JP6873810B2 - Imaging device, control method of imaging device, and program - Google Patents

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Description

本発明は、画像を撮像する撮像装置、撮像装置の制御方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image pickup device for capturing an image, a control method for the image pickup device, and a program.

近年のビデオカメラ等の撮像装置は高画質化が進んでおり、暗部の黒潰れを防ぎつつ、高輝度部までの階調表現を可能とする広いダイナミックレンジのカメラに対する需要が高まっている。また、ビデオカメラは業務用と民生用とで二極化が進んでおり、民生用の小型・安価なビデオカメラの場合は、十分なダイナミックレンジ性能を有しない撮像センサが用いられることも多い。一方、十分なダイナミックレンジを有さない撮像センサを用いた場合の対策機能として、被写体に応じて撮像センサのダイナミックレンジをシフトさせる機能を搭載しているカメラもある。この機能では、高輝度被写体が画面内に存在して白飛びが生じる場合、適正露出をアンダーにシフトさせて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一方で画像全体の明るさを変化させないように暗部の増幅率が高い階調変換特性に変更する。またこの機能では、高輝度被写体が画面内にあまり存在しない場合、適正露出をオーバー気味に制御して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一方で暗部の増幅率が小さい階調変換特性に制御する。このようなダイナミックレンジ制御は、露出制御とは異なり、高輝度部及び低輝度部の階調性の制御に用いられる。また、この場合、動画としての品位を保つため、非常にゆっくりとした応答性を持つような制御が行われる。 In recent years, image quality has been improved in image pickup devices such as video cameras, and there is an increasing demand for cameras having a wide dynamic range that can express gradations up to high-luminance areas while preventing black crushing in dark areas. In addition, video cameras are becoming more polarized between commercial and consumer use, and in the case of small and inexpensive video cameras for consumer use, image sensors that do not have sufficient dynamic range performance are often used. On the other hand, as a countermeasure function when an image sensor that does not have a sufficient dynamic range is used, some cameras are equipped with a function that shifts the dynamic range of the image sensor according to the subject. With this function, when a high-brightness subject exists in the screen and overexposure occurs, the proper exposure is shifted under to shift the dynamic range of the image sensor to the high-brightness side, but the brightness of the entire image is not changed. The gradation conversion characteristic is changed so that the amplification factor of the dark part is high. In addition, with this function, when there are not many high-brightness subjects on the screen, the proper exposure is controlled to be overexposed and the dynamic range of the image sensor is shifted to the low-brightness side, while the amplification factor of dark areas is small. To control. Unlike the exposure control, such a dynamic range control is used for controlling the gradation of the high-luminance portion and the low-luminance portion. Further, in this case, in order to maintain the quality as a moving image, control is performed so as to have a very slow responsiveness.

一方、露出制御可能な被写体範囲の拡大も同時に望まれており、それに伴い、民生用のビデオカメラにおいてもND(Neutral Density)フィルタを使用可能な機種が増加しつつある。NDフィルタが使用される場合には、撮影者からの操作指示を基に、例えばメカ的又は電気的にNDフィルタを使用する状態への切り替え操作が行われる。これにより、撮影者が望む任意のタイミングで撮像センサへの入射光量が変更される。またこの際、ビデオカメラ側では、NDフィルタ切り替え時の光量変化に伴う露出変化を打ち消す方向に、他の露出制御を行うことによって、NDフィルタの切り替え前後でも安定した露出が得られるようにする。なお、特許文献1には、NDフィルタの切り替え等による露出制御方法に関する技術が開示されている。 On the other hand, it is also desired to expand the subject range in which the exposure can be controlled, and along with this, the number of models that can use the ND (Neutral Density) filter in the consumer video camera is increasing. When the ND filter is used, an operation of switching to a state in which the ND filter is used mechanically or electrically is performed based on an operation instruction from the photographer. As a result, the amount of light incident on the image sensor is changed at an arbitrary timing desired by the photographer. At this time, on the video camera side, by performing other exposure control in the direction of canceling the exposure change due to the change in the amount of light at the time of switching the ND filter, stable exposure can be obtained even before and after the switching of the ND filter. In addition, Patent Document 1 discloses a technique relating to an exposure control method by switching an ND filter or the like.

特開2004−7580号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-7580

ここで、NDフィルタによる露出変化を打ち消す方向に他の露出制御を行う場合、打ち消しきれずに露出変化が生じてしまうことがある。例えば、被写体が明るすぎて露出制御範囲外になっている状態でNDフィルタを使用した場合、元々露出制御範囲外になっている状態から露出制御範囲内の適正露出状態までの露出変化が生じることになる。この場合、被写体に対する露出の飛び具合が大きく変化し、前述したダイナミックレンジ制御を行った際に、適正なダイナミックレンジ状態にシフトするまでに時間がかかるようになる。例えば特許文献1に記載の露出制御方法では、NDフィルタの切り替え前後の露出安定化については実現可能であるが、NDフィルタ切り替え後の動画の品位を維持しつつ適正なダイナミックレンジ状態になるまでの時間を短縮することについては実現できない。このように、現状のビデオカメラでは、NDフィルタの切り替え後、直ぐには適正なダイナミックレンジ状態で撮影を行うことができず、このため例えば決定的瞬間に最適な画質で撮影する機会を逃してしまうことなどが生ずる虞がある。 Here, when another exposure control is performed in the direction of canceling the exposure change by the ND filter, the exposure change may occur without being completely canceled. For example, if the ND filter is used when the subject is too bright and is out of the exposure control range, the exposure will change from the state where it was originally out of the exposure control range to the proper exposure state within the exposure control range. become. In this case, the degree of exposure to the subject changes significantly, and when the above-mentioned dynamic range control is performed, it takes time to shift to an appropriate dynamic range state. For example, with the exposure control method described in Patent Document 1, it is possible to stabilize the exposure before and after switching the ND filter, but until the dynamic range is reached while maintaining the quality of the moving image after switching the ND filter. It is not possible to save time. In this way, with the current video cameras, it is not possible to shoot in the proper dynamic range immediately after switching the ND filter, and for example, you miss the opportunity to shoot with the optimum image quality at the decisive moment. There is a risk that things will happen.

そこで、本発明は、露出変化が生じた後、直ぐに適正なダイナミックレンジ状態での撮影を可能にすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to enable shooting in an appropriate dynamic range state immediately after an exposure change occurs.

本発明は、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。 The present invention is an imaging device that images a subject, the brightness acquisition means for acquiring the brightness information of the subject, the exposure control means for controlling the exposure at the time of imaging, and the imaging based on the brightness information. It has a calculation means for calculating the dynamic range set in the device, and the calculation means calculates the first dynamic range set in the current imaging device and when the exposure is changed to switch the exposure. It is characterized in that a second dynamic range set in the image pickup apparatus is calculated in relation to the exposure control of the above.

本発明によれば、露出変化が生じた後、直ぐに適正なダイナミックレンジ状態での撮影が可能となる。 According to the present invention, it is possible to take an image in an appropriate dynamic range immediately after an exposure change occurs.

本実施形態の撮像装置の一例であるビデオカメラの外観図である。It is an external view of the video camera which is an example of the image pickup apparatus of this embodiment. NDフィルタ機構の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ND filter mechanism. 本実施形態のビデオカメラの内部構成例を示す図である。It is a figure which shows the internal structure example of the video camera of this embodiment. システム制御部の主要な内部処理を示す図である。It is a figure which shows the main internal processing of a system control part. 露出決定の際のプログラム線図である。It is a program diagram at the time of exposure determination. 基本的なダイナミックレンジ算出のフローチャートである。It is a flowchart of a basic dynamic range calculation. 小領域分割の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a small area division. 本実施形態におけるダイナミックレンジ算出のフローチャートである。It is a flowchart of dynamic range calculation in this embodiment. 他のダイナミックレンジ算出のフローチャートである。It is a flowchart of another dynamic range calculation.

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
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。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic external view showing a digital video camera (hereinafter referred to as a video camera 100) which is an example of the image pickup apparatus of the present embodiment. In FIG. 1, the display unit 28 is a display device that displays images and various information, and displays captured images, recorded images, and the like. The recording switch 61 is an operation unit for the user to give a shooting instruction. The mode changeover switch 60 is an operation unit for the user to give an instruction to change various modes. The user can give an instruction such as switching between the camera mode and the playback mode by pressing the mode changeover switch 60. The connector 112 is a connection connector portion that connects between the connection cable and the video camera 100. The operation unit 70 is composed of operation members such as various buttons and cross keys that receive various operations from the user. The power switch 72 is an operation unit for the user to switch between power on and power off. The recording medium 200 is a removable recording medium such as a memory card or a hard disk, and captured image data or the like is recorded.

また、本実施形態のビデオカメラ100は、例えば図2(a)に示すようなターレット式によりNDフィルタを切り替え可能なNDフィルタ機構、又は、図2(b)に示すような挿抜式によりNDフィルタを切り替え可能なNDフィルタ機構を備えている。 Further, the video camera 100 of the present embodiment has, for example, an ND filter mechanism capable of switching the ND filter by a turret type as shown in FIG. 2A, or an ND filter by an insertion / removal type as shown in FIG. 2B. It is equipped with an ND filter mechanism that can switch between.

