JP2008092149A - 撮像装置、撮像装置の制御方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】低速シャッタ時において、ＡＥ制御のレスポンスが遅くならずに、被写体の明るさの変化に追従し、安定した撮影画像を得ることのできる撮像装置を提供する。
【解決手段】固体撮像素子の出力信号に対する信号処理手段、絞りを制御する絞り制御手段、被写体の明るさを検出する外部センサを有する撮像装置の露出制御を行う。この場合、画像データおよび外部センサの両方の輝度情報を用いて、露出制御し、外部センサによるサンプリング周期を固体撮像素子の蓄積期間よりも短く設定する。そして蓄積期間中に外部センサの輝度情報に基づき、絞りと蓄積期間のうち少なくとも一つを制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、露出制御に特徴を備える撮像装置、撮像装置の制御方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。

従来、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を有する撮像装置のＡＥ（自動露光）制御においては、画像の撮像時に撮像の露光条件を適切に調整し、使用する固体撮像素子の感度に応じた露光時間を設定する。この露光時間の設定の際、１画面分の画素データを全部読み出し、複数の画像ブロックに分割する、分割された複数の画像ブロックの中から特定の画像ブロック領域を抽出する。そして、その特定の画像ブロック領域の画素データのレベルを積分し、その特定のブロック領域に関し画素データの全積分値を求める。

この全積分値と予め定められた露光レベルとを比較し、その比較結果に差異があれば、露光条件を変更する。この露光条件は、固体撮像素子の蓄積時間、シャッタ速度、絞り等である。露光条件の設定に応じて、再度固体撮像素子からの１画面分の画素データを全部読み出し、特定の画像ブロック領域の画素データの積分値を検出し、比較し、判定することで露光の最適値を求める。以上の動作を数回の繰り返すことで、露光レベルが予め定められた露光レベルとなった時の条件を露光条件として決定する。
特開２００４−３５０２０４号公報 特開２００２−１９９２７２号公報

しかしながら、以上説明した従来のＡＥ制御方式では、固体撮像素子からの画像データを用いるため、絞りの制御は蓄積期間ごとになり、露出制御のレスポンスが不十分となる。また蓄積期間内に生じた明るさの変化によって、露出が不安定になってしまう恐れがある。特に、シャッタ速度の遅い低速シャッタ時には蓄積期間が長くなるため、露出制御が断続的となり、被写体の明るさの変化に追従できず、安定した画像データを得ることができないという欠点を有していた。なお、ここで低速シャッタとは、シャッタスピードが１／６０秒よりも遅い場合を低速シャッタとしている。

したがって、本発明の目的は、撮像装置の低速シャッタ時において、ＡＥ制御のレスポンスが遅くならずに、被写体の明るさの変化に追従し、安定した画像データを得ることにある。

上記の目的を達成するため、本発明の実施形態における撮像装置は、
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の絞りを制御する絞り制御手段と、
前記固体撮像素子の蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段と、
前記固体撮像素子の出力信号を増幅させる信号増幅手段と、
前記固体撮像素子の前記出力信号を処理して画像データを出力する信号処理手段と、
撮像する被写体の明るさを外部輝度情報として検出し、その検出周期が前記固体撮像素子の検出周期よりも短く設定されている外部センサと、を備える撮像装置において、
前記蓄積時間制御手段による前記蓄積時間が所定の時間よりも長く設定されている場合には、前記蓄積期間中に前記外部センサが検出する前記外部輝度情報に基づき露出制御を実行することを特徴とする。

