(57)【要約】【課題】滑らかな画像を得るとともに、垂直解像度および防振性能の劣化を低減する。【解決手段】ＣＭＯＳセンサ３は撮影レンズを介して入射する光学像に応じた画像信号を出力し、ＡＧＣ５は画像信号のゲインを調整してゲイン調整済み画像信号とする。ＣＭＯＳセンサは、画像信号を得るための有効画素領域とオプティカルブラック補正のためのオプティカルブラック領域とを備える画素領域と、画素領域の出力を増幅するアンプ部とを有している。ＣＰＵ８はＡＧＣにおけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、アンプ部におけるゲイン値を変更し、有効画素領域およびオプティカルブラック領域のライン数を変更して読み出し制御を行う。さらに、ＣＰＵはゲイン設定値が所定の基準値を超えると、カメラ信号処理部６に備えられオプティカルブラック補正で用いられる補正フィルタの時定数を変更する。【選択図】図１
2015126530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号のゲインを調整してゲイン調整済み画像信号とするゲイン調整手段と、前記ゲイン調整済み画像信号に対して所定の画像処理を行って画像データを得る画像処理手段とを有する撮像装置であって、
前記撮像素子は、前記画像信号を得るための有効画素領域とオプティカルブラック補正のためのオプティカルブラック領域とを備える画素領域と、当該画素領域の出力を増幅するアンプ部とを有し、
前記撮像素子から前記画像信号を読み出す際、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記アンプ部におけるゲイン値を変更するとともに、前記画素領域における前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域のライン数を変更して前記撮像素子の読み出し制御を行う読み出し制御手段と、
前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記画像処理部に備えられ、前記オプティカルブラック補正で用いられる補正フィルタの時定数を変更する変更手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記読み出し制御手段は、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が前記基準値を超えると、前記アンプ部におけるゲイン値を予め定められた第１のゲイン値から当該第１のゲイン値よりも大きい第２のゲイン値に変更す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】
前記読み出し制御手段は、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が前記基準値を超えると、前記有効画素領域のライン数を減少させ、前記オプティカルブラック領域のライン数を増加させることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記変更手段は、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記補正フィルタの時定数を予め定められた第１の時定数から当該時定数よりも大きい第２の時定数に変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記補正フィルタの時定数を変更した際のフレームの位置と現在のフレームの位置との引き込み期間が所定の基準引き込み期間を超えると、前記読み出し制御手段は前記画素領域における前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域のライン数の変更を解除することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記読み出し制御手段は、前記有効画素領域のライン数を変更した際、前記撮像装置の防振制御に用いられる前記有効画素領域における防振エリアを変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記読み出し制御手段は、前記防振制御がオンとされた際に、前記防振エリアを変更することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記読み出し制御手段は、前記有効画素領域のライン数を変更した際、前記防振エリアに制限を設定することを特徴とする請求項６又は７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記読み出し制御手段は、前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域のライン数を変更する期間を前記補正フィルタの時定数を変更する期間に一致させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像装置における振れを検出して振れ量を得る検出手段と、
前記振れ量に応じて前記防振制御で用いられる振れ補正量を求める算出手段とを有し、
前記読み出し制御手段は、前記防振エリアの制限を示す値が前記振れ補正量以下であると、前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域のライン数を変更することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１１】
撮影レンズを介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号のゲインを調整してゲイン調整済み画像信号とするゲイン調整手段と、前記ゲイン調整済み画像信号に対して所定の画像処理を行って画像データを得る画像処理手段とを有し、前記撮像素子は、前記画像信号を得るための有効画素領域とオプティカルブラック補正のためのオプティカルブラック領域とを備える画素領域と、当該画素領域の出力を増幅するアンプ部とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子から前記画像信号を読み出す際、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記アンプ部におけるゲイン値を変更するとともに、前記画素領域における前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域のライン数を変更して前記撮像素子の読み出し制御を行う読み出し制御ステップと、
