JP2014216975A - 露光制御装置、撮像装置および露光制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置において撮像される画像の画質を向上させる【解決手段】露光制御装置は、測光量取得部、発光量制御部、および、ゲイン制御部を具備する。測光量取得部は、測定された光量を測光量として取得する。発光量制御部は、測光量が一定の光量範囲内である場合には測光量が少ないほど発光部の発光量を増大させる。ゲイン制御部は、測光量が光量範囲内でない場合には測光量が少ないほど撮像素子の出力信号に対するゲインを高くし、測光量が光量範囲内である場合にはゲインを一定値にする。【選択図】図２

Description

本技術は、露光制御装置、撮像装置および露光制御方法に関する。詳しくは、画像信号に対するゲインを制御する露光制御装置、撮像装置および露光制御方法に関する。

従来より、露光量を適正な値にするために撮像装置において自動露出（ＡＥ：Auto Exposure）機能が設けられることがある。このＡＥにおいては、絞り値、シャッター速度、および、ゲインなどが制御される。ここで、ゲインは、撮像素子からの画像信号を増幅する際の増幅度であり、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路などにより制御される。

例えば、ＡＥを行う際に、画像信号のレベルを検出し、その信号レベルが低いほどゲインを高くして撮像を行う撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−１６１４５９号公報

しかしながら、上述の従来技術では、撮像する画像の画質が低下するおそれがある。一般に、画像信号に対するゲインを高くするほど、増幅した画像信号のノイズが増加する。このため、上述の撮像装置では、ゲインを高くした際に、ノイズにより画像の画質が低下してしまうおそれがある。一方、ゲインを高くしないと、十分な露光量が得られず、露光不足により画像の画質が低下してしまうおそれがある。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、撮像装置において撮像される画像の画質を向上させることを目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、測定された光量を測光量として取得する測光量取得部と、前記測光量が一定の光量範囲内である場合には前記測光量が少ないほど発光部の発光量を増大させる発光量制御部と、前記測光量が前記光量範囲内でない場合には前記測光量が少ないほど撮像素子の出力信号に対するゲインを高くし、前記測光量が前記光量範囲内である場合には前記ゲインを一定値にするゲイン制御部とを具備する露光制御装置、および、その制御方法である。これにより、測光量が一定の光量範囲内である場合には発光部の発光量が増大し、ゲインが一定値になるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記発光量制御部は、前記測光量が前記光量範囲外である場合には前記発光量を一定量にしてもよい。これにより、測光量が光量範囲外である場合には発光量が一定量になるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記発光量制御部は、前記発光部が消灯中において取得された前記測光量が２つの閾値の一方に満たない場合には前記発光部を点灯させ、前記発光部が点灯中において取得された前記測光量が前記２つの閾値の他方を超える場合には前記発光部を消灯させてもよい。これにより、消灯中において２つの閾値の一方に測光量が満たない場合には発光部が点灯し、点灯中において他方を測光量が超えた場合には発光部が消灯するという作用をもたらす

また、この第１の側面において、基準周波数を逓倍した周波数のタイミング信号に同期して前記撮像素子の露光時間を制御する露光時間制御部と、前記基準周波数を逓倍した周波数のパルス信号を生成するパルス信号生成部とをさらに具備し、前記発光部は、前記パルス信号のパルス幅に応じた発光量により発光してもよい。これにより、基準周波数を逓倍した周波数のタイミング信号に同期して露光時間が制御され、基準周波数を逓倍した周波数のパルス信号のオン期間に発光部が発光するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記露光時間制御部は、前記タイミング信号に同期して前記撮像素子に露光を開始させ、前記発光量制御部は、前記タイミング信号に同期して前記発光部の発光を開始させてもよい。これにより、タイミング信号に同期して露光および発光が開始するという作用をもたらす。

また、本技術の第２の側面は、測定された光量を測光量として取得する測光量取得部と、前記測光量が一定の光量範囲内である場合には前記測光量が少ないほど発光部の発光量を増大させる発光量制御部と、前記測光量が前記光量範囲内でない場合には前記測光量が少ないほど撮像素子の出力信号に対するゲインを高くし、前記測光量が前記光量範囲内である場合には前記ゲインを一定値にするゲイン制御部と、前記出力信号からなる画像を撮像する撮像部とを具備する撮像装置である。これにより、測光量が一定の光量範囲内である場合には発光部の発光量が増大し、ゲインが一定値になるという作用をもたらす。

本技術によれば、撮像装置において撮像される画像の画質を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。

