(57)【要約】【課題】撮像素子の出力信号のみを用いてホワイトバランス調整や露光調整を行う場合に、前置露光を必要としない処理を行うことにより、レリーズ操作から撮像画像の取り込みが行われるまでの時間を必要最小限にすることができる電子カメラを提供すること。【解決手段】本発明の電子カメラは、第１の領域と第２の領域とを含む受光面を有し、該受光面に入射した被写体光を光電変換する撮像素子１３と、撮像素子１３おいて得られた信号を出力させる撮像素子駆動回路１４と、第１の領域に被写体光を結像させる主光学系１１と、第１の領域よりも先に信号が出力される第２の領域に被写体光を結像させる副光学系１２と、第２の領域から出力された信号に基づきホワイトバランス評価値を演算するホワイトバランス演算回路１６と、ホワイトバランス評価値に基づき、第１の領域から出力された信号を処理するゲイン調整回路１７とから構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面を有し、該受光面に入射した被写体光を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子における光電変換により得られた信号を画素単位で前記撮像素子から順次出力させる撮像素子駆動回路と、
前記受光面の第１の領域に被写体光を結像させる第１の光学系と、
前記第１の領域に先行して前記撮像素子駆動回路により前記信号が出力される、前記受光面の第２の領域に被写体光を結像させる第２の光学系と、
前記第２の領域から出力された前記信号に基づき、前記第１の領域から出力された前記信号を加工するためのパラメータを演算する演算回路と、
前記パラメータに基づき、前記第１の領域から出力された前記信号を処理する画像処理回路と、
前記画像処理回路の処理結果を保持する記録装置と、
を具備することを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】
前記第１の光学系は、前記受光面の第１の領域の範囲を調整する調整部を有し、
前記第２の光学系は、前記受光面の第２の領域に入射する被写体光を遮光する遮光部を有することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
【請求項３】
前記撮像素子駆動回路は、前記撮像素子の非受光領域に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子カメラ。
【請求項４】
前記演算回路は、前記撮像素子の非受光領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
【請求項５】
前記第２の領域から出力される前記信号を保持する補助記録装置を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
【請求項６】
前記信号を加工するためのパラメータは、前記信号のホワイトバランス調整に関するパラメータであることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
【請求項７】
前記信号を加工するためのパラメータは、前記信号の露光調整に関するパラメータであることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子カメラにおけるホワイトバランス調整や露光調整などの処理に関しては様々な手法が提案され実施されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、記録装置に画像を記録する際に行われる本露光に先立って前置露光を行い、この前置露光の結果、撮像素子において得られた色信号を積分して取り込み、この積分結果から予め設定した特定値、例えば遮光時の積分出力値を減算し、この出力により光源の色温度を判断してホワイトバランスの調節を行う電子カメラが提案されている。
【特許文献１】特許第２７７５３３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の如き電子カメラにおいては、静止画像撮像毎に、前置露光のための時間と前置露光によって得られた色信号を撮像素子から読み出すための時間とが必要となる。したがって、レリーズ操作を行ってから撮像画像の取り込みが行われるまでのタイムラグが長くなってしまう。
【０００５】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、撮像素子の出力信号のみを用いてホワイトバランス調整や露光調整を行う場合に、前置露光を必要としない処理を行うことにより、レリーズ操作から撮像画像の取り込みが行われるまでの時間を必要最小限にすることができる電子カメラ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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様の電子カメラは、受光面を有し、受光面に入射した被写体光を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子における光電変換により得られた信号を画素単位で前記撮像素子から順次出力させる撮像素子駆動回路と、前記受光面の第１の領域に被写体光を結像させる第１の光学系と、前記第１の領域に先行して前記撮像素子駆動回路により前記信号が出力される、前記受光面の第２の領域に被写体光を結像させる第２の光学系と、前記第２の領域から出力された前記信号に基づき、前記第１の領域から出力された前記信号を加工するためのパラメータを演算する演算回路と、前記パラメータに基づき、前記第１の領域から出力された前記信号を処理する画像処理回路と、前記画像処理回路の処理結果を保持する記録装置とを具備することを特徴とする。