図2(a)のNDフィルタ機構は、矢印285に示す方向に回転可能となされたターレット部280に、それぞれ光透過率(フィルタの濃度)が異なるNDフィルタ282,283,284と、NDフィルタが配されていない貫通穴部281とが設けられている。NDフィルタが配されていない貫通穴部281は光透過率が100%であることに相当する。そして、図2(a)のNDフィルタ機構では、ターレット部280を回転させることにより、撮像光学系の光路上に配置されるNDフィルタの切り替え(NDフィルが無い貫通穴部281も含む切り替え)が行われる。このようなNDフィルタの切り替えにより、図2(a)のNDフィルタ機構では、撮像光学系の光路を通る光量の調整、つまり撮像センサの撮像素子に入射する光量の調整が可能となされている。なお、図2(a)の例は、ターレット部280が回転されたことで、ビデオカメラ100の撮像光学系の光路上に貫通穴部281が配置された状態を示している。この場合、撮像光学系による光学像は、NDフィルタを介さずに、貫通穴部281を介して直接、イメージセンサ220(撮像センサ)上に形成される。また、本実施形態の場合、図2(a)のNDフィルタ機構においては、ユーザによる操作部70を介したメカ的又は電気的な操作に応じてターレット部280が回転されることにより、NDフィルタの切り替えが行われるとする。 In the ND filter mechanism of FIG. 2A, ND filters 282, 283, 284 and ND filters having different light transmittances (filter densities) are attached to the turret portion 280 which is rotatable in the direction indicated by the arrow 285. A through hole portion 281 that is not arranged is provided. The through hole portion 281 to which the ND filter is not arranged corresponds to a light transmittance of 100%. Then, in the ND filter mechanism of FIG. 2A, by rotating the turret portion 280, switching of the ND filter arranged on the optical path of the imaging optical system (switching including the through hole portion 281 having no ND fill) is performed. Will be done. By switching the ND filter in this way, the ND filter mechanism shown in FIG. 2A can adjust the amount of light passing through the optical path of the image pickup optical system, that is, the amount of light incident on the image pickup element of the image pickup sensor. The example of FIG. 2A shows a state in which the through hole portion 281 is arranged on the optical path of the imaging optical system of the video camera 100 by rotating the turret portion 280. In this case, the optical image by the imaging optical system is formed directly on the image sensor 220 (imaging sensor) through the through hole portion 281 without passing through the ND filter. Further, in the case of the present embodiment, in the ND filter mechanism shown in FIG. 2A, the turret unit 280 is rotated according to the mechanical or electrical operation via the operation unit 70 by the user, so that the ND filter is filtered. Is switched.

図2(b)のNDフィルタ機構は、撮像光学系の光路290上において、矢印293に示す方向にNDフィルタ291を挿抜可能となされている。図2(b)の左側の図は、撮像光学系の光路290にNDフィルタ291が装填される前の状態を示し、右側の図は、NDフィルタ291が装填されたことで光路290上にNDフィルタ291が配置された状態を示している。図2(b)のNDフィルタ機構は、光透過率(濃度)の異なるNDフィルタへの入れ替えも可能となされている。図2(b)のNDフィルタ機構の場合、NDフィルタを挿抜又は入れ替えることにより、撮像光学系の光路を通る光量の調整、すなわち撮像素子に入射する光量の調整が可能となる。また、本実施形態の場合、図2(b)のNDフィルタ機構においては、ユーザによる操作部70を介したメカ的又は電気的な操作に応じて、NDフィルタの挿抜が行われるようになされているとする。 The ND filter mechanism of FIG. 2B is capable of inserting and removing the ND filter 291 in the direction indicated by the arrow 293 on the optical path 290 of the imaging optical system. The figure on the left side of FIG. 2B shows the state before the ND filter 291 is loaded in the optical path 290 of the imaging optical system, and the figure on the right side shows the ND on the optical path 290 due to the loading of the ND filter 291. The state in which the filter 291 is arranged is shown. The ND filter mechanism shown in FIG. 2B can be replaced with an ND filter having a different light transmittance (density). In the case of the ND filter mechanism of FIG. 2B, the amount of light passing through the optical path of the image pickup optical system can be adjusted, that is, the amount of light incident on the image sensor can be adjusted by inserting and removing or replacing the ND filter. Further, in the case of the present embodiment, in the ND filter mechanism shown in FIG. 2B, the ND filter is inserted and removed in response to a mechanical or electrical operation by the user via the operation unit 70. Suppose you are.

図3は、本実施形態のビデオカメラ100の内部構成例を示すブロック図である。
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。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the video camera 100 of the present embodiment.
In FIG. 3, the photographing lens 103 is a lens group including a zoom lens and a focus lens of an imaging optical system, and forms a subject image on an imaging element of an imaging sensor. The diaphragm 101 is a diaphragm used for adjusting the amount of light. The ND filter mechanism 104 has the configurations shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), and is used when the amount of incident light via the imaging optical system is dimmed by switching the ND filter. The barrier 102 covers the imaging system including the photographing lens 103 of the video camera 100 to prevent the imaging system including the photographing lens 103, the aperture 101, and the imaging unit 22 from being soiled or damaged.

撮像部22は、撮像センサを構成するCCDやCMOS素子等の撮像素子であり、撮像光学系を介して撮像素子上に形成された光学像をアナログ画像信号に変換する。また、撮像部22は、電子シャッタによる電荷蓄積の制御や、アナログゲインの変更、読み出し速度の変更などを行う機能も備えている。A/D変換器23は、撮像部22から入力されたアナログ画像信号をデジタル画像データに変換して出力する。 The image pickup unit 22 is an image pickup element such as a CCD or a CMOS element that constitutes an image pickup sensor, and converts an optical image formed on the image pickup element via an image pickup optical system into an analog image signal. Further, the imaging unit 22 also has a function of controlling charge accumulation by an electronic shutter, changing the analog gain, changing the reading speed, and the like. The A / D converter 23 converts the analog image signal input from the imaging unit 22 into digital image data and outputs it.

画像処理部24は、A/D変換器23から供給された画像データ、又は、メモリ制御部15を介して供給された画像データに対し、所定の画素補間処理、縮小などのリサイズ処理、色変換処理、ガンマ補正処理、デジタルゲインの付加等の各種画像処理を行う。また、画像処理部24は、撮像された画像データを用いて、所定の演算処理を行い、その演算結果をシステム制御部50に送る。システム制御部50は、CPU等を有し、画像処理部24から供給された演算結果に基づいて、露出制御、測距制御、ホワイトバランス制御等行う。これにより、いわゆるTTL(スルー・ザ・レンズ)方式のAF(オートフォーカス)処理、AE(自動露出)処理、AWB(オートホワイトバランス)処理等が行われる。 The image processing unit 24 performs predetermined pixel interpolation processing, resizing processing such as reduction, and color conversion on the image data supplied from the A / D converter 23 or the image data supplied via the memory control unit 15. Performs various image processing such as processing, gamma correction processing, and addition of digital gain. Further, the image processing unit 24 performs a predetermined calculation process using the captured image data, and sends the calculation result to the system control unit 50. The system control unit 50 has a CPU and the like, and performs exposure control, distance measurement control, white balance control, and the like based on the calculation results supplied from the image processing unit 24. As a result, so-called TTL (through-the-lens) AF (autofocus) processing, AE (autoexposure) processing, AWB (auto white balance) processing, and the like are performed.

また、A/D変換器23から出力された画像データは、画像処理部24及びメモリ制御部15を介して、或いは、メモリ制御部15を介して、メモリ32に直接書き込まれる。メモリ32は、撮像部22によって撮像されてA/D変換器23によりデジタル変換された画像データや、表示部28に表示するための画像データ等を一時的に格納する。メモリ32は、所定時間の動画像および音声を格納するのに十分な記憶容量を備えている。 Further, the image data output from the A / D converter 23 is directly written to the memory 32 via the image processing unit 24 and the memory control unit 15 or via the memory control unit 15. The memory 32 temporarily stores image data captured by the imaging unit 22 and digitally converted by the A / D converter 23, image data to be displayed on the display unit 28, and the like. The memory 32 has a storage capacity sufficient to store moving images and sounds for a predetermined time.

また、メモリ32は、画像表示用のメモリ(ビデオメモリ)を兼ねている。D/A変換器13は、メモリ32から読み出されてメモリ制御部15を介して供給された画像表示用の画像データをアナログ画像信号に変換して表示部28に供給する。これにより、表示部28には、メモリ32に格納された表示用の画像が表示される。表示部28は、LCD(液晶ディスプレイ)等の表示器を有し、D/A変換器13から供給されたアナログ画像信号に応じた画像を表示する。ビデオカメラ100は、撮像部22からA/D変換器23を介してメモリにメモリ32に一時的に蓄積された撮像画像データを、D/A変換器13によりアナログ画像信号に変換して表示部28に逐次転送して表示可能となされている。これにより、ビデオカメラ100の表示部28は、いわゆる電子ビューファインダとして機能し、スルー画像表示を行うことができる。 Further, the memory 32 also serves as a memory (video memory) for displaying an image. The D / A converter 13 converts the image data for image display read from the memory 32 and supplied via the memory control unit 15 into an analog image signal and supplies the image data to the display unit 28. As a result, the display unit 28 displays the display image stored in the memory 32. The display unit 28 has a display such as an LCD (liquid crystal display), and displays an image corresponding to an analog image signal supplied from the D / A converter 13. The video camera 100 converts the captured image data temporarily stored in the memory 32 from the imaging unit 22 via the A / D converter 23 into an analog image signal by the D / A converter 13 and displays the display unit. It is made possible to sequentially transfer to 28 and display it. As a result, the display unit 28 of the video camera 100 functions as a so-called electronic viewfinder and can display a through image.

不揮発性メモリ56は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えばEEPROMが用いられる。不揮発性メモリ56には、システム制御部50の動作用の定数、プログラム等が記憶される。ここでいう、プログラムとは、本実施形態にて後述する各種フローチャートを実行するためのプログラムを含む。システムメモリ52は、例えばRAMを有して構成される。システムメモリ52には、システム制御部50の動作用の定数、変数、不揮発性メモリ56から読み出したプログラム等が展開される。 The non-volatile memory 56 is a memory that can be electrically erased and recorded, and for example, EEPROM is used. The non-volatile memory 56 stores constants, programs, and the like for the operation of the system control unit 50. The program referred to here includes a program for executing various flowcharts described later in the present embodiment. The system memory 52 includes, for example, a RAM. In the system memory 52, constants and variables for the operation of the system control unit 50, a program read from the non-volatile memory 56, and the like are expanded.