第１の実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態におけるアナログフロントエンドの一構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態における露光制御部の一構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態における撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態におけるフリッカ抑制処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における露光制御の一例を示すグラフである。 第１の実施の形態の変形例における露光制御の一例を示すグラフである。 第２の実施の形態の撮像装置の一構成例を示すブロック図である。 第２の実施の形態の発光量制御の一例を示す図である。 第２の実施の形態の変形例の発光量制御の一例を示す図である。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（一定の光量範囲内で発光量を制御するとともにゲインを一定にする例）
２．第２の実施の形態（一定の光量範囲内で、同期信号の周波数を逓倍した周波数のパルス信号により発光量を制御するとともにゲインを一定にする例）
＜１．第１の実施の形態＞

［撮像装置の構成例］
図１は、実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置は、画像を撮像する装置であり、カメラ部１００、カメラ制御部２００、発光部３００、電源回路３１０および表示部４００を備える。

カメラ部１００は、レンズ１１０、アイリス１２０、シャッター１３０および撮像素子１４０を備える。レンズ１１０は、撮像対象の像を撮像素子１４０に結像するレンズである。レンズ１１０は、フォーカスレンズやズームレンズなどのレンズを含む。

アイリス１２０は、アイリス１２０自身を通過する光の光量を絞り羽根などにより調整するものである。このアイリス１２０の調整量である絞り値は、露光制御部２４０により制御される。

シャッター１３０は、露光時間中に開き、それ以外の期間は閉じて光を遮蔽する部材である。シャッター１３０が開く時間であるシャッター速度は、露光制御部２４０により制御される。

撮像素子１４０は、レンズ１１０からの光を光電変換し、変換した電気信号を画像信号としてアナログフロントエンド２１０へ出力するものである。この撮像素子１４０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどにより、実現することができる。

カメラ制御部２００は、カメラ部１００を制御するものであり、アナログフロントエンド２１０および画像処理モジュール２２０を備える。画像処理モジュール２２０は、撮像制御部２３０、露光制御部２４０および画像処理部２５０を備える。

アナログフロントエンド２１０は、カメラ部１００からのアナログの画像信号をデジタル信号に変換するものである。

このアナログフロントエンド２１０は、露光制御部２４０の制御に従って設定したゲインにより、アナログの画像信号を増幅してからデジタル信号に変換する。アナログフロントエンド２１０は、デジタル信号に変換した画像信号を露光制御部２４０および画像処理部２５０へ供給する。

また、アナログフロントエンド２１０は、撮像制御部２３０の制御に従ってタイミング信号を生成し、カメラ部１００へ供給する。

ここで、タイミング信号は、画像信号の出力タイミングや、露光の開始および終了のタイミングなどを決定するために用いられる信号である。具体的には、タイミング信号は、垂直同期信号などを含む。垂直同期信号は、撮像素子１４０が画像信号の出力を開始するタイミングを示す信号である。

撮像制御部２３０は、撮像装置の撮像動作を制御するものである。この撮像制御部２３０は、タイミング信号の生成の開始または終了を指示する撮像制御信号を生成し、アナログフロントエンド２１０へ供給する。ここで、タイミング信号は、撮像装置が撮像または露光を行う場合に生成される。例えば、自動露光の開始を指示する操作（ＡＥボタンの押下など）や、撮像を指示する操作が行われたときに、撮像制御部２３０は、タイミング信号の生成を開始させる。そして、自動露光の終了を指示する操作が行われた場合や、撮像が完了した場合に撮像制御部２３０は、タイミング信号の生成を終了させる。

また、撮像制御部２３０は、撮像モードおよびプレビューモードのいずれであるかを示すモード制御信号を画像処理部２５０へ供給する。ここで、撮像モードは、画像をメモリなどの記録媒体に記録（すなわち、撮像）するためのモードである。また、プレビューモードは、画像を記録せずに表示部４００にリアルタイムで表示するためのモードである。

例えば、初期状態においてはプレビューモードが設定される。そして、シャッターボタンの押下などの操作により撮像の開始が指示されると、撮像制御部２３０は、モードを撮像モードに移行させる。ただし、１枚目の画像の撮像前に、露光制御部２４０は、後述する測光を行う必要があるため、その測光が完了した後に撮像制御部２３０は撮像モードに移行させる。

また、撮像モードは、静止画撮像モードや動画撮像モードなどを含む。静止画撮像モードは、１枚の画像を撮像するモードであり、動画撮像モードは、設定時間内において垂直同期信号に同期して複数の画像を時系列順に撮像するモードである。静止画撮像モードにおいて１枚の画像が撮像された後、または、動画撮像モードにおいて設定時間が経過した後に、撮像制御部２３０は、モードをプレビューモードに移行させる。

