JPH0698253A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホワイトバランス、フォーカス等の制御にお
いて誤判断を防止し、各制御系の最適化、高性能化を図
ることが可能な撮像装置を提供する。 【構成】 被写体からの撮像光を光電変換する撮像素子
６と、前記撮像素子に入射する撮像光の光量を調整する
絞り１と、前記絞りの状態を検出するアイリスエンコ−
ダ４と、撮影モ−ドの変化に応じた前記アイリスの絞り
値の変化を補正すべく前記アイリスエンコ−ダの出力を
補正してホワイトバランス制御部１９ａ，フォ−カス制
御部１９ｃへと供給するデ−タ補正部１９ｇとを備える
ことにより、被写体の変化ではなく、撮影モ−ドの切換
動作等によって絞り値が変化した場合にフォ−カス制御
装置、ホワイトバランス制御装置に誤った絞り変化情報
が入力されてこれを誤動作させる等の不都合を防止した
撮像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等の撮像
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりカメラ等の撮影装置の分野で
は、露出設定、焦点調節、ホワイトバランス制御等あら
ゆる点で自動化、多機能化が図られ、撮影環境にかかわ
らず常に良好な撮影を行うことができるようになってい
る。

【０００３】ビデオカメラ等に用いられている被写体の
色温度変化に対して色信号の利得を制御するホワイトバ
ランス補正装置やフォーカスの制御装置においては、最
適な制御を行う上で撮像素子に入射する光量を制御する
絞り機構（アイリス）の状態を検出し、該検出データを
用いて最適な制御を行う方法が考案されている。

【０００４】図２に従来の撮像装置の構成を示し以下に
説明する。

【０００５】１は被写体からの光を結像する撮像光学系
（レンズ）、２は被写体からの光量を制御する絞り機構
（アイリス）、３はフォーカス調整用レンズ１を駆動す
るモータ、４はアイリス２の状態を検出するアイリスエ
ンコーダ素子（ホール素子等にて構成した位置エンコー
ダ）、５はアイリス２を駆動するモータ、６は撮像光を
光電変換するＣＣＤ等の撮像素子、７は撮像素子６の出
力をサンプリングするサンプルホールド回路、８はＡＧ
Ｃ回路、９はアイリス２を駆動するモータの駆動回路、
１０は撮像素子の平均出力レベルが所定の範囲内となる
ようにアイリスを制御するアイリス制御回路、１１は撮
像信号レベルを一定にすべくゲインを可変するＡＧＣ制
御回路、１２はＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の色信号
を分離する色分離回路、１３ａ，１３ｂはＲとＢの色信
号を増幅する可変利得制御可能なホワイトバランス制御
用アンプ、１４は輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ
を生成する信号処理回路、１５は標準テレビジョン信号
を生成する信号処理回路、１６はホワイトバランス制御
回路１６ａ、Ｙ信号中の高周波成分のレベル等を検出
し、これが最大となるようにフォーカスレンズを制御す
るフォーカス制御回路（ＡＦ装置）１６ｂ等を主要構成
要素として撮像装置全体の制御を行うシステムコントロ
ール回路、１７はフォーカス調整用レンズ１を駆動する
モータ３の駆動回路である。

【０００６】上記のように構成された装置において、レ
ンズ１より入射した被写体からの光は、アイリス２によ
り光量調整されて、撮像素子６により光電変換される。
該撮像素子６からの出力映像信号はサンプルホールド回
路７でサンプリングされＡＧＣ回路８で次段の信号処理
回路にて適正な信号処理が施されるように増幅された
後、色分離回路１２に入力され、Ｒ・Ｇ・Ｂの三原色の
色信号に分離される。これら色信号の中でＲとＢの色信
号はホワイトバランス制御用アンプ（ＷＢ）１３ａ，１
３ｂを経て、Ｇの色信号は直接プロセス＆マトリクス回
路１４に入力され、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−
Ｙが生成され、後段のエンコーダ回路１５にてテレビ信
号形態の映像信号に変換される。

【０００７】輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙはホ
ワイトバランス制御用、フォーカス制御用の信号として
も用いるためシステムコントロール回路１６に入力され
る。更にシステムコントロール回路１６は、アイリスの
位置を検出するアイリスエンコーダ素子４の出力も取り
込み、ホワイトバランス調節、フォーカス調節を最適制
御するパラメータの１つとして用いる。すなわちアイリ
スが開放近傍の状態にあれば被写界深度は浅く、小絞り
状態であれば被写界深度が深い。そしてフォーカス制御
装置においては、被写界深度に応じてその敏感度が変化
するため、フォーカスレンズの駆動速度、合焦点近傍の
不感帯幅を可変する等の処理が必要であるため、安定、
円滑、迅速な焦点調節を行うためには、被写界深度に直
接関わる絞り値情報を必要とする。