前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記画像処理部に備えられ、前記オプティカルブラック補正で用いられる補正フィルタの時定数を変更する変更ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１２】
撮影レンズを介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号のゲインを調整してゲイン調整済み画像信号とするゲイン調整手段と、前記ゲイン調整済み画像信号に対して所定の画像処理を行って画像データを得る画像処理手段とを有し、前記撮像素子は、前記画像信号を得るための有効画素領域とオプティカルブラック補正のためのオプティカルブラック領域とを備える画素領域と、当該画素領域の出力を増幅するアンプ部とを有する撮像装置で用いられる制御プログラムであって、
前記撮像装置が備えるコンピュータに、
前記撮像素子から前記画像信号を読み出す際、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記アンプ部におけるゲイン値を変更するとともに、前記画素領域における前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域のライン数を変更して前記撮像素子の読み出し制御を行う読み出し制御ステップと、
前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記画像処理部に備えられ、前記オプティカルブラック補正で用いられる補正フィルタの時定数を変更する変更ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ又はビデオカメラなどの撮像装置においては、ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子が高画素化するとともに小型化しており、それに伴ってセル（画素）サイズの微細化が進んでいる。そして、セルサイズが微細化されると、不可避的に撮像素子の感度が低下する。さらに、撮像装置において動画撮影を行う際には、滑らかな動画を得るため、フレームレートが高く設定される。例えば、１秒間に６０フレームのフレームレートにおいて撮像素子の読み出し制御を行って、動画を得ている。
【０００３】
このため、撮影の際に照度が低いと撮像素子の感度の低下に起因してＳ／Ｎ比が低下し、結果的に、画像における画質が劣化してしまうという事態が生じる。
【０００４】
このような不具合を回避するため、撮像素子に備えられた各列のゲインアンプ（ＡＭＰ）における制御ゲイン値（ゲイン設定値ともいう）を被写体の照度に応じて切り替えて、トータルのノイズ量を抑制するようにした撮像装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４９９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、撮像素子に備えられた各列のゲインＡＭＰにおいては、そのオフセットレベルが相違する。このため、特許文献１に記載の撮像装置においては、制御ゲイン値の切り替え直後から数〜数十フィールドの画像においては、各列のゲインＡＭＰのオフセットレベルの相違に起因して、所謂縦線キズや黒レベルのずれが画像に発生することが考えられる。そして、これら縦線キズや黒レベルのずれによって画質が劣化してしまう可能性がある。
【０００７】
このようなオフセットレベルの相違に対処するため、各列のゲインＡＭＰにおける制御ゲイン値を切り替えた直後に、撮像素子に備えられた垂直オプティカルブラック（ＶＯＢ）領域の射影出力を有効領域の出力から減算するＶＯＢ補正処理で用いられる補正フィルタの係数（時定数）を大きくすることが行われている。そして、補正フィルタの係数を大きくすることによってフィルタ収束時間を短くして、撮像素子の駆動モード変更の際の黒レベルずれや縦線キズの発生を最小限に抑えている。
【０００８】
ところで、補正フィルタの収束時間は、撮像素子に備えられた垂直オプティカルブラック（ＶＯＢ）領域のライン数に比例するので、撮像素子から読み出すＶＯＢライン数を可能な限り多くする必要がある。
【０００９】
一方、動画撮影の際に滑らかな画像を得るためには、前述のように、１秒間に６０コマの映像信号を出力する必要があり、これによって、１フレームの読み出し時間が決定される（１フレーム＝１６．６７ｍｓｅｃ）。
【００１０】
さらに、撮像素子から読み出すライン数は、ＶＯＢ領域の読み出しライン数と、映像信号および電子防振に用いる画素エリアを合わせた有効画素領域の読み出しライン数とを合わせたライン数である。１フレームの映像信号を所定のフレームレートで出力するためには、撮像素子から信号を読み出すライン数も制限する必要がある。そのため、ＶＯＢ領域の読み出しライン数を増加させると、映像信号および電子防振に用いる有効画素領域の読み出しライン数が相対的に減少してしまうことになる。
【００１１】
この結果、映像信号に用いるライン数が減少することに起因して、垂直解像度が劣化する。さらに、有効画素領域から映像信号エリアを除外した余剰有効画素エリアが減少すると、切り出し位置を変化させることが可能な防振補正エリアが狭まって、防振性能が劣化してしまう。
【００１２】