また、撮像制御部２３０は、絞り優先モードとシャッター優先モードとのいずれかを設定する露光設定信号を露光制御部２４０に供給する。ここで、絞り優先モードは、露光制御において絞り値を優先的に制御するモードであり、シャッター優先モードは、露光制御においてシャッター速度を優先的に制御するモードである。これらのモードは、ユーザの操作などに従って設定される。

露光制御部２４０は、撮像素子１４０の露光量を制御するものである。この露光制御部２４０は、アナログフロントエンド２１０からの画像信号に基づいて測光量を取得する。測光量として、例えば、輝度が取得される。なお、測光量は輝度に限定されない。例えば、露光制御部２４０は、輝度の代わりに照度を測光量として取得してもよい。

露光制御部２４０は、輝度に応じて露光制御パラメータを制御する。露光制御パラメータは、例えば、絞り値、シャッター速度、アナログフロントエンド２１０のゲイン、および、発光部３００の発光量を含む。

露光制御部２４０は、絞り値を制御するための絞り制御信号と、シャッター速度を制御するためのシャッター制御信号とを生成してカメラ部１００へ供給する。

また、露光制御部２４０は、ゲインを制御するためのゲイン制御信号を生成してアナログフロントエンド２１０へ供給し、発光量を制御するための発光制御信号を生成して電源回路３１０へ供給する。

なお、露光制御部２４０は、特許請求の範囲における露光制御装置の一例である。

発光部３００は、可視光や赤外線光などの光を発するものである。この発光部３００は、電源回路３１０から供給された電気エネルギーを光エネルギーに変換する。発光部３００は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などにより実現することができる。

画像処理部２５０は、画像信号に対して画像処理を行うものである。画像処理部２５０は、撮像モードである場合に画像信号に対して画像処理を実行する。画像処理として、例えば、デモザイク処理、ホワイトバランス処理、カラーバランス処理およびデジタルノイズリダクション処理などの少なくとも１つが実行される。これらの処理の実行順序は任意である。そして、画像処理部２５０は、画像をメモリなどに記録する。

一方、プレビューモードである場合には、画像処理部２５０は、画像信号に対して撮像モードよりも簡易な画像処理を必要に応じて実行し、記録せずに表示部４００へ出力する。

なお、画像処理部２５０は、特許請求の範囲における撮像部の一例である。

電源回路３１０は、発光部３００に電源を供給するものである。電源は、一定の周波数のパルス信号により供給される。このパルス信号の周波数は、ユーザがちらつきを感じない程度の高い周波数（例えば、１２０Ｈｚ）とする。

電源回路３１０は、露光制御部２４０から発光制御信号を受け取る。この発光制御信号には、発光制御の開始を開始する発光開始信号と、発光制御の終了を指示する発光終了信号と、パルス幅を指示するパルス幅制御信号とが含まれる。

発光開始信号を受け取ると、電源回路３１０は、パルス信号の発光部３００への供給を開始する。発光部３００は、パルス信号がハイレベルになるオン期間（言い換えれば、パルス幅）においてのみ発光する。また、電源回路３１０は、そのパルス幅を、パルス幅制御信号により指示された幅に制御する。これにより、発光部３００の発光量が制御される。このような制御は、ＰＷＭ（pulse width modulation）制御と呼ばれる。そして、発光終了信号を受け取ると、電源回路３１０は、パルス信号の供給を停止してＰＷＭ制御を終了する。

表示部４００は、画像処理後の画像信号に基づいて画像を表示するものである。

［アナログフロントエンドの構成例］
図２は、第１の実施の形態におけるアナログフロントエンド２１０の一構成例を示すブロック図である。このアナログフロントエンド２１０は、ノイズ除去部２１１、増幅部２１２、ＡＤ変換部２１３およびタイミングジェネレータ２１４を備える。

ノイズ除去部２１１は、カメラ部１００からのアナログの画像信号からノイズを除去するものである。撮像素子１４０がＣＣＤである場合には、例えば、相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）回路によりノイズが除去される。ノイズ除去部２１１は、処理後の画像信号を増幅部２１２へ供給する。

増幅部２１２は、画像信号を増幅するものである。増幅部２１２は、例えば、ゲイン制御信号に従ってゲインを調整するＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路を備え、調整されたゲインにより画像信号を増幅する。増幅部２１２は、増幅した画像信号をＡＤ変換部２１３へ供給する。

