JP2009164973A - 撮像装置及びその制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】絞り制御に伴う露光量の乱れによる悪影響を抑制できるようにする。
【解決手段】被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、前記撮像部へ入射する光量を調節する絞りと、絞りの開口量を制御する絞り制御部と、絞り制御部により、絞りの開口量を調節する動作が行われている場合に、撮像部から出力される画像信号を用いて行われる処理を実行しないように制御する制御部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に電子ビューファインダで被写体像を表示し続ける撮像装置に関する。

従来、レンズの開口を制御する絞り機構においては、開口量を制御するために複数枚の絞り羽根を物理的に動かしている。したがって、開口量を大きく制御するにつれて、絞り制御に掛かる時間が長くなっていた。

また、電子ビューファインダを備えた電子カメラにおいて、露光量の調整のために撮像素子の電荷蓄積時間制御や感度制御と絞り制御とを略同時に行う場合、撮像素子の電荷蓄積時間制御や感度制御は電子的な制御のため設定を一瞬で切り替えることができる。しかし、絞り制御は絞り羽根の物理的駆動を伴うため、開口の制御量によって制御時間が変わる。これら制御時間の相違により、例えば露光量を適切に保ちながらレンズの開口量を変更する場合、電荷蓄積時間や感度の設定変更が完了してから絞り制御が完了するまでの間に電荷蓄積された画像信号の露光量が乱れてしまう。

図３は、絞り制御と電荷蓄積制御のタイミングおよび露光量の変化を模式的に表した図である。図３において上から順に、絞り制御期間に掛かる３枚のフレームの蓄積タイミング、フレーム１の途中から始まりフレーム３の途中で完了する絞り制御、フレーム１の途中から始まる絞りを絞る制御を受けて電荷蓄積時間が長く設定された電荷蓄積制御を示す。また、最下段は、上記の電荷蓄積制御における露光量を示している。

図３において、フレーム１では、絞り制御の開始とともに露光量が徐々に下がり、フレーム単位の露光量は所望のレベルより若干下がってしまう。また、フレーム２では、電荷蓄積制御が電荷蓄積時間を長くする新しい設定に変わっているにもかかわらず、絞り制御が終わっていないため、露光が過多な状態になる。また、フレーム３では、絞り制御が終わってはいないものの設定絞り値に既に近づいているため、露光過多ではあるがフレーム２より程度が小さくなる。

電子ビューファインダで蓄積画像が表示し続けられている場合、露光量の若干少ないフレーム１に続き露光過多のフレーム２が表示されると、急激な輝度変化によるチラツキとして視認されてしまう。

絞り制御に伴う上述のチラツキを抑える技術が、特許文献１で提案されている。特許文献１に記載の技術では、電子ビューファインダに表示しているときは、絞り羽根の駆動速度（絞り制御のスピード）を遅くして、露出の設定変化量を抑える。このように動作させることで、露光量の乱れを小さくして、表示のチラツキを抑える。
特開平０３−１０５７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、絞り制御速度を遅くすると、露光量の制御において目標値に到達するまでの時間が長くかかってしまう。例えば、動く被写体を追いかける場合、被写体の照明条件が変化することに伴い、被写体の明るさが頻繁に変化する。そのときに絞りの制御が遅いと、目標とする露光量に合わない状態が続いてしまうこととなる。