【０００７】
この第１の態様によれば、２つの光学系を用いて撮像素子の受光面の異なる領域に被写体光を結像させることで、一度の露光で加工のためのパラメータ演算用の信号と記録用の信号とを同時に得ることができるので、前置露光を必要としない処理を行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮像素子の出力信号のみを用いてホワイトバランス調整や露光調整を行う場合に、前置露光を必要としない処理を行うことにより、レリーズ操作から撮像画像の取り込みが行われるまでの時間を必要最小限にすることができる電子カメラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［第１の実施形態］
図１に本発明の第１の実施形態を示す。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子カメラの構成図である。図１においては、画像のホワイトバランス調整用のパラメータを演算するホワイトバランス演算回路を含む。
【００１０】
図１において、第１の光学系たる主光学系１１と第２の光学系たる副光学系１２は、それぞれ被写体光を撮像素子１３の受光面の異なる領域に結像させる。ここで、主光学系１１は、記録のための被写体光を撮像素子１３の受光面上の第１の領域に結像させる。また、副光学系１２は、ホワイトバランス評価演算のための被写体光を撮像素子１３の受光面上の第２の領域に結像させる。
【００１１】
ここで、第１の実施形態における撮像素子１３の受光面においては、第１の領域と第２の領域とが図２のように配置されている。即ち、図２に示すように、受光面３１内に第１の領域３２が配置され、この第１の領域の上方に、第１の領域３２よりも狭い領域の第２の領域３３が配置されている。このような構成において、主光学系１１は被写体光を第１の領域３２に結像させる。また、副光学系１２は主光学系１１と同等の被写体光を縮小して第２の領域３３に結像させる。このとき、領域３４は被写体光が入射しない非受光領域となる。
【００１２】
また、撮像素子１３は、受光面上の第１の領域又は第２の領域に結像された被写体光をそれぞれ光電変換によって電気信号（画像信号）に変換する。以下、第１の領域において光電変換されて得られた画像信号を記録用画像信号と称する。また、第２の領域において光電変換されて得られた画像信号を演算用画像信号と称する。
【００１３】
撮像素子駆動回路１４は、撮像素子１３の駆動制御や撮像素子１３で得られた画像信号読み出し制御を行う。
【００１４】
カラー信号処理回路１５は、撮像素子１３の第１の領域から出力された記録用画像信号又は撮像素子１３の第２の領域から出力された演算用画像信号をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラー信号に分離する。演算回路たるホワイトバランス演算回路１６は、撮像素子１３の第２の領域から出力された演算用画像信号をもとに画像のホワイトバランス調整用のパラメータであるホワイトバランス評価値を算出する。なお、このホワイトバランス評価値の算出手法については周知のものを用いればよい。
【００１５】
画像処理回路たるゲイン調整回路１７は、ホワイトバランス演算回路１６において算出されたホワイトバランス評価値に基づいて、カラー信号処理回路１５から入力されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各カラー信号を加工する。即ち、ゲイン調整回路１７は、ホワイトバランス演算回路１６において算出されたホワイトバランス評価値に基づいて、カラー信号処理回路１５から入力されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各カラー信号に対してホワイトバランスゲインの調整を行う。なお、撮像素子１３の第２の領域から出力された演算用画像信号に対しては、ホワイトバランスゲインの調整がなされない。
【００１６】
補助記録装置１８ａはホワイトバランス演算回路１６に入力された演算用画像信号と同一の画像信号を保持するための記録装置である。また、記録装置１８ｂはゲイン調整回路１７によりホワイトバランスが調整された記録用画像信号を保持するための記録装置である。ビデオ出力装置１９は補助記録装置１８ａ又は記録装置１８ｂからの画像信号をＮＴＳＣ等のビデオ信号に変換し出力する。
【００１７】
システムコントローラ２０は、図１に示す撮像素子駆動回路１４やビデオ出力装置などの本電子カメラ各部の制御を行う。
【００１８】
次に、第１の実施形態に係る電子カメラの動作について説明する。図３は図１の撮像素子１３から出力される画像信号とホワイトバランス演算回路１６の状態との関係を時系列で示したタイミングチャートである。
【００１９】
図３のタイミングチャートに示すように、演算用画像信号は、記録用画像信号よりも先に撮像素子１３から出力される。このような制御は、撮像素子駆動回路１４によってなされる。即ち、撮像素子駆動回路１４はシステムコントローラ２０からの指令に従って撮像素子１３の画像信号読み出しを制御するための制御信号を撮像素子１３に出力する。
【００２０】
撮像素子１３は、撮像素子駆動回路１４からの制御信号に従い、主光学系１１及び副光学系１２により結像された被写体光を画像信号に変換して出力する。
【００２１】
カラー信号処理回路１５は、撮像素子１３からの出力信号を受けて、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）のカラー信号に変換する。
