JP3834130B2 - デジタルカメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルカメラに係り,特に,シャッタ速度がCCD電荷掃捨パルス単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を,可変利得増幅器の利得制御により打ち消して,電子シャッタのみで幅広く適正な露出制御を可能としたデジタルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のデジタルカメラとしては,例えば,特開平2−60378号公報の「撮像装置」(第1従来例)では,可変利得増幅回路の出力信号または入力信号の信号レベルに基づいて,絞り,撮像手段のシャッタ速度および可変利得増幅回路の利得を制御することにより,使い勝手を向上させた撮像装置が開示されている。
【0003】
また,特開平1−288070号公報の「電子的撮像装置」(第2従来例)では,露光量に依存した撮像手段からの光電変換出力に関する利得を,利得制御手段によって与えられた利得制御信号に応じて制御し,現実の露光量の所定露光量に対する不足量に対応する値を表わす信号を利得制御信号として得て,該利得制御信号を上記制御手段に供給し,さらに,連写速度優先動作モードを維持する手段により,最適露光条件を逸脱する条件領域においても,当該時点で設定されている連写速度を維持した動作を継続するものが開示されている。
【0004】
第2従来例によれば,撮影者が設定したシャッタ秒時(連写の場合は連写速度)を維持できると共に,同連写速度で露光不足となる場合には,この露光不足分を画像信号の利得制御により補い,適正光量の画像を得ることが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,従来のデジタルカメラにあっては,電子シャッタの速度設定をCCDセンサの電荷掃捨パルスXSUB単位でしか行えないため,シャッタ速度を高速に設定すればするほど,理論値に対しての実際の速度のズレ(量子化誤差)が生じた。このことについて,具体的に説明する。
【0006】
図9は,従来の代表的なデジタルカメラの構成図である。同図において,本従来例のデジタルカメラは,レンズ401,オートフォーカス等を含むメカ機構402,CCD403,CDS回路404,A/D変換器406,IPP107,DCT108,コーダー109,MCC110,RAM(内部メモリ)111,PCカードインタフェース112,ROMテーブル421aを内蔵したCPU421,表示部122,操作部123,伝送部124,モータドライバ425およびSG(制御信号生成)部426を具備して構成されている。また,PCカードインタフェース112を介して着脱可能なPCカード150が接続されている。
【0007】
レンズユニットは,レンズ401,オートフォーカス(AF)・絞り・フィルター部を含むメカ機構402等からなり,メカ機構402のメカニカルシャッタは2つのフィールドの同時露光を行う。CCD(電荷結合素子)403は,レンズユニットを介して入力した映像を電気信号(アナログ画像データ)に変換する。CDS(相関2重サンプリング)回路404は,CCD型撮像素子に対する低雑音化のための回路である。またA/D変換器406は,CDS回路404を介して入力したCCD403からのアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。すなわち,CCD403の出力信号は,CDS回路404を通してA/D変換器405で最適なサンプリング周波数(例えば,NTSC信号のサブキャリア周波数の整数倍)にてデジタル信号に変換される。
【0008】
また,デジタル信号処理部であるIPP(Image Pre-Processor)107,DCT(Discrete Cosine Transform)108,およびコーダー(Huffman Encoder/Decoder)109は,A/D変換器406から入力したデジタル画像データについて,色差(Cb,Cr)と輝度(Y)に分けて各種処理,補正および画像圧縮/伸長のためのデータ処理を施す。画像圧縮・伸長部107は,例えばJPEG準拠の画像圧縮・伸長の一過程である直交変換,並びに,JPEG準拠の画像圧縮・伸長の一過程であるハフマン符号化・復号化等を行う。
【0009】
さらに,MCC(Memory Card Controller)110は,圧縮処理された画像を一旦蓄えてPCカードインタフェース112を介してPCカード150への記録,或いはPCカード150からの読み出しを行う。
【0010】
ここで,電子シャッタ動作の制御は,CPU421からの制御信号con41の指示に基づきSG(制御信号生成)部426よりCCD403に供給される制御信号群c41により行われる。図10は,その制御信号群c41に含まれる垂直同期信号VD,水平同期信号HD,CCD電荷読出パルスXSG1,連続可変シャッタコントロール信号TRIG,およびCCD電荷掃捨パルスXSUBの各信号のタイミングチャートを示したものである。
【0011】
また,図10は,連続可変シャッタコントロール信号TRIGによるシャッタ速度の制御を説明する図である。すなわち,通常シャッタを行う場合には,連続可変シャッタコントロール信号TRIGの端子はオープンまたは電源の電位とされるが,連続可変シャッタを行う場合には,連続可変シャッタコントロール信号TRIG端子にはクロックパルスが入力される。
【0012】
すなわち,シャッタ速度は,CCD電荷読出パルスXSG1と連続可変シャッタコントロール信号TRIGのパルスの立ち下がりとの時間内におけるCCD電荷掃捨パルスXSUBのパルスを抜き取り,連続可変シャッタコントロール信号TRIGのパルスの立ち下がりとつぎのCCD電荷読出パルスXSG1との時間内におけるCCD電荷掃捨パルスXSUBのパルスを停止させることにより,決定される。なお,このように連続可変シャッタコントロール信号TRIGを用いてシャッタ速度を制御する場合には,その制御範囲を広げるために後述のシャッタ速度制御信号によるシャッタ速度の設定値を1/10000にしておく必要がある。
【0013】
従って,以上のことから,電子シャッタの速度設定は,CCDセンサの電荷掃捨パルスXSUB単位でしか行えないことが分かる。
【0014】
つぎに,シャッタモード選択信号およびシャッタ速度制御信号によるシャッタ速度の制御について説明する。先ず,シャッタモード選択信号により,NTSC方式において1/60[秒]よりも高速なシャッタ速度とする高速シャッタモード,1/60[秒]よりも低速なシャッタ速度とする低速シャッタモード,或いは,シャッタ動作を行わないシャッタなしモードに設定される。
【0015】
また,高速シャッタモードおよび低速シャッタモードにおいて,シャッタ速度制御信号に基づきシャッタ速度が算出される。すなわち,図11に示す如く,NTSC方式において,高速シャッタモード(図11(a)参照)および低速シャッタモード(図11(b)参照)のそれぞれについて,CPU421内蔵のROMテーブル421aから,ロード値が読み出され,シャッタ速度が算出される。すなわち,ロード値をIPP107に設定すると,計算されたシャッタ速度で露光される。
【0016】
LHをロード値とした時,高速シャッタモードの場合には,
T=(262D −(1FFH−LH))×63.56+34.78[μs]
により,シャッタ速度が計算される。この計算式から求めた代表的なシャッタ速度をまとめたものが図11(a)の図表である。なお,数字に添字のない表記および数字の添字“D”は10進数表示を,また英数字の添字“H" は16進数表示をそれぞれ表す。これにより,NTSC方式の場合,シャッタ速度の単位は63.56[μs]単位であることが分かる。
【0017】
また,低速シャッタモードの場合には,N=2×(FFH−LH) [FLD]により,シャッタ速度が計算される。ここで,FLD(フィールド)は,1[FLD]=1/60[秒]であり,FLD値×1/60[秒]が設定シャッタ速度となる。
【0018】
さらに,図12には,EV線図の一例を示す。ここで,EV線図は,目的の露出値EV(Exposure Value)にするための開口値AV(Aperture Value)と時間値TV(Time Value)の組み合わせを表す図であり,これら露出調整における露出値EV,開口値AVおよび時間値TVの間には,EV=AV+TVの関係がある。また,輝度値Lv(Light Value)は測光値であり,適正露出ではEV=Lvである。なお,1/Tは2のTV乗に等しく,また,FNo.の2乗は2のAV乗に等しいという関係がある。
