JP2017135521A - 撮影装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像用画素と機能用画素との間で露出値を変えることなく、機能用画素を使用した機能を実行し、且つ、適正な明るさの撮像画像を生成するのに好適な撮影装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】撮影装置1は、画像信号の生成に使用する撮像用画素信号を出力する撮像用画素と、所定の機能に使用する機能用画素信号を出力する機能用画素とを有する撮像素子１１２と、撮像用画素と機能用画素の露光量を検出する露光量検出手段１１８、１１９と、撮像用画素と機能用画素の一方の露光量が適正となるように露出を変更する露出変更手段１１１と、撮像用画素と機能用画素の露光量の差分を検出する差分検出手段１２０と、撮像用画素信号及び機能用画素信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段１１６と、を備える。この構成において、信号処理手段１１６は、差分に基づいて、所定の信号処理のパラメータを変更する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮影装置及びその制御方法に関する。

被写体の撮像画像の生成用の画素と、それ以外の特殊な機能に使用する機能用画素を有する撮像素子を備えた撮影装置が知られている。この種の撮影装置として、例えば、撮像素子上に、撮像画像を生成するための撮像用画素と、レンズの焦点位置を検出するための焦点検出用画素を設けたものが知られている。この撮影装置は、焦点検出用画素から出力された信号を用いて、被写体にピントが合うように、レンズの焦点位置が自動で調整するＡＦ（Autofocus）機能を有している。これにより、被写体にピントの合った撮像画像を得ることができる。この種の撮影装置として、特許文献１には、位相差検出方式のＡＦ機能を有する構成が開示されている。

特許文献１に記載の撮影装置では、撮像素子上に、撮像用画素と、位相差検出方式のＡＦ機能を実現するための焦点検出用画素が設けられている。撮像用画素を使用して生成された撮像画像は、撮影装置の表示装置にライブビュー（スルー画）として表示される。焦点検出用画素は、撮像用画素よりも、光を取り込む開口の開口率が小さく設定されている。そのため、ＡＦ機能を優先して焦点検出用画素の露光量が適正となるように露光時間を設定すると、撮像用画素の露光量が過剰となり、表示される撮像画像が明るくなりすぎる場合があった。そこで、特許文献１では、撮像用画素の露光時間と焦点検出用画素の露光時間を変えることにより、各画素の露光量が適正となるように調整している。

特開２０１５−６８９５９号公報

特許文献１に記載の撮影装置では、撮像用画素と焦点検出用画素（機能用画素）とで露出値を変えているため、撮像素子の駆動制御が複雑であり、制御回路の規模が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、撮像用画素と機能用画素との間で露出値を変えることなく、機能用画素を使用した機能を実行し、且つ、適正な明るさの撮像画像を生成するのに好適な撮影装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る撮影装置は、被写体からの光束に基づいて画像信号の生成に使用する撮像用画素信号を出力する撮像用画素と、撮像画像の生成以外の所定の機能に使用する機能用画素信号を出力する機能用画素とを有する撮像素子と、撮像用画素信号に基づいて撮像用画素の露光量を検出し、機能用画素信号に基づいて機能用画素の露光量を検出する露光量検出手段と、撮像用画素と機能用画素の一方の露光量が適正となるように、被写体からの光束に対する撮像素子の露出を変更する露出変更手段と、撮像用画素の露光量と機能用画素の露光量との差分を検出する差分検出手段と、撮像用画素信号及び機能用画素信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段と、を備える。この構成において、信号処理手段は、差分に基づいて、撮像用画素と機能用画素の他方から出力される信号に対して施す所定の信号処理のパラメータを変更する。

このような構成によれば、撮像用画素と機能用画素の何れか一方の露光量が適正となるように撮像素子の露出が設定されている場合に、他方から出力される信号に対する信号処理のパラメータが変更される。これにより、機能用画素と撮像用画素との間で露出値を変更することなく、撮像用画素信号を使用した適正な明るさの画像信号の生成と、機能用画素信号を用いた所定の機能の両方を実行することができる。

また、本発明の一実施形態において、露出変更手段は、例えば、撮像素子に入射する被写体からの光束の光量を制御する絞りと、撮像素子の被写体からの光束に対する露出時間を制御するシャッタと、を有し、絞りの絞り値とシャッタのシャッタスピードの少なくとも一方を変更することにより、撮像素子の露出を変更する。