【０００８】またホワイトバランス制御においても、ア
イリスの絞り値の変化に応じて撮影環境の変化の有無を
検出し、ホワイトバランス調節動作を再起動する等の制
御を行ったり、アイリスの絞り状態で撮影場所が屋内か
屋外かを判断するための１つの情報とし、被写体を照明
している光源の色温度を予測したり、絞り値情報は正確
で安定なホワイトバランス制御を行う上で重要な情報で
ある。またこれらの制御以外でも、絞り値はカメラの制
御において重要なパラメータとなっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら最近で
は、撮像素子（主にＣＣＤ）に電子シャッタの機能が盛
り込まれ、任意に選択した露光時間を基準にアイリスを
制御するシャッタ優先ＡＥ、更に様々な撮影状況に対応
して美しい映像を撮影するためにアイリス、ＡＧＣ回
路、電子シャッタ機能の制御をいくつかの代表的な撮影
状況（たとえばポートレート、風景、速い動きをともな
うスポーツ等）を想定して各々その状況に最適な条件に
て自動調整しながら撮影が可能になるような「プログラ
ムモード」と称する撮影制御方式が提案されているた
め、同じ被写体を撮影していても撮影制御方式が異なれ
ばアイリスの状態が異なる場合がある。そのためアイリ
スの情報を補正値演算のためのパラメータの１つとして
用いているホワイトバランス、フォーカス等の制御にお
いて誤判断して制御を不安定とし性能が劣化する不具合
が生じる。この不具合により前記撮影制御方式を備えた
撮像装置では、ホワイトバランス、フォーカスの制御に
アイリスの状態検出信号を用いることは困難であり各制
御系の性能を高める上で障害となっていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
解決するためになされたもので、ホワイトバランス、フ
ォーカス等の制御において誤判断を防止し、各制御系の
最適化、高性能化を図ることが可能な撮像装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】この目的を達成するために、本発明は、被
写体からの撮像光を光電変換する撮像手段と、前記撮像
手段に入射する撮像光の光量を調整する絞りと、前記絞
りの状態を検出する検出手段と、撮影モードの変化に応
じた前記絞りの変化を補正すべく前記検出手段の出力を
補正する補正手段とを備える撮像装置を提供する。

【００１２】

【作用】これによって、撮影環境の変化ではなく、撮影
モードの切換動作によって絞り値が変化した場合、これ
を補正してフォーカス制御装置、ホワイトバランス制御
装置に過った絞り変化情報が入力されることがなく、撮
影環境の変化がないにもかかわらず各制御装置が誤動作
する等の不都合を生じることがなく、絞り情報を用いた
高精度且つ円滑なフォーカス制御、ホワイトバランス制
御を行うことができる。

【００１３】

【実施例】第１図は本発明の一実施例による撮像装置の
回路構成を示すブロック図であり、第２図と同一符号は
同一構成部分を示しており、その説明は省略する。以下
に同図に基づいて、本発明の実施例の説明を行う。

【００１４】被写体からの光を絞り機構（アイリス）１
で光量調整され撮像素子６で光電変換された信号は、前
述と同じ手段でテレビ信号形態に変換される一方、プロ
セス＆マトリクス回路１４で生成された輝度信号Ｙと色
差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを用いてシステムコントロール回
路１９内部のホワイトバランス制御部１９ａ，フォーカ
ス制御部１９ｃで各補正信号を演算し、該各補正信号は
各々ホワイトバランス補正用アンプ１３ａ・１３ｂ，フ
ォーカス調整用レンズを駆動させるモーターの駆動回路
１７に出力される。更にシステムコントロール回路内部
では様々な撮影状況に対応して美しい映像撮影するため
に露出制御に係わる複数のパラメータを制御可能にした
構成にされている。

