JP4469486B2 - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置及び撮像方法に関し、特に、種々の撮影状況下において好適に使用可能な撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図11に、従来の撮像装置の一例を示す。図11に示したように、上記撮像装置は絞り兼用シャッタ100、レンズ101、撮像素子102、CDS103、A/D変換器104、タイミングジェネレータ105(TG)からなるアナログ部と、ROM1108、RAM109、CPU1106、機器を操作するための操作部1107、映像信号を記録するための記録部110からなっている。
【0003】
撮像素子102は、TG105からの制御信号に従って動作し、TG105、CDS103、A/D変換器104への設定は図示しないシリアル通信線を介してCPU1106が行う。上記CPU1106は、操作部1107からの入力信号により撮影のための各部の制御を行う。
【0004】
上記のように構成された撮像装置は、撮像時には以下のように動作する。
先ず、操作部1107より映像撮影の命令が入力されると、CPU1106は図示しない撮像系の電源を投入し、電圧が一定に落ち着いた後にTG105、CDS103、A/D変換器104に任意の設定を行って撮影を開始する。
【0005】
先ず、CPU1106からTG105にクロック及び水平・垂直同期信号が送られる。これに基づきTG105は撮像素子102へ駆動信号を出力し、またCDS103及びA/D変換器104へサンプリングクロックを出力する。
【0006】
撮像素子から出力された映像信号はA/D変換器104へ入力され、サンプリングクロックのレートに従ってデジタルデータとしてCPU1106へ送られる。以上の動作を一定時間について行い、電源投入後の初期化動作とする。
【0007】
1回の撮影動作は以下のようになる。すなわち、先ず初期化動作終了後、AE、AF動作を行う。設定された周期の同期信号に基づき撮像素子の駆動を行い、A/D変換器104から出力された1周期分のデジタルデータをCPU1106はRAM109上の任意の領域に記録し、このデータに対して任意の演算を行うことで絞り兼用シャッタ100及びレンズ100の位置を任意の制御値分駆動し、露出及び焦点距離を合わせる。また、本露光時の露光時間t0を算出する。AE、AF動作終了後、画像撮影のための本露光及び読み出し動作を行う。
【0008】
図12に、この時の駆動波形の様子を示す。先ず、本露光期間の開始となるVD信号が送られ、そこから読み出しパルスXSGが出力される間の期間、撮像素子上の電荷を吐き出すための高速読み出しパルスXSUBが出力され、ここまでは空読み期間となる。
【0009】
次に、本露光動作となる。読み出しパルス出力後、先に計算された露光時間t0に見合うだけの電子シャッタXSUBが出力され、この出力終了後より本露光となる。任意の露光時間の経過後、絞り兼用シャッタを閉じて露光を終了する。次の読み出しパルスXSG出力後より読み出し動作となる。
【0010】
図示しない転送パルスに従い撮像素子102より読み出された映像信号はCDS103、A/D変換器104を介してデジタルデータに変換され、CPU1106ではこのデータをRAM109上の任意の領域に記録する。RAM109上のデータは任意のフォーマットに変換され、CPU1106によって記録部110上の記録媒体に記録され、撮影動作を完了する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従来の撮像装置では、長時間露光動作や高感度撮影を行う場合、アナログ出力電圧がA/D変換器アナログ部のレンジを超えない範囲に抑える必要があった。また、長時間露光では暗電流成分の増加等により信号成分が減少してS/Nが悪化する傾向があるため、画質を落とさずに長時間の撮影を行うことが難しい問題点があった。
【0012】
本発明は上述の問題点にかんがみ、種々の撮影条件下においても画質を落とすことなく良好な画質が得られるようにすることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、被写体光を画像信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段の露光時間を決定する決定手段と、上記決定手段により決定された上記露光時間と、撮影モードに応じた所定値とを比較する比較手段と、上記露光時間が上記所定値以下である場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて1回で読出すように制御し、上記露光時間が上記所定値よりも長い場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて複数回に分けて読み出すように制御する制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置の他の特徴とするところは、上記撮像手段からの複数回に分けて読み出された画像信号を加算して所定の画像信号を生成する信号処理手段を有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置のその他の特徴とするところは、上記撮影モードは、単写撮影モードと連写撮影とを含む複数のモードであることを特徴とする。
また、本発明の撮像装置のその他の特徴とするところは、上記撮影モードは、シャッタ優先と絞り優先とを含む複数のモードであることを特徴とする。
【0014】
本発明の撮像方法は、撮像手段に光学像を入力する露光動作を行い、上記光学像を上記撮像手段により電気信号に変換して映像信号を生成する撮像方法であって、上記撮像手段の露光時間を決定する決定工程と、上記決定工程により決定された上記露光時間と、撮影モードに応じた所定値とを比較する比較工程と、上記露光時間が上記所定値以下である場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて1回で読み出すように制御し、上記露光時間が上記所定値よりも長い場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて複数回に分けて読み出すように制御する制御工程とを有することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
<第1の実施の形態>
以下、本発明の撮像装置、撮像方法及び記憶媒体の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる撮影装置の構成例を示すブロック図である。
【0017】
図1に示したように、本実施の形態の撮像装置はレンズ101、絞り兼用シャッタ100、レンズ101とシャッタを駆動する駆動部112、CCD102、CDS103、A/D変換器104、撮像素子を駆動するためのタイミングジェネレータ105(以下TG)、CPU106、ROM108、RAM109、映像信号を記録する記録部110、撮影した映像や撮影条件を表示する表示部111、及び操作部107からなっている。
【0018】
操作部107には、図示しないレリーズボタン及び絞り値・感度・露光時間を設定するためのスイッチ、単写/連写/バルブ設定ボタン、メインスイッチがある。
【0019】
レリーズボタンは第1の押圧状態S1、第2の押圧状態S2の2段階の押圧状態が可能に構成され、第2の押圧状態S2への移行は第1の押圧状態S1を必ず通過するようになされている。
【0020】
本実施の形態の撮影装置では、露光時間と単写/連写/バルブ設定という撮影条件の関係から、撮影シーケンスを通常露光モードと複数露光モードに切り替える。
【0021】
先ず、単写設定での撮影動作について、処理手順を説明するフローチャートを図2に示す。以下、このフローチャートに沿って説明する。