上記の目的を達成するため、本発明の他の実施形態における撮像装置の制御方法は、
固体撮像素子と外部センサを備える撮像装置の制御方法において、
前記固体撮像素子の絞りを制御する絞り制御工程と、
前記固体撮像素子の蓄積時間を制御する蓄積時間制御工程と、
前記固体撮像素子の出力信号を増幅させる信号増幅工程と、
前記固体撮像素子の前記出力信号を処理して画像データを出力する信号処理工程と、
撮像する被写体の明るさを外部輝度情報として検出し、その検出周期が前記固体撮像素子の検出周期よりも短く設定されている前記外部センサを使用する外部輝度情報検出工程と、を備え、
前記蓄積時間制御工程による前記蓄積時間が所定の時間よりも長く設定されている場合には、前記蓄積期間中に前記外部輝度情報検出工程で検出する前記外部輝度情報に基づき露出制御を実行することを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置の低速シャッタ時において、ＡＥ制御のレスポンスが遅くならずに、被写体の明るさの変化に追従し、安定した画像データを得ることか可能となる。

＜実施形態１＞
図１は、本実施形態の実施形態に係る撮像装置の概略を示す構成図であり、図２はその外観を示す斜視図である。

以下、図１及び図２を使用して、本実施形態の実施形態に係る撮像装置の説明をする。撮像装置１２０は、図に示すように、レンズ機構１０１及びレンズ機構１０１の後方には絞り１０２機構が配置されている。レンズ機構１０１及び絞り機構１０２を介した被写体からの光は、固体撮像素子１０５の結像面上に被写体像として結像される。固体撮像素子１０５の撮像面に結像された被写体像は、固体撮像素子１０５により光の信号から映像信号に変換される。固体撮像素子１０５は、ＣＣＤ半導体構造又はＣＭＯＳ半導体構造の素子が使用される。

固体撮像素子１０５により得られた映像信号は、信号処理回路１１４に送られる。固体撮像素子１０５からの映像信号は、信号処理回路１１４において所定の処理を施され、ＬＣＤ等で構成される表示装置１１６に出力される。さらに必要に応じて磁気テープ１１５、ＤＶＤディスク１１７、メモリカード１１８等に記録される。

１０７は外部センサであり、Ｃｄｓ素子、ＣＣＤ素子等で構成され、被写体の明るさ情報を検出することが出来るように撮像装置１２０の本体の前面に設けられる。外部センサ１０７で検出された明るさ情報は、マイクロプロセッサ１１１に送られ、絞りやシャッタ速度の制御に用いられる。外部センサ１０７によるサンプリング周期は、固体撮像素子１０５の検出周期（サンプリング周期）とは独立である。したがって、外部センサ１０７のサンプリング周期を固体撮像素子１０５の蓄積時間あるいは固体撮像素子１０５から得られる画像データの更新周期よりも短く設定することが可能である。

具体的には、固体撮像素子１０５のサンプリング周期を１／６０秒に１回としたとき、外部センサ１０７のサンプリング周期を１／６０秒に数回程度にする。また、低速シャッタ時では、外部センサ１０７のサンプリング周期を通常時と同様の１／６０秒に１回にしても固体撮像素子１０５のサンプリング周期よりもサンプリング周期が短くなるので問題はない。外部センサのサンプリング周期は短いほどに処理精度は上がるが処理負荷を考慮すると、外部センサの処理上限より低めの余裕を持った数値を設定しておくと良い。なお、本明細書において、低速シャッタとは、シャッタスピードが１／６０秒よりも遅い場合を低速シャッタとしている。

マイクロプロセッサ１１１は、固体撮像素子１０５を制御する固体撮像素子駆動回路１０６を通じて、固体撮像素子１０５の蓄積、読み出しなどの制御を行う。また、レンズ駆動回路１０３を通じて、レンズ機構１０１のフォーカス、ズーム等の制御を行う。また、固体撮像素子１０５からの画像データから求められる被写体の輝度情報や、外部センサ１０７から得られる被写体の輝度情報を用いて、絞り駆動回路１０４を通じ、絞り機構１０２の制御を行い、合わせてシャッタ速度の制御を行うことで、露出制御を行う。