また、本発明の一実施形態において、撮影装置は、例えば、機能用画素信号に基づいて所定の機能を実行する機能実行手段と、焦点位置を変更可能な撮像光学系と、を更に備える。この場合、撮像素子は、被写体からの光束を、撮像光学系を介して受光し、機能実行手段は、機能用画素信号に基づいて撮像画像のデフォーカス量を検出し、デフォーカス量に基づいて撮像光学系の焦点位置を変更する。

このような構成によれば、被写体にピントが合った状態の画像信号が得られる。

また、本発明の一実施形態において、機能実行手段は、例えば、位相差検出方式によってデフォーカス量を検出する。

また、本発明の一実施形態において、信号処理手段は、例えば、撮像用画素信号に対してガンマ補正処理を施し、露出変更手段が機能用画素の露光量が適正となるように露出を変更した場合、差分に基づいてガンマ補正処理で使用するガンマ特性を変更する。

また、本発明の一実施形態において、信号処理手段は、例えば、撮像用画素信号に対して信号増幅処理を施し、露出変更手段が機能用画素の露光量が適正となるように露出を変更した場合、差分に基づいて信号増幅処理における増幅率を変更する。

また、本発明の一実施形態において、撮影装置は、表示装置を更に備え、信号処理手段は、撮像用画素信号を表示装置で表示可能な映像信号に変換し、露出変更手段が機能用画素の露光量が適正となるように露出を変更した場合、差分に基づいて映像信号の信号レベルを変更する。

また、本発明の一実施形態において、機能用画素の開口率は、例えば、撮像用画素の開口率とは異なる。

また、本発明の一実施形態において、機能用画素は、例えば、被写体からの赤外光に基づいて赤外光観察画像の生成に使用する画像信号を出力する赤外検出用画素である。

本発明の一実施形態に係る制御方法は、被写体からの光束に基づいて画像信号の生成に使用する撮像用画素信号を出力する撮像用画素と、撮像画像の生成以外の所定の機能に使用する機能用画素信号を出力する機能用画素とを有する撮像素子を備える撮影装置の制御方法であって、撮像用画素信号に基づいて撮像用画素の露光量を検出し、機能用画素信号に基づいて機能用画素の露光量を検出する露光量検出ステップと、撮像用画素と機能用画素の一方の露光量が適正となるように、被写体からの光束に対する撮像素子の露出を変更する露出変更ステップと、撮像用画素の露光量と機能用画素の露光量との差分を検出する差分検出ステップと、撮像用画素信号及び機能用画素信号に対して所定の信号処理を施す信号処理ステップと、を含む。また、信号処理ステップにおいて、差分に基づいて、撮像用画素と機能用画素の他方から出力される信号に対して施す所定の信号処理のパラメータが変更される。

本実施形態によれば、撮像用画素と機能用画素との間で露出値を変えることなく、機能用画素を使用した機能を実行し、且つ、適正な明るさの撮像画像を生成するのに好適な撮影装置及びその制御方法が提供される。

図１は、本発明の実施形態にかかる撮影装置のブロック図である。 図２は、本発明の実施形態にかかる撮像素子の受光面の正面図である。 図３は、本発明の実施形態にかかる撮像素子の断面図である。 図４は、本発明の実施形態にかかる撮影装置が実行する処理のフローチャートである。 図５は、本発明の実施形態にかかる画像処理回路が実行するガンマ補正処理のガンマ特性である。 図６は、本発明の実施形態にかかるＬＣＤ制御回路における増幅処理の増幅率を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態の撮影装置について図面を参照しながら説明する。以下においては、本発明の一実施形態として、表示装置を搭載するデジタル一眼レフカメラについて説明する。なお、表示装置が搭載される電気機器は、デジタル一眼レフカメラに限らず、例えば、ミラーレス一眼カメラ、コンパクトデジタルカメラ、カムコーダ、タブレット端末、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）、スマートフォン、フィーチャフォン、携帯ゲーム機、デスクトップＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣなど、撮影機能を有する別の形態の電子機器に置き換えてもよい。

図１は、撮影装置１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、撮影装置１は、システムコントローラ１００、操作部１０２、撮像レンズ１０６、レンズ駆動回路１０７、絞り１０８、シャッタ１１０、駆動回路１１１、撮像素子１１２、撮像素子駆動回路１１３、画像処理回路１１６、焦点検出回路１１７、露光量検出回路１１８、露光量検出回路１１９、差分検出回路１２０、バッファメモリ１２２、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御回路１２３、ＬＣＤ１２４、カード用インタフェース１２６及びＲＯＭ（Read Only Memory）１２８を備えている。カード用インタフェース１２６のカードスロットには、メモリカード２００が着脱可能に差し込まれている。画像処理回路１１６は、カード用インタフェース１２６を介してメモリカード２００と通信可能である。

