JP6148575B2 - 撮像装置およびその制御方法、プログラム並びに記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置のフォーカシング制御に関する。

デジタルカメラなどの撮像装置では、適正露出（Ｂｖ＋Ｓｖ）を得るために下記の式（１）による演算を行って露出値Ｅｖを算出する。ここで、絞り値（開口Ｆ値）Ａｖとシャッタ速度Ｔｖの組み合わせを“露出値”と呼ぶ。すなわち、露出値は、少なくともＡｖとＴｖの組み合わせであり、露出値Ｅｖを決定するとは、ＡｖおよびＴｖの各値を求めることを意味する。

Ｂｖ＋Ｓｖ＝Ｅｖ＝Ｔｖ＋Ａｖ・・・（１）
ＩＳＯ相当の感度Ｓｖが変更可能なデジタルカメラでは、測光により得られた被写体輝度Ｂｖと設定された感度Ｓｖから適正露出（Ｂｖ＋Ｓｖ）を算出し、この適正露出を得るために、所定のプログラム線図から絞り値Ａｖとシャッタ速度Ｔｖを求める。そして、上記適正露出を得るための露出値Ｅｖ（＝Ｔｖ＋Ａｖ）を用いて露光を行うことで適正露出の画像が撮影できる。

特開平８−３０４８７０号公報

ところが、上記測光により得られた被写体輝度Ｂｖと設定された感度Ｓｖから適正露出（Ｂｖ＋Ｓｖ）の露出値Ｅｖ（＝Ｔｖ＋Ａｖ）を求める際に、測光後に実行されるＡＦ（オートフォーカス）処理によって、測光時とＡＦ後のフォーカスレンズ位置に差異が生じる場合がある。この場合、撮像時における露出制御値（実効Ｆ値）が変動するおそれがあるため、適正露出での撮影が行われない可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、撮像時の露出制御値の変動を補正し、適正露出での撮影を可能にする技術を実現することである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の撮像装置は、フォーカスレンズにより結像された被写体の光学像を撮像する撮像手段と、被写体の輝度を取得する第１の取得手段と、前記第１の取得手段により得られた被写体の輝度から露出制御値を決定する決定手段と、フォーカスレンズの位置情報を取得する第２の取得手段と、前記第２の取得手段により得られた測光時のフォーカスレンズの位置情報と撮像時のフォーカスレンズの位置情報とに基づいて前記露出制御値を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された露出制御値に基づいて前記撮像手段の露光処理を制御する制御手段と、を有する。

本発明によれば、撮像時の露出制御値の変動を補正し、適正露出での撮影が可能になる。

本発明に係る実施形態の装置構成を示すブロック図。 本実施形態の撮影処理を示すフローチャート。 本実施形態の露出補正処理を示すフローチャート。 露出補正テーブルを例示する図。

以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成しても良い。

以下、本発明を、例えば、動画や静止画を撮影するデジタルカメラ等の撮像装置に適用した実施形態について説明する。なお、本発明は、カメラが搭載されたスマートフォン等の携帯型電子機器にも広く適用可能である。

［装置構成］図１を参照して、本発明に係る実施形態の撮像装置の構成及び機能の概略について説明する。

図１において、撮影レンズ１０１はズーム機構を備える。絞り／シャッタ１０２は、ＡＥ（自動露出）処理部１０３の動作指令に従って、被写体の反射光である光学像の撮像素子１０６への入射光量を調節し電荷蓄積時間を制御する。ＡＥ処理部１０３は、絞り／シャッタ１０２の動作を制御すると共に、Ａ／Ｄ変換部１０７を制御する。フォーカスレンズ１０４は、ＡＦ（オートフォーカス）処理部１０５からの制御信号に従って、撮像素子１０６の受光面上に焦点を合わせて光学像を結像させる。なお、撮影レンズ１０１、絞り／シャッタ１０２、フォーカスレンズ１０４は、図１に示す順に並んでいなくても良い。

撮像素子１０６は、受光面に結像した光学像をＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子によって電気信号に変換してＡ／Ｄ変換部１０７へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１０７は、撮像素子１０６から入力したアナログ信号をデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換部１０７は、アナログ信号からノイズを除去するＣＤＳ回路や、デジタル信号に変換する前にアナログ信号を非線形増幅するための非線形増幅回路を含む。