【0019】
図12に示すEV線図の例では,F値はF2かF8のどちらかしか選択できず,その切り換えは,Lv12まではF2を,Lv12からはF8をそれぞれ選択する。また,F値がF2およびF8の2値しかないので,シャッタ速度を1/16TV単位で変更して適正露出を得ることとなる。
【0020】
つぎに,シャッタ速度の量子化誤差について説明する。図13,図14および図15に示す図表は,1/16TV単位で求めた各TV値に対する値の変化を説明する図表である。ここで,差(mS)の項は,当該行についての値からつぎの行の時間(mS)を減算した値を記入している。
【0021】
すなわち,図13,図14および図15は,CCDセンサの電荷掃捨パルスXSUB単位(63.56[μs])が露出としてどの位影響するかを求めたものである。図中,記号★が付記された部分がそれに該当し,例えば,TV値が9.375の時と9.4375の時のシャッタ速度の差は,0.0639[mS]=63.9[μS]である。よって,TV9.375付近でTV値を1/16変化させるために必要なシャッタ速度の変化量は,63.9[μS]であり,約1XSUBであるから,1XSUBの変化でTV値を1/16変化させればよいことが分かる。
【0022】
これがCCDセンサの電荷掃捨パルスXSUBによる量子化誤差であり,図13,図14および図15をまとめると,1XSUBの露出としての影響は,およそ以下の如くなる。
以上のことから,シャッタ速度が高速になる程,量子化誤差が大きくなることが分かる。
【0023】
以上説明したように,従来では,電子シャッタの速度設定をCCDセンサの電荷掃捨パルスXSUB単位でしか行えないため,シャッタ速度を高速に設定すればするほど,理論値に対しての実際の速度のズレ(量子化誤差)が生じることとなっていた。
【0024】
また,絞り(アイリス)が無段階に設定できれば,絞り(アイリス)の制御により,上記量子化誤差を打消すことができるが,装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞り(アイリス)が段階的にしか設定できない(図12に示したような)場合には,量子化誤差が露出誤差となり,シャッタ速度が高速になると無視できない値となるという問題があった。
【0025】
本発明は,上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって,シャッタ速度がCCD電荷掃捨パルス単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を,利得制御により打ち消して,電子シャッタのみで幅広く適正な露出制御を可能としたデジタルカメラを提供することを目的としている。
【0026】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために,本発明の請求項1に係るデジタルカメラは,被写体を撮像する撮像手段たるCCDと,段階的に絞り値を設定可能な絞りとを備え,前記CCDの電荷掃き捨て制御を行うパルス単位でシャッタ速度を設定するデジタルカメラにおいて,前記CCDの撮像信号の信号レベルを補正する可変利得増幅器と,シャッタ速度を前記CCD電荷掃捨パルス単位で設定することにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,前記可変利得増幅器の利得を設定する制御手段とを具備したものである。
【0027】
また,請求項2に係るデジタルカメラは,請求項1に係るデジタルカメラにおいて,前記制御手段は,前記量子化誤差の内,シャッタ速度が高速側に設定されることにより発生する量子化誤差を打ち消すように,前記可変利得増幅器の利得を設定を制御するものである。
【0028】
また、請求項3に係るデジタルカメラは,請求項1または2記載のデジタルカメラにおいて,前記制御手段は,露出調整における時間値(TV)に対して設定されるシャッタ速度とその時の量子化誤差を表形式で保持するデータテーブルを具備するものである。
【0029】
また,請求項4に係るデジタルカメラは,被写体を撮像する撮像手段たるCCDと,段階的に絞り値を設定可能な絞りとを備え,前記CCDの電荷掃き捨て制御を行うパルス単位でシャッタ速度を設定するデジタルカメラにおいて,
前記CCDの撮像信号の信号レベルを補正するデジタルゲイン調整手段と,
シャッタ速度を前記CCD電荷掃捨パルス単位で設定することにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,前記デジタルゲイン調整手段の利得を設定する制御手段とを具備したものである。
【0030】
また、請求項5に係るデジタルカメラは,請求項4記載のデジタルカメラにおいて、前記デジタルゲイン調整手段は、RGB毎に設けられた乗算器からなり、当該乗算器に入力するRGBの撮像信号に、前記制御手段により算出されるゲインデータを乗算して、当該撮像信号の信号レベルを調整するものである。
【0031】
また,請求項6に係るデジタルカメラは,被写体を撮像する撮像手段たるCCDと,段階的に絞り値を設定可能な絞りとを備え,前記CCDの電荷掃き捨て制御を行うパルス単位でシャッタ速度を設定するデジタルカメラにおいて,前記CCDの撮像信号の信号レベルを補正可能な可変利得増幅器と,前記CCDの撮像信号の信号レベルを補正可能なデジタルゲイン調整手段と,シャッタ速度を前記CCD電荷掃捨パルス単位で設定することにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,前記可変利得増幅器および/または前記デジタルゲイン調整手段の利得を設定する制御手段とを具備したものである。
【0032】
また,請求項7に係るデジタルカメラは,請求項6に係るデジタルカメラにおいて,前記制御手段は,前記量子化誤差の内,シャッタ速度が高速側に設定されることにより発生する量子化誤差を打ち消すように,前記可変利得増幅器の利得を設定する一方,前記量子化誤差の内,シャッタ速度が低速側に設定されることにより発生する量子化誤差を打ち消すように,前記デジタルゲイン調整手段の利得を設定するものである。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下,本発明のデジタルカメラの概要について,並びに,本発明のデジタルカメラの実施の形態について,図面を参照して詳細に説明する。
【0034】
〔本発明のデジタルカメラの概要〕
本発明の請求項1に係るデジタルカメラでは,図1に示す如く,CCD103の撮像信号の信号レベルを可変利得増幅器105により補正する際に,シャッタ速度が(制御信号群c1に含まれる)CCD電荷掃捨パルス単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,制御手段121および126により可変利得増幅器105の利得を制御するようにしている。
【0035】
これにより,装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞りが段階的にしか設定できないような場合において,シャッタ速度が高速となっても露出誤差を少なくでき,電子シャッタのみで幅広く適正な露出制御が可能となる。
【0036】
また,請求項2に係るデジタルカメラでは,制御手段121および126は,量子化誤差の内,シャッタ速度が高速側に設定されることにより発生する量子化誤差が打ち消されるように,可変利得増幅器105の利得を制御するようにしている。すなわち設定可能なシャッタ速度の内,理論値のシャッタ速度に近いシャッタ速度で,且つ理論値のシャッタ速度よりも高速側のシャッタ速度を設定し,これにより発生する量子化誤差が打ち消そうとするものである。
【0037】
通常,可変利得増幅器105の利得制御においては,初期値を画像が良好になるところに設定すると,利得を下げる方向では設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)がないことから,このように,シャッタ速度を設定する時に,利得を上げて補正するように,量子化誤差をシャッタ速度の高速側に設定する。
【0038】
これにより,可変利得増幅器105の利得制御において,設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)のある部分を使用でき,また,低照度時の撮影において行われる可変利得増幅器105の利得制御と同様の制御形態となりシステム設計上有利である。