操作部107よりメインスイッチが入れられる(ステップS1)と、撮影装置は表示部111へ動画を表示するムービーモードに移行する(ステップS2)。CPU106はTG105、CDS103、A/D変換器104に対してムービー動作の設定を行い、TG105へ水平・垂直同期信号の出力を開始する。
【0022】
ムービー用の映像周期に合った同期信号がTG105へ送られると、任意の周期でCCD102の露光・読み出しが行われる。CCD102からの信号はCDS103、A/D変換器104を介してデジタル信号に変換された後、CPU106へ送られ、RAM109上に一時記録される。
【0023】
1周期分の信号を記録した後、RAM109上の映像信号に対してCPU106は任意の信号変換を行い、表示用の信号に変換する。そして、変換いた後でCPU106は映像信号を順次表示部111へ送り、ムービー映像として順次表示する。
【0024】
この状態で、レリーズボタンが第1の押圧状態S1となると(ステップS3)、撮影装置は測距モードとなる(ステップS17)。また、レリーズボタンが第1の押圧状態S1、第2の押圧状態S2と順次に押下された場合(ステップS4)は測距モードに移行せず、直ちに本撮影に移行する(ステップS5)。測距モード(ステップS17)では、CPU106は静止画撮影のための設定を各部へ行い、静止画用の同期信号をTG105へ送る。
【0025】
TG105は、静止画用駆動信号をCCD102へ送り、静止画映像信号の露光・読み出しを行い、CDS103、A/D変換器104を介してデジタル映像信号がRAM109に供給されてへ記録される。
【0026】
CPU106は、RAM109上に記録された映像信号に対して演算処理を行って絞り値を求め、駆動部112へ制御値を送って適正露光とした後、AF制御値を求めるための露光に移行する。
【0027】
また、CPU106はレンズ位置を設定された数点の位置に順次移動させ、各位置で撮影を行う。レンズ位置をずらした複数枚の映像信号をRAM109上に記録した後、AF制御値を求めるための演算を行う。
【0028】
AF制御値が任意の閾値以内の場合(ステップS18)には、AE・AF調整終了となる。閾値外の場合にはこれまでの評価回数を設定し、評価回数が任意の回数以内の場合(ステップS19)には、 CPU106は求められた制御値を駆動部112へ送り、再度AF動作を行う。以降、評価値が適切な値となるまで任意の回数調整を行う。
【0029】
調整終了もしくは任意の調整回数終了後にAE・AF動作を終了し、CPU106は再びムービーモードへ移行する。この時は、適正露出及びピントの合った映像信号が表示される。調整終了後、レリーズボタンが第1の押圧状態S1を保持するように更に押し続けられている場合は、現在のAE、AF状態を保持する。
【0030】
次に、レリーズボタンが第2の押圧状態S2となるように押される(ステップS4)と、撮影装置は本撮影モード(ステップS5)へ移行する。CPU106は、先ず測距モードへ移行し、再度AE・AF動作を行い(ステップS6)、適正な画質の映像が得られるように調整を行う。
【0031】
この時、撮影者により撮影パラメータが予め設定されている場合は、その制限条件下でAE、AF動作を行い、本露光時の露光時間を求める(ステップS7)。単写時は、求められた露光時間が予め決められた設定値ts以上の場合、複数露光モード(ステップS8)となり、それ以下の露光時間の場合には通常露光モード(ステップS14)となる。決定された露光時間t1がts以下の通常露光モードでの動作は以下のようになる。
【0032】
AE・AF調整後、CPU106は本撮影モードへ移行する。この時のCCD駆動信号の一部を図3に示す。先ず、本露光用の同期信号の出力を開始し、CCD102の本露光読み出しを開始する(ステップS15)。
【0033】
各部動作の安定のための任意の時間経過後、メカシャッタを開くが、このときCCD102は電子シャッタによる電荷吐き出し状態とする。そして、先に演算された露光時間t1に基づいたタイミングで電子シャッタを止め、本露光を開始する。求められた露光時間t1の経過後、CPU106はメカシャッタを閉じ、本露光を終了する。
【0034】
次の同期信号の任意のタイミングより露光された映像信号の読み出しを開始する(ステップS16)。本露光データは、ムービーモード時と同様、CDS103、A/D変換器104を通じてデジタルデータに変換され、CPU106によりRAM109上の任意の領域に記録される。
【0035】
CPU106は、RAM109へ記録されたデータに対し先ず欠陥画素補正を行い、その後記録する画像フォーマットに応じた信号変換を行い(ステップS20)、再度RAM109上の別の領域に記録する。任意の画像フォーマットに変換された映像信号は記録部110へ送られ、記録媒体上に記録される(ステップS21)。
【0036】
画像記録後、単写時では(ステップS22)信号変換前のデータに対して、CPU106はムービーモード時と同様の信号変換を行い、変換後信号を表示部111へ送り、撮影画像を表示する(ステップS24)。
【0037】
この時点で、レリーズボタンが第2の押圧状態S2を保持するように押し続けられている場合(ステップS25)、表示部111での撮影画像の表示を、レリーズボタンの押下状態が第2の押圧状態S2から解放されるまで継続する。そして、第2の押圧状態S2が解放された後、単写時は本撮影モードからムービーモードへ移行し(ステップS2)、上述したムービー撮影動作を行う。
【0038】
次に、複数露光モードについて説明する。操作部107で閾値tsより長い露光時間を設定された場合や測距モードで計測された露光時間が閾値となる露光時間tsより長い場合、CPU106は複数露光モードでの動作を開始する(ステップS8)。
【0039】
複数露光モードでは、露光時間を予め決められた一定時間tsごとに区切って露光・読み出しを行い、出力される複数枚の映像信号を演算し、最終的に1枚の映像信号を得るものである。
【0040】
図4に、複数露光モードでの駆動信号を示す。図4中、tsが1回の露光時間の単位であり、複数回ts時間の露光を繰り返して複数枚の映像信号を得、取り込まれた映像信号をメモリ上で加算して最終的な映像信号を得る。
【0041】
図5に示すように、複数露光モード撮影時では、映像信号に暗電流成分が乗った信号がCCD102から出力されるが、この暗電流を加えた信号のts時間での値を最大値とすることで、ts時間以上の長秒撮影においてもA/D変換器104の入力レンジを広げることなく映像信号を取り込むことが可能となり、ダイナミックレンジが広くてS/Nの良い映像信号が得られる。
【0042】
以下に、複数露光モードでの動作を示す。
先ず、ムービーモードにおいて、第1の押圧状態S1となるようにレリーズボタンが押され、測距結果より露光単位tsより長い露光時間が設定されたものとする。CPU106は、AEデータを元に絞りを任意の値に調整し、ムービーモードに移行する。
【0043】
長秒時のムービーモードでは、露光時間がムービーでの露光単位時間以上になるため、他のパラメータを調整して露光時間がムービーレートとなるようにし、通常露光時と同じように撮影者に対して表示するが、実際の露光条件と同じ画像レートでの表示も操作部107への設定で可能である。
【0044】
この場合、ムービーの表示レートは落ちるが、本撮影時と同じ映像が見られる。ここでは、図6に示すように露光時間がムービーレートTmの4倍であるときの動作を述べる。
【0045】
先ず、CPU106はムービーモードにおいてTG105等へ設定を行うが、このとき、TG105が出すセンサへの電子シャッタパルスが4Vに一度だけ出るような設定を行い、センサの駆動を開始する。
【0046】
センサからは、1V(ステップTm)ごとに適正露光時間の1/4分の信号が読み出され、CDS103、A/D変換器104を介してデジタルデータとしてCPU106に送られ、RAM109上の任意の領域に記録される。
【0047】
CCD102では、4Vに1回だけ電子シャッタによる電荷吐き出し動作が行われる。したがって、電子シャッタが加えられない4Vの映像信号は連続的に露光された映像信号となっている。
