JP7150452B2 - 撮像装置とその制御方法およびプログラム、記録媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置の露出制御に関し、特に露光指数を変更可能な撮像装置とその制御方法およびプログラム、記録媒体に関する。
近年のビデオカメラなどの撮像装置では、被写体を撮像することで取得する画像データの明るさを変更するための制御として、被写体の撮像時および撮像後の露出を制御する機能が備わっている。この露出を制御する方法としては、絞りの開口径、NDフィルタ等の光学フィルタの光の透過率、撮像素子における電荷の蓄積時間、画像信号の増幅率などの露出条件を変更することが一般的である。なお、説明を簡略化するために、以降の説明では、各露出条件を、絞り、NDフィルタの透過率、蓄積時間、増幅率と称する。これらの露出条件の変更は、ユーザの手動操作により任意に変更する方法と、撮像装置による自動制御により変更する方法、または、ユーザによる一部手動操作と撮像装置による自動制御の組合せにより変更する方法などがある。
ここで、露出の制御を簡易にするために各露出条件をAPEX単位に換算して、露出を総合的に制御するシステムが知られている。この場合、被写体輝度に応じて、絞り、蓄積時間(シャッター速度)、増幅率(撮影感度)を統括的に調整することで、被写体輝度に応じた適切な露出条件を設定できる。このうち、絞りが変化すると被写界深度も変化し、蓄積時間が変化すると動画像の滑らかさが変化するが、被写界深度と動画像の滑らかさの変化に影響しないNDフィルタの透過率と増幅率の変更は、それぞれを連動させて制御したいという要望があった。例えば、特許文献1では、絞りをなるべく変えずに、NDフィルタの光透過率、撮像素子の感度、映像信号処理装置のゲインを順に変更することで自動感度調整を行う技術について提案されている。
特開2004-289348号公報
しかしながら、特許文献1で提案されている技術では、NDフィルタの透過率と撮像素子の感度およびゲインの変更手段がそれぞれ分かれている。したがって、例えば、ユーザの簡単な操作によって、NDフィルタの透過率と増幅率とを連動させて変更する手法については言及はされていない。
本発明の目的は、ユーザの操作に応じてNDフィルタの光の透過率と画像信号の増幅率とを連動させて変更する際に、操作性の煩雑化を防止することである。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子に入射する被写体像の光量を調整する光学部材と、前記光学部材の透過率を調整する光量調整手段と、前記撮像素子を用いて被写体を撮像する際に出力される画像信号を増幅させる信号増幅手段と、前記信号増幅手段による前記画像信号の増幅率を変更する増幅率変更手段と、前記画像信号の増幅率と前記光学部材の透過率の組合せに応じた露光指数に関する第1の情報を記憶した記憶手段と、被写体の輝度変化に応じて、少なくとも前記露光指数を含めた露出条件を変更することで露出制御を行う露出制御手段と、を有し、前記第1の情報には、前記露光指数が第1の値である場合に、前記光学部材の透過率と前記画像信号の増幅率の組合せが複数含まれることを特徴とした。
本出願によれば、ユーザの操作に応じてNDフィルタの光の透過率と画像信号の増幅率とを連動させて変更する際に、操作性の煩雑化を防止することができる。
本発明の第1実施形態に係る撮像装置100を例示的に説明する外観図である。 本発明の第1実施形態に係る撮像装置100の内部構成を例示的に説明するブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る、NDフィルタ104の透過率、ゲインおよびガンマ補正特性を決定するための処理を示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係るNDフィルタの透過率と信号増幅率の組合せを例示的に説明する図である。 本発明の第1実施形態に係る増幅率に応じたゲインとガンマの組合せを例示的に説明する図である。 本発明の第1実施形態に係るガンマ補正特性を例示的に説明する図である。 本発明の第2実施形態に係る露出条件の表示制御に関するフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る表示制御処理によって表示される各情報を例示的に説明する図である。 本発明の第3実施形態に係る、NDフィルタ104の透過率、ゲインおよびガンマ補正特性を決定するための処理を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る、Dレンジに応じたNDフィルタの透過率と増幅率の組合せを例示的に説明する図である。
(第1実施形態)
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置100を例示的に説明する外観図である。なお、本実施形態では、撮像装置100がデジタルビデオカメラである場合を例示的に説明するが、撮像装置100としては、デジタルカメラや監視用途のネットワークのようなカメラ、およびスマートフォンなどのカメラ機能付きの可搬機器を含む。