【0039】
さらに,請求項3に係るデジタルカメラでは,制御手段121および126は,露出調整における時間値(TV)に対して設定されるシャッタ速度とその時の量子化誤差を表形式で保持するデータテーブル121aを参照して,可変利得増幅器105の利得制御を行う信号を生成するようにしている。
【0040】
これにより,複雑な演算が不要となって制御手段の演算負荷が削減され,処理が高速化される。また,データテーブル121aを具備しない場合には,可変利得増幅器105の利得を変更した際のCCD103による測光を適正露出になるまで繰返す必要があるが,該動作も不要となり,さらに,量子化誤差を打ち消して適正な露出制御を行うことができ,全体的な操作処理も高速化される。
【0041】
本発明の請求項4に係るデジタルカメラでは,図1および図5に示す如く,CCD103の撮像信号の信号レベルをデジタルゲイン調整手段1075により補正する際に、シャッタ速度が(制御信号群c1に含まれる)CCD電荷掃捨パルス単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,制御手段121によりデジタルゲイン調整手段1075の利得を制御するようにしている。
【0042】
これにより,装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞りが段階的にしか設定できないような場合において,シャッタ速度が高速となっても露出誤差を少なくでき,電子シャッタのみで幅広く適正な露出制御が可能となる。また、デジタルゲイン調整手段1075は、広範囲に渡る利得調整が可能であるので、撮像信号の信号レベルを広範囲に渡って補正することが可能となる。
【0043】
また,請求項5に係るデジタルカメラでは,デジタルゲイン調整手段1075は、RGB毎に設けられた乗算器1075r,1075g,1075bからなり、当該乗算器1075r,1075g,1075bに入力するRGBの撮像信号に、制御手段121により算出されるゲインデータを乗算して、撮像信号の信号レベルを調整するようにしている。
【0044】
これにより、簡単な構成で、入力する撮像信号の信号レベルをデジタル的に補正することが可能となる。
【0045】
また,請求項6に係るデジタルカメラでは,図1および図5に示す如く,CCD103の撮像信号の信号レベルを可変利得増幅器105および/またはデジタルゲイン調整手段1075により補正する際に,シャッタ速度が(制御信号群c1に含まれる)CCD電荷掃捨パルス単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,制御手段121および126により可変利得増幅器105および/またはデジタルゲイン調整手段1075の利得を制御するようにしている。
【0046】
これにより,装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞りが段階的にしか設定できないような場合において,シャッタ速度が高速となっても露出誤差を少なくでき,電子シャッタのみで幅広く適正な露出制御が可能となる。また、広範囲に渡る利得調整が可能であるので、撮像信号の信号レベルを広範囲に渡って補正することが可能となる。
【0047】
また,請求項7に係るデジタルカメラでは,制御手段121および126は,量子化誤差の内,シャッタ速度が高速側に設定されることにより発生する量子化誤差が打ち消されるように,可変利得増幅器105の利得を制御する一方、制御手段121は、前記量子化誤差の内,シャッタ速度が低速側に設定されることにより発生する量子化誤差が打ち消されるように前記デジタルゲイン調整手段の利得を制御するものである。
【0048】
すなわち、設定可能なシャッタ速度の内,理論値のシャッタ速度に近いシャッタ速度で,且つ高速側のシャッタ速度を設定した場合には、可変利得増幅器105の利得を制御する一方、設定可能なシャッタ速度の内,理論値のシャッタ速度に近いシャッタ速度で,且つ低速側のシャッタ速度を設定した場合には、デジタルゲイン調整手段1075の利得を制御して、発生する量子化誤差を打ち消そうとするものである。
【0049】
通常,可変利得増幅器105の利得制御においては,初期値を画像が良好になるところに設定すると,利得を下げる方向(ゲインをマイナスとする方向)では設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)がないことから,可変利得増幅器105では、量子化誤差をシャッタ速度の高速側に設定した場合に、利得を上げて(ゲインをプラスとして)撮像信号の信号レベルを補正する。他方、デジタルゲイン調整手段1075の利得制御においては、広範囲(ゲインをマイナスとする方向およびゲインをプラスとする方向)に亘る利得調整が可能であるので、量子化誤差をシャッタ速度の低速側に設定した場合に、利得を下げて(ゲインをマイナスとして)撮像信号の信号レベルを補正する。
【0050】
これにより,可変利得増幅器105の利得制御においては、可変利得増幅器105の設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)のある部分(ゲインをプラスとする方向)を使用し、可変利得増幅器105の利得のリニアリティがない範囲(ゲインをマイナスとする方向)に関しては、デジタルゲイン調整手段1075により利得調整することとしたので、広範囲に亘る利得調整が可能となり、撮像信号の信号レベルを広範囲に亘って補正することが可能となる。
【0051】
〔実施の形態1〕
図1は本発明の一実施の形態(実施の形態1)に係るデジタルカメラの構成図である。
【0052】
同図において,本実施形態のデジタルカメラは,レンズ101,オートフォーカス等を含むメカ機構102,CCD103,CDS回路104,可変利得増幅器(AGCアンプ)105,A/D変換器106,IPP107,DCT108,コーダー109,MCC110,RAM(内部メモリ)111,PCカードインタフェース112,ROMテーブル121aを内蔵したCPU121,表示部122,操作部123,モータドライバ125,およびSG(制御信号生成)部126,ストロボ127,バッテリ128およびDC−DCコンバータ129を具備して構成されている。また,PCカードインタフェース112を介して着脱可能なPCカード150が接続されている。
【0053】
レンズユニットは,レンズ101,オートフォーカス(AF)・絞り・フィルター部を含むメカ機構102等からなり,メカ機構102のメカニカルシャッタは2つのフィールドの同時露光を行う。CCD(電荷結合素子)103は,レンズユニットを介して入力した映像を電気信号(アナログ画像データ)に変換する。CDS(相関2重サンプリング)回路104は,CCD型撮像素子に対する低雑音化のための回路である。
【0054】
また,AGCアンプ105は,CDS回路104で相関2重サンプリングされた信号のレベルを補正する。さらにA/D変換器106は,AGCアンプ105を介して入力したCCD103からのアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。すなわち,CCD103の出力信号は,CDS回路104およびAGCアンプ105を介し,またA/D変換器105により,最適なサンプリング周波数(例えば,NTSC信号のサブキャリア周波数の整数倍)にてデジタル信号に変換される。
【0055】
また,デジタル信号処理部であるIPP(Image Pre-Processor)107,DCT(Discrete Cosine Transform)108,およびコーダー(Huffman Encoder/Decoder)109は,A/D変換器106から入力したデジタル画像データについて,色差(Cb,Cr)と輝度(Y)に分けて各種処理,補正および画像圧縮/伸長のためのデータ処理を施す。画像圧縮・伸長部107は,例えばJPEG準拠の画像圧縮・伸長の一過程である直交変換,並びに,JPEG準拠の画像圧縮・伸長の一過程であるハフマン符号化・復号化等を行う。
【0056】
さらに,MCC(Memory Card Controller)110は,圧縮処理された画像を一旦蓄えてPCカードインタフェース112を介してPCカード150への記録,或いはPCカード150からの読み出しを行う。
【0057】
