JPH11113008A

JPH11113008A - 電子的撮像装置

Info

Publication number: JPH11113008A
Application number: JP9290548A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hashimoto; 仁史橋本
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1999-04-23
Also published as: US6567123B1

Abstract

(57)【要約】【課題】高画素の撮像素子を用い、ＡＥ，ＡＦ，ＡＷ
Ｂ機能を備えた電子的撮像装置において、フレームレー
トが遅くなっても違和感のない滑らかな動画像を出力で
きるようにする。【解決手段】ＣＣＤ撮像素子３と、該ＣＣＤ撮像素子
の光電荷蓄積時間の設定を行うＣＣＤドライバ19と、Ｃ
ＣＤ撮像素子からの信号を映像信号に処理するゲイン調
整手段を含む撮像回路４と、映像信号を用いて取得した
ＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢ評価値に基づいてＡＥ，ＡＦ，ＡＷ
Ｂの処理をＶＤ信号に同期して順次に行うＣＰＵ17とを
備えた電子的撮像装置において、前記ＣＰＵによるＡＥ
処理により得られるゲイン設定値の変化分の１／３ずつ
順次加算した値で、毎フレーム毎にゲイン設定を行い、
これにより明るさを滑らかに変化させ、違和感を与えな
い動画を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高画素の撮像素
子を備えた電子的撮像装置に関し、特にＡＥ（自動露
出），ＡＦ（オートフォーカス），ＡＷＢ（オートホワ
イトバランス）の評価値演算用回路を縮小しながら、記
録画像確認用の液晶表示部に滑らかな動画を出力できる
ようにした電子的撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、デジタルカメラと称されている
電子カメラやカムコーダにおいては、ＡＥ，ＡＦ，ＡＷ
Ｂの機能を備えている。そして、これらの機能を実行す
るための処理をインテリジェントに行うために、画面を
複数に分割して評価値を取得し、制御する方法が公知の
技術として知られている。

【０００３】次に、画面を複数のエリアに分割してＡ
Ｅ，ＡＦ，ＡＷＢを制御する場合の、電子カメラの構成
例を図１に示すブロック図を用いて説明する。被写体像
は、焦点調節用レンズを含むレンズ１と、光量を調節す
る絞り２を介してＣＣＤ撮像素子３に結像される。結像
された被写体像は、ＣＣＤ撮像素子３で光電変換により
電気信号に変換され、更に撮像回路４により処理されて
映像信号が生成され、そしてＡ／Ｄ変換部５によりデジ
タル信号に変換される。

【０００４】操作スイッチ18が記録モードになっている
ことをＣＰＵ17が検出すると、カメラ全体は記録モード
として動作する。Ａ／Ｄ変換部５からのデジタル信号
は、一旦バッファ６に蓄積された後、Ｄ／Ａ変換部７に
よりアナログ信号に変換され、液晶表示部（ＬＣＤ）９
に出力される。ユーザーは、液晶表示部９をファインダ
として利用でき、液晶表示部９に出力される画像により
画角あわせが可能となる。また同時に、バッファ６に蓄
積されたデジタル信号は、圧縮／伸張部８で圧縮され、
記録用メモリ10に画像データとして記録される。逆に、
操作スイッチ18が再生モードになっていることをＣＰＵ
17が検出すると、カメラ全体は再生モードとして動作す
る。そして記録用メモリ10に記録されていた画像データ
は、圧縮／伸張部８で伸張され、一旦バッファ６に蓄積
される。その後、画像データは、Ｄ／Ａ変換部７により
デジタル信号からアナログ信号に変換され、液晶表示部
９に出力される。ユーザーは、液晶表示部９に出力され
る画像で記録画像の確認ができるようになっている。

【０００５】一方、Ａ／Ｄ変換部５によりデジタル化さ
れた映像信号は、ＡＥ情報検出部11，ＡＦ情報検出部1
2，ＡＷＢ情報検出部13に入力される。ＡＥ情報検出部1
1では、映像信号の低周波成分が抽出される。抽出され
た低周波成分は、評価値用メモリ15ａ又は評価値用メモ
リ15ｂのどちらかを用いて、第１エリア積算部14ａによ
って、画面を複数に分割した各エリア毎に積算される。
積算された値は、評価値用メモリ15ａ又は評価値用メモ
リ15ｂのどちらかに、そのままＡＥ評価値として保存さ
れる。

【０００６】次に、図２に示すタイミングチャートを用
いて、２つの評価値用メモリ15ａ，15ｂにアクセスしな
がら行うエリア積算について説明する。第１の垂直同期
信号（ＶＤ）期間中に露光されたデータＡは、第２のＶ
Ｄ期間で第１エリア積算部14ａによって積算される。エ
リア積算をするとき、第１エリア積算部14ａは絶えずメ
モリアクセスするので、評価値用メモリを１つ占有して
しまう。一方、ＣＰＵ17は、第３のＶＤ期間のあるタイ
ミングで評価値用メモリからデータＡのエリア積算され
た結果（評価値Ａ’）をリードしたい。しかし第１エリ
ア積算部14ａも、第２のＶＤ期間中に露光されたデータ
Ｂについて評価値用メモリを用いて積算をしたいので、
評価値用メモリが１つでは都合が悪い。評価値用メモリ
が２つあれば、一方をエリア積算時に用い、他方を積算
結果（評価値）のリードに用いることができる。そし
て、その役割を交互に入れ替えることにより、毎ＶＤ
（フレーム）期間に評価値を取得することが可能となる
わけである。図１において、第１，第２，第３エリア積
算部14ａ，14ｂ，14ｃ毎に評価値用メモリが２つずつあ
るのは、そのためである。

【０００７】図２のタイミングチャートにおいて、第２
のＶＤ期間に第１エリア積算部14ａは、評価値用メモリ
15ａを用いてデータＡのエリア積算を行う。第３のＶＤ
期間にＣＰＵ17が評価値用メモリ15ａから、データＡの
積算結果つまり評価値Ａ’をリードし、第１エリア積算
部14ａは評価値用メモリ15ｂを用いてデータＢのエリア
積算を行う。第４のＶＤ期間では逆に、ＣＰＵ17が評価
値用メモリ15ｂに対し、データＢの評価値Ｂ′をリード
し、第１エリア積算部14ａが評価値用メモリ15ａを用い
てデータＣのエリア積算を行うようになっている。

【０００８】再び、図１に示したブロック図の説明に戻
る。ＡＦ情報検出部12では、映像信号の高周波成分が抽
出される。第２エリア積算部14ｂは評価値用メモリ15ｃ
又は評価値用メモリ15ｄのどちらかを用いて、抽出され
た高周波成分を、画面を複数に分割した各エリア毎に積
算する。積算された値は、評価値用メモリ15ｃ又は評価
値用メモリ15ｄのどちらかに、そのままＡＦ評価値とし
て保存される。ＡＷＢ情報検出部13では、映像信号を色
毎（例えば、ＲＧＢ毎）に分離する。第３エリア積算部
14ｃは、評価値用メモリ15ｅ又は評価値用メモリ15ｆの
どちらかを用いて、分離された色信号を、画面を複数に
分割した各エリア毎に積算する。積算された値は、評価
値用メモリ15ｅ又は評価値用メモリ15ｆのどちらかに、
そのままＡＷＢ評価値として保存される。ＣＰＵ17は、
マルチプレクサ16を介してＡＥ評価値、ＡＦ評価値、Ａ
ＷＢ評価値を取得することができる。ＡＥ評価値、ＡＦ
評価値、ＡＷＢ評価値の３つを１ＶＤ期間にリードする
ことは時間的に可能であるので、ＣＰＵ17は所望のタイ
ミングで所望の評価値を取得できることになる。もちろ
ん毎ＶＤ（フレーム）毎に３つの評価値を取得すること
ができる。

