(57)【要約】【課題】フィードバック式自動露出制御システムを用いたディジタルカメラにおいてレリーズＯＮから露出条件決定までの時間を小さくして記録までのタイムラグを短縮できるディジタルカメラの自動露出制御システムを提供する。【解決手段】被写体からの光１はＣＣＤ４に撮像され、タイミングジェネレータ１３の制御の下に電荷の蓄積制御が行われる。このデータは所定の処理がなされた後、保存され、測光データが抽出され制御部１７によりＶＦ用の露出演算が行われ、その結果が液晶表示部に反映される。制御部１７はレリーズオンになるか否かを監視し、レリーズオンが検出された場合、前回のＶＦ用露出演算で算出された露出レベルが目標値の適正露出レベルの許容範囲内にあるか否かを判断し、許容範囲以外である場合には、その露出レベルと目標値との差分を算出し、記録時の露出演算を行う。決定された絞り値，シャッタ速度でＣＣＤ４を駆動し撮影動作を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像の光束を受光し入射光量に応じた電気信号に変換する撮像素子と、該撮像素子からの電気信号をディジタルデータに変換する変換手段と、前記撮像素子における電荷蓄積を制御する露光制御手段と、前記ディジタルデータを用いて、次回の入射光量に応じたディジタルデータが所定の目標値になるように、前記露光制御手段の制御条件を演算する演算手段とを有し、
前記演算手段によって求めた制御条件で前記露光制御手段による制御を繰り返すディジタルカメラの自動露出制御システムにおいて、
前記演算手段は、露光条件を決定するためのスイッチを操作したタイミングにおいて、最新のディジタルデータが前記所定の目標値を中心とした許容範囲より外れている場合、最新のディジタルデータと目標値との差分値と前記露光制御手段の前回の制御条件から、記録時における前記露光制御手段の制御条件を演算するように構成したことを特徴とするディジタルカメラの自動露出制御システム。
【請求項２】
前記露光制御手段を構成する制御手段のひとつは、前記撮像素子の電荷蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段であることを特徴とする請求項１記載のディジタルカメラの自動露出制御システム。
【請求項３】
前記露光制御手段を構成する制御手段のひとつは、前記撮像素子への入射光の光束量を制御する絞り制御手段であることを特徴とする請求項１記載のディジタルカメラの自動露出制御システム。
【請求項４】
前記露光制御手段を構成する制御手段のひとつは、前記撮像素子から出力される電気信号を増幅する増幅器のゲインを制御するゲイン制御手段であることを特徴とする請求項１記載のディジタルカメラの自動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタルカメラの自動露出制御システムに関する。
本発明で用いる「ディジタルカメラ」とは、光学像を撮像素子で取り込み、その画像をディジタルデータに変換して処理する機能を持つカメラであり、例えば、「ディジタルスチルカメラ」や「ディジタルビデオカメラ」や「携帯通信装置，携帯情報端末などに付設したり、内蔵したりするディジタルカメラ機能部」等が該当する。
【０００２】
【従来の技術】
フィードバック式自動露出制御システムを用いたディジタルカメラでは、レリーズオンのタイミングで、露出値を適正レベルに追い込んでいない場合、再度、フィードバックにより露出制御を行い、適正レベルになるまで追い込み動作を繰り返している。そして、適正レベルになった後に、記録時のシャッタ速度，絞り値，ゲイン等を演算するものである。
図５は、従来の自動露出制御システムの動作を説明するためのフローチャート，図６は、従来システムの各動作を説明するためのタイミングチャートである。
以下、本図により従来動作を説明し、問題点に言及する。
【０００３】
ディジタルカメラのパワーオンなどの所定操作により、露出制御回路が起動され、初期測光が行われる（ステップ（以下「Ｓ」という）１０１）。
被写体からの光は固体撮像素子で撮像され、電荷の蓄積制御が行われる（Ｓ１０２）。蓄積されたデータは所定の処理がなされた後、メモリに一時保存される。このデータより測光データが抽出され制御手段によりＶＦ用の露出演算が行われ、ＶＦ画面（液晶画面など）に反映される。（Ｓ１０３，Ｓ１０４）。つぎにカメラ制御部はチェックオン（レリーズオン）するか否かを監視する（Ｓ１０５）。チェックオンしない場合には、Ｓ１０２に戻り、上述の動作を繰り返す。
【０００４】