CPU121は,操作部123からの指示,或いは図示しないリモコン等の外部動作指示に従い,上記デジタルカメラ内部の全動作を制御する。また,カメラ電源はバッテリ128,例えば,NiCd,ニッケル水素,リチウム電池等から,DC−DCコンバータ129に入力され,当該デジタルカメラ内部に供給される。
【0058】
表示部122は,LCD,LED,EL等で実現されており,撮影したデジタル画像データや,伸長処理された記録画像データを表示すると共に,モード表示部には,当該デジタルカメラの状態等を画面上に表示する。また操作部123は,機能選択,撮影指示,およびその他の各種設定を外部から行うためのボタンを備える。
【0059】
ここで,電子シャッタ動作の制御は,CPU121からの制御信号con1の指示に基づきSG(制御信号生成)部126よりCCD103に供給される制御信号群c1により行われる。ここで,制御信号群c1には,従来と同様に,垂直同期信号VD,水平同期信号HD,CCD電荷読出パルスXSG1,連続可変シャッタコントロール信号TRIG,CCD電荷掃捨パルスXSUB,シャッタモード選択信号およびシャッタ速度制御信号の各種信号が含まれ,その基本的な動作も従来(図10および図11)と同様である。
【0060】
従って,本実施の形態においても,電子シャッタの速度設定は,従来と同様にCCDセンサの電荷掃捨パルスXSUB単位で行なわれている。
【0061】
また,本実施の形態においても,装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞りが段階的にしか設定できない場合であってよい。すなわち,EV線図について,従来と同様に,図12に示すような,F値がF2またはF8の何れしか選択できず,その切り換えは,Lv12まではF2を,Lv12からはF8をそれぞれ選択するような場合である。
【0062】
つぎに,本実施の形態の特徴である,AGCアンプ105の利得制御について説明する。すなわち,本実施の形態では,CCD103の撮像信号の信号レベルをAGCアンプ105により補正する際に,シャッタ速度がCCD電荷掃捨パルスXSUB単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,CPU121およびSG部126によりAGCアンプ105の利得を制御する。
【0063】
図2は,本実施形態におけるAGCアンプ105の利得設定値と量子化誤差の関係を説明する図である。また,図3は,CPU121に内蔵されるROMテーブル121aの内容の一例を説明する図表である。図において、301は理論値によるTV値および1/T値,302はロード値によるTV値および1/T値,303はΔTVおよびAGC設定値(10進数表記)である。
【0064】
ここに,ROMテーブル121aは,露出調整における時間値(TV)に対して設定されるシャッタ速度とその時の量子化誤差を表形式で保持するデータテーブルである。特に、図3に示すデータテーブルは、量子化誤差ΔTがマイナスとなる方向に設定されており、このマイナスの量子化誤差ΔTを打ち消すために、ゲインをプラスとしたAGC設定値が設定されている。
【0065】
図3中,TVは時間値,1/Tはシャッタ速度,ロード値はCPU121がIPP107に設定するシャッタ速度,ΔTVは理論値TVとロード値によるTVとの差,AGCはΔTVから図2の関係に基づいて求められるAGCアンプ105に設定すべき利得値である。
【0066】
また,図3におけるΔTVは,理論値TVとロード値によるTVとの差として発生した量子化誤差であり,図2におけるΔTV(利得)は,図3におけるΔTVをAGCアンプ105の利得として補正する時に,AGCアンプ105(の利得制御を行うSG部126)に設定する値(AGC設定値)によりTV値換算として補正される量である。すなわち,理論値とロード値で生じるΔTV分をAGCアンプ105の利得として補正することにより適正露出とするものであり,AGC設定値で利得として補正される量をTV値換算でΔTV(利得)とした。
【0067】
例えば,適正露出とするために,TV10にする必要がある場合,図3により理論値TV10でロード値は“263”である。また図2に示すようにAGC設定値が初期値(20H)のままでは,図3から理論値TVとロード値によるTVとの差がΔTV=−0.0789になるので,これをAGC設定値を“35”にすることにより,ΔTV(利得)が“0.0789”分だけ補正されて適正露出にすることができる。
【0068】
また,本実施形態のデジタルカメラでは,CPU121およびSG部126によりAGCアンプ105の利得制御を行う際に,量子化誤差の内,シャッタ速度が高速側に設定されることにより発生する量子化誤差が打ち消されるように制御する。
【0069】
通常,AGCアンプ105の利得制御においては,AGC設定値の初期値を画像が良好になるところに設定する(図2では,“20H”)と,利得を下げる方向では,設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)がなくなってしまうことから,このように,シャッタ速度を設定する時に,利得を上げて補正するように,量子化誤差をシャッタ速度の高速側に設定する。
【0070】
例えば,図3において,理論値TV=10.125の時,理論値でのシャッタ速度は“1/1116.68[秒]”であるが,CCD電荷掃捨パルスXSUB単位によるロード値では,シャッタ速度に誤差が生じる。すなわち,設定できるロード値としては,“263(シャッタ速度:1/1081.53[秒])”または“262(シャッタ速度:1/1161.36[秒]”である。
【0071】
ここで,理論値に対してより近いシャッタ速度となるのはロード値“263”の方であるが,本実施の形態では,理論値に対して近いシャッタ速度の内,高速側のシャッタ速度となるロード値“262”によるシャッタ速度を設定する。この場合,ΔTV=−0.0566になるので,これをAGC設定値を“34”にすることにより,ΔTV(利得)が“0.0566”分だけ補正され,適正露出とすることができる。
【0072】
このように,量子化誤差をシャッタ速度の高速側(ゲインをプラス側)に設定することにより,AGCアンプ105の利得制御において,設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)のある部分を使用できることとなる。
【0073】
また,低照度時の撮影において行われるAGCアンプ105の利得制御と同様の制御形態となりシステム設計上有利である。すなわち,低輝度となると,シャッタ速度が遅くなり手ブレが発生しやすくなる。そこで,シャッタ速度がある値,例えば,1/60[秒]以下となる時は,シャッタ速度としては手ブレが発生しない1/60[秒]を設定して,設定するべきであったシャッタ速度との差ΔTVをAGCアンプ105の利得として補正するものである。
【0074】
最後に,当該デジタルカメラにおけるシャッタ速度の設定に関わる動作について,まとめて説明する。先ず操作者は,操作部123を介して撮影動作を設定する。CPUは121,IPP107からの輝度データにより露出を判定し,該露出の判定結果に応じて,CCD電荷読出パルスXSGおよびCCD電荷掃捨パルスXSUBを制御する。
【0075】
またCPU121は,TV値を計算し,該TV値から,図3に示したROMテーブル121aを参照して,IPP107に設定すべきシャッタ速度(ロード値)と,AGCアンプ105に設定すべきAGC値を決定し,SG部126を介し制御信号群c3によりAGCアンプ105の利得を設定する。
【0076】
なお、上記実施の形態では、図2に示す如き、利得(ΔT)のマイナス側にリニアリティ(線形性)がないAGCアンプを使用したが、利得のマイナス側にリニアリティのあるAGCアンプを使用した場合には、量子化誤差をシャッタ速度の低速側(すなわち、ゲインをマイナス側)に設定することも可能である。
【0077】
図4は、ゲインをマイナス側に補正するためのROMテーブル121aの内容を示す図表である。例えば,図4において,理論値TV=10.125の時,理論値でのシャッタ速度は“1/1116.68[秒]”であるが,CCD電荷掃捨パルスXSUB単位によるロード値では,シャッタ速度に量子化誤差が生じる。この場合、図4に示す如く、ロード値としては,“263(シャッタ速度:1/1081.53[秒])”が設定されている。
【0078】
従って、この場合には,量子化誤差ΔTV=0.0461になるので,これをAGC設定値を“31”にすることにより,ΔTV(利得)が“−0.0461”分だけ補正され,適正露出とすることができる。