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部である。録画スイッチ61は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(不図示)は各種モードを切り替えるための操作部である。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より成る操作部である。電源スイッチ(反対面に配置されているため不図示)は、電源オン、電源オフを切り替える。コネクタ112は電源の接続ケーブルと撮像装置100とのコネクタである。記録媒体スロット201はメモリカードやハードディスク等の記録媒体200(不図示)を格納するためのスロットである。記録媒体スロット201に格納された記録媒体200は、撮像装置100との通信が可能となる。
図2は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置100の内部構成を例示的に説明するブロック図である。図2において、撮像レンズ103はズームレンズ、フォーカスレンズ、シフトレンズを含むレンズ群であり、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104は後述する撮像部22が備える撮像素子22aに入射する光量を調整(減光)するための光学部材であって、本実施形態では濃度が異なる4つのフィルタを備えたターレット方式のNDフィルタを備える。撮像部22は光学像を電気信号に変換するCCDやCMOS素子等の電荷蓄積型の固体撮像素子で構成された撮像素子22aを有する。また、撮像部22には電子シャッターによる撮像素子22aの蓄積時間の制御や、アナログゲインの変更、読み出し速度の変更などの機能も備える。A/D変換器23は、撮像部22から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するために用いられる。バリア102は、撮像装置100の、撮像レンズ103を含む撮像系を覆うことにより、撮像レンズ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。
画像処理部24は、A/D変換器23からのデータ、又は、メモリ制御部15からのデータに対し所定の画素補間処理、縮小処理といったリサイズ処理や、色変換処理、ガンマ補正処理、デジタルゲインの付加処理等の処理を行う。すなわち、前述した撮像部22および画像処理部24が、本実施形態におけるアナログゲインおよびデジタルゲインを増幅する信号増幅手段であって、これらの増幅率の変更指示はシステム制御部50が増幅率変更手段として機能することで実現される。なお、撮像部22および画像処理部24が増幅率変更手段を兼ねる構成であってもよい。
また、画像処理部24は、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、演算結果をシステム制御部50に送信する。送信された演算結果に基づいて、システム制御部50が露出制御、測距制御、ホワイトバランス制御等を行う。これにより、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。また、ジャイロ40で検出した手振れなどによる撮像装置100の動きや姿勢変化に対して、システム制御部50が、撮像レンズ103のシフトレンズを動作させるか、もしくは画像処理部24で画像をずらすことで像振れ補正を行う。
A/D変換器23からの出力データは、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に書き込まれる。メモリ32は、撮像部22によって撮像されA/D変換器23によりデジタルデータに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を格納する。メモリ32は、画像信号やその他の各種データを格納するのに十分な記憶容量を備えている。例えば、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。
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に格納されている画像表示用のデータをアナログ信号に変換して表示部28に供給する。こうして、メモリ32に書き込まれた表示用の画像データはD/A変換器13を介して表示部28により表示される。表示部28は、LCD等の表示器上に、D/A変換器13からのアナログ信号に応じた表示を行う。A/D変換器23によって一度A/D変換されメモリ32に蓄積されたデジタル信号をD/A変換器13においてアナログ変換し、表示部28に逐次転送して表示することで、電子ビューファインダが実現され、スルー画像表示を行うことができる。
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、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のことである。