ＡＤ変換部２１３は、アナログの画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換処理を行うである。ＡＤ変換部２１３は、Ａ／Ｄ変換後の画像信号を画像処理モジュール２２０へ供給する。

タイミングジェネレータ２１４は、撮像制御信号に従ってタイミング信号を生成するものである。タイミングジェネレータ２１４は、生成したタイミング信号をカメラ部１００へ供給する。

［露光制御部の構成例］
図３は、第１の実施の形態における露光制御部２４０の一構成例を示すブロック図である。この露光制御部２４０は、測光量取得部２４１、ゲイン制御部２４２、絞り制御部２４３、シャッター制御部２４４および発光量制御部２４５を備える。

測光量取得部２４１は、被写体の明るさを測定した測光量を取得するものである。測光量取得部２４１は、例えば、画像信号から測光量として輝度を取得する。輝度は、例えば、垂直同期信号に従って撮像素子１４０が画像信号を生成するたびに取得される。測光量取得部２４１は、取得した輝度をゲイン制御部２４２、絞り制御部２４３、シャッター制御部２４４および発光量制御部２４５に供給する。

なお、測光量取得部２４１が、撮像素子１４０からの画像信号から測光量を取得する構成としているが、この構成に限定されない。例えば、撮像装置が、測光を行う測光センサをさらに備え、測光量取得部２４１は、その測光センサから測光量を取得する構成としてもよい。

ゲイン制御部２４２は、輝度に応じてゲインを制御するものである。具体的には、ゲイン制御部２４２は、輝度が上限閾値Ｔｈ_Ｕを超える場合には輝度が低いほど、ゲインを高くする。

また、輝度が下限閾値Ｔｈ_Ｌから上限閾値Ｔｈ_Ｕまでの一定の光量範囲内の場合には、ゲイン制御部２４２は、ゲインを一定値Ｇ_ｍｉｄにする。この下限閾値Ｔｈ_Ｌは、上限閾値Ｔｈ_Ｕより低い値である。また、Ｇ_ｍｉｄは、輝度が上限閾値Ｔｈ_Ｕであるときにおけるゲインの値である。

ここで、下限閾値Ｔｈ_Ｌから上限閾値Ｔｈ_Ｕまでの光量範囲は、発光部３００における発光素子の最大発光量などにより決定される。最大発光量が大きいほど、この光量範囲で調整可能な露出量の幅が大きくなるため、下限閾値Ｔｈ_Ｌから上限閾値Ｔｈ_Ｕまでの光量範囲が広くなる。

輝度が下限閾値Ｔｈ_Ｌ以下である場合にはゲイン制御部２４２は、輝度が低いほど、ゲインを高くする。

絞り制御部２４３は輝度に応じて絞り値を制御するものである。例えば、絞り制御部２４３は、撮像制御部２３０により絞り優先モードが設定された場合には、絞り値制御信号により、輝度に応じて絞り値を優先的に制御する。具体的には、絞り制御部２４３は、輝度が低いほど絞り値を小さくして絞りを開放する。

シャッター制御部２４４は、輝度に応じてシャッター速度を制御するものである。例えば、シャッター制御部２４４は、撮像制御部２３０によりシャッター優先モードが設定された場合には、シャッター制御信号により、輝度に応じてシャッター速度を優先的に制御する。具体的には、シャッター制御部２４４は、輝度が低いほどシャッター速度を長くする。

なお、シャッター制御部２４４は、物理的な部材であるシャッター１３０の代わりに、撮像素子１４０における光電変換の開始および終了のタイミングを制御することによりシャッター速度を制御してもよい。物理的な部材であるシャッター１３０を開閉させる前者の方式はメカニカルシャッター方式と呼ばれる。一方、撮像素子１４０の光電変換の動作を制御する後者の方式は、電子シャッター方式と呼ばれる。

この電子シャッター方式には、垂直同期信号に同期して露光および読出しを全画素において同時に開始するグローバルシャッター方式と、水平同期信号に同期してラインの各々の露光および読出しを順に開始するローリングシャッター方式とがある。

発光量制御部２４５は、輝度に応じて発光部３００の発光量を制御するものである。具体的には、発光量制御部２４５は、発光部３００が消灯中において、輝度が点灯閾値Ｔｈ_ｏｎ未満であれば発光部３００をＰＷＭ制御により点灯（以下、「ＰＷＭ点灯」と称する。）させ、ＰＷＭ点灯中において消灯閾値Ｔｈ_ｏｆｆを超えていれば消灯させる。