また、レンズ交換式の電子カメラにおいて、絞り制御速度を変更できないレンズが装着された場合、絞り制御に伴う表示のチラツキを抑えることができない。

また、絞り制御に伴う露光量の乱れは、表示のチラツキを招くだけでなく、電荷蓄積結果に応じて動作が制御される自動露出制御（ＡＥ）、コントラスト評価方式の焦点検出（ＡＦ）、自動ホワイトバランス制御（ＡＷＢ）、出力信号ゲイン制御にも影響する。また、工場出荷時やサービスサポート時における画像信号レベルの個体調整作業にも影響を与えてしまう。このような状況に対して、特許文献１に記載の方法では、電荷蓄積結果の輝度信号の乱れを抑えることができず、制御に悪影響を与えてしまうという問題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、絞り制御に伴う露光量の乱れによる悪影響を抑制することができる撮像装置およびその制御方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、前記撮像手段へ入射する光量を調節する絞りと、前記絞りの開口量を制御する絞り制御手段と、前記絞り制御手段により、前記絞りの開口量を調節する動作が行われている場合に、前記撮像手段から出力される画像信号を用いて行われる処理を実行しないように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係わる撮像装置の制御方法は、被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、前記撮像手段へ入射する光量を調節する絞りと、前記絞りの開口量を制御する絞り制御手段と、を備える撮像装置を制御する方法であって、前記絞り制御手段により、前記絞りの開口量を調節する動作が行われている場合に、前記撮像手段から出力される画像信号を用いて行われる処理を実行しないように制御する制御工程を備えることを特徴とする。

本発明によれば、絞り制御に伴う露光量の乱れによる悪影響を抑制することが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる撮像装置としてのデジタルカメラの構成を示すブロック図である。

デジタルカメラ１００は、被写体からの光束を結像させて被写体像を形成するレンズ群１０１と、レンズ群１０１に含まれるフォーカスレンズ（図示せず）の位置を制御するレンズ制御部１０２とを備える。また、レンズ群１０１からの入射光量を調節する絞り１０３と、絞りの開口を制御する絞り制御部１０４とを備える。絞り制御部１０４は絞り制御の開始および完了のタイミングを、後述する撮像信号制御部１１２へ通知する。

さらに、デジタルカメラ１００は、レンズ群１０１により形成された被写体像を光電変換するＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子１０５と、撮像素子１０５の蓄積タイミングや信号ゲインを制御する撮像素子駆動制御部１０６を備える。

さらに、デジタルカメラ１００は、撮像素子１０５で得られた画像信号に基づくコントラスト評価方式の焦点検出を行い、レンズ１０１の焦点位置を決定する焦点検出部１０７を備える。

さらに、デジタルカメラ１００は、撮像素子１０５で得られた画像信号に基づいて、絞り１０３の開口量や撮像素子１０５の電荷蓄積時間および信号ゲインを設定する露出制御部１０８を備える。

さらに、デジタルカメラ１００は、撮像素子１０５で得られた画像信号に基づいて後述する画像処理部１１０で用いられるホワイトバランス係数を算出するＡＷＢ（オートホワイトバランス）調整部１０９を備える。

さらに、デジタルカメラ１００は、撮像素子１０５で得られた画像信号に対して、ＡＷＢ調整部１０９で算出されたホワイトバランス係数に基づくカラーゲインの補正処理や、所望の画像サイズに調節するためのリサイズ／リサンプリングを施す画像処理部１１０を備える。

さらに、デジタルカメラ１００は、撮像素子１０５の製造品質のばらつきを補正するために画像信号の個体ごとの出力調整を行う画像信号個体調整部１１１を備える。

さらに、デジタルカメラ１００は、焦点検出部１０７、露出制御部１０８、ＡＷＢ調整部１０９、画像処理部１１０、画像信号個体調整部１１１に対する撮像素子１０５からの画像信号の出力を制御する撮像信号制御部１１２を備える。撮像信号制御部１１２には、絞り制御部１０４から通知される絞り制御の開始と終了のタイミング（絞り制御タイミング情報）、および撮像素子駆動制御部１０６から通知される電荷蓄積の開始と終了のタイミング（電荷蓄積タイミング情報）が入力される。入力された上述の通知から、撮像信号制御部１１２は電荷蓄積期間における絞り１０３の駆動の有無を監視する。撮像信号制御部１１２は監視結果に基づいて、電荷蓄積期間内に絞り１０３の駆動が混入していれば、撮像素子１０５の出力画像信号を焦点検出部１０７、露出制御部１０８、ＡＷＢ調整部１０９、画像処理部１１０、画像信号個体調整部１１１に出力しないように制御する。

さらに、デジタルカメラ１００は、コンピュータなどの外部機器と通信を行い、焦点検出、露出制御、ホワイトバランス制御、個体調整の動作命令を受け付ける遠隔制御部１１３を備える。