システム制御部50は、ビデオカメラ100全体を制御する。前述した不揮発性メモリ56に記録されたプログラムを実行することで、後述する本実施形態の各処理を実現する。すなわち、システム制御部50は、撮像部22の蓄積時間や撮像した画像信号のA/D変換器23への読み出しを制御し、その撮像部22における撮像画像信号の読み出しから記録媒体200への動画データの書き込みまでの一連の動作を制御する。また、システム制御部50は、メモリ32、D/A変換器13、表示部28等を制御することにより表示制御を行う。 The system control unit 50 controls the entire video camera 100. By executing the program recorded in the non-volatile memory 56 described above, each process of the present embodiment described later is realized. That is, the system control unit 50 controls the accumulation time of the imaging unit 22 and the reading of the captured image signal to the A / D converter 23, and the reading of the captured image signal by the imaging unit 22 to the recording medium 200 is a moving image. Controls a series of operations up to writing data. Further, the system control unit 50 controls the display by controlling the memory 32, the D / A converter 13, the display unit 28, and the like.

また、システム制御部50には、モード切替スイッチ60、操作部70等から各種の動作指示が入力される。例えばユーザによりモード切替スイッチ60が操作された場合、システム制御部50は、表示部28に表示される映像の種類を順次、切り替えるように制御する。操作部70の各操作部材は、表示部28に表示される種々の機能アイコンを選択操作するような場合の場面ごとに適宜機能が割り当てられており、各種機能ボタンとして用いられる。本実施形態の場合、システム制御部50は、ユーザによる操作部70への操作に応じて、例えば、通常撮影表示モードから、階調の過不足を撮影者に通知できる特性比較表示モードへの切り替え等を制御する。その他、操作部70には、例えば、メニューボタン、十字キー、終了ボタン、戻るボタン、画像送りボタン、ジャンプボタン、絞込みボタン、属性変更ボタンなども割り当てられている。例えば、メニューボタンが押された場合、システム制御部50は、各種の設定可能なメニュー画面を表示部28に表示させる。この場合、ユーザは、表示部28に表示されたメニュー画面と、十字キーに配されている上下左右4方向の方向指示キーやSETボタンを用いて直感的に各種設定を行うことができる。 Further, various operation instructions are input to the system control unit 50 from the mode changeover switch 60, the operation unit 70, and the like. For example, when the mode changeover switch 60 is operated by the user, the system control unit 50 controls to sequentially switch the types of images displayed on the display unit 28. Each operation member of the operation unit 70 is appropriately assigned a function for each scene when various function icons displayed on the display unit 28 are selected and operated, and is used as various function buttons. In the case of the present embodiment, the system control unit 50 switches from the normal shooting display mode to the characteristic comparison display mode capable of notifying the photographer of the excess or deficiency of gradation according to the operation of the operation unit 70 by the user. Etc. are controlled. In addition, the operation unit 70 is also assigned, for example, a menu button, a cross key, an end button, a back button, an image feed button, a jump button, a narrowing down button, an attribute change button, and the like. For example, when the menu button is pressed, the system control unit 50 causes the display unit 28 to display various configurable menu screens. In this case, the user can intuitively make various settings by using the menu screen displayed on the display unit 28, the up / down / left / right four-direction direction instruction keys and the SET buttons arranged on the cross keys.

さらに、本実施形態において、NDフィルタ機構104が図2(a)に示した構成である場合、システム制御部50は、操作部70からの信号を基に、ターレット部280を回転させることにより、NDフィルタの切り替えを制御する。また、NDフィルタ機構104が図2(b)に示した構成である場合、システム制御部50は、操作部70からの信号を基に、NDフィルタの挿抜等を行うことで、NDフィルタの切り替えを制御する。 Further, in the present embodiment, when the ND filter mechanism 104 has the configuration shown in FIG. 2A, the system control unit 50 rotates the turret unit 280 based on the signal from the operation unit 70, thereby rotating the turret unit 280. Controls the switching of the ND filter. Further, when the ND filter mechanism 104 has the configuration shown in FIG. 2B, the system control unit 50 switches the ND filter by inserting and removing the ND filter based on the signal from the operation unit 70. To control.

システムタイマー53は、各種制御に用いる時間や、内蔵された時計による時間の計測を行う計時部である。
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。
The system timer 53 is a time measuring unit that measures the time used for various controls and the time by the built-in clock.
The power supply control unit 80 is composed of a battery detection circuit, a DC-DC converter, a switch circuit for switching a block to be energized, and the like, and detects whether or not the power supply unit 30 has a battery installed, the type of battery, and the remaining battery level. Further, the power supply control unit 80 controls the DC-DC converter based on the detection result and the instruction of the system control unit 50, and supplies a necessary voltage to each unit including the recording medium 200 for a necessary period. The power supply unit 30 includes a primary battery such as an alkaline battery or a lithium battery, a secondary battery such as a NiCd battery, a NiMH battery, or a Li ion battery, an AC adapter, or the like, and is connected to the power supply control unit 80.

外部I/F18は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体200との間の通信、コネクタ112を介して外部表示機器202との間で通信を行うインターフェースである。記録媒体200は、撮影された画像を記録するための半導体メモリカードや磁気ディスク等から構成される。コネクタ112には、例えば表示装置等の外部表示機器202が接続される。ビデオカメラ100は、外部I/F18を介し、さらにコネクタ112を介して、画像データを外部表示機器202に送出する。コネクタ112を介して接続された外部表示機器202は、ビデオカメラ100から送出された画像データを受信してその画像データに基づく映像を表示する。 The external I / F 18 is an interface for communicating with a recording medium 200 such as a memory card or a hard disk, and communicating with an external display device 202 via a connector 112. The recording medium 200 is composed of a semiconductor memory card, a magnetic disk, or the like for recording a captured image. An external display device 202 such as a display device is connected to the connector 112. The video camera 100 transmits image data to the external display device 202 via the external I / F18 and further via the connector 112. The external display device 202 connected via the connector 112 receives the image data transmitted from the video camera 100 and displays an image based on the image data.

次に、本実施形態のビデオカメラ100の動作について説明する。
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。
Next, the operation of the video camera 100 of the present embodiment will be described.
FIG. 4 shows a video related to each processing block in the system control unit 50, which is the main processing in the video camera 100 of the present embodiment, each configuration in the image processing unit 24, and each processing block in the system control unit 50. It is a figure which showed each part in a camera 100.
As shown in FIG. 4, the system control unit 50 includes an ND control unit 300, an exposure control unit 301, a dynamic range control unit 303, a dynamic range calculation unit 302, and a brightness acquisition unit as main processing blocks according to the present embodiment. It has 304. Further, the image processing unit 24 has a gain control unit 241 and a gamma circuit 242 as main configurations related to the processing block of the system control unit 50.

ND制御部300は、NDフィルタ機構104が図2(a)の構成である場合、操作部70からの信号を基にターレット部280を回転させ、撮像光学系の光路上へNDフィルタ282〜284の何れか又は貫通穴部281を配置させる制御を行う。また、ND制御部300は、NDフィルタ機構104が図2(b)の構成である場合、操作部70からの信号を基にNDフィルタの挿抜や切り替えを制御する。以下の説明では、図2(a)と図2(b)のNDフィルタ構成を区別せず、また、撮像光学系の光路上へのNDフィルタ配置の有無(挿抜も含む)とNDフィルタの切り替え配置を纏めてNDフィルタの切り替えと表記する。そして、ND制御部300は、NDフィルタの切り替え制御を行う場合、その制御情報を露出制御部301にも出力する。 When the ND filter mechanism 104 has the configuration shown in FIG. 2A, the ND control unit 300 rotates the turret unit 280 based on the signal from the operation unit 70, and causes the ND filter 284 to 284 on the optical path of the imaging optical system. Control is performed so that any of the above or the through hole portion 281 is arranged. Further, when the ND filter mechanism 104 has the configuration shown in FIG. 2B, the ND control unit 300 controls the insertion / removal and switching of the ND filter based on the signal from the operation unit 70. In the following description, the ND filter configurations of FIGS. 2 (a) and 2 (b) are not distinguished, and the presence / absence (including insertion / extraction) of the ND filter on the optical path of the imaging optical system and the switching of the ND filter are made. The arrangement is collectively referred to as ND filter switching. Then, when the ND control unit 300 performs the switching control of the ND filter, the ND control unit 300 also outputs the control information to the exposure control unit 301.

露出制御部301は、撮像時の露出を制御する。また、露出制御部301は、ND制御部300から制御情報を受け取り、NDフィルタ切り替えによる撮像センサへの入射光量の変化を打ち消す方向に、各種露出パラメータ(例えば、絞り値、露光時間、撮影感度)を制御するための制御量を算出する。そして、露出制御部301は、その制御量を基に決定した露出値の情報を、ダイナミックレンジ制御部303に送る。ただし、露出パラメータの制御では、NDフィルタの切り替えによる光量変化分を打ち消しきれずに、露出変化が生じることがある。 The exposure control unit 301 controls the exposure at the time of imaging. Further, the exposure control unit 301 receives control information from the ND control unit 300, and various exposure parameters (for example, aperture value, exposure time, shooting sensitivity) in a direction of canceling a change in the amount of incident light on the image sensor due to ND filter switching. Calculate the control amount to control. Then, the exposure control unit 301 sends the information of the exposure value determined based on the control amount to the dynamic range control unit 303. However, in the control of the exposure parameter, the change in the amount of light due to the switching of the ND filter cannot be completely canceled, and the change in the exposure may occur.

