜S11と実質的に同じである。図14ではステップS8で基準値Xと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Yよりも大きい場合には、まずステップS25で変数Nに1を加算する。なおNにはあらかじめ初期値0が設定されている。
またステップS8で輝度レベルが所定範囲内に入っていればステップS27でN=0とした後、次ぎのシーケンス(図10のステップS21)に移行する。以上の動作により、
画面内に短期間非被写体が入り込んできた場合でも、その影響を無くした露光設定が可能となる。
図15では、ステップS15で基準値Xと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Zよりも大きい場合には、まずステップS28で変数Nに1を加算する。なおNにはあらかじめ初期値0が設定されている。続いてステップS29でNと定数Aとの大小を比較し、Nが小さければ短期間の異常値ということで前回と露出量を変えずにステップS30で再露光を行ない、再度ステップS15で輝度レベルの大小を判定する。一方Nが大きければ実際の被写体条件が変わったと認識してステップS16で露光時間を計算し直し、N=0とした後、ステップS13〜S20を経てステップS13へ戻る。
図16ではステップS22で基準値Xと出力信号輝度レベルとの差の絶対値が所定値Yよりも小さい場合には露出レベルは適正になっていると考えられ、ステップS36で変数Yに対し正の定数aを加算する。このように判定レベルにヒステリシスを持たせることで以後のステップS22の判定でNoとなる頻度が減り、頻繁に露出レベルの変更を行なって見苦しい画像になることが防止される。
この図16の動作によれば、画面内に突然目的の被写体以外のものが飛び込んできた時にもその影響を受けることなく露出調整を適正に行うことが可能となる。
2 絞り兼用シャッター
4 撮像素子
9 撮像信号処理回路
12 システムコントローラ
13 操作部
14 表示装置
15 メモリ
Claims (2)
- 撮像素子からの複数のフィールド画像を表示部に順次表示する第1のモードと、操作部による操作に基き、前記撮像素子で取得した静止画像を記録媒体に記録する第2のモードとを有する撮像装置であって、
前記第1のモードにおいて、絞り設定切り替え前に前記撮像素子で取得したフィールド画像を、絞り切り替え中に、前記表示部に表示するように制御する制御手段を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記第1のモードでは、前記撮像素子の複数ライン毎の画素を加算するとともに、複数のフィールド間でノンインターレースで読み出しを行うように駆動する駆動手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
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