さらに、デジタルカメラ１００は、画像処理部１１０から出力された画像データをライブビュー画像、静止画、または動画の１フレームとして表示したり、露出などのカメラの状態を表示するＥＶＦ（電子ビューファインダ）部１１４を備える。

さらに、デジタルカメラ１００は、画像処理部１１０から出力された画像データをライブビュー画像、静止画、または動画の１フレームとして半導体メモリや光ディスク等の記録媒体に記録する記録部１１５を備える。

また、デジタルカメラ１００は、デジタルカメラ１００全体を制御し、焦点検出、露出制御、ホワイトバランス制御、個体調整、遠隔操作の許可／不許可といった各動作を実行させるカメラ制御部１１６を備える。

図２は、本実施形態のデジタルカメラ１００の動作を示すフローチャートである。この動作は、カメラ制御部１１６内の不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムにしたがって実行される。

まず、カメラ制御部１１６は、電源投入とともに撮像素子１０５に電荷蓄積動作を開始させ、電荷蓄積により生成される画像信号をＥＶＦ部１１４にライブビュー表示させる。

ここで、カメラ制御部１１６は、電源投入直後では、何の判断も行うことなく、これから説明するステップＳ２０１〜ステップＳ２１１の動作を行う。しかし、ステップＳ２０１〜ステップＳ２１１の動作を１回行った後には、ステップＳ２１３の判断により、撮像素子１０５の電荷蓄積期間に絞り駆動が混入していない場合にのみ、ステップＳ２０１〜ステップＳ２１１の動作を行う。逆に言えば、電荷蓄積期間に絞り駆動が混入している場合には、ステップＳ２０１〜ステップＳ２１１の動作であるホワイトバランス調整処理、ライブビューの画像の更新処理（表示処理）、焦点検出処理、露出制御処理、個体調整処理を一切行わない。

まず、ステップＳ２０１では、撮像素子駆動制御部１０６が撮像素子１０５における１フレーム単位の電荷蓄積動作の境界となるタイミング（蓄積ブランキング期間）に入ったか否かを判断する。蓄積ブランキング期間に入っていればステップＳ２０２へ進む。入っていなければステップＳ２０１へ戻る。

ステップＳ２０２では、カメラ制御部１１６がホワイトバランス制御を行うか否かを判断する。

ホワイトバランス制御を行う場合はステップＳ２０３へ進む。ホワイトバランス制御を行わない場合はステップＳ２０４へ進む。

ここで、このフローチャートの２回目以降のループでは、ステップＳ２１３で電荷蓄積期間に絞り駆動が混入していない場合にのみ、ステップＳ２０１以降のフローに進むので、ステップＳ２０３では、電荷蓄積期間に絞り駆動が混入していない。