操作部１０２には、電源スイッチやレリーズスイッチ、撮影モードスイッチなど、ユーザが撮影装置１を操作するために必要な各種スイッチが含まれる。ユーザにより電源スイッチが押されると、図示省略されたバッテリから撮影装置１の各種回路に電源ラインを通じて電源供給が行われる。システムコントローラ１００は電源供給後、ＲＯＭ１２８にアクセスして制御プログラムを読み出してワークエリア（不図示）にロードし、ロードされた制御プログラムを実行することにより、撮影装置１全体の制御を行う。

被写体からの光束は、撮像レンズ１０６、絞り１０８、シャッタ１１０を通過して撮像素子１１２により受光される。撮像素子１１２は、ベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。撮像素子１１２は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の画素信号を生成して出力する。なお、撮像素子１１２は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやその他の種類の撮像素子に置き換えられてもよい。撮像素子１１２はまた、補色系フィルタを搭載したものであってもよい。

撮像素子駆動回路１１３は、撮像素子１１２から入力される画素信号に対して所定の信号処理を施して、画像処理回路１１６に出力する。画像処理回路１１６は、撮像素子駆動回路１１３から入力される画素信号に対してホワイトバランス調整処理、デモザイク処理、ガンマ補正処理、エッジ強調処理、ノイズ除去処理等の所定の画像処理を施して画像信号を生成する。また、画像処理回路１１６は、生成された画像信号をバッファメモリ１２２にフレーム単位でバッファリングする。画像処理回路１１６は、バッファリングされた信号を所定のタイミングで各フレームメモリから掃き出して所定のフォーマットの映像信号に変換し、ＬＣＤ制御回路１２３に出力する。ＬＣＤ制御回路１２３は、画像処理回路１１６から入力される映像信号を基にＬＣＤ１２４を変調制御する。これにより、被写体のスルー画（ライブビュー）がＬＣＤ１２４に表示される。

システムコントローラ１００は、ＡＥ（Automatic Exposure）機能及びＡＦ（Autofocus）機能を有している。ＡＥ機能は、撮像素子１１２の露光量が適正となるように露出値を自動で変更する機能である。露出値は、例えば、絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピードである。ＡＦ機能は、被写体にピントが合うように撮像レンズ１０６の焦点位置を自動で変更する機能である。

ＡＥ機能が実行されると、駆動回路１１１は、露光量が適正となるように絞り１０８及びシャッタ１１０を駆動制御（ＡＥ制御）する。ＡＥ制御には、プログラムＡＥ、シャッタ優先ＡＥ、絞り優先ＡＥ等の種類があり、撮影モードスイッチにより何れの種類のＡＥ制御を行うかが指定される。また、ＡＥ制御の動作モードには、撮像素子１１２の中央エリアに配置された画素からの出力を使用する中央測光モードや、撮像素子１１２上の複数のエリアの画素からの出力を使用する多点測光モード等がある。

ＡＦ機能が実行されると、レンズ駆動回路１０７は、被写体にピントが合うように撮像レンズ１０６の焦点位置を変更（ＡＦ制御）する。ＡＦ制御には、例えば、周知の位相差検出方式が使用される。位相差検出方式によってＡＦ制御を行うために、撮像素子１１２は、撮像用画素と焦点検出用画素を有している。撮像用画素は、被写体の撮像画像を生成するために使用する画素である。焦点検出用画素は、位相差検出方式によって撮像レンズ１０６のＡＦ制御を行うために使用する画素である。焦点検出用画素は、ベイヤ型画素配列の中に所定の規則で離散的に配置されている。位相差検出方式では、撮像素子１１２が有する焦点検出用画素から出力される画素信号を用いて、撮像レンズ１０６の焦点位置が変更される。また、ＡＦ制御の動作モードには、撮像素子１１２の中央エリアに配置された焦点検出用画素からの出力を使用する中央測距モードや、撮像素子１１２上の複数のエリアの焦点検出用画素からの出力を使用する多点測距モード等がある。

図２は、撮像素子１１２の受光面の一部の正面図を示す。図２において、Ｒ、Ｇ、Ｂの符号が付された画素はそれぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する撮像用画素を示している。図２に示されるように、撮像素子１１２の受光面には、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する撮像用画素がベイヤ配列で並んで配置されている。一部のＧの画素６０には遮光体６１が設けられており、遮光体６１によって受光面の一部が覆われている。この遮光体６１が設けられたＧの画素６０が焦点検出用画素である。