【0048】
RAM109上に記録された映像信号に対して、CPU106は最初にCCD102の欠陥画素補正を順次に行っていく。4枚分の映像信号が記録された時点で、CPU106は4枚の映像信号を加算して1枚の映像信号に変換する。そして、更に表示用のための信号変換を行い、RAM109上の別の領域に記録する。表示用信号は、次の表示用信号が作成される間の4V期間、RAM109上に保持されて同じ映像を表示する。
【0049】
次に、本撮影モードについて述べる。ムービーモード中にレリーズボタンが第2の押圧状態S2となるように押された場合(ステップS4)、先ずCPU106は測距モードに移行し(ステップS5)、本撮影のためのAE、AF動作を行い、適正な画質の映像が得られるように調整を行う。この時点で求められた露光時間t2がts以上の場合(ステップS7)、複数露光モードとなる(ステップS8)。
【0050】
複数露光撮影モードは、通常露光と同様に先ず本露光用の同期信号の出力を開始し、CCD102の本露光読み出しを開始する。各部動作の安定のための任意の時間経過後、メカシャッタを開き、先に演算された露光時間に基づいたタイミングで電子シャッタを止め、本露光を開始する(ステップS9)。
【0051】
露光時間中は電子シャッタパルスは出さず、読み出しパルスXSG信号が来たときにはそれまでの露光による信号を順次読み出し、CDS103、A/D変換器104を介してデジタル化した後、RAM109上の任意の領域に記録する。CPU106は記録された映像信号に対して順次欠陥補正を行う。
【0052】
CPU106は、1V期間の映像信号記録が終了する毎に残り露光時間を計算し、残り露光時間を1Vの最大露光時間と等しい閾値tsと比較(ステップS10)し、これ以上の場合は露光・読み出しを再び行う(ステップS9)。残り露光時間が閾値以下となった場合、CPU106は最終露光段階へ移行する(ステップS11)。
【0053】
任意の露光時間経過後、CPU106はメカシャッタを閉じ、本露光を終了し、次の同期信号の任意のタイミングより最後の映像信号の読み出しを開始する(ステップS12)。全データがRAM109上へ記録された後、CPU106は全映像信号を加算して1枚の映像信号としRAM109上に記録する(ステップS13)。
【0054】
映像信号加算時のビット長は、加算時桁あふれによるクリップが生じないような大きさにする。なお、この加算処理は処理速度に余裕があれば露光中の欠陥補正終了後に行うこともまた可能であり、その場合はRAM109の領域を節約すことができる。
【0055】
次に、記録する画像フォーマットに応じた信号変換を行う(ステップS20)が、このとき映像信号の黒レベルは加算したデータから読み取ったものを使用し、変換後のデータをRAM109上の別の領域に記録する。任意の画像フォーマットに変換された映像信号は記録部110へ送られ、記録媒体上に記録される(ステップS21)。
【0056】
画像記録後、単写時では(ステップS22)加算後データに対して、CPU106はムービーモード時と同様の信号変換を行い、変換後信号を表示部111へ送り、撮影画像を表示する(ステップS24)。画像表示後は通常露光撮影と同様、第2の押圧状態S2が解放された後(ステップS25)単写時は本露光モードから抜け出し再びムービーモードへ移行(ステップS2)、任意の設定を行い表示部111へムービーを表示する。
【0057】
次に、連写設定での撮影動作について説明する。連写設定では、撮影時に単写時よりも処理速度が要求され、撮影後に多くの処理を必要とする複数露光モードへの移行による連写速度の低下の影響を軽減するため、複数露光モードへの移行条件となる露光時間の設定値tcを単写時の設定値tsより大きくし、複数露光移行条件を厳しくする。
【0058】
ここでは、tc=2tsとし、更に露光時間がtc以上の場合においては処理の単位を単写時の処理単位tsと同じにし、内部の処理は同じで移行条件のみ変更とし、処理の統一によりプログラムコードの増加などを防いでいる。
【0059】
処理の流れは単写時とほぼ同じで、露光時間と複数露光モード移行閾値との比較(ステップS7)の時の閾値が上述したように2倍となっており、この条件に従ってモードの選択が行われる。撮影後の処理として、映像信号の記録(ステップS21)終了後(ステップS22)、連写時では第2の押圧状態S2の状態を検出し(ステップS23)、第2の押圧状態S2がONの場合、同じ撮影条件で本撮影に移行(ステップS7)する。
【0060】
第2の押圧状態S2が解放された時点で、最後に撮影された映像信号に対してムービーモード時と同様の信号変換を行い、変換後信号を表示部111へ送り、撮影画像を表示する(ステップS24)。
【0061】
任意の時間経過後、この時点で第2の押圧状態S2はOFFとなっているため(ステップS25)、本露光モードから抜け出して再びムービーモードへ移行して(ステップS2)、任意の設定を行い表示部111へムービーを表示する。
【0062】
次に、バルブ設定時の動作について述べる。バルブ時の動作は単写時とほぼ同じだが、第2の押圧状態S2となるように押された後、AE・AFのための測光評価をせずに絞り値などはマニュアルで設定された値を用い、第2の押圧状態S2となるように押されている間、露光を続ける点が異なる。
【0063】
バルブ撮影では始めから複数露光モードでの撮影を行い、アナログ部での飽和をできるだけ抑えるために複数露光モードでの露光時間単位tbを単写時に比べて短くする。ここでは、tb=1/2tsとする。
【0064】
これにより、バルブ時のアナログ段での飽和を抑え、後段デジタル部でのメモリ上加算時のビット幅を広く取ることで長秒露光に対して露出飽和を抑え、かつノイズの少ない映像を撮影することができる。その他の動作は単写時と同じである。
【0065】
以上、述べてきたように、本実施の形態においては撮影モードによって撮像素子の露光・読み出し処理方法を変えることで、状況に適した操作性を保持しながら、ダイナミックレンジの広く、S/Nの良い映像信号を得ることができる。
【0066】
<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図7は、本発明の第2の実施の形態に係わる撮影装置の構成例を示すブロック図である。
【0067】
本実施の形態の撮像装置はレンズ101、絞り113、シャッタ114、AFセンサ120、シャッタ等を駆動する駆動部112、撮像素子であるCMOSセンサ115、AMP116、A/D変換器104、撮像素子を駆動するためのタイミングジェネレータ105(以下TG)、映像信号の変換・記録を行うメモリコントローラ117、メモリコントローラ用プロセスRAM118、CPU106、ROM108、RAM109、映像信号を記録する記録部110、撮影した映像を表示する表示部111、及び操作部107からなっている。
【0068】
操作部107には、図示しないレリーズボタン及び絞り値、感度、撮影時間を設定するためのスイッチとモードダイアル、メインスイッチがあり、レリーズボタンは第1の押圧状態S1、第2の押圧状態S2の2段階の押圧状態となるように操作可能に構成されている。そして、第2の押圧状態S2は第1の押圧状態S1状態を通過した後に設定されるようになされている。
【0069】
モードダイアルは、複数の撮影モードを設定するためのものであり、撮影モードとしてはマニュアルモード、絞り優先モード、シャッタ優先モード、プログラムモードが設けられている。本実施の形態の撮影装置では、設定された露光時間と撮影モードにより撮影シーケンスを通常露光モードまたは複数露光モードに切り替える。
【0070】
図8に、処理手順を説明するフローチャートを示す。
以下、このフローチャートに沿って説明するが、第1の実施の形態と重なる部分は詳細な説明を省略する。
【0071】
先ず、プログラムモードでの撮影動作について述べる。
