JP4513452B2 - カメラ装置、露出制御方法、露出制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付携帯電話、カメラ付情報通信端末等のカメラ装置、露出制御方法、露出制御プログラムに関する。

一般に、カメラ装置では、カメラ特有のプログラム線図に基づき露出を制御するプログラムＡＥを備え、シャッターの操作に応答してプログラムＡＥを機能させ、これにより撮影時の適正な露出制御を行えるようにしている。

ところで、デジタルカメラにおいては、シャッターの操作に関係なく、撮影モード（ＲＥＣモード）が設定されているときには被写体画像のスルー画像を常時モニタに表示させ、これによりモニタにファインダーとしての機能を持たせている。

こうしたスルー画像を表示する場合には、プログラム線図に厳密に従って露出を制御する必要性は少ないため、例えば、絞り切り替えにヒステリシスを設けることにより、頻繁な絞り切り替え動作を回避する絞り制御もある（例えば特許文献１，２参照）。
特開平１０−２０３５８号公報 特開平１０−２２１７３４号公報

ところで、絞り切り替え動作は、モータ類を駆動して機構部品を動作させる必要があるため電力負荷が大きい。従来では、電力負荷の大きい制御動作が重なった場合、システム関連への電力供給を妨げるおそれが発生するため、これら動作を同時に実行しないようにしている。

例えば、電力負荷の大きい制御動作として、ユーザ操作に伴うフォーカスモータ駆動、光学ズームモータ駆動、フラッシュ充電、レンズ繰り出し動作などを実行する場合には、これらの制御動作を優先して実行し、絞り制御動作を後に実行する必要がある。すなわち、電力負荷の大きい動作中にはスルー画像の表示については露出の制御がされないことになる。

本発明の課題は、電力消費の大きい動作中であっても迅速に適正な露出制御をすることが可能なカメラ装置、露出制御方法、露出制御プログラムを提供することにある。

本発明の第一の観点に係る露出制御方法は、
シャッタ速度と絞り値とで決められる露出値を被写体の明るさに応じて自動調整するカメラ装置において、
フォーカスモータ駆動動作、光学ズームモータ駆動動作、フラッシュ充電動作、レンズ繰り出し動作、撮像された画像のデータをメモリへ書き込む動作の何れかの動作が実行中である場合に絞り値の変更が不可能であると判断するとともに、前記動作の全てが実行中でない場合に絞り値の変更が可能であると判断する第１の判断手段と、
前記第１の判断手段が絞り値の変更が不可能であると判断した場合、絞り値の変更を行わず、シャッタ速度の変更により前記露出値を制御する露出制御手段と、
を具備する。

本発明の第二の観点に係る露出制御方法は、
シャッタ速度と絞り値とで決められる露出値を被写体の明るさに応じて自動調整する露出制御方法であって、
フォーカスモータ駆動動作、光学ズームモータ駆動動作、フラッシュ充電動作、レンズ繰り出し動作、撮像された画像のデータをメモリへ書き込む動作の何れかの動作が実行中である場合に絞り値の変更が不可能であると判断するとともに、前記動作の全てが実行中でない場合に絞り値の変更が可能であると判断する判断ステップと、
前記判断ステップにおいて絞り値の変更が不可能であると判断された場合、絞り値の変更を行わず、シャッタ速度の変更により前記露出値を制御する露出制御ステップと、
を有する。

本発明の第三の観点に係る露出制御プログラムは、
シャッタ速度と絞り値とで決められる露出値を被写体の明るさに応じて自動調整するカメラ装置に搭載されたコンピュータを、
フォーカスモータ駆動動作、光学ズームモータ駆動動作、フラッシュ充電動作、レンズ繰り出し動作、撮像された画像のデータをメモリへ書き込む動作の何れかの動作が実行中である場合に絞り値の変更が不可能であると判断するとともに、前記動作の全てが実行中でない場合に絞り値の変更が可能であると判断する判断手段、
前記判断手段が絞り値の変更が不可能であると判断した場合、絞り値の変更を行わず、シャッタ速度の変更により前記露出値を制御する露出制御手段、
として機能させる。