従って、本発明の目的は、滑らかな画像が得られ、しかも垂直解像度および防振性能の劣化を低減することのできる撮像装置、その制御方法、および制御プログラム、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、撮影レンズを介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号のゲインを調整してゲイン調整済み画像信号とするゲイン調整手段と、前記ゲイン調整済み画像信号に対して所定の画像処理を行って画像データを得る画像処理手段とを有する撮像装置であって、前記撮像素子は、前記画像信号を得るための有効画素領域とオプティカルブラック補正のためのオプティカルブラック領域とを備える画素領域と、当該画素領域の出力を増幅するアンプ部とを有し、前記撮像素子から前記画像信号を読み出す際、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記アンプ部におけるゲイン値を変更するとともに、前記画素領域における前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域のライン数を変更して前記撮像素子の読み出し制御を行う読み出し制御手段と、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記画像処理部に備えられ前記オプティカルブラック補正で用いられる補正フィルタの時定数を変更する変更手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明による制御方法は、撮影レンズを介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号のゲインを調整してゲイン調整済み画像信号とするゲイン調整手段と、前記ゲイン調整済み画像信号に対して所定の画像処理を行って画像データを得る画像処理手段とを有し、前記撮像素子は、前記画像信号を得るための有効画素領域とオプティカルブラック補正のためのオプティカルブラック領域とを備える画素領域と、当該画素領域の出力を増幅するアンプ部とを有する撮像装置の制御方法であって、前記撮像素子から前記画像信号を読み出す際、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記アンプ部におけるゲイン値を変更するとともに、前記画素領域における前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域のライン数を変更して前記撮像素子の読み出し制御を行う読み出し制御ステップと、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記画像処理部に備えられ、前記オプティカルブラック補正で用いられる補正フィルタの時定数を変更する変更ステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明による制御プログラムは、撮影レンズを介して光学像が結像し、当該光学像に応じた画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号のゲインを調整してゲイン調整済み画像信号とするゲイン調整手段と、前記ゲイン調整済み画像信号に対して所定の画像処理を行って画像データを得る画像処理手段とを有し、前記撮像素子は、前記画像信号を得るための有効画素領域とオプティカルブラック補正のためのオプティカルブラック領域とを備える画素領域と、当該画素領域の出力を増幅するアンプ部とを有する撮像装置で用いられる制御プログラムであって、前記撮像装置が備えるコンピュータに、前記撮像素子から前記画像信号を読み出す際、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記アンプ部におけるゲイン値を変更するとともに、前記画素領域における前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域のライン数を変更して前記撮像素子の読み出し制御を行う読み出し制御ステップと、前記ゲイン調整手段におけるゲイン設定値が所定の基準値を超えると、前記画像処理部に備えられ、前記オプティカルブラック補正で用いられる補正フィルタの時定数を変更する変更ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、滑らかな画像が得られ、しかも垂直解像度および防振性能の劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すカメラ信号処理部の一例についてその構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すＣＰＵの機能の一例を説明するためのブロック図である。
【図４】図１に示すカメラにおける黒レベルのずれとＩＩＲフィルタの収束時間との関係を説明するための図である。
【図５】図１に示すカメラで行われる読み出しライン数制御および防振制御を説明するための図である。
【図６】図１に示すカメラにおける読み出しライン数の変更、防振制御可能エリアの変更、および補正フィルタの時定数設定の関係を説明するための図である。
【図７】図１に示すカメラで行われる変更処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態によるカメラにおけるＣＰＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図９Ａ】本発明の第２の実施形態によるカメラで行われる変更処理を説明するためのフローチャートである（その１）。
【図９Ｂ】本発明の第２の実施形態によるカメラで行われる変更処理を説明するためのフローチャートである（その２）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態による読み出し制御装置を備える撮像装置の一例について図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。
【００２０】
図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）であり、動画撮影機能を備えている。カメラは撮影レンズユニットを有しており、この撮影レンズユニットには少なくとも撮影レンズ（以下単にレンズと呼ぶ）１および絞り２が備えられている。
【００２１】