画像処理部１０８は、Ａ／Ｄ変換部１０７から出力されたデジタル信号に対して所定の画素補間や画像縮小等のリサイズ処理と色変換処理とを行って、画像データを出力する。フォーマット変換部１０９は、画像データをＤＲＡＭ１１０に記憶するために、画像処理部１０８で生成した画像データのフォーマット変換を行う。ＤＲＡＭ１１０は、高速な内蔵メモリの一例であり、画像データの一時的な記憶を司る高速バッファとして、或いは、画像データの圧縮／伸張処理における作業用メモリ等として使用される。

画像記録部１１１は、撮影画像（静止画、動画）を記録するメモリーカード等の記録媒体とそのインターフェースを有する。システム制御部１１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭの作業エリアに展開し、実行することにより、装置全体の動作を制御する。また、システム制御部１１２は、撮像素子１０６の有する複数の電荷蓄積制御モードの中から実施するモードを選択して制御を行う。ＶＲＡＭ１１３は画像表示用のメモリである。表示部１１４は、例えば、ＬＣＤ等であり、画像の表示や操作補助のための表示、カメラの状態表示を行う他、撮影時には撮影画面と測距領域を表示する。

撮影者は、操作部１１５を操作することにより装置を外部から操作する。操作部１１５は、例えば、露出補正や絞り値の設定、画像再生時の設定等の各種設定を行うメニュースイッチ、撮影レンズのズーム動作を指示するズームレバー、撮影モードと再生モードの動作モード切替スイッチ等を含む。メインスイッチ１１６は、システムに電源を投入するためのスイッチである。第１スイッチ１１７は、第１スイッチ信号ＳＷ１をシステム制御部１１２へ出力し、ＡＥ処理やＡＦ処理等の撮影準備動作を行うためのスイッチである。第２スイッチ１１８は、第１スイッチ１１７による第１スイッチ信号ＳＷ１オン中（撮影準備状態）に、第２スイッチ信号ＳＷ２をシステム制御部１１２へ出力し、撮影指示を行うためのスイッチである。

［撮影処理］次に、図２を参照して、本実施形態の撮像装置による撮影処理であって、測光時とＡＦ後の各フォーカスレンズの位置情報を取得し、それぞれの位置情報に応じて撮像時の露出制御値を補正する処理について説明する。なお、図２の処理は、システム制御部１１２のＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭの作業エリアに展開し、実行することにより実現される。

まず、図２を参照して、第１スイッチ１１７による第１スイッチ信号ＳＷ１オン後の処理について説明する。

ステップＳ２０１では、システム制御部１１２は、分割測光などの周知の測光方式を用いて被写体輝度Ｂｖを取得する。

ステップＳ２０２では、システム制御部１１２は、ステップＳ２０１で取得した被写体輝度ＢｖをＲＡＭなどに記憶する。

ステップＳ２０３では、システム制御部１１２は、ＡＦ処理部１０５を介して測光時のフォーカスレンズの位置情報を取得し、ＲＡＭなどに記憶する。なお、フォーカスレンズ１０４の位置情報は、絶対的な位置を表す情報であってもよいし、基準位置から何ステップ分移動したかを表す情報であっても良い。

ステップＳ２０４では、システム制御部１１２は、ステップＳ２０１で取得した被写体輝度Ｂｖに基づいて、所定のＡＦ用プログラム線図からステップＳ２０６で後述するＡＦ時の露出値を求める。

ステップＳ２０５では、システム制御部１１２は、ＡＥ処理部１０３によりステップＳ２０４で求めた露出値Ｅｖになるように、絞り／シャッタ１０２を制御する。

ステップＳ２０６では、システム制御部１１２は、周知のコントラスト方式を用いて明暗コントラストが最大となるフォーカスレンズ位置を検出し、ＡＦ処理部１０５がその検出結果に基づいてフォーカスレンズ１０４の駆動を行う。なお、周知の位相差検出方式を用いてデフォーカス量を検出しフォーカスレンズ１０４の駆動を行っても良い。