【０００９】ＣＰＵ17は、ＡＥ評価値をもとに撮像回路
４の映像信号のゲインを制御し、またＣＣＤドライバ19
の素子シャッタ（撮像素子の光電荷蓄積時間を被写体の
明るさに応じて変化させて機械的なシャッタを開閉させ
るのと同等の効果をあげるもの）の時間（素子シャッタ
速）を制御し、更にモータドライバ20を介して、モータ
22に連結された絞り２を駆動させ、露出を合わせる。ま
たＣＰＵ17は、ＡＦ評価値をもとにモータドライバ21を
介してモータ23に連結されたフォーカスレンズを駆動さ
せ、ピントを合わせる。またＣＰＵ17は、ＡＷＢ評価値
をもとに撮像回路４の映像信号の色毎のゲインを制御
し、ホワイトバランスを合わせる。

【００１０】以上説明したように、図１の構成の電子カ
メラにおいては、インテリジェントなＡＥ，ＡＦ，ＡＷ
Ｂ処理ができる反面、エリア積算部を３つ、そしてその
ためのメモリを６つ設ける必要があるので、回路規模が
非常に大きくなってしまうという欠点がある。これに対
し、エリア積算部と評価値用メモリを共有することによ
り、回路規模の縮小を図った電子カメラの構成例を図３
に示す。この図３に示す電子カメラにおいて、図１に示
したものと異なる部分について説明する。ＡＥ情報検出
部11，ＡＦ情報検出部12，ＡＷＢ情報検出部13の各出力
は、スイッチ24を介して選択的に単一のエリア積算部14
へ接続される。実際はＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢの評価値は映
像信号より検出されるので、ＣＰＵ17が撮像回路４から
のＶＤ信号に同期してスイッチ24を切り替えて、ＡＥ情
報検出部11，ＡＦ情報検出部12，ＡＷＢ情報検出部13の
３つを順番にエリア積算部14と接続するようになってい
る。

【００１１】そして、エリア積算部14は、マルチプレク
サ16を介して第１の評価値用メモリ15−１，又は第２の
評価値用メモリ15−２のどちらかを用いて積算を行う。
ＣＰＵ17は、エリア積算に用いられていない方のメモリ
へマルチプレクサ16を介してアクセスし、ＡＥ，ＡＦ，
ＡＷＢ評価値をＶＤ信号に同期して順番に取得する。そ
してＣＰＵ17は、取得した評価値をもとにＡＥ，ＡＦ，
ＡＷＢの処理をＶＤ信号に同期して順番に行う。この図
３に示した構成の電子カメラの場合、当然ＡＥ，ＡＦ，
ＡＷＢの各評価値は、３ＶＤ（フレーム）期間に１度し
か取得できない。しかし、通常の電子カメラやカムコー
ダでは、ＶＤ（フレーム）レートが60Ｈz なので、出力
される動画に違和感はない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年デジタ
ルカメラの高画素化が急速に進んでいる。高画素の画像
を扱う場合、データ量が多いので処理に時間がかかって
しまう。したがって、必然的にフレームレートも低下し
てしまう。図３に示したコスト低減のために回路規模の
縮小を図った構成の電子カメラでは、ＡＥ，ＡＦ，ＡＷ
Ｂは３ＶＤ（フレーム）期間に１回しか行われないの
で、フレームレートが低下してしまうと、それぞれの処
理が行われる間隔も長くなり、出力される動画像が非常
に見苦しいものになってしまう。例えば、ＡＥ制御にお
いては明るさが切り替わる瞬間がはっきりとわかってし
まうようになり、またＡＦ制御においてはフォーカスレ
ンズの駆動期間と停止期間の区別がはっきりとわかって
しまうという問題点が生じる。

【００１３】本発明は、従来の電子的撮像装置における
上記問題点を解消するためになされたもので、ＡＥ，Ａ
Ｆ，ＡＷＢの評価値演算用の回路規模を縮小化してい
て、それぞれ３つの評価値が毎フレーム毎に取得できな
いにもかかわらず、且つ非常に高画素の撮像素子を用い
ていて、出力動画像のフレームレートが遅くなっている
にもかかわらず、違和感のない滑らかな動画像を出力で
き、撮影動作に支障を来さないようにした電子的撮像装
置を提供することを目的とする。

【００１４】請求項毎の目的を述べると、次の通りであ
る。すなわち、請求項１記載の発明は、高画素の撮像素
子を用いた場合のように１画面毎の切り替わり時間が長
い電子的撮像装置においても、出力が急激に変化するこ
となく、違和感のない画像が連続して得られるようにし
た電子的撮像装置を提供することを目的とする。請求項
２記載の発明は、フリッカをキャンセルできる周期で光
電荷蓄積を行った場合においても、画面の明るさの変動
を押さえることができるようにした電子的撮像装置を提
供することを目的とする。請求項３記載の発明は、光電
荷蓄積時間の設定とゲイン調整の設定が時間的にずれて
も、明るさにハンチングが生ぜず滑らかで違和感のない
動画出力が得られるようにした電子的撮像装置を提供す
ることを目的とする。請求項４記載の発明は、オートフ
ォーカス制御時においても滑らかな動画像が得られるよ
うにした電子的撮像装置を提供することを目的とする。
請求項５記載の発明は、動画像を表示する際に、シーン
が変化しても明るさの変化に滑らかに対応できるように
した電子的撮像装置を提供することを目的とする。請求
項６記載の発明は、長い処理時間を要する制御用信号の
処理に対しても、時間的な遅れを生じさせないようにし
た電子的撮像装置を提供することを目的とする。請求項
７記載の発明は、精度の高いオートフォーカス制御又は
オートホワイトバランス制御を行えるようにした電子的
撮像装置を提供することを目的とする。請求項８記載の
発明は、高画素の撮像素子を用いた場合でもフリッカの
生じない電子的撮像装置を提供することを目的とする。
請求項９記載の発明は、動画の画面の移動が滑らかで、
ＡＷＢやＡＥの変動も少ない電子的撮像装置を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、撮像素子と、該撮像素子の
光電荷蓄積時間の設定を行う手段と、前記撮像素子から
読み出した信号を映像信号に処理するゲイン調整手段を
含む撮像回路と、該撮像回路からの映像信号を用いて１
画面毎に焦点調節用信号、露出制御用信号、ホワイトバ
ランス調整用信号を順次取得して各信号処理を択一的に
行う制御用信号処理手段とを備え、該制御用信号処理手
段より得られた各制御信号をそれぞれ毎画面毎に用い
て、映像信号のゲイン調整及び撮像素子の光電荷蓄積時
間の調整を行うように構成するものである。

【００１６】このように構成することにより、高画素の
撮像素子を用いた場合のような１画面毎の切り替わり時
間が長い電子的撮像装置においても、各制御用信号をそ
れぞれ毎画面毎に用いて調整するようにしているので、
ゲイン調整や光電荷蓄積時間の調整が急激に変化するこ
となく、モニター等に映し出した場合でも違和感のない
画像を連続して得ることができる。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
子的撮像装置において、前記撮像素子の光電荷蓄積時間
設定手段は、光電荷蓄積時間を離散的な値に設定可能で
あり、またフリッカの生じない値に変化できるように構
成されており、且つ光電荷蓄積時間の変化に対してゲイ
ン調整手段によるゲイン調整を組み合わせて設定するよ
うに構成するものである。

【００１８】蛍光灯が 100Ｈz で点灯する地域におい
て、モニター画面等にフリッカを生じさせないため、50
Ｈz の倍数に逆比例する時間で光電荷の蓄積を行った場
合、光電荷蓄積時間が変わる毎に大幅な光電荷蓄積量の
変動が生じ、明るさが大幅に変動するが、上記のよう
に、光電荷蓄積時間の変化に対してゲイン調整を組み合
わせることにより、画面の明るさの変動を低減すること
ができ、滑らかで違和感のない画面が得られる。

【００１９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の電
子的撮像装置において、前記撮像素子の光電荷蓄積時間
の設定手段による光電荷蓄積時間の設定とゲイン調整手
段によるゲイン調整の組み合わせにより映像信号のレベ
ルを設定すると共に、撮像素子の光電荷蓄積時間の調整
後に蓄積された光電荷による映像信号に対して、一垂直
同期期間後に該映像信号のゲイン調整を行うように構成
するものである。