レンズ１を通過した光（つまり、光学像）は、絞り２を介して撮像素子の１つであるＣＭＯＳイメージセンサ（以下ＣＭＯＳセンサと呼ぶ）３に結像される。そして、ＣＭＯＳセンサ３は光学像に応じた電気信号（アナログ画像信号）を出力する。
【００２２】
ＣＭＯＳセンサ３には、複数の画素が２次元マトリックス状に配列されている。そして、ＣＭＯＳセンサ３は、アナログ画像信号を得るための有効画素領域と垂直オプティカルブラック（ＶＯＢ）補正のための垂直オプティカルブラック領域（ＶＯＢ領域）とを有する画素領域を備えている。さらに、ＣＭＯＳセンサ３は、画素領域の出力信号を増幅するゲインアンプ（アンプ部）を各列毎に有している。
【００２３】
上記のアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換器４によってデジタル画像信号に変換される。そして、このデジタル画像信号は露出制御用の自動利得制御部（ＡＧＣ）５を介してカメラ信号処理部６に与えられる。
【００２４】
ＡＧＣ５は、ＣＰＵ８により設定された制御ゲイン値（ゲイン設定値ともいう）でデジタル画像信号を増幅する（つまり、ゲイン調整済み画像信号とする）。例えば、デジタル画像信号は、カメラ信号処理部６に１秒間に６０フレーム（６０ｆ／ｓ）の連続したＲＡＷデータとして与えられる。
【００２５】
図２は、図１に示すカメラ信号処理部６の一例についてその構成を示すブロック図である。
【００２６】
カメラ信号処理部６は、輝度値算出部１００、露出制御情報部１０１、ＲＡＷデータ処理部１０２、ＶＯＢレベル算出部１０３、補正データ生成部１０４、加算器１０５、画像処理部１０６、および電子ズーム部１０７を有している。カメラ信号処理部６において、前述のＲＡＷデータは輝度値算出部１００およびＲＡＷデータ処理部１０２に与えられる。そして、輝度値算出部１００はＲＡＷデータに応じて、露出補正を行うための輝度レベル（輝度値）を算出して、輝度レベルを示す輝度レベル信号を出力する。
【００２７】
当該輝度レベル信号は露出制御情報部１０１に入力され、露出制御情報部１０１は入力される輝度レベルに基づいて現在の露出状態が適正か否かを判定する。そして、露出制御情報部１０１は、当該判定結果に応じて露出制御を行うための露出制御情報をＣＰＵ８に出力する。
【００２８】
前述のＲＡＷデータ処理部１０２は連続的にＲＡＷデータを受けて、少なくとも１フレーム分のＲＡＷデータをバッファリングする。ＲＡＷデータ処理部１０２でバッファリングされたＲＡＷデータは、加算器１０５に与えられるとともに、ＶＯＢレベル算出部１０３に送られる。
【００２９】
ＶＯＢレベル算出部１０３は、ＲＡＷデータに応じて、後述するＣＭＯＳセンサ３に備えられた垂直オプティカルブラック（ＶＯＢ）領域（単にオプティカルブラック領域ともいう）に対応するラインについて、そのレベルを算出して、ＶＯＢレベルを示すＶＯＢレベル信号を補正データ生成部１０４に出力する。
【００３０】
補正データ生成部１０４は、ＶＯＢレベル信号に応じて、後述するようにして、ＣＭＯＳセンサ３に備えられた各列毎のゲインＡＭＰ（アンプ部）の特性ばらつきを補正するためのばらつき補正データを算出する。そして、補正データ生成部１０４は、当該ばらつき補正データの符号を反転して加算器１０５に出力する（以下、この補正データを反転補正データと呼ぶ）。
【００３１】
加算器１０５は、ＲＡＷデータ処理部１０２から与えられたＲＡＷデータと反転補正データとを加算して加算ＲＡＷデータとして画像処理部１０６に出力する。画像処理部１０６は、加算ＲＡＷデータに対して動画に最適な所定の画像処理を行うとともに色処理を行って、処理済み画像データとして電子ズーム部１０７に出力する。
【００３２】
電子ズーム部１０７は、処理済み画像データに対して後述の電子防振機能を行うための切り出し位置制御を行って映像信号としてビデオ信号処理部９に出力する。ビデオ信号処理部９は、映像信号に対してテレビなどの表示装置に表示するための表示処理を行う。
【００３３】
図１に示すように、カメラはジャイロ部７を備えており、当該ジャイロ部７は被写体を撮影中に生じる手振れ状態を検出するための第１および第２のジャイロ７ａおよび７ｂを備えている。そして、第１および第２のジャイロ７ａおよび７ｂの出力である第１および第２のジャイロ検出信号は、それぞれ第１および第２のゲインＡＭＰ７ｃおよび７ｄで増幅されてＣＰＵ８に入力される。
【００３４】
なお、図１に示す例では、第１のジャイロ７ａはピッチ方向（ｐｉｔｃｈ）の振動（振れ）を検出し、第２のジャイロ７ｂはヨー方向（ｙａｗ）の振動を検出するものとする。
【００３５】
図３は、図１に示すＣＰＵ８の機能の一例を説明するためのブロック図である。
【００３６】
図示のように、ＣＰＵ８は、露出制御部１０８、駆動モード切替部１０９、読み出しライン制御部１１０、防振機能制御部１１１、および手振れ補正量算出部１１２を有している。
【００３７】
前述の第１および第２のジャイロ検出信号は手振れ補正量算出部１１２に入力される。手振れ補正量算出部１１２は、第１および第２のジャイロ検出信号に応じて、手振れ補正量を算出して手振れ補正量を示す手振れ補正情報を電子ズーム部１０７に出力する。そして、電子ズーム部１０７は手振れ補正情報に応じて切り出し位置制御を行う際の切り出し位置を変更する。
【００３８】
なお、図１に示すように、ＣＰＵ８には電子防振機能のオン／オフを切り替えるための防振設定メニューボタン１０が接続されている。
【００３９】
図２に示す露出制御情報部１０１の出力である露出制御情報は露出制御部１０８に入力される。露出制御部１０８は、露出制御情報に応じて、絞り制御情報、ＡＧＣ制御情報、および電子シャッター制御情報を生成する。そして、これら絞り制御情報、ＡＧＣ制御情報、および電子シャッター制御情報に応じて、それぞれ絞り２、ＡＧＣ５、およびＣＭＯＳセンサ３が制御される。なお、電子シャッター制御情報によってＣＭＯＳセンサ３による電荷の蓄積時間が制御される。
【００４０】
ここで、図１に示すＣＭＯＳセンサ３の駆動モードの１つである各列毎のゲインＡＭＰの切り替えの際に生じる黒レベルのずれとＶＯＢ補正処理（つまり、オプティカルブラック補正）を行う補正フィルタ（ＩＩＲフィルタ）の収束時間との関係について説明する。