ここで、点灯閾値Ｔｈ_ｏｎと消灯閾値Ｔｈ_ｏｆｆとを同一の値にすると、その値の近傍で輝度が変動した際に、発光部３００がＰＷＭ点灯と消灯とを繰り返すおそれがある。このため、これらの閾値は異なる値であることが望ましい。

また、ＰＷＭ点灯中において、輝度が下限閾値Ｔｈ_Ｌから上限閾値Ｔｈ_Ｕまでの一定の光量範囲内の値である場合には発光量制御部２４５は、輝度が低いほど発光量を増加する。また、上限閾値Ｔｈ_Ｕを超える場合には、発光量制御部２４５は、発光量を最小値Ｌ_ｍｉｎにし、下限閾値Ｔｈ_Ｌ以下である場合には発光量を最大値Ｌ_ｍａｘにする。

［撮像装置の動作例］
図４は、第１の実施の形態における撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、撮像装置に電源が投入されたときに開始する。撮像装置は、測光を行う測光タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ９０１）。測光タイミングは、例えば、垂直同期信号に同期したタイミングである。測光タイミングでなければ（ステップＳ９０１：Ｎｏ）、撮像装置は、ステップＳ９０１に戻る。

測光タイミングであれば（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）、撮像装置は、測光量（例えば、輝度）を取得する（ステップＳ９０２）。撮像装置は、フリッカを抑制するためのフリッカ抑制処理を実行する（ステップＳ９２０）。そして、撮像装置は、取得した輝度が上限閾値Ｔｈ_Ｕを超える否かを判断する（ステップＳ９０３）。

輝度が上限閾値Ｔｈ_Ｕ以下である場合には（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、撮像装置は、輝度が下限閾値Ｔｈ_Ｌを超えるか否かを判断する（ステップＳ９０４）。輝度が下限閾値Ｔｈ_Ｌを超える場合には（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）、撮像装置は、輝度に応じて発光量を制御する（ステップＳ９０５）。

輝度が上限閾値Ｔｈ_Ｕを超える場合（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、または、輝度が下限閾値Ｔｈ_Ｌ以下である場合（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、撮像装置は、輝度に応じてゲインを制御する（ステップＳ９０６）。

また、撮像装置は、輝度に応じて絞り値およびシャッター速度の少なくとも一方を制御する（ステップＳ９０７）。そして、撮像装置は、撮像モードであるか否かを判断する（ステップＳ９０８）。撮像モードでない場合（ステップＳ９０８：Ｎｏ）、撮像装置は、ステップＳ９０１に戻る。一方、撮像モードである場合（ステップＳ９０８：Ｙｅｓ）、撮像装置は、画像の撮像と、画像処理とを実行し（ステップＳ９０９）、ステップＳ９０１に戻る。

図５は、第１の実施の形態におけるフリッカ抑制処理の一例を示すフローチャートである。撮像装置は、発光部３００をＰＷＭ点灯中であるか否かを判断する（ステップＳ９２１）。ＰＷＭ点灯中でない場合には（ステップＳ９２１：Ｎｏ）、撮像装置は、輝度が点灯閾値Ｔｈ_ｏｎ未満であるか否かを判断する（ステップＳ９２２）。輝度が点灯閾値Ｔｈ_ｏｎ未満である場合には（ステップＳ９２２：Ｙｅｓ）、撮像装置は、発光部３００をＰＷＭ点灯させる（ステップＳ９２３）。

ＰＷＭ点灯中である場合には（ステップＳ９２１：Ｙｅｓ）、撮像装置は、輝度が消灯閾値Ｔｈ_ｏｆｆを超えている否かを判断する（ステップＳ９２４）。輝度が消灯閾値Ｔｈ_ｏｆｆを超えている場合には（ステップＳ９２４：Ｙｅｓ）、撮像装置は、パルス信号の生成を停止して発光部３００を消灯させる（ステップＳ９２５）。

輝度が点灯閾値Ｔｈ_ｏｎ以上である場合（ステップＳ９２２：Ｎｏ）、輝度が消灯閾値Ｔｈ_ｏｆｆ以下である場合（ステップＳ９２４：Ｎｏ）、Ｓ９２３またはＳ９２５の後、撮像装置は、フリッカ抑制処理を終了する。

図６は、第１の実施の形態における露光制御の一例を示すグラフである。図６におけるａは、ゲインおよび発光量の制御の一例を示すグラフである。このグラフの縦軸は、ゲインまたは発光量であり、横軸は、輝度である。