ステップＳ２０７では、システム制御部１１２は、ＡＦ処理部１０５を介してＡＦ後のフォーカスレンズの位置情報を取得し、ＲＡＭなどに記憶する。

ステップＳ２０８では、システム制御部１１２は、ステップＳ２０１で取得した被写体輝度Ｂｖに基づいて、所定の撮影用プログラム線図からステップＳ２１１で後述する撮像時の露出制御値を求める。

ステップＳ２０９では、システム制御部１１２は、ステップＳ２０３及びＳ２０７で記憶したフォーカスレンズの位置情報に基づいて露出値補正処理を行う。露出値補正処理については図３および図４を用いて詳述する。

ステップＳ２１０では、システム制御部１１２は、第２スイッチ１１８により第２スイッチ信号ＳＷ２がオンされるまで待ち、ＳＷ２がオンされた場合にステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１では、システム制御部１１２は、ＡＥ処理部１０３により後述するステップＳ３０６で算出した補正後の露出値Ｅｖになるように、露出制御値である絞り値Ａｖおよびシャッタ速度Ｔｖを求める。

ステップＳ２１２では、システム制御部１１２は、ステップＳ２１１で決定された露出制御値にて露光処理を行う。

＜露出値補正処理＞次に、図３および図４を参照して、図２のステップＳ２０９における露出値補正処理について説明する。なお、システム制御部１１２が参照する後述する露出補正テーブルはシステム制御部１１２のＲＯＭに格納されている。

ステップＳ３０１では、システム制御部１１２は、ステップＳ２０３及びＳ２０７で記憶したフォーカスレンズの位置情報を取得する。

ステップＳ３０２では、システム制御部１１２は、現在のズームレンズの位置情報を取得する。

ステップＳ３０３では、システム制御部１１２は、露出値Ｅｖの補正量ΔＥｖを算出する。補正量ΔＥｖは、ステップＳ３０１及びＳ３０２で取得したフォーカスレンズ及びズームレンズの位置情報と、フォーカスレンズとズームレンズの位置関係に応じて補正値が与えられた図４に示す補正値テーブルとに基づいて算出される。図４の縦軸はズームレンズ位置、横軸はフォーカスレンズ位置をそれぞれ示している。図４の補正値テーブルの各値はフォーカスレンズ位置が無限遠の位置を基準に、そこからのズームレンズまたはフォーカスレンズの移動距離に応じた実効Ｆ値の変動段数を表す。図４の補正値正テーブルから測光時とＡＦ後それぞれの時点における実効Ｆ値の変動段数を取得し、取得した変動段数の差分を補正量ΔＥｖとして算出する。例えば、測光時のフォーカスレンズ位置が図４の（ａ）、ＡＦ後のフォーカスレンズ位置が図４の（ｂ）であった場合の補正量ΔＥｖについて説明すると、変動段数の差分は下記の式（２）によって算出される。

ΔＥｖ＝｜（−０．２）−（−０．５）｜＝０．３・・・（２）
この場合、露出値Ｅｖの補正量ΔＥｖは０．３段となる。

ステップＳ３０４では、システム制御部１１２は、ステップＳ３０３で算出したΔＥｖに基づいて、露出制御値であるシャッタ速度Ｔｖの補正量ΔＴｖを算出する。基本的にはΔＴｖ＝ΔＥｖとなるようにΔＴｖを算出するが、所定の閾値を設定し、その閾値を上限とするようにΔＴｖを算出しても良い。例えば、ΔＥｖ＝０．３の時、閾値を０．２として設定した場合、ΔＴｖは０．２となる。

ステップＳ３０５では、システム制御部１１２は、ステップＳ３０３及びＳ３０４で算出したΔＥｖ、ΔＴｖに基づいて、露出制御値であるセンサ感度Ｓｖの補正量ΔＳｖを算出する。ΔＳｖは下記の式（３）によって算出される。