【００４１】
図４は、図１に示すカメラにおける黒レベルのずれと補正フィルタ（ＩＩＲフィルタ）の収束時間との関係を説明するための図である。
【００４２】
図２および図４を参照して、図２に示す補正データ生成部１０４は無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ（図示せず）を備えており、ＶＯＢレベルＸｎに応じてＶＯＢ補正によって、次の式（１）に示すばらつき補正データ（以下、単に補正データともいう）Ｙｎを生成する。
【００４３】
Ｙｎ＝Ｋ×Ｘｎ＋（１−Ｋ）×Ｙｎ−１      （１）
但し、Ｋはフィルタ係数であり、Ｋ＝１／６４、１／１２８、１／２５６、・・・である。
【００４４】
被写体の撮影の際に照度（つまり、輝度）を検出して、ＣＭＯＳセンサ３に備えられた各列毎のゲインＡＭＰのゲイン値を切り替えた直後におけるＩＩＲフィルタの出力は、ゲインＡＭＰ毎のオフセット値の相違によって、ゲインＡＭＰの切り替え前と比較して通常状態よりも大きい値が出力される。従って、ＩＩＲフィルタの出力が通常状態よりも大きい期間において、ＩＩＲフィルタの出力である補正データが通常状態から変化してしまうことになる。この結果、ＶＯＢ補正後の画像において、黒レベルのずれや縦線キズが生じてしまう。
【００４５】
各列毎のゲインＡＭＰのゲイン値を変更した際に生じる黒レベルのずれや縦線キズを低減するため、制御ゲイン値を変更した後、所定の数フレームの期間、式（１）に示すフィルタ係数Ｋを大きくする。つまり、ＩＩＲフィルタの時定数を大きくして、ＩＩＲフィルタの収束時間Ｔ１を短くする。
【００４６】
一方、収束時間Ｔ１は、ＶＯＢ領域のライン数に比例するので、例えば、ＶＯＢライン数が１０ラインの場合と比較して２０ラインの場合では、フィルタ係数Ｋが同一であると、収束時間Ｔ１は１／２になる。よって、ＣＭＯＳセンサ３から読み出すＶＯＢライン数を多くすることが望ましいものの、前述のように、１フレームにおける読み出し時間が決まっているので、有効画素領域のライン数を所定のライン数以上読み出す場合に、読み出すＶＯＢライン数を容易に増やすことは困難である。
【００４７】
図５は、図１に示すカメラで行われる読み出しライン数制御および防振制御を説明するための図である。
【００４８】
図３および図５を参照して、まずＣＭＯＳセンサ３が備える各列毎のゲインＡＭＰの切替動作について説明する。
【００４９】
図３に示すＣＰＵ８において、ＡＧＣ制御情報が示す制御ゲイン値が予め定められた基準値（例えば、６ｄＢ）以下であると、駆動モード切替部１０９は、ＡＧＣ制御情報に応答して、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値を設定するためのＡＭＰ制御信号、例えば、４倍である“×４”を示すＡＭＰ制御信号をＣＭＯＳセンサ３に出力する。
【００５０】
一方、ＡＧＣ制御情報が示す制御ゲイン値が基準値（６ｄＢ）を超えると、駆動モード切替部１０９は各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値を、例えば、８倍である“×８”とするＡＭＰ制御信号をＣＭＯＳセンサ３に出力する。この際には、露出制御部１０８は、次の式（２）で示すＡＧＣゲイン制御値を表すＡＧＣ制御情報をＡＧＣ５に対して出力する。
【００５１】
ＡＧＣのゲイン制御値＝現在のＡＧＣのゲイン制御値−２０×ｌｏｇ１０（×４／×８）      （２）
上述のように、ＣＭＯＳセンサ３に備えられた各列毎のゲインＡＭＰに係る制御ゲイン値の切り替えは、露出制御状態（つまり、ここでは、ＡＧＣ制御情報）に応じて行われる。さらに、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値を４倍である“×４”から８倍である“×８”に変更する際、駆動モード切替部１０９は制御ゲイン値を”×８”とするＡＭＰ制御信号を読み出しライン制御部１１０に出力する。
【００５２】
読み出しライン制御部１１０は、ＡＭＰ制御信号に応答して、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値が“×４”から“×８”に切り替わる際に、ＣＭＯＳセンサ３に備えられたＶＯＢ領域におけるＶＯＢ補正に用いるライン数を、制御ゲイン値が”×４”の場合に対して増加させる。例えば、読み出しライン制御部１１０は、ＶＯＢ補正に用いるＶＯＢ領域のライン数を１０ラインから３０ラインに２０ライン増加させる。
【００５３】
ここでは、読み出しライン制御部１１０には、制御ゲイン値が”×８”のである際のＶＯＢ読み出しライン数の増加分が予め設定されている。つまり、読み出しライン制御部１１０は、予め設定されたライン数だけＶＯＢ読み出しライン数を増加させることになる。
【００５４】
さらに、読み出しライン制御部１１０は、映像信号エリアおよび電子防振エリアである有効画素領域のライン数をＶＯＢライン数の増加分だけ減少させて読み出し制御を行うための読み出し制御信号（つまり、読み出しライン変更情報）をＣＭＯＳセンサ３に出力する。例えば、ここでは、有効画素領域のライン数をＶＯＢの増加ライン数に相当する２０ラインだけ減少させることになる。
【００５５】
これによって、ＣＭＯＳセンサ３に備えられた各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値が“×４”から“×８”に変更になった際、ＶＯＢ領域および有効画素領域の合計読み出しライン数に変更はない。
【００５６】
読み出しライン制御部１１０は、上記の読み出しライン変更情報を防振機能制御部１１１および補正データ生成部１０４に出力する。防振設定メニューボタン１０によって電子防振機能設定（単に防振設定と呼ぶ）がオンに設定されていると、防振機能制御部１１１は、読み出しライン変更情報に応じて、つまり、変更後の有効画素領域のライン数（例えば、１１００ラインから１０８０ラインに変更）に応じて、垂直方向における防振制御可能エリアを変更する。
【００５７】
