JP2012029194A

JP2012029194A - 電子カメラおよび露出制御プログラム

Info

Publication number: JP2012029194A
Application number: JP2010167926A
Authority: JP
Inventors: Takuya Sato; 琢也佐藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】撮像素子のＦ値依存特性を補正する場合にゲインとシャッター秒時による適切な補正の割合を決定する。
【解決手段】撮像光学系１のＦ値に依存して感度特性が変化する撮像素子３と、撮像素子３の温度を検出する温度検出手段７と、撮像光学系１の絞りを設定する絞り設定手段１０と、シャッター秒時を設定する秒時設定手段１０と、ＩＳＯ感度を設定する感度設定手段１０と、シャッター秒時と撮像素子３の出力信号に対するゲインとにより、撮像素子３のＦ値に応じた撮像素子３の感度特性を補正する補正手段１０とを備え、補正手段１０は、シャッター秒時、ＩＳＯ感度および温度の内のいずれか１または複数に基づいて、ゲインとシャッター秒時による感度特性の補正の割合を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子カメラおよび露出制御プログラムに関する。

撮像光学系のＦ値に依存して感度が変化する撮像素子の感度特性を補正するために、露出演算結果のシャッター秒時や撮像素子出力信号のゲインをＦ値に応じて補正するようにした撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１８５８２２号公報

しかしながら、上述した撮像装置では、高感度、長秒時の撮影時にシャッター秒時の補正量が大きくなって、撮像素子内部の発熱により画像信号中のノイズが増加することがある。例えば、撮像光学系がＦ１．４の場合に撮像素子の感度低下が３０％あると、ゲインで２５％、シャッター秒時で５％それぞれ補正するとしても、１０分（６００秒）の長秒時撮影ではシャッター秒時が補正により３０秒も長くなることになる。その分、撮像素子内部の発熱が増加し、画像信号中のノイズが増加する。

(１) 本発明の電子カメラは、撮像光学系のＦ値に依存して感度特性が変化する撮像素子と、撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、撮像光学系の絞りを設定する絞り設定手段と、シャッター秒時を設定する秒時設定手段と、ＩＳＯ感度を設定する感度設定手段と、シャッター秒時と撮像素子の出力信号に対するゲインとにより、撮像素子のＦ値に応じた撮像素子の感度特性を補正する補正手段とを備え、補正手段は、シャッター秒時、ＩＳＯ感度および温度の内のいずれか１または複数に基づいて、ゲインとシャッター秒時による感度特性の補正の割合を決定する。
(２) 本発明の露出制御プログラムは、撮像光学系のＦ値に依存して感度特性が変化する撮像素子の感度特性を、シャッター秒時と撮像素子の出力信号に対するゲインとにより撮像素子のＦ値に応じた感度特性を補正する補正処理をコンピューターに実行させるための露出制御プログラムであって、撮像素子の温度を検出する検出処理を有し、補正処理では、シャッター秒時、ＩＳＯ感度および撮像素子の温度の内のいずれか１または複数に基づいて、ゲインとシャッター秒時による感度特性の補正の割合を決定する。

本発明によれば、あらゆる撮影条件に対してゲインとシャッター秒時による適切な補正の割合を決定することができる。

一実施の形態の電子カメラの構成を示す図撮像素子のＦ値依存特性の補正方法を決定するためのチャート補正方法と撮像光学系のＦ値に応じた補正量を示す図一実施の形態の露出制御プログラムを示すフローチャート

図１は一実施の形態の電子カメラの構成を示す。なお、図１において本発明と直接関係のないカメラの機器、回路および装置の図示と説明を省略する。撮像光学系１はズーミングレンズ１ａ、絞り１ｂ、フォーカシングレンズ１ｃなどから構成され、被写体の像を撮像素子３の受光面に結像する。シャッター２は撮影時またはライブビュー時に解放され、被写体からの光束を撮像素子３の受光面に導く。