本発明によれば、絞り値の変更動作と他の動作との同時実行による電圧降下やノイズの発生を防止しながら適性な露出を確保することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態における電子カメラ１の回路システム構成を示すブロック図である。

電子カメラ１には、カメラ全体を制御する主制御回路１０が設けられている。主制御回路１０は、各部を制御することで、画像の撮影や表示、記録、外部機器との通信等を実現することができる。本実施形態の電子カメラ１では、絞り値の変更動作以外の電力消費の大きい他の動作、例えばフォーカスモータ駆動、光学ズームモータ駆動、フラッシュ充電、レンズ繰り出し動作などの実行中は、絞り値の変更動作を制限してシャッタ速度の変更により露出値ＥＶの自動調整をする機能が設けられている。

主制御回路１０は、入力回路５４を通じて操作部５５に設けられた各種入力デバイスから入力される指示に応じて、各種機能の制御や設定等を実行する。操作部５５には、例えばシャッタスイッチ、ダイヤル、カーソルキー、座標入力部（タッチパネル）等のボタンやスイッチの他、各種の入力デバイスが含まれる。

主制御回路１０は、レンズ・撮像系制御回路１２を通じて、レンズや撮像系の各部を制御する。主制御回路１０は、画像処理部１０ａを有している。画像処理部１０ａは、Ａ／Ｄ回路３７を通じて入力されるデジタルデータに対して、データ圧縮等の処理を施す。画像処理部１０ａによる画像処理が施された画像データは、メモリ（半導体メモリ）５０に記録される。また、画像処理部１０ａは、撮像系（シャッタ１９〜Ａ／Ｄ回路３７）を通じて入力される画像データを、表示選択部４４を通じて表示制御部４６の表示メモリ（図示せず）に記録させることで、ＬＣＤファインダとして表示部４８に撮像（スルー）画像を表示させる。

レンズ・撮像系制御回路１２は、インタフェース２２を通じて入力される焦点検出センサ２０からの信号、または距離速度検出部３９からの信号に応じてドライバ２５によってフォーカスモータ２３を駆動し、フォーカスレンズ１６の位置を移動させることでレンズの焦点を被写体に合わせるオートフォーカス機能を実現する。また、レンズ・撮像系制御回路１２は、同様にして、ドライバ２６によって光学ズームモータ２４を駆動し、ズームレンズ１８の位置を移動させることで例えば多焦点の望遠ズーム機能を実現する。

また、レンズ・撮像系制御回路１２は、主制御回路１０の制御のもとで、レンズ光学系に設けられた絞り１７を、図示せぬモータ類を駆動させ機構部品を動作させることで制御し、またシャッタ３４を開閉駆動を制御する。

レンズ光学系を通じて入る被写体から光は、タイミング発生部３２及びドライバ３０による走査駆動制御に従いＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子２８によって光電変換され、サンプルホールド（Ｓ＆Ｈ）回路３４、オートゲインコントローラ（ＡＧＣ）３６、Ａ／Ｄ回路３７を通じてデジタルデータ化されて入力される。

表示制御部４６は、表示メモリに記憶される画像データ４６ａに基づいて、表示部４８（ＬＣＤモニタ））に電子ファインダとして撮像（スルー）画像をリアルタイムに表示させる、あるいはメモリ５０や外部メモリ５２に記憶された画像データをもとに撮影済みの画像を表示させる。

また、主制御回路１０は、インタフェース５８，６０を通じて、ＵＳＢ５９あるいはＩＥＥＥ１３９４６１により接続された外部の機器、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、プリンタ機器、他の電子カメラとの間で、メモリ５０や外部メモリ５２に記録された画像データの転送などの通信を実行することができる。