各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値が“×４”に設定されている際の有効画素領域のライン数が１１００ラインであるものとする。この場合に、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値が“×８”に変更されると、有効画素領域のライン数は１０８０ラインに変更されることになる。
【００５８】
ここで、カメラ信号処理部６から出力される映像信号に必要な画素数が、１９２０Ｈ×１０８０Ｖであるものとする。この場合、有効画素領域のライン数である１０８０ラインが映像信号に用いられるので、垂直方向の防振制御可能エリアのライン数は０ラインとなる。
【００５９】
防振機能制御部１１１は、変更後の有効画素領域のライン数と変更後の防振制御可能エリア（つまり、ライン数）とを示すエリア変更情報をカメラ信号処理部６に出力する。そして、カメラ信号制御部６において、電子ズーム部１０７はエリア変更情報に応じて防振制御可能エリアを変更して防振制御を行う。
【００６０】
上述のように、防振制御可能エリアの変更は、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値が“×４”から“×８”に切り替えられた際に行われる。この際には、補正データ生成部１０４は、読み出しライン変更情報に応じて補正フィルタの時定数を変更する（大きくする）。そして、防振制御可能エリアの変更は、当該補正フィルタの時定数が変更される期間で行う。
【００６１】
補正フィルタの時定数が通常設定に戻されると、ＶＯＢ補正に用いるＶＯＢライン数を通常の１０ラインに戻す。さらに、読み出しライン制御部１１０は、防振制御可能エリアを通常状態とする読み出しライン変更情報を防振機能制御部１１１に出力する。
【００６２】
図６は、図１に示すカメラにおける読み出しライン数の変更、防振制御可能エリアの変更、および補正フィルタの時定数設定の関係を説明するための図である。
【００６３】
図６において、第１フレームでは、ＣＭＯＳセンサに備えられた各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値は“×４”であり、ＣＭＯＳセンサ３の出力ライン数は、ＶＯＢ領域が１０ライン、有効画素領域が１１００ラインである。ここで、映像信号は、フルＨＤ（１９２０Ｈ×１０８０Ｖ）であるので、垂直方向の防振制御可能エリアは±１０ラインである。また、ＶＯＢ補正のための補正フィルタの係数（時定数）は“３”である。
【００６４】
第２フレームにおいて、図１に示すＡＧＣ５における制御ゲイン値が予め設定された基準値（例えば、６ｄＢ）を超えると、駆動モード切替部１０９は、ＡＭＰ制御信号（ゲインＡＭＰ変更命令）をハイレベル（Ｈレベル）とする。つまり、駆動モード切替部１０９は各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値を“×８”に設定する命令を示すフラグ“０”から“１”に変更する。
【００６５】
これによって、読み出しライン制御部１１０は読み出し制御信号をＨレベルとする。つまり、読み出しライン数の変更命令および補正フィルタの係数の変更命令を示すフラグが“０”から“１”に変更される。
【００６６】
これらフラグの変更によって、各列毎のゲインＡＭＰにおける制御ゲイン値を“×４”から“×８”とする変更、ＶＯＢライン数と有効画素ライン数の変更、補正フィルタの係数変更が第３フレームで行われることになる。
【００６７】
第３フレームにおいては、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値が“×８”とされ、ＣＭＯＳセンサ３の出力ライン数について、ＶＯＢ領域が３０ライン、有効画素領域が１０８０ラインとされる。また、垂直方向の防振制御可能エリアは、±１０ラインから０ラインとなる。
【００６８】
つまり、第３フレームにおいては、垂直方向の防振制御が停止されることになる。さらに、補正フィルタの係数は、高速引き込みを行うため、“３”から“９”に変更される。
【００６９】
なお、高速引き込みの継続期間、つまり、補正フィルタの係数変更期間は、予め設定されており、例えば、その期間は３フレーム分である。但し、高速引き込みの継続期間は、ＣＭＯＳセンサ３の駆動フレームレート毎に変更することができる。この結果、第４フレームおよび第５フレームにおいては、第３フレームと同様の動作が行われることになる。
【００７０】
次に、第６フレームでは、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値が“×８”の状態で動作が継続される。一方、高速引き込みの継続期間が予め設定された継続期間である３フィールドを経過したので、補正フィルタの係数は“９”から“３”に変更されて通常の引き込み動作が行われる。
【００７１】
高速引き込み動作の終了に伴って、ＣＭＯＳセンサ３における読み出しライン数の変更が行われて、通常出力状態（ＶＯＢ領域が１０ライン、そして、有効画素領域が１１００ライン）に戻される。これによって、垂直方向の防振制御可能エリアが±１０ラインとなるので、第６フレームから再び垂直方向の防振制御が行われることになる。
【００７２】
図７は、図１に示すカメラで行われる変更処理を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理はＣＰＵ８の制御下で行われる。また、ここでは、ＣＭＯＳセンサ３に備えられた各列毎のゲインＡＭＰについて制御ゲイン値を切り替えた際の読み出しライン数変更、防振制御可能エリア変更、および補正フィルタ係数変更の処理について説明する。
【００７３】
いま、カメラの電源がオンとされると、ＣＰＵ８は予め定められた読み出しライン数（例えば、ＶＯＢライン数＝１０ライン、有効ライン数＝１１００ライン、合計ライン数＝１１１０ライン）に設定する（ステップＳ１０００）。続いて、ＣＰＵ８はカメラ信号処理部６で得られた露出制御情報に応じて、被写体の明るさを適正露出とするためのＡＧＣのゲイン値（以下、単にＡＧＣ値と呼ぶ）を検出する（ステップＳ１００１）。
【００７４】
