JP2011182304A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置起動後から画像が表示されるまでの間の時間を短縮することができる撮像装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】撮像装置１００は、複数の画素を有するセンサ部１０と、センサ部１０により取得した画像データに基づき露出をフィードバク制御す露出制御部２１と、露出制御された画像を表示する表示部３０とを有する。撮像装置１００の起動直後乃至前記表示部に画像を表示する間に、センサ部１０は、画像データのうち、一部を取り込む仮取り込みを実行し、露出制御部２１は、その仮取り込みした画像データに基づき最適な露出を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィードバック制御により露出を制御する撮像装置及びその制御方法に関する。

ディジタルカメラは、本撮影の前に、露出とフォーカスを決定するために、事前に画像を継続的に取り込み、表示デバイスに表示する。

この撮影前確認画像表示中は、被写体の輝度レベルを検出して、輝度レベルをあるレベルになるように、露光状態を制御するフィードバック制御を行っている。このフィードバック制御は、１画面の画像データの取り込み及び転送の基準となるセンサの垂直同期信号（ＶＤ：Vertical Driving）の１周期（１フィールド＝１フレーム）が１回のフィードバック制御で必要となる。

カメラ電源ＯＮによる起動又は本撮影後の撮影前確認画像表示開始では、予め定めている基準値又は直前の本撮影での露光情報を使用して露光制御を開始することが一般的である。

特許文献１には、撮影前確認動画の表示中に露出がフィードバック制御される。フィードバック制御では、撮影素子から出力される画像のＡＥ（自動露出（Automatic Exposure））評価値が参照され、露出が適正値に近づく方向に撮影素子の電荷蓄積時間などが補正される。

特開２００４−２６６３６２号公報

しかしながら、従来の方法では、予め定めた基準値又は本撮影での露光情報からフィードバック制御を開始するので、極端に被写体の輝度レベルが高い（明るい）又は低い（暗い）場合には、露出が安定するまでの時間が長くかかるという問題がある。カメラの電源ＯＮから、露出を適正値にするまでの時間をより短縮することが従来より強く望まれている。

本発明に係る撮像装置は、複数の画素を有するセンサ部と、前記センサ部により取得した画像データに基づき露出をフィードバク制御す露出制御部と、露出制御された画像を表示する表示部とを有し、撮像装置の起動直後乃至前記表示部に画像を表示する間に、前記センサ部は、画像データのうち、一部を取り込む仮取り込みを実行し、前記露出制御部は、前記仮取り込みした画像データに基づき最適な露出を設定するものである。

本発明に係る撮像装置の制御方法は、複数の画素を有するセンサ部により取得した画像データに基づき露出をフィードバク制御する撮像装置の制御方法であって、前記撮像装置の起動直後乃至前記表示部に画像を表示する間に、前記センサ部は、画像データのうち、一部を取り込む仮取り込みを実行し、前記露出制御部は、前記仮取り込みした画像データに基づき最適な露出を設定するものである。

本発明においては、撮像装置の起動直後乃至表示部に画像を表示する間に、センサ部は、画像データのうち、一部を取り込む仮取り込みを実行するため、画像データを取り込む時間が従来より短縮される。したがって、表示部に画像を表示するまでの時間を飛躍的に短縮することができる。

本発明によれば、撮像装置起動後から画像が表示されるまでの間の時間を短縮することができる撮像装置及びその制御方法を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる撮像装置のブロック図である。 本実施の形態にかかる撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる撮像装置の効果を説明する図であって、（ａ）が従来の方法、（ｂ）が本実施の形態にかかるカメラの制御を示す図である。 露出制御の詳細を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、フィードバック制御により露出を制御する撮像装置に適用したものである。

本実施の形態においては、撮像装置の起動直後乃至表示デバイスに画像を表示する間に、仮取り込みを実施する。この仮取り込みでは、画像データのうち、一部のデータを取り込む。具体的には、全画素のうちの一部の画素からのデータを読み出す間引き処理を実行するか、全画素データの一部の画像データを切り出して抽出する切り出し処理を実行するか、両者を合わせた処理を実行することにより、全画素データではなく、一部の画素データを取得する。この一部の画素データを露出制御に使用することで、起動直後から露出が安定するまでの時間を飛躍的に短縮するものである。

図１は、本発明の実施の形態にかかる撮像装置のブロック図である。図１に示すように、撮像装置１００は、センサ部１０、イメージセンサ処理部（ＩＳＰ：Image Sensor Processor）２０及び画像出力部３０を有する。