また、インタフェース５１を通じて、図示せぬメモリスロットを通じて装着される着脱式の外部メモリ５２に対して画像データを記録し、また外部メモリ５２に記録された画像データを読み出してメモリ５０に記録する。

また、主制御回路１０は、インタフェース５８，５９を介してだけでなく、送受信部５６及び無線ＬＡＮ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ＢＴ）部５７を通じて、無線通信によって他の機器との間で画像データ等の送受信をすることができる。

主制御回路１０は、図示せぬ電源スイッチによる操作により起動される。主制御回路１０は、電源制御部６２を通じて電池６３から供給される電力を制御する。

なお、主制御回路１０は、シャッタスイッチ（操作部５５）に対するシャッタ操作に応じて、フラッシュ駆動部６４によりフラッシュ６５を閃光駆動させる。フラッシュ駆動部６４は、フラッシュ駆動が設定されている場合に、電池６３からの電力を図示せぬフラッシュ用大容量コンデンサに充電させた上でフラッシュ６５を閃光駆動する。

次に、本実施形態における電子カメラの動作について、図２及び図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、電子カメラ１は、電源が投入され、操作部５５に設けられたモード切り替えキーの操作により撮影モードに設定されると、レンズ・撮像系制御回路１２を通じてフォーカスレンズ１６、ズームレンズ１８などのレンズ位置等を初期設定し、撮影系を起動し、また測光センサまたは露出計（図示せず）を起動する。そして、露出制御プログラムに従う露出制御動作を開始して、被写体の明るさを表す測光センサまたは露出計出力にあわせて撮影条件を設定する。

レンズ・撮影系を通じて撮影される画像は、主制御回路１０の画像処理部１０ａに処理された後、表示制御部４６に出力され、表示部４８（ＬＣＤファインダ）にスルー画像として表示される。この際、主制御回路１０は、図２のフローチャートに従って、プログラム線図（プログラムＡＥデータ）に基づき絞り値Ｆ及びシャッタースピードを設定して、これにより撮像素子（ＣＣＤ等）２８に結像される被写体像の光量を制御する。主制御回路１０は、電力消費の大きい動作の実行中、または画像データのメモリへの書き込み動作中には、絞り値Ｆを変更するための絞り機構の駆動（絞り動作）を制限し、シャッタ速度の変更により露出値を調整するよう制御する。

主制御回路１０は、通常の動作時には通常のプログラム線図に従う露出制御を行うが、絞り機構の駆動が制限される場合には、通常のプログラム線図を逸脱した設定が可能な仮のプログラムに従って露出制御を実行する。

例えば、図４には通常のプログラム線図を示している。図４に示すプログラム線図では、絞り切り替えにヒステリシスを設けることにより、頻繁な絞り切り替え動作が回避できるようになっている。例えば、絞り値Ｆが４．０の状態で露出値ＥＶを例えば１２から１０に調整する場合には、図中ａにより絞り値を変更するが、絞り値２．８の状態で露出値ＥＶを例えば９から１２に調整する場合には、図中ｂにより絞り値を変更する。従って、絞り値２．８の状態で露出値ＥＶが１０近くで頻繁に変化するとしても絞り値の変更動作が行われない。

図５には、図４に示す通常のプログラム線図（実線）と共に仮のプログラム線図（破線）を表している。

まず、露出制御をする場合、主制御回路１０は、図３のフローチャートに示す絞り動作可能の判断処理を実行する（ステップＡ１）。

絞り動作が可能であるか否かは、絞り値の変更動作以外の電力消費の大きい動作の実行中であるか否かによって判断する。本実施形態の電子カメラ１において、電力消費の大きい動作としては、例えば電源投入時などのフォーカスモータ２３及び光学ズームモータ２４の駆動を伴うレンズ初期化（ステップＢ１）、ユーザ操作に伴う光学ズームモータ２４やフォーカスモータ２３の動作（ステップＢ２，Ｂ３）、さらにフラッシュ６５を閃光駆動させるための充電（ステップＢ４）の各動作を対象とする。