そのため、ステップＳ２０３では、撮像信号制御部１１２の制御に従い、撮像素子１０５で得られた画像信号をＡＷＢ調整部１０９と画像処理部１１０へ出力する。ＡＷＢ調整部１０９は、画像信号の入力を受けて画像のホワイトバランス補正値を算出する。算出したホワイトバランス補正値は画像処理部１１０へ出力される。出力後、ステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０４では、カメラ制御部１１６がＥＶＦ部１１４のライブビュー表示画像の更新を判断する。ライブビュー表示を禁止する操作入力（例えば、専用で設けられたボタンの押下）が入力された場合、あるいは遠隔制御部１１３でライブビュー表示を禁止する通知を受けた場合は、次のようにする。即ち、カメラ制御部１１６は、ＥＶＦ部１１４に露出制御部１０８で設定されている露出情報や記録部１１５の記録状況または記録データ自体を表示するよう切り替える。この場合は、撮像素子１０６で得られた画像をＥＶＦ部１１４に表示しないので、ライブビュー表示画像を更新しないと判断する。そうでない場合は表示画像を更新すると判断する。更新する場合はステップＳ２０５へ進む。更新しない場合はステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０５では、すでに述べたように、撮像素子１０５で得られた画像信号の電荷蓄積期間に絞り１０３の駆動が混入していないので、撮像信号制御部１１２の制御に従い、撮像素子１０５で得られた画像信号を画像処理部１１０へ出力する。画像処理部１１０は、入力された画像信号に対して、ＥＶＦ部１１４の表示に適した画像サイズに調節するためのリサイズ／リサンプリング処理を施す。また、ステップＳ２０３の処理を経てホワイトバランス補正値がＡＷＢ調整部１０９から通知されていれば、画像処理部１１０はホワイトバランス補正値に基づいてカラーゲイン補正画像処理を行う。上述の画像処理を施された新しい画像データは、ＥＶＦ部１１４へ出力される。ＥＶＦ部１１４は画像データの入力を受けて、入力された画像に表示を更新する。更新後ステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０６では、カメラ制御部１１６が、焦点検出部１０７により焦点検出を行うか否かを判断する。焦点検出要求信号（例えば、専用で設けられたボタンの押下によって出力される信号）が入力されている場合あるいは遠隔制御部１１３で焦点検出要求の通知を受けた場合、カメラ制御部１１６は焦点検出すると判断する。そうでない場合は、カメラ制御部は焦点検出しないと判断する。焦点検出する場合はステップＳ２０７へ進む。焦点検出を行わない場合はステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０７では、すでに述べたように、撮像素子１０５で得られた画像信号の電荷蓄積期間に絞り１０３の駆動が混入していないので、撮像信号制御部１１２の制御に従い、撮像素子１０５で得られた画像信号を焦点検出部１０７へ出力する。焦点検出部１０７では、入力された画像信号に対してコントラスト評価を行い、レンズ群１０１のフォーカス位置とコントラスト評価結果の対応状況から、レンズ群１０１の新しいフォーカス位置を決定する。そして、カメラ制御部１１６を通じてレンズ制御部１０２へフォーカス制御命令を通知する。通知後、ステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０８では、カメラ制御部１１６が、露出制御部１０８により露出制御を行うか否かを判断する。任意の露出で固定するような操作入力（例えば、専用で設けられたボタンの押下）がある場合あるいは遠隔制御部１１３で任意の露出設定の通知を受けた場合は、カメラ制御部１１６は露出制御を行わないと判断する。そうでない場合は、カメラ制御部１１６は露出制御を行うと判断する。露出制御を行う場合はステップＳ２０９へ進む。露出制御を行わない場合はステップＳ２１０へ進む。

ステップＳ２０９では、すでに述べたように、撮像素子１０５で得られた画像信号の電荷蓄積期間に絞り１０３の駆動が混入していないので、撮像信号制御部１１２の制御に従い、撮像素子１０５で得られた画像信号を露出制御部１０８へ出力する。露出制御部１０８は、入力された画像信号の輝度に基づいて、撮像素子１０５の電荷蓄積時間や信号ゲイン、絞り値を決定する。決定された電荷蓄積時間、信号ゲインは撮像素子駆動制御部１０６へ通知され、次の電荷蓄積から反映される。また、決定された絞り値はカメラ制御部１１６を通じて絞り制御部１０４へ通知される。通知後、ステップＳ２１０へ進む。

ここで、通知後の絞り制御について説明する。決定された絞り値が現在の絞り値と異なっていた場合、絞り制御部１０４は絞り１０３を制御し始める。絞り１０３の絞り駆動は絞り羽根の物理的な駆動を伴うため、絞り１０３の制御が完了するタイミングは、絞り１０３の制御量に応じて異なる。したがって、絞り１０３の制御が完了するタイミングはステップＳ２１０以降の動作と同期せず、絞り１０３の制御完了を待たずにステップＳ２１０以降の動作が実行される。しかし、ステップＳ２１０、ステップＳ２１１の動作は、この絞り制御が開始される前のフレームの画像信号に基づいて行われるので、画像信号の電荷蓄積期間に絞りの駆動が混入していない画像信号に基づいて行なわれることになる。

ステップＳ２１０では、カメラ制御部１１６が撮像素子１０５の製造品質のばらつきを補正するために画像信号の個体ごとの出力調整（個体調整）を行うか否かを判断する。個体調整要求信号（例えば、専用で設けられたボタンの押下によって出力される信号）が入力されている場合あるいは遠隔制御部１１３で個体調整要求の通知を受けた場合、カメラ制御部１１６は個体調整を行うと判断する。そうでない場合は、カメラ制御部１１６は個体調整しないと判断する。個体調整する場合はステップＳ２１１へ進む。個体調整しない場合はステップＳ２１２へ進む。