センサ部１０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などからなり、画像を取得する撮像素子１１及び撮像素子１１が取得した画像をアナログ信号からディジタル信号に変換するアナログディジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）１２を有する。

また、イメージセンサ処理部２０は、露出制御部２１、画像保持部２２、画像処理部２３及び制御部２４を有する。露出制御部２１は、センサ部１０からの画像データに基づき露出を制御する。画像保持部２２は、センサ部１０からの画像データを一時保持し、画像処理部２３は、画像保持部２２が保持している画像データに対し、制御部２４より最適なホワイトバランスを受け取り、当該ホワイトバランスとなるよう画像データを処理し、画像出力部３０に出力する。

制御部２４は、露出制御部２１が算出したシャッタースピード（露光時間）やゲイン、最適な露出値（レンズの絞り（Ｆ値））等を、撮像素子１１及びＡ／Ｄ変換部１２に設定する。

ここで、制御部２４は、センサ部１０が、画像データのうち、一部を取り込む仮取り込みを実行するよう制御する。そして、露出制御部２１が仮取り込みした画像データに基づき最適な露出を設定するよう制御する。

上述したように、仮取り込みは、全画素のうちの画素を間引いて読み出す間引き処理、及び／又は全画素データのうち切り出して読み出す切り出し処理により、実行するものである。

ここで、本実施の形態にかかる撮像装置においては、間引き処理又は切り出し処理を外部から切り換え設定できるように構成されている。すなわち、ユーザは、用途に応じてこの間引き処理又は切り出し処理を設定変更することができる。

例えば、風景画など、画像全体についてまんべんなく露出が適正な画像を取得したい場合は、間引き処理を選択する。また、人物など比較的画面中央部分に重点を置くような画像を取得したい場合は、切り出し処理を選択することができる。これにより、最も効率よく露出制御を実行することができる。

図２は、本実施の形態にかかる撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。図２に示すように、先ず、電源をＯＮしたら仮取り込み用に、露出する画素を間引き又は切り出すようにセンサを制御する（ステップＳ１）。このとき、全画素のうちの一部のみから画像データが得られるように制御部２４によりセンサ部１０を設定する。

次に、通常のフィードバック制御により最適な露出値を求める（ステップＳ２）。ここでの最適露出値の求め方はどのような求め方であってもよい。本実施の形態においては、全画素データのうち一部の画素データを露出制御のために読み出すため、例えば、全画素の半分の画素データを使用する場合は、読み出し時間も約半分となり、露出が安定するまでの時間を短縮することができる。

最適な露出値を求めたら、撮影前確認動画用にセンサ部１０の設定を通常の状態に戻す（ステップＳ３）。その後、適切な露出値を設定し（ステップＳ４）。安定した露出で撮影前確認動画の表示を開始する（ステップＳ５）。

本実施の形態においては、露出が安定してから画面に画像を表示するため、撮影前確認画像表示開始直後に写真撮影したとしても、露出の安定した画像を得ることができる。

図３は、本実施の形態にかかる撮像装置の効果を説明する図である。図３（ａ）が従来の方法、図３（ｂ）が本実施の形態にかかるカメラの制御を示している。図３（ａ）に示すように、カメラを起動すると露出制御が開始され、Ｎフレーム目で露出が安定するものとする。

本実施の形態においても、従来と同様、露出が安定するまでにはＮフレーム必要であるが、画像データを仮取り込みのために、一部の画素データのみを読み出し露出制御に使用するため、１フレームの時間が従来例と比較して短くなるため、結果としてＮフレーム目が終了するタイミングも従来より飛躍的に早くなる。

例えば、１２万画素のカメラであれば、数％の画素データを使用して最適な露出値を得ることができるが、その画素データの読み出しは、全画素データを読み出す時間の数十分の１となり、最適な露出値が得られるまでの時間も従来の数分の１となる。

ここで、ステップＳ２の最適露出値を求める方法の一例について説明しておく。図４は、露出制御の詳細を示すフローチャートである。

図４に示すように、先頭フレームＡの露出は所定値に設定され、後続フレームＢの露出は別の所定値に設定される。これらの露出は、撮像素子の電荷蓄積時間によりそれぞれ設定される。

以下、先頭フレームＡの露出が大きい所定値（露光時間Ｔ＝１／３０秒、絞り開放）、後続フレームＢの露出が小さい所定値（露光時間Ｔ＝１／２０００秒、絞り開放）に設定されるとして説明する。