また、ＲＯＭ１１２及びＲＡＭ１１３が設けられている。ＲＯＭ１１２には、本願の実施形態における制御を実行するためにプログラムが記憶されている。また、ＲＡＭ１１３は、各種の一次記憶メモリ、ワークエリア等、マイクロプロセッサ１１１が動作するのに必要なメモリ領域が設定される。これにより、マイクロプロセッサ１１１は、ＲＯＭ１１２に記憶された、本願の実施形態における制御プログラムを実行することが可能となる。尚、マイクロプロセッサ１１１による露出制御については、後で詳しく述べる。

また、マイクロプロセッサ１１１は、信号処理回路１１４を通じて、被写体を撮影するためのホワイトバランス制御を行い、画像データのホワイトバランスが適正になるように信号レベルを処理する。さらに、必要に応じて、レンズ駆動回路１０３を通じてレンズ機構１０１を駆動するか、あるいは、信号処理部１１２を制御することで、ユーザの撮影時の手ぶれ補正機能を備える。

先に説明するように、撮像装置１２０の内部には、ＤＶＤディスク、磁気テープ、メモリカード等の記録媒体が収納され、動画像データ及び静止画像データを記録し、再生できる構成とされている。また、１２２はマイクであり、撮影時の音声を記録するために備えられている。１２９はスピーカであり、再生するときに音声を出力するために設けられている。マイク１２２及びスピーカ１２９は、音声Ｉ／Ｆ１３１を介して、信号処理回路１１４と接続される。

１２３は電子式ビューファインダ（ＥＶＦ）であり、覗き込むことによりカメラ撮影時に被写体を確認したりするために備えられている。

また、ユーザが撮像装置１２０に対して各種の操作を行う操作部１３２が設けられ、マイクロプロセッサ１１１を通じて撮像装置１２０全体を制御する。操作部１３２には以下に説明するものが含まれる。すなわち、１２４は動画用トリガスイッチである。動画用トリガスイッチ１２４はプッシュボタンであり、動画撮影開始および終了を機器に伝達するためにユーザが操作するスイッチである。１２５は静止画用トリガスイッチである。静止画用トリガスイッチ１２５はプッシュボタンであり、静止画撮影開始および終了を入力するためにユーザが操作するスイッチである。

また１２６はモードダイヤルであり、回転式のスイッチからなる。モードダイヤル１２６では、例えば再生モードに設定する「再生」、カメラモードに設定する「カメラ」およびそのいずれでもない「ＯＦＦ」のいずれかを選択できる。また１２７は操作スイッチ群であり、ユーザが本体を操作するため、特に再生操作やメニュー操作などのためのキーが配置されている。以上が、操作部１３２に含まれる操作関係の操作の１例である。

また、表示装置１１６は、図２に示す様に、撮像装置１２０本体の側面に開閉自在となるように取り付けられたＬＣＤであり、ＥＶＦ１２３と同様に、カメラ撮影時には被写体像の確認、再生時には再生画像の表示に主に使用される。表示装置１１６は、撮像装置１２０から開いている状態で、さらに水平方向にも回転可能に構成されている。１３０はバッテリであり、本撮像装置１２０と着脱可能に構成されている。

次に、本実施形態の撮像装置におけるマイクロプロセッサ１１１による、露出制御について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。

図３は、本実施形態の露出制御処理を示すフローチャートである。電源が投入され、処理が開始されると、マイクロプロセッサ１１１は、ステップＳ３０１で、撮影における設定されたシャッタ速度の判別を行う。設定されたシャッタ速度が低速シャッタでないと判断された場合には、ステップＳ３０２に進み、固体撮像素子１０５の蓄積時間が所定時間以上経過しているかどうかの判定を行う。蓄積時間が所定時間以上経過していなければ、ステップＳ３０５に進み、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。尚、この場合、この所定時間は、被写体の輝度、信号のゲイン、絞り値及びシャッタ速度の関係を表す、不図示のプログラム線図に従って決定される。