チェックオンを検出した場合には、蓄積制御，データ読み出し，ＶＦ露出演算を行った（Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０８）後、露出値が適正レベルになったか否かを判断する。適正レベルに達していない場合には適正レベルに達するまで、Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０８のステップを繰り返す。適正レベルに達した場合には、記録のための露出演算に移行し（Ｓ１０９，Ｓ１１０）、ＣＣＤにより被写体像を取り込んで撮影動作を行う（Ｓ１１１）。取り込んだ画像データは記録されＳ１０１に復帰する。
【０００５】
図６にタイムラグの具体例を示す。（ｂ）に示すＶＤは画面の垂直走査期間であり、下部に突出したパルス状の線間隔は１回の垂直走査時間を示す。（ｃ）（ｄ）および（ｅ）は露光，転送，データバッファの動作を示し、１区切りは１回の垂直走査期間に対応する。したがって、１回のＶＦ用露出演算に達するまでには、露光，転送，データバッファの３Ｖ（３回の垂直走査期間）の時間がかかっている。
本図の例は（ａ）のチェックＳＷがオンしてから、２回の露出演算が行われて適正レベルに達した場合を示しており、約７Ｖ（７回の垂直走査時間）のタイムラグが生じた後、記録露光に移行している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフィードバック式自動露出制御システムでは上記のようにフィードバックをかけ適正レベルになってから露光を開始していたため、適正レベルに達していない場合はレリーズオンから露光まで少なくとも３Ｖ（３回の垂直走査時間）以上のタイムラグが生じていた。
そのため、レリーズ操作からシャッタが切れるまでに一定の時間の遅れが生じる場合があった。
【０００７】
例えば、カメラパワーオンによって露出値が初期設定された後、レリーズボタンを押すことはなくカメラを様々な方向に向け、被写体の明るさが大きく変化した直後に、レリーズボタンを一気に押して撮影する場合、１回以上のフィードバックバックによる露出制御を行うことになり、タイムラグが顕著に現れる場合がある。
このタイムラグは銀塩カメラや一眼レフ形ディジタルカメラの露出制御に比較し大きく無視できないものである。銀塩カメラや一眼レフ式ディジタルカメラは測光センサを持ち、そのデータより露出値を決定して撮影するものであり、ＣＣＤに入力する光から適正露出値を演算するタイプではないからである。
本発明の目的は、フィードバック式自動露出制御システムを用いたディジタルカメラにおいてレリーズＯＮから露出条件決定までの時間を小さくしてシャッタが切れるまでのタイムラグを短縮することができるディジタルカメラの自動露出制御システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明によるディジタルカメラの自動露出制御システムは、被写体像の光束を受光し入射光量に応じた電気信号に変換する撮像素子と、該撮像素子からの電気信号をディジタルデータに変換する変換手段と、前記撮像素子における電荷蓄積を制御する露光制御手段と、前記ディジタルデータを用いて、次回の入射光量に応じたディジタルデータが所定の目標値になるように、前記露光制御手段の制御条件を演算する演算手段とを有し、前記演算手段によって求めた制御条件で前記露光制御手段による制御を繰り返すディジタルカメラの自動露出制御システムにおいて、前記演算手段は、露光条件を決定するためのスイッチを操作したタイミングにおいて、最新のディジタルデータが前記所定の目標値を中心とした許容範囲より外れている場合、最新のディジタルデータと目標値との差分値と前記露光制御手段の前回の制御条件から、記録時における前記露光制御手段の制御条件を演算するように構成されている。
本発明における前記露光制御手段を構成する制御手段のひとつは、前記撮像素子の電荷蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段である。
また、本発明における前記露光制御手段を構成する制御手段のひとつは、前記撮像素子への入射光の光束量を制御する絞り制御手段である。
さらに本発明における前記露光制御手段を構成する制御手段のひとつは、前記撮像素子から出力される電気信号を増幅する増幅器のゲインを制御するゲイン制御手段である。
【０００９】
【作用】
上記構成によれば、ＶＦ時の最新の露出レベルと適正レベルとの差からフィードバックを行わずに露光条件を決めるため、タイムラグを最小限に抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明によるディジタルカメラの自動露出制御システムの実施の形態を示す回路図である。
本図は本発明に直接関連する回路，操作部のみを書き出したもので、ＡＦ制御に関する回路部分，レリーズボタン以外の操作部分，その他の操作部により動作する回路部分などは省略してある。また、各回路間の信号線も本発明に関連する信号のみを取り出したものである。