プログラムモードでは、測光時に得られたEv値及び被写体距離からプログラム線図に基づいて露出時間と絞り値を決定する。
【0072】
操作部107よりメインスイッチが入れられる(ステップT1)と、CPU106は各部への初期設定を行い、撮影待機状態(ステップT2)となる。先ず、CPU106はレンズ位置・絞り値を駆動部112より読み出し、またメモリコントローラ117に対して通常撮影のための設定を行い、また現在の撮影装置の状態を表示部111を通して表示し、この状態で操作部107からの入力を待つ。
【0073】
この状態で第1の押圧状態S1が押される(ステップT3)と、撮影装置は測距モード(ステップT20)となる。同時に第2の押圧状態S2が押された場合(ステップT4)は直ちに本露光モードへ移行(ステップT5)する。測距モードではCPU106は駆動部112へAE、AF動作のための命令を送る。
【0074】
駆動部112ではAFセンサ120を駆動し、絞り113・レンズ101を通した映像信号から測距用信号を検出し、CPU106へデータを送る。送られたデータを元にCPU106は評価を行い、評価値が閾値以上の場合(ステップT21)、AE、AFのための制御値を求め、駆動部112へ送り、絞り113、レンズ位置の制御を行い、再度AE、AF動作を行う。以降評価値が適切な値となるまで任意の回数調整を行う(ステップT22)。
【0075】
また、この間にCMOSセンサ115及びTG105等本撮影用ブロックへの電源を投入し、撮影待機状態とさせる。以上でAE・AF動作を終了し、求められたAE、AF値及びプログラム線図からCPU106は適切な絞り値及び露光時間を求め、適切な絞り値にするための制御値を駆動部へ送り、かつ求められた絞り値及び露光時間(シャッタースピード)を表示部へ送り撮影者に表示する。
【0076】
また、プログラム線図より求められた露光時間と、予め決められたプログラムモードでの複数露光モードへ遷移する閾値tpを比較し(ステップT23)、露光時間が閾値より大きい場合は複数露光モード、それ以外は通常露光モードとし、ここでは先ず露光時間が閾値より短い通常露光モードでの動作について先に述べていく。
【0077】
この場合、露光時間が閾値tpより短いのでここで測距モードを終了し、この後CPU106は再び待機状態へ移行する。この状態で第1の押圧状態S1が解除され、かつ一定時間が経過した場合、CPU106は本撮影用ブロックの電源を切る。調整終了後、更に第1の押圧状態S1が押し続けられている場合は、現在のAE、AF状態を保持する。
【0078】
第1の押圧状態S1が押された後第2の押圧状態S2が押される(ステップT4)と、CPU106は本露光モード(ステップT5)へ移行する。CPU106は先ず再度AE・AF動作を行い(ステップT6)、適正な画質の映像が得られるようにプログラム線図に基づいて調整を行い、かつ本露光時の露光時間t3を求める。露光時間が閾値tp以下の場合(ステップT7)、AE・AF調整後、CPU106は通常撮影モードへ移行する(ステップT15)。
【0079】
このときの状態を図9に示す。先ずメモリコントローラ117から本露光用の同期信号の出力を開始し、CMOSセンサ115の本露光読み出しを開始する。各部動作の安定のための任意の時間経過後、シャッタ114を開き、任意のタイミングでCMOSセンサ115へリセット信号を出力しリセット動作を行いセンサ上の余分な電荷を吐き出した後に露光を開始する(ステップT16)。
【0080】
先に演算された露光時間t3に基づいたタイミングでシャッタ114を閉じ、露光を終了する。露光終了後、再度同期信号をCMOSセンサ115へ入力し、映像信号の読み出しを開始する(ステップT17)。
【0081】
露光データは、AMP116、A/D変換器104を通じてデジタルデータに変換され、メモリコントローラ117によりプロセスRAM118上の任意の領域に一時記録される。次にシャッタ114を閉じたまま露光と同じt3時間再度CMOSセンサ115を駆動し、暗電流映像を撮影する(ステップT18)。
【0082】
その後、読み出し動作を行うが、この時メモリコントローラ117は先にプロセスRAM118上に記録された露光映像をCMOSセンサ115からの読み出しに同期してプロセスRAM118から読み出し、露光映像と暗電流映像との演算を行い露光・読み出し時の暗電流成分を打ち消し、この映像信号を本露光映像としてプロセスRAM118の別の領域に記録する(ステップT19)。
【0083】
このようにすることで、記録映像からCMOSセンサ115の暗電流成分及び固定パターンノイズを打ち消すことができる。さらにこの後、CPU106はメモリコントローラ117へコマンドを送り、プロセスRAM118上のデータに対し記録する画像フォーマットに応じた信号変換を行わせ、再度プロセスRAM118上の別の領域に記録させる(ステップT25)。
【0084】
任意の画像フォーマットに変換された映像信号は記録部110へ送られ、記録媒体上に記録される。また、CPU106は再度メモリコントローラ117へコマンドを送り、信号変換前のデータに対して表示用の変換を行わせ、変換後信号を表示部111へ送り、撮影画像を表示する(ステップT26)。
【0085】
この時点で、第2の押圧状態S2が押し続けられている場合(ステップT27)は、表示部111での撮影画像の表示を第2の押圧状態S2が放されるまで継続する。第2の押圧状態S2が解放された後、CPU106は本露光モードから抜け出し再び待機状態へ移行、任意の設定を行い撮影待機状態となる。
【0086】
次に、プログラムモード時の複数露光モードについて説明する。第1の押圧状態S1が押されて測距モードへ移行し、プログラム線図より求められた露光時間t4がプログラムモードでの複数露光モード移行条件の閾値tpが長い場合(ステップT23)、CPU106は複数露光モードでの動作を開始する。長秒露光モードの動作を図10に示す。
【0087】
図10は、露光時間t4がtpの4倍の場合を示している。本実施の形態の長秒撮影は、本露光開始前に暗電流成分及び固定パターンノイズを含んだ任意の時間tp分の暗電流信号を取り込んでいき、本露光時に露光時間を予め決められた一定時間tpごとに区切って露光・読み出しを行い、出力される複数枚の映像信号と暗電流信号の演算を行い、最終的に1枚の映像信号を得るものである。
【0088】
また、CMOSセンサ115では画素信号の読み出しは独立に行われるため、連続露光時では読み出し開始位置と終了位置では露光時間に差t5が存在する。これを補正するため最初の露光直後の読み出し信号もまた露光信号として演算に用い、露光終了後、再びt5時間に相当する暗電流を撮影し、補正に用いる。
【0089】
このようにすることで、長秒時の暗電流成分増加によるA/D変換器部分での露光信号のダイナミックレンジ減少を防ぎ、かつメモリ記録前に暗電流成分をキャンセルして信号成分のみにすることが可能となり、メモリ記録時のビット幅を広げることなく効率的にメモリ領域を使用できる。
【0090】
また、図では露光信号をすべて記録しているが、読み出しごとに前回の露光信号と順次演算しその結果をメモリに記録することもまた可能である。この場合は更にメモリを効率よく使用できる。また逆に、暗電流信号は本露光終了時より撮影し、演算することもまた可能である。
【0091】
この場合は、本露光前に暗電流信号を撮影する時間を省けることからシャッタタイムラグを少なくすることができる。以下に複数露光時の動作を述べる。
先ず、待機状態(ステップT2)において第1の押圧状態S1が押され(ステップT3)、測距結果よりプログラムモード時の露光閾値tpより長い露光時間が設定されたものとする(ステップT23)。
【0092】
CPU106は、本撮影ブロック119に電源を投入し、暗電流信号の撮影を開始する(ステップT24)。露光単位tpの駆動後、t5時間の間に読み出しを行い、読み出された暗電流信号をプロセスRAM118へ記録する。暗電流信号記録後、CPU106は待機状態に移行する。
【0093】