【００２２】
ホワイトバランス演算回路１６は、撮像素子１３から出力された演算用画像信号からホワイトバランス評価値を算出し、算出したホワイトバランス評価値をゲイン調整回路１７に出力する。
【００２３】
ゲイン調整回路１７は、カラー信号処理回路１５からのカラー信号が、演算用画像信号によるものであれば、ホワイトバランスゲインの調整を行わずにそのまま出力する。出力された演算用画像信号は補助記録装置１８ａに記録される。一方、カラー信号処理回路１５からのカラー信号が記録用画像信号によるものであれば、ホワイトバランス演算回路１６の演算結果を受けて、カラー信号処理回路１５からのＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）各カラー信号に所定のゲインを与えてホワイトバランスゲインの調整を行った後、得られた信号を出力する。このゲイン調整後の記録用画像信号は記録装置１８ｂに記録される。
【００２４】
即ち、補助記録装置１８ａは図２に示す第２の領域３３にあたる画像データをサムネイル表示用画像データとして保持し、記録装置１８ｂは図２に示す第１の領域３２にあたる画像データを撮像画像データとして保持する。
【００２５】
ビデオ出力装置１９は、システムコントローラ２０からの指令を受けて、サムネイル表示用画像データ又は撮像画像データをＮＴＳＣ等のビデオ信号に変換する。このとき、システムコントローラ２０からサムネイル画像表示の指令を受けた場合には、補助記録装置１８ａからサムネイル表示用画像データを読み出してこの読み出したサムネイル表示用画像データをビデオ信号に変換してモニタなどに出力する。また、システムコントローラ２０から撮像画像表示の指令を受けた場合は、記録装置１８ｂから撮像画像データを読み出してこの読み出した撮像画像データをビデオ信号に変換してモニタなどに出力する。
【００２６】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、前置露光を必要とせずに、一度の露光で、ホワイトバランス評価値と記録用画像信号とを得ることができる。これによりレリーズ操作を行ってから撮像画像を取り込むまでのタイムラグ（レリーズタイムラグ）を短くすることができる。また、記録用画像信号に対し、ホワイトバランス評価値の時間による光源の変化の影響がなく、演算結果の誤差が生じない。また、蛍光灯のような点滅する光源下においても、良好なホワイトバランス調整を行うことができる。
【００２７】
また、補助記録装置に第２の領域３３に対応する画像信号を保持しておくことで、この画像信号をサムネイル表示用の画像として使用することが可能である。これにより、事前にサムネイル表示のための画像を作成する必要がなく、レリーズ操作からサムネイル画像表示までのタイムラグをなくすことができる。
【００２８】
以上説明した第１の実施形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。  
例えば、主光学系１１によって被写体光を結像させる第１の領域３２の範囲を調整できるようにしても良い。例えば、第１の実施形態では、主光学系１１によって被写体光を結像させる領域は、図２で示した第１の領域３２であるが、これを図２に示す受光面３１の全領域に切り換えできるようにしても良い。このような切り換え指令は、システムコントローラ２０によって行えば良い。また、このような切り換えを行う場合には、副光学系１２を遮光するように構成しておくようにして副光学系１２から被写体光が入射しないようにしておく。このように、主光学系１１によって被写体光を撮像素子１３の全面に結像させる場合には、従来手法によるホワイトバランス調整を行うようにすればよい。これにより、撮影時の画像の記録画素数を優先するのかレリーズタイムラグを優先するのかといった撮影状況に合わせたホワイトバランス調整を行うことができる。
【００２９】
また、図１では補助記録装置１８ａと記録装置１８ｂとを別々に図示しているが、１つの記録装置で構成することもできる。更に、ホワイトバランス演算回路１６の機能は、ハードウェア的な回路だけでなく、システムコントローラ２０を利用したソフトウェア的な構成でも実現することができる。
【００３０】
また、受光面３１の第１の領域３２と第２の領域３３以外の非受光領域３４の位置に、撮像素子駆動回路１４、カラー信号処理回路１５、ホワイトバランス演算回路１６、ゲイン調整回路１７などの回路を配置することで、撮像素子１３に含めることもできる。これにより、撮像素子１３上の非受光領域３４を無駄なく利用できる。
【００３１】
また、図１ではビデオ出力装置１９が図示されているが、画像の記録だけを目的とするのであれば、ビデオ出力装置１９はなくても良い。
【００３２】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、演算回路として動画撮像時の露光調整用のパラメータを演算する輝度信号調整回路と比較回路とを含むカメラの構成図である。
【００３３】
図４において、第１の光学系たる主光学系４１と第２の光学系たる副光学系４２は、それぞれ被写体光を撮像素子４３の受光面の異なる領域に結像させる。撮像素子４３の受光面は、図２で説明したのと同様にして構成されている。
【００３４】
撮像素子駆動回路４４は、撮像素子４３の駆動制御や撮像素子４３で得られた画像信号読み出し制御を行う。
【００３５】
カラー信号処理回路４５は、撮像素子４３の第１の領域３２から出力された記録用画像信号又は撮像素子４３の第２の領域３３から出力された演算用画像信号をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラー信号に分離する。輝度信号処理回路４６は副光学系４２により撮像素子４３に結像された演算用画像信号の輝度成分を抽出し、演算用画像全体での輝度の平均値を算出する。