主制御回路１０は、ステップＢ１〜Ｂ４において何れかの動作中と判別される場合には、絞り動作の実行が不可の状態にあるものと判断する（ステップＢ７）。

また、前述した電力消費の大きい動作中でないと判別できた場合（ステップＢ４、Ｎｏ）、さらに主制御回路１０は、撮像された画像のデータを、メモリ５０あるいはインタフェース５１を介した外部メモリ５２へ書き込む動作の実行中であるかを判断する（ステップＢ５）。

ここで、画像データのメモリへの書き込み動作中である場合、主制御回路１０は、同様にして絞り動作の実行が不可の状態にあるものと判断する（ステップＢ７）。

一方、電力消費の大きい動作中でなく、また画像データのメモリへの書き込み動作中でない場合には、主制御回路１０は、絞り動作が可能な状態にあるものと判断する（ステップＢ６）。

以上のような絞り動作可能判断処理の後、主制御回路１０は、現在、適正補正となっているかを判別する（ステップＡ２）。適正露出状態にある場合には（ステップＡ２、Ｙｅｓ）、通常のプログラム線図に基づき制御された状態にあるかを判別する（ステップＡ６）。ここで、通常のプログラム線図に沿っている状態にあれば露出制御動作が不要となる（ステップＡ６、Ｙｅｓ）。

一方、通常のプログラム線図に基づき制御された状態にないと判別した場合（ステップＡ６、Ｎｏ）、すなわち絞り動作不可の状態であったために仮のプログラム線図に従う露出制御がされている場合、主制御回路１０は、絞り動作可能判断処理において絞り動作可能と判断されているかを確認し（ステップＡ７）、絞り動作可能であれば仮のプログラム線図に沿った現在のシャッタスピードと絞り値を、通常のプログラム線図に沿ったシャッタスピードと絞り値に換算して、その換算値に応じた設定を行う（ステップＡ８）。この場合、絞り機構の駆動も可能な通常の露出制御に復帰することになる。

一方、ステップＡ２において、適正露出にない状態にあると判別された場合、主制御回路１０は、絞り動作可能判断処理において絞り動作可能と判断されているかを確認し（ステップＡ３）、絞り動作可能であれば、通常のプログラム線図に沿ってシャッタスピードを設定すると共に、絞り機構を駆動することで絞り値を調整して適正露出に合わせる（ステップＡ４）。

これに対し、絞り動作可能判断処理において絞り動作不可と判断されている場合、主制御回路１０は、仮のプログラム線図に沿ってシャッタスピードのみを操作することで適正露出に合わせる（ステップＡ５）。

例えば、図５において、絞り値Ｆが２．８の状態にある時に絞り動作不可と判断された場合、露出値ＥＶを１４にする必要があるとすると、通常のプログラム線図（実線で表す）から逸脱した仮のプログラム線図（破線で表す）上の仮Ａの位置における露出設定を行う。すなわち、絞り機構の動作を伴う絞り値Ｆの変更を行わず、シャッタスピードを変更することで露出を仮追従する。

同様にして、例えば図５において、絞り値Ｆが５．６の状態にある時に絞り動作不可と判断された場合、露出値ＥＶを１０．５にする必要があるとすると、通常のプログラム線図（実線で表す）から外れた仮プログラム線図（破線で表す）上の仮Ｂの位置における露出設定を行う。

これにより適正露出に制御されたスルー画像を表示させることができる。

そして、絞り動作が可能と判断された時点で、主制御回路１０は、仮プログラム線図上のシャッタスピードと絞りを、通常のプログラム線図上に設定する。例えば、仮Ａの位置に設定されていた場合には、露出値ＥＶを１４とするため、例えば絞り機構を駆動することで絞り値を２．８から５．６に変換する（変換Ａ）。これにより、通常のプログラム線図上の通常Ａの位置に設定が調整される。