システム制御部50は、撮像装置100の全体を統括的に制御するためのマイクロプロセッサなどのCPUを備えた制御手段である。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により、後述する本実施形態の各処理を実行する。システムメモリ52には、RAMが用いられる。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を展開する。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も行う。
システムタイマー53は各種制御に用いる時間や、内蔵された時計の時間を計測する計時部である。モード切替スイッチ60、録画スイッチ61、操作部70はシステム制御部50に各種の動作指示を入力するための操作手段である。
モード切替スイッチ60は、システム制御部50の動作モードを、動画記録モード、静止画記録モード、再生モード等のいずれかに切り替える。動画記録モードや静止画記録モードに含まれるモードとして、オート撮影モード、オートシーン判定モード、マニュアルモード、撮影シーン別の撮影設定となる各種シーンモード、プログラムAEモード、カスタムモード等がある。モード切替スイッチ60を操作することにより、動画撮影モードに含まれるこれらのモードのいずれかに直接切り替えることができる。あるいは、モード切替スイッチ60で動画撮影モードに一旦切り替えた後に、動画撮影モードに含まれるこれらのモードのいずれかに、他の操作部材を用いて切り替えるようにしてもよい。録画スイッチ61は撮影待機状態と撮影状態を切り替える。システム制御部50は、録画スイッチ61がONされると、撮像部22からの信号読み出しから記録媒体200への動画データの書込みまでの一連の動作を開始する。
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ことなどにより、場面ごとに適宜機能が割り当てられ、各種機能ボタンとして動作する。機能ボタンとしては、例えば終了ボタン、戻るボタン、画像送りボタン、ジャンプボタン、絞り込みボタン、属性変更ボタン等がある。例えば、メニューボタンが押されると各種の設定可能なメニュー画面が表示部28に表示される。使用者は、表示部28に表示されたメニュー画面と、上下左右4方向の十字キーや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。
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などの一次電池やNiCd電池やNiMH電池、Liイオン電池などの二次電池、ACアダプター等からなる。記録媒体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メモリカード等の記録媒体であり、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される。
なお、本実施例で使用する撮像素子22aとしては、NDフィルタ104の透過率が100%であって、露光指数を示すEI(Exposure Index)が100を示す場合に、撮像装置100のダイナミックレンジ(Dレンジ)が200%となる。つまり、NDフィルタの透過率が100%でEI100である場合にAPEX単位における適正露出が入力信号の最大値(200%)に対する20%であるとすれば、当該適正露出の10倍(200%)の入力信号で出力信号が飽和することになる。この露光指数EIは、値が大きくなるごとに明るい露出条件となり、例えば、EI200であればEI100よりも1段分明るい露出条件となり、EI400であれば2段分明るい露出条件となる。
なお、適正露出のときには、APEX単位におけるAv(絞り値)+Tv(蓄積時間(シャッター速度))=Sv(感度)+Bv(被写体の明るさ)が成り立つことを前提としている。また、上述した撮像装置100のDレンジは、撮像装置100が被写体を撮像することで飽和していない画像を得ることが出来る明るさの幅を示す。また、本実施形態においては、撮像素子22aから出力されるアナログゲインおよびデジタルゲインが増幅された入力信号に対する出力信号の入出力特性を示すガンマカーブ(以下、単にガンマと称す)のDレンジは1600%であるとする。
次に、図3を参照して、本実施形態におけるNDフィルタ104の透過率、ゲインおよびガンマ補正特性を決定するための処理について説明する。図3は、本発明の第1実施形態に係る、NDフィルタ104の透過率、ゲインおよびガンマ補正特性を決定するための処理を示すフローチャートである。なお、図3に図示するフローチャートの開始は、撮像装置100の電源がオンされたことや撮影モードが変更されたことに応じて実行される、または、ユーザの手動操作に応じて任意のタイミングで実行される構成であればよい。
図3に図示するように、ステップS301でシステム制御部50は、撮像装置100における現在の設定がDレンジ重視であるか否かを判定する。Dレンジ重視とは露光指数EIの変更に対して、なるべく広いDレンジを維持して被写体を撮像することを目的とした種々の撮影条件の設定を行う設定である。なお、撮像装置100において、当該Dレンジ重視を1つの撮像モードとして設定可能な構成であってもよい。このDレンジ重視を選択しない場合(換言すると、S/N重視を選択した場合)は、Dレンジは狭くなるが、被写体を撮像することで得られる画像信号において、信号に対するノイズ量の比率を示すS/N比の低下を抑制することが出来る。