前述のように、ＣＰＵ８はゲインＡＭＰの制御ゲイン値切替用の基準値とＡＧＣ値とを比較する（ステップＳ１００２）。そして、ＣＰＵ８はＡＧＣ値が基準値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１００３）。ＡＧＣ値が基準値以下であると（ステップＳ１００３において、ＮＯ）、ＣＰＵ８は各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値を現在の制御ゲイン値（第１のゲイン値）に維持する。つまり、ＣＰＵ８は現在のゲインＡＭＰ設定値（×４）を継続する（ステップＳ１００４）。そして、ＣＰＵ８はステップＳ１００１の処理に戻る。
【００７５】
一方、ＡＧＣ値が基準値を超えると（ステップＳ１００３において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ８は各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値を現在の制御ゲイン値から変更して、変更後の制御ゲイン値（第２のゲイン値）とする。つまり、ＣＰＵ８は、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値を、“×４”から“×８”に変更する（ステップＳ１００５）。
【００７６】
続いて、ＣＰＵ８はＣＭＯＳセンサ３の読み出しライン数を、前述の予め定められた読み出しライン数から変更後の読み出しライン数とする（ステップＳ１００６）。ここでは、変更後の読み出しライン数は、例えば、ＶＯＢライン数＝３０ライン、有効画素ライン数＝１０８０ラインである。
【００７７】
読み出しライン数の変更の後、ＣＰＵ８はＶＯＢ射影引き補正のための補正フィルタの係数を現在の設定値（第１の設定値又は第１の時定数：例えば、３）よりも大きい設定値（第２の設定値又は第２の時定数：例えば、９）として、補正フィルタの高速引き込み動作を行う（ステップＳ１００７）。そして、ＣＰＵ８は、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値の切替後における有効画素ライン数の減少に伴って電子防振を行うための切り出し位置変更を行う。つまり、ここでは、ＣＰＵ８は垂直方向の防振可能エリアを制限する（ステップＳ１００８）。
【００７８】
続いて、ＣＰＵ８は、高速引き込みを開始したフレームと現在のフレームとの経過フレーム数（つまり、引き込み期間）と予め設定された高速引き込み実行フレーム数を表す基準フレーム数（基準引き込み期間）とを比較する（ステップＳ１００９）。そして、ＣＰＵ８は経過フレーム数が基準フレーム数を超えるか否かを判定する（ステップＳ１０１０）。
【００７９】
経過フレーム数が基準フレーム数以下であると（ステップＳ１０１０において、ＮＯ）、ＣＰＵ８は補正フィルタの係数を第２の設定値のままとして高速引き込みを継続する（ステップＳ１０１１）。そして、ＣＰＵ８はステップＳ１００９の処理に戻る。
【００８０】
一方、経過フレーム数が基準フレーム数を超えると（ステップＳ１０１０において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ８は高速引き込みを完了して、つまり、補正フィルタの係数を第２の設定値（第２の時定数）から第１の設定値（第１の時定数）に変更する。そして、ＣＰＵ８はＣＭＯＳセンサ８の読み出しライン数を通常読み出しライン数であるＶＯＢライン数＝１０ライン、有効ライン数＝１１００ラインに再変更する（ステップＳ１０１２）。
【００８１】
読み出しライン数を再変更した後、つまり、有効画素領域のライン数を通常の読み出しライン数に戻したので、ＣＰＵ８は垂直方向の防振可能エリア制限を解除する（ステップＳ１０１３）。そして、ＣＰＵ８は通常防振動作を行う。その後、ＣＰＵ８はステップＳ１００１の処理に戻る。
【００８２】
このように、本発明の第１の実施形態では、ＣＭＯＳセンサ３に備えられた各列毎のゲインＡＭＰにおける制御ゲイン値を切り替える際、当該切り替え直前のフレームにおけるＶＯＢ読み出しライン数に対して切り替えフレームにおけるＶＯＢライン数を増加させる。さらに、切り替え直前のフレームにおける有効画素領域のライン数に対して切り替え後のフレームにおける有効画素領域のライン数をＶＯＢ領域のライン数の増加分だけ減少させる。そして、有効画素領域のライン数を減少させたフレームから垂直方向の防振可能エリアを制限する。加えて、防振可能エリアを制限する期間を、ＶＯＢ射影引き補正のための補正フィルタの時定数を大きくして高速引き込み動作期間と一致させる。
【００８３】
つまり、第１の実施形態では、各列毎のゲインＡＭＰの制御ゲイン値を切り替えるなどのＣＭＯＳセンサ３の駆動モードを変更する際に、ＶＯＢライン数の変更と電子防振可能エリアの制限とを行って、電子防振可能エリアの制限期間をＶＯＢ射影引き補正の高速引き込み期間と一致させるように制御する。これによって、防振機能の誤動作を防止するととともに、ＣＭＯＳセンサ３の駆動モードの変更に起因する縦線キズおよび黒レベルずれによる画質劣化を低減することができる。
【００８４】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態によるカメラの一例について説明する。なお、第２の実施形態に係るカメラの構成は、図１に示すカメラの構成と同様であるが、第２の実施形態においてはＣＰＵ８の機能が異なる。
【００８５】
図８は、本発明の第２の実施形態によるカメラにおけるＣＰＵの機能を説明するためのブロック図である。なお、図８において、図３に示すＣＰＵ８における構成要素と同一の構成要素について同一の参照番号を付す。
【００８６】
図８に示すＣＰＵ８は、図３に示すＣＰＵ８の機能に加えて、防振補正情報検出部１１３、垂直方向防振制限部１１４、比較部１１５、および読み出し変更判定部１１６を有している。そして、ＣＰＵ８は撮影中の手振れ補正量に応じてＣＭＯＳセンサ３における読み出しライン数の変更を行うか否かを判定する。
【００８７】
図８において、読み出しライン制御部１１０は、前述の読み出しライン変更情報を補正データ生成部１０４に出力するとともに、垂直方向防振機能制限部１１４に出力する。防振設定メニューボタン１０によって防振設定がオンに設定されていると、垂直方向防振機能制限部１１４は、読み出しライン変更情報に応じて、つまり、変更後の有効画素領域のライン数に応じて、垂直方向における防振制御可能エリアを制限するための防振可能エリア制限情報を比較部１１５に出力する。