【0079】
[実施の形態2]
上記した実施の形態1においては、CCD103の撮像信号の信号レベルを、AGCアンプ105のゲインを制御して補正する例を示したが、実施の形態2は、CCD103の撮像信号の信号レベルを、IPP107のデジタルゲイン調整部1075のゲインを制御して補正するものである。したがって、ここでは、異なる部分のみを説明する。
【0080】
実施の形態2におけるデジタルカメラは、実施の形態1に示したデジタルカメラ(図1)と同様のブロック構成とすることができる。
【0081】
図5は、実施の形態2における、図1のIPP107の詳細な構成を示す図である。
【0082】
IPP107は、図5に示す如く、A/D変換器106から入力したデジタル画像データをR・G・Bの各色成分に分離する色分離部1071と、分離されたR・G・Bの各画像データを補間する信号補間部1072と、R・G・Bの各画像データの黒レベルを調整するペデスタル調整部1073と、R,Bの各画像データの白レベルを調整するホワイトバランス調整部1074と、CPU121により設定されたゲインでR・G・Bの各画像データを補正するデジタルゲイン調整部1075と、R・G・Bの各画像データのγ変換を行うガンマ変換部1076と、RGBの画像データを色差信号(Cb,Cr)と輝度信号(Y)とに分離するマトリックス部1077と、色差信号(Cb,Cr)と輝度信号(Y)とに基づいてビデオ信号を作成し表示部122に出力するビデオ信号処理部1078と、CPU121とのインターフェースであるCPUI/F1079と、およびDCT108とのインターフェースであるDCTI/F1080等を備えている。
【0083】
上記したデジタルゲイン調整部1075は、RGB毎に、乗算器1075r,1075g,1075bを備えており、各乗算器1075r,1075g,1075bに入力するR・G・Bの画像データに、CPU121で設定されるRGBの各ゲインデータをそれぞれ乗算し、R・G・Bの画像データの信号レベルを調整する。
【0084】
本実施の形態においても,電子シャッタの速度設定は,実施の形態1と同様にCCDセンサの電荷掃捨パルスXSUB単位で行なわれている。
【0085】
また,本実施の形態においても,装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞りが段階的にしか設定できない場合であって良い。すなわち,EV図について,従来と同様に,図12に示すような,F値がF2またはF8の何れしか選択できず,その切り換えは,Lv12まではF2を,Lv12からはF8をそれぞれ選択するような場合である。
【0086】
つぎに,本実施の形態の特徴である,IPP107のデジタルゲイン調整部1075の利得制御について説明する。すなわち,本実施の形態では,CCD103の撮像信号の信号レベルをIPP107のデジタルゲイン調整部1075により補正する際に,シャッタ速度がCCD電荷掃捨パルスXSUB単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,CPU121によりデジタルゲイン調整部1075の利得を制御する。
【0087】
本実施の形態においても、上記図3で示したROMテーブル121aを使用してゲイン設定値を決定する。例えば、適正露出とするために,TVを10にする必要がある場合,図3により理論値TV10でのロード値は“263”である。また、この場合、図3から理論値TVとロード値によるTVとの差がΔTV=−0.0789になるので,デジタルゲイン調整部1075のΔTV(利得)を“0.0789”分だけ補正して適正露出とする。
【0088】
つぎに、AGC設定値に基づいて、デジタルゲイン調整部1075に乗算されるゲインデータの算出方法を図6のフローチャートを参照して説明する。
【0089】
図6は、デジタルゲイン調整部1075に乗算されるゲインデータの算出方法を説明するためのフローチャートである。
【0090】
先ず、図6のフローチャートで使用される変数を説明する。
【0091】
以下に示す変数は、単位はEV(Lv、TV、AVでも同じ意味合いになる。)で、1/16EVを1としている。
▲1▼ agc _value :ゲイン設定値であり、図3の表の量子化誤差ΔTVを補正する利得(ΔTV)に対応し16進表記されている。図3の量子化誤差ΔTVがマイナスとなる場合は、agc _value はプラスとなる。すなわち、agc _value は、ゲインを大きくする時にはプラスとなり、ゲインを小さくする時にはマイナスとなる。
▲2▼ agc _data :CPU121のD/A出力設定データであり、このデータにより、AGCアンプ105のゲインを設定できる。
▲3▼ agc _def :AGCアンプ105のゲインを1倍とするときのAGCアンプの入力コントロール電圧値(CPUのD/A設定値)
▲4▼ agc _data_cwe5〜7 :IPP107のデジタルゲイン調整部1075の乗算器1075r,1075g,1075cに乗算されるRGBの各ゲインデータである。
▲5▼ from_cwe5〜7 :CCD103のR,G,Bの各色ばらつきの調整値
▲6▼ agc _tbl [agc _data_calc]:AGC演算用の関数である。
agc _tbl [0 〜32]={32,33,34,36,38,39,41,43,45,47,49,51,53,56,58,61,64,66,69,72,76,79,83,86,90,94,98,103,107,112,117,122,128}
具体的には、agc _tbl [0 ]=32 、agc _tbl [32]=128となる。
agc _tbl [agc _data_calc]が、[32]の場合は、ゲインデータは1倍(±0EV)となり、[64]の場合は、ゲインデータが2倍(+1EV)となり、[128] の場合は、ゲインデータが4倍(+2EV)となる。
【0092】
図6において、先ず、ステップS1では、agc _data=agc _def とし、続いて、agc _data_calc=agc _value とする(ステップS2)。そして、Rのゲインデータagc _data_cwe5=agc _from_cwe5*agc _tbl[agc _data_calc]/32とし、Gのゲインデータagc _data_cwe6=agc _from_cwe6*agc _tbl[agc _data_calc]/32とし、Bのゲインデータagc _data_cwe5=agc _from_cwe7*agc _tbl[agc _data_calc]/32として(ステップS3)、当該フローを終了する。
【0093】
上記ゲイン演算処理で算出されたagc _data_cwe5〜7 は、IPP107のデジタルゲイン調整部1075のR・G・Bの各乗算器1075r,1075g,1075cにゲインとして乗算され、また、算出されたagc _dataは、AGCアンプ105のゲインとして設定されることになる。
【0094】
このように、デジタルゲイン調整部1075の利得を制御して撮像信号の信号レベルを補正することとしたので、広範囲に渡る利得調整が可能となり、撮像信号の信号レベルを広範囲に亘って補正することが可能となる。
【0095】
最後に,当該デジタルカメラにおけるシャッタ速度の設定に関わる動作について,まとめて説明する。先ず操作者は,操作部123を介して撮影動作を設定する。CPUは121,IPP107からの輝度データにより露出を判定し,該露出の判定結果に応じて,CCD電荷読出パルスXSGおよびCCD電荷掃捨パルスXSUBを制御する。また、CPU121は,TV値を計算し,該TV値から,図3に示したROMテーブル121aを参照して,IPP107に設定すべきシャッタ速度(ロード値)を決定する。
【0096】
そして、CPU121は、図3に示したROMテーブル121aを参照して,デジタルゲイン調整部1075の各乗算器1075r,1075g,1075cに乗算するRGBのゲインデータ(agc _data_cwe5〜7 )を算出して、この算出したRGBのゲインデータを、IPP107のデジタルゲイン調整部1075の乗算器1075r,1075g,1075cにそれぞれ乗算して、撮像信号の信号レベルを調整する。
【0097】
また、上記では、上記図3に示したゲインをプラス側に設定するテーブル(図3参照)を使用して、デジタルゲイン調整部1075のゲインを調整する場合を示したが、上記図4に示す、ゲインをマイナス側に設定するテーブルを使用して、ゲイン調整部1075のゲインを調整することにしても良い。