なお、Dレンジ重視やS/N重視の選択は、ユーザによって予め選択が可能であって、例えば、撮像装置100としては、撮像装置100のメニューにおける選択項目の1つとして、ユーザが任意に選択可能な構成であればよい。
ステップS301でDレンジ重視が選択された場合、ステップS302でシステム制御部50は、Dレンジ重視のNDフィルタの透過率と増幅率の組合せ(配分)を選択する。また、ステップS301でDレンジ重視が選択されていない場合、ステップS303でシステム制御部50は、S/N重視のNDフィルタの透過率と増幅率の組合せ(配分)を選択する。
図4は、本発明の第1実施形態に係るNDフィルタの透過率と信号増幅率の組合せを例示的に説明する図である。本実施形態では、各露光指数(EI)に対するNDフィルタの透過率と増幅率の組合せは、図4に図示するような関係を採用する。
なお、図4において、NDフィルタの透過率としては、NDフィルタ104を透過率を段数(Stop)で示しており、0StopでNDフィルタ104の透過率が100%、1Stopで50%、2Stopsで25%、3Stopsで12.5%となる。すなわち、NDフィルタ104の3Stopでは、減光されていない状態と比較して、撮像素子22a側に入射する光量がNDフィルタ104によって1/8まで減光される。また、増幅率は信号を増幅する倍率で示し、×2は信号を2倍、×4は信号を4倍することを意味する。この増幅はアナログゲインでもデジタルゲインでも良く、少なくとも、ガンマ補正回路によって入力信号にガンマカーブが適用される前に実行される信号の増幅率を示す。
図4に図示するように、Dレンジ重視が選択されている場合は、露光指数EIの増加に応じて、NDフィルタ104の透過率を増加(すなわち、減光量を減少)させるよりも増幅率の増加を優先する。ただし、所定の増幅率になると最大Dレンジに達するため、それ以上増幅率を上げてもDレンジは増加しない。そのため、所定の増幅率まで増加させた段階でNDフィルタ104の透過率の変更を優先し、透過率が最大に到達した後に、再び増加率を増加させる。増加率とDレンジの関係については後述する。
一方、図4に図示するように、S/N重視の場合は露光指数EIの増加に応じて、増加率を増加させるよりも、NDフィルタ104の透過率を増加させることを優先する。この場合、露光指数の増加に伴い、NDフィルタ104の透過率が最大(0Stop)に到達した後に、信号の増幅率を増加させる。
以上説明したDレンジ重視とS/N重視を比較すると、本実施形態の撮像装置100では、露光指数EI25~400の範囲における各露光指数において、Dレンジ重視の方がS/N重視よりも、信号の増幅率が大きくなる。また、本実施形態の撮像装置100では、露光指数EI25~400の範囲における各露光指数において、S/N重視の方がDレンジ重視よりも、NDフィルタ104の透過率が大きくなる。
図3に戻り、ステップS304でシステム制御部50は、ステップS302またはS303における選択結果に基づいて、NDフィルタ104の透過率と増幅率を決定する(S304)。なお、本実施形態では、例えば、AvやTvと同様にユーザが任意に設定可能な1つの露出条件(露出パラメータ)として、露光指数EIがユーザによって設定される構成について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、システム制御部50などが、被写体の輝度に応じた最適な露光指数EIを自動的に設定する際に、ユーザによって予め選択された状態(Dレンジ重視か否か)に応じて、NDフィルタ104の透過率と増幅率を決定する構成であってもよい。
次に、ステップS305でシステム制御部50は、ステップS304で決定された増幅率に応じてゲインとガンマ補正特性を決定する。図5は、本発明の第1実施形態に係る増幅率に応じたゲインとガンマの組合せを例示的に説明する図である。図5に図示するように、ゲインは、画像処理部24により入力信号にガンマカーブが適用されるよりも前に実行される、撮像部22のアナログゲインやデジタルゲインでの増幅量を示し、その単位をdBで示す。このゲインは、6dB増加するごとに露出がAPEX単位で1段分明るくなるものとする。また、図5に図示するように、ガンマは、ガンマカーブ(ガンマ補正特性)の形状を示すDレンジで表現している。Dレンジが2倍になると明るさも2倍となる。ガンマ補正特性とDレンジの関係については後述する。
本実施形態に係る撮像素子22aは、露光指数EI100でDレンジが200%であるため、増幅率が1倍の時は200%のガンマ補正特性が設定される。したがって、増幅率が増加すると、まずガンマ補正特性が変更されて、Dレンジが拡大される。具体的に、ガンマ補正特性が400%、800%、1600%と変更されることで増幅率が2倍、4倍、8倍となる。また、本実施形態では、Dレンジの上限が1600%となるガンマ補正特性を例にした場合、増幅率が8倍を超えると、Dレンジが1600%に固定され、以降の増幅率の増加に伴ってゲインが増加される。ゲインの増加ではガンマの入力信号が増加することで露出が明るい側に変化するが、Dレンジ自体は変化しない。すなわち、図4に図示する、増幅率が1倍、2倍、4倍、8倍(8倍以降も含む)に対応するDレンジは、それぞれ200%、400%、800%、1600%となる。したがって、本実施形態の撮像装置100では、露光指数EIが25から400の範囲において、Dレンジ重視の方がS/N重視よりもDレンジが広い状態を実現できる。