図３は、図２中の線Ａ−Ａ´における撮像素子１１２の断面図を示す。図３に示されるように、撮像素子１１２の各画素は、マイクロレンズ６２、カラーフィルタ６３および受光素子６４を備えている。各画素の間には、各画素の駆動信号や画素信号を伝送するための配線６５が設けられている。

撮像素子１１２に入射された被写体光束は、マイクロレンズ６２及びカラーフィルタ６３を介して受光素子６４に集光される。焦点検出用画素６０以外の撮像用画素から出力される画素信号は、撮像素子駆動回路１１３を介して画像処理回路１１６に出力され、撮像画像の生成に用いられる。一方、焦点検出用画素６０から出力された画素信号は、撮像素子駆動回路１１３を介して焦点検出回路１１７に出力される。焦点検出回路１１７は、焦点検出用画素６０の画素信号を用いて、位相差検出方式により被写体像のデフォーカス量を計算する。なお、被写体像のデフォーカス量は撮像素子１１２全面で同一とは限らず、場所によって異なる。どの位相差検出画素６０の画素信号に基づいて計算されたデフォーカス量をＡＦ制御に用いるかは、ＡＦ制御の動作モードに基づいて決定される。

図４は、撮影装置１が実行する処理のうち、スルー画の表示処理から現像処理までを示すフローチャートである。現像処理は、撮像素子１１２から出力された画素信号に基づいて、被写体の撮像画像を生成し、保存する処理である。

処理ステップＳ１０１では、ＬＣＤ１２４に、被写体のスルー画が表示される。このときの露出値や撮像レンズ１０６の焦点位置は、初期値或いは前回使用時の値に設定されており、必ずしも適正な値ではない。ＬＣＤ１２４にスルー画が表示されている状態でレリーズスイッチが半押しされると、処理ステップＳ１０２が実行される。

処理ステップＳ１０２では、ＡＦ機能が有効になっているか否かが判定される。ＡＦ機能が有効になっていると判定された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、処理ステップＳ１０３に進む。

処理ステップＳ１０３では、撮像用画素の適正な露出値が計算される。詳しくは、撮像用画素から出力された画素信号は、撮像素子駆動回路１１３を介して、露光量検出回路１１８に入力される。露光量検出回路１１８は、画素信号のレベルに基づいて撮像用画素の露光量を検出する。また、システムコントローラ１００は、撮像用画素の露光量及び現在設定されている露出値（絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピード）に基づいて、撮像用画素の最適な露出値を計算する。

処理ステップＳ１０４では、焦点検出用画素の適正な露出値が計算される。詳しくは、焦点検出用画素から出力された画素信号が、撮像素子駆動回路１１３を介して、露光量検出回路１１９に入力される。露光量検出回路１１９は、画素信号のレベルに基づいて焦点検出用画素の露光量を検出する。また、システムコントローラ１００は、焦点検出用画素の露光量及び現在設定されている露出値に基づいて、焦点検出用画素の最適な露出値を計算する。

処理ステップＳ１０５では、ＡＥ制御及びＡＦ制御が実行される。ＡＥ制御では、計算された焦点検出用画素の最適な露出値に基づいて、駆動回路１１１により絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピードが変更される。これにより、焦点検出用画素の露光量が適正となるように露出値が設定される。なお、ここで設定される絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピードには、撮像用画素の露光量は考慮されていない。

ＡＥ制御によって、焦点検出用画素の露出値が適正な値に設定されると、ＡＦ制御が実行される。ＡＦ制御では、焦点検出用画素から出力された画素信号に基づいて、焦点検出回路１１７により被写体像のデフォーカス量が検出される。また、焦点検出回路１１７は、検出したデフォーカス量をレンズ駆動回路１０７に出力する。

レンズ駆動回路１０７は、焦点検出回路１１７から入力されたデフォーカス量を使用し、設定されているＡＦ制御の動作モードに基づいて撮像レンズ１０６の焦点位置を変更する。これにより、被写体にピントが合わせられる。