【0098】
AGCアンプは、設定値に対する利得のリニアリティのある部分が限られているのに対して、デジタルゲイン調整部1075においては、広範囲で利得の調整が可能となる。
【0099】
[実施の形態3]
実施の形態3は、CCD103の撮像信号の信号レベルを、AGCアンプ105およびIPP107のデジタルゲイン調整部1075の利得を制御して補正するものである。したがって、ここでは、異なる部分のみを説明する。
【0100】
実施の形態3におけるデジタルカメラは、実施の形態1に示したデジタルカメラ(図1)と同様のブロック構成とすることができ、また、IPP107は、実施の形態2において、図5で示した構成とすることができる。
【0101】
本実施の形態においても,電子シャッタの速度設定は,実施の形態1と同様にCCDセンサの電荷掃捨パルスXSUB単位で行なわれている。
【0102】
また,本実施の形態においても,装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞りが段階的にしか設定できない場合であって良い。すなわち,EV図について,従来と同様に,図12に示すような,F値がF2またはF8の何れしか選択できず,その切り換えは,Lv12まではF2を,Lv12からはF8をそれぞれ選択するような場合である。
【0103】
つぎに、本実施の形態の特徴である、AGCアンプ105およびIPP107の利得制御について説明する。
【0104】
本実施の形態では,CCD103の撮像信号の信号レベルをAGCアンプ105およびIPP107のゲイン調整部1075により補正する際に,シャッタ速度がCCD電荷掃捨パルスXSUB単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,CPU121およびSG部126によりAGCアンプ105の利得を制御するか、若しくはCPU121によりIPP107のデジタルゲイン調整部1075の利得を制御する。
【0105】
通常,AGCアンプ105の利得制御においては,初期値を画像が良好になるところに設定すると,利得を下げる方向(ゲインをマイナスとする方向)では設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)がないことから,AGCアンプ105では、量子化誤差をシャッタ速度の高速側に設定した場合に、利得を上げて(ゲインをプラスとして)撮像信号の信号レベルを補正する。他方、デジタルゲイン調整部1075の利得制御においては、広範囲(ゲインをマイナスとする方向およびゲインをプラスとする方向)に亘る利得調整が可能であるので、量子化誤差をシャッタ速度の低速側に設定した場合に、利得を下げて(ゲインをマイナスとして)撮像信号の信号レベルを補正する。
【0106】
すなわち、本実施の形態においては、図3に示したゲインをプラスとするテーブルを用いてAGCアンプ105の利得制御を行い、図4に示したゲインをマイナスとするテーブルを用いてIPP107のデジタルゲイン調整部1075の利得制御を行う。
【0107】
なお、図3と図4のいずれかのテーブルを選択する基準としては、例えば、シャッタ速度の理論値に対する量子化誤差ΔTVの絶対値が小さくなる方のテーブルを選択することにしても良い。具体的には、例えば、TVを10.125にする必要がある場合は、図3のテーブルにおいては、理論値TV=10.125でのロード値は262であり、この時の量子化誤差ΔTVは−0.0566である。一方、図4のテーブルにおいては、理論値TV=10.125でのロード値は262であり、この時の量子化誤差ΔTVは0.0461である。従って、TVを10.125にする必要がある場合は、量子化誤差の絶対値の小さくなる図4のテーブルを使用する。これにより、利得の変化量を小さくすることができる。
【0108】
図7は、本実施の形態におけるAGCアンプ105の入力コントロール電圧(V)と出力ゲイン(dB)の関係を説明する図である。
【0109】
図7に示す曲線は、コントロール電圧Vccを4.5V,4.75V,5Vとした場合の、入力コントロール電圧(V)と出力ゲイン(dB)との特性を、それぞれ示している。図7に示す如く、出力ゲイン(dB)が8dB以下では、ニアリティが無くなっている。
【0110】
つぎに、AGCアンプ105およびデジタルゲイン調整部1075に設定されるゲインデータの算出方法を図8のフローチャートを参照して説明する。
【0111】
図8は、AGCアンプ105およびデジタルゲイン調整部1075に設定されるゲインデータの算出方法を説明するためのフローチャートである。
【0112】
先ず、図8のフローチャートで使用される変数を説明する。
【0113】
以下に示す変数は、単位はEV(Lv、TV、AVでも同じ意味合いになる。)で、1/16EVを1としている。
▲1▼agc _value :ゲイン設定値であり、図3および図4のテーブルの量子化誤差ΔTVを補正する利得(ΔTV)に対応する(16進形式で表記)。図3に示す如く量子化誤差ΔTVがマイナスとなる場合は、agc _value はプラスとなり、図4に示す如く量子化誤差ΔTVがプラスとなる場合は、agc _value はマイナスとなる。すなわち、agc _value は、ゲインを大きくする時にはプラスとなり、ゲインを小さくする時にはマイナスとなる。
【0114】
具体的には、agc _value とAGCアンプ105の出力ゲイン(dB)との関係は以下の如くとなる。agc _value=0 でAGCアンプ105の出力ゲインは8dBとなり、agc _value=0x08でAGCアンプ105の出力ゲインは8+(6*0.5)=11dBとなり、agc _value=0x10でAGCアンプ105の出力ゲインは8+(6*1.0)=14dBとなり、agc _value=0x18でAGCアンプ105の出力ゲインはAGCは8+(6*1.5)=17dBとなる。
【0115】
▲2▼agc _data :CPU121のD/A出力設定データであり、このデータにより、AGCアンプ105のゲインを設定できる。
▲3▼agc _data_cwe5〜7 :IPP107のデジタルゲイン調整部1075の乗算器1075r,1075g,1075cに乗算されるRGBの各ゲインデータである。
▲4▼from_cwe5〜7 :CCD103のR,G,Bの各色ばらつきの調整値である。
▲5▼agc _k _plus,agc _k _plus1 〜3 :AGCアンプ105のゲインが、設定値(D/A値)に対して、リニアに変わらないための各区間の入力コントロール電圧に対する出力ゲイン(dB)である。
【0116】
具体的には、agc _k _plusは8dB〜11dBまでの入力コントロール電圧に対する出力ゲイン(dB)の増加率、agc _k _plus_1 は11dB〜14dBまでの入力コントロール電圧に対する出力ゲインの増加率、agc _k _plus_2 は14dB〜17dBまでの入力コントロール電圧に対する出力ゲインの増加率、 agc_k _plus_3 は17dB以上の入力コントロール電圧に対する出力ゲインの増加率をそれぞれ示している。
【0117】
▲6▼agc _def ,agc _def1〜3 :agc _k _plus,agc _k _plus1 〜3 の各シフト値である。具体的には、agc _def は出力ゲインが8dBのAGCアンプ105の入力コントロール電圧値(CPUのD/A設定値)、agc _def _1 は出力ゲインが11dBのAGCアンプ105の入力コントロール電圧値(CPUのD/A設定値)、agc _def _2 は出力ゲインが14dBのAGCアンプ105の入力コントロール電圧値(CPUのD/A設定値)、agc _def _3 は出力ゲインが17dBのAGCアンプ105の入力コントロール電圧値(CPUのD/A設定値)をそれぞれ示している。
【0118】
▲7▼agc _tbl [agc _data_calc]:AGC演算用の関数である。
agc _tbl [0 〜32]={32,33,34,36,38,39,41,43,45,47,49,51,53,56,58,61,64,66,69,72,76,79,83,86,90,94,98,103,107,112,117,122,128}
具体的には、agc _tbl [0 ]=32 、agc _tbl [32]=128となる。
そして、agc _tbl [agc _data_calc]が、[32]の場合は、ゲインデータは1倍(±0EV)となり、[64]の場合は、ゲインデータが1/2倍(−1EV)となり、[128] の場合は、ゲインデータが1/4倍(−2EV)となる。