図示しない被写体からの光１は、レンズ２，絞り３を介し固体撮像素子であるＣＣＤ４の上に結像される。ＣＣＤ４はタイミングジェネレータ１３からのタイミング信号により入射する被写体光を走査して１画面の光像（１垂直走査期間Ｖで走査される光像）を電気信号として蓄積し、１画面分を蓄積した後、画像信号の転送を行う。ＣＣＤ４はこの動作を繰り返す。
【００１１】
ＣＣＤ４から送られてくる画像信号は相関２重サンプリング回路５によりサンプリング処理が行われ、その後にＡＭＰ６で増幅される。
ＤＳＣＰ１６ではクランプ回路７によりクランプ処理された後、ＡＤ変換器８によりディジタル信号に変換される。信号処理部９では画像信号は所定形式に処理されて一時的にＳＤＲＡＭ１０に蓄積される。画像信号からは測光データ１１が抽出されて露光制御手段を兼ねる制御部１７に送られる。
制御部１７は測光データに関し、露出演算部１２によりＬＶ値を算出する。制御部１７は算出されたＬＶ値に基づき液晶表示部２０に被写体像を表示させるため所定の露出制御特性にしたがつてシャツタ速度と絞り値を決定する。
【００１２】
制御部１７は、絞り値に基づき絞りモータ制御部１４を制御し、絞り駆動モータ１５を駆動して絞り３を設定する。また、決定されたシャツタ速度に基づきタイミングジエネレータ１３を駆動する。そしてタイミングジェネレータ１３により、決定されたシャツタ速度対応のタイミング信号をＣＣＤ３に送出し、例えばＬＶ１２ならばＦ６．５，  約１／９０秒で画像信号を取り入れ、液晶駆動回路１９を駆動して液晶表示部２０に露出制御特性に基づく画像を表示する。
【００１３】
図２は、図１の回路の動作を説明するためのフローチャートである。
ディジタルカメラのパワーオンなどの所定操作により、システム回路が起動され、初期測光が行われる（Ｓ００１）。
被写体からの光１はＣＣＤ４に撮像され、タイミングジェネレータ１３の制御の下に電荷の蓄積制御が行われる（Ｓ００２）。１垂直走査期間で１画面が走査され、電荷の蓄積が行われる。つぎに蓄積されたデータは相関２重サンプリング回路５によりサンプリングされ、ＡＭＰ６により増幅され、信号処理部９で所定の処理がなされた後、ＳＤＲＡＭ一時保存される（Ｓ００３）。このデータ転送は１垂直走査期間で行われる。さらに読み出された測光データが抽出されデータバッファに蓄積される。このバッファリング動作も１垂直走査期間が当てられる。そして制御部１７によりＶＦ用の露出演算が行われ（Ｓ００４）、上述のように所定の露出制御特性に基づき絞り，シャッタ速度が決定され、このときの露出演算結果が液晶表示部２０の表示に反映される。
【００１４】
制御部１７は、レリーズボタン１８が押されレリーズオンになるか否かを監視する（Ｓ００５）。レリーズオンに未だなっていない場合には、Ｓ００２に戻り、再度、被写体像をＣＣＤ４に蓄積制御し，その後転送し，さらにデータバッファへのバッファリングを行い、ＶＦ用露出演算を行う動作を繰り返す。
【００１５】
図３は、本発明による各動作を説明するためのタイミングチャートである。
図３において、（ａ）はチェックスイッチがオン、すなわちレリーズオンのタイミングを示し、（ｂ）の下部に延びるパルス状の線間隔はＣＣＤで１画面を走査する垂直走査期間を示し、１回の垂直走査期間は例えば１／３０秒である。（ｃ）（ｄ）および（ｅ）はＣＣＤでの露光，蓄積した電気信号の転送およびデータバッファリングを示し、各動作は（ｂ）の１垂直走査期間で行われる。
図２におけるＳ００２，Ｓ００３，Ｓ００４の動作は、図３に示すように露光２２，転送２３，データバッファ２４というように３回の垂直走査期間の間に行われる。レリーズオンしない限りはこの動作が繰り返される。
【００１６】
図２に戻り、Ｓ００５においてチェックオンが検出された場合には、制御部１７は、前回のＶＦ用露出演算で算出された露出レベル（露出条件，表２参照）が図４に示すような目標値の適正露出レベルの許容範囲２５内にあるか否かを判断する。許容範囲にある場合には前回のＶＦ用露出演算で算出された露出レベルを用いる。前回のＶＦ用露出演算で算出された露出レベルが許容範囲の外である場合には、その露出レベルと目標値との差分２６（表１参照）を算出する（Ｓ００６）。
露出演算部１２は算出された差分２６に基づき記録時の露出演算（表３参照）を行う（Ｓ００７）。
【００１７】
表１〜表３は〔発明の詳細な説明〕の欄の末尾に掲載してあり、各表の見方は以下の通りである。
〔表１〕
目標値との差分はΔＳＨＴ ＡＤＲＳで表される。
測光値１．００Ａ（Ａは補正なしのときの目標値）が目標値であるとし、例えば、最新のディジタルデータが０．５Ａであるとすると、最新のディジタルデータと目標値との差分であるシャッタアドレスΔＳＨＴ ＡＤＲＳは表１から−１０となる。
〔表２〕
露光制御手段の前回の制御条件（露出レベル）はＶＦ ＳＨＴ ＡＤＲＳｎ−１  （前回のシャッタアドレス（シャッタ時間））とＶＦ ＩＲＩＳｎ−１  （前回の絞り）で表される。