【００１５】すなわちシステムコントロール回路１９内
には、ホワイトバランス制御部１９ａ，フォーカス制御
部１９ｃの他に、後述するように、標準の撮影モードの
他に、特殊な撮影環境に対する複数のプログラム撮影モ
ードを設定するための露出（ＡＥ）制御部１９ｂが配さ
れ、さらに露出制御部１９ｂの指令に従い、被写体輝度
レベルを入力パラメータとし、露出制御を行う出力パラ
メータとなるゲイン、電子シャッタ、アイリスをそれぞ
れ制御するためのＡＧＣ制御部１９ｄ、電子シャッタ速
度制御部１９ｅ、アイリス制御部１９ｆがそれぞれ配さ
れている。

【００１６】またアイリスエンコーダの検出値を露出制
御部１９ｂの指令に基づいて補正してからホワイトバラ
ンス制御部１９ａ及びフォーカス制御部１９ｃへと供給
するデータ補正部１９ｇが配されている。

【００１７】このデータ補正部１９ｇの機能の詳細につ
いては後述するが、被写体自体には変化がないにもかか
わらず、プログラム撮影モードの切り換え等により絞り
値に変化が生じた際、そのままだと絞り値を制御パラメ
ータとして用いているホワイトバランス制御、フォーカ
ス制御を誤動作させるため、被写体の変化による絞り値
の変化でないときには、変化前の通常撮影時の絞り値に
補正してからホワイトバランス制御部及びフォーカス制
御部へと供給するものである。

【００１８】以下に前記露出制御パラメータとなるアイ
リス、電子シャッタ、ＡＧＣによる露出制御について説
明する。

【００１９】１．アイリス制御 撮像素子６に入射する光量をアイリスの絞り具合で調節
する。撮像装置のダイナミックレンジ等の電気的特性に
合わせて光量を調節するため撮像装置の性能を最大限に
引き出せる反面、小絞りになった場合の回折現象による
画質の劣化や応答性に劣る問題がある。

【００２０】２．電子シャッタ制御 電子シャッタは撮像素子６における撮像光の蓄積時間を
制御する。シャッタ速度を速くすることにより動解像度
が改善されるため動きの速い被写体に適している。

【００２１】３．ＡＧＣ制御 ＡＧＣゲインの設定はサンプルホールド回路７の出力信
号が次段の信号処理回路にて適正な信号処理が施される
ように設けられたものであるが、近年の撮像素子のＳ／
Ｎが向上しＡＧＣのゲインを大きくとり増幅率が増加し
ても撮像系のノイズが余り目立たなくなり制御パラメー
タとしての値の設定可能範囲が実質的に拡大した。制御
レスポンスの速いパラメータに属するので素早い反応が
要求される場面でのＡＥ制御に適したパラメータであ
る。

【００２２】前記制御パラメータの特徴を生かしていく
つかの代表的な撮影状況を想定し、その状況に最適な条
件にて複数のパラメータ制御を行うための制御関数を備
え、該制御関数を基に最適な自動撮影を行う制御モード
を複数準備しておき撮影の条件あるいは撮影者の意図に
応じて任意に選択できるように構成されている。システ
ムコントロール回路１９では前述したモード選択に従っ
て、アイリス、電子シャッタ、ＡＧＣの補正値を演算
し、各制御回路に制御信号を出力する。

【００２３】前記プログラム撮影モードにおいて、同一
の被写体を撮影しても従来のシステムのＡＥ制御方法に
おけるアイリスの状態と異なる場合がある。例えば通常
撮像素子の蓄積時間が１／６０秒であるのに対して（以
下この状態をノーマル撮影状態と称する）、電子シャッ
タ機能により１／２５０秒に設定されている撮影モード
の場合、最終出力での映像信号を適正レベルにするため
に蓄積時間が短くなっている分、ノーマル撮影状態より
もアイリスを開放側に設定しなければならなくなる。

【００２４】ここでアイリス、シャッタ、ゲインの各パ
ラメータの設定の異なる特殊撮影モードすなわちプログ
ラムモードを実際に例を上げて説明する。

【００２５】図３、図４、図５はそれぞれ異なる撮影条
件を想定したプログラムモードにおける各露出制御パラ
メータの設定状況を示す所謂プログラム線図で、図３は
ポートレート撮影を行う際に適した露出制御パラメータ
設定のなされたポートレートモード、図４はスポーツの
ように高速で移動する被写体の撮影に適した露出制御パ
ラメータの設定されたスポーツモード、図５は風景撮影
に適した露出制御パラメータの設定された風景撮影モー
ドを示す。