以下、図6を用いてガンマ補正特性とDレンジの関係について説明する。図6は、本発明の第1実施形態に係るガンマ補正特性を例示的に説明する図であって、横軸は入力、縦軸は出力をそれぞれ示している。より具体的には、図6の横軸はガンマ補正回路の入力のコード値を示す、縦軸はガンマ補正回路の出力のコード値を示す。このコード値は回路に依存するものであって、データ単位が10ビットであれば0~1023、12ビットであれば0~4096となる。図6に図示するカーブ601が1600%のガンマ補正特性を示し、続いてカーブ602が800%、カーブ603が400%、カーブ604が200%のガンマ補正特性をそれぞれ示している。カーブ601は入力信号の最大値Xmaxのときに出力信号の最大値Ymaxとなるガンマ補正特性である。そのため1600%より大きな入力信号が発生しても、出力信号をYmaxより大きくできず、適正な明るさを保ったまま1600%以上の信号を表現することはできない。カーブ601に対してカーブ602は入力方向に1/2の相似形となっている。例えば、カーブ601では入力値がXmax/2のときに出力値がY1となるのに対して、カーブ602では同じ入力値がXmaxであっても出力値がY1となる。カーブ602に対するカーブ603、また、カーブ603に対するカーブ604のガンマ補正特性も同様に入力方向に1/2の相似形である。そのため、ガンマ補正特性をカーブ602(800%)からカーブ601(1600%)に変更すると、入力値に対する出力値の明るさが1段分明るくなる。したがって、例えば、カーブ601に示すガンマ補正特性は、被写体の明るさが1段分暗くなる、あるいは、絞り値や蓄積時間(シャッター速度)を1段分暗くした場合にカーブ602と同等の明るさとなる。すなわち、カーブ601に示すガンマ補正特性では、出力値Ymaxまでの信号を出力できるようになり、Dレンジを増加することができる。
なお、上述した実施形態ではガンマ補正特性を変更することで、信号を増幅する例を示したが、これに限定されるものではない。Dレンジを1600%に固定して、ガンマ補正特性を適用する前段におけるデジタルゲインの調整において信号の増減を調整する構成であってもよい。この場合、Dレンジが200%のときに1/8、Dレンジが400%のときに1/4、Dレンジが800%は1/2に信号を減少することも可能である。ただし、その場合は、ガンマ補正特性を適用する時点で入力信号が減少しているため、入出力のビット数によっては階調性が損なわれる可能性がある。
次に、ステップS306でシステム制御部50は、ステップS301~S305までに決定した値となるように、NDフィルタ、ゲイン、ガンマ補正特性を変更する(S306)。そして、システム制御部50は、決定した値となるように、NDフィルタの透過率、ゲインおよびガンマを実際に調整するために、NDフィルタ104、撮像部22や画像処理部24を制御する。
なお、本実施形態では、図5に図示するように、増幅率に応じたゲインとガンマの配分を一律にしていたが、これに限定されるものではない。例えば、S/N重視の時、増幅率2倍に対するゲインを6dBにして、ガンマ補正特性におけるDレンジを200%にしても良い。この構成であれば、増幅率が2倍である場合もDレンジが200%になるため、EIが12~200でDレンジを200%とすることができる。すなわち、本実施形態としては、S/N重視に対して、Dレンジ重視を設定したほうが、Dレンジが広いEIの範囲がより広くなる構成であればよい。
以上説明したように、本実施形態に係る撮像装置の構成を採用すれば、NDフィルタ、ゲイン、ガンマ補正特性を制御することで、ユーザによる露光指数EIの設定に伴い、NDフィルタの透過率と増幅率とを連動して変更することができる。さらに、Dレンジを重視する選択が行われた場合に、同じ露光指数EIであっても、可能な限りNDフィルタの透過率を下げ、増幅率を増加することによって、特定の範囲のEIでDレンジが広い状態で撮影することが可能となる。この構成により、例えば、ユーザの操作に応じてNDフィルタの透過率と信号の増幅率とを連動させて変更する際に、操作性の煩雑化を防止しつつ、ユーザの意図を反映した品位の画像を取得するための各種撮像条件を設定することが出来る。
(第2実施形態)