【００２０】光電荷蓄積時間の設定とゲイン調整の設定
が時間的にずれると、明るさが滑らかに増加又は減少せ
ずハンチングを生じてしまう場合があるが、上記のよう
に設定することにより、画面上の明るさが急激に変動し
ハンチングが生じることもなく、露出制御の正確さが向
上し滑らか違和感のない動画出力が得られる。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の電子的撮像装置において、撮影レン
ズの合焦点駆動手段を備え、該合焦点駆動手段を毎画面
毎に駆動するように構成するものである。このように撮
影レンズを毎画面毎に駆動することにより、間欠的な撮
影レンズの動きが改善され、滑らかな動画像を得ること
ができる。

【００２２】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の電子的撮像装置において、前記ゲイ
ン調整手段によるゲイン調整及び前記撮像素子の光電荷
蓄積時間の調整は、所定の割合で増加又は減少させるよ
うに構成するものである。これにより、動画像を表示す
る際に、シーンが変化しても明るさの変化に滑らかに対
応することが可能となる。

【００２３】請求項６記載の発明は、請求項１〜５のい
ずれか１項に記載の電子的撮像装置において、前記制御
用信号処理手段は、前記制御用信号のいずれかの信号処
理を行っている間に、一垂直同期期間後に信号処理して
出力すべき制御信号の信号処理の準備を行うように構成
するものである。このように構成することにより、演算
量が多いか複雑で処理に時間のかかる制御用の信号処理
が後に控えていても、この信号処理を時間的な遅れなし
で実行することが可能となる。

【００２４】請求項７記載の発明は、請求項１〜６のい
ずれか１項に記載の電子的撮像装置において、前記制御
用信号処理手段は、前記露出制御用信号の信号処理を先
に行い、その後焦点調節用信号及びホワイトバランス調
整用信号の信号処理を行うように構成するものである。
このように自動露出制御に基づいて設定された露光条件
によりオートフォーカス制御又はオートホワイトバラン
ス制御を行うことにより、制御のために必要な適正な露
光量を確保した上で調節できることになり、精度の高い
オートフォーカス制御又はオートホワイトバランス制御
が可能となる。

【００２５】請求項８記載の発明は、請求項１〜７のい
ずれか１項に記載の電子的撮像装置において、前記撮像
素子の光電荷蓄積時間設定手段は、光電荷蓄積時間の毎
画面毎の切り替わりを１／60秒の整数倍に設定するよう
に構成するものである。これにより高画素の撮像素子を
用いた場合においても、フリッカの発生を阻止すること
ができる。

【００２６】請求項９記載の発明は、請求項４記載の電
子的撮像装置において、前記撮像レンズの合焦点駆動手
段による撮影レンズの駆動に要する時間と、前記制御用
信号処理手段より出力される焦点調節用信号の信号処理
の演算時間の総和が、一垂直同期期間を越えないように
構成するものである。このように構成することにより動
画画面の移動が滑らかになり、ＡＷＢやＡＥの変動も低
減することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。本発明に係る電子的撮像装置を電子カメラに適用し
た場合の構成は、ＣＰＵの制御態様を異にするのみで、
図３に示したものと同様であり、図３に示した電子カメ
ラの構成自体については、先に説明しているのでここで
は省略する。まず初めに、評価値の取得を毎フレーム行
わないにもかかわらず、ゲインやシャッタ速を毎フレー
ム設定することにより、出力画像の明るさを違和感なく
滑らかに変化させるようにしたＣＰＵの制御態様の第１
の実施の形態について説明する。従来の制御態様と対比
させて説明した方がわかりやすいので、従来のゲインや
シャッタ速による出力画像の明るさの制御態様について
更に詳細に説明する。回路規模の縮小を図った場合、Ｃ
ＰＵ17は１ＶＤ期間中にＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢの評価値の
うちどれか１つしか取得できない。ＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢ
の３つの制御をそれぞれ高速に合わせるためには、映像
信号の垂直駆動信号（ＶＤ）に同期させてＡＥ，ＡＦ，
ＡＷＢの処理を順番に３フレーム周期で行う方がよい。
特にフレームレートが60Ｈz ，30Ｈz ，15Ｈz のような
ときは、フリッカキャンセルの効果も得られるので都合
がよい。

【００２８】３フレーム周期でＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢの制
御を行う場合、ＡＥ処理は、３フレームに１度しか順番
が回ってこないので、その順番のフレームでゲイン設定
値を演算し、求めたゲイン設定値を設定しなければなら
ない。図４のタイミングチャートに示した従来の制御態
様では、第１のＶＤ期間がＡＥ処理の順番なので、ＣＰ
Ｕ17はＡＥ評価値を取得し、ゲイン設定値Ｇ１を算出す
る。そして第１のＶＤ期間の終期にゲイン設定値Ｇ１を
撮像回路４に設定する。また第４のＶＤ期間は、ＡＥ処
理の順番なので同じくゲイン設定値Ｇ２を算出し、撮像
回路４に対しゲイン設定値Ｇ２を設定する。同様に第７
のＶＤ期間、第10のＶＤ期間についてもゲイン設定値Ｇ
３，Ｇ４を算出し、その値を設定する。

【００２９】このように３フレームに１回ずつゲイン設
定値を更新していく場合、出力画面の明るさも３フレー
ム毎に変化していく。このとき高画素などのためにフレ
ームレートが非常に遅い場合は、明るさの切り替わり目
がはっきりとわかり、不快な動画像となる。

【００３０】このような３フレームに１回しかゲインを
設定しない従来の制御態様における問題点を解消するた
めに、本実施の形態はフレーム毎にゲインを設定するよ
うにしたもので、図５のタイミングチャートを用いて説
明する。ＣＰＵ17は、ＶＤに同期してＡＥ，ＡＦ，ＡＷ
Ｂの処理を順番に行う。第１のＶＤ期間はＡＥ処理の順
番なので、ＡＥ評価値をもとにゲイン設定値Ｇ１を算出
する。その時点で（以下現在という）設定されているゲ
イン設定値をＧ０とすると、第１のＶＤ期間では、現在
設定されているゲイン設定値Ｇ０と今回新たに設定する
ゲイン設定値Ｇ１との差分の１／３だけ、ゲイン設定値
Ｇ０に上乗せした値、Ｇ０＋１／３・（Ｇ１−Ｇ０）を
撮像回路４に設定する。第２のＶＤ期間はＡＦ処理の順
番ではあるが、更にゲイン設定値Ｇ１，Ｇ０の差分の１
／３を上乗せした値、Ｇ０＋２／３・（Ｇ１−Ｇ０）を
撮像回路４に設定する。第３のＶＤ期間もＡＥ処理の順
番ではなく、ＡＷＢの順番ではあるが、ゲイン設定を撮
像回路４に対して行う。設定値は、Ｇ０＋３／３・（Ｇ
１−Ｇ０）＝Ｇ１となる。

【００３１】同様にＡＥ処理の順番である第４のＶＤ期
間で、ＡＥ評価値をもとに新たなゲイン設定値Ｇ２を算
出する。第４のＶＤ期間では、現在設定されているゲイ
ン設定値Ｇ１と今回新たに設定するゲイン設定値Ｇ２を
もとに、Ｇ１＋１／３・（Ｇ２−Ｇ１）を設定する。ま
た第５のＶＤ期間ではＧ１＋２／３・（Ｇ２−Ｇ１）
を、第６のＶＤ期間ではＧ２を設定する。３フレーム周
期で行うムービー動作については、後で図９のフローチ
ャートを用いて説明する。このようにゲイン設定値を算
出するのは３フレームに１回であるが、撮像回路４への
ゲイン設定を毎フレーム行うことにより、明るさが滑ら
かに変化し、ユーザーに違和感を与えない動画出力が可
能となる。

【００３２】図４，図５を用いてゲインを毎フレーム設
定して明るさを滑らかに変化させる実施の形態を従来例
と対比して説明したが、ＣＣＤドライバ19に対し設定す
るシャッタ速についても、ＡＥ評価値をもとにシャッタ
速を算出するのは３フレームに１回であるが、シャッタ
速設定を毎フレーム設定することにより、同様の効果が
得られる。