処理ステップＳ１０６では、撮像用画素の露光量と焦点検出用画素の露光量の差分が計算される。詳しくは、露光量検出回路１１９により、焦点検出用画素から出力され、撮像素子駆動回路１１３で信号処理が施された画素信号に基づいて、当該画素の露光量が検出される。複数の焦点検出用画素のうち、何れの画素の露光量を検出するかは、設定されているＡＥ制御の動作モードに応じて決定される。画素の露光量は、例えば、検出対象の複数の焦点検出用画素の画素信号レベルの平均値である。露光量検出回路１１９で検出された焦点検出用画素の露光量は、差分検出回路１２０に出力される。

また、露光量検出回路１１８により、撮像用画素から出力され、撮像素子駆動回路１１３で信号処理が施された画素信号に基づいて当該画素の露光量が検出される。複数の撮像用画素のうち、何れの画素の露光量を検出するかは、設定されているＡＥ制御の動作モードに応じて決定される。画素の露光量は、例えば、検出対象の複数の撮像用画素の画素信号レベルの平均値である。露光量検出回路１１８で検出された焦点検出用画素の露光量は、差分検出回路１２０に出力される。

次いで、差分検出回路１２０により、露光量検出回路１１８から入力された撮像用画素の露光量と、露光量検出回路１１９から入力された焦点検出用画素の露光量の差分が検出される。焦点検出用画素は、遮光体６１を有しているため、撮像用画素と比較して受光面の開口率が低い。そのため、通常、焦点検出用画素の露光量は、撮像用画素の露光量よりも小さくなる。差分検出回路１２０は、検出した露光量の差分を画像処理回路１１６に出力する。

処理ステップＳ１０７では、露光量の差分に基づいて画像処理回路１１６で実行される画像処理のパラメータが補正される。上述のように、処理ステップＳ１０４では、焦点検出用画素の露光量が適正となるように絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピードが設定される。また、撮像用画素の開口率は、焦点検出用画素の開口率よりも大きい。そのため、撮像用画素の露光量は適正値よりも過剰になり、ＬＣＤ１２４に表示されるスルー画が明るくなりすぎる、或いは、白飛びする場合がある。しかし、本実施形態では、差分検出回路１２０によって検出された差分に基づいて画像処理のパラメータが変更されることにより、画像信号がＬＣＤ１２４に表示されるスルー画が適正な明るさになるように調整される。

詳しくは、処理ステップＳ１０７では、差分検出回路１２０から入力された露光量の差分に基づいて、ガンマ補正処理に使用するガンマ特性が補正される。図５は、画像処理回路１１６によるガンマ補正処理で使用するガンマ特性を示している。図５（ａ）は、通常のガンマ特性を示し、図５（ｂ）は、露光量の差分に基づいて補正した後のガンマ特性を示す。図５の横軸は、画素信号の入力信号レベルを示し、縦軸は、ガンマ補正後の画素信号の入力信号レベルを示す。

ガンマ補正処理では、使用する表示装置の特性に合わせて、画像信号の信号レベルがガンマ特性に合わせて補正される。図５（ｂ）に示す補正後のガンマ特性は、入力信号レベルが小さいとき、同じ出力信号レベルを得るための入力信号レベルは、図５（ａ）に示すガンマ特性よりも大きくなっている。例えば、図５（ａ）に示すガンマ特性では、４０％の出力信号レベルを得るためには、１０％の入力信号レベルが必要である。これに対し、図５（ｂ）に示す補正後のガンマ特性では、同じ４０％の出力信号レベルを得るために、２０％の入力信号レベルが必要である。このように、補正後のガンマ特性は、画像信号の入力信号レベルに対する出力信号レベルが小さいため、露光量が過剰である撮像用画素からの出力に基づいて生成された画像信号のレベルが、露光量が適正な場合におけるレベルに近付けられる。これにより、ＬＣＤ１２４には、ＡＦ制御によって被写体にピントが合った状態で、露光量が適正な場合と同様のスルー画が表示される。

処理ステップＳ１０７の実行後にレリーズスイッチが全押しされると、処理ステップＳ１０８に進む。処理ステップＳ１０８では、システムコントローラ１００により、現像処理が実行される。現像処理では、絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピードが処理ステップＳ１０３で計算された露出値に基づいて変更された上で被写体が撮影され、画像処理回路１１６によって画像信号が生成される。

また、画像処理回路１１６は、生成した画像信号をＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）等の所定のフォーマットで圧縮する。画像処理回路１１６は、圧縮した画像信号（撮像画像データ）をメモリカード２００（又は撮影装置１に備えられる不図示の内蔵メモリ）に保存する。