一方、ステップＳ３０２の判断において、蓄積時間が所定時間以上経過していると判断された場合はステップＳ３０３に進み、固体撮像素子１０５から出力される画像データを取得すると共に被写体の画像輝度情報を求める。つづいて、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で取得された被写体の画像輝度情報に基づき、最適な絞り値およびシャッタ速度を算出する。そして、必要に応じて、絞り機構１０２及びシャッタ速度を変化させることで、撮影画像の露出が最適になるように制御を行う。そして、その後ステップＳ３０５に進み、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。

一方、ステップＳ３０１において、シャッタが低速シャッタであると判断された場合には、ステップＳ３０６に進み、固体撮像素子１０５の蓄積時間が所定時間以上経過しているかどうかの判定を行う。もし、蓄積時間が所定時間以上経過していると判断された場合には、ステップＳ３０７に進んで、保持している露光量の積分値、即ち画像輝度情報をクリアする。その後、ステップＳ３０８に進み、前記の低速シャッタでない場合と同様に、固体撮像素子１０５から出力される画像データを取得すると共に被写体の画像輝度情報を求める。

そして、ステップＳ３０９に進み、ステップＳ３０８において取得された被写体の画像輝度情報に基づき、最適な絞り値およびシャッタ速度を算出し、必要に応じて、絞り機構１０２及びシャッタ速度を変化させる。これにより、撮影画像の露出が最適になるように制御を行う。その後は、ステップＳ３０５に進み、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。

一方、ステップＳ３０６において蓄積時間が所定時間以上経過していないと判断された場合は、ステップＳ３１０に進み、外部センサ１０７から被写体の外部輝度情報を取得する。そしてステップＳ３１１に進み、ステップＳ３１０で得られた外部輝度情報と現在のカメラパラメータから、現在の露光量を算出し、蓄積開始からの露光量の積分値を求める。そして、蓄積期間における単位時間あたりの露光量を算出する。次に、ステップＳ３１２に進み、かくして得た単位時間あたりの露光量と、あらかじめ決められた所定値との比較を行う。なお、ここで言うカメラパラメータとは、絞り値やシャッタスピード値等である。この、あらかじめ決められた所定値も、前出のプログラム線図に従って決定される。

ステップＳ３１２において、単位時間あたりの露光量が所定値よりも小さいと判断された場合には、ステップＳ３１３に進み、露光量を増加させるために、絞りを開く、あるいはシャッタ速度を遅くするなどの露出制御を行う。この場合の露光量の所定値の、前出のプログラム線図に従って決定される。

一方、ステップＳ３１２において、単位時間あたりの露光量が所定値よりも大きいと判断された場合には、処理をステップＳ３１４へ進める。ステップＳ３１４において、単位時間あたりの露光量と所定値とを比較した結果、単位時間あたりの露光量が所定値よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ３１５に進む。そして、露光量を減少させるために、絞りを閉じる、あるいはシャッタ速度を速くするなどの露出制御を行う。一方、ステップＳ３１４で、単位時間あたりの露光量が所定値よりも大きくない、すなわち所定値と等しいと判断された場合には、ステップＳ３０５に進む。そして、絞りやシャッタ速度の変更は行わず、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。

ここで、先に説明した所定値は、ある程度の幅を持っていても良く、すなわち、単位時間あたりの露光量が所定の範囲内でない時に、絞りやシャッタ速度を変更するための制御を行うようにしても良い。

以上の処理を行った後、ステップＳ３０５では、撮影が継続されているかどうかの判定を行い、電源が切断されて制御が終了するまで、ステップＳ３０１におけるシャッタ速度の判別からの処理を繰り返す。電源が切断されると、最後にステップＳ３０５で判断されて処理を終了する。

以上述べたように、低速シャッタ時において、画像データのみを用いて露出制御する場合に比べて、より短い周期で露出制御することが可能となる。したがって、ＡＥ制御のレスポンスが遅くならずに、被写体の明るさの変化に追従することができ、撮像装置１２０の露出制御における性能向上を実現できる。