ここで、図5(a)は、NDフィルタ不使用(CLEAR)の場合において、被写体輝度14[Bv]に対して、電子シャッタのシャッタスピード、ゲイン(ISO感度)、絞りを決定するプログラム線図を示している。また、図5(b)は、1/4濃度(光透過率が25%)のNDフィルタを使用した場合において、被写体輝度14[Bv]に対して、シャッタスピード、ゲイン、絞りを決定するプログラム線図を示している。図5(a)に示すように、NDフィルタ不使用(CLEAR)の場合、被写体輝度14[Bv]は、プログラム線図上の露出制御可能な範囲(3[Bv]〜13[Bv])を超えている。一方、図5(b)に示すように、1/4濃度のNDフィルタが使用された場合、被写体輝度14[Bv]は、プログラム線図上の露出制御可能範囲(5[Bv]〜15[Bv])に入ることがわかる。この際、露出制御可能範囲から超えている露出量は輝度変化量+1[ΔBv]に相当し、露出制御部301でNDフィルタの切り替えによる光量変化分を打ち消す方向に露出制御を行った場合、輝度変化量−1[ΔBv]に相当する露出変化が発生する。また、前述したプログラム線図上の露出範囲以外にも露出変化を生じさせる場合がある。例えば、高感度時に生ずるノイズによる画質低下を防ぐための画質効果を狙って、露出目標を変更する場合などが考えられる。このような場合にもNDフィルタの切り替えによる光量変化分を打ち消し切れずに、急激な露出変化、つまり急激な露出の切り替わりが発生することになる。 Here, FIG. 5A is a program diagram for determining the shutter speed, gain (ISO sensitivity), and aperture of the electronic shutter with respect to the subject luminance 14 [Bv] when the ND filter is not used (CLEAR). Is shown. Further, FIG. 5B shows a program for determining the shutter speed, gain, and aperture with respect to the subject luminance 14 [Bv] when an ND filter having a 1/4 density (light transmittance is 25%) is used. The diagram is shown. As shown in FIG. 5A, when the ND filter is not used (CLEAR), the subject brightness 14 [Bv] covers the exposure controllable range (3 [Bv] to 13 [Bv]) on the program diagram. Over. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when a 1/4 density ND filter is used, the subject brightness 14 [Bv] is the exposure controllable range (5 [Bv] to 15 [Bv] on the program diagram. Bv]) can be seen. At this time, the amount of exposure exceeding the controllable range of exposure corresponds to the amount of change in brightness + 1 [ΔBv], and when the exposure control unit 301 performs exposure control in the direction of canceling the change in amount of light due to switching of the ND filter, the brightness An exposure change corresponding to the amount of change -1 [ΔBv] occurs. In addition, an exposure change may occur in addition to the exposure range on the program diagram described above. For example, it is conceivable to change the exposure target aiming at an image quality effect for preventing image quality deterioration due to noise generated at high sensitivity. Even in such a case, the change in the amount of light due to the switching of the ND filter cannot be completely canceled, and a sudden change in exposure, that is, a sudden change in exposure occurs.

このため本実施形態において、システム制御部50では、この露出変化量に関する情報が、露出制御部301からダイナミックレンジ算出部302に伝達される。また、明るさ取得部304は撮影画像の被写体の明るさを取得する。被写体の明るさを取得する方法として、本実施形態では撮影画像信号の各画素の輝度値を取得する方法を用いるが、例えば外部露出計などで計測した被写体の明るさの情報を取得するようにしてもよい。明るさ取得部304にて取得された被写体の明るさ情報は、ダイナミックレンジ算出部302に送られる。 Therefore, in the present embodiment, in the system control unit 50, the information regarding the exposure change amount is transmitted from the exposure control unit 301 to the dynamic range calculation unit 302. Further, the brightness acquisition unit 304 acquires the brightness of the subject of the captured image. As a method of acquiring the brightness of the subject, in the present embodiment, a method of acquiring the brightness value of each pixel of the captured image signal is used, but for example, the information of the brightness of the subject measured by an external exposure meter or the like is acquired. You may. The brightness information of the subject acquired by the brightness acquisition unit 304 is sent to the dynamic range calculation unit 302.

ダイナミックレンジ算出部302は、現在のビデオカメラ100に設定するダイナミックレンジの算出とともに、露出制御部301において露出を急激に切り替える露出変更が行われる場合の露出制御に関連したダイナミックレンジの算出をも行う。具体的には、ダイナミックレンジ算出部302は、明るさ取得部304からの明るさ情報と、露出制御部301からの露出変化量の情報とを基に、本実施形態のビデオカメラ100に設定するダイナミックレンジを算出する。特に、本実施形態の場合、ダイナミックレンジ算出部302は、明るさ情報と露出変化量の情報とを基に、露出制御の前後で撮影される画像の明るさに変化が発生するか否かを判定し、その判定結果に応じてダイナミックレンジの算出方法を変更する。ダイナミックレンジの算出手法については後に詳細に説明する。ダイナミックレンジ算出部302にて算出されたダイナミックレンジの情報は、ダイナミックレンジ制御部303に送られる。 The dynamic range calculation unit 302 calculates the dynamic range set in the current video camera 100, and also calculates the dynamic range related to the exposure control when the exposure change that suddenly switches the exposure is performed in the exposure control unit 301. .. Specifically, the dynamic range calculation unit 302 sets the video camera 100 of the present embodiment based on the brightness information from the brightness acquisition unit 304 and the information on the amount of change in exposure from the exposure control unit 301. Calculate the dynamic range. In particular, in the case of the present embodiment, the dynamic range calculation unit 302 determines whether or not the brightness of the image captured before and after the exposure control changes based on the brightness information and the exposure change amount information. Judgment is made, and the dynamic range calculation method is changed according to the judgment result. The dynamic range calculation method will be described in detail later. The dynamic range information calculated by the dynamic range calculation unit 302 is sent to the dynamic range control unit 303.

ダイナミックレンジ制御部303は、ダイナミックレンジ算出部302にて算出されたダイナミックレンジの情報と、露出制御部301から受け取った露出値とを基に、絞り101と撮像部22と画像処理部24に対する制御値を算出する。すなわちダイナミックレンジ制御部303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ダイナミックレンジの制御を行う。この際、ダイナミックレンジ制御部303は、露出と階調変換特性に対し、ダイナミックレンジ算出部302にて算出されたダイナミックレンジを基に、露出制御部301にて決定された露出値の割り振りを行う。すなわちダイナミックレンジ制御部303は、露出制御部301から受け取った露出値について、ダイナミックレンジ算出部302で算出されたダイナミックレンジに制御するべく、露出値の割り振りを行う。例えばダイナミックレンジ制御部303は、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、露出制御部301からの露出値を基に、撮像センサにおける露出をアンダーにする制御値により、撮像部22での露光時間又は撮影感度を制御する。またこのとき、ダイナミックレンジ制御部303は、画像処理部24の利得制御部241とガンマ回路242を制御する制御値によりガンマ回路242利得率を上昇させるように制御する。一方、ダイナミックレンジ制御部303は、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、露出制御部301からの露出値を基に、撮像センサにおける露出をオーバーにする制御値により、撮像部22での露光時間又は撮影感度を制御する。またこのとき、ダイナミックレンジ制御部303は、利得制御部241とガンマ回路242を制御する制御値により、ガンマ回路242を利得率の低い非線形変換特性にするよう制御する。このように、システム制御部50は、被写体の明るさに応じて撮像センサのダイナミックレンジをシフトさせつつ露出制御と利得率制御を行うことで階調を制御する。 The dynamic range control unit 303 controls the aperture 101, the image pickup unit 22, and the image processing unit 24 based on the dynamic range information calculated by the dynamic range calculation unit 302 and the exposure value received from the exposure control unit 301. Calculate the value. That is, the dynamic range control unit 303 controls the dynamic range by controlling at least one of the exposure and the gradation conversion characteristic. At this time, the dynamic range control unit 303 allocates the exposure value determined by the exposure control unit 301 to the exposure and gradation conversion characteristics based on the dynamic range calculated by the dynamic range calculation unit 302. .. That is, the dynamic range control unit 303 allocates the exposure value in order to control the exposure value received from the exposure control unit 301 to the dynamic range calculated by the dynamic range calculation unit 302. For example, when the dynamic range of the image pickup sensor is shifted to the high brightness side, the dynamic range control unit 303 causes the image pickup unit 22 to set an underexposure in the image pickup sensor based on the exposure value from the exposure control unit 301. Controls the exposure time or shooting sensitivity of. At this time, the dynamic range control unit 303 controls the gamma circuit 242 gain rate to be increased by the control value for controlling the gain control unit 241 and the gamma circuit 242 of the image processing unit 24. On the other hand, when the dynamic range of the image pickup sensor is shifted to the low brightness side, the dynamic range control unit 303 determines the exposure value of the image pickup sensor to be overexposed based on the exposure value from the exposure control unit 301. Controls the exposure time or shooting sensitivity in. At this time, the dynamic range control unit 303 controls the gamma circuit 242 to have a non-linear conversion characteristic with a low gain rate by the control values for controlling the gain control unit 241 and the gamma circuit 242. In this way, the system control unit 50 controls the gradation by performing exposure control and gain rate control while shifting the dynamic range of the image pickup sensor according to the brightness of the subject.

