JP2018191103A - 撮像装置、撮像装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents
撮像装置、撮像装置の制御方法、及びプログラム Download PDFInfo
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Abstract
Description
図1は、本実施形態の撮像装置の一例であるデジタルビデオカメラ(以下、ビデオカメラ100とする。)を示す概略的な外観図である。図1において、表示部28は、画像や各種情報を表示する表示デバイスであり、撮影された画像や記録された画像等が表示される。録画スイッチ61は、ユーザが撮影指示を行うための操作部である。モード切替スイッチ60は、ユーザが各種モードの切り替え指示を行うための操作部である。ユーザは、モード切替スイッチ60の押下により、カメラモードと再生モードの切り替えなどの指示を行える。コネクタ112は、接続ケーブルとビデオカメラ100との間を接続する接続コネクタ部である。操作部70は、ユーザからの各種操作を受け付ける各種ボタン、十字キー等の操作部材により構成されている。電源スイッチ72は、ユーザが電源オン、電源オフを切り替えるための操作部である。記録媒体200は、メモリカードやハードディスク等の着脱可能な記録媒体であり、撮影された画像データ等が記録される。
図3において、撮影レンズ103は、撮像光学系のズームレンズ、フォーカスレンズを含むレンズ群であり、撮像センサの撮像素子上に被写体像を結像させる。絞り101は、光量調整に使用する絞りである。NDフィルタ機構104は、図2(a)や図2(b)に示した構成からなり、撮像光学系を介した入射光量をNDフィルタの切り替えにより減光する場合に使用される。バリア102は、ビデオカメラ100の撮影レンズ103を含む撮像系を覆うことにより、撮影レンズ103、絞り101、撮像部22を含む撮像系の汚れや破損を防止する。
電源制御部80は、電池検出回路、DC−DCコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成され、電源部30の電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行う。また、電源制御部80は、その検出結果及びシステム制御部50の指示に基づいてDC−DCコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体200を含む各部へ供給する。電源部30は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やNiCd電池やNiMH電池、Liイオン電池等の二次電池、ACアダプター等からなり、電源制御部80に接続される。
図4は、本実施形態のビデオカメラ100において主な処理となるシステム制御部50内の各処理ブロックと、画像処理部24内の各構成と、システム制御部50の各処理ブロックに関連したビデオカメラ100内の各部とを示した図である。
図4に示すように、システム制御部50は、本実施形態に係る主な処理ブロックとして、ND制御部300、露出制御部301、ダイナミックレンジ制御部303、ダイナミックレンジ算出部302、明るさ取得部304を有する。また、画像処理部24は、システム制御部50の処理ブロックと関連する主な構成として、利得制御部241とガンマ回路242とを有している。
先ず、図6のフローチャートでは、NDフィルタの切り替えによる光量変化を考慮しない、基本的なダイナミックレンジ算出方法の一例として、撮影画像の輝度信号(明るさ情報)からダイナミックレンジを算出する手法について説明する。なお、図6のフローチャートの処理は、ハードウェア構成により実行されてもよいし、一部がソフトウェア構成で残りがハードウェア構成により実現されてもよい。ソフトウェア構成により処理が実行される場合、図6のフローチャートの処理は、図3の不揮発性メモリ56に格納されているプログラムを、システムメモリ52に展開してシステム制御部50が実行することにより実現される。本実施形態に係るプログラムは、不揮発性メモリ56に予め用意されているが、例えば着脱可能な半導体メモリから読み出されたり、不図示のインターネット等のネットワークからダウンロードされたりして、システムメモリ52にロードされてもよい。また以下の説明では、図6の各処理のステップS400〜ステップS406をS400〜S406と略記する。これらのことは後述する他のフローチャートにおいても同様とする。
以上が、NDフィルタの切り替えによる光量変化を考慮しない場合の基本的なダイナミックレンジ算出手法の一例である。
前述したようにNDフィルタの切り替えに起因する光量変化による露出変化、つまり急激な露出の切り替わりが発生する場合、被写体における露出の飛び具合が大きく変化するため、ダイナミックレンジの変更が必要となる。一方で、急激なダイナミックレンジの変更が行われると、露出と階調に急な切り替わりが生じて画質的に不自然な印象を与え、特に動画としての品位を保つことができなくなる虞がある。
