(57)【要約】【課題】  ユーザーに絞り依存感度低下を意識させない、あるいは明示することで混乱を招かないような撮像装置を提供する。【解決手段】  絞り手段の絞り値に依存して撮像手段の感度が低下する場合には、撮影の際、感度の低下する絞り領域への遷移について優先度を下げたプログラム線図を用いる。  また、感度が低下する絞り領域にて露出制御を行う際、当該絞り領域での感度低下に伴う情報を表示するユーザーインターフェースを持つ。【選択図】  図６
2006324756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量を調節するための絞り手段と、被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換素子を含む撮像手段と、
前記絞り手段の開口径を制御する絞り制御手段と、
前記撮像手段による電気信号の大きさを調節する感度制御手段と、
前記撮像手段の電荷蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段とを有し、
前記絞り手段の絞り値に依存して撮像手段の感度が低下する場合には、撮影の際、感度の低下する絞り領域への遷移について優先度を下げたプログラム線図を用いることができることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記プログラム線図は、感度の低下する絞り領域におけるシャッタースピード変動範囲を、当該絞り領域以外におけるシャッタースピード変動範囲よりも狭くしたプログラム線図であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
光量を調節するための絞り手段と、被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換素子を含む撮像手段と、
前記絞り手段の開口径を制御する絞り制御手段と、
前記撮像手段による電気信号の大きさを調節する感度制御手段と、
前記撮像手段の電荷蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段とを有し、撮像手段の感度が低下する絞り領域にて露出制御を行う際、当該絞り領域での感度低下に伴う情報を表示するユーザーインターフェースを持つことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記感度低下に伴う情報は、当該絞り領域にて適正露出を得られていない旨である請求項３の撮像装置。
【請求項５】
前記感度低下に伴う情報は、絞り値と露光時間の関係が当該絞り領域以外と比較して変化している旨である請求項３の撮像装置。
【請求項６】
前記感度低下に伴う情報は、撮影画像のＩＳＯ感度が当該絞り領域以外と比較して変化している旨である請求項３の撮像装置。
【請求項７】
光量を調節するための絞り手段と、被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換素子を含む撮像手段と、
前記絞り手段の開口径を制御する絞り制御手段と、
前記撮像手段による電気信号の大きさを調節する感度制御手段と、
前記撮像手段の電荷蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段とを有し、絞り値に依存する撮像手段の感度低下に伴う情報に基づき、当該絞り領域への遷移を回避するか否かの複数のプログラム線図を選択する機能を持つ撮像装置。
【請求項８】
前記選択機能による選択を、撮像装置内で自動処理することが可能である請求項７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、デジタルスチルカメラをはじめとする撮像装置における露出制御方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、被写体をレンズ、絞り等の光学系を介してＣＣＤ等の固体撮像素子に結像させ、該撮像素子により光電変換されて出力される電気信号を信号処理し、静止画像や動画像として記録する撮像装置が市販されている。
【０００３】
これらの装置では、明るい被写体から暗い被写体までを適切な露光量で撮影できるように、露出制御が行われており、その方法として、レンズの絞り制御、電気信号増幅（ゲインアップ）に代表される感度制御、撮像素子の露光時間制御、のそれぞれを組み合わせることが一般的となっている。露出制御する際の前記絞り、感度、露光時間制御の組み合わせ方は、プログラム線図によって決まる。
【０００４】
図２にプログラム線図の一例を示す。これによると、例えばＥＶ１２の被写体を撮像しようとする際、Ｆ４かつ露光時間１／２５６ｓとすることで適正な露光量となることがわかる。
【０００５】
また、同一露光量を得る為の絞り値及び露光時間の関係は図３に示す通りになっている。
【０００６】
しかしながら、近年の撮像素子の画素数増加かつサイズ小型化という流れを受け、撮像素子における１画素のサイズは微細化が進んでおり、その弊害の１つとして、絞り依存の感度低下があげらてれる。
【０００７】
絞り依存感度低下とは、絞りに依存して撮像素子の見かけ上の感度が低下してしまうことをいい、絞りを開けるほど低下度合いが大きくなる特性を持っている。
【０００８】
これは、絞りを開けるほどレンズからの光線は斜め方向からの入射が増え、フォトダイオードの受光面に入射できなくなってしまうことに起因するが、画素サイズが小さいほど、その影響は顕著に現れることとなり、撮像素子の画素構造や画素サイズ及び撮像レンズに起因する光線角度などの組み合わせによって決まってくる。