ΔＳｖ＝ΔＥｖ−ΔＴｖ・・・（３）
例えば、ΔＥｖ＝０．３、ΔＴｖ＝０．２であった場合、上記式（３）よりΔＳｖは０．１となる。

ステップＳ３０６では、システム制御部１１２は、ステップＳ２０８で算出した撮像時の露出制御値と、ステップＳ３０４及びＳ３０５で算出した補正量ΔＴｖ、ΔＳｖとに基づいて、撮像時の露出制御値の補正後の値を算出する。補正後の露出制御値は、補正前の露出制御値に補正量を加算することで算出される。例えば、ステップＳ２０８で算出した露出制御値が、Ａｖ＝６．０、Ｔｖ＝５．０、Ｓｖ＝２．０の場合について説明すると、補正量がΔＴｖ＝０．２、ΔＳｖ＝０．１であった場合、補正後の露出制御値は下記の式によって算出される。

Ａｖ＝６．０
Ｔｖ＝Ｔｖ＋ΔＴｖ＝５．０＋０．２＝５．２
Ｓｖ＝Ｓｖ＋ΔＳｖ＝２．０＋０．１＝２．１
この場合、Ｔｖ＝５．２、Ｓｖ＝２．１に補正される。

上述したように、本実施形態によれば、測光時のフォーカスレンズ位置とＡＦ後（フォーカス制御時）のフォーカスレンズ位置の差分に基づいて撮像時の露出制御値を補正することによって、フォーカスレンズ位置の差異による撮像時の露出制御値の変動を補正し、適正露出で撮影することが可能となる。

なお、ＡＦ処理において、フォーカスレンズ１０４だけでなく撮影レンズ１０１の位置を移動させる場合にも本発明は適用可能である。その場合、フォーカスレンズの位置情報として、フォーカスレンズ１０４の位置情報と撮影レンズ１０１の中でＡＦ処理に用いられるレンズの位置情報とを取得すれば良い。

［他の実施形態］本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

Claims (10)

1. フォーカスレンズにより結像された被写体の光学像を撮像する撮像手段と、
   被写体の輝度を取得する第１の取得手段と、
   前記第１の取得手段により得られた被写体の輝度から露出制御値を決定する決定手段と、
   フォーカスレンズの位置情報を取得する第２の取得手段と、
   前記第２の取得手段により得られた測光時のフォーカスレンズの位置情報と撮像時のフォーカスレンズの位置情報とに基づいて前記露出制御値を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された露出制御値に基づいて前記撮像手段の露光処理を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。
2. 前記第２の取得手段は、前記測光時のフォーカスレンズの位置情報とフォーカス制御時のフォーカスレンズの位置情報を取得し、
   前記補正手段は、前記測光時と前記フォーカス制御時の各フォーカスレンズの位置情報の差分に基づいて補正量を求め、当該補正量を用いて前記露出制御値を補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正手段は、前記測光時と前記フォーカス制御時の各フォーカスレンズの位置情報に基づいて、所定のテーブルから補正量を求めることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. ズームレンズの位置情報を取得する第３の取得手段をさらに有し、
   前記所定のテーブルは、前記フォーカスレンズと前記ズームレンズの位置関係に応じて前記補正量が設定されており、
   前記補正手段は、前記測光時のフォーカスレンズの位置情報と前記フォーカス制御時のフォーカスレンズおよびズームレンズの各位置情報とに基づいて、前記所定のテーブルから補正量を求めることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記補正手段は、補正前の露出制御値に前記補正量を加算することで補正後の露出制御値を算出することを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記露出制御値は、少なくとも絞り値とシャッタ速度の組み合わせであり、
   前記補正手段は、前記絞り値とシャッタ速度のそれぞれについて補正量を求めることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記露出制御値は、さらに前記撮像手段が有する光電変換素子のセンサ感度を含み、
   前記補正手段は、前記センサ感度の補正量を求めることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. フォーカスレンズにより結像された被写体の光学像を撮像する撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、
   被写体の輝度を取得する第１の取得工程と、
   前記第１の取得工程により得られた被写体の輝度から露出制御値を決定する決定工程と、
   フォーカスレンズの位置情報を取得する第２の取得工程と、
   前記第２の取得工程により得られた測光時のフォーカスレンズの位置情報と撮像時のフォーカスレンズの位置情報とに基づいて前記露出制御値を補正する補正工程と、
   前記補正された露出制御値に基づいて前記撮像手段の露光処理を制御する制御工程と、を有することを特徴とする方法。
9. コンピュータを、請求項１ないし７のいずれか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。
10. コンピュータを、請求項１ないし７のいずれか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を記憶したコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体。

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