前述した第1実施形態では、NDフィルタの透過率と増幅率とを露光指数EIで包括的に表し、同じ露光指数EIにおいても、Dレンジ重視か否かに応じて、NDフィルタの透過率と増幅率の組合せ(配分)を変える構成について説明した。しかしながら、露光指数EIを単に表示しているだけでは、ユーザがNDフィルタの透過率や増幅率の正確な状態を知るのは困難であるため、ゲインやガンマ、NDフィルタの透過率に応じた画質の変化にユーザが気づきにくいという問題がある。そこで、本実施形態では、露光指数EIによりNDフィルタの透過率と増幅率を変更する際の表示手段における露出条件の表示方法に関して説明する。なお、本実施形態に係る撮像装置の構成については、前述した第1実施形態と略同一であるため説明は省略し、同一の符号を付して説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る露出条件の表示制御に関するフローチャートである。なお、図7に図示するフローチャートの開始は、撮像装置100の電源がオンされたことに応じて実行される、または、ユーザの手動操作に応じて任意のタイミングで実行され、表示部28などへの表示が行われる構成であればよい。また、図7に図示するフローチャートは、表示部28への表示制御に限定されるものではなく、表示部28以外の表示手段(例えば、撮像装置100に外部接続された表示装置など)への表示制御に適用可能である。
図7に図示するように、表示制御処理が開始されると、ステップS701でシステム制御部50は、表示手段への露光指数EIの表示を(指示)する。なお、露光指数EIは、前述した第1実施形態で説明したような構成において事前に決定されているものとする。
次に、ステップS702でシステム制御部50は、露光指数EIに関するNDフィルタの透過率と増幅率の組合せに関する情報を表示することが選択されているか否かを判定する。組合せに関する情報としては、両者の割合を表示する構成であってもよいが、本実施形態では、実際のNDフィルタの透過率と増幅率を示す情報を表示に用いる。なお、組合せに関する情報の表示有無については、メニュー画面などからユーザが任意に設定可能であるものとする。
なお、この組合せに関する情報の表示は、システム制御部50の判断により自動的に行われる構成であってもよい。例えば、同じ露光指数EIに対してNDフィルタの透過率と増幅率の組み合わせが複数含まれる(存在する)場合に自動的に表示する構成であってもよい。また、前述した第1実施形態のように、Dレンジ重視およびS/N重視のいずれを選択するかに応じて、NDフィルタの透過率や増幅率が異なる、露光指数EI25から露光指数EI400が設定される場合に自動的に表示する構成であってもよい。
システム制御部50は、ステップS702において組合せに関する情報の表示を行うことが選択されていないと判定した場合に、NDフィルタの透過率や増幅率は表示せずに露光指数EIのみを表示する。また、システム制御部50は、ステップS702において組合せに関する情報の表示を行うことが選択されていると判定した場合、ステップS703で、NDフィルタの透過率に関する情報を表示する。
次に、ステップS704でシステム制御部50は、合計増幅率に関する情報を表示することが選択されているか否かを判定する。なお、合計増幅率に関する情報とは、ゲインとガンマを合わせた合計の増幅率を示す情報である。前述した組合せに関する情報と同様に、合計増幅率に関する情報も、ユーザが任意に設定可能である。
システム制御部50は、ステップS704で合計増幅率に関する情報を表示することが選択されていると判定した場合に、ステップS705で、合計増幅率に関する情報を表示する。また、システム制御部50は、ステップS704で合計増幅率に関する情報を表示することが選択されてないと判定した場合に、ステップS706で、ゲインとDレンジのそれぞれに関する情報を表示する。
図8は、本発明の第2実施形態に係る表示制御処理によって表示される各情報を例示的に説明する図である。図8(a)は、前述した、露光指数EIのみを表示する場合(S702でNO)の情報を表示する場合示している。また、図8(b)、(c)は、組合せに関する情報と合成増幅率に関する情報を表示する場合を示しており、図8(b)は、Dレンジ重視を選択した際の露光指数EI100、図8(c)は、S/N重視を選択した際の露光指数EI100をそれぞれ示している。また、図8(d)、(e)は、組合せに関する情報とゲインとDレンジのそれぞれに関する情報を表示する場合を示している。図8(d)は、Dレンジ重視を選択した際の露光指数EI100、図8(e)は、S/N重視を選択した際の露光指数EI100をそれぞれ示している。
例えば、図8(d)と図8(e)を比較すると、同じ露光指数EIにおいて、Dレンジ重視を選択した場合とS/N重視を選択した場合とで、Dレンジは異なるがゲインは同一である点を、ユーザが容易に確認することができる。また、Dレンジ重視を選択した場合は、Dレンジが1600%であるのに対して、S/N重視を選択した場合は、Dレンジが200%となり、Dレンジ重視の方がS/N重視に対してガンマで信号を8倍増幅していることをユーザは容易に確認することができる。この場合、Dレンジは広がるが、前段のゲインで8倍に増幅した時よりもS/Nが低下することで画質が劣化する。
以上説明したように、本実施形態の表示制御処理を採用すれば、ユーザの意図に応じた露出条件を効果的に表示することが出来るため、ゲインとDレンジの組合せなどに応じた画質の違いをユーザが簡単に認識することができる。