図４にその一例を示す。
【０００９】
この例によるとＦ１１〜Ｆ４くらいまでは絞り（Ｆ値）に対する本来得られるべき信号と実際の信号はほぼ合っているのに対して、Ｆ２．８以下の領域では想定した信号が得られず、Ｆ１．４では７０％以下となってしまう。
【００１０】
この問題に対しては、特許文献１に代表されるように、感度が低下した分に対し、画像信号の利得や露光時間の制御を行うことで補正する方法がある。
【特許文献１】特開２００２−３３０３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、感度が低下した分に対し電気信号増幅を行うことで補正する方法では、信号増幅に伴う画像のＳ／Ｎ劣化を避けられない。
【００１２】
また一方で、一般のユーザーには撮像素子の感度がＦ値によって変化するということは認知されていないのが現状であり、絞り（Ｆ値）と露光時間の関係が図３に示すような一定の法則となっていることが半ば常識とされている以上、これを崩すことはユーザーの混乱を招くことを意味すると考えられる。
【００１３】
したがって露光時間を意図的に長く調節して所望の露出を得る方法の場合、前述したユーザーの意図した露光時間との相違から、一部ユーザーの混乱を招く可能性がある。
【００１４】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、ユーザーに絞り依存感度低下を意識させない、あるいは明示することで混乱を招かないような撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１に係る撮像装置は、光量を調節するための絞り手段と、被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換素子を含む撮像手段と、前記絞り手段の開口径を制御する絞り制御手段と、前記撮像手段による電気信号の大きさを調節する感度制御手段と、前記撮像手段の電荷蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段とを有し、前記絞り手段の絞り値に依存して撮像手段の感度が低下する場合には、撮影の際、感度の低下する絞り領域への遷移について優先度を下げたプログラム線図を用いることができることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２に係る撮像装置は、前記プログラム線図は、感度の低下する絞り領域におけるシャッタースピード変動範囲を、当該絞り領域以外におけるシャッタースピード変動範囲よりも狭くしたプログラム線図であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３に係る撮像装置は、光量を調節するための絞り手段と、被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換素子を含む撮像手段と、前記絞り手段の開口径を制御する絞り制御手段と、前記撮像手段による電気信号の大きさを調節する感度制御手段と、前記撮像手段の電荷蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段とを有し、撮像手段の感度が低下する絞り領域にて露出制御を行う際、当該絞り領域での感度低下に伴う情報を表示するユーザーインターフェースを持つことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４に係る撮像装置は、前記感度低下に伴う情報は、当該絞り領域にて感度低下している旨であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項５に係る撮像装置は、前記感度低下に伴う情報は、絞り値と露光時間の関係が当該絞り領域以外と比較して変化している旨であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項６に係る撮像装置は、前記感度低下に伴う情報は、画像のＩＳＯ感度が当該絞り領域以外と比較して変化している旨であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項７に係る撮像装置は、光量を調節するための絞り手段と、被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換素子を含む撮像手段と、前記絞り手段の開口径を制御する絞り制御手段と、前記撮像手段による電気信号の大きさを調節する感度制御手段と、前記撮像手段の電荷蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段とを有し、絞り値に依存する撮像手段の感度低下に伴う情報に基づき、当該絞り領域への遷移を回避するか否かの複数のプログラム線図を選択する機能を持つことを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項８に係る撮像装置は、前記選択機能による選択を、撮像装置内で自動処理することが可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によると、感度低下する絞り領域への遷移についてプログラム線図上で優先度が下げられているため、ユーザーはほとんどの輝度領域で撮像素子の絞り依存感度低下を意識せずにすむこととなる。
【００２４】
請求項２の発明によると、プログラム線図において感度低下する絞り領域におけるシャッタースピード変動範囲が当該絞り領域以外よりも狭くなっているため、ユーザーが撮像素子の絞り依存感度低下を意識する領域が狭くなることとなる。
【００２５】