撮像素子３はＣＣＤやＣＭＯＳなどから構成されるイメージセンサーであり、赤画素Ｒ、緑画素Ｇおよび青画素Ｂがベイヤー配列され、被写体像を撮像してカラー画像信号を出力する。なお、この撮像素子３は撮像光学系１のＦ値、すなわち絞り１ｂの絞り値Ｆに応じて撮像感度が変化する特性を有している。

信号処理回路４は、撮像素子３から出力されたアナログ画像信号に対してクランプ処理、ＣＤＳ処理（相関二重サンプリング）、ＡＧＣ処理（自動利得調整）、シェージング処理、Ａ／Ｄ変換などを施すとともに、デジタル画像信号に対して画像に関する処理、すなわちホワイトバランス処理、ガンマ補正、色補間、輪郭強調、ビネット補正などを行う。記録媒体５は撮像画像を記録するメモリカードなどの記録媒体である。

測光センサー６は被写体輝度を計測し、温度センサー７は撮像素子３の温度を計測する。操作部材８は電子カメラを操作するためのスイッチ類であり、シャッターレリーズスイッチやコマンドダイヤルスイッチなどが含まれる。

コントローラー１０はＣＰＵ１０ａやメモリ１０ｂなどから構成され、絞り１ｂ、シャッター２、撮像素子３、信号処理回路４などを制御するとともに、後述する露出制御プログラムを実行して撮像素子３の上述したＦ値依存特性を補正する。

この一実施の形態の電子カメラでは、撮像素子３のＦ値依存特性を補正するために、シャッター秒時、ＩＳＯ感度および素子温度（撮像素子３の温度）に応じて、シャッター秒時のみを補正するか、またはシャッター秒時と撮像素子３の出力信号に対するゲインの両方を補正するかを決定する。

図２は、シャッター秒時、ＩＳＯ感度および素子温度に基づいてＦ値依存特性の補正方法を決定するためのチャートである。図２において、シャッター秒時を表す横軸とＩＳＯ感度を表す縦軸と素子温度を表す斜め階段状の境界線（領域Ａと領域Ｂの境界線）とにより、Ｆ値依存特性の補正方法を決定する。図中の素子温度の境界線は、素子温度が例えば２５度Ｃの場合の領域ＡとＢの境界線を示す。

図中の領域Ａはシャッター秒時のみによりＦ値依存特性を補正する領域であり、シャッター秒時、ＩＳＯ感度および素子温度により決まるポイントがこの領域Ａ内にある場合には、シャッター秒時のみによりＦ値依存特性を補正する。また、図中の領域Ｂはシャッター秒時とゲインとによりＦ値依存特性を補正する領域であり、シャッター秒時、ＩＳＯ感度および素子温度により決まるポイントがこの領域Ｂ内にある場合には、シャッター秒時とゲインとによりＦ値依存特性を補正する。

素子温度が２５度Ｃより高くなるほど、図２の領域ＡとＢの境界線が右側にシフトする。この結果、素子温度が高くなるほど領域Ａの面積が大きくなり、ゲインによるＦ値依存特性を補正する割合が少なくなり、シャッター秒時のみによりＦ値依存特性を補正する割合が多くなる。逆に、素子温度が２５度Ｃより低くなるほど、図２の領域ＡとＢの境界線が左側にシフトする。この結果、素子温度が低くなるほど領域Ｂの面積が大きくなり、シャッター秒時のみによりＦ値依存特性を補正する割合が少なくなり、ゲインとシャッター秒時によりＦ値依存特性を補正する割合が多くなる。

図３は、図２により決定された補正方法と撮像光学系１の絞りＦ値に応じたゲインとシャッター秒時の補正量を示す図表である。図３において、左側の領域Ａの図表はシャッター秒時のみによりＦ値依存特性を補正する場合の、撮像光学系１のＦ値に応じたシャッター秒時の補正量を示す。シャッター秒時のみにより補正を行う場合には、ゲインの補正量は１．０であり、撮像素子３の出力信号に対するゲインの補正を行わない。したがって、総補正量はシャッター秒時の補正量と同じである。