続いて、図6以降のフローチャートを用いてダイナミックレンジ算出部302におけるダイナミックレンジ算出方法を詳細に説明する。
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。
Subsequently, the dynamic range calculation method in the dynamic range calculation unit 302 will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS. 6 and 6 and thereafter.
First, in the flowchart of FIG. 6, a method of calculating the dynamic range from the luminance signal (brightness information) of the captured image will be described as an example of a basic dynamic range calculation method that does not consider the change in the amount of light due to the switching of the ND filter. .. The processing of the flowchart of FIG. 6 may be executed by the hardware configuration, or may be partially realized by the software configuration and the rest by the hardware configuration. When the processing is executed by the software configuration, the processing of the flowchart of FIG. 6 is realized by expanding the program stored in the non-volatile memory 56 of FIG. 3 into the system memory 52 and executing the processing by the system control unit 50. Will be done. The program according to the present embodiment is prepared in advance in the non-volatile memory 56, but may be read from a detachable semiconductor memory or downloaded from a network such as the Internet (not shown) in the system memory 52. May be loaded. Further, in the following description, steps S400 to S406 of each process in FIG. 6 are abbreviated as S400 to S406. These things are the same in other flowcharts described later.

ここで、明るさ取得部304は、撮影画像の詳細な輝度情報(明るさ情報)を取得するために、撮影画像を複数の小領域に分割し、それら小領域毎に、ピーク輝度値(以下、ピーク輝度とする。)と平均輝度値(以下、平均輝度とする。)を取得する。図7は、撮影画像を16個の小領域に分割した例を示す。以下の説明において、各小領域には順番に領域番号i(i=1,2,・・・,16)を付与し、また最後の領域番号(又は分割数)をwin_numと表す。なお、小領域毎にピーク輝度が取得され、それら各小領域を更に16分割して平均輝度が取得されてもよい。 Here, the brightness acquisition unit 304 divides the captured image into a plurality of small regions in order to acquire detailed luminance information (brightness information) of the captured image, and the peak luminance value (hereinafter referred to as the peak luminance value) for each of the small regions. , Peak brightness) and average brightness value (hereinafter referred to as average brightness) are acquired. FIG. 7 shows an example in which the captured image is divided into 16 small areas. In the following description, the area numbers i (i = 1, 2, ..., 16) are sequentially assigned to each small area, and the last area number (or the number of divisions) is expressed as win_num. The peak brightness may be acquired for each small region, and the average brightness may be acquired by further dividing each of these small regions into 16.

ダイナミックレンジ算出部302は、S400の処理として、現在の処理対象となされている小領域の領域番号iが最後の領域番号win_numより小さい番号か否か判定する。ダイナミックレンジ算出部302は、処理対象の小領域の領域番号iが最後の領域番号win_numより小さいと判定(Yes)した場合にはS401に処理を進める。一方、ダイナミックレンジ算出部302は、処理対象の小領域の領域番号iが最後の領域番号win_numになったと判定(No)した場合にはS405に処理を進める。 As the process of S400, the dynamic range calculation unit 302 determines whether or not the area number i of the small area currently being processed is smaller than the last area number win_num. When the dynamic range calculation unit 302 determines (Yes) that the area number i of the small area to be processed is smaller than the last area number win_num, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S401. On the other hand, when the dynamic range calculation unit 302 determines (No) that the area number i of the small area to be processed has become the last area number win_num, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S405.

S401に進んだ場合、ダイナミックレンジ算出部302は、処理対象となっている領域番号iの小領域のピーク輝度と所定の閾値Th1とを比較し、ピーク輝度が閾値Th1を超えたか否かを判定する。そして、ダイナミックレンジ算出部302は、ピーク輝度が閾値Th1を超えたと判定(Yes)した場合にはS402に処理を進め、一方、ピーク輝度が所定の閾値Th1を超えていないと判定(No)した場合にはS404に処理を進める。 When proceeding to S401, the dynamic range calculation unit 302 compares the peak brightness of the small area of the area number i to be processed with the predetermined threshold Th1 and determines whether or not the peak brightness exceeds the threshold Th1. To do. Then, when the dynamic range calculation unit 302 determines that the peak luminance exceeds the threshold Th1 (Yes), the process proceeds to S402, while the dynamic range calculation unit 302 determines that the peak luminance does not exceed the predetermined threshold Th1 (No). In that case, the process proceeds to S404.

S404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、S400に処理を戻す。 When proceeding to S404, the dynamic range calculation unit 302 increments the area number i, so that the small area of the next area number is set as the processing target and the processing is returned to S400.

S401でピーク輝度が所定の閾値Th1を超えたと判定されてS402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の小領域の平均輝度と所定の閾値Th2とを比較し、平均輝度が閾値Th2を超えたか否かを判定する。すなわち、S402では、S401でピーク輝度が閾値Th1を超えたと判定された小領域について、平均輝度と閾値Th2との比較が行われる。そして、ダイナミックレンジ算出部302は、平均輝度が閾値Th2を超えたと判定(Yes)した場合にはS403に処理を進め、一方、平均輝度が閾値Th2を超えていないと判定(No)した場合にはS404に処理を進める。 When it is determined in S401 that the peak brightness exceeds the predetermined threshold Th1 and the process proceeds to S402, the dynamic range calculation unit 302 compares the average brightness of the small area of the area number i with the predetermined threshold Th2, and the average brightness is increased. It is determined whether or not the threshold Th2 has been exceeded. That is, in S402, the average brightness and the threshold Th2 are compared with respect to the small region determined in S401 that the peak brightness exceeds the threshold Th1. Then, when the dynamic range calculation unit 302 determines (Yes) that the average brightness exceeds the threshold Th2, the process proceeds to S403, while when it determines (No) that the average brightness does not exceed the threshold Th2. Proceeds to S404.

S403に進むと、ダイナミックレンジ算出部302は、ここまでの処理が終わった各小領域の平均輝度を加算した平均輝度Aveを算出する。すなわちダイナミックレンジ算出部302では、S401でピーク輝度が閾値Th1を超えたと判定され、さらにS402で平均輝度が閾値Th2を超えたと判定された小領域に限り加算することで、ダイナミックレンジ算出に用いる平均輝度Aveを算出する。S403の後、ダイナミックレンジ算出部302は、S404に処理を進める。 Proceeding to S403, the dynamic range calculation unit 302 calculates the average luminance Ave by adding the average luminance of each small region after the processing up to this point. That is, in the dynamic range calculation unit 302, the average used for the dynamic range calculation is calculated by adding only to the small region in which the peak brightness is determined to exceed the threshold Th1 in S401 and the average brightness is further determined to exceed the threshold Th2 in S402. Calculate the brightness Ave. After S403, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S404 for processing.

S400で領域番号iが最後の領域番号win_numになったと判定されて、S405の処理に進んだ場合、ダイナミックレンジ算出部302は、S403で加算された平均輝度Aveを、S403で平均輝度の加算が行われた小領域の数で割り算する。すなわち、このS405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平均輝度値AVEが算出される。S405の後、ダイナミックレンジ算出部302は、S406に処理を進める。 When it is determined in S400 that the area number i has become the last area number win_num and the process proceeds to S405, the dynamic range calculation unit 302 adds the average luminance Ave added in S403 and the average luminance added in S403. Divide by the number of small areas made. That is, in the calculation of S405, the average brightness value AVE of all the small areas including the high brightness area in the captured image is calculated. After S405, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S406.

S406に進むと、ダイナミックレンジ算出部302は、S405で算出された平均輝度AVEと、所定の閾値Th3との差分を求め、その差分の大きさに応じたダイナミックレンジの制御値(以下、Dレンジレベルとする。)を決定する。
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。
Proceeding to S406, the dynamic range calculation unit 302 obtains the difference between the average luminance AVE calculated in S405 and the predetermined threshold value Th3, and the control value of the dynamic range according to the magnitude of the difference (hereinafter, D range). Determine the level.)
The above is an example of a basic dynamic range calculation method when the change in the amount of light due to switching of the ND filter is not taken into consideration.

次に、NDフィルタの切り替えによる光量変化を考慮した本実施形態におけるダイナミックレンジの算出例について以下に説明する。
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。
Next, an example of calculating the dynamic range in the present embodiment in consideration of the change in the amount of light due to the switching of the ND filter will be described below.
As described above, when an exposure change due to a change in the amount of light due to the switching of the ND filter, that is, a sudden change in exposure occurs, the degree of exposure jump in the subject changes significantly, so that it is necessary to change the dynamic range. On the other hand, if the dynamic range is changed suddenly, the exposure and gradation are suddenly switched, giving an unnatural impression in terms of image quality, and there is a risk that the quality as a moving image cannot be maintained.

ところで、NDフィルタの切り替え時には、前述したターレット部280やNDフィルタの挿抜等により撮像光学系の光路が一時的に遮られるため、撮影画像には一時的に乱れが生ずることになる。ただし、このようなNDフィルタの切り替え時の光路遮断によって画質の乱れが生じたとしても、ユーザは、その画質の乱れがNDフィルタの切り替えにより生じていることを認識しているため、不自然な印象を受けることは少ないと考えられる。 By the way, when the ND filter is switched, the optical path of the imaging optical system is temporarily blocked by the above-mentioned turret portion 280 or the insertion / removal of the ND filter, so that the captured image is temporarily disturbed. However, even if the image quality is disturbed due to the optical path blocking at the time of switching the ND filter, the user recognizes that the disturbance of the image quality is caused by the switching of the ND filter, which is unnatural. It is unlikely that you will be impressed.

このため、NDフィルタの切り替え時の光路遮断により一時的に画質が乱れている時に、例えばダイナミックレンジの変化による画質の低下が生じていたとしても、ユーザに対して不自然な印象を与えることは略々無いと考えられる。
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。
For this reason, when the image quality is temporarily disturbed due to the optical path blocking when switching the ND filter, for example, even if the image quality is deteriorated due to a change in the dynamic range, it may give an unnatural impression to the user. It is thought that there is almost no such thing.
Therefore, in the present embodiment, the dynamic range is changed instantaneously while the image quality is temporarily disturbed due to the switching of the ND filter, and immediately after the switching of the ND filter, an appropriate dynamic range is used. Make it possible to obtain images with high image quality.