次に、処理ステップＳ１０２で、ＡＦ機能が無効になっていると判定された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）の処理について説明する。ＡＦ機能が無効になっていると判定されると、処理ステップＳ１０９に進む。

処理ステップＳ１０９では、撮像用画素の適正な露出値が計算される。詳しくは、撮像用画素から出力された画素信号が、撮像素子駆動回路１１３を介して、露光量検出回路１１８に入力される。露光量検出回路１１８は、撮像用画素の露光量を検出する。また、システムコントローラ１００は、撮像用画素の露光量及び現在設定されている露出値（絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピード）に基づいて、撮像用画素の最適な露出値を計算する。

処理ステップＳ１１０では、ＡＥ制御が実行される。ＡＥ制御では、撮像用画素の最適な露出値に基づいて、駆動回路１１１により絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピードが変更される。これにより、撮像用画素の露光量が適正となるように露出値が設定される。なお、この場合、ＡＦ機能は無効になっているため、撮像レンズ１０６の焦点位置は手動で設定される。

処理ステップＳ１１０の実行後にレリーズスイッチが全押しされると、処理ステップＳ１０８に進み、現像処理が実行される。

操作部１０２に対し、現像処理によって保存された撮像画像データの再生操作が行われると、操作により指定された撮像画像データをメモリカード２００又は内蔵メモリから読み出して所定のフォーマットの画像信号に変換し、ＬＣＤ制御回路１２３に出力する。ＬＣＤ制御回路１２３が画像処理回路１１６から入力される画像信号を基に液晶を変調制御することで、被写体の撮像画像がＬＣＤ１２４に表示される。

このように、本実施形態では、撮像素子１１２に設けられた焦点検出用画素を使用してＡＦ制御を実行する場合、焦点検出用画素の露光量と撮像用画素の露光量の差分に基づいて、画像処理回路１１６の画像処理に使用するパラメータが調整される。そのため、焦点検出用画素の露光量が適正となるように露出値を設定したとしても、ＬＣＤ１２４に適正な明るさのスルー画を表示することができる。

また、本実施形態では、焦点検出用画素の露出値と撮像用画素の露出値は同じである。そのため、焦点検出用画素を露光する場合と、撮像用画素を露光する場合とで露出値を変更する必要が無いため、撮像素子１１２の駆動制御が複雑になることや、撮像素子駆動回路１１３の回路規模が大きくなってしまうことを抑制できる。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

例えば、上述の実施形態では、差分検出回路１２０で検出された露光量の差分に基づいて、画像処理回路１１６によるガンマ補正処理のガンマ特性が補正されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、露光量の差分に基づいて、ホワイトバランス調整処理における増幅率が補正されてもよい。

ホワイトバランス調整処理では、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素信号がそれぞれ異なる増幅率で増幅され、撮像画像の色味が調整される。露光量の差分に基づいてホワイトバランス調整処理における各増幅率が補正されることにより、画像信号のレベルが、露光量が適正な場合におけるレベルに近付けられる。これにより、ＬＣＤ１２４に、露光量が適正な場合と同様のスルー画を表示することができる。

上述のように、焦点検出用画素の開口率は、撮像用画素の開口率よりも小さい。そのため、焦点検出用画素に合わせて露出値を決定すると、撮像用画素は露光量が過剰となる。この場合、ホワイトバランス調整処理における増幅率は、露光量の差分に基づいて、低くなるように補正される。

また、ホワイトバランス調整処理において増幅率が低く補正されると、撮像画像のコントラストが低くなる可能性がある。例えば、画像処理回路１１６が８ビットのデジタル信号を処理可能である場合、各画素の明るさの階調数は２５６である。しかし、ホワイトバランス調整処理における増幅率が低く設定されると、この２５６階調が全て使用されず、撮像画像のコントラストが低下する場合がある。

そのため、ホワイトバランス調整処理の増幅率を調整する場合、例えば、増幅率の補正後の画素信号のうち、最も信号レベルの高い画素の階調が最大の２５６となるように増幅率の再補正が行われてもよい。例えば、最も信号レベルの高い画素の階調が２００であった場合、全ての画素に対する増幅率に２５６／２００が乗ぜられる。これにより、撮像画像のコントラストの低下が抑制される。

また、差分検出回路１２０で検出された露光量の差分に基づいて補正されるパラメータは、画像処理回路１１６において使用される画像処理パラメータに限定されない。例えば、露光量の差分に基づいて、撮像素子駆動回路１１３における信号処理のパラメータが補正されてもよい。例えば、信号処理回路１１３によって画素信号の増幅処理を行う場合、露光量の差分に基づいて増幅処理の増幅率を変化させてもよい。