露光条件の１つである前回のシャッタアドレスと今回のシャッタアドレスの関係は
ＶＦ ＳＨＴ ＡＤＲＳ００＝ＶＦ ＳＨＴ ＡＤＲＳｎ−１  ＋ΔＳＨＴ ＡＤＲＳの式で表される。
そして表２（ａ）は、もう１つの露光条件である前回の絞りＶＦ ＩＲＩＳｎ−１がＦ２．８の場合とＦ８の場合について、今回のシャッタアドレスの条件による処理の内容を示している。
〔表３〕
記録時の露光制御手段の制御条件は、シャッタアドレスＲＥＣ ＳＨＴ ＡＤＲＳと絞りＲＥＣ ＩＲＩＳで表される。
表３（ａ）は前回のＶＦ時の絞りＶＦ ＩＲＩＳｎ−１  がＦ２．８とＦ８の場合のＲＥＣ ＳＨＴ ＡＤＲＳ００の値を示している。
表３（ｂ）は表３（ａ）で求めたＲＥＣ ＳＨＴ ＡＤＲＳ００の値に対し、ＲＥＣ ＩＲＩＳがＦ２．８とＦ８の場合のＲＥＣ ＳＨＴ ＡＤＲＳの内容を示している。
【００１８】
露出演算により算出されたＬＶ値に対し、所要の露出制御特性に基づき絞り値およびシャッタ速度を決定する。これに基づき制御部１７は絞りモータ制御部１４に指令を発し、絞り駆動モータ１５を制御して絞り３を、決定した絞り値に駆動する。ＡＦ制御はこの決定された絞りが駆動される前または後で図示しないＡＦ制御手段により行われ、レンズ２は合焦位置にもたらされる。
【００１９】
制御部１７は、決定された絞り値に絞りをもたらすと、タイミングジェネレータ１３を制御し、決定されたシャッタ速度でＣＣＤ４を駆動し、撮影動作を行う（Ｓ００８）。
図３ではチェックＳＷが垂直走査期間２７のときに発生したため、その期間に算出されたＶＦ用露出演算によるＬＶ値が最も新しいデータとして許容範囲２５内か否かが判断され、許容範囲でないので、差分が演算され、記録用露出演算が行われている状態を示している。したがって記録処理になるまでは１Ｖ以下のタイムラグに収まることとなる。
【００２０】
つぎに撮影動作により取り入れた画像を信号処理部９で処理し、ＳＤＲＡＭ１０に一時的に保存する。そしてＳＤＲＡＭ１０を読み出し、所定のフォーマットに変換して図示しないカードなどのメモリに保存する。
以上の実施の形態は、画像の走査，転送などに１／３０秒の１垂直走査期間を用いているが、これら各処理には１垂直走査期間以外の期間，または時間にすることも可能である。
また、シャッタ速度と絞りのみを露光制御手段の制御条件とした例について説明したが、制御条件としてシャッタ速度と絞りにゲインを加えることも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上、説明したようにフィードバック式自動露出制御システムを用いたディジタルカメラにおいてレリーズＯＮのタイミングで、適正レベルに追い込んでいない場合には、従来はシャッタが切れるまでに一定のタイムタグが生じていたが、本発明によればレリーズＯＮのタイミングで、適正レベルの目標値との差分を加味し、適正露光となるシャッタスピード，絞り値，ゲイン等を予測演算し、記録用の露光を行うので、フィードバックを繰り返す必要はなく、レリーズＯＮから露光までのタイムラグを短縮することができる。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディジタルカメラの自動露出制御システムの実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１の回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明による各動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】適正露出レベルの範囲を説明するための図である。
【図５】従来のディジタルカメラの自動露出制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来システムの各動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  被写体光
２  レンズ
３  絞り
４  ＣＣＤ
５  ＣＤＳ（相関２重サンプリング回路）
６  ＡＭＰ
７  クランプ回路
８  ＡＤ変換器
９  信号処理部
１０  ＳＤＲＡＭ
１１  測光データ
１２  露出演算部（演算手段）
１３  タイミングジェネレータ
１４  絞りモータ制御部
１５  絞り駆動モータ
１６  ＤＳＣＰ
１７  露光制御手段を兼ねる制御部
１８  レリーズボタン
１９  液晶駆動回路
２０  液晶表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004153497.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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