JP2007274669A

JP2007274669A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2007274669A
Application number: JP2006324923A
Authority: JP
Inventors: Teruhiro Yoshida; 彰宏吉田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-10-18
Also published as: US20070212055A1

Abstract

【課題】スミアの影響を軽減しつつ、白飛びを回避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。
【解決手段】絞り値可変の絞り１０２と、動画駆動と静止画記録用駆動を行う撮像素子１０４とを備えた撮像装置において、絞り１０２は静止画撮影専用の絞り値又は動画撮影専用の絞り値を有する。また絞り１０２は、画素混合駆動時専用の絞り値又は画素非混合駆動時専用の絞り値を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

ＣＣＤの新機能として、３０フレームレートＶＧＡサイズ動画用駆動が今後普及するといわれている。これまで、ＣＣＤに関して、垂直方向に画素間引き・画素加算する技術は公知のものであったが、水平方向に解像度を落とす技術は実現化されていなかった。
近年、デジタルスチルカメラは高画素化の傾向にあるが、水平方向の画素加算技術の実現化により高い更新レート（３０フレームレート）でかつ高画素（ＶＧＡサイズ：６４０×４８０画素）の動画が記録可能となりつつある。
上記の駆動では水平方向に画素混合を行うために、従来扱ってきた駆動よりも撮像感度が高くなることが懸念される。従来では動画駆動で２画素混合までが一般的であったのに対し、４画素混合（垂直水平２画素混合）や６画素混合（垂直２画素混合・水平３画素混合もしくは垂直３画素混合・水平２画素混合）や９画素混合（垂直水平３画素混合）などの駆動が考えられるために、撮像素子の感度が従来の２倍〜４．５倍にまで高くなることが想定される。

上記の新規な画素混合駆動を従来の制御により行おうとすると、シャッタ秒時の高速化によるスミアの増大や、屋外などの輝度の高い被写体で高輝度限界を早く迎えてしまうために、白飛び（撮像素子出力の飽和）し易くなるなどの問題が発生すると考えられる。また、ＣＣＤは小セル化が急速に進められているために、プロセスの小型化からくる絶対的なスミア特性落ちの傾向がみられ、この影響は更に無視できないものと考えられる。
本発明は、スミアの影響を軽減しつつ、白飛びを回避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。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、絞り値を可変可能な絞りと、撮像素子と、該撮像素子を動画駆動又は静止画記録用駆動を行う駆動手段と、を備えた撮像装置において、前記絞りは、静止画撮影専用の絞り値又は動画撮影専用の絞り値を有する撮像装置を特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記動画撮影時の絞り値は静止画撮影専用の絞り値より大きい撮像装置を特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の撮像装置において、所定のフレームレート以上もしくは所定の画素サイズ以上の動画像撮影時に静止画撮影時の絞り値範囲より大きな値とする撮像装置を特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置において、駆動モードを判定する判定手段を備え、該判定手段の判定に応じて使用する絞りの領域を切り替えるようにした撮像装置を特徴とする。

請求項５記載の発明は、絞り値を可変可能な絞りと、撮像素子と、該撮像素子を画素混合駆動と画素非混合駆動を行う駆動手段と、を備えた撮像装置において、前記絞りは、前記画素混合駆動時専用の絞り値又は画素非混合駆動時専用の絞り値を有する撮像装置を特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記画素混合駆動時の絞り値は、前記画素非混合駆動時に制御する絞り値より大きい撮像装置を特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の撮像装置において、所定の画素数以上の画素混合駆動時に非画素混合駆動時の絞り値範囲より大きな値とする撮像装置を特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項５乃至７の何れか１項に記載の撮像装置において、駆動モードを判定する判定手段を備え、該判定手段の判定に応じて使用する絞りの領域を切り替えるようにした撮像装置を特徴とする。

本発明の撮像装置は、画素混合に起因する撮像感度の高い駆動においても、スミアの影響を軽減し、且つ、撮像装置として通常要求される晴天屋外の明るい被写体においても信号が飽和することなく撮影することが可能となる。