このようなダイナミックレンジ制御を実現するために、ダイナミックレンジ算出部302は、NDフィルタ切り替えによる光量変更前の段階から、現在のDレンジレベルと、NDフィルタの光量変更直後のDレンジレベルとの両方を算出しておくようにする。
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。
In order to realize such dynamic range control, the dynamic range calculation unit 302 has both the current D range level and the D range level immediately after the light amount change of the ND filter from the stage before the light amount change by switching the ND filter. To be calculated.
Hereinafter, the D range level calculation process in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

図8のS500において、ダイナミックレンジ算出部302は、露出制御部301より取得した露出変化量の情報から、NDフィルタの切り替えによる光量変化(つまり明るさの変化)に起因した急激な露出変更が発生するか否かを判定する。ダイナミックレンジ算出部302は、S500において、NDフィルタ切り替えによる急激な露出変更が発生すると判定(Yes)した場合にはS501に処理を移行させ、一方、露出変更が発生しないと判定(No)した場合には通常制御に処理を進める。通常制御の説明は省略する。 In S500 of FIG. 8, the dynamic range calculation unit 302 suddenly changes the exposure due to the change in the amount of light (that is, the change in brightness) due to the switching of the ND filter from the information on the amount of change in exposure acquired from the exposure control unit 301. Determine whether or not to do so. When the dynamic range calculation unit 302 determines in S500 that a sudden exposure change occurs due to ND filter switching (Yes), the process shifts to S501, while the dynamic range calculation unit 302 determines that no exposure change occurs (No). Proceed to normal control. The description of normal control will be omitted.

S501に進んだ場合、ダイナミックレンジ算出部302は、NDフィルタ切り替えによる光量変化時に露出制御部301にて算出された露出変化量を取得し、S502に処理を進める。 When the process proceeds to S501, the dynamic range calculation unit 302 acquires the exposure change amount calculated by the exposure control unit 301 when the light amount changes due to the ND filter switching, and proceeds to S502.

S502に進むと、ダイナミックレンジ算出部302は、露出制御部301から取得した露出変化量を基に、閾値Th1'、Th2'、Th3'を算出する。閾値Th1'、Th2'、Th3'は、NDフィルタ切り替えによる光量変化後の露出状態を想定してダイナミックレンジを予想するために、現在の露出における前述の閾値Th1、Th2、Th3に対して露出変化量を加味して算出された新たな閾値である。具体的には、閾値Th1'、Th2'、Th3'は、閾値Th1、Th2、Th3と、露出変化量すなわち輝度変化量ΔBv)と、を用いた下記式(1)、式(2)、式(3)により算出される。なお、閾値Th1'、Th2'、Th3'は、その他の経験的な係数や数式によって算出されてもよい。S502の後、ダイナミックレンジ算出部302は、S503に処理を進める。 Proceeding to S502, the dynamic range calculation unit 302 calculates the threshold values Th1', Th2', and Th3' based on the exposure change amount acquired from the exposure control unit 301. The threshold values Th1', Th2', and Th3'are different from the above-mentioned threshold values Th1, Th2, and Th3 in the current exposure in order to predict the dynamic range assuming the exposure state after the change in the amount of light due to the switching of the ND filter. It is a new threshold value calculated by adding the amount. Specifically, the threshold values Th1', Th2', and Th3'are the following equations (1), (2), and equations using the threshold values Th1, Th2, Th3 and the exposure change amount, that is, the brightness change amount ΔBv). Calculated according to (3). The threshold values Th1', Th2', and Th3'may be calculated by other empirical coefficients or mathematical formulas. After S502, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S503 for processing.

Th1'=Th1×2^ΔBv 式(1)
Th2'=Th2×2^ΔBv 式(2)
Th3'=Th3×2^ΔBv 式(3)
Th1'= Th1 × 2 ^ ΔBv equation (1)
Th2'= Th2 × 2 ^ ΔBv equation (2)
Th3'= Th3 × 2 ^ ΔBv equation (3)

S503からS506までの処理は、前述した図6のフローチャートのS400からS403までの処理と同様であるため、それらの説明は省略する。S503からS506までの処理により求められる輝度平均Aveは、NDフィルタの切り替えに応じた露出変更前のダイナミックレンジ算出に用いられる平均輝度である。S506の後、ダイナミックレンジ算出部302は、S507に処理を進める。また、S503で領域番号iが最後の領域番号win_numになったと判定(No)された場合、ダイナミックレンジ算出部302は、S511に処理を進める。 Since the processes from S503 to S506 are the same as the processes from S400 to S403 in the flowchart of FIG. 6 described above, their description will be omitted. The brightness average Ave obtained by the processes from S503 to S506 is the average brightness used for calculating the dynamic range before the exposure change according to the switching of the ND filter. After S506, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S507 for processing. Further, when it is determined (No) in S503 that the area number i becomes the last area number win_num, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S511 for processing.

S507の処理に進んだ場合、ダイナミックレンジ算出部302は、領域番号iの小領域のピーク輝度とS502で算出した閾値Th1'との比較を行い、領域番号iの小領域のピーク輝度が閾値Th1'を超えたか否かを判定する。そして、ダイナミックレンジ算出部302は、ピーク輝度が閾値Th1'を超えたと判定(Yes)した場合にはS508に処理を進め、一方、閾値Th1'を超えていないと判定(No)した場合にはS510に処理を進める。
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。
When proceeding to the processing of S507, the dynamic range calculation unit 302 compares the peak brightness of the small area of the area number i with the threshold value Th1'calculated in S502, and the peak brightness of the small area of the area number i is the threshold value Th1. Determine if it exceeds'. Then, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S508 when it is determined (Yes) that the peak luminance exceeds the threshold Th1', and on the other hand, when it is determined (No) that it does not exceed the threshold Th1', the dynamic range calculation unit 302 proceeds. The process proceeds to S510.
When the process proceeds to S510, the dynamic range calculation unit 302 increments the area number i to set the small area of the next area number as the processing target and returns the processing to S503.

S508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の小領域の平均輝度とS502で算出した閾値Th2'との比較を行い、領域番号iの小領域の平均輝度が閾値Th2'を超えたか否かを判定する。すなわち、S508では、S507でピーク輝度が閾値Th1'を超えた小領域に対して、平均輝度と閾値Th2'との比較が行われる。そして、ダイナミックレンジ算出部302は、平均輝度が閾値Th2'を超えたと判定(Yes)した場合にはS509に処理を進め、一方、平均輝度が閾値Th2'を超えていないと判定(No)した場合にはS510に処理を進める。 When the process proceeds to S508, the dynamic range calculation unit 302 compares the average brightness of the small area of the area number i with the threshold Th2'calculated in S502, and the average brightness of the small area of the area number i sets the threshold Th2'. Determine if it has been exceeded. That is, in S508, the average brightness and the threshold Th2'are compared with respect to the small region where the peak brightness exceeds the threshold Th1'in S507. Then, when the dynamic range calculation unit 302 determines (Yes) that the average brightness exceeds the threshold Th2', the process proceeds to S509, while the dynamic range calculation unit 302 determines (No) that the average brightness does not exceed the threshold Th2'. In that case, the process proceeds to S510.

S509に進むと、ダイナミックレンジ算出部302は、NDフィルタ切り替えによる光量変化後においてここまでの処理が終わった各小領域の平均輝度値を加算した平均輝度Ave'を算出する。すなわち、ダイナミックレンジ算出部302では、S507でピーク輝度が閾値Th1'を超え、さらにS508で平均輝度が閾値Th2'を超えている小領域に限り加算することで、ダイナミックレンジ算出に用いる平均輝度Ave'を算出する。前述のS507からS509までの処理により求められる輝度平均Ave'は、NDフィルタ切り替えによる光量変化後の露出状態を想定したダイナミックレンジ算出に用いられる平均輝度である。S509の後、ダイナミックレンジ算出部302は、S510に処理を進める。 Proceeding to S509, the dynamic range calculation unit 302 calculates the average luminance Ave'by adding the average luminance values of the small regions that have been processed up to this point after the change in the amount of light due to the ND filter switching. That is, in the dynamic range calculation unit 302, the average brightness Ave used for the dynamic range calculation is added only to a small region where the peak brightness exceeds the threshold Th1'in S507 and the average brightness exceeds the threshold Th2'in S508. 'Calculate. The brightness average Ave'obtained by the above-mentioned processes S507 to S509 is the average brightness used for calculating the dynamic range assuming the exposure state after the change in the amount of light due to the switching of the ND filter. After S509, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S510 for processing.

また、S503で領域番号iが最後の領域番号win_numになったと判定されてS511の処理に進んだ場合、ダイナミックレンジ算出部302は、S506で加算された平均輝度Aveを、S506で平均輝度の加算が行われた小領域の数で割り算する。すなわち、このS511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平均輝度値AVEが算出される。S511の後、ダイナミックレンジ算出部302は、S512に処理を進める。 Further, when it is determined in S503 that the area number i has become the last area number win_num and the process proceeds to S511, the dynamic range calculation unit 302 adds the average luminance Ave added in S506 to the average luminance in S506. Divide by the number of small areas where That is, in the calculation of S511, the average brightness value AVE of all the small areas including the high brightness area in the captured image is calculated. After S511, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S512.

S512に進むと、ダイナミックレンジ算出部302は、S511で算出された平均輝度AVEと、前述した閾値Th3との差分を求め、その差分の大きさに応じたDレンジレベルを決定する。これらS511とS512により得られたDレンジレベルは、NDフィルタの切り替えに応じた露出変更前の現在のDレンジレベルである。S512の後、ダイナミックレンジ算出部302は、S513に処理を進める。 Proceeding to S512, the dynamic range calculation unit 302 obtains the difference between the average luminance AVE calculated in S511 and the above-mentioned threshold value Th3, and determines the D range level according to the magnitude of the difference. The D range level obtained by these S511 and S512 is the current D range level before the exposure change according to the switching of the ND filter. After S512, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S513 for processing.