＜実施形態２＞
本実施形態２では、実施形態１における撮像装置１２０におけるマイクロプロセッサ１１１による、露出制御処理を以下のように変更するものである。本実施形態２の撮像装置１２０におけるマイクロプロセッサ１１１による、露出制御について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。

図４は、本実施形態２の露出制御処理を示すフローチャートである。電源が投入されると処理が開始され、マイクロプロセッサ１１１は、先ずステップＳ４０１で、撮影におけるシャッタ速度の判別を行う。シャッタが低速シャッタでないと判断された場合には、ステップＳ４０２に進み、固体撮像素子１０５の蓄積時間が所定時間以上経過しているかどうかの判定を行う。

もし、蓄積時間が所定時間以上経過していなければ、ステップＳ４０５に進み、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。一方、ステップＳ４０２において、蓄積時間が所定時間以上経過していると判断された場合には、ステップＳ４０３に進み、固体撮像素子１０５から出力される画像データを取得すると共に被写体の画像輝度情報を求める。

つづいて、ステップＳ４０３において取得された被写体の画像輝度情報に基づき、ステップＳ４０４で、最適な絞り値およびシャッタ速度を算出する。そして必要に応じて、絞り機構１０２およびシャッタ速度を変化させることで、撮影画像の露出が最適になるように制御を行う。その後、ステップＳ４０５に進み、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。

一方、ステップＳ４０１において、シャッタが低速シャッタであると判断された場合には、ステップＳ４０６に進み、固体撮像素子１０５の蓄積時間が所定時間以上経過しているかどうかの判定を行う。もし、蓄積時間が所定時間以上経過していると判断された場合には、ステップＳ４０７に進み、保持している露光量の積分値、即ち画像輝度情報をクリアする。その後、ステップＳ４０８に進み、前記の低速シャッタでない場合と同様に、固体撮像素子１０５から出力される画像データを取得すると共に被写体の画像輝度情報を求める。

つづいて、ステップＳ４０９に進み、ステップＳ４０８において取得された被写体の画像輝度情報に基づき、最適な絞り値およびシャッタ速度を算出する。そして必要に応じて、絞り機構１０２およびシャッタ速度を変化させることで、撮影画像の露出が最適になるように制御を行う。そして、ステップＳ４０５の、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。

一方、ステップＳ４０６において蓄積時間が所定時間以上経過していないと判断された場合には、ステップＳ４１０に進み、外部センサ１０７から被写体の外部輝度情報を取得する。そして、ステップＳ４１１では、ステップＳ４１０で得られた最新の外部輝度情報とすでに得られている外部輝度情報とから、被写体の外部輝度変化量を求める。そしてステップＳ４１２に進み、求めた外部輝度変化量と予め決められた所定値との比較を行う。

ステップＳ４１２の判断で、外部輝度変化量が所定値よりも大きい場合、被写体の明るさが大きく変化したと判断し、ステップＳ４１３に進む。そして、このように被写体の明るさが大きく変化したと判断された場合には、露光量を調節するために最新の外部輝度情報に基づき、絞りあるいはシャッタ速度を制御することで露出制御を行う。

一方、ステップＳ４１２において、外部輝度変化量が所定値よりも小さいと判断された場合には、絞りやシャッタ速度の変更は行わずに、ステップＳ４０５の、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。

以上の処理を行った後、ステップＳ４０５の、撮影が継続されているかどうかの判定を行い、電源が切断されて制御が終了するまで、ステップＳ４０１のシャッタ速度判別からの処理を繰り返す。電源が切断されると、終了する。

以上述べたように、蓄積期間中における外部センサの外部輝度情報の変化量が、あらかじめ決められた所定値以上である場合に、蓄積期間中において、絞り値または蓄積期間を変更し、露出を制御する。これにより、被写体の小さな輝度変化によって、露出制御が誤動作してしまうことがなく、被写体の明るさの大きな変化に対して、確実に追従することが可能となり、撮像装置の露出制御における性能向上を実現できる。