第1の押圧状態S1が押された後第2の押圧状態S2が押される(ステップT4)と、CPU106は本撮影モードへ移行(ステップT5)する。CPU106は再度AE・AF動作を行い、適正な画質の映像が得られるようにプログラム線図に従って調整を行う(ステップT6)。
【0094】
AE・AF調整後、露光時間が閾値tpより長い場合(ステップT7)、CPU106は複数露光モードへ移行する(ステップT8)。先ず、メモリコントローラ117から本露光用の同期信号の出力を開始し、シャッタ114を開き、CMOSセンサ115へリセット信号を出力しリセット動作を行いセンサ上の余分な電荷を吐き出した後に露光を開始する(ステップT9)。
【0095】
メモリコントローラ117は、CMOSセンサ115からの露光信号読み出しと同時に第1の押圧状態S1が押された時に記録した暗電流信号を読み出し、露光信号から暗電流信号を減算した信号をプロセスRAM118の任意の空き領域に順次記録していく。
【0096】
1V期間の映像信号記録が終了する毎にCPU106は残り露光時間を計算し、残り露光時間が1Vの最大露光時間(Tp)と等しい閾値と比較(ステップT10)し、これ以上の場合は露光・読み出しを再び行う。
【0097】
残り露光時間が閾値tp以下となった場合、CPU106は最終露光段階へ移行する(ステップT11)。演算された残りの露光時間経過後シャッタ114を閉じ、露光を終了し、最終露光信号をプロセスRAM118上に記録する(ステップT12)。露光終了後、読み出し時間差補正のための暗電流撮影を行い、同様にプロセスRAM118に記録する(ステップT13)。
【0098】
この撮影の終了後、CPU106はプロセスRAM118上の複数の露光信号に対する演算命令をメモリコントローラ117に送る。読み出しメモリコントローラ117では複数枚の露光信号を順次加算し、1枚の本露光映像を作成し、プロセスRAM118上に記録する(ステップT14)。
【0099】
この状態は、図10においては読出1の信号からは読出6の信号との差を求め露光1とし、他の読出2−5の信号には読出0の信号との差を求め露光2−6とし、本露光画像としては露光1−6の信号を加算したものとする。
【0100】
以降、通常露光モード時と同様、プロセスRAM118上のデータに対し記録する画像フォーマットに応じた信号変換を行わせ、再度プロセスRAM118上の別の領域に記録させる(ステップT25)。任意の画像フォーマットに変換された映像信号は記録部110へ送られ、記録媒体上に記録される。
【0101】
また、CPU106は再度メモリコントローラ117へコマンドを送り、信号変換前のデータに対して表示用の変換を行わせ、変換後信号を表示部111へ送り、撮影画像を表示する(ステップT26)。
【0102】
この時点で第2の押圧状態S2が押し続けられている場合(ステップT27)は、表示部111での撮影画像の表示を第2の押圧状態S2が放されるまで継続する。第2の押圧状態S2が解放された後、CPU106は本露光モードから抜け出し再び待機状態へ移行、任意の設定を行い撮影待機状態となる。
【0103】
プログラムモード以外での動作は、各モードごとの動作の特徴にあわせて通常露光モードと複数露光モードの切り替えの閾値を変化させる。たとえばスポーツモード等のシャッタ優先モードではシャッタスピードを操作者が設定するが、このとき撮像装置は連写動作となるので、第1の実施の形態同様、後段の処理が重くなる複数露光モードへの移行度合いを減らすため、シャッタ優先モードでの閾値ttはプログラムモード時の閾値tpより大きくする。
【0104】
絞り優先モードでは映像のダイナミックレンジを広く、よりS/Nの良い映像を撮影するため閾値taはtpより小さくしている。マニュアルモードではここではプログラムモードと同じ閾値とし、プログラムモードと同じ画質を提供することとしている。
【0105】
また、本実施の形態においては撮像装置の動作モードをプログラムモード、シャッタ優先モード、絞り優先モード、マニュアルモードとしたが、これ以外にもポートレートモード、マクロモードなどのモードにも適応可能であることはいうまでもない。
【0106】
以上述べてきたように、本実施の形態においては撮影者がしている動作モード及び露光時間に基づいて、一定時間以上の長秒撮影では露光・読み出し処理を複数回に分けて行うことで、暗電流増加によるアナログ段の入力レンジ圧迫を防ぐことができる。
【0107】
また、暗電流信号を読み出した信号から減算後にメモリに記録することでメモリの語長を広げることなく露光信号のダイナミックレンジを確保でき、映像の品質を落とすことなく効率よくメモリを使用することができる。
【0108】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、決定された露光時間と撮影モードに応じた所定値とを比較し、比較結果に応じて、撮像素子から画像信号を1回で読み出すか、複数回に分けて読み出すかを制御するようにしたので、撮影モードに応じて適確に制御することができ、ダイナミックレンジが広く、S/Nの良い画像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示し、撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図3】本発明の第1の実施の形態での通常露光撮影の動作を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態での複数露光撮影の動作を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態での長秒撮影時の撮像素子出力電圧を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態でのムービーモードの複数露光撮影の動作を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態での処理手順を示すフローチャート図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態での通常撮影の動作を示す図である。
【図10】本発明の第2の実施の形態での長秒撮影の動作を示す図である。
【図11】従来例を示すブロック図である。
【図12】従来例の撮影動作を示す図である。
【符号の説明】
100 絞り兼用シャッタ
101 レンズ
102 CCD
103 CDS
104 A/D変換器
105 タイミングジェネレータ(TG)
106 CPU
107 操作部
108 ROM
109 RAM
110 記録部
111 表示部
112 駆動部
113 絞り
114 シャッタ
115 CMOSセンサ
116 AMP
117 メモリコントローラ
118 プロセスRAM
119 本撮影ブロック
120 AFセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention Imaging device and imaging method In particular, the present invention relates to an imaging apparatus that can be suitably used under various shooting conditions.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 shows an example of a conventional imaging device. As shown in FIG. 11, the imaging apparatus includes an aperture / shutter 100, a lens 101, an
[0003]
The
[0004]
The imaging apparatus configured as described above operates as follows during imaging.