本発明では、上記課題の対策として動画専用（多画素加算駆動専用）の大きな絞り値を有する撮像装置を提供している。なお、絞り値を大きくすると光の回折現象による解像落ち（いわゆる小絞りぼけ）が発生するが、元来ＶＧＡサイズの動画用途を目的としているために、３００万画素〜８００万画素を想定したデジタルカメラに対してこの解像落ちの影響は少ないと言える。また、絞りとしてＮＤフィルタを使用することで上記の懸念事項は解消されるといえる。
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施形態に係る撮像装置のブロック構成図である。
本実施形態の撮像装置は、撮影ユニット１００、光学系駆動部１０５、撮像素子駆動部１０６、画像処理部１０７、画像表示部１０８、画像バッファ用メモリ１０９、画像記録インターフェース部１１０、プログラム用メモリ１１１、及び操作部１１２を備える。

撮影ユニット１００は、撮影光学系を構成するレンズ１０１や絞り１０２と撮像素子１０４とを備える。撮像素子１０４は、撮像素子駆動部１０６から送信される転送パルスに従い静止画用の転送と被写体モニタ用（モニタリング）の転送と高画素加算用の転送を行う。
従来技術における垂直方向の画素間引き及び画素加算は、撮像素子駆動部１０６から送られる転送信号の波形（Ｈ／Ｌのタイミング）によって、撮像素子１０４内にて行われる。これに対して、本実施形態の撮像装置における水平方向の画素加算は、従来技術と同様に撮像素子１０４内にて行われるが、水平方向加算用の新規転送路構造を採用すると共に、水平加算用を実施するための転送波形を撮像素子駆動部１０６から送ることによって、水平方向の画素加算を実現するようにした点に特徴がある。絞り１０２では高画素加算専用の絞り径に切り替えることが可能である。

図２〜７はＥＶ線図である。例示としてＦ２．８・Ｆ５．６・Ｆ８・Ｆ１１の４段階の絞り値を有する多段絞り方式の撮像装置の制御について図２〜４に、Ｆ２．８からＦ１１まで連続的な絞り値を有するリニア絞り方式の撮像装置の制御について図５〜７に示す。
いずれの方式も、静止画駆動時は非画素混合でＩＳＯ感度１００相当とし、モニタ−モード時は２画素混合でＩＳＯ感度２００相当とし、動画駆動時は４画素混合でＩＳＯ感度４００相当とする。
図２は多段絞り方式の静止画駆動時のＥＶ線図であり、露光時間と絞りは実線に沿って制御される。被写体光のフリッカなどの影響を受けて絞りがハンチング起こすことを防止するため１／１２５秒〜１／１０００秒の露光期間では、長い露光時間から短い露光時間へ遷移するときと、短い露光時間から長い露光時間へ遷移するときでは絞りと露光時間の関係が異なるようにヒステリシスを持たせている。なお、静止画駆動では解像度が重視されるため、小絞りぼけ回避のため絞り値の低いＦ２．８・Ｆ５．６のみを使用する。ここで図示するように、１／２０００秒でＥＶ１６（＝Ｌｖ１６）の被写体までＡＥ制御が可能である。

図３は多段絞り方式のモニターモード時のＥＶ線図である。
撮像素子としてＣＣＤを使用する場合はモニターモードにおいてスミアの軽減が重要である。このため１／１０００秒より短い露光時間を可能な限り回避するため、Ｆ２．８からＦ５．６への切り替え、Ｆ５．６からＦ８への切り替えを１／１０００秒で行っている。ここで図示するように、１／２０００秒でＥＶ１７（ＩＳＯ１００換算でＬｖ１６）の被写体までＡＥ制御が可能である。
図４は多段絞り方式の動画時のＥＶ線図である。
画素加算数がモニターモード時の倍になるため、スミア成分も倍になる。このため、モニターモードよりも更にスミア対策を必要とし１／５００秒より短い露光時間を使用しない制御を例示した。ここで図示するように、ＥＶ１７（ＩＳＯ１００換算でＬｖ１５）の被写体までＡＥ制御が可能である。これは動画時のみ使用するＦ１６絞りがあるために可能となる。仮にＦ２．８・Ｆ５．６・Ｆ８までの３段階の絞り値のみの撮像装置で１／５００秒までの露光時間で制御するならば、ＩＳＯ１００換算でＬｖ１３までのＡＥ制御となり、晴天屋外での動画撮影では常時露出オーバーでの撮影になる。

図５はリニア絞り方式の静止画駆動時のＥＶ線図である。図２と同様解像重視のため、Ｆ５．６までの絞り値を使用する。メカニカルなシャッタの制御精度を考慮して、１／２０００秒ではなく１／１０００秒において絞りをリニアに可変制御とした。
図６はリニア絞り方式のモニターモード時のＥＶ線図である。スミア対策のため、１／１０００秒より短い露光時間を使用せず、１／１０００秒において絞りをＦ２．８からＦ１６までリニアに可変制御とした。
図７はリニア絞り方式の動画時のＥＶ線図である。スミア対策のため、１／５００秒より短い露光時間を使用せず、１／５００秒において絞りをＦ２．８からＦ１６までリニアに可変制御とした