【００３６】
レジスタ４７ａは輝度信号処理回路４６において算出された輝度の平均値を一時的に保持するレジスタであり、レジスタ４７ｂはしきい値の設定を保持するレジスタである。
【００３７】
比較回路４８は、レジスタ４７ａと輝度信号処理回路４６の出力との差分とレジスタ４７ｂに設定されたしきい値とを比較し演算結果を出力する。
【００３８】
画像処理回路たるゲイン調整回路４９は、比較回路４８の演算結果に基づいてカラー信号処理回路４５からの出力信号であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各カラー信号にゲイン調整を行う。
【００３９】
記録装置５０は、撮像画像データを保持する。図４のシステムコントローラ５１は、撮像素子駆動回路４４などのカメラの各回路の制御を行う。
【００４０】
次に、第２の実施形態に係る電子カメラの動作について説明する。図５は図４の撮像素子４３から出力される画像信号と輝度信号処理回路４６の処理状態とレジスタ４７ａの内容と記録装置５０への記録タイミングとの関係を時系列で示したタイミングチャートである。
【００４１】
主光学系４１は撮像素子４３の第１の領域３２に被写体光を結像させる。また、副光学系４２は撮像素子４３上の第２の領域３３に主光学系４１で結像させたものと同等の被写体光を縮小して結像させる。
【００４２】
図５に示すように、副光学系４２を介して被写体光を第２の領域３３に結像させて得られる演算用画像信号は、主光学系４１を介して被写体光を第１の領域３２に結像させて得られる記録用画像信号よりも先に撮像素子４３から出力される。
【００４３】
撮像素子駆動回路４４はシステムコントローラ５１からの指令に従い、撮像素子４３に画像信号を出力させるための制御信号を出力する。
【００４４】
撮像素子４３は、撮像素子駆動回路４４から出力される制御信号に従って主光学系４１及び副光学系４２により結像された被写体光を電気信号に変換して出力する。
【００４５】
カラー信号処理回路４５は撮像素子４３から出力された画像信号をＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）のカラー信号に変換する。
【００４６】
輝度信号処理回路４６は撮像素子４３から出力された演算用画像信号から輝度成分を抽出して輝度の平均値を算出する。比較回路４８は、輝度信号処理回路４６により算出された演算結果とレジスタ４７ａに保持されている前フレームの演算結果の差分と、レジスタ４７ｂに設定されたしきい値とを比較し、しきい値を越える大きな変化があった場合には、ゲイン調整用のパラメータを生成してゲイン調整回路４９に出力する。
【００４７】
画像処理回路たるゲイン調整回路４９は、比較回路４８において算出されたゲイン調整用のパラメータに基づいて、カラー信号処理回路４５から入力されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各カラー信号に対してゲインを与える。
【００４８】
この後、カラー信号処理回路４５からの出力が記録用画像信号にあたる場合は、ゲイン調整回路４９においてゲインを与えた後に、得られた画像信号は記録装置５０に保持される。更に、記録用画像信号の記録がすべて終了した場合には、輝度信号処理回路４６により算出された演算結果をレジスタ４７ａに保持し、次のフレームに移る。
【００４９】
以上説明したような第２の実施形態の処理を繰り返す事により、動画撮像時にフレーム毎に適切な画像の明るさ調整がなされるので、光源などの影響による被写体の明るさ変化にフレーム毎に対応できる。
【００５０】
なお、第２の実施形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。  
例えば、輝度信号処理回路４６、レジスタ４７ａ、４７ｂ、比較回路４８の各機能は、システムコントローラ５１によるソフトウェア的な構成によっても実現できる。また、図４において、システムコントローラ５１を省略しても良い。
【００５１】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００５２】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子カメラの構成図である。
【図２】撮像素子の受光面上の第１の領域及び第２の領域について説明するための図である。
【図３】撮像素子から出力される画像信号とホワイトバランス演算回路の状態との関係を時系列で示したタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電子カメラの構成図である。
【図５】撮像素子から出力される画像信号と輝度信号処理回路の処理状態とレジスタの内容と記録装置への記録タイミングとの関係を時系列で示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１１，４１…主光学系、１２，４２…副光学系、１３，４３…撮像素子、１４，４４…撮像素子駆動回路、１５，４５…カラー信号処理回路、１６…ホワイトバランス演算回路、１７，４９…ゲイン調整回路、１８ａ…補助記録装置、１８ｂ，５０…記録装置、１９…ビデオ出力装置、２０，５１…システムコントローラ、４６…輝度信号処理回路、４７ａ，４７ｂ…レジスタ、４８…比較回路
【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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