First, when a video shooting command is input from the
[0005]
First, a clock and a horizontal / vertical synchronization signal are sent from the
[0006]
The video signal output from the image sensor is input to the A /
[0007]
One shooting operation is as follows. That is, first, after completion of the initialization operation, AE and AF operations are performed. The image pickup device is driven based on a synchronization signal having a set cycle, and the
[0008]
FIG. 12 shows the state of the drive waveform at this time. First, a VD signal that starts the main exposure period is sent, and during this period during which the readout pulse XSG is output, a high-speed readout pulse XSUB for discharging the charge on the image sensor is output. It becomes a period.
[0009]
Next, the main exposure operation is performed. After the readout pulse is output, an electronic shutter XSUB is output that is commensurate with the previously calculated exposure time t0, and the main exposure is performed after the output ends. After the elapse of an arbitrary exposure time, the diaphragm / shutter is closed to complete the exposure. The read operation starts after the next read pulse XSG is output.
[0010]
A video signal read from the
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional imaging device, when performing a long exposure operation or high-sensitivity shooting, it is necessary to suppress the analog output voltage within a range that does not exceed the range of the analog unit of the A / D converter. Further, in the long exposure, there is a tendency that the signal component is decreased due to an increase in the dark current component and the S / N tends to be deteriorated.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a good image quality without degrading the image quality even under various photographing conditions.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An imaging apparatus according to the present invention includes an imaging unit that converts subject light into an image signal, a determination unit that determines an exposure time of the imaging unit, the exposure time determined by the determination unit, and a predetermined value corresponding to a shooting mode. A comparison means for comparing values, and when the exposure time is less than or equal to the predetermined value, control is performed such that an image signal is read from the imaging means at a time according to the exposure time, and the exposure time is And control means for controlling the image signal to be read out in a plurality of times according to the exposure time when the image signal is longer than a predetermined value.
Another feature of the imaging apparatus of the present invention is that it has signal processing means for generating a predetermined image signal by adding the image signals read out in multiple times from the imaging means. Features.
Another feature of the imaging apparatus of the present invention is that the shooting mode is a plurality of modes including a single shooting mode and a continuous shooting mode.
Another feature of the imaging apparatus of the present invention is that the photographing mode is a plurality of modes including shutter priority and aperture priority.
[0014]
The imaging method of the present invention is an imaging method that performs an exposure operation of inputting an optical image to the imaging means, converts the optical image into an electrical signal by the imaging means, and generates a video signal, the exposure of the imaging means A determination step for determining a time, a comparison step for comparing the exposure time determined in the determination step with a predetermined value corresponding to a shooting mode, and the imaging when the exposure time is equal to or less than the predetermined value. When the exposure time is longer than the predetermined value, the image signal is divided into a plurality of times according to the exposure time. And a control step of controlling to read out.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
Hereinafter, embodiments of an imaging apparatus, an imaging method, and a storage medium according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a photographing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0017]
As shown in FIG. 1, the imaging apparatus according to the present embodiment drives a lens 101, a diaphragm / shutter 100, a
[0018]
The
[0019]
The release button is configured to be capable of a two-stage pressing state, that is, a first pressing state S1 and a second pressing state S2, and the transition to the second pressing state S2 always passes through the first pressing state S1. Has been made.
[0020]
In the imaging apparatus of the present embodiment, the imaging sequence is switched between the normal exposure mode and the multiple exposure mode based on the relationship between the exposure time and the imaging conditions of single shooting / continuous shooting / bulb setting.
[0021]
First, FIG. 2 shows a flowchart for explaining the processing procedure for the shooting operation in the single shooting setting. Hereinafter, it demonstrates along this flowchart.
When the main switch is turned on from the operation unit 107 (step S1), the photographing apparatus shifts to a movie mode for displaying a moving image on the display unit 111 (step S2). The
[0022]
When a synchronization signal that matches the video cycle of the movie is sent to the
[0023]
After recording a signal for one cycle, the
[0024]
In this state, when the release button is in the first pressed state S1 (step S3), the photographing apparatus is in a distance measuring mode (step S17). In addition, when the release button is pressed sequentially in the first pressing state S1 and the second pressing state S2 (step S4), the mode immediately shifts to the main shooting without shifting to the distance measuring mode (step S5). In the distance measurement mode (step S <b> 17), the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
Further, the
[0028]
If the AF control value is within an arbitrary threshold value (step S18), the AE / AF adjustment ends. If it is outside the threshold, the number of evaluations so far is set. If the number of evaluations is within an arbitrary number (step S19), the
[0029]
After the adjustment is completed or an arbitrary number of adjustments is completed, the AE / AF operation is terminated, and the
[0030]
Next, when the release button is pressed so as to be in the second pressing state S2 (step S4), the photographing apparatus shifts to the main photographing mode (step S5). The
[0031]
At this time, if the photographing parameters are set in advance by the photographer, AE and AF operations are performed under the restriction conditions to obtain the exposure time during the main exposure (step S7). At the time of single shooting, when the obtained exposure time is equal to or greater than a predetermined set value ts, the multiple exposure mode (step S8) is set, and when the exposure time is less than that, the normal exposure mode (step S14) is set. The operation in the normal exposure mode in which the determined exposure time t1 is not more than ts is as follows.
[0032]
After the AE / AF adjustment, the
[0033]
The mechanical shutter is opened after the elapse of an arbitrary time for stabilizing the operation of each part. At this time, the
[0034]
Reading of the exposed video signal is started at an arbitrary timing of the next synchronization signal (step S16). As in the movie mode, the main exposure data is converted into digital data through the
[0035]
The
[0036]
After image recording, during single shooting (step S22), the
[0037]
At this time, when the release button is kept pressed to maintain the second pressing state S2 (step S25), the display of the photographed image on the
[0038]
Next, the multiple exposure mode will be described. When an exposure time longer than the threshold value ts is set by the
[0039]
In the multiple exposure mode, the exposure time is divided at predetermined time intervals ts to perform exposure / reading, calculate a plurality of output video signals, and finally obtain one video signal. .
[0040]
FIG. 4 shows drive signals in the multiple exposure mode. In FIG. 4, ts is a unit of one exposure time, and a plurality of video signals are obtained by repeating exposure for a plurality of ts times, and the captured video signals are added on a memory to obtain a final video signal. Get.