【００３３】次に、シャッタ速をある特定の値で設定す
る場合や、細かく段階的に設定できない場合の露出制御
について説明する。シャッタ速をある特定の値で設定す
る場合というのは、例えば蛍光灯による照明下の撮影で
画面のちらつきを押さえるために、シャッタ速を１／10
0 又は１／50しか用いないときなどの場合である。また
シャッタ速を細かく設定出来ない場合というのは、炎天
下の野外撮影時に高速シャッタをきるときなどの場合で
ある。蛍光灯等の照明器具は、50Ｈz 又は60Ｈz で点灯
している。フレームレートが60Ｈz ，30Ｈz 又は15Ｈz
の場合、照明器具が60Ｈz で点灯しているときは、画面
のちらつきは生じない。しかし照明器具が50Ｈz で点灯
しているときは、画面のちらつきが生じてしまう。この
場合シャッタ速を１／100 又は１／50にすれば、画面の
ちらつきは取り除かれる。

【００３４】電子カメラの高速シャッタは、回路構成が
簡単になることから、水平同期信号（ＨＤ）の倍数（本
数）で設定するのが普通である。ＨＤ１本分の時間62.8
マイクロsec の場合、露光期間をＨＤ１本分とすると、
シャッタ速は１／16000 となる。また露光期間をＨＤ２
本分とすると、シャッタ速は１／8000となり、ＨＤ１本
分に比べて明るさが２倍となる。更に露光期間をＨＤ３
本分とすると、シャッタ速は１／5300となり、ＨＤ２本
分に比べて明るさが 1.5倍となる。このように高速シャ
ッタを設定する場合は、高速側で細かく設定することが
できないので、精度の良い露出制御ができない。

【００３５】図６は、屋内で画面のちらつきを押さえる
ために、シャッタ速を１／100 と１／50しか用いない場
合、あるいは野外炎天下で高速シャッタを用いている場
合において、出力画面の明るさ変化を考慮せず、いきな
りシャッタ速を変えてしまう場合（従来例）について説
明するためのタイミングチャートである。この図６に示
す制御態様において、第１のＶＤ期間から第３のＶＤ期
間まで＋２ｄＢずつゲインを上げていって、第３のＶＤ
期間で初めのゲインから＋６ｄＢ上げたところでＭＡＸ
ゲインに達したとすると、第４のＶＤ期間ではこれ以上
ゲインを上げられないので、シャッタ速を１／100 から
１／50に変更する。途中のシャッタ速を用いないのは、
前述のように画面のちらつきを押さえるためである。シ
ャッタ速を１／100 から１／50に変更すると明るさが２
倍になる。明るさが２倍というのは信号レベルでいうと
約６ｄＢアップすることになる。したがって、今まで＋
２ｄＢ分ずつ変化していた明るさが、シャッタ速を変え
ることでいきなり＋６ｄＢ変化することになる。これに
より出力画面の明るさが一気に変わり、大変見苦しい動
画像になってしまう。

【００３６】次に、図６に示した従来の制御態様におけ
る問題を解消するための、本発明の第２の実施の形態を
図７のタイミングチャートを用いて説明する。第１のＶ
Ｄ期間から第３のＶＤ期間まで＋２ｄＢずつゲインを上
げていく。第４のＶＤ期間でシャッタ速を１／100 から
１／50に変更するとき、ゲインを４ｄＢ下げる。これに
よりシャッタ速を１／100 から１／50に変更したにもか
かわらず、第４のＶＤ期間での明るさの変化量が＋２ｄ
Ｂ分となり、急激に画面の明るさが変化することを防ぐ
ことができる。

【００３７】このように、ある特定のシャッタ速を設定
する場合や、高速シャッタを設定する場合、シャッタ速
を変更することによりどれだけ明るさが変わってしまう
かは、予めわかっている。そこでシャッタ速の変更によ
り所望の変化以上に明るさが変わってしまう分は、ゲイ
ンを下げることにより、すなわちシャッタ速の変更にゲ
インの調整を組み合わせることにより、出力画面の明る
さを滑らかに変えることが可能となる。

【００３８】次に、ＡＥ評価値からのシャッタ速及びゲ
インの設定と、新たに設定されたシャッタ速とゲインの
効果が現れるまでの遅延について、図８のタイミングチ
ャートを用いて説明する。第１のＶＤ期間における露光
により得られたデータを露光データＡとする。露光デー
タＡは、第２のＶＤ期間でエリア積算部14によって積算
され、ＡＥ評価値Ａ’が求められる。第３のＶＤ期間で
は、このＡＥ評価値Ａ’をもとに、ＣＰＵ17によってＡ
Ｅ処理が行われる。ＡＥ処理の結果をＡ”とする。この
ように実際の露光データに対して、処理がなされるの
は、２フレーム後となる。第３のＶＤ期間では、処理結
果Ａ”をもとに第３，第４，第５のＶＤ期間の終わり
（すなわち第４，第５，第６のＶＤ期間の初め）に設定
するシャッタ速及びゲインを算出する。

【００３９】シャッタ速は、次の露光に反映される。し
たがって、第３のＶＤ期間の終わりに設定されたシャッ
タ速Ｓ１は次の第４のＶＤ期間の露光による露光データ
Ｄに反映される。またゲインは、素子シャッタ速Ｓ１で
露光された撮像信号を次の１ＶＤ後に処理するようにな
っているので、次のエリア積算に反映される。したがっ
て、第３のＶＤ期間の終わりに設定されたゲインＧ１
は、次の第４のＶＤ期間におけるエリア積算Ｃ’に反映
される。このように、シャッタ速とゲインとで設定から
効果が現れるまでの遅延が異なるので、このことに注意
して次のシャッタ速やゲインを決定する必要がある。例
えば、第６のＶＤ期間のＡＥ処理結果Ｄ”には、シャッ
タ速Ｓ１，ゲインＧ２までしか反映されてないことを考
慮に入れて、第６，第７，第８のＶＤ期間の終わりに設
定するシャッタ速とゲインを設定しなければならない。

【００４０】次に、シャッタ速とゲインの効果の現れる
までの遅延を考慮に入れたシャッタ速、ゲインの設定
（算出）方法を、フローチャートを用いて説明する。図
９は液晶表示部に動画を出力するために、ＡＥ，ＡＦ，
ＡＷＢ処理を繰り返し行うムービー動作処理を示すフロ
ーチャートである。画角合わせを行うときなど、動画を
出力する場合に、この処理を行う。まず初めに、ＶＤの
立ち上がりを待つ（Ｓ100 ）。ＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢ処理
は映像信号を用いて行われるので、ＶＤに同期させる必
要がある。次に、ムービーモード（ＭＶＭＯＤＥ）の判
定が行われる（Ｓ101 ）。ＭＶＭＯＤＥ＝１のときは、
処理ステップＳ102 へ行きＡＥ処理が行われ、ＭＶＭＯ
ＤＥ＝２のときは、処理ステップＳ110 へ行きＡＦ処理
が行われ、ＭＶＭＯＤＥ＝３のときは、処理ステップＳ
119 へ行きＡＷＢ処理が行われる。ＡＥ処理の初めに
は、ＡＥ情報はＣＰＵに取り込まれているものとする。
ＣＰＵ17はＡＥ情報を処理した１ＶＤ後には、ＡＦ情報
の処理をしなければならないので、この時点で直ぐにス
イッチ24をＡＦ情報検出部12側に切り替え、ＡＦ情報を
取り込める準備をしておく（Ｓ102 ）。