＜実施形態３＞
本実施形態３では、実施形態１における撮像装置１２０におけるマイクロプロセッサ１１１による、露出制御処理を以下のように変更する。

本実施形態３の撮像装置１２０におけるマイクロプロセッサ１１１による、露出制御について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。

図５は、本実施形態３の露出制御処理を示すフローチャートである。電源が投入されると処理が開始され、マイクロプロセッサ１１１は、先ずステップＳ５０１で、撮影におけるシャッタ速度の判別を行う。シャッタが高速シャッタでないと判断された場合には、ステップＳ５０２に進み、固体撮像素子１０５の蓄積時間が所定時間以上経過しているかどうかの判定を行う。もし、蓄積時間が所定時間以上経過していなければ、ステップＳ５０５に進み、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。

一方、ステップＳ５０２において、蓄積時間が所定時間以上経過していると判断された場合には、ステップＳ５０３に進み、固体撮像素子１０５から出力される画像データを取得すると共に被写体の画像輝度情報を求める。

つづいて、ステップＳ５０４に進み、ステップＳ５０３において取得された被写体の画像輝度情報に基づき、最適な絞り値およびシャッタ速度を算出する。そして、必要に応じて、絞り機構１０２およびシャッタ速度を変化させることで、撮影画像の露出が最適になるように制御を行う。そして、ステップＳ５０５の、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。

ここで、ステップＳ５０１において高速シャッタでないと判断された場合には、さらに、シャッタが低速シャッタか否かの判定を行い、実施形態１あるいは実施形態２に示すような露出制御を行うようにしても良い。

一方、ステップＳ５０１において、シャッタが高速シャッタであると判断された場合には、ステップＳ５０６に進み、固体撮像素子１０５の蓄積時間が所定時間以上経過しているかどうかの判定を行う。もし、蓄積時間が所定時間以上経過していると判断された場合には、ステップＳ５０７に進み、保持している画像輝度情報である露光量の積分値と、あらかじめ決められた所定値との比較を行う。この場合、この露光量の積分値が所定値以上の場合には、ステップＳ５０８に進み、露光量は適正であると判断し、保持している露光量の積分値をクリアする。

その後、ステップＳ５０９に進み、前記の高速シャッタでない場合と同様に、固体撮像素子１０５から出力される画像データを取得すると共に被写体の画像輝度情報を求める。そして、ステップＳ５１０で、ステップＳ５０９において取得された被写体の画像輝度情報に基づき、最適な絞り値およびシャッタ速度を算出する。そして必要に応じて、絞り機構１０２およびシャッタ速度を変化させることで、撮影画像の露出が最適になるように制御を行う。そして、ステップＳ５０５の、撮影が継続されているかどうかの判定処理に移行する。

一方、ステップＳ５０７において露光量の積分値が所定値よりも小さいと判断された場合には、ステップＳ５１１に進み、不足する露光量を補うために蓄積期間を延長し、撮影が継続されているかどうかの判定処理であるステップＳ５０５に移行する。

一方、ステップＳ５０６において蓄積時間が所定時間以上経過していないと判断された場合にはステップＳ５１２に進み、外部センサ１０７から被写体の外部輝度情報を取得する。そして、ステップＳ５１３に進み、ステップＳ５１２で得られた外部輝度情報と現在のカメラパラメータから、現在の露光量を算出し、蓄積開始からの露光量の積分値を求める。さらに、今回の蓄積期間における単位時間あたりの露光量を算出する。そして、ステップＳ５１４に進み、得られた単位時間あたりの露光量と、あらかじめ決められた所定値との比較を行う。なお、ここで言うカメラパラメータとは、絞り値やシャッタスピード値等である。