【0119】
つぎに、図8のフローチャートを説明する。図8において、先ず、agc _value が「0」より小か否かの判断が行われ(ステップS10)、agc _value が「0」より小の場合には、ステップS11に移行する一方、agc _value が「0」以上の場合には、ステップS14に移行する。
【0120】
さて、ステップS11では、agc _data=agc _def とし、続いて、agc _data_calc=-(agc _value)がとする(ステップS3)。続いて、Rのゲインデータagc _data_cwe5=agc _from_cwe5*32/agc_tbl[agc _data_calc] とし、Gのゲインデータagc _data_cwe6=agc _from_cwe6*32/agc_tbl[agc _data_calc] とし、Bのゲインデータagc _data_cwe5=agc _from_cwe7*32/agc_tbl[agc _data_calc] として(ステップS4)、当該フローを終了する。
【0121】
他方、ステップS14では、agc _value が「0」か否かの判断が行われ、agc _value が「0」でない場合にはステップS16に移行する一方、agc _value が「0」の場合には、ステップS15に移行して、agc _data=0 とし、ステップS23に移行する。
【0122】
ステップS16においては、agc _value が「0x18」より大か否かの判断が行われ、agc _value が「0x18」以下の場合には、ステップS18に移行する一方、agc _value が「0x18」より大となる場合には、agc _data=(agc_value-0x18) *agc _k _plus3/16+agc_def _3 とし(ステップS17)、ステップS23に移行する。
【0123】
ステップS18においては、agc _value が「0x10」より大か否かの判断が行われ、agc _value が「0x10」以下の場合には、ステップS20に移行する一方、agc _value が「0x10」より大となる場合には、agc _data=(agc_value-0x10) *agc _k _plus2/16+agc_def _2 とし(ステップS19)、ステップS23に移行する。
【0124】
ステップS20においては、agc _value が「0x08」より大か否かの判断が行われ、agc _value が「0x08」以下の場合には、ステップS22に移行する一方、agc _value が「0x08」より大となる場合には、agc _data=(agc_value-0x08) *agc _k _plus1/16+agc_def _1 とし(ステップS21)、ステップS23に移行する。
【0125】
ステップS22においては、agc _data=agc _value *agc _k _plus/16+agc _def とし、ステップS23に移行する。
【0126】
さて、ステップS23では、agc _data_calc=0 とし、続いて、Rのゲインデータagc _data_cwe5=agc _from_cwe5とし、Gのゲインデータagc _data_cwe6=agc _from_cwe6とし、Bのゲインデータagc _data_cwe5=agc _from_cwe7として(ステップS24)、当該フローを終了する。
【0127】
上記処理で算出されたagc _data_cwe5〜7 は、IPP107のデジタルゲイン調整部1075のR・G・Bの各乗算器1075r,1075g,1075bにゲインとして乗算され、また、上記処理で算出されたagc _dataは、AGCアンプ105のゲインとして設定されることになる。
【0128】
これにより,AGCアンプ105の利得制御においては、AGCアンプ105の設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)のある部分(ゲインをプラスとする方向)を使用し、AGCアンプ105の利得のリニアリティがない範囲(ゲインをマイナスとする方向)に関しては、デジタルゲイン調整部1075により利得調整することとしたので、広範囲に亘る利得調整が可能となり、撮像信号の信号レベルを広範囲に亘って補正することが可能となる。
【0129】
最後に、当該デジタルカメラにおけるシャッタ速度の設定に関わる動作について,まとめて説明する。先ず操作者は,操作部123を介して撮影動作を設定する。CPU121は,IPP107からの輝度データにより露出を判定し,該露出の判定結果に応じて,CCD電荷読出パルスXSGおよびCCD電荷掃捨パルスXSUBを制御する。
【0130】
またCPU121は,TV値を計算し,該TV値から,図3若しくは図4に示したROMテーブル121aを参照して,IPP107に設定すべきシャッタ速度(ロード値)を決定する。そして、CPU121は、図3若しくは図4のテーブルを参照して、AGCアンプ105に設定するゲインデータ(agc _data)およびデジタルゲイン調整部1075の各乗算器1075r,1075g,1075bに乗算するRGBのゲインデータ(agc _data_cwe5〜7 )を算出する。
【0131】
続いて、CPU121は、この算出したゲインデータ(agc _data)をAGCアンプ105に設定すると共に、算出したRGBのゲインデータ(agc _data_cwe5〜7 )を、デジタルゲイン調整部1075の乗算器1075r,1075g,1075cにそれぞれ乗算して、撮像信号の信号レベルを調整する。
【0132】
【発明の効果】
以上説明したように,本発明の請求項1に係るデジタルカメラによれば,CCDの撮像信号の信号レベルを可変利得増幅器により補正する際に,シャッタ速度がCCD電荷掃捨パルス単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,制御手段により可変利得増幅器の利得を制御することとしたので,装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞りが段階的にしか設定できないような場合においても,シャッタ速度が高速となっても露出誤差を少なくでき,電子シャッタのみで幅広く適正な露出制御を行い得るデジタルカメラを提供することができる。
【0133】
また,請求項2に係るデジタルカメラによれば,制御手段は,量子化誤差の内,シャッタ速度が高速側に設定されることにより発生する量子化誤差が打ち消されるように,可変利得増幅器の利得を制御することとしたので,可変利得増幅器の利得制御において,設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)のある部分を使用でき,また,低照度時の撮影において行われる可変利得増幅器の利得制御と同様の制御形態となりシステム設計上有利なデジタルカメラを提供することができる。
【0134】
また,請求項3に係るデジタルカメラによれば,制御手段は,露出調整における時間値(TV)に対して設定されるシャッタ速度とその時の量子化誤差を表形式で保持するデータテーブルを参照して,可変利得増幅器の利得制御を行う信号を生成することとしたので,複雑な演算が不要となって制御手段の演算負荷が削減され,処理が高速化され,また,可変利得増幅器の利得を変更した際のCCDによる測光を繰返すことなく,量子化誤差を打ち消して適正な露出制御を行うことができ,全体的な操作処理を高速化し得るデジタルカメラを提供することができる。
【0135】
また、請求項4に係るデジタルカメラによれば,CCDの撮像信号の信号レベルをデジタルゲイン調整手段により補正する際に、シャッタ速度が(制御信号群c1に含まれる)CCD電荷掃捨パルス単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,制御手段によりデジタルゲイン調整手段の利得を制御することとしたので、装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞りが段階的にしか設定できないような場合においても,シャッタ速度が高速となっても露出誤差を少なくでき,電子シャッタのみで幅広く適正な露出制御を行い得るデジタルカメラを提供することができる。また、デジタルゲイン調整手段は、広範囲に渡る利得調整が可能であるので、撮像信号の信号レベルを広範囲に渡って補正することが可能となる。