【００４１】処理ステップＳ102 に次いで、処理ステッ
プＳ103 ではＡＥ処理を行う。ここでシャッタ速、ゲイ
ンの設定値を算出する詳細な方法は後に述べる。処理ス
テップＳ103 では、現フレームに設定するシャッタ速Ｓ
１，ゲインＧ１，また次のフレームで設定するシャッタ
速Ｓ２，ゲインＧ２，そして次の次のフレームで設定す
るシャッタ速Ｓ３，ゲインＧ３を算出する。次いで、処
理ステップＳ104 で、フォーカスレンズを駆動させる。
駆動量の決定方法は、後に述べる。また、出力動画が滑
らかで違和感のないものにするために、フォーカスレン
ズはムービーモード（ＭＶＭＯＤＥ）に関係なく、毎フ
レーム駆動させる。処理ステップＳ105では、次のフレ
ームでＡＦ処理モードに移行するために、ＭＶＭＯＤＥ
＝２とする。処理ステップＳ108 ではシャッタ速Ｓ１，
処理ステップＳ109 でゲインＧ１を設定するが、ＶＤの
high期間にシャッタ速やゲインを変更すると、出力画の
明るさが途中から変わってしまうことになるので、ＶＤ
の low期間をまって設定する。そのために前段の処理ス
テップＳ106 では、ＶＤの立ち下がりを判定している。
またシャッタ速、ゲインの設定は、ＡＥが合ってないと
きのみ行われるので、同様の前段の処理ステップＳ107
では、ＡＥが合っている（ＯＫ）かどうかの判定を行っ
ている。ＡＥがＯＫのときは、この処理を終了し、また
ＡＥがＯＫでないときは、次の処理ステップでシャッタ
速、ゲインの設定を行う（Ｓ108 ，Ｓ109 ）。

【００４２】前記処理ステップＳ101 の判定でＭＶＭＯ
ＤＥ＝２の場合、処理ステップＳ110 以降の処理ステッ
プを行う。最初にＣＰＵ17はスイッチ24を介してＡＦ情
報を取り込む。前述のようにＭＶＭＯＤＥ＝２の場合
は、本来ＡＦ処理を行うが、ＭＶＭＯＤＥ＝１の場合に
処理ステップＳ102 において既にＡＦ情報を取り込む準
備をしておいたのと同様に、１ＶＤ後に信号処理を行う
ＡＷＢ信号処理のために、スイッチ24をＡＷＢ検出部13
側に切り替えておく。次いで、処理ステップＳ111 で、
ＡＥがＯＫと判断されたときは、ＡＦ処理（Ｓ112 ）を
行う。ＡＦ処理は、いわゆる山登りＡＦである。ＡＥが
正しく合っていないと、ＡＦの精度が落ちるので、ＡＥ
が合っているときにしか行わないようにしている。な
お、山登り方式の自動合焦方式とは、焦点調節用レンズ
を繰り出し、又は繰り込むときの映像信号に基づき、そ
の合焦度合いを示す被写体のコントラスト情報（コント
ラスト値）を得て、その値が最大となる位置（最大コン
トラスト位置）を合焦位置と判断して、その位置に焦点
調節用レンズを駆動する方式である。次いで、シャッタ
速及びゲインの設定を行うまでの処理ステップＳ113 〜
Ｓ118 は、ＡＥ処理における処理ステップＳ104 〜Ｓ10
9 と同様である。また処理ステップＳ101 の判定でＭＶ
ＭＯＤＥ＝３の場合、処理ステップＳ119 の処理を行
う。そして処理ステップＳ119 では、スイッチ24をＡＥ
検出部11側に切り替える。そしてＡＷＢ処理（Ｓ120 ）
を行う。次いで行う処理ステップＳ121 〜Ｓ126 は、同
様にＡＥ処理における処理ステップＳ104 〜Ｓ109 と同
様である。

【００４３】次に、ゲイン算出処理を図10のフローチャ
ートを用いて説明する。図９のムービー動作処理を示す
フローチャートのＡＥ処理ステップ（Ｓ103 ）内で、こ
のゲイン算出処理が呼び出される。まず初めに、オフセ
ット量（offsetＡ，offsetＢ）を初期化する（Ｓ200
）。本実施の形態では、明るさ（被写体の輝度）をシ
ャッタ速１／100 におけるゲイン値で管理している。カ
メラが常にシャッタ速１／100 で動作していれば、この
ゲイン値のみで明るさが判断できるが、実際は様々なシ
ャッタ速が用いられる。そこで、シャッタ速を１／100
から変更した場合は、オフセット量でゲイン値を補正す
ることによって、正しく明るさが管理できるようにな
る。offsetＡは、シャッタ速を１／100 から１／50に変
更したときに用いるオフセット量で、offsetＢはシャッ
タ速を１／100 よりも高速な値で変更したときに用いる
オフセット量である。

【００４４】ところで、本実施の形態の電子カメラは、
屋内と判断できるあまり明るくないシーンでは、シャッ
タ速１／100 ，１／50のみしか使用しないようにしてい
る。これは、フリッカの影響を受けないようにするため
である。また明るいところでは、１／100 から１／1600
0 まで１ＨＤきざみで使用する。オフセット量の初期化
を行った後、ＡＥ評価値を取得する（Ｓ201 ）。具体的
には、ＣＰＵ17が評価値メモリ15−１又は15−２から積
算値を読み取り、画面を複数に分割したそれぞれのエリ
アごとに設定されている重み付けをもとに、ＡＥ評価値
を算出する。

【００４５】次に、明るさの判定を行う。まず、１／10
0 より高速のシャッタ速を用いるような明るさか、それ
とも１／100 以下のシャッタ速を用いるような明るさか
の判定を行う（Ｓ202 ）。次に、シャッタ速１／100 が
適切な明るさかそれともシャッタ速１／50が適切な明る
さかの判定を行う（Ｓ204 ）。１／100 より高速なシャ
ッタ速が適切と判断されたときは、シャッタ速の算出
（Ｓ203 ）を行う。シャッタ速の算出方法は、後で述べ
る。シャッタ速１／100 が適切と判断されたときは、現
フレームで設定するシャッタ速Ｓ１に、シャッタ速１／
100 に相当する露光期間（ＨＤの本数）を設定する（Ｓ
205 ）。同じく次フレームで設定するシャッタ速Ｓ２，
次々フレームで設定するシャッタ速Ｓ３にも同値を設定
する（Ｓ205 ）。シャッタ速１／50が適切と判定された
ときは、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３にシャッタ速１／50に相当す
る露光期間（ＨＤの本数）を設定する（Ｓ206 ）。そし
て、シャッタ速を１／100 から変更することによる明る
さ判定用の補正値αをoffsetＡに代入する（Ｓ207 ）。
シャッタ速を１／100 から１／50に変更する場合、明る
さは２倍になる。したがって、αは２倍分に相当するゲ
イン値である。

【００４６】適切なシャッタ速の判定を行った後、設定
するゲイン値に算出を行う。ゲイン設定値は、ＡＥ目標
値に対する得られたＡＥ評価値の比率をもとに算出す
る。まず初めに、上記比率の算出を行う（Ｓ208 ）。次
に、比率が４以上かどうかの判定を行う（Ｓ209 ）。４
以上の場合は、非常に明るいということになるので、ゲ
インを最低値に設定する（Ｓ211 ）。更に比率が０かど
うかの判定を行う（Ｓ210 ）。０のときは非常に暗いと
いうことになるので、ゲインを最大値に設定する（Ｓ21
2 ）。本実施の形態におけるゲインの可変範囲は０から
255 とし、最低値が０で、０を設定したときゲインが最
も下がる。また最大値が255 で、255 を設定したときゲ
インが最も上がる。処理ステップＳ211 ，Ｓ212 のＧ１
は現フレームに設定するゲイン値で、Ｇ２は次フレーム
に設定するゲイン値、Ｇ３は次々フレームに設定するゲ
イン値である。比率を求めた後、その比率をもとにゲイ
ン変更量（ＤＧＡＩＮ）を算出する（Ｓ213 ）。Ｎは、
明るさ変化２倍分に相当するゲイン設定値である。ＤＧ
ＡＩＮは、３フレーム後の次のＡＥ処理までに変更した
いゲイン変更量である。したがって、求めたＤＧＡＩＮ
をもとに１フレームの変更量ΔＧを算出する（Ｓ214
）。