なお、本実施形態では、ガンマでの信号増幅を表す値としてDレンジを表示する構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基準のDレンジに対する倍率を表示する構成であってもよい。この場合、Dレンジが200%であれば×1、400%であれば×2などと表示すればよい。また、Dレンジと基準のDレンジに対する倍率の双方を表示する構成であってもよい。
(第3実施形態)
前述した第1、2の実施形態ではDレンジ重視であるか否かに応じて、NDフィルタの透過率と信号の増幅率の組合せを変更する例について説明した。本実施形態では、ユーザが所望するDレンジを選択し、当該選択されたDレンジに基づいて、NDフィルタの透過率と信号の増幅率の組合せを変更する例について説明する。なお、本実施形態に係る撮像装置の構成については、前述した第1実施形態と略同一であるため説明は省略し、同一の符号を付して説明する。
図9は、本発明の第3実施形態に係る、NDフィルタ104の透過率、ゲインおよびガンマ補正特性を決定するための処理を示すフローチャートである。なお、図9に図示するフローチャートの開始は、撮像装置100の電源がオンされたことや撮影モードが変更されたことに応じて実行される、または、ユーザの手動操作に応じて任意のタイミングで実行される構成であればよい。
ステップS901でシステム制御部50は、予め選択されているDレンジを検出する。なお、Dレンジの選択は、任意のタイミングで実行されるものとする。本実施形態では、ステップS901の処理が実行される前に、メニュー画面などを参照してユーザによって事前にDレンジが選択されているものとする。なお、本実施形態では、Dレンジとして、200%、400%、800%、1600%のいずれかを選択可能である。
次に、ステップS902でシステム制御部50は、先に検出した選択済みのDレンジに応じてNDフィルタと信号の増幅率の組合せを選択する。図10は、本発明の第3実施形態に係る、Dレンジに応じたNDフィルタの透過率と増幅率の組合せを例示的に説明する図である。図10に図示するように、例えば、Dレンジ200%を選択すると、増幅率1倍でNDフィルタの透過率を変更し、広い範囲の露光指数EI(EI12~100)で増幅率を1倍に設定する。同様に、400%では2倍、800%では4倍、1600%では8倍でNDフィルタの増幅率を変更し、広い範囲の露光指数EIで増幅率を2倍、4倍、8倍に設定する。以降のステップS903~S905の処理は、前述した第1実施形態のステップS304~S306の処理と同一なので説明を省略する。
以上説明したように、本実施形態に係る撮像装置は、任意に選択されたDレンジに応じて、広い範囲の露光指数EIで選択されたDレンジを達成できるように、各露光指数EIにおけるNDフィルタの透過率と信号の増幅率の組合せ(配分)を設定できる。この構成により、例えば、ユーザの操作に応じてNDフィルタの透過率と信号の増幅率とを連動させて変更する際に、操作性の煩雑化を防止しつつ、ユーザの意図を反映した品位の画像を取得するための各種撮像条件を設定することが出来る。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、前述した実施形態では、Dレンジ重視やS/N重視などの設定が可能であって、これらの設定に応じて露光指数EIにおける露出条件の組合せ(配分)が異なる点について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、Dレンジ重視やS/N重視以外の設定が可能であって、当該設定に適応させて、露光指数EIにおける増幅率とNDフィルタの透過率の組み合わせを異ならせる構成であってもよい。
また、前述した実施形態では、NDフィルタ104の透過率として0段~3段までの計4つの濃度(うち1つは透過率が略100%の透明部)を備える構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、NDフィルタ104の濃度として、前述したもの以外の透過率を備える構成であってもよく、NDフィルタ104の透過率の段数に制限はない。
また、前述した実施形態では、NDフィルタ104がターレット方式の光学フィルタ部材である場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、1つのフィルタにおける位置に応じて濃度が異なる所謂グラデーション方式や、単一の濃度のフィルタを光路上に複数備え、これらの複数のフィルタの光路上への挿抜の組合せで意図する濃度を実現する構成をNDフィルタとして採用してもよい。また、NDフィルタ104としては、液晶素子や有機エレクトロクロミック(EC)素子などの、光の透過率を電気的に制御可能な光透過率可変素子(所謂可変NDフィルタ)を採用する構成であってもよい。
[その他の実施形態]
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ー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。
22 撮像部
24 画像処理部
50 システム制御部
100 撮像装置
104 NDフィルタ

Claims (12)

  1. 撮像素子と、
    前記撮像素子に入射する被写体像の光量を調整する光学部材と、