そこで、本実施形態では、NDフィルタの切り替えに伴って一時的に画質の乱れが生じている間に、ダイナミックレンジを瞬時に変更して、NDフィルタの切り替えの直後に、適切なダイナミックレンジによる良好な画質の画像が得られるようにする。
以下、図8のフローチャートを用いて、本実施形態におけるDレンジレベル算出処理について説明する。
Th2'=Th2×2^ΔBv 式(2)
Th3'=Th3×2^ΔBv 式(3)
S510に進んだ場合、ダイナミックレンジ算出部302は、領域番号iをインクリメントすることで、次の領域番号の小領域を処理対象として、S503に処理を戻す。
S513において、ダイナミックレンジ算出部302は、S509で加算された平均輝度Ave'を、S509で平均輝度の加算が行われた小領域の数で割り算する。このS513の演算では、撮影画像内において高輝度領域を含んでいる全ての小領域の予想される平均輝度値平均輝度AVE'が算出される。
例えば、絞り機構が、十分な分解能を持たず段階的に絞り値を切り替えることしかできない構成であった場合、その絞り機構を用いた露出制御においても、前述同様に瞬間的な露出の変化が発生する。このため、その絞り機構による瞬間的な露出の変化の際に、前述同様のダイナミックレンジ制御を行うことにより、最適な画質で直ぐに撮影を再開でき、決定的瞬間を逃すことを防ぐことができる。
また例えば、撮像素子上のアナログ回路の切り替えにより画像信号の増幅率を段階的に変更するようなデバイスを用いた露出制御においても本発明は同様に有効である。すなわち、撮像素子上のアナログ回路の切り替えにより画像信号の増幅率を段階的に変更した時の瞬間的な露出の変化の際に、前述同様のダイナミックレンジの制御を行うことにより、最適な画質で直ぐに撮影を再開でき、決定的瞬間を逃すことを防ぐことができる。
また例えば、露光時間に関しても、例えば電荷の蓄積を継続するフレーム数を増やす場合において、なだらか露光時間の増減ができず瞬間的に露出が変わってしまう場合がある。このような場合にも本発明は適用可能である。すなわち、露光時間の変更した時の瞬間的な露出の変化の際に、前述同様のダイナミックレンジの制御を行うことにより、最適な画質で直ぐに撮影を再開でき、決定的瞬間を逃すことを防ぐことができる。
なお、これらは一例であり、本発明はこれら特定の例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態(絞り値制御・露光時間制御・撮影感度制御)も本発明に含まれる。また、上述した各露出制御の例は、それぞれ個別に行われる場合だけでなく、一部が適宜組み合わせて用いられてもよい。
Claims (18)
- 被写体を撮像する撮像装置であって、
前記被写体の明るさ情報を取得する明るさ取得手段と、
撮像時の露出を制御する露出制御手段と、
前記明るさ情報に基づいて前記撮像装置に設定するダイナミックレンジを算出する算出手段と、を有し、
前記算出手段は、現在の撮像装置に設定する第1のダイナミックレンジの算出を行うとともに、前記露出が切り替わる露出変更が行われる際の露出制御に関連して前記撮像装置に設定する第2のダイナミックレンジを算出する
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記露出制御手段は、撮影感度の切り替えによる前記露出変更に応じた露出制御、露光時間の切り替えによる前記露出変更に応じた露出制御、絞り値の切り替えによる前記露出変更に応じた露出制御、光透過率の切り替わりによる前記露出変更に応じた露出制御のうち、少なくとも一つの露出制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記光透過率の切り替えは、撮像光学系の光路上に、NDフィルタを少なくとも配置する場合と配置しない場合とを切り替えることにより行われることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記NDフィルタによる光透過率の切り替えは、撮像光学系の光路上に、光透過率の異なる複数のNDフィルタを切り替えて配置することを含むことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
- 前記露出制御手段は、前記光透過率の切り替わりによる前記露出変更に応じた露出制御の際には、前記光透過率の切り替わりによる露出の変化を打ち消す方向に、撮影感度を変更する露出制御、露光時間を変更する露出制御、絞り値を変更する露出制御のうち、少なくとも一つの露出制御を行うことを特徴とする請求項2から4の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1のダイナミックレンジは、前記露出が切り替わる露出変更が生ずる前に前記明るさ情報に応じて算出されるダイナミックレンジであり、