【００４７】次に、ΔＧの計算式について説明する。１
フレーム分の変更量ΔＧは、３フレーム分の変更量の１
／３である。すなわち、次式（１）で表される。 ΔＧ＝（３フレーム分の変更量）／３・・・・・・・・（１）３フレーム分の変更量とは、ＡＥ評価値を目標値に近づ
けるために今回のＡＥ処理で設定する値と前回のＡＥ処
理で設定した値の差分である。すなわち、ΔＧは次式
（２）のように書き表される。 ΔＧ＝（今回設定値−前回設定値）／３・・・・・・・（２）前回のＡＥ処理で最終的に設定したゲイン値は、Ｇ３で
ある。図８に示したタイミングチャートでも説明した
が、Ｇ３は今回のＡＥ処理の直前のフレームで設定され
たゲイン値である。今回のＡＥ処理で取得したＡＥ評価
値には、Ｇ３の結果は反映されていない。よって、ΔＧ
は更に次式（３）のように書き表される。 ΔＧ＝（今回設定値−Ｇ３）／３・・・・・・・・・・（３）今回のＡＥ処理で設定する値は、処理Ｓ213 で求めたＡ
Ｅ評価値をＡＥ目標値に近づけるためのゲイン変更値Ｄ
ＧＡＩＮと、その評価値に反映されているゲイン値の和
となる。そして、図８のタイミングチャートでも説明し
たように、今回のＡＥ処理で用いる評価値には、２つ前
のフレームで設定したゲイン値Ｇ２までしか反映されて
いない。よって、ΔＧは結局次式（４）で算出されるこ
とになる。 ΔＧ＝（Ｇ２＋ＤＧＡＩＮ−Ｇ３）／３・・・・・・・（４）

【００４８】次に、１フレーム分の変更量ΔＧが求めら
れたら、現フレーム、次フレーム、次々フレームで実際
に設定するゲイン値Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を算出する（Ｓ21
5 ）。すなわち、現フレームに設定するゲイン値Ｇ１
は、前フレームに設定したゲイン値Ｇ３に１フレーム分
の変更量ΔＧを加える。次フレームに設定するゲイン値
Ｇ２は、現フレームに設定したゲイン値Ｇ１に１フレー
ム分の変更量ΔＧを加える。次々フレームに設定するゲ
イン値Ｇ３は、次フレームに設定したゲイン値Ｇ２に１
フレーム分の変更量ΔＧを加えて算出する。設定するゲ
イン値Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が０（最低値）未満、又は255
（最大値）を越える場合は、０又は255 にする（Ｓ216
）。次いで、次回のゲイン算出処理のために、明るさ
を判定するための変数を更新する（Ｓ217 ）。評価値に
はＧ２までしか反映されないので、Ｇ２を基準に考えて
変数を更新する。

【００４９】次に、シャッタ速の算出処理を、図11のフ
ローチャートを用いて説明する。図10のフローチャート
におけるシャッタ速算出の処理ステップ（Ｓ203 ）が、
この処理に相当する。シャッタ速の算出は、ゲインと同
様にＡＥ目標値に対するＡＥ評価値の比率をもとに行
う。そこで、まず初めに、その比率の算出を行う（Ｓ30
0 ）。シャッタ速の変更は、ＣＣＤドライバ19に露光期
間（ＨＤの本数）の設定値を変更することにより行う。
露光期間は明るさ（被写体の輝度）が高い程、短くしな
ければならないものなので、図10のフローチャートの処
理ステップＳ208における比率とは、分子と分母が入れ
替わる。比率を求めた後、その比率をもとにシャッタ速
の１フレームの変更量ΔＳを算出する（Ｓ301 ）。

【００５０】次に、ΔＳの計算式について説明する。１
フレーム分の変更量ΔＳは、３フレーム分の変更量の１
／３である。すなわち、次式（５）で表される。 ΔＳ＝（３フレーム分の変更量）／３・・・・・・・・（５）３フレーム分の変更量とは、ＡＥ評価値を目標値に近づ
けるために今回のＡＥ処理で設定する値と前回のＡＥ処
理で設定した値の差分である。すなわち、ΔＳは次式
（６）のように書き表される。 ΔＳ＝（今回設定値−前回設定値）／３・・・・・・・（６）前回のＡＥ処理で最終的に設定したシャッタ速はＳ３で
ある。図８のタイミングチャートでも説明したように、
Ｓ３は今回のＡＥ処理の直前のフレームで設定されたシ
ャッタ速である。今回のＡＥ処理で取得したＡＥ評価値
には、Ｓ３の結果は反映されていない。よって、ΔＳは
更に次式（７）のように書き表される。 ΔＧ＝（今回設定値−Ｓ３）／３・・・・・・・・・・（７）今回のＡＥ処理で設定する値は、ＡＥ評価値をＡＥ目標
値に近づけるための処理Ｓ300 で求めた比率と、その評
価値に反映されているシャッタ速の積となる。そして、
図８のタイミングチャートでも説明したように、今回の
ＡＥ処理で用いる評価値には、３つ前のフレームで設定
したシャッタ速Ｓ１までしか反映されていない。よっ
て、ΔＳは結局次式（８）で算出されることになる。 ΔＳ＝（Ｓ１×比率−Ｓ３）／３・・・・・・・・・・（８）

【００５１】次に、１フレーム分の変更量ΔＳが求めら
れたら、現フレーム、次フレーム、次々フレームで実際
に設定するシャッタ速を算出する（Ｓ302 ）。現フレー
ムに設定するシャッタ速Ｓ１は、前フレームに設定した
シャッタ速Ｓ３に１フレーム分の変更量ΔＳを加える。
次フレームに設定するシャッタ速Ｓ２は、現フレームに
設定したシャッタ速Ｓ１に１フレーム分の変更量ΔＳを
加える。次々フレームに設定するシャッタ速Ｓ３は、次
フレームに設定したシャッタ速Ｓ２に１フレーム分の変
更量ΔＳを加えて算出する。設定するシャッタ速Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３が１（最低値）未満、又はＨ（最大値）を越
える場合は、１又はＨにする（Ｓ303 ）。なお、Ｈは最
長露光期間（ＨＤの本数）である。次に、シャッタ速を
変更したので、次回のシャッタ速算出処理のために明る
さ判定のための補正値offsetＢを算出する（Ｓ304 ）。

【００５２】次に、offsetＢの算出処理を図12のフロー
チャートを用いて説明する。offsetＢの算出は、基準に
しているシャッタ速１／100 と設定するシャッタ速Ｓ１
との比率をもとにして行う。そこで、まず初めに比率の
算出を行う（Ｓ400 ）。ＥＳＨＵＴ100 は、シャッタ速
１／100 に相当する露光期間（ＨＤの本数）である。シ
ャッタ速Ｓ１を用いるのは、そのときのＡＥ処理に用い
る評価値には、シャッタ速Ｓ１までしか反映されていな
いからである。比率を求めた後、その比率をもとにoffs
etＢを算出する（Ｓ401 ）。Ｎは、明るさ変化２倍分に
相当するゲイン設定値である。

【００５３】このように、ゲイン値とシャッタ速の設定
タイミングと、それらが評価値に反映されるタイミング
とにタイムラグがある場合も、前述のような処理を行う
ことにより、ハンチングの生じない露出制限が実現され
る。