また、図３の右側の領域Ｂの図表はシャッター秒時とゲインとによりＦ値依存特性を補正する場合の、撮像光学系１のＦ値に応じたゲインとシャッター秒時の補正量をそれぞれ示す。この場合、総補正量はゲインの補正量とシャッター秒時の補正量との和である。図３により決定したゲインの補正量とシャッター秒時の補正量は、それぞれ露出演算結果のＩＳＯ感度Ｓｖとシャッター秒時Ｔｖとに乗ぜられ、補正後のＩＳＯ感度Ｓｖとシャッター秒時Ｔｖとにより撮像が行われる。

図２および図３から明らかなように、この一実施の形態ではカメラにより設定されたＩＳＯ感度が高くなるほど、ゲインとシャッター秒時による補正の内の、ゲインによる補正割合を少なくしてシャッター秒時による補正割合を多くする。ＩＳＯ感度が高くなるほど撮像素子３の出力信号に含まれるノイズ成分が増加するため、ゲインによる補正の割合が多いとノイズが大きく増幅されることになる。したがって、ＩＳＯ感度が高くなるほど、ゲインによる補正割合を少なくしてシャッター秒時による補正割合を多くし、画像信号に含まれるノイズの増加を抑制する。

また、この一実施の形態ではカメラにより設定されたシャッター秒時が長くなるほど、ゲインとシャッター秒時による補正の内の、シャッター秒時による補正割合を少なくしてゲインによる補正割合を多くする。シャッター秒時が長くなると撮像素子内部の発熱が増加し、画像信号に含まれるノイズの量が増加するため、カメラにより設定されたシャッター秒時が長くなるほど、シャッター秒時による補正割合を少なくしてゲインによる補正割合を多くし、画像信号に含まれるノイズの増加を抑制する。

さらに、この一実施の形態では撮像素子３の温度が高くなるほど、ゲインとシャッター秒時による補正の内の、ゲインによる補正割合を少なくしてシャッター秒時による補正割合を多くする。撮像素子３の温度が高くなるほど撮像素子３の出力信号に含まれるノイズ成分が増加するため、素子温度が高くなるほど、ゲインによる補正割合を少なくしてシャッター秒時による補正割合を多くし、画像信号に含まれるノイズの増加を抑制する。

図４は一実施の形態の露出制御プログラムを示すフローチャートである。この露出制御プログラムはコントローラー１０のメモリ１０ｂに記憶されており、ＣＰＵ１０ａは操作部材８のシャッターレリーズスイッチが押圧されるとこの露出制御プログラムの実行を開始する。ステップ１において測光センサー６により被写体の輝度を計測するとともに、温度センサー７により撮像素子３の温度を計測する。

続くステップ２で計測結果の被写体輝度を用いて露出演算を行い、絞りＡｖ、シャッター秒時ＴｖおよびＩＳＯ感度Ｓｖを決定する。ここで、Ａｖ、Ｔｖ、Ｓｖはそれぞれ絞りＦ、シャッター秒時ＴおよびＩＳＯ感度のＡＰＥＸ値である。ステップ３ではＦ値依存特性の補正方法を決定する。図２に示すチャート上で、シャッター秒時、ＩＳＯ感度および素子温度により決まるポイントが領域ＡとＢのどちらの領域にあるかを判定し、Ｆ値依存特性の補正方法を決定する。

ステップ４において、ステップ３で決定した補正方法と、ステップ２の露出演算により求めた撮像光学系１のＦ値とに基づいて、シャッター秒時とゲインの補正量を決定する。図３に示す補正量の図表から、補正方法と撮像光学系１のＦ値に応じたゲインとシャッター秒時の補正量を決定する。続くステップ５では、ゲインの補正量をＩＳＯ感度Ｓｖに乗じて補正するとともに、シャッター秒時の補正量をシャッター秒時Ｔｖに乗じて補正し、補正後のＩＳＯ感度Ｓｖとシャッター秒時Ｔｖを用いてシャッター２と撮像素子３を制御し、撮像素子３により撮像を行う。