[0041]
As shown in FIG. 5, during the multiple exposure mode shooting, a signal in which a dark current component is added to the video signal is output from the
[0042]
The operation in the multiple exposure mode is shown below.
First, in the movie mode, it is assumed that the release button is pressed so as to be in the first pressing state S1, and an exposure time longer than the exposure unit ts is set based on the distance measurement result. The
[0043]
In the movie mode for long seconds, the exposure time is longer than the exposure unit time in the movie, so other parameters can be adjusted so that the exposure time becomes the movie rate. However, display at the same image rate as the actual exposure condition can also be performed by setting the
[0044]
In this case, although the display rate of the movie is lowered, the same image as that at the time of actual shooting can be seen. Here, the operation when the exposure time is four times the movie rate Tm as shown in FIG. 6 will be described.
[0045]
First, in the movie mode, the
[0046]
From the sensor, a signal corresponding to ¼ of the appropriate exposure time is read every 1V (step Tm), sent to the
[0047]
In the
[0048]
First, the
[0049]
Next, the main shooting mode will be described. When the release button is pressed so as to be in the second pressing state S2 during the movie mode (step S4), first, the
[0050]
In the multi-exposure shooting mode, as in normal exposure, first, output of a synchronization signal for main exposure is started, and main exposure reading of the
[0051]
During the exposure time, the electronic shutter pulse is not output. When the read pulse XSG signal is received, the signals from the previous exposure are sequentially read out, digitized via the
[0052]
The
[0053]
After an arbitrary exposure time has elapsed, the
[0054]
The bit length at the time of video signal addition is set so as not to cause clipping due to overflow at the time of addition. This addition process can also be performed after completion of defect correction during exposure if the processing speed is sufficient, in which case the area of the
[0055]
Next, signal conversion is performed according to the image format to be recorded (step S20). At this time, the black level of the video signal is read from the added data, and the converted data is stored in another area on the
[0056]
After image recording, during single shooting (step S22), the
[0057]
Next, the shooting operation in the continuous shooting setting will be described. In the continuous shooting setting, processing speed is required during shooting, compared to single shooting, and the multiple exposure mode is used to reduce the effect of the reduction in continuous shooting speed due to the shift to multiple exposure mode that requires more processing after shooting. The setting value tc of the exposure time that is the transition condition of is set to be larger than the setting value ts at the time of single shooting, and the multiple exposure transition condition is tightened.
[0058]
Here, tc = 2ts, and when the exposure time is longer than tc, the unit of processing is the same as the unit of processing ts for single shooting, the internal processing is the same, only the transition conditions are changed, The increase of the code is prevented.
[0059]
The flow of processing is almost the same as in single shooting, and the threshold value at the time of comparison between the exposure time and the multiple exposure mode transition threshold value (step S7) is doubled as described above. Done. As processing after shooting, after the recording of the video signal (step S21) ends (step S22), the state of the second pressing state S2 is detected during continuous shooting (step S23), and the second pressing state S2 is ON. In this case, the process shifts to the main shooting under the same shooting conditions (step S7).
[0060]
When the second pressing state S2 is released, signal conversion similar to that in the movie mode is performed on the last captured video signal, the converted signal is sent to the
[0061]
After the arbitrary time has elapsed, the second pressing state S2 is OFF at this point (step S25), so the process exits the main exposure mode and shifts back to the movie mode (step S2). A movie is displayed on the
[0062]
Next, the operation at the time of valve setting will be described. The operation at the time of the valve is almost the same as that at the time of single shooting, but the aperture value etc. are manually set values without performing photometric evaluation for AE / AF after being pushed so as to be in the second pressing state S2. The point that exposure is continued while being pressed to be in the second pressing state S2 is different.
[0063]
In bulb shooting, shooting is performed in the multiple exposure mode from the beginning, and the exposure time unit tb in the multiple exposure mode is shortened compared to that in single shooting in order to suppress saturation in the analog portion as much as possible. Here, tb = 1/2 ts.
[0064]
This suppresses saturation at the analog stage at the time of bulb, and widens the bit width at the time of addition on the memory in the later stage digital section, thereby suppressing exposure saturation for long-second exposure and shooting images with less noise be able to. Other operations are the same as in single shooting.
[0065]
As described above, in the present embodiment, by changing the exposure / readout processing method of the image sensor depending on the shooting mode, the operability suitable for the situation is maintained, and the wide dynamic range is achieved. A good video signal can be obtained.
[0066]
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
[0067]
The imaging apparatus according to the present embodiment includes a lens 101, an aperture 113, a shutter 114, an AF sensor 120, a
[0068]
The
[0069]
The mode dial is for setting a plurality of shooting modes. As the shooting modes, a manual mode, an aperture priority mode, a shutter priority mode, and a program mode are provided. In the photographing apparatus of the present embodiment, the photographing sequence is switched to the normal exposure mode or the multiple exposure mode according to the set exposure time and photographing mode.
[0070]
FIG. 8 shows a flowchart for explaining the processing procedure.
Hereinafter, although it demonstrates along this flowchart, detailed description is abbreviate | omitted about the part which overlaps with 1st Embodiment.
[0071]
First, the photographing operation in the program mode will be described.
In the program mode, the exposure time and aperture value are determined based on the program diagram from the Ev value and subject distance obtained during metering.
[0072]
When the main switch is turned on from the operation unit 107 (step T1), the
[0073]
When the first pressing state S1 is pressed in this state (step T3), the photographing apparatus enters a distance measurement mode (step T20). At the same time, when the second pressing state S2 is pressed (step T4), the process immediately shifts to the main exposure mode (step T5). In the distance measurement mode, the
[0074]
The driving
[0075]
Also, during this time, power is turned on to the main photographing block such as the CMOS sensor 115 and the
[0076]
Further, the exposure time obtained from the program diagram is compared with a threshold value tp for transitioning to a plurality of exposure modes in a predetermined program mode (step T23). Other than the above, the normal exposure mode is used. Here, first, the operation in the normal exposure mode in which the exposure time is shorter than the threshold will be described first.
[0077]
In this case, since the exposure time is shorter than the threshold value tp, the distance measuring mode is terminated here, and then the
[0078]
When the second pressing state S2 is pressed after the first pressing state S1 is pressed (step T4), the
[0079]
The state at this time is shown in FIG. First, output of a synchronization signal for main exposure from the
[0080]
The shutter 114 is closed at a timing based on the previously calculated exposure time t3, and the exposure ends. After the exposure is completed, the synchronization signal is input again to the CMOS sensor 115, and reading of the video signal is started (step T17).