【００５４】次に、評価値の取得を毎フレーム行わない
にもかかわらず、フォーカスレンズを毎フレーム駆動す
ることにより、スムーズで滑らかな動きのオートフォー
カス（ＡＦ）を実現するようにした第３の実施の形態に
ついて説明する。対比させて説明した方がわかりやすい
ので、まずフォーカスレンズを３フレームに１回しか駆
動しない従来の制御態様について、図13のタイミングチ
ャートを用いて説明する。回路規模の縮小を図った場
合、ＣＰＵ17は１ＶＤ期間中にＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢの評
価値のうち、どれか１つしか取得できない。ＡＥ，Ａ
Ｆ，ＡＷＢの３つの制御をそれぞれ高速に合わせるため
には、映像信号の垂直同期信号（ＶＤ）に同期させて、
ＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢの処理を順番に３フレーム周期で行
う方がよい。特にフレームレートが60Ｈz ，30Ｈz ，15
Ｈz のようなときは、フリッカキャンセルの効果も得ら
れるので都合がよい。３フレーム周期でＡＥ，ＡＦ，Ａ
ＷＢの処理を行う場合、ＡＦ処理は、３フレームに１度
しか順番が回ってこないので、そのフレームでフォーカ
スレンズ駆動量を演算し、実際にモータ23を介してレン
ズ１を駆動しなければならない。図13に示した従来例で
は、第２のＶＤ期間がＡＦ処理の順番なので、ＣＰＵ17
はＡＦ評価値を取得し、モータ駆動する。また第５のＶ
Ｄ期間は、ＡＦ処理の順番なので同じくフォーカスレン
ズ駆動量を演算し、実際にモータ23を介してレンズ１を
駆動する。このように３フレームに１回ずつモータ駆動
を行う場合、画面には、３フレームに１回モータ駆動中
の画像が出力される。このときフレームレートが非常に
遅い場合は、モータの駆動と停止がはっきりとわかり、
ぎこちない動きのＡＦ制御になってしまう。

【００５５】そこで、このように３フレームに１回しか
モータ23を駆動しないようにした従来のＡＦ制御の欠点
を解消するため、本実施の形態は、フレーム毎にモータ
駆動を行うようにするもので、図14のタイミングチャー
トを用いて説明する。ＣＰＵ17は、ＶＤに同期してＡ
Ｅ，ＡＦ，ＡＷＢの処理を順番に行う。第２のＶＤ期間
はＡＦ処理の順番なので、ＡＦ評価値をもとにフォーカ
スレンズ駆動量を算出する。次のＡＦ処理（第５のＶＤ
期間）までに、レンズ23を駆動すべき量をＡＦＳＰとす
ると、第２のＶＤ期間では、レンズ23をＡＦＳＰ／３だ
け駆動する。第３，第４のＶＤ期間もＡＦ処理のフレー
ムではないが、レンズ23をＡＦＳＰ／３だけ駆動する。
同様にＡＥ処理の順番である第５のＶＤ期間では、次の
ＡＦ処理（第８のＶＤ期間）までに駆動しなければなら
ないレンズ駆動量ＡＦＳＰを算出し、第５，第６，第７
のＶＤ期間でそれぞれＡＦＳＰ／３だけ駆動する。３フ
レーム周期で行うムービー動作については、すでに図９
のフローチャートを用いて説明した。このように、フォ
ーカスレンズ駆動量を演算するのは３フレームに１回で
あるが、モータ駆動を毎フレーム行うことにより、レン
ズ23の駆動がスムーズになり、ぎこちない動作をしない
ＡＦ制御が実現できる。

【００５６】最後に、ＡＦ評価値が得られたときの正確
なフォーカスレンズ位置を用いて合焦点位置を算出し、
ＡＦ精度を向上させるようにした制御態様の第４の実施
の形態について、図15を用いて説明する。なお、図15に
おいてはステップモータを用いた場合について図示説明
しているが、ＤＣモータを用いた場合も同じ制御が可能
である。図15の（Ａ）は、モータ駆動時間とＣＣＤの露
光期間が重ならない場合を示す。モータ駆動時間が露光
期間と重なっていないので、現フレームでのフォーカス
の駆動量は４ステップとする。したがって、フォーカス
レンズ位置は、前フレームまでで駆動した位置＋４とな
る。

【００５７】図15の（Ｂ）は、モータ駆動時間とＣＣＤ
の露光期間が少し重なる場合を示す。現フレームでのフ
ォーカスの駆動量は12ステップである。モータ駆動時間
が露光期間にかかった部分のうち、中央のステップ位置
がその露光中のレンズ位置を代表していると考えてよい
から、（露光期間に重ならない分）＋（露光期間に重な
る分）／２＝９をもって、前フレームから積算されたレ
ンズ位置となる。したがってフォーカスレンズ位置は、
前フレームまでで駆動した位置＋９となる。なお、上記
のように露光期間の駆動中の中間のステップ位置を、露
光中のレンズ位置としてＡＦ制御を行うことについて
は、特開平９−２００５９７号公報に詳細に開示されて
いる。

【００５８】図15の（Ｃ）は、モータ駆動時間とＣＣＤ
の露光期間が完全に重なる場合を示す。現フレームでの
フォーカスの駆動量は本来12ステップであるが、中央の
ステップ位置が露光中のレンズ位置を代表していると考
えてよいから、（露光期間に重なる分）／２＝６によ
り、前フレームから積算されたレンズ位置となる。した
がってフォーカスレンズ位置は、前フレームまでで駆動
した位置＋６となる。

【００５９】図15の（Ｂ）及び図15の（Ｃ）において、
このような演算をする理由は、次のとおりである。すな
わち、図15の（Ｃ）に示すように、１ＶＤで位置０〜12
まで移動し、且つこの移動ステップ全部が露光と重なっ
ている場合、このとき得られる情報は、正確には位置０
〜12に移動中の情報である。しかし、この情報は位置６
に停止していたときに得られる情報とほぼ等しいと考え
て、ＡＦ処理する。

【００６０】図15の（Ｂ）に示すように、この移動ステ
ップの一部（位置７〜12）が露光と重なっている場合、
このとき得られる情報は、正確には位置７〜12に移動中
の情報である。しかし、この情報は位置９に停止してい
たときに得られる情報とほぼ等しいと考えて、ＡＦ処理
する。

【００６１】このような演算による効果は、簡単な計算
で、レンズを駆動しながらＡＦ制御していることによる
誤差を補正できることである。いわゆる山登り方式のオ
ートフォーカス（ＡＦ）では、ＡＦ処理を行うフレーム
ごとにＡＦ評価値と、その評価値が得られたときのフォ
ーカスレンズ位置が必要となる。上記のフォーカスレン
ズ位置算出法は、単にレンズ駆動量からのみレンズ位置
を決める方法に比べ、フォーカスの精度が向上する。

【００６２】次に、レンズ位置の算出処理を、図16のフ
ローチャートを用いて説明する。図９のフローチャート
におけるＡＦ処理（Ｓ112 ）内で、このレンズ位置算出
処理が呼び出される。まず初めに、必要なデータを読み
込む。すなわち、まずＶＤ期間の時間ｔ_V（ｍｓ）を読
み込む（Ｓ500 ）。露光期間の時間ｔ_R（ｍｓ）を読み
込む（Ｓ501 ）。ＣＰＵ17は、シャッタ速を露光期間
（ＨＤの本数）でメモリしているので、これを予め時間
（ｍｓ）に換算しておく。またＶＤ期間や露光期間の長
さは、ＡＦ中は変化しないものとする。仮に変化しても
本処理が実現できなくなるというわけではないが、その
ときは２フレーム前のＶＤ期間と露光期間をメモリする
必要がある。それは前述のように、評価値は露光されて
から２フレーム遅れて出力されるからである。演算時間
ｔ_C（ｍｓ）を読み込む（Ｓ502 ）。この演算時間も２
フレーム前の値をメモリしておいて用いる。また仮に、
演算時間が計測できないような場合は、最悪値を固定値
としてメモリしておいてもよい。次いで、１フレームの
送り量ＡＦＳＰ（ステップ）と駆動レート（ｍｓ）か
ら、モータ駆動時間ｔ_M（ｍｓ）を算出する（Ｓ503
）。ＡＦＳＰと駆動レートは、２フレーム前の値をメ
モリしておいて用いる。またＡＦＳＰの値は、モータ駆
動時間ｔ_Mと演算時間ｔ_Cの和が１ＶＤ期間ｔ_Vを越え
ないように（ｔ_M＋ｔ_C≦ｔ_V）、ＡＦ処理の駆動量決
定処理が制御される。