    前記光学部材の透過率を調整する光量調整手段と、
    前記撮像素子を用いて被写体を撮像する際に出力される画像信号を増幅させる信号増幅手段と、
    前記信号増幅手段による前記画像信号の増幅率を変更する増幅率変更手段と、
    前記画像信号の増幅率と前記光学部材の透過率の組合せに応じた露光指数を含めた露出条件を変更することで露出制御を行う露出制御手段と、
    を有し、
    前記露出制御手段は、前記露光指数を変更することで、前記画像信号の増幅率と前記光学部材の透過率とを変更可能であることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記露光指数に関する第1の情報を記憶した記憶手段を有し、
    前記第1の情報には、前記露光指数が第1の値である場合に、前記光学部材の透過率と前記画像信号の増幅率の組合せが複数含まれることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記第1の情報には、前記露光指数が前記第1の値である場合に、前記光学部材の透過率が第2の値であって前記画像信号の増幅率が第3の値である第1の組合せと、前記光学部材の透過率が第4の値であって前記画像信号の増幅率が第5の値である第2の組合せとが含まれ、
    前記第2の値は、前記第4の値よりも前記光学部材の透過率が大きく、
    前記第3の値は、前記第5の値よりも前記画像信号の増幅率が小さいことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
  4. 表示手段に前記第1の情報を表示する際の表示制御を行う表示制御手段を有し、
    前記表示制御手段は、前記露光指数が前記第1の値である場合に、前記第1の情報として第1の値と、前記光学部材の透過率と前記画像信号の増幅率の組合せと、前記第1の値におけるダイナミックレンジとのうち、少なくとも第1の値を前記表示手段に表示するように制御することを特徴とする請求項2又は3に記載の撮像装置。
  5. 前記撮像装置を用いた被写体を撮像する際の設定として、ダイナミックレンジを重視する第1の設定と当該第1の設定とは異なる第2の設定が可能であって、
    前記第1の情報は、前記第1の設定がされている場合の方が前記第2の設定がされている場合よりも、所定の前記露光指数が設定されている場合の、前記光学部材の透過率が小さく、前記画像信号の増幅率が大きいことを特徴とする請求項2乃至4の何れか一項に記載の撮像装置。
  6. 前記第2の設定は、画像信号におけるノイズ量の低下を重視する設定であることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
  7. 画像信号にガンマ補正を施すガンマ補正手段を有し、
    前記信号増幅手段は、前記ガンマ補正手段によるガンマ補正の前に画像信号を増幅する第1の信号増幅手段と、前記ガンマ補正手段に相似形のガンマ補正特性を適用することでダイナミックレンジの変更および画像信号を増幅する第2の信号増幅手段とを含むことを特徴とする請求項1乃至の何れか一項に記載の撮像装置。
  8. 前記第1の信号増幅手段での増幅量に関する情報を表示する第1の信号増幅情報表示手段と、
    前記第2の信号増幅手段での増幅量に関する情報を表示する第2の信号増幅情報表示手段と、
    を有し、
    前記第1、第2の少なくとも1つの信号増幅に関する情報を表示することを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  9. 前記撮像装置を用いた被写体を撮像する際の設定として、ダイナミックレンジの設定が可能であって、
    前記露光指数の変更に対して、前記第2の信号増幅手段での増幅量が前記設定されたダイナミックレンジに相当する増幅量になった際に前記光学部材の透過率を変更することを特徴とした請求項7又は8に記載の撮像装置。
  10. 撮像素子と前記撮像素子に入射する被写体像の光量を調整する光学部材とを有する撮像装置の制御方法であって、
    前記光学部材の透過率を調整する光量調整工程と、
    前記撮像素子を用いて被写体を撮像する際に出力される画像信号の増幅率を変更する増幅率変更工程と、
    少なくとも、前記画像信号の増幅率と前記光学部材の透過率の組合せに応じた露光指数を含めた露出条件を変更することで露出制御を行う露出制御工程と、を有し、
    前記露出制御工程では、前記露光指数が第1の値である場合に、前記光学部材の透過率と前記画像信号の増幅率の組合せとして異なる組合せを設定可能であることを特徴とした撮像装置の制御方法。
  11. 請求項10に記載の撮像装置の制御方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータで読み取り可能なプログラム。
  12. 請求項11のプログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。
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