【0136】
また,請求項5に係るデジタルカメラによれば、デジタルゲイン調整手段をRGB毎に設けられた乗算器で構成し、当該乗算器に入力するRGBの撮像信号に、制御手段121により算出されるゲインデータを乗算して、撮像信号の信号レベルを調整することとしたので、簡単な構成で、入力する撮像信号の信号レベルをデジタル的に補正が可能なとデジタルカメラを提供することができる。
【0137】
また,請求項6に係るデジタルカメラによれば、CCDの撮像信号の信号レベルを可変利得増幅器および/またはデジタルゲイン調整手段により補正する際に,シャッタ速度が(制御信号群c1に含まれる)CCD電荷掃捨パルス単位で設定されることにより発生する量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,制御手段及により可変利得増幅器および/またはデジタルゲイン調整手段の利得を制御することとしたので、装置のシステム設計上の制約や装置の低コスト化の要請から,絞りが段階的にしか設定できないような場合においても,シャッタ速度が高速となっても露出誤差を少なくでき,電子シャッタのみで幅広く適正な露出制御を行い得るデジタルカメラを提供することができる。また、広範囲に亘る利得調整が可能となるので、撮像信号の信号レベルを広範囲に渡って補正することが可能となる。
【0138】
また,請求項7に係るデジタルカメラによれば,制御手段は,量子化誤差の内,シャッタ速度が高速側に設定されることにより発生する量子化誤差が打ち消されるように,可変利得増幅器の利得を制御する一方、制御手段は、前記量子化誤差の内,シャッタ速度が低速側に設定されることにより発生する量子化誤差が打ち消されるように前記デジタルゲイン調整手段の利得を制御することとしたので、可変利得増幅器の利得制御において,設定値に対する利得のリニアリティ(線形性)のある部分を使用でき,また,可変利得増幅器の利得のリニアリティのない部分に関しては、デジタルゲイン調整手段により利得調整できるので、広範囲に渡る利得調整が可能となり、撮像信号の信号レベルを広範囲に亘って補正可能なデジタルカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態1におけるAGCアンプの利得設定値と量子化誤差の関係を説明する説明図である。
【図3】図1に示したCPUに内蔵されるROMテーブルの内容を説明する図表である(その1)。
【図4】図1に示したCPUに内蔵されるROMテーブルの内容を説明する図表である(その2)。
【図5】実施の形態2に係るIPPの詳細な構成を示すブロック図である。
【図6】デジタルゲイン調整部に乗算されるゲインデータの算出方法を説明するためのフローチャートである。
【図7】実施の形態3に係るAGCアンプの入力コントロール電圧(V)と出力ゲイン(dB)との関係を示す説明図である。
【図8】AGCアンプおよびデジタルゲイン調整部に設定されるゲインデータの算出方法を説明するためのフローチャートである。
【図9】従来の代表的なデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図10】連続可変シャッタコントロール信号によるシャッタ速度の制御を示す説明図である。
【図11】
CPU内蔵のROMテーブルの説明図であり,図11(a)は高速シャッタモード,図11(b)は低速シャッタモードについてそれぞれ示している。
【図12】EV線図の一例を示す説明図である。
【図13】1/16TV単位で求めた各TV値に対する値の変化を説明する説明図(その1)である。
【図14】1/16TV単位で求めた各TV値に対する値の変化を説明する説明図(その2)である。
【図15】1/16TV単位で求めた各TV値に対する値の変化を説明する説明図(その3)である。
【符号の説明】
101,401 レンズ
102,402 オートフォーカス等を含むメカ機構
103,403 CCD(電荷結合素子)
104,404 CDS(相関2重サンプリング)回路
105 可変利得増幅器(AGCアンプ)
106,406 A/D変換器
107 IPP(Image Pre-Processor)
108 DCT(Discrete Cosine Transform)
109 コーダー(Huffman Encoder/Decoder)
110 MCC(Memory Card Controller)
111 RAM(内部メモリ)
112 PCカードインタフェース
121,421 CPU(制御手段)
121a,421a ROMテーブル
122 表示部
123 操作部
125 モータドライバ
126 SG(制御信号生成)部,(制御手段)
127 ストロボ
128 バッテリ
129 DC−DCコンバータ
150 PCカード
1071 色分離部
1072 信号補間部
1073 ペデスタル調整部
1074 ホワイトバランス調整部
1075 デジタルゲイン調整部(デジタルゲイン調整手段)
1076 γ変換部
1077 マトリクス部
1078 ビデオ信号処理部
1079 CPUI/F
1080 DCTI/F
1075r,1075g,1075b 乗算器
con1〜con3,con41,con42 制御信号
c1〜c4,c41〜c43 制御信号群
BUS 内部バス
sel 選択信号
Claims (7)
- 被写体を撮像する撮像手段たるCCDと,段階的に絞り値を設定可能な絞りとを備え,前記CCDの電荷掃き捨て制御を行うパルス単位でシャッタ速度を設定するデジタルカメラにおいて,
前記CCDの撮像信号の信号レベルを補正する可変利得増幅器と,
シャッタ速度を前記CCD電荷掃捨パルス単位で設定することにより発生する,理論値に対する実際のシャッタ速度のズレである量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,前記可変利得増幅器の利得を設定する制御手段と,
を有することを特徴とするデジタルカメラ。 - 前記制御手段は,前記量子化誤差の内,シャッタ速度が高速側に設定されることにより発生する量子化誤差を打ち消すように,前記可変利得増幅器の利得を設定することを特徴とする請求項1に記載のデジタルカメラ。
- 前記制御手段は,露出調整における時間値(TV)に対して設定されるシャッタ速度とその時の量子化誤差を表形式で保持するデータテーブルを有することを特徴とする請求項1または2に記載のデジタルカメラ。
- 被写体を撮像する撮像手段たるCCDと,段階的に絞り値を設定可能な絞りとを備え,前記CCDの電荷掃き捨て制御を行うパルス単位でシャッタ速度を設定するデジタルカメラにおいて,
前記CCDの撮像信号の信号レベルを補正するデジタルゲイン調整手段と,
シャッタ速度を前記CCD電荷掃捨パルス単位で設定することにより発生する,理論値に対する実際のシャッタ速度のズレである量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,前記デジタルゲイン調整手段の利得を設定する制御手段と,
を有することを特徴とするデジタルカメラ。 - 前記デジタルゲイン調整手段は,RGB毎に設けられた乗算器からなり,当該乗算器に入力するRGBの撮像信号に,前記制御手段により算出されるゲインデータを乗算して,当該撮像信号の信号レベルを調整することを特徴とする請求項4に記載のデジタルカメラ。
- 被写体を撮像する撮像手段たるCCDと,段階的に絞り値を設定可能な絞りとを備え,前記CCDの電荷掃き捨て制御を行うパルス単位でシャッタ速度を設定するデジタルカメラにおいて,
前記CCDの撮像信号の信号レベルを補正可能な可変利得増幅器と,
前記CCDの撮像信号の信号レベルを補正可能なデジタルゲイン調整手段と,
シャッタ速度を前記CCD電荷掃捨パルス単位で設定することにより発生する,理論値に対する実際のシャッタ速度のズレである量子化誤差若しくは露出誤差を打ち消すように,前記可変利得増幅器および/または前記デジタルゲイン調整手段の利得を設定する制御手段と,
を有することを特徴とするデジタルカメラ。 - 前記制御手段は,前記量子化誤差の内,シャッタ速度が高速側に設定されることにより発生する量子化誤差を打ち消すように,前記可変利得増幅器の利得を設定する一方,前記量子化誤差の内,シャッタ速度が低速側に設定されることにより発生する前記量子化誤差を打ち消すように,前記デジタルゲイン調整手段の利得を設定することを特徴とする請求項6に記載のデジタルカメラ。
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