(57)【要約】【課題】モニタに適切な画像を表示しながら少ない電力用で動作する撮像装置を得る。【解決手段】ＣＭＯＳ１２０に入射した光量が大きくなるに従って、ＣＭＯＳ１２０の消費電力が線形に増加する。そこで、ＣＭＯＳ１２０に入射する光量を下げることによってＣＭＯＳ１２０の消費電力を低減させる。絞り羽根１３３の開口面積を小さくし、又はシャッタ幕１３１の露光時間を短くすることにより、フォトダイオード１２１に入射する光量を小さくする。フォトダイオード１２１に入射する光量が小さくなると、フォトダイオード１２１が蓄積する電荷の量が少なくなるため、ＣＭＯＳ１２０が出力する画像が暗くなる。これを補うため、ＣＭＯＳ１２０が出力した画像信号を画像処理部１１１が増幅する。これにより、ユーザが観察するに支障がない程度まで画像の明度が上げられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光する光量が少なくなると消費電力が少なくなる撮像素子と、
前記撮像素子に入射する光量を調節する調光手段とを備え、
前記調光手段は、適正露出よりも低くなるように前記撮像素子が受光する光量を調節する撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子が出力した画像信号を増幅する増幅手段をさらに備える請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像装置はエコモードで動作可能であって、
前記エコモードは、撮像装置の消費電力を低減して使用可能時間を延ばす動作モードであって、
前記撮像装置がエコモードで動作しているときに、前記調光手段は、適正露出よりも低くなるように前記撮像素子に入射する光量を調節する請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、受光した光量に応じてアナログ信号を生成するフォトダイオードと、前記フォトダイオードが生成したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータとを備え、
前記フォトダイオードは、受光した光量が小さくなるに従って前記アナログ信号の値を小さくし、
前記Ａ／Ｄコンバータは、前記アナログ信号の値が小さくなるに従って消費電力を少なくする請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記調光手段はローリングシャッタ機能を有し、前記ローリングシャッタ機能を用いて前記撮像素子の露光量を調節する請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記調光手段は絞り羽根を有し、前記絞り羽根の開口面積を調節することにより前記撮像素子に入射する光量を調節する請求項１から５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記調光手段はシャッタ幕を有し、前記シャッタ幕のシャッタスピードを調節することにより前記撮像素子に入射する光量を調節する請求項１から６のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の消費電力を抑える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子とモニタとバッテリとを備える撮像装置が知られている。このような撮像装置は内蔵式のバッテリによって駆動され、撮影時において撮像素子が撮像した画像を常にモニタに表示する。モニタに表示された画像を見ながらユーザが撮影を行う。バッテリによる撮像装置の駆動時間を延ばすため、撮像素子やモニタの消費電力を低減する種々の工夫が成されている。特許文献１は、撮像素子から出力される画像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを生成する際に１画素あたりのビット数を削減することにより撮像装置の消費電力を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７４１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、Ａ／Ｄ変換において１画素あたりのビット数を削減すると、モニタに表示される画像の階調が低くなり、美しい画像を表示できなくなるばかりでなく、撮影される画像をユーザが正確に把握できなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、モニタに適切な画像を表示しながら少ない消費電力量で動作する撮像装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明による撮像装置は、受光する光量が少なくなると消費電力が少なくなる撮像素子と、撮像素子に入射する光量を調節する調光手段とを備え、調光手段は、適正露出よりも低くなるように撮像素子が受光する光量を調節することを特徴とする。