もし、単位時間あたりの露光量が所定値よりも小さいと判断された場合には、ステップＳ５１５に進み、露光量を増加させるために、絞りを開く、あるいはシャッタ速度を遅くするなどの露出制御を行う。逆に、ステップＳＳ５１４、Ｓ５１６での比較の結果、単位時間あたりの露光量が所定値よりも大きい場合、ステップＳ５１７では、露光量を減少させるために、絞りを閉じる、あるいはシャッタ速度を速くするなどの露出制御を行う。

一方、単位時間あたりの露光量が所定値と等しい場合には、絞りやシャッタ速度の変更は行わず、撮影が継続されているかどうかのステップＳ５０５での判定処理に移行する。ここで、所定値はある程度の幅を持っていても良く、すなわち、単位時間あたりの露光量が所定の範囲内でない時に、絞りやシャッタ速度を変更するための制御を行うようにしても良い。

以上の処理を行った後、ステップＳ５０５で撮影が継続されているかどうかの判定を行い、電源が切断されて制御が終了するまで、ステップＳ５０１のシャッタ速度判別からの処理を繰り返す。電源が切断されると、終了する。

以上述べたように、蓄積期間ごとに、外部センサ１０７の外部輝度情報に基づき露光量を積分していき、積分値が所定レベルに達しない場合に、蓄積期間を延長する。これにより、高速シャッタ時において、被写体の明るさの変化によって、従来であれば露光量が不足してしまう状況であっても、被写体の明るさの変化に追従することができ、撮像装置の露出制御における性能向上を実現できる。

本発明によれば、低速シャッタ時において、ＡＥ制御のレスポンスが遅くならずに、被写体の明るさの変化に追従することができ、撮像装置の露出制御における性能向上を実現できる。

また、蓄積期間中における外部センサの輝度情報の変化量が、あらかじめ決められた所定値以上であると判断された場合に、蓄積期間中において、絞り値または蓄積期間を変更し、露出を制御する。これにより、被写体の小さな輝度変化によって、露出制御が誤動作してしまうことがなく、被写体の明るさの大きな変化に対して、確実に追従することが可能となり、撮像装置の露出制御における性能向上を実現できる。

また、蓄積期間ごとに、外部センサの外部輝度情報に基づき露光量を積分していき、積分値が所定レベルに達しないと判断された場合に、蓄積期間を延長する。これにより、高速シャッタ時において、被写体の明るさの変化によって、従来であれば露光量が不足してしまう状況であっても、被写体の明るさの変化に追従することができ、撮像装置の露出制御における性能向上を実現できる。

また、本発明においては、露出制御を絞りとシャッタ速度を制御することで行っているが、不図示のＰＧＡによりゲイン制御を行うことで露出制御を行ってもよい。

また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給しても達成可能である。すなわち、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性の半導体メモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現される場合もある。

しかし、さらにそのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれる場合もあり得る。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の概観を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る撮像装置で実行される露出制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る撮像装置で実行される露出制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３に係る撮像装置で実行される露出制御処理を示すフローチャートである。

Claims (16)