同様にして、仮Ｂの位置に設定されていた場合には、絞り機構を駆動することで絞り値を５．６から４．０に変換することで（変換Ｂ）、通常のプログラム線図上の通常Ｂの位置に設定が調整される。

このようにして、シャッタスピードの変更により露出値ＥＶの調整をすることで電圧降下を回避して、露出追随動作が可能となる。従って、例えば光学ズーム動作中や電源立ち上げ時のレンズ繰り出し中においても露出合わせかが可能となる。

なお、前述した絞り動作可能判断処理では、図３に示すように、絞り値の変更動作以外の電力消費の大きい複数の動作と画像データのメモリへの書き込みの何れかが実行中である場合に絞り動作不可と判断しているが、画像データのメモリへの書き込み動作中であるかのみを判断するようにしても良い。

これにより、露出値ＥＶの調整のために絞り機構を駆動する場合に、この駆動に伴う大電流により電圧降下やノイズが発生し、メモリ書き込み動作中に誤動作が発生することによる画像データの破壊や消失を確実に防止することができる。

また、電力消費の大きい複数の動作のうち何れかが実行中であり、かつ画像データのメモリへの書き込み動作中である場合に絞り動作不可と判断するようにしても良い。また、画像データのメモリへの書き込み動作中の判断を行わず、電力消費の大きい複数の動作のうち何れかが実行中であるか否かのみを判断するようにしても良い。

さらに、図３に示す絞り動作可能判断処理では、ステップＢ１〜Ｂ４について判断している動作を対象としているが、これ以外の電力の安定供給に支障がでる可能性のある他の動作を対象とすることも可能である。

また、前述した説明では、スルー画像に対する露出制御を対象にして説明しているが、動画像（ムービー）の記録中における露出制御に適用することもできる。この動画撮影動作では、スルー画像表示動作と共に撮影動作が実行され、撮影された画像のデータがメモリへ書き込まれるが、この間、シャッタスピードの変更により露出値ＥＶの調整を行う。

また、電子カメラ１（デジタルスチルカメラ）を対象にして説明しているが、その他にも、デジタルビデオカメラ、カメラ付携帯電話機、カメラ付情報通信端末等の絞り機構が搭載されたカメラ装置に適用することが可能である。

さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

また、電子カメラ１に搭載されるコンピュータに実行させることのできる露出制御プログラムを、例えば磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで、あるいは通信媒体を通じて提供することができる。露出制御プログラムによりコンピュータの動作を制御することで、前述した実施形態における電子カメラ１と同様の露出制御の機能を実現することができる。

本発明の実施の形態における電子カメラ１の回路システム構成を示すブロック図。 本実施形態における電子カメラの露出制御の動作について説明するためのフローチャート。 本実施形態における絞り動作可能の判断処理を説明するためのフローチャート。 通常のプログラム線に従う露出制御を説明するための図。 本実施形態における仮のプログラム線図に従う露出制御を説明するための図。

符号の説明

１…電子カメラ、１０…主制御回路、１０ａ…画像処理部、１２…レンズ・撮像系制御回路、１４…光学系、１６…フォーカスレンズ、１７…絞り、１８…ズームレンズ、１９…シャッタ、２０…焦点検出センサ、２２…インタフェース、２３…フォーカスモータ、２４…光学ズームモータ、２５，２６…ドライバ、２８…撮像素子、３０…ドライバ、３２…タイミング発生部、３４…サンプルホールド（Ｓ＆Ｈ）回路、３６…オートゲインコントローラ（ＡＧＣ）、３７…Ａ／Ｄ回路、３９…距離速度検出部、４６…表示制御部、４６ａ…画像データ、４８…表示部、５０…メモリ、５１…インタフェース、５２…外部メモリ、５４…入力回路、５５…操作部、５６…送受信部、５７…無線ＬＡＮ／ＢＴ部、５８…インタフェース、５９…ＵＳＢ、６１…ＩＥＥＥ１３９４、６２…電源制御部、６３…電池、６４…フラッシュ駆動部、６５…フラッシュ。