ステップＳ２１１では、すでに述べたように、撮像素子１０５で得られた画像信号の電荷蓄積期間に絞り１０３の駆動が混入していないので、撮像信号制御部１１２の制御に従い、撮像素子１０５で得られた画像信号を画像信号個体調整部１１１へ出力する。画像信号個体調整部１１１は、入力された画像信号に基づいて、信号の出力レベルの補正量を決定する。決定された出力レベルの補正量は撮像素子１０５へ通知され、撮像素子１０５の画像信号レベルに反映される。通知後、ステップＳ２１２へ進む。

ステップＳ２１２では、カメラ制御部１１６が撮像素子１０５の電荷蓄積動作を終了するか否かを判断する。終了する場合は動作を終了する。終了しない場合はステップＳ２１３へ進む。

ステップＳ２１３では、撮像信号制御部１１２が絞り制御タイミング情報と電荷蓄積タイミング情報とに基づいて、電荷蓄積期間における絞り１０３の駆動の混入の有無を判断する。混入がある場合はステップＳ２１４へ進む。混入がない場合はステップＳ２０１へ進む。

ステップＳ２１４では、撮像信号制御部１１２が撮像素子１０５における１フレーム単位の電荷蓄積動作の境界となるタイミング（蓄積ブランキング期間）に入ったか否かを判断する。蓄積ブランキング期間に入っていればステップＳ２１５へ進む。入っていなければ再度ステップＳ２１４へ戻る。

ステップＳ２１５では、カメラ制御部１１６が絞り１０３の制御の完了通知を受けたか否かを判断する。絞り制御が完了していればステップＳ２１２に進み、完了していなければステップＳ２１５に戻る。

なお、記録部１１５への記録動作は、記録を開始する操作入力（例えば、専用で設けられたボタンの押下）が入力された場合あるいは遠隔制御部１１３で記録開始要求の通知を受けた場合に行われる。具体的には、画像処理部１１０が画像処理を施した新しい画像データを記録部１１５へ出力する。記録部１１５は入力された画像データを所定のフォーマットで記録媒体に記録する。

以上のような動作により、電荷蓄積期間に絞り１０３の駆動が混入した場合、露光量の乱れにより輝度の変動した画像信号がホワイトバランス制御、ＥＶＦ表示、コントラスト評価方式の焦点検出、自動露出制御、個体調整に悪影響を及ぼさないようにできる。

（他の実施形態）
また、各実施形態の目的は、次のような方法によっても達成される。すなわち、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（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、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み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み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。また、コンピュータが読み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だけでなく、本発明には次のような場合も含まれる。すなわち、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オペレーティングシステム（ＯＳ）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。

さらに、次のような場合も本発明に含まれる。すなわち、記憶媒体から読み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カ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。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カ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。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した手順に対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 一実施形態のデジタルカメラの動作を説明するフローチャートである。 絞り制御と電荷蓄積制御のタイミングおよび露光量の変化を模式的に表した図である。

符号の説明

１００ デジタルカメラ
１０１ レンズ群
１０３ 絞り

Claims (4)

1. 被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、
   前記撮像手段へ入射する光量を調節する絞りと、
   前記絞りの開口量を制御する絞り制御手段と、
   前記絞り制御手段により、前記絞りの開口量を調節する動作が行われている場合に、前記撮像手段から出力される画像信号を用いて行われる処理を実行しないように制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記画像信号を用いて行われる処理とは、表示装置への表示処理、露出制御処理、焦点検出処理、ホワイトバランス調整処理の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、前記撮像手段へ入射する光量を調節する絞りと、前記絞りの開口量を制御する絞り制御手段と、を備える撮像装置を制御する方法であって、
   前記絞り制御手段により、前記絞りの開口量を調節する動作が行われている場合に、前記撮像手段から出力される画像信号を用いて行われる処理を実行しないように制御する制御工程を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
4. 請求項３に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images