請求項３の発明によると、感度低下する絞り領域でその情報を表示するため、当該絞り領域にて撮像素子の感度低下があることを認知できることとなる。
【００２６】
請求項４の発明によると、感度低下する絞り領域で、適正露出を得られていない旨を認知できることとなる。
【００２７】
請求項５の発明によると、感度低下する絞り領域で、絞り値と露光時間の関係が当該絞り領域以外と比較して変化している旨を認知できることとなる。
【００２８】
請求項６の発明によると、感度低下する絞り領域で、撮影画像のＩＳＯ感度が当該絞り領域以外と比較して変化している旨を認知できることとなる。
【００２９】
請求項７の発明によると、感度低下する絞り領域への遷移を回避するか否かの選択が可能となる。
【００３０】
請求項８の発明によると、感度低下する絞り領域への遷移を回避するか否かの選択を撮像装置内で判断する為、ユーザーは撮像素子の絞り依存感度低下を意識せずにすむこととなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本発明の実施例１に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【００３３】
レンズなどからなる光学系１１は、被写体像をＣＣＤ１２の受光面に結像する。ＣＣＤ１２は、その受光面に結像された被写体の光信号を光電変換して電気信号を発生する撮像素子である。また、光学系１１とＣＣＤ１２との間には、メカシャッタ１３が配置され、このメカシャッタ１３を閉じることでＣＣＤ１２へ入射する光を遮断することができる。
【００３４】
ＣＣＤ駆動のタイミングパルスを発生するＣＣＤ駆動装置１４によって駆動されたＣＣＤ１２の出力は、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）、ゲインアンプ及びアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ）を含むプリプロセス回路１５によってデジタル化され、デジタルプロセス回路１６に取り込まれる。デジタルプロセス回路１６では、ガンマ処理、色信号処理やダイナミックレンジ拡大画像生成処理などの各種デジタル信号処理を行う。また、デジタルプロセス回路１６の出力はＬＣＤディスプレイ１７にて出力することも可能となっている。
【００３５】
デジタルプロセス回路１６で画像処理が施された画像データは、画像変換回路１８を介して圧縮され、メモリカード１９に書き込まれ、記録される。画像変換回路１８は、デジタルプロセス回路１６からの画像データを圧縮してメモリカード１９へ出力する機能と、メモリカード１９より読み出した画像データを伸長してデジタルプロセス回路１６へ出力する機能を有している装置である。
【００３６】
また、光学系１１、メカシャッタ１３、ＣＣＤ駆動装置１４、プリプロセス回路１５、デジタルプロセス回路１６、画像変換回路１８、メモリカード１９のそれぞれは、カメラ制御部２０によって制御されている。特に、露出制御はカメラ制御部２０により、光学系１１のレンズ絞り制御、メカシャッタ１３及びＣＣＤ駆動装置１４による露光時間制御、プリプロセス回路１５あるいはデジタルプロセス回路１６による電気信号の利得制御、の組み合わせることで行われる。また、このカメラ制御部２０には、レリーズや出力画像サイズ切り替え、露出制御モード切り替えなどの機能を有する操作部２１が接続されている。
【００３７】
状態表示部２３は、ＯＳＤ２２を介して入力される操作部２１の操作状態、撮影モード状態、露出制御値等の情報を、画面に表示する機能を有したユーザーインターフェース部となっている。
【００３８】
本実施例のデジタルカメラにおいて、撮影の際、適正な露出となるよう、露出制御が行われる。その際の一般的なプログラム線図として一例を第一のプログラム線図として図２に示す。
【００３９】
また、図４に絞り依存感度低下の一例を表す図を示す。
【００４０】
図４に示されるとおり、絞りが大きい（Ａｖ値が小さい）領域では絞り依存感度低下が大きくなり、撮像素子の受光量は本来受光すべき量に足りず、撮像素子の見かけ上の感度が低下してしまう。一方、絞りが小さい（Ａｖ値が大きい）領域では絞り依存感度低下が小さく、撮像素子の受光量は本来受光すべき量とほぼ一致する。
【００４１】
このため、絞りが大きい領域では、図２のようなプログラム線図に従って露出制御を行おうとしても、実際に得られる撮像素子の受光量の低下により、アンダー露光となってしまう。
【００４２】
これは、プログラム線図上では、意図したＡｖ値になっていないことと同様の現象とみなされる。つまり、図５に示すとおり、プログラム線図上と実露光量の関係が剥離しており、この例ではＥＶ１２以上の輝度領域では適切な露光量を得ることが可能であるが、それ以下の輝度領域では、アンダー露光となってしまう。
【００４３】
そこで、本発明では、絞り依存感度低下を考慮し、感度低下が著しく、露光制御がうまくいかない領域への遷移について優先度を下げたプログラム線図を用いることとした。
【００４４】
これを第二のプログラム線図とし、図６に一例を示す。
【００４５】
このプログラム線図を用いることにより、ＥＶ６以上の輝度領域で絞り依存感度低下を意識することなく露光制御ができ、かつ、適切な露光量を得ることができる。
【００４６】
よって本発明の実施例１により、適切な露光量を得られる輝度領域を広くとることが可能となり、ユーザーはほとんどの輝度領域で撮像素子の絞り依存感度低下を意識せずにすむこととなる。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図として図１を用いる。
【００４８】