Claims (5)

1. シャッタ速度と絞り値とで決められる露出値を被写体の明るさに応じて自動調整するカメラ装置において、
   フォーカスモータ駆動動作、光学ズームモータ駆動動作、フラッシュ充電動作、レンズ繰り出し動作、撮像された画像のデータをメモリへ書き込む動作の何れかの動作が実行中である場合に絞り値の変更が不可能であると判断するとともに、前記動作の全てが実行中でない場合に絞り値の変更が可能であると判断する第１の判断手段と、
   前記第１の判断手段が絞り値の変更が不可能であると判断した場合、絞り値の変更を行わず、シャッタ速度の変更により前記露出値を制御する露出制御手段と、
   を具備したことを特徴とするカメラ装置。
2. 被写体の明るさに対応させて、第１のシャッタ速度と当該第１のシャッタ速度に対応する特定の絞り値との組合せを規定する第１のプログラム線図と、
   前記第１のシャッタ速度に対応する被写体の明るさに対応させて、前記第１のシャッタ速度よりも速い第２のシャッタ速度と前記特定の絞り値との組合せと、前記第１のシャッタ速度よりも遅い第３のシャッタ速度と前記特定の絞り値との組合せと、を規定する第２のプログラム線図と、をさらに備え、
   前記露出制御手段は、
   前記第１の判断手段が絞り値の変更が不可能であると判断した場合、前記第２のプログラム線図に従い、絞り値の変更を行わず、シャッタ速度の変更により前記露出値を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
3. 露出状態が適正であるか否かを判断する第２の判断手段と、
   前記露出状態が前記第１のプログラム線図に従い制御された状態であるか否かを判断する第３の判断手段と、をさらに備え、
   前記露出制御手段は、
   前記第２の判断手段が前記露出状態が適正であると判断した場合であって、かつ前記第３の判断手段が前記露出状態が前記第１のプログラム線図に従い制御された状態ではないと判断した場合であって、かつ前記第１の判断手段が絞り値の変更が可能であると判断した場合、前記第１のプログラム線図に従い、シャッタ速度と絞り値とを変更することにより前記露出値を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載のカメラ装置。
4. シャッタ速度と絞り値とで決められる露出値を被写体の明るさに応じて自動調整する露出制御方法であって、
   フォーカスモータ駆動動作、光学ズームモータ駆動動作、フラッシュ充電動作、レンズ繰り出し動作、撮像された画像のデータをメモリへ書き込む動作の何れかの動作が実行中である場合に絞り値の変更が不可能であると判断するとともに、前記動作の全てが実行中でない場合に絞り値の変更が可能であると判断する判断ステップと、
   前記判断ステップにおいて絞り値の変更が不可能であると判断された場合、絞り値の変更を行わず、シャッタ速度の変更により前記露出値を制御する露出制御ステップと、
   を有することを特徴とする露出制御方法。
5. シャッタ速度と絞り値とで決められる露出値を被写体の明るさに応じて自動調整するカメラ装置に搭載されたコンピュータを、
   フォーカスモータ駆動動作、光学ズームモータ駆動動作、フラッシュ充電動作、レンズ繰り出し動作、撮像された画像のデータをメモリへ書き込む動作の何れかの動作が実行中である場合に絞り値の変更が不可能であると判断するとともに、前記動作の全てが実行中でない場合に絞り値の変更が可能であると判断する判断手段、
   前記判断手段が絞り値の変更が不可能であると判断した場合、絞り値の変更を行わず、シャッタ速度の変更により前記露出値を制御する露出制御手段、
   として機能させるための露出制御プログラム。

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