撮像装置は、輝度がゲイン制御開始閾値Ｔｈ_ｇ以下であり、かつ、上限閾値Ｔｈ_Ｕを超える場合には、輝度が低いほどゲインを高くする。輝度が上限閾値Ｔｈ_Ｕ以下であり、かつ、下限閾値Ｔｈ_Ｌを超える場合には、撮像装置は、ゲインを一定値Ｇ_ｍｉｄにする。輝度が下限閾値Ｔｈ_Ｌ以下である場合には、撮像装置は、制御可能なゲインの最大値Ｇ_ｍａｘ以下の範囲で輝度が低いほどゲインを高くする。

また、撮像装置は、消灯中において輝度が点灯閾値Ｔｈ_ｏｎ未満であればＰＷＭ点灯を開始し、ＰＷＭ点灯中において消灯閾値Ｔｈ_ｏｆｆを超えていれば発光部３００を消灯する。ここで、点灯閾値Ｔｈ_ｏｎは、例えば、上限閾値Ｔｈ_Ｕより高い値に設定され、消灯閾値Ｔｈ_ｏｆｆは、点灯閾値Ｔｈ_ｏｎより高い値に設定される。なお、逆に消灯閾値Ｔｈ_ｏｆｆを点灯閾値Ｔｈ_ｏｎより低い値に設定してもよい。

ＰＷＭ点灯中において、輝度が上限閾値Ｔｈ_Ｕ以下であり、かつ、下限閾値Ｔｈ_Ｌを超える場合には、撮像装置は、輝度が低いほど発光量を増加する。また、上限閾値Ｔｈ_Ｕを超える場合には、撮像装置は、発光量を最小値Ｌ_ｍｉｎにし、下限閾値Ｔｈ_Ｌ以下である場合には発光量を最大値Ｌ_ｍａｘにする。

一般に、発光部３００等が発する人工光の下で撮像を行うと、太陽や月からの自然光の下で撮像する場合と比較して画質が低下するおそれがある。例えば、自然光が平行光源であるのに対し、人工光は点光源であるため、光によって生じる影の形が異なるものとなるおそれがある。また、色温度が自然光と一致していない人工光の下で撮像を行うと、色合いが不自然な画像が撮像されるおそれがある。

このため、輝度が下限閾値Ｔｈ_Ｌを超える範囲（発光量が制御可能な範囲）においては、最大の発光量で発光させるのではなく、輝度の低下に伴って徐々に発光量を増加させることで、人工光源による画質劣化を最小限に抑えることができる。したがって、撮像装置は、画質を向上させることができる。

また、一般に、ゲインを高くするほど増幅後の画像信号におけるノイズが増加し、画像の画質が低下する。このため、下限閾値Ｔｈ_Ｌから上限閾値Ｔｈ_Ｕまでの一定の光量範囲内においてゲインを一定にすることにより、撮像装置は画像の画質の低下を抑制することができる。

図６におけるｂは、シャッター速度の一例を示すグラフである。このグラフの縦軸は、シャッター速度であり、横軸は輝度である。撮像装置は、輝度がシャッター制御終了閾値Ｔｈ_ｓｓを超えていれば、輝度に応じてシャッター速度を制御する。シャッター制御終了閾値Ｔｈ_ｓｓは、例えば、ゲイン制御開始閾値Ｔｈ_ｇ以上の値に設定される。輝度がシャッター制御終了閾値Ｔｈ_ｓｓ以下であれば、撮像装置は、シャッター速度を最大値ＳＳ_ｍａｘにする。

このように、本技術の第１の実施の形態によれば、撮像装置は、測光量が一定の光量範囲内である場合に測光量に応じて発光量を制御するとともにゲインを一定にするため、その範囲内でゲインの増大を抑制して画質を向上させることができる。

［変形例］
第１の実施の形態では、撮像装置は、上限閾値Ｔｈ_Ｕと下限閾値Ｔｈ_Ｌとの２つの閾値により、発光量を制御する範囲を規定していたが、上限閾値Ｔｈ_Ｕのみにより発光量の制御範囲を規定してもよい。変形例の撮像装置は、上限閾値Ｔｈ_Ｕ以下の範囲において発光量を制御する点において第１の実施の形態と異なる。

図７は、第１の実施の形態の変形例における露光制御の一例を示すグラフである。変形例の撮像装置は、輝度が上限閾値Ｔｈ_Ｕを超える場合には輝度に応じてゲインを制御する。一方、輝度が上限閾値Ｔｈ_Ｕ以下である場合には、撮像装置は、輝度に応じて発光量を制御する。