図８はＦ２．８・Ｆ５．６・Ｆ８・Ｆ１１の４段階の絞り値を有する多段絞り方式の撮像装置の制御フローを示した図である。
この図８に示す制御フローにおいては、ステップ８０１において撮像装置の駆動モードがモニターモード（ＱＶＧＡサイズ、２画素混合）であるか否かの判定を行い、モニターモードであると判定した場合は、ステップ８０２に進み、モニターモード用ＡＥ制御として図３に示すＥＶ線図で制御を行う。
一方、ステップ８０１において、モニターモード（ＱＶＧＡサイズ、２画素混合）でないと判定した場合は、ステップ８０３に進み、駆動モードが動画モード（ＱＶＧＡサイズ、２画素混合）であるか否かの判定を行う、ここで、動画モード（ＱＶＧＡサイズ、２画素混合）であると判定した場合は、ステップ８０２に進み、モニターモード用ＡＥ制御として図３に示すＥＶ線図で制御を行う。

一方、ステップ８０３において、動画モード（ＱＶＧＡサイズ、２画素混合）でないと判定した場合は、ステップ８０４に進み、駆動モードが動画モード（ＶＧＡサイズ、４画素混合）であるか否かの判定を行う、ここで、動画モード（ＶＧＡサイズ、４画素混合）であると判定した場合は、ステップ８０５に進み、動画用ＡＥ制御として図４に示すＥＶ線図で制御を行う。
一方、ステップ８０４において、動画モード（ＶＧＡサイズ、４画素混合）でないと判定した場合は、ステップ８０６に進み、静止画用ＡＥ制御として図５に示すＥＶ線図で制御を行う。
このように本実施形態の撮影装置では、駆動モードの判定を行い、その判定結果に応じて使用する絞りの領域を切り替えることで、スミアの影響を軽減しつつ、白飛びを回避することができる撮像装置を実現することができる。

本発明の実施の形態に係る撮像装置のブロック構成図である。多段絞り方式の静止画駆動時のＥＶ線図である。多段絞り方式のモニターモード時のＥＶ線図である。多段絞り方式の動画時のＥＶ線図である。リニア絞り方式の静止画駆動時のＥＶ線図である。リニア絞り方式のモニターモード時のＥＶ線図である。リニア絞り方式の動画時のＥＶ線図である。多段絞り方式の撮像装置の制御フローを示した図である。

符号の説明

１レンズ（撮影光学系構成要素）、２絞り（撮影光学系構成要素）、１０４撮像素子

Claims

絞り値を可変可能な絞りと、撮像素子と、該撮像素子を動画駆動又は静止画記録用駆動を行う駆動手段と、を備えた撮像装置において、前記絞りは、静止画撮影専用の絞り値又は動画撮影専用の絞り値を有することを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、前記動画撮影時の絞り値は静止画撮影専用の絞り値より大きいことを特徴とする撮像装置。
請求項２に記載の撮像装置において、所定のフレームレート以上もしくは所定の画素サイズ以上の動画像撮影時に静止画撮影時の絞り値範囲より大きな値とすることを特徴とする撮像装置。
請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置において、駆動モードを判定する判定手段を備え、該判定手段の判定に応じて使用する絞りの領域を切り替えるようにしたことを特徴とする撮像装置。
絞り値を可変可能な絞りと、撮像素子と、該撮像素子を画素混合駆動と画素非混合駆動を行う駆動手段と、を備えた撮像装置において、前記絞りは、前記画素混合駆動時専用の絞り値又は画素非混合駆動時専用の絞り値を有することを特徴とする撮像装置。
請求項５に記載の撮像装置において、前記画素混合駆動時の絞り値は、前記画素非混合駆動時に制御する絞り値より大きいことを特徴とする撮像装置。
請求項６に記載の撮像装置において、所定の画素数以上の画素混合駆動時に非画素混合駆動時の絞り値範囲より大きな値とすることを特徴とする撮像装置。
請求項５乃至７の何れか１項に記載の撮像装置において、駆動モードを判定する判定手段を備え、該判定手段の判定に応じて使用する絞りの領域を切り替えるようにしたことを特徴とする撮像装置。