S513と次のS514の処理は、S502で算出した閾値Th3'を用い、NDフィルタ切り替えによる光量変化後の予想平均輝度値に対して、予想されるDレンジレベルを算出する処理である。
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。
The processing of S513 and the next S514 is a processing of calculating the expected D range level with respect to the expected average luminance value after the change in the amount of light due to the switching of the ND filter, using the threshold value Th3'calculated in S502.
In S513, the dynamic range calculation unit 302 divides the average luminance Ave'added in S509 by the number of small regions to which the average luminance is added in S509. In this calculation of S513, the expected average brightness value average brightness AVE'of all the small areas including the high brightness area in the captured image is calculated.

S513の次のS514において、ダイナミックレンジ算出部302は、S513で算出された平均輝度AVE'と、S502で算出された閾値Th3'との差分を求め、その差分の大きさに応じたDレンジレベルを決定する。これらS513とS514により得られたDレンジレベルが、NDフィルタ切り替えによる光量変化後の露出状態を想定して予測されるDレンジレベルである。S514の後、ダイナミックレンジ算出部302は、図8のフローチャートの処理を終了する。 In S514 following S513, the dynamic range calculation unit 302 obtains the difference between the average luminance AVE'calculated in S513 and the threshold Th3'calculated in S502, and the D range level according to the magnitude of the difference. To determine. The D range level obtained by these S513 and S514 is a D range level predicted assuming an exposure state after a change in the amount of light due to ND filter switching. After S514, the dynamic range calculation unit 302 ends the processing of the flowchart of FIG.

このように、本実施形態のダイナミックレンジ算出部302は、NDフィルタ切り替えによる光量変化に起因する露出変更が発生する場合には、現在のDレンジレベルとNDフィルタ切り替えによる光量変化の直後のDレンジレベルの二つを同時に算出する。そして、これら二つのDレンジレベルの情報は、ダイナミックレンジ制御部303に送られる。 As described above, when the exposure change due to the change in the amount of light due to the switching of the ND filter occurs, the dynamic range calculation unit 302 of the present embodiment has the current D range level and the D range immediately after the change in the amount of light due to the switching of the ND filter. Calculate two levels at the same time. Then, the information of these two D range levels is sent to the dynamic range control unit 303.

ダイナミックレンジ制御部303は、NDフィルタの切り替えの開始から完了までのNDフィルタ変更期間内に、それら二つのDレンジレベルを基にダナミックレンジを瞬間的に切り替えるようにして撮像部22と画像処理部24を制御する。これら撮像部22と画像処理部24(利得制御部241とガンマ回路242)に対する制御は、ダナミックレンジが瞬間的に切り替えられることを除き、前述同様であるためその具体的な説明は省略する。 The dynamic range control unit 303 momentarily switches the dynamic range based on these two D range levels within the ND filter change period from the start to the completion of the ND filter switching, so that the image pickup unit 22 and the image processing unit 24 is controlled. The control of the image pickup unit 22 and the image processing unit 24 (gain control unit 241 and gamma circuit 242) is the same as described above except that the dynamic range is instantaneously switched, and thus a specific description thereof will be omitted.

本実施形態によれば、NDフィルタの切り替え時のNDフィルタ変更期間内にダイナミックレンジを瞬間的に切り替えることにより、NDフィルタ切り替えによる光量変化後も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。すなわち、本実施形態によれば、撮影環境の明るさに応じたNDフィルタの設定が自動で出来るとともに、動画において利用できないフレームが生ずるのを極力減らすことが出来る。 According to the present embodiment, by instantaneously switching the dynamic range within the ND filter change period when switching the ND filter, shooting can be resumed immediately with the optimum image quality even after the light intensity is changed due to the ND filter switching, which is a decisive moment. Can be prevented from being missed. That is, according to the present embodiment, the ND filter can be automatically set according to the brightness of the shooting environment, and the occurrence of frames that cannot be used in the moving image can be reduced as much as possible.

また、本実施形態においては、図9(a)と図9(b)に示すフローチャートの処理によりDレンジレベルを算出することも可能である。なお、図9(a)において、S600からS606までの処理は図8のS500からS506までの処理と同様であり、また、S608からS613までの処理は図8のS509からS514までの処理と同様であるためそれらの説明は省略する。ただし、図9(a)の場合、S602において、前述した閾値Th2'とは異なる閾値Th4についても算出する。閾値Th4の算出処理の詳細は後述する。また、図9(a)において、S604およびS605でNoと判定された場合とS606の処理後、ダイナミックレンジ算出部302は、S607に処理を進める。図9(b)は、図9(a)のS607の詳細な処理を示している。 Further, in the present embodiment, it is also possible to calculate the D range level by processing the flowcharts shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). In FIG. 9A, the processes from S600 to S606 are the same as the processes from S500 to S506 in FIG. 8, and the processes from S608 to S613 are the same as the processes from S509 to S514 in FIG. Therefore, their description will be omitted. However, in the case of FIG. 9A, in S602, the threshold Th4 different from the above-mentioned threshold Th2'is also calculated. The details of the calculation process of the threshold value Th4 will be described later. Further, in FIG. 9A, when No is determined in S604 and S605 and after the processing of S606, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S607. FIG. 9B shows the detailed processing of S607 of FIG. 9A.

ここで、S600で判定したNDフィルタの切り替えが、NDフィルタの使用状態からNDフィルタ不使用状態への切り替えであった場合、前述したピーク輝度は、NDフィルタの使用状態と不使用状態との間の光透過率の差分に相当する割合だけ増加する。この場合、被写体等の明るさによっては、NDフィルタ不使用に切り替えた後に想定されるピーク輝度が符号量の最大値(例えば8bit信号であれば255)を超えてしまうことがある。ただし、実際には符号量の最大値を超えた信号が観測(出力)されるわけではない。このため、NDフィルタ切り替え前に算出されたDレンジレベルとNDフィルタ切り替え後に算出されるDレンジレベルとでは乖離が生じてしまい、NDフィルタ切り替え直後に最適な画質を実現することができなくなる。 Here, when the switching of the ND filter determined in S600 is a switching from the ND filter used state to the ND filter non-used state, the above-mentioned peak brightness is between the ND filter used state and the non-used state. It increases by a rate corresponding to the difference in light transmittance of. In this case, depending on the brightness of the subject or the like, the peak brightness assumed after switching to not using the ND filter may exceed the maximum value of the code amount (for example, 255 for an 8-bit signal). However, in reality, a signal exceeding the maximum value of the code amount is not observed (output). Therefore, there is a discrepancy between the D range level calculated before the ND filter switching and the D range level calculated after the ND filter switching, and the optimum image quality cannot be realized immediately after the ND filter switching.

そこで、ダイナミックレンジ算出部302は、S607の処理に進むと、先ずS620の処理として領域番号iの小領域のピーク輝度が符号量の最大値(=飽和信号)になっているか否か、つまりピーク輝度が符号量の最大値を超えてしまうか否かを判定する。そして、ダイナミックレンジ算出部302は、ピーク輝度が符号量の最大値になると判定(Yes)した場合にはS623に処理を進め、一方、ピーク輝度が符号量の最大値にならないと判定(Yes)した場合にはS621に処理を進める。 Therefore, when the dynamic range calculation unit 302 proceeds to the processing of S607, first, as the processing of S620, whether or not the peak luminance of the small region of the region number i is the maximum value (= saturation signal) of the code amount, that is, the peak. It is determined whether or not the brightness exceeds the maximum value of the code amount. Then, when the dynamic range calculation unit 302 determines that the peak luminance becomes the maximum value of the code amount (Yes), the process proceeds to S623, while the dynamic range calculation unit 302 determines that the peak luminance does not reach the maximum value of the code amount (Yes). If so, the process proceeds to S621.

S621とS622の処理は、前述した図8のS507とS508と同様の処理でありその説明は省略する。ダイナミックレンジ算出部302は、S621とS622においてそれぞれNoと判定した場合には図9(a)のS609に処理を進め、また、S622においてYesと判定した場合には図9(a)のS608に処理を進める。 The processing of S621 and S622 is the same processing as that of S507 and S508 of FIG. 8 described above, and the description thereof will be omitted. When the dynamic range calculation unit 302 determines No in S621 and S622, the process proceeds to S609 in FIG. 9A, and when it determines Yes in S622, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S608 in FIG. 9A. Proceed with processing.

一方、S623の処理に進んだ場合、ダイナミックレンジ算出部302は、ピーク輝度と前述した閾値th1'との比較を行わず、前述した閾値Th2'とは異なる閾値Th4を用いて平均輝度の評価を行う。閾値Th4は閾値Th2'より大きい値であり、一例として、S602の閾値算出ステップにおいて、理想的な正規分布を仮定して飽和信号が存在しない場合の理想的なピーク輝度と平均輝度とを基に算出することができる。また逆に、閾値Th4は、経験的な分布におけるピーク輝度と平均輝度の関係を基に算出されてもよい。 On the other hand, when proceeding to the processing of S623, the dynamic range calculation unit 302 does not compare the peak luminance with the above-mentioned threshold th1', and evaluates the average luminance using a threshold Th4 different from the above-mentioned threshold Th2'. Do. The threshold Th4 is a value larger than the threshold Th2', and as an example, in the threshold calculation step of S602, based on the ideal peak brightness and the average brightness when an ideal normal distribution is assumed and a saturation signal does not exist. Can be calculated. Conversely, the threshold Th4 may be calculated based on the relationship between the peak brightness and the average brightness in the empirical distribution.