【０００７】
撮像素子が出力した画像信号を増幅する増幅手段をさらに備えることが好ましい。
【０００８】
撮像装置はエコモードで動作可能であって、エコモードは、撮像装置の消費電力を低減して使用可能時間を延ばす動作モードであって、撮像装置がエコモードで動作しているときに、調光手段は、適正露出よりも低くなるように撮像素子に入射する光量を調節することが好ましい。
【０００９】
撮像素子は、受光した光量に応じてアナログ信号を生成するフォトダイオードと、フォトダイオードが生成したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータとを備え、フォトダイオードは、受光した光量が小さくなるに従ってアナログ信号の値を小さくし、Ａ／Ｄコンバータは、アナログ信号の値が小さくなるに従って消費電力を少なくすることが好ましい。
【００１０】
調光手段はローリングシャッタ機能を有し、ローリングシャッタ機能を用いて撮像素子の露光量を調節することが好ましい。
【００１１】
調光手段は絞り羽根を有し、絞り羽根の開口面積を調節することにより撮像素子に入射する光量を調節してもよい。
【００１２】
調光手段はシャッタ幕を有し、シャッタ幕のシャッタスピードを調節することにより撮像素子に入射する光量を調節してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モニタに適切な画像を表示しながら少ない電力用で動作する撮像装置を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】撮像装置を概略的に示したブロック図である。
【図２】ＣＭＯＳにおいて電荷を読出すタイミングとＡ／Ｄコンバータの動作期間との関係を示したタイミングチャートである。
【図３】Ａ／Ｄコンバータの入力電圧とＣＭＯＳの消費電力との関係を示したグラフである。
【図４】ライブビュー処理を示したフローチャートである。
【図５】露出調整処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態による撮像装置について図１から５を用いて説明する。図１は、撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１００を示す。図１を用いてデジタルカメラ１００の構成について説明する。
【００１６】
デジタルカメラ１００は、ＤＳＰ１１０、撮像素子（ＣＩＳ）を成すＣＭＯＳ１２０、メモリ１４１、記録媒体１４２、バッテリ１４３、操作部材１４４、モニタ１４５、シャッタ幕１３１、絞り羽根１３３、及び撮影レンズ１３５を主に備える。
【００１７】
撮影レンズ１３５は着脱自在となるようにデジタルカメラ１００に取り付けられる。撮影レンズ１３５はＣＭＯＳ１２０に被写体像を結像させる。撮影レンズ１３５とＣＭＯＳ１２０との間の光路上に絞り羽根１３３とシャッタ幕１３１とが設けられる。絞り羽根１３３は、絞り駆動モータ１３４によって駆動され、その開口面積を調節することによりＣＭＯＳ１２０に入射する光量を調節する。シャッタ幕１３１は、シャッタ駆動モータ１３２によって駆動され、露光時間を調節することによりＣＭＯＳ１２０に入射する光量を調節する。
【００１８】
ＣＭＯＳ１２０は、複数のフォトダイオード（ＰＤ）１２１とＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１２２とを備える。撮影レンズ１３５により結ばれた被写体像をフォトダイオード１２１がアナログ信号に変換し、アナログ信号をＡ／Ｄコンバータ１２２がデジタル信号に変換する。デジタル信号は画像信号としてＤＳＰ１１０に出力される。ＣＭＯＳ１２０は、垂直方向に並べられた複数の水平走査ラインを有する。水平走査ラインは、水平方向に並べられた複数のフォトダイオード１２１を備える。垂直上方から下方に向けて順番に水平走査ラインが電荷を出力することにより、ローリングシャッタ機能を実現する。電荷を出力するタイミングを調整することにより、ローリングシャッタ機能は、ＣＭＯＳ１２０の露光量を調節することができる。フォトダイオード１２１は、ＣＭＯＳ１２０に入射した光量が大きくなるに従って、アナログ信号の電圧が大きくなるようにアナログ信号を生成し、Ａ／Ｄコンバータ１２２は、アナログ信号の電圧が大きくなるに従って消費電力を増やす。すなわち、ＣＭＯＳ１２０に入射した光量が大きくなるに従って、ＣＭＯＳ１２０は消費電力を増やすことになる。Ａ／Ｄコンバータ１２２の詳細については後述される。
【００１９】
バッテリ１４３は、いわゆる二次電池であって、デジタルカメラ１００が備える各要素に電力を供給する。
【００２０】
ＤＳＰ１１０は、調光手段の一部及び増幅手段を成す画像処理部１１１、ＡＥ検波制御部１１２、撮像素子を制御するＣＩＳ制御部１１３、調光手段の一部を成すシャッタ制御部１１４、及び調光手段の一部を成す絞り制御部１１５を備える。
【００２１】