前記第2のダイナミックレンジは、前記露出が切り替わる露出変更が生じた直後に前記撮像装置に設定するダイナミックレンジであることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記算出手段は、前記露出変更の前後で撮像される画像の明るさに変化が生ずるか否かを判定し、前記判定の結果に応じて、前記第1のダイナミックレンジとともに前記第2のダイナミックレンジを算出する処理に移行するか否かを決定することを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 前記算出手段は、前記第1のダイナミックレンジとともに前記第2のダイナミックレンジを算出する処理に移行した場合、前記露出変更の前後で撮像される画像の明るさに生じる変化量を基に、前記第2のダイナミックレンジを算出する処理を変更することを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
- 前記算出手段は、前記明るさの変化量を基に算出した閾値と前記明るさ情報との比較により、前記第2のダイナミックレンジを算出するか否かを決定することを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
- 前記算出手段は、
所定の第1の閾値を超える前記明るさの情報を基に前記第1のダイナミックレンジを算出し、
前記第2のダイナミックレンジの算出に用いる前記閾値として、前記第1の閾値と前記明るさの変化量とを基に第2の閾値を算出し、前記第2の閾値を超える前記明るさ情報を基に前記第2のダイナミックレンジを算出することを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。 - 前記算出手段は、前記明るさ情報を基に前記被写体の明るさが飽和しているか否かを判定し、前記飽和していると判定した場合には前記第2の閾値より大きい第3の閾値を、前記第2のダイナミックレンジを算出する際の前記明るさ情報との比較に用いることを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。
- 前記算出されたダイナミックレンジを基に、前記撮像装置に設定するダイナミックレンジを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項1から11の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、露出と階調変換特性の少なくとも一つを制御することにより前記ダイナミックレンジの制御を行うことを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、前記算出されたダイナミックレンジを基に、前記露出制御手段にて決定された露出値の割り振りを行って前記撮像装置のダイナミックレンジを制御することを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、
画像を撮像する撮像センサのダイナミックレンジを高輝度側にシフトさせる場合には、露出をアンダーにするような撮影感度または露光時間の制御と、撮像された画像信号に対する利得率を上昇させるような制御とによって前記撮像装置のダイナミックレンジを制御し、
画像を撮像する撮像センサのダイナミックレンジを低輝度側にシフトさせる場合には、露出をオーバーにするような前記撮影感度または露光時間の制御と、前記利得率を低くするような制御とによって前記撮像装置のダイナミックレンジを制御することを特徴とする請求項14に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、前記露出が切り替わる露出変更によって露出の変化が生じている期間内に、前記撮像装置に設定するダイナミックレンジを、前記第1のダイナミックレンジから前記第2のダイナミックレンジへ変更することを特徴とする請求項12から15の何れか1項に記載の撮像装置。
- 被写体を撮像する撮像装置の制御方法であって、
前記被写体の明るさ情報を取得する明るさ取得工程と、
撮像時の露出を制御する露出制御工程と、
前記明るさ情報に基づいて前記撮像装置に設定するダイナミックレンジを算出する算出工程と、を有し、
前記算出工程では、現在の撮像装置に設定する第1のダイナミックレンジの算出を行うとともに、前記露出が切り替わる露出変更が行われる際の露出制御に関連して前記撮像装置に設定する第2のダイナミックレンジを算出する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 撮像装置が備えるコンピュータを、請求項1から16の何れか1項に記載の撮像装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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JP2017091071A JP6873810B2 (ja) | 2017-05-01 | 2017-05-01 | 撮像装置、撮像装置の制御方法、及びプログラム |
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