【００２６】図３のポートレートモードを見ると、横軸
は被写体の明るさすなわち入力輝度レベルを示してお
り、縦軸は各露出制御パラメータの設定値を示す。横軸
上をしきい値ｙ１，ｙ２により明るさに応じて３つの領
域に分割し、各領域ごとに各露出制御パラメータが設定
されている。

【００２７】同図において、「Ｉ」はアイリス、「Ｓ」
は電子シャッタ、「Ｇ」はゲインの可動範囲を示してお
り、各可動範囲の中では明るさの変化に応じて連続的あ
るいは段階的にそのパラメータの値が変化することを意
味している。

【００２８】すなわちしきい値ｙ１よりも明るい領域で
は、アイリスのみが明るさに応じて変化し、電子シャッ
タはテレビジョン信号の周期１／６０秒よりも高速の所
定値１／２０００秒のシャッタ速度に固定され、ゲイン
もＴＨＲＯＵＧＨすなわち０ｄＢに固定されている。

【００２９】また被写体輝度がしきい値ｙ１，ｙ２の間
の領域では、アイリスは開放（open)、ゲインはＴＨＲ
ＯＵＧＨで０ｄＢで、電子シャッタによって１／２００
０秒から標準テレビジョン信号に準拠する１／６０秒ま
で明るさに応じて変化されるものである。

【００３０】また被写体の明かるさがしきいｙ２以下で
暗い場合には、アイリスは開放（open)、電子シャッタ
は標準テレビジョン信号に基づく１／６０秒に固定さ
れ、ゲインのみが０ｄＢから所定値Ｇ１まで明るさに応
じて変化されるようになっている。

【００３１】すなわちこのポートレートでは、被写体が
人物等であることを想定しており、主被写体が背景に対
して強調されるよう被写界深度を浅く設定すること、小
絞りによる回折現象に起因する解像度の劣化を防止する
こと、Ｓ／Ｎを良好にするためゲインはＯｄＢに固定し
た状態とすること等の条件から、入力輝度レベルがｙ１
以下ではアイリスは開放に設定されており、電子シャッ
タの速度を高くして適正露出を得るようにし、ｙ１以上
の極めて高輝度の領域で初めてアイリスを動作するよう
に設定されている。

【００３２】一方、図４のスポーツモードのプログラム
線図を見ると、横軸の入力輝度レベルをｙ１〜ｙ５の５
個のしきい値によって６つの領域に分割されており、全
体的には動きの速い被写体をぶれを生じることなく適格
に撮影するため、シャッタ速度が高速に設定されてい
る。具体的には高速Ｔ１，中速Ｔ２，標準速度１／６０
秒の３つの速度が設定されており、それぞれの間の領域
がゲインを０ｄＢ，Ｇ１，Ｇ２の３段階に制御すること
によって埋められている。各パレメータの設定理由自体
は本発明の主旨とするところではないので、詳細な説明
は省略する。

【００３３】またもう一つ例を上げると、図５の風景撮
影モードでは、入力輝度レベルがしきい値ｙ１によって
２つの領域に分割されており、ｙ１以上の被写体が明る
い場合にはアイリスによって露出制御を行い、ｙ１以下
の領域ではゲインによって露出制御を行い、電子シャッ
タの速度は全域において標準の１／６０秒に固定されて
いる。これは風景撮影の場合被写体自体静止しているも
のが多く、複雑なパラメータ設定は要求されないことに
よるものである。

【００３４】また上述の撮影モードの他にも、室内撮影
（特に蛍光灯による照明の場合）モード、雪景色のよう
に非常に高輝度な被写体を撮影するモード、画面内の一
点にスポットライドが当たっているような被写体を撮影
するモード等、多くの撮影モードが考えられる。

【００３５】そして本発明で問題としているのは、これ
らの撮影モード自体ではなく、これらの撮影モードを切
り換えたとき、被写体自体は同じものを撮影していて
も、たとえばアイリスの可動範囲が撮影モードによって
異なったり、シャッタ速度の可動範囲の差異によってシ
ャッタ速度が変化したためにアイリスがその露出補正の
ために変化せざるを得ない場合等、絞り値が変化するこ
とがあるということである。

【００３６】たとえば、上記図３，図４，図５の３つの
撮影モードの間で切り換え動作を行ったとき、それぞれ
アイリスの可動範囲が異なるため、被写体自体に変化が
なくても、極端な場合にはアイリスが開放から小絞り近
傍まで変化することになる。