【００６３】必要なデータを読み込んだら、露光期間と
モータ駆動期間が重なるかどうかの判定をする（Ｓ504
）。重ならないと判断されると、処理ステップＳ505
でフォーカスレンズ位置ＡＦＰＯＳ１が算出される。Ａ
ＦＰＯＳ０は、３フレーム前までにレンズが駆動した位
置であり、算出されたＡＦＰＯＳ１は評価値が得られた
ときのフォーカスレンズ位置である。重なると判断され
ると、処理ステップＳ506 でフォーカスレンズ位置ＡＦ
ＰＯＳ１が算出される。処理の最後に、次回の処理で必
要となるＡＦＰＯＳ０を算出しておく（Ｓ507 ）。この
次回の処理で必要となるＡＦＰＯＳ０は、評価値が得ら
れたレンズ位置（ＡＦＰＯＳ１）ではなく、実際にレン
ズが駆動している位置が必要なので、ＡＦＰＯＳ０にＡ
ＦＳＰを加えて算出している。

【００６４】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項１記載の発明によれば、高画素の撮像素子を
用いた場合においても、ゲイン調整や光電荷蓄積時間の
調整が急激に変化することなく、違和感のない動画像を
連続して得ることの可能な電子的撮像装置を実現するこ
とができる。請求項２記載の発明によれば、光電荷蓄積
時間の変化に対してゲイン調整を組み合わせるようにし
ているので、画面の明るさの変動を低減し滑らかで違和
感のない動画面が得られる。請求項３記載の発明によれ
ば、画面上の明るさが急激に変動してハンチングが生じ
ることを防止し、露出制御の正確さを向上させることが
できる。請求項４記載の発明によれば、撮影レンズを毎
画面毎に駆動するようにしているので、間欠的な撮影レ
ンズの動きが改善され、滑らかな動画像を得ることがで
きる。請求項５記載の発明によれば、動画像を表示する
際に、シーンが変化しても明るさの変化に滑らかに対応
することができる。請求項６記載の発明によれば、信号
処理を行っている間に次に行うべき信号処理の準備を行
うようにしているので、時間のかかる制御用の信号処理
を時間的な遅れなしで実行することができる。請求項７
記載の発明によれば、自動露出制御に基づいて制御され
た露光条件によりオートフォーカス制御又はオートホワ
イトバランス制御を行うようにしているので、精度の高
いオートフォーカス制御又はオートホワイトバランス制
御が可能となる。請求項８記載の発明によれば、高画素
の撮像素子を用いた場合においても、フリッカの発生を
阻止することができる。請求項９記載の発明によれば、
動画画面の移動が滑らかになり、ＡＷＢやＡＥの変動も
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢ制御機能を備えた電
子カメラの構成例を示すブロック構成図である。

【図２】図１に示した従来例において、２つの評価値用
メモリにアクセスしながら行うエリア積算について説明
するためのタイミングチャートである。

【図３】ＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢ制御機能を備えた電子カメ
ラの他の構成例を示すブロック構成図である。

【図４】図３に示した電子カメラにおいて、ゲインを３
フレームに１回設定する場合の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。

【図５】図３に示した電子カメラにおいて、本発明の第
１の実施の形態に係る、ゲインの設定を毎フレーム行う
動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図６】図３に示した電子カメラにおいて、ゲインを最
大まで上げた後にシャッタ速を切り替えた場合の動作を
説明するためのタイミングチャートである。

【図７】図３に示した電子カメラにおいて、本発明の第
２の実施の形態に係る、シャッタ速を上げることにより
急激に変わる明るさをゲインにより補正する動作を説明
するためのタイミングチャートである。

【図８】図３に示した電子カメラにおいて、ＡＥ評価値
からシャッタ速及びゲインを算出するときの動作を説明
するためのタイミングチャートである。

【図９】図３に示した電子カメラにおいて、液晶表示部
に動画を出力するためにＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢの各制御を
繰り返し行うムービー動作処理を示すフローチャートで
ある。

【図10】図９に示したフローチャートのＡＥ処理ステッ
プにおけるゲイン算出処理態様を示すフローチャートで
ある。

【図11】図10に示したフローチャートにおけるシャッタ
速算出処理態様を示すフローチャートである。

【図12】図11に示したフローチャートにおけるオフセッ
トＢ算出処理態様を示すフローチャートである。

【図13】図３に示した電子カメラにおいて、フォーカス
レンズを３フレームに１回駆動する場合の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図14】図３に示した電子カメラにおいて、本発明の第
３の実施の形態に係る、フォーカスレンズを毎フレーム
駆動する場合の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。

【図15】図３に示した電子カメラにおいて、ＡＦ評価値
を得たときのフォーカスレンズ位置の算出法を説明する
ためのタイミングチャートである。

【図16】図９に示したフローチャートのＡＦ処理ステッ
プにおけるレンズ位置算出処理態様を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１レンズ２絞り３ＣＣＤ撮像素子４撮像回路５Ａ／Ｄ部６バッファ７Ｄ／Ａ部８圧縮／伸長部９液晶表示部 10 記録用メモリ 11 ＡＥ情報検出部 12 ＡＦ情報検出部 13 ＡＷＢ情報検出部 14 エリア積算部 15−１第１の評価値メモリ 15−２第２の評価値メモリ 16 マルチプレクサ 17 ＣＰＵ 18 操作スイッチ 19 ＣＣＤドライバ 20，21 モータドライバ 22，23 モータ 24 スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子と、該撮像素子の光電荷蓄積時
間の設定を行う手段と、前記撮像素子から読み出した信
号を映像信号に処理するゲイン調整手段を含む撮像回路
と、該撮像回路からの映像信号を用いて１画面毎に焦点
調節用信号、露出制御用信号、ホワイトバランス調整用
信号を順次取得して各信号処理を択一的に行う制御用信
号処理手段とを備え、該制御用信号処理手段より得られ
た各制御信号をそれぞれ毎画面毎に用いて、映像信号の
ゲイン調整及び撮像素子の光電荷蓄積時間の調整を行う
ように構成したことを特徴とする電子的撮像装置。
【請求項２】前記撮像素子の光電荷蓄積時間設定手段
は、光電荷蓄積時間を離散的な値に設定可能であり、ま
たフリッカの生じない値に変化できるように構成されて
おり、且つ光電荷蓄積時間の変化に対してゲイン調整手
段によるゲイン調整を組み合わせて設定するように構成
されていることを特徴とする請求項１記載の電子的撮像
装置。
【請求項３】前記撮像素子の光電荷蓄積時間の設定手
段による光電荷蓄積時間の設定とゲイン調整手段による
ゲイン調整の組み合わせにより映像信号のレベルを設定
すると共に、撮像素子の光電荷蓄積時間の調整後に蓄積
された光電荷による映像信号に対して、一垂直同期期間
後に該映像信号のゲイン調整を行うように構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の電子的撮像装置。
【請求項４】撮影レンズの合焦点駆動手段を備え、該
合焦点駆動手段を毎画面毎に駆動するように構成されて
いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
載の電子的撮像装置。
【請求項５】前記ゲイン調整手段によるゲイン調整及
び前記撮像素子の光電荷蓄積時間の調整は、所定の割合
で増加又は減少させるように構成されていることを特徴
とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子的撮像
装置。
【請求項６】前記制御用信号処理手段は、前記制御用
信号のいずれかの信号処理を行っている間に、一垂直同
期期間後に信号処理して出力すべき制御信号の信号処理
の準備を行うように構成されていることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１項に記載の電子的撮像装置。
【請求項７】前記制御用信号処理手段は、前記露出制
御用信号の信号処理を先に行い、その後焦点調節用信号
及びホワイトバランス調整用信号の信号処理を行うよう
に構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいず
れか１項に記載の電子的撮像装置。
【請求項８】前記撮像素子の光電荷蓄積時間設定手段
は、光電荷蓄積時間の毎画面毎の切り替わりを１／60秒
の整数倍に設定するように構成されていることを特徴と
する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子的撮像装
置。
【請求項９】前記撮像レンズの合焦点駆動手段による
撮影レンズの駆動に要する時間と、前記制御用信号処理
手段より出力される焦点調節用信号の信号処理の演算時
間の総和が、一垂直同期期間を越えないように構成され
ていることを特徴とする請求項４記載の電子的撮像装
置。