撮像後のステップ６において撮像素子３から画像信号を読み出して信号処理回路４により画像処理を施し、ステップ７で記録媒体５に画像を記録する。

なお、補正方法を決定するためのチャートは図２に示したチャートに限定されず、また、補正方法と撮像光学系のＦ値に応じたゲインとシャッター秒時の補正量は図３に示す補正量に限定されない。さらに、上述した一実施の形態では露出演算に基づいてカメラが設定したシャッター秒時、絞り値およびＩＳＯ感度を用いる例を示したが、これらは撮影者が操作部材８により設定した値を用いてもよい。

なお、上述した実施の形態とそれらの変形例において、実施の形態と変形例とのあらゆる組み合わせが可能である。

上述した実施の形態とその変形例によれば、撮像光学系１のＦ値に依存して感度特性が変化する撮像素子３の感度特性を、撮像素子３の出力信号に対するゲインとシャッター秒時とにより撮像素子３のＦ値に応じた感度特性を補正する場合に、撮像素子３の温度を検出し、シャッター秒時、ＩＳＯ感度および撮像素子の温度の内のいずれか１または複数に基づいて、ゲインとシャッター秒時によるＦ値感度特性の補正の割合を決定するようにしたので、あらゆる撮影条件に対してゲインとシャッター秒時による適切な補正の割合を決定することができ、高感度、長秒時の撮影時でも画像信号に含まれるノイズの増加を抑制することができる。

１；撮像光学系、２；シャッター、３；撮像素子、４；信号処理回路、６；測光センサー、７；温度センサー、１０；コントローラー、１０ａ；ＣＰＵ

Claims

撮像光学系のＦ値に依存して感度特性が変化する撮像素子と、
前記撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記撮像光学系の絞りを設定する絞り設定手段と、
シャッター秒時を設定する秒時設定手段と、
ＩＳＯ感度を設定する感度設定手段と、
前記シャッター秒時と前記撮像素子の出力信号に対するゲインとにより、前記撮像素子のＦ値に応じた前記撮像素子の前記感度特性を補正する補正手段とを備え、
前記補正手段は、前記シャッター秒時、前記ＩＳＯ感度および前記温度の内のいずれか１または複数に基づいて、前記ゲインと前記シャッター秒時による前記感度特性の補正の割合を決定することを特徴とする電子カメラ。
請求項１に記載の電子カメラにおいて、
前記補正手段は、前記ＩＳＯ感度が高くなるほど、前記ゲインによる補正割合を少なくして前記シャッター秒時による補正割合を多くすることを特徴とする電子カメラ。
請求項１または請求項２に記載の電子カメラにおいて、
前記補正手段は、前記シャッター秒時が長くなるほど、前記シャッター秒時による補正割合を少なくして前記ゲインによる補正割合を多くすることを特徴とする電子カメラ。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記補正手段は、前記温度が高くなるほど、前記ゲインによる補正割合を少なくして前記シャッター秒時による補正割合を多くすることを特徴とする電子カメラ。
撮像光学系のＦ値に依存して感度特性が変化する撮像素子の前記感度特性を、シャッター秒時と前記撮像素子の出力信号に対するゲインとにより前記撮像素子のＦ値に応じた前記感度特性を補正する補正処理をコンピューターに実行させるための露出制御プログラムであって、
前記撮像素子の温度を検出する検出処理を有し、
前記補正処理では、前記シャッター秒時、ＩＳＯ感度および前記撮像素子の温度の内のいずれか１または複数に基づいて、前記ゲインと前記シャッター秒時による前記感度特性の補正の割合を決定することを特徴とする露出制御プログラム。