【００８８】
防振補正情報検出部１１３には、手振れ補正量算出部１１２から手振れ補正情報が与えられ、防振補正情報検出部１１３は、手振れ補正情報が示す手振れ補正量を垂直方向及び水平方向に分解して、垂直方向の手振れ補正成分である垂直方向手振れ補正量および水平方向の手振れ補正成分である水平方向手振れ補正量を比較部１１５に送る。
【００８９】
比較部１１５は、防振可能エリア制限情報が示す垂直方向の防振可能エリア値と垂直方向手振れ補正量とを比較する。そして、防振可能エリア値が垂直方向手振れ補正量以下であると、比較部１１５はＨレベル（“１”）を示す第１の判定信号を読み出し変更判定部１１６に出力する。さらに、比較部１１５は垂直方向手振れ補正量および水平方向手振れ補正量、つまり、手振れ補正情報を電子ズーム部７に出力する。
【００９０】
読み出し変更判定部１１６は、第１の判定信号を受けると、ＣＭＯＳセンサ３における読み出しライン数の変更を可（ＯＫ）と判定して、読み出し変更可信号を読み出しライン制御部１１０に送る。そして、読み出しライン制御部１１０は、読み出し変更可信号を受けると、ＣＭＯＳセンサ３の読み出しライン数を変更するための読出し制御信号をＣＭＯＳセンサ３に出力する。
【００９１】
一方、防振可能エリア値が垂直方向手振れ補正量を超えると、比較部１１５はＬレベル（“０”）を示す第２の判定信号を読み出し変更判定部１１６に出力する。さらに、比較部１１５は垂直方向手振れ補正量および水平方向手振れ補正量、つまり、手振れ補正情報を電子ズーム部７に出力する。
【００９２】
読み出し変更判定部１１６は、第２の判定信号を受けると、ＣＭＯＳセンサ３における読み出しライン数の変更を不可（ＮＧ）と判定して、読み出し変更不可信号を読み出しライン制御部１１０に送る。そして、読み出しライン制御部１１０は、読み出し変更不可信号を受けると、ＣＭＯＳセンサ３の読み出しライン数を変更することなく読み出し制御信号をＣＭＯＳセンサ３に出力する。
【００９３】
図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の第２の実施形態によるカメラで行われる変更処理を説明するためのフローチャートである。
【００９４】
なお、図示のフローチャートに係る処理は、図８に示すＣＰＵ８の制御下で行われる。また、図示のフローチャートにおいて、図７に示すフローチャートにおけるステップと同一のステップについては同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００９５】
図７で説明したステップＳ１００５の処理に続いて、ＣＰＵ８は読み出しライン変更情報を生成して（ステップＳ１０１５）、当該読み出しライン変更情報に応じて、現在の垂直方向の防振補正可能エリア値Ｙを新たな垂直方向防振補正可能エリア値Ｙ’に変更する（ステップＳ１０１６）。
【００９６】
次に、前述のようにして、ＣＰＵ８は手振れ補正情報に応じて現在の垂直方向手振れ補正量Ｙ１を得る（ステップＳ１０１７）。そして、ＣＰＵ８は垂直方向手振れ補正量Ｙ１と新たな垂直方向防振補正可能エリア値Ｙ’とを比較する（ステップＳ１０１８）。
【００９７】
垂直方向防振補正可能エリア値Ｙ’が垂直方向手振れ補正量Ｙ１以下であると（ステップＳ１０１８において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ８は、図７で説明したステップＳ１００６の処理を行う。一方、垂直方向防振補正可能エリア値Ｙ’が垂直方向手振れ補正量Ｙ１を超えると（ステップＳ１０１８において、ＮＯ）、ＣＰＵ８は、ＣＰＵ８は現在設定されたＣＭＯＳセンサ３の読み出しライン数の変更を行わない（ステップＳ１０２０）。そして、ＣＰＵ８はステップＳ１００１の処理に戻る。
【００９８】
このように、本発明の第２の実施形態では、現在の手振れ補正量（つまり、防振補正量）と読み出しライン数変更に応じた防振制限情報とを比較して、当該比較結果に応じて読み出しライン数の変更を行うか否かを判定する。これによって、防振制限情報が現在の防振補正量が防振制限情報を超えた際に生じる画像の画角ずれに起因するブレ現象を低減することができる。
【００９９】
上述の説明から明らかなように、図１に示す例においては、ＣＰＵ８、Ａ／Ｄ変換器４、およびＡＧＣ５がゲイン調整手段として機能し、ＣＰＵ８およびカメラ信号処理部６が画像処理手段として機能する。また、ＣＰＵ８は読み出し制御手段および変更手段として機能する。そして、ジャイロ部７は検出手段として機能し、ＣＰＵ８は算出手段として機能する。
【０１００】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【０１０１】
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
【０１０２】
上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも読み出し制御ステップおよび変更ステップを有している。
【０１０３】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  撮影レンズ
２  絞り
３  ＣＭＯＳセンサ
４  Ａ／Ｄ変換器
５  ＡＧＣ
６  カメラ信号処理部
７  ジャイロ部
８  ＣＰＵ
９  ビデオ信号処理部
１０  防振設定メニューボタン
【図１】
2015126530.tif 000003
【図２】
2015126530.tif 000004
【図３】
2015126530.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015126530.tif 000007
【図６】
2015126530.tif 000008
【図７】
2015126530.tif 000009
【図８】
2015126530.tif 000010
【図９Ａ】
2015126530.tif 000011
【図９Ｂ】
2015126530.tif 000012