＜２．第２の実施の形態＞
［撮像装置の構成例］
第１の実施の形態では、垂直同期信号の周波数と別個にパルス信号の周波数が設定されていたが、パルス信号の周波数は、垂直同期周波数を逓倍したものであることが望ましい。撮像素子１４０が垂直同期周波数を逓倍したクロック信号に同期して露光時間を制御する場合、垂直同期周波数を逓倍したものをパルス信号の周波数とすることにより、露光時間の各々の露光量を一定にすることができるためである。第２の実施の形態の撮像装置は、垂直同期周波数を逓倍した周波数のパルス信号を供給させる点において第１の実施の形態と異なる。

図８は、第２の実施の形態の撮像装置の一構成例を示すブロック図である。第２の実施の形態のアナログフロントエンド２１０は、垂直同期周波数を逓倍した周波数のクロック信号と、垂直同期信号とを含むタイミング信号を生成する。このクロック信号は、露光期間の制御に用いられる。そして、アナログフロントエンド２１０は、タイミング信号を電源回路３１０にさらに供給する。

第２の実施の形態の露光制御部２４０は、前述したグローバルシャッター方式によりシャッター速度を制御する。ここで、露光の開始タイミング（すなわち、シャッターを開くタイミング）は、垂直同期信号に同期して制御される。また、露光の終了タイミング（すなわち、シャッターを閉じるタイミング）は、垂直同期周波数を逓倍した周波数のクロック信号に同期して制御される。

第２の実施の形態の電源回路３１０は、露光制御部２４０により発光が指示されると、タイミング信号のうち垂直同期信号に同期してパルス信号の生成を開始する。

図９は、第２の実施の形態の変形例の発光量制御の一例を示す図である。電源回路３１０は、垂直同期信号に同期してパルス信号の供給を開始する。このパルス信号の周波数は、垂直同期周波数を逓倍した値に設定される。

また、撮像素子１４０の電子シャッターは、垂直同期信号に同期したタイミングで開状態になり、垂直同期周波数を逓倍したクロック信号に同期したタイミングで閉状態になる。

このように、本技術の第２の実施の形態によれば、撮像装置は、垂直同期周波数を逓倍した周波数のパルス信号により発光量を制御するため、露光時間ごとの露光量を一定にすることができる。

［変形例］
第２の実施の形態では、撮像装置は、垂直同期信号に同期して露光を開始していたが、垂直同期信号より周波数の高いクロック信号に同期して露光を開始することもできる。変形例の撮像装置は、垂直同期信号より周波数の高いクロック信号に同期して露光を開始する点において第２の実施の形態と異なる。

変形例の露光制御部２４０は、垂直同期周波数を逓倍した周波数のクロック信号に同期して、露光の開始および終了のタイミングを制御する。変形例の電源回路３１０も、そのクロック信号に同期してパルス信号の生成の開始および終了のタイミングを制御する。

図１０は、第２の実施の形態の変形例の発光量制御の一例を示す図である。同図に示すように、撮像素子１４０は、垂直同期周波数を逓倍したクロック信号に同期して、電子シャッターを開く時間（すなわち、露光時間）を制御する。また、電源回路３１０も、そのクロック信号に同期して、パルス信号の供給の開始および終了のタイミングを制御する。これにより、垂直同期信号より周波数の高いタイミング信号に同期して露光が開始する際に、露光時間の各々の露光量が一定となる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）測定された光量を測光量として取得する測光量取得部と、
前記測光量が一定の光量範囲内である場合には前記測光量が少ないほど発光部の発光量を増大させる発光量制御部と、
前記測光量が前記光量範囲内でない場合には前記測光量が少ないほど撮像素子の出力信号に対するゲインを高くし、前記測光量が前記光量範囲内である場合には前記ゲインを一定値にするゲイン制御部と
を具備する露光制御装置。
（２）前記発光量制御部は、前記測光量が前記光量範囲外である場合には前記発光量を一定量にする前記（１）記載の露光制御装置。
（３）前記発光量制御部は、前記発光部が消灯中において取得された前記測光量が２つの閾値の一方に満たない場合には前記発光部を点灯させ、前記発光部が点灯中において取得された前記測光量が前記２つの閾値の他方を超える場合には前記発光部を消灯させる前記（１）から（３）のいずれかに記載の露光制御装置。
（４）基準周波数を逓倍した周波数のタイミング信号に同期して前記撮像素子の露光時間を制御する露光時間制御部と、
前記基準周波数を逓倍した周波数のパルス信号を生成するパルス信号生成部とをさらに具備し、
前記発光部は、前記パルス信号のパルス幅に応じた発光量により発光する前記（１）から（３）のいずれかに記載の露光制御装置。
（５）前記露光時間制御部は、前記タイミング信号に同期して前記撮像素子に露光を開始させ、
前記発光量制御部は、前記タイミング信号に同期して前記発光部の発光を開始させる前記（４）記載の露光制御装置。
（６）測定された光量を測光量として取得する測光量取得部と、
前記測光量が一定の光量範囲内である場合には前記測光量が少ないほど発光部の発光量を増大させる発光量制御部と、
前記測光量が前記光量範囲内でない場合には前記測光量が少ないほど撮像素子の出力信号に対するゲインを高くし、前記測光量が前記光量範囲内である場合には前記ゲインを一定値にするゲイン制御部と、
前記出力信号からなる画像を撮像する撮像部と
を具備する撮像装置。
（７）測光量取得部が、測定された光量を測光量として取得する測光量取得手順と、
発光量制御部が、前記測光量が一定の光量範囲内である場合には前記測光量が少ないほど発光部の発光量を増大させる発光量制御手順と、
ゲイン制御部が、前記測光量が前記光量範囲内でない場合には前記測光量が少ないほど撮像素子の出力信号に対するゲインを高くし、前記測光量が前記光量範囲内である場合には前記ゲインを一定値にするゲイン制御手順と
を具備する露光制御方法。