画像処理部１１１は、ＣＭＯＳ１２０から画像信号を受信し、メモリ１４１を一時記憶領域として使用しながら画像処理を行って画像ファイルを生成する。画像処理は、画像信号を増幅したり、ホワイトバランスを調整したりする処理である。画像信号の増幅量はゲイン値と呼ばれる。画像ファイルは記録媒体１４２に記憶される。記憶媒体は、デジタルカメラ１００に対して着脱自在となるように設けられる、例えばＳＤカードである。
【００２２】
また、画像処理部１１１は連続的に画像を生成することもできる。すなわち、ＣＭＯＳ１２０から画像信号を連続的に受信して、これに画像処理を行って画像を連続的に生成する。生成された画像はモニタ１４５に連続的に表示される。モニタ１４５に連続的に画像を表示する機能をライブビューという。ライブビューを行っているとき、ＣＭＯＳ１２０は常に撮像を行い、モニタ１４５は常に表示を行っている。そのため、バッテリ１４３の電力を多く消費することになる。そこで本実施形態では、ＣＭＯＳ１２０の消費電力を低減することにより、デジタルカメラ１００の使用可能時間を延ばしている。
【００２３】
ＡＥ検波制御部１１２は、画像処理部１１１から画像を取得し、この画像に基づいて絞り値、シャッタスピード値、ゲイン値を決定する。そしてこれらの値をＣＩＳ制御部１１３、シャッタ制御部１１４、及び絞り制御部１１５に送信する。
【００２４】
ＣＩＳ制御部１１３は、ＡＥ検波制御部１１２から受信した値に基づいて、ＣＭＯＳ１２０に撮像などの動作を行わせる。
【００２５】
シャッタ制御部１１４は、ＡＥ検波制御部１１２から受信したシャッタスピード値に基づいて、シャッタ駆動モータ１３２を駆動し、シャッタ幕１３１を開閉させる。
【００２６】
絞り制御部１１５は、ＡＥ検波制御部１１２から受信した絞り値に基づいて、絞り駆動モータ１３４を駆動し、絞り羽根１３３を開閉させる。
【００２７】
次に図２を用いて、Ａ／Ｄコンバータ１２２の消費電力が増える理由について説明する。
【００２８】
ＣＩＳ制御部１１３が垂直信号（ＶＤ）のレベルをＨｉからＬｏに下げると、フォトダイオード１２１は電荷を出力し始める。電荷を出力し始めてから全てのフォトダイオード１２１が電荷を出力し終わるまでの期間を読出期間と呼ぶ。読出期間の間、ＣＩＳ制御部１１３は、通常の周期で読出信号を送信する。読出信号の送信とは、水平信号（ＨＤ）のレベルをＨｉからＬｏに一時的に下げることをいう。読出信号を受信したＣＭＯＳ１２０では、所定のフォトダイオード１２１が電荷を出力し始める。すなわち、読出期間中において水平信号（ＨＤ）のレベルがＨｉからＬｏに下がる度に、所定のフォトダイオード１２１が電荷を電圧として出力する。
【００２９】
フォトダイオード１２１から電圧を受信したＡ／Ｄコンバータ１２２は、電圧をデジタル信号に変換する。より詳細に説明すると、電圧の高低に応じて、パルスを生成する。すなわち、電圧が低いときパルスが生じる期間を短くし、電圧が高いときにはパルスが生じる期間を長くする。パルスが生じる期間が長くなると、Ａ／Ｄコンバータ１２２が動作する時間が長くなって、使用する電力が増える。
【００３０】
次に図３を用いて、Ａ／Ｄコンバータ１２２の入力電圧とＣＭＯＳ１２０の消費電力との関係について説明する。図３を参照すると、横軸がＡ／Ｄコンバータ１２２に入力されるＡＤＣ入力電圧を示し、縦軸がＣＭＯＳ１２０の消費電力を示す。
【００３１】
前述のように、フォトダイオード１２１は、ＣＭＯＳ１２０に入射した光量が大きくなるに従って、アナログ信号の値、すなわち電圧が大きくなるようにアナログ信号を生成するため、Ａ／Ｄコンバータ１２２に入力される電圧が大きくなる。他方Ａ／Ｄコンバータは、入力された電圧が大きくなるに従って消費電力を増やすため、Ａ／Ｄコンバータ１２２の入力電圧が大きくなると、Ａ／Ｄコンバータ１２２を備えるＣＭＯＳ１２０の消費電力が増える。つまり、ＣＭＯＳ１２０に入射した光量が大きくなるに従って、ＣＭＯＳ１２０の消費電力が線形に増加する。
【００３２】
再度図１に戻って、ＣＭＯＳ１２０の消費電力を低減させる処理について説明する。
【００３３】
前述のように、ＣＭＯＳ１２０に入射した光量が大きくなるに従って、ＣＭＯＳ１２０の消費電力が線形に増加する。そこで、本実施形態では、ＣＭＯＳ１２０に入射する光量を下げることによってＣＭＯＳ１２０の消費電力を低減させる。絞り羽根１３３の開口面積を小さくし、シャッタ幕１３１の露光時間を短くし、あるいはローリングシャッタ機能を用いることにより、フォトダイオード１２１に入射する光量を小さくする。フォトダイオード１２１に入射する光量は、図３におけるＡＤＣ入力電圧がｔ［Ｖ］になるまで下げられる。これによりＣＭＯＳ１２０の消費電力が最小化される。絞り羽根１３３、シャッタ幕１３１、ローリングシャッタ機能のいずれか、あるいは２つ又は全てを使用して光量を調節することが可能であるが、いずれかを使用するか、あるいは各々をどれだけ光量調節に寄与させるかは、被写体像の特性や、撮影モードなどにより決定される。
【００３４】