【００３７】これは前述したように、フォーカス制御、
ホワイトバランス制御に大きく影響を与える。すなわち
フォーカス制御に関しては、被写界深度の変化によって
フォーカスレンズの速度が変化してしまい、被写体に対
する追従性が変化し、ホワイトバランス制御については
絞り値の急変によって被写体が大きく変化したと誤判定
して再起動し、画像が不安定になりやすい。

【００３８】そこで本発明は、絞り値を検出するアイリ
スエンコーダ素子４の検出信号をデータ補正部１９ｇに
取り込み、ＡＥ制御部１９ｂによって設定されている電
子シャッタ速度情報データを参照することにより、被写
体の変化ではなくシャッタ速度の変化及び可動範囲の切
り換えに基づくアイリスの状態変化分を演算し、この変
化分を相殺すべく、誤変化分に応じて前記検出信号の値
を変化前のノーマル撮影状態におけるアイリス位置検出
信号レベルに変換して補正した後、ホワイトバランス制
御部１９ａ、フォーカス制御部１９ｃへと供給するよう
に構成されている。

【００３９】すなわち被写体の変化でなく、撮影モード
の切り換え等によって絞り値が変化する場合があって
も、ホワイトバランス制御部、フォーカス制御部のよう
にアイリスの状態に基づいて制御を行うものには、アイ
リスが変化する前の絞り値に補正されて供給されるの
で、被写体が実際に変化した時以外は絞り値の変化とし
て認識されることはなく、ホワイトバランス制御が被写
体が変化したと誤判定して再起動したり、フォーカス制
御の速度が変化して追従性が低下する等の誤動作を未然
に防止することができ、絞り値情報を用いた本来の高精
度且つ撮影環境に適応した制御を実現することができ
る。

【００４０】なお、データ補正部は実施例における撮影
モードによる影響の補正に留まるものではなく、絞り機
構の状態に影響を与えるあらゆる要因に対して補正を行
えるものであり、補正された絞り機構の状態検出信号の
用途はホワイトバランス、フォーカス制御に限られるも
のではない。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、絞り機
構の状態に影響を与えるパラメータを用いた特殊な撮影
制御方式においても、絞り機構の状態検出信号を通常撮
影制御方式での値に相当する値に変換する補正手段を設
け、この補正された絞り機構の状態検出信号をホワイト
バランス、フォーカス等の各制御に用いることで、誤判
断することがなくなり、各制御系の最適化、高性能化を
図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による撮像装置の回路構成を示
すブロック図である。

【図２】従来の撮像装置の回路構成を示すブロック図で
ある。

【図３】ポートレートモードにおけるプログラム線図で
ある。

【図４】スポーツモードにおけるプログラム線図であ
る。

【図５】風景撮影モードにおけるプログラム線図であ
る。

【符号の説明】

１ 撮像光学系（レンズ） ２ 絞り機構（アイリス） ３ フォーカス調整用レンズを駆動するモータ ４ アイリスの状態を検出する素子 ５ アイリス駆動モータ ６ 撮像素子 ７ サンプルホールド回路 ８ ＡＧＣ回路 ９ アイリス駆動モータの駆動回路 １０ アイリス制御回路 １１ ＡＧＣ制御回路 １２ 色分離回路 １３ａ，１３ｂ ホワイトバランス制御用アンプ １４ プロセス＆マトリクス回路 １５ エンコーダ回路 １６ 従来のシステムコントロール回路 １７ フォーカス調整用レンズ駆動モータの駆動回路 １８ 電子シャッタ駆動回路 １９ 本発明例のシステムコントロール回路 １９ａ ホワイトバランス制御部 １９ｂ 露出制御部 １９ｃ フォーカス制御部 １９ｇ データ補正部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体からの撮像光を光電変換する撮像
   手段と、 前記撮像手段に入射する撮像光の光量を調整する絞り
   と、 前記絞りの状態を検出する検出手段と、 撮影モードの変化に応じた前記絞りの変化を補正すべく
   前記検出手段の出力を補正する補正手段と、 を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、さらに焦点調節手段
   を備え、前記補正手段は前記撮影モードの変化に応じて
   絞り値が変化したとき、前記焦点調節手段へと供給され
   る絞り値情報を補正して前記変化を相殺する手段である
   ことを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、さらにホワイトバラ
   ンス制御手段を備え、前記補正手段は前記撮影モードの
   変化に応じて絞り値が変化したとき、前記ホワイトバラ
   ンス制御手段へと供給される絞り値情報を補正して前記
   変化を相殺する手段であることを特徴とする撮像装置。