１００ カメラ部
１１０ レンズ
１２０ アイリス
１３０ シャッター
１４０ 撮像素子
２００ カメラ制御部
２１０ アナログフロントエンド
２１１ ノイズ除去部
２１２ 増幅部
２１３ ＡＤ変換部
２１４ タイミングジェネレータ
２２０ 画像処理モジュール
２３０ 撮像制御部
２４０ 露光制御部
２４１ 測光量取得部
２４２ ゲイン制御部
２４３ 絞り制御部
２４４ シャッター制御部
２４５ 発光量制御部
２５０ 画像処理部
３００ 発光部
３１０ 電源回路
４００ 表示部

Claims (7)

1. 測定された光量を測光量として取得する測光量取得部と、
   前記測光量が一定の光量範囲内である場合には前記測光量が少ないほど発光部の発光量を増大させる発光量制御部と、
   前記測光量が前記光量範囲内でない場合には前記測光量が少ないほど撮像素子の出力信号に対するゲインを高くし、前記測光量が前記光量範囲内である場合には前記ゲインを一定値にするゲイン制御部と
   を具備する露光制御装置。
2. 前記発光量制御部は、前記測光量が前記光量範囲外である場合には前記発光量を一定量にする請求項１記載の露光制御装置。
3. 前記発光量制御部は、前記発光部が消灯中において取得された前記測光量が２つの閾値の一方に満たない場合には前記発光部を点灯させ、前記発光部が点灯中において取得された前記測光量が前記２つの閾値の他方を超える場合には前記発光部を消灯させる請求項１記載の露光制御装置。
4. 基準周波数を逓倍した周波数のタイミング信号に同期して前記撮像素子の露光時間を制御する露光時間制御部と、
   前記基準周波数を逓倍した周波数のパルス信号を生成するパルス信号生成部とをさらに具備し、
   前記発光部は、前記パルス信号のパルス幅に応じた発光量により発光する請求項１記載の露光制御装置。
5. 前記露光時間制御部は、前記タイミング信号に同期して前記撮像素子に露光を開始させ、
   前記発光量制御部は、前記タイミング信号に同期して前記発光部の発光を開始させる請求項４記載の露光制御装置。
6. 測定された光量を測光量として取得する測光量取得部と、
   前記測光量が一定の光量範囲内である場合には前記測光量が少ないほど発光部の発光量を増大させる発光量制御部と、
   前記測光量が前記光量範囲内でない場合には前記測光量が少ないほど撮像素子の出力信号に対するゲインを高くし、前記測光量が前記光量範囲内である場合には前記ゲインを一定値にするゲイン制御部と、
   前記出力信号からなる画像を撮像する撮像部と
   を具備する撮像装置。
7. 測光量取得部が、測定された光量を測光量として取得する測光量取得手順と、
   発光量制御部が、前記測光量が一定の光量範囲内である場合には前記測光量が少ないほど発光部の発光量を増大させる発光量制御手順と、
   ゲイン制御部が、前記測光量が前記光量範囲内でない場合には前記測光量が少ないほど撮像素子の出力信号に対するゲインを高くし、前記測光量が前記光量範囲内である場合には前記ゲインを一定値にするゲイン制御手順と
   を具備する露光制御方法。

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