本実施例のデジタルカメラにおいて、撮影の際、露出制御を行うとする。この際、状態表示部２３には露出制御の結果得られた露出制御値として、絞り値、露光時間値、ＩＳＯ感度値の全てあるいはいずれかが表示される。
【００４９】
以下、絞り依存感度低下領域における露出制御条件毎に、表示される露出制御値の表示法を示す。
（１）適正露出が得られない場合
図３は、絞り（Ｆ値）と露光時間の関係を示したものである。この関係は一般的なものであり、デジタルカメラの一般ユーザーにも認知されているものである。
【００５０】
一般ユーザーはこの関係を一定の法則として扱うため、たとえば、Ｆ５．６かつ露光時間１／３２で適正露光である被写体は、Ｆ２かつ露光時間１／２５６で適正露光であると考える。しかしながら、上述しているとおり、絞りが大きい領域では絞り依存感度低下のため、この法則が成り立たなくなってしまう。
【００５１】
図４の絞り依存感度低下を例にとると、Ｆ２で上記の露出を行うと適正露出に対し約１０％アンダー露光となってしまう。図７に示す。
【００５２】
本発明では、このように適正露出が得られない時、ユーザーに対し警告を行うため、状態表示部２３にて警告表示を行う。
【００５３】
これにより、ユーザーは適正露出を得られていない旨を認知できることとなる。
（２）絞り値と露光時間の関係が変化している場合
上述のように絞り値と露光時間の関係は一般的な法則として認知されており、この関係が守られている間はユーザーの露出条件設定／確認に有用である。
【００５４】
しかしながら絞り依存感度低下領域においては、絞り値あるいは露光時間を意図的にずらし、適正露出を得る手法がある。図７に示す。
【００５５】
本発明では、このように絞り値と露光時間の関係が変化している時、ユーザーに対し警告を行うため、状態表示部２３にて警告表示を行う。
【００５６】
これにより、ユーザーは絞り値と露光時間の関係が変化している旨を認知できることとなる。
（３）ＩＳＯ感度が変化している場合
絞り依存感度低下領域において適正露出を得、かつ、上述の絞り値と露光時間の関係を保つ方法として、プリプロセス回路１５あるいはデジタルプロセス回路１６による電気信号の利得を意図的にずらしＩＳＯ感度を変化させる手法があげられる。図７に示す。
【００５７】
この際、低下した感度を持ち上げる方向に働かせるため、撮影画像のＳＮは悪化してしまう。
【００５８】
本発明では、このようにＩＳＯ感度が変化して撮影画像のＳＮは悪化してしまう時、ユーザーに対し警告を行うため、状態表示部２３にて警告表示を行う。
【００５９】
これにより、ユーザーはＩＳＯ感度が変化している旨を認知できることとなる。
【実施例３】
【００６０】
本発明の実施例３に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図として図１を用いる。
【００６１】
本実施例のデジタルカメラにおいて、撮影の際、露出制御を行うとする。この時のプログラム線図としては図２の第一のプログラム線図であるとする。この際、状態表示部２３には露出制御の結果、撮像素子の絞り依存感度低下のおこっている領域であるか否かの情報が表示される。
【００６２】
ユーザーはこの表示に基づき、当該絞り領域への遷移を回避するか否かの選択を操作部２１より行う。当該絞り領域への遷移を回避するよう選択された場合は、プログラム線図を図６の第二のプログラム線図に乗り代わり、選択されなかった場合は、そのまま第一のプログラム線図に従い制御を行うこととする。
【００６３】
このように、感度低下する絞り領域への遷移を回避するか否かの選択を行うことができるようになる。
【００６４】
また、撮像装置内で撮影時のモード設定他の情報に基づき、前記ユーザー選択のプロセスをカメラ内で自動処理することも可能となっている。
【００６５】
このように、感度低下する絞り領域への遷移を回避するか否かの選択を撮像装置内で判断する為、ユーザーは撮像素子の絞り依存感度低下を意識せずにすむこととなる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に関わるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における、第一のプログラム線図である。
【図３】本発明の実施の形態における、絞り及び露光時間の関係を表す図である。
【図４】本発明の実施の形態における、絞り依存感度低下を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態における、第一のプログラム線図に、絞り依存感度低下の影響を加えた図である。
【図６】本発明の実施の形態における、第二のプログラム線図である。
【図７】本発明の実施の形態における、撮影条件と露出の関係を表す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１１  レンズなどからなる光学系
１２  ＣＣＤ
１３  メカシャッタ
１４  ＣＣＤ駆動装置
１５  プリプロセス回路
１６  デジタルプロセス回路
１７  ＬＣＤディスプレイ
１８  画像変換回路
１９  メモリカード
２０  カメラ制御部
２１  操作部
２２  ＯＳＤ
２３  状態表示部
【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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【図６】
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【図７】
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