[0081]
The exposure data is converted into digital data through the
[0082]
Thereafter, a read operation is performed. At this time, the
[0083]
In this way, the dark current component and fixed pattern noise of the CMOS sensor 115 can be canceled from the recorded video. Thereafter, the
[0084]
The video signal converted into an arbitrary image format is sent to the
[0085]
At this time, when the second pressing state S2 is kept pressed (step T27), the display of the captured image on the
[0086]
Next, the multiple exposure mode in the program mode will be described. When the first pressing state S1 is pressed to shift to the distance measuring mode and the exposure time t4 obtained from the program diagram is longer than the threshold value tp of the multiple exposure mode transition condition in the program mode (step T23), the
[0087]
FIG. 10 shows a case where the exposure time t4 is four times tp. The long-second shooting in this embodiment takes in a dark current signal for an arbitrary time tp including a dark current component and fixed pattern noise before the start of the main exposure, and the exposure time is fixed at a predetermined time during the main exposure. Exposure and readout are performed at intervals of time tp, and a plurality of output video signals and dark current signals are calculated to finally obtain one video signal.
[0088]
In addition, since the pixel signal is read independently in the CMOS sensor 115, there is a difference t5 in the exposure time between the read start position and the end position during continuous exposure. In order to correct this, the readout signal immediately after the first exposure is also used as an exposure signal for calculation, and after the exposure is completed, a dark current corresponding to t5 time is again photographed and used for correction.
[0089]
By doing so, it is possible to prevent a decrease in the dynamic range of the exposure signal in the A / D converter portion due to an increase in the dark current component for a long time, and to cancel the dark current component before memory recording so that only the signal component is obtained. Thus, the memory area can be used efficiently without increasing the bit width during memory recording.
[0090]
Although all exposure signals are recorded in the figure, it is also possible to sequentially calculate the previous exposure signal and record the result in the memory every time it is read out. In this case, the memory can be used more efficiently. Conversely, the dark current signal can be taken and calculated from the end of the main exposure.
[0091]
In this case, it is possible to reduce the shutter time lag because the time for photographing the dark current signal before the main exposure can be saved. The operation during multiple exposure will be described below.
First, it is assumed that the first pressing state S1 is pressed in the standby state (step T2) (step T3), and the exposure time longer than the exposure threshold tp in the program mode is set based on the distance measurement result (step T23).
[0092]
The
[0093]
When the second pressing state S2 is pressed after the first pressing state S1 is pressed (step T4), the
[0094]
After the AE / AF adjustment, when the exposure time is longer than the threshold value tp (step T7), the
[0095]
The
[0096]
The
[0097]
When the remaining exposure time is equal to or less than the threshold value tp, the
[0098]
After the photographing is finished, the
[0099]
In FIG. 10, the difference from the
[0100]
Thereafter, as in the normal exposure mode, signal conversion corresponding to the image format to be recorded is performed on the data on the
[0101]
Further, the
[0102]
If the second pressing state S2 is kept pressed at this time (step T27), the display of the captured image on the
[0103]
In operations other than the program mode, the threshold value for switching between the normal exposure mode and the multiple exposure mode is changed in accordance with the operation characteristics of each mode. For example, in the shutter priority mode such as the sports mode, the operator sets the shutter speed. At this time, since the imaging apparatus performs a continuous shooting operation, as in the first embodiment, the multi-exposure mode in which subsequent processing becomes heavy is performed. In order to reduce the degree of transition, the threshold value tt in the shutter priority mode is set larger than the threshold value tp in the program mode.
[0104]
In the aperture priority mode, the threshold value ta is set smaller than tp in order to capture a video with a wide dynamic range and a better S / N. In the manual mode, the same threshold value as in the program mode is used here, and the same image quality as in the program mode is provided.
[0105]
In the present embodiment, the operation mode of the imaging apparatus is the program mode, shutter priority mode, aperture priority mode, and manual mode. However, the present invention can be applied to other modes such as portrait mode and macro mode. Needless to say.
[0106]
As described above, in the present embodiment, on the basis of the operation mode and the exposure time that the photographer is doing, by performing exposure / readout processing in a plurality of times in long-second shooting over a certain time, It is possible to prevent the input range of the analog stage from being compressed due to an increase in dark current.
[0107]
Moreover, by subtracting the dark current signal from the read signal and recording it in the memory, the dynamic range of the exposure signal can be secured without increasing the word length of the memory, and the memory can be used efficiently without degrading the image quality. it can.
[0108]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the determined exposure time is compared with a predetermined value according to the shooting mode, and an image signal is read out from the image sensor at one time or multiple times according to the comparison result. Since it is controlled to separately read out, it is possible to accurately control according to the photographing mode, and it is possible to obtain an image signal having a wide dynamic range and a good S / N.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of processing in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of normal exposure shooting in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an operation of multi-exposure shooting in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an image sensor output voltage at the time of long-second shooting in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a multiple exposure shooting operation in a movie mode according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure in the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a normal shooting operation in the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a long-second shooting operation according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a conventional example.
FIG. 12 is a diagram illustrating a photographing operation of a conventional example.
[Explanation of symbols]
100 Shutter combined with shutter
101 lens
102 CCD
103 CDS
104 A / D converter
105 Timing generator (TG)
106 CPU
107 Operation unit
108 ROM
109 RAM
110 Recording unit
111 Display
112 Drive unit
113 aperture
114 Shutter
115 CMOS sensor
116 AMP
117 Memory controller
118 Process RAM
119 Main shooting block
120 AF sensor
Claims (5)
上記撮像手段の露光時間を決定する決定手段と、
上記決定手段により決定された上記露光時間と、撮影モードに応じた所定値とを比較する比較手段と、
上記露光時間が上記所定値以下である場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて1回で読出すように制御し、上記露光時間が上記所定値よりも長い場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて複数回に分けて読み出すように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。Imaging means for converting subject light into an image signal;
Determining means for determining an exposure time of the imaging means;
A comparison means for comparing the exposure time determined by the determination means with a predetermined value according to the photographing mode;
When the exposure time is less than or equal to the predetermined value, control is performed so that an image signal is read from the imaging unit at a time according to the exposure time, and when the exposure time is longer than the predetermined value, Control means for controlling the image signal to be read out multiple times according to the exposure time from the imaging means;
An imaging device comprising:
上記撮像手段の露光時間を決定する決定工程と、
上記決定工程により決定された上記露光時間と、撮影モードに応じた所定値とを比較する比較工程と、
上記露光時間が上記所定値以下である場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて1回で読み出すように制御し、上記露光時間が上記所定値よりも長い場合に、上記撮像手段から画像信号を上記露光時間に応じて複数回に分けて読み出すように制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像方法。An imaging method for performing an exposure operation of inputting an optical image to an imaging unit, converting the optical image into an electrical signal by the imaging unit, and generating a video signal,
A determining step for determining an exposure time of the imaging means;
A comparison step of comparing the exposure time determined by the determination step with a predetermined value according to the shooting mode;
When the exposure time is less than or equal to the predetermined value, control is performed so that an image signal is read from the imaging unit at a time according to the exposure time, and the imaging is performed when the exposure time is longer than the predetermined value. A control step of controlling the image signal to be read out in a plurality of times according to the exposure time from the means;
An imaging method characterized by comprising:
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