そして、S623において、ダイナミックレンジ算出部302は、領域番号iの小領域の平均輝度と閾値Th4との比較を行い、平均輝度が閾値Th4を超えたか否かを判定する。ここで、ピーク輝度が符号量の最大値を超える画素を含む小領域の場合、前述したようにピーク輝度が符号量の最大値を超えた信号が出力されるわけではないため、その小領域についての正確な平均輝度は算出することができない。このため、S623の処理では、閾値Th2'より大きい値の閾値Th4を比較に用いることによって、ピーク輝度が符号量の最大値を超える小領域の平均輝度に相当する擬似的な平均輝度に対する評価を行うようにしている。ダイナミックレンジ算出部302は、S623において、平均輝度が閾値Th4を超えたと判定(Yes)した場合には図9(a)のS608に処理を進める。一方、ダイナミックレンジ算出部302は、平均輝度が閾値Th4を超えていないと判定(No)した場合には図9(a)のS609に処理を進める。 Then, in S623, the dynamic range calculation unit 302 compares the average brightness of the small area of the area number i with the threshold value Th4, and determines whether or not the average brightness exceeds the threshold value Th4. Here, in the case of a small region including pixels whose peak brightness exceeds the maximum value of the code amount, as described above, the signal whose peak brightness exceeds the maximum value of the code amount is not output. The exact average brightness of is not calculated. Therefore, in the processing of S623, by using the threshold Th4 having a value larger than the threshold Th2'for comparison, the evaluation for the pseudo average brightness corresponding to the average brightness of the small region where the peak brightness exceeds the maximum value of the code amount is evaluated. I try to do it. When the dynamic range calculation unit 302 determines in S623 that the average brightness exceeds the threshold value Th4 (Yes), the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S608 in FIG. 9A. On the other hand, when the dynamic range calculation unit 302 determines (No) that the average brightness does not exceed the threshold value Th4, the dynamic range calculation unit 302 proceeds to S609 in FIG. 9A.

このように、ダイナミックレンジ算出部302は、図9(a)と図9(b)の処理を行うことで、ピーク輝度が符号量の最大値を超える小領域が存在する場合でもDレンジレベルを算出することが可能となる。 In this way, the dynamic range calculation unit 302 performs the processes of FIGS. 9 (a) and 9 (b) to set the D range level even when there is a small region where the peak brightness exceeds the maximum value of the code amount. It becomes possible to calculate.

前述した実施形態では、NDフィルタ切り替えによる光量変化に応じて露出制御を行う例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。
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。
In the above-described embodiment, an example in which exposure control is performed according to a change in the amount of light due to ND filter switching has been described, but the present invention is not limited to this example.
For example, if the aperture mechanism does not have sufficient resolution and the aperture value can only be switched step by step, the exposure control using the aperture mechanism also causes a momentary change in exposure as described above. To do. Therefore, by performing the same dynamic range control as described above when the exposure is changed momentarily by the aperture mechanism, shooting can be resumed immediately with the optimum image quality, and it is possible to prevent the decisive moment from being missed.
Further, for example, the present invention is similarly effective in exposure control using a device that changes the amplification factor of an image signal stepwise by switching an analog circuit on an image sensor. That is, when the amplification factor of the image signal is changed stepwise by switching the analog circuit on the image sensor, the dynamic range is controlled in the same manner as described above to obtain the optimum image quality. Shooting can be resumed immediately, and it is possible to prevent missing a decisive moment.
Further, for example, regarding the exposure time, for example, when increasing the number of frames in which the charge is continuously accumulated, the exposure time may not be gradually increased or decreased, and the exposure may change instantaneously. The present invention is also applicable in such cases. That is, when the exposure time is changed and the exposure is changed momentarily, by controlling the dynamic range in the same manner as described above, it is possible to immediately resume shooting with the optimum image quality and prevent the decisive moment from being missed. Can be done.
It should be noted that these are examples, and the present invention is not limited to these specific examples, and various forms (aperture value control, exposure time control, shooting sensitivity control) within a range that does not deviate from the gist of the present invention are also the present invention. include. In addition, the above-mentioned examples of exposure control are not limited to the cases where they are individually performed, but some of them may be used in combination as appropriate.

本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

上述の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明は、その技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of embodiment in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.

22:撮像部、24:画像処理部、50:システム制御部、100:デジタルビデオカメラ、101:絞り、104:NDフィルタ機構、241:利得制御部、242:ガンマ回路、300:ND制御部、301:露出制御部、302:ダイナミックレンジ算出部、303:ダイナミックレンジ制御部、304:明るさ取得部 22: Imaging unit, 24: Image processing unit, 50: System control unit, 100: Digital video camera, 101: Aperture, 104: ND filter mechanism, 241: Gain control unit, 242: Gamma circuit, 300: ND control unit, 301: Exposure control unit, 302: Dynamic range calculation unit, 303: Dynamic range control unit, 304: Brightness acquisition unit

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。
An imaging device that captures a subject
A brightness acquisition means for acquiring the brightness information of the subject, and
An exposure control means that controls the exposure during imaging,
It has a calculation means for calculating a dynamic range set in the image pickup apparatus based on the brightness information.
The calculation means calculates the first dynamic range set in the current image pickup apparatus, and sets the second dynamic range in the image pickup apparatus in relation to the exposure control when the exposure is changed when the exposure is switched. An imaging device characterized by calculating a range.
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。 The exposure control means includes exposure control according to the exposure change by switching the shooting sensitivity, exposure control according to the exposure change by switching the exposure time, exposure control according to the exposure change by switching the aperture value, and light transmission. The imaging device according to claim 1, wherein at least one exposure control is performed among the exposure controls corresponding to the exposure change due to the switching of the rate. 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。 The imaging device according to claim 2, wherein the switching of the light transmittance is performed by switching at least a case where the ND filter is arranged and a case where the ND filter is not arranged on the optical path of the imaging optical system. 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。 The imaging device according to claim 3, wherein the switching of the light transmittance by the ND filter includes switching and arranging a plurality of ND filters having different light transmittances on the optical path of the imaging optical system. 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。 The exposure control means changes the shooting sensitivity in the direction of canceling the change in exposure due to the change in the light transmission rate when the exposure is controlled according to the change in the exposure due to the change in the light transmission rate. The imaging apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein at least one of exposure control for changing the time and exposure control for changing the aperture value is performed. 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。
The first dynamic range is a dynamic range calculated according to the brightness information before the exposure change that switches the exposure occurs.
The imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein the second dynamic range is a dynamic range set in the imaging device immediately after an exposure change in which the exposure is switched occurs.
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。 The calculation means determines whether or not the brightness of the image captured before and after the exposure change changes, and according to the result of the determination, the first dynamic range and the second dynamic range are obtained. The imaging apparatus according to claim 6, wherein it is determined whether or not to shift to the process of calculating. 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。 When the calculation means shifts to the process of calculating the second dynamic range together with the first dynamic range, the first is based on the amount of change that occurs in the brightness of the image captured before and after the exposure change. The imaging apparatus according to claim 7, wherein the process of calculating the dynamic range of 2 is changed. 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。 8. The calculation means is characterized in that it determines whether or not to calculate the second dynamic range by comparing the threshold value calculated based on the amount of change in brightness with the brightness information. The imaging apparatus according to. 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。
The calculation means is
The first dynamic range is calculated based on the information of the brightness exceeding a predetermined first threshold value.
As the threshold value used for calculating the second dynamic range, a second threshold value is calculated based on the first threshold value and the amount of change in the brightness, and the brightness information exceeding the second threshold value is obtained. The imaging device according to claim 9, wherein the second dynamic range is calculated based on the calculation.
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。 The calculation means determines whether or not the brightness of the subject is saturated based on the brightness information, and if it is determined that the subject is saturated, a third threshold value larger than the second threshold value. 10. The imaging device according to claim 10, wherein the image is used for comparison with the brightness information when calculating the second dynamic range. 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。 The imaging device according to any one of claims 1 to 11, further comprising a control means for controlling the dynamic range set in the imaging device based on the calculated dynamic range. 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。 The imaging device according to claim 12, wherein the control means controls the dynamic range by controlling at least one of exposure and gradation conversion characteristics. 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。 13. The thirteenth aspect of the present invention, wherein the control means controls the dynamic range of the image pickup apparatus by allocating an exposure value determined by the exposure control means based on the calculated dynamic range. Imaging device. 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。
The control means
When shifting the dynamic range of the image sensor that captures an image to the high-brightness side, control of the shooting sensitivity or exposure time to underexpose and control to increase the gain rate for the captured image signal. By controlling the dynamic range of the image pickup device,
When the dynamic range of the imaging sensor that captures an image is shifted to the low brightness side, the imaging is performed by controlling the shooting sensitivity or the exposure time so as to overexpose and controlling the gain ratio. The imaging device according to claim 14, wherein the dynamic range of the device is controlled.
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。 The control means changes the dynamic range set in the image pickup apparatus from the first dynamic range to the second dynamic range within the period in which the exposure is changed due to the exposure change in which the exposure is switched. The imaging apparatus according to any one of claims 12 to 15. 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。
It is a control method of an imaging device that images a subject.
The brightness acquisition process for acquiring the brightness information of the subject, and
An exposure control process that controls the exposure during imaging,
It has a calculation step of calculating a dynamic range set in the image pickup apparatus based on the brightness information.
In the calculation step, the first dynamic range set in the current image pickup apparatus is calculated, and the second dynamic range set in the image pickup apparatus is set in relation to the exposure control when the exposure is changed when the exposure is switched. A control method for an image pickup device, which comprises calculating a range.
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。 A program for causing a computer included in an image pickup apparatus to function as each means of the image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 16.
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