また、ＬＣＤ制御回路１２３において、映像信号のうち輝度に対応する信号の増幅処理を行う場合、露光量の差分に基づいて増幅処理の増幅率を変更させてもよい。

図６は、ＬＣＤ制御回路１２３における増幅処理の増幅率を示すグラフである。図６の横軸は、増幅処理が施される前の映像信号の輝度のレベル（入力信号レベル）を示し、縦軸は、増幅処理が施された後の映像信号の輝度のレベル（出力信号レベル）を示している。図６には、増幅率が１の場合（言い換えると、増幅処理を行わない場合）の入力信号レベルと出力信号レベルとの関係が破線で示されている。また、図６には、露光量の差分に基づいて増幅率を変更させた場合の入力信号レベルと出力信号レベルとの関係が実線で示されている。

図６に実線で示されているように、露光量の差分に基づいて増幅率が変更されると、出力信号レベルは、増幅率が１の場合よりも低くなる。そのため、焦点検出用画素に合わせて露出値が設定され、撮像用画素の露光量が過剰になっている場合、増幅処理によって映像信号の輝度のレベルが低くなるように変更され、ＬＣＤ１２４に表示されるスルー画が適正な明るさになるように調整される。

また、差分検出回路１２０で検出された露光量の差分に基づいて、ＬＣＤ制御回路１２３における信号処理のパラメータが補正されてもよい。ＬＣＤ制御回路１２３は、画像処理回路１１６から入力された映像信号に基づいて、ＬＣＤ１２４内の液晶に印加する電圧を決定する。ＬＣＤ１２４に表示される被写体像の輝度は、液晶への印加電圧に応じて変化する。そのため、露光量の差分に基づいて、ＬＣＤ制御回路１２３に入力される映像信号のうち輝度を示す信号と液晶への印加電圧との関係を変化させることにより、ＬＣＤ１２４に、露光量が適正な場合と同様のスルー画を表示することができる。

また、上述の実施形態では、処理ステップＳ１０５において、焦点検出用画素の最適な露出値に基づいて、絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピードが変更されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、処理ステップＳ１０５において、撮像用画素の最適な露出値に基づいて、絞り１０８の絞り値及びシャッタ１１０のシャッタスピードが変更されてもよい。この場合、撮像用画素の露光量は適正となるため、露光量の差分に基づいて画像処理のパラメータを補正する必要はない。ただし、焦点検出用画素の露光量は適正値よりも少なくなる。そのため、処理ステップＳ１０７では、焦点検出用画素から出力された画素信号が増幅される。

また、上述の実施形態では、撮像素子１１２が撮像用画素と焦点検出用画素を有する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、撮像素子１１２は、画像信号を生成するための撮像用画素と、焦点検出以外の機能に使用する機能用画素を有していてもよい。焦点検出以外の機能に使用する機能用画素は、例えば、被写体からの赤外光を受光して画素信号を出力する赤外検出用画素である。赤外検出用画素は、赤外光を透過させるフィルタを備えた画素である。この赤外検出用画素を撮像素子１１２に配置することにより、通常のカラーの撮像画像と、赤外光観察画像の両方を取得することができる。

撮像素子１１２の各画素は受光する光の波長に応じて異なる感度を有している。そのため、赤外検出用画素の最適な露出値は、撮像用画素とは異なる場合がある。この場合、撮影装置１の露出値は、赤外検出用画素の露光量が最適となるように調整される。次いで、赤外検出用画素の露光量と撮像用画素の露光量との差分に基づいて、画像処理回路１１６における画像処理のパラメータが変更される。これにより、露出値が赤外検出用画素に合わせられている状態においても、ＬＣＤ１２４に適正な明るさのスルー画を表示することができる。

１ 撮影装置
６０ 焦点検出用画素
６１ 遮光体
６２ マイクロレンズ
６３ カラーフィルタ
６４ 受光素子
６５ 配線
１００ システムコントローラ
１０２ 操作部
１０６ 撮像レンズ
１０７ レンズ駆動回路
１０８ 絞り
１１０ シャッタ
１１１ 駆動回路
１１２ 撮像素子
１１３ 撮像素子駆動回路
１１６ 画像処理回路
１１７ 焦点検出回路
１１８ 露光量検出回路
１１９ 露光量検出回路
１２０ 差分検出回路
１２２ バッファメモリ
１２３ ＬＣＤ制御回路
１２４ ＬＣＤ
１２６ カード用インタフェース
１２８ ＲＯＭ
２００ メモリカード