1. 固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子の絞りを制御する絞り制御手段と、
   前記固体撮像素子の蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段と、
   前記固体撮像素子の出力信号を増幅させる信号増幅手段と、
   前記固体撮像素子の前記出力信号を処理して画像データを出力する信号処理手段と、
   撮像する被写体の明るさを外部輝度情報として検出し、その検出周期が前記固体撮像素子の検出周期よりも短く設定されている外部センサと、を備える撮像装置において、
   前記蓄積時間制御手段による前記蓄積時間が所定の時間よりも長く設定されている場合には、前記蓄積期間中に前記外部センサが検出する前記外部輝度情報に基づき露出制御を実行することを特徴とする撮像装置。
2. 前記蓄積時間制御手段による前記蓄積時間が前記所定の時間よりも長く設定されている場合に、経過した前記蓄積時間が前記所定の時間よりも短ければ、前記外部センサが検出する前記外部輝度情報に基づき前記露出制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記経過した蓄積時間が前記所定の時間よりも短い場合には、前記経過した蓄積時間における前記外部センサの前記外部輝度情報と前記撮像装置に設定されているカメラパラメータに基づき露光量の積分値を算出し、前記積分値に基づき前記露出制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記積分値が所定値よりも小さい場合は前記露光量が増加するように、前記積分値が前記所定値よりも大きい場合は前記露光量が減少するように、また前記積分値が前記所定値を含む場合は前記露光量が変化しないように前記露出制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記蓄積期間中に前記外部センサが検出する前記外部輝度情報と、既に得られている前記外部輝度情報との輝度差が所定値以上であれば、前記蓄積期間中に前記外部センサが検出する前記外部輝度情報に基づいて前記露出制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記蓄積時間制御手段による前記蓄積時間が前記所定の時間よりも長く設定されている場合のみ、前記蓄積期間中に前記外部センサが検出する前記外部輝度情報に基づき前記露出制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記絞り制御手段、前記蓄積時間制御手段及び前記信号増幅手段のいずれかを制御することで、前記露出制御を実行することを特徴とする請求項１乃至６に記載の撮像装置。
8. 固体撮像素子と外部センサを備える撮像装置の制御方法において、
   前記固体撮像素子の絞りを制御する絞り制御工程と、
   前記固体撮像素子の蓄積時間を制御する蓄積時間制御工程と、
   前記固体撮像素子の出力信号を増幅させる信号増幅工程と、
   前記固体撮像素子の前記出力信号を処理して画像データを出力する信号処理工程と、
   撮像する被写体の明るさを外部輝度情報として検出し、その検出周期が前記固体撮像素子の検出周期よりも短く設定されている前記外部センサを使用する外部輝度情報検出工程と、を備え、
   前記蓄積時間制御工程による前記蓄積時間が所定の時間よりも長く設定されている場合には、前記蓄積期間中に前記外部輝度情報検出工程で検出する前記外部輝度情報に基づき露出制御を実行することを特徴とする撮像装置の制御方法。
9. 前記蓄積時間制御工程による前記蓄積時間が前記所定の時間よりも長く設定されている場合に、経過した前記蓄積時間が前記所定の時間よりも短ければ、前記前記外部輝度情報検出工程で検出する前記外部輝度情報に基づき前記露出制御を実行することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置の制御方法。
10. 前記経過した蓄積時間が前記所定の時間よりも短い場合に、前記経過した蓄積時間における前記外部輝度情報検出工程で検出する前記外部輝度情報と前記撮像装置に設定されているカメラパラメータに基づき露光量の積分値を算出し、前記積分値に基づき前記露出制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置の制御方法。
11. 前記積分値が所定値よりも小さい場合は前記露光量が増加するように、前記積分値が前記所定値よりも大きい場合は前記露光量が減少するように、また前記積分値が前記所定値を含む場合は前記露光量が変化しないように前記露出制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置の制御方法。
12. 前記蓄積期間中に前記外部センサが検出する前記外部輝度情報と、既に得られている前記外部輝度情報との輝度差が所定値以上であれば、前記蓄積期間中に前記外部輝度情報検出工程で検出する前記外部輝度情報に基づいて前記露出制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置の制御方法。
13. 前記蓄積時間制御手段による前記蓄積時間が前記所定の時間よりも長く設定されている場合のみ、前記蓄積期間中に前記外部輝度情報検出工程で検出する前記外部輝度情報に基づき前記露出制御を実行することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置の制御方法。
14. 前記絞り制御工程、前記蓄積時間制御工程及び前記信号増幅工程のいずれかを制御することで、前記露出制御を実行することを特徴とする請求項８乃至１３に記載の撮像装置の制御方法。
15. 請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法の手順が記述された、コンピュータで実行可能なプログラム。
16. 請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法の手順が記述されたプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体。

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