フォトダイオード１２１に入射する光量が小さくなると、フォトダイオード１２１が蓄積する電荷の量が少なくなるため、ＣＭＯＳ１２０が出力する画像が暗くなる。これを補うため、ＣＭＯＳ１２０が出力した画像信号を画像処理部１１１が増幅する。前述のように、画像信号の増幅量はゲイン値と呼ばれる。これにより、ユーザが観察するに支障がない程度まで画像の明度が上げられる。ライブビューを行っているときに以上の処理を実行することにより、デジタルカメラ１００の消費電力を低減することができる。
【００３５】
次に、図４を用いてライブビュー（ＬＶ）処理について説明する。ライブビュー処理は、操作部材１４４が備えるライブビューボタンが操作されたときに実行される。
【００３６】
始めのステップＳ４１では、ＣＭＯＳ１２０を介して画像を取得する。次のステップＳ４２では、後述する露出調整処理（ＡＥ処理）を実行して、ＣＭＯＳ１２０の消費電力を低減させる。次のステップＳ４３では、モニタ１４５に画像を表示させる。さらに次のステップＳ４４では、ライブビュー処理を実行するか否かを判断する。操作部材１４４が備えるライブビューボタンが再度操作されたとき、ライブビュー処理を終了する。再度操作されない場合、処理はステップＳ４１に戻り、ステップＳ４１からＳ４４までの処理を繰り返す。
【００３７】
次に、図５を用いて露出調整処理について説明する。露出調整処理は、ライブビュー処理のステップＳ４２において実行される。
【００３８】
始めのステップＳ５１では、ＡＥ検波制御部１１２が画像処理部１１１から画像を取得して検波する。次のステップＳ５２では、この画像に基づいて絞り値、シャッタスピード値、ゲイン値を決定する。
【００３９】
次のステップＳ５３では、デジタルカメラ１００がエコモード、すなわち省電力モードにあるか否かを判断する。省電力モードは、デジタルカメラ１００の消費電力を低減して使用可能時間を延ばす動作モードである。エコモードにある場合、処理はステップＳ５５に進み、エコモードにない場合、処理はステップＳ５４に進む。
【００４０】
ステップＳ５５では、画像処理部１１１におけるゲイン値が最大になっているかを判断する。ゲイン値が最大になっていない場合には、画像信号を増幅する余地があると判断できるため、ステップＳ５６に進む。ゲイン値が最大になっている場合には、画像信号をこれ以上増幅できないため、ＣＭＯＳ１２０に入射する光量を低減させることなく、処理をステップＳ５４に進める。
【００４１】
ステップＳ５６では、画像処理部１１１におけるゲイン値が最大になるまで、ＣＭＯＳ１２０に入射する光量を低減させる。より詳細に説明すると、ＡＥ検波制御部１１２がシャッタ制御部１１４及び絞り制御部１１５にシャッタスピード値及び絞り値を送信する。そしてシャッタ制御部１１４は受信したシャッタスピード値に基づいて、シャッタ駆動モータ１３２を駆動し、シャッタ幕１３１を開閉させる。絞り制御部１１５は、受信した絞り値に基づいて、絞り駆動モータ１３４を駆動し、絞り羽根１３３を開閉させる。これにより、画像処理部１１１におけるゲイン値が最大になるまで、ＣＭＯＳ１２０に入射する光量が低減される。ステップＳ５７では、画像処理部１１１におけるゲイン値を最大に設定する。
【００４２】
ステップＳ５４では、次の画像に使用する絞り値、シャッタスピード値、ゲイン値を決定する。そして処理を終了する。
【００４３】
なお、露出調整処理では、ＣＭＯＳ１２０に入射する光量をシャッタ幕１３１を用いて調節したが、シャッタ幕１３１の代わりにローリングシャッタ機能を用いてＣＭＯＳ１２０の露光量を調節しても良い。この場合、ローリングシャッタ機能が調光手段を成す。
【００４４】
本実施形態によれば、モニタに適切な画像を表示しながら少ない電力用で撮像素子を駆動することができる。
【００４５】
なお、撮影レンズ１３５は、デジタルカメラ１００に対して着脱自在であっても、着脱できないように固定されてもよい。
【００４６】
また、ＣＭＯＳ１２０の代わりにＣＣＤ等の固体撮像素子が用いられても良い。
【００４７】
なお、露出調整処理のステップＳ５６において、ゲイン値が最大になるまでＣＭＯＳ１２０に入射する光量を低減させなくてもよい。被写体像の特性や、撮影モードなどにより変更しても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１００  デジタルカメラ
１１０  ＤＳＰ
１１１  画像処理部
１１２  ＡＥ検波制御部
１１３  ＣＩＳ制御部
１１４  シャッタ制御部
１１５  絞り制御部
１２０  ＣＭＯＳ
１２１  フォトダイオード
１２２  Ａ／Ｄコンバータ
１３１  シャッタ幕
１３２  シャッタ駆動モータ
１３３  絞り羽根
１３４  駆動モータ
１３５  撮影レンズ
１４１  メモリ
１４２  記録媒体
１４３  バッテリ
１４４  操作部材
１４５  モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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