Claims (10)

1. 被写体からの光束に基づいて画像信号の生成に使用する撮像用画素信号を出力する撮像用画素と、該撮像画像の生成以外の所定の機能に使用する機能用画素信号を出力する機能用画素とを有する撮像素子と、
   前記撮像用画素信号に基づいて前記撮像用画素の露光量を検出し、前記機能用画素信号に基づいて前記機能用画素の露光量を検出する露光量検出手段と、
   前記撮像用画素と前記機能用画素の一方の露光量が適正となるように、前記被写体からの光束に対する前記撮像素子の露出を変更する露出変更手段と、
   前記撮像用画素の露光量と前記機能用画素の露光量との差分を検出する差分検出手段と、
   前記撮像用画素信号及び前記機能用画素信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段と、
   を備え、
   前記信号処理手段は、前記差分に基づいて、前記撮像用画素と前記機能用画素の他方から出力される信号に対して施す前記所定の信号処理のパラメータを変更する、
   撮影装置。
2. 前記露出変更手段は、
   前記撮像素子に入射する前記被写体からの光束の光量を制御する絞りと、
   前記撮像素子の前記被写体からの光束に対する露出時間を制御するシャッタと、を有し、
   前記絞りの絞り値と前記シャッタのシャッタスピードの少なくとも一方を変更することにより、前記撮像素子の露出を変更する、
   請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記機能用画素信号に基づいて前記所定の機能を実行する機能実行手段と、
   焦点位置を変更可能な撮像光学系と、
   を更に備え、
   前記撮像素子は、前記被写体からの光束を、前記撮像光学系を介して受光し、
   前記機能実行手段は、
   前記機能用画素信号に基づいて前記撮像画像のデフォーカス量を検出し、
   前記デフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の焦点位置を変更する、
   請求項１又は請求項２に記載の撮影装置。
4. 前記機能実行手段は、位相差検出方式によって前記デフォーカス量を検出する、
   請求項３に記載の撮影装置。
5. 前記信号処理手段は、
   前記撮像用画素信号に対してガンマ補正処理を施し、
   前記露出変更手段が前記機能用画素の露光量が適正となるように前記露出を変更した場合、前記差分に基づいて前記ガンマ補正処理で使用するガンマ特性を変更する、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の撮影装置。
6. 前記信号処理手段は、
   前記撮像用画素信号に対して信号増幅処理を施し、
   前記露出変更手段が前記機能用画素の露光量が適正となるように前記露出を変更した場合、前記差分に基づいて前記信号増幅処理における増幅率を変更する、
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の撮影装置。
7. 表示装置を更に備え、
   前記信号処理手段は、
   前記撮像用画素信号を前記表示装置で表示可能な映像信号に変換し、
   前記露出変更手段が前記機能用画素の露光量が適正となるように前記露出を変更した場合、前記差分に基づいて前記映像信号の信号レベルを変更する、
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載の撮影装置。
8. 前記機能用画素の開口率は、前記撮像用画素の開口率とは異なる、
   請求項１から請求項７の何れか一項に記載の撮影装置。
9. 前記機能用画素は、前記被写体からの赤外光に基づいて赤外光観察画像の生成に使用する画像信号を出力する赤外検出用画素である、
   請求項１から請求項７の何れか一項に記載の撮影装置。
10. 被写体からの光束に基づいて画像信号の生成に使用する撮像用画素信号を出力する撮像用画素と、該撮像画像の生成以外の所定の機能に使用する機能用画素信号を出力する機能用画素とを有する撮像素子を備える撮影装置の制御方法であって、
    前記撮像用画素信号に基づいて前記撮像用画素の露光量を検出し、前記機能用画素信号に基づいて前記機能用画素の露光量を検出する露光量検出ステップと、
    前記撮像用画素と前記機能用画素の一方の露光量が適正となるように、前記被写体からの光束に対する前記撮像素子の露出を変更する露出変更ステップと、
    前記撮像用画素の露光量と前記機能用画素の露光量との差分を検出する差分検出ステップと、
    前記撮像用画素信号及び前記機能用画素信号に対して所定の信号処理を施す信号処理ステップと、
    を含み、
    前記信号処理ステップにおいて、前記差分に基づいて、前記撮像用画素と前記機能用画素の他方から出力される信号に対して施す前記所定の信号処理のパラメータが変更される、
    制御方法。

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