また、ユーザの設定に拘わらず、制御部２４は、撮影前確認動画からＡＥ評価値を抽出する際の測光方法として中央重点測光を採用する。また、ユーザの設定に拘わらず、制御部２４は、ゲインとして所定値、例えばＩＳＯ感度１００に対応した値を設定する（ステップＳ２０１）。

次に、撮影前確認動画の先頭フレームＡから抽出されたＡＥ評価値と、それに後続する後続フレームＢから抽出されたＡＥ評価値との双方を参照する（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）。

そして、制御部２４は、先頭フレームＡのＡＥ評価値が所定の露出量判定可能レベル（ＡＤ出力値３２００以下に相当するレベル）であるか否か判断し（ステップＳ２０４）、露出量判定可能レベルであるときには（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、被写体の輝度が比較的低いとみなし、大きい露出で得た先頭フレームＡのＡＥ評価値とその露出とに基づいて補正量Δを求める。一方、先頭フレームＡのＡＥ評価値が所定の露出量判定可能レベルを超えているときには（ステップＳ２０４：ＮＯ）、被写体の輝度が比較的高いとみなし、小さい露出で得た後続フレームＢのＡＥ評価値とその露出とに基づいて補正量Δを求める。

なお、フィードバックの応答速度を高めるために、補正強度が高められる。具体的に、ステップＳ２０５、Ｓ２０６で求められる補正量Δは、露出を適正値に即座に一致させる値の１００％（補正強度１００％）とされる。

次に、制御部２４は、このようにして求められた補正量Δを露出に反映して、撮像素子１１の電荷蓄積時間を変更する（ステップＳ２０７）。

次いで、制御部２４が抽出されたＡＥ評価値を参照し（ステップＳ２０８）、そのＡＥ評価値に基づいて補正量Δを求める（ステップＳ２０９）、求められた補正量Δだけ撮像素子１１の電荷蓄積時間を変更するよう制御部２４が制御する（ステップＳ２１０）。そして、補正量Δを露出に反映し（ステップＳ２１１）、ステップＳ２０８からの処理を繰り返す。以上により最適な露出値を求めることができる。

本実施の形態においては、センサ部１０から全画素データではなく、一部の画素データを間引く又は切り出して読み出すため、従来のように、全画素データを使用してフィードバック制御により最適露出値を求める場合に比して、１フレーム当たりの時間を短縮することができるため、結果として、露出が安定するまでの間の時間、すなわち、電源ＯＮ乃至表示部に画像が表示するまでの間を飛躍的に短縮することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

例えば、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の伝送媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。

１０ センサ部
１１ 撮像素子
１２ Ａ／Ｄ変換部
２０ イメージセンサ処理部
２１ 露出制御部
２２ 画像保持部
２３ 画像処理部
２４ 制御部
３０ 画像出力部
１００ 撮像装置

Claims (7)

1. 複数の画素を有するセンサ部と、
   前記センサ部により取得した画像データに基づき露出をフィードバク制御す露出制御部と、
   露出制御された画像を表示する表示部とを有し、
   撮像装置の起動直後乃至前記表示部に画像を表示する間に、
   前記センサ部は、画像データのうち、一部を取り込む仮取り込みを実行し、
   前記露出制御部は、前記仮取り込みした画像データに基づき最適な露出を設定する、撮像装置。
2. 前記仮取り込みは、全画素のうちの一部の画素からのデータを読み出す間引き処理、及び／又は全画素データの一部の画像データを切り出して抽出する切り出し処理により、実行する、請求項１記載の撮像装置。
3. 前記間引き処理又は切り出し処理は、外部から切り替え可能に構成される、請求項１又は２記載の撮像装置。
4. 前記間引き処理は、全画素のうちＮ（Ｎは自然数）列飛び、及び／又はＭ（Ｍは自然数）行飛びのデータを読み出すことで間引き処理する、請求項２又は３記載の撮像装置。
5. 前記全画素データの一部の画像データを切り出して抽出する切り出し処理では、画面の中心部の画素データを矩形に切り出す、請求項２又は３記載の撮像装置。
6. 複数の画素を有するセンサ部により取得した画像データに基づき露出をフィードバク制御する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像装置の起動直後乃至前記表示部に画像を表示する間に、
   前記センサ部は、画像データのうち、一部を取り込む仮取り込みを実行し、
   前記露出制御部は、前記仮取り込みした画像データに基づき最適な露出を設定する、撮像装置の制御方法。
7. 前記仮取り込みは、全画素のうちの一部の画素からのデータを読み出す間引き処理、及び／又は全画素データの一部の画像データを切り出して抽出する切り出し処理により、実行する、請求項５記載の撮像装置の制御方法。

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