(57)【要約】【課題】  撮像素子によっては電荷蓄積時間を制御できない期間がある。撮影中にこの期間の付近において不自然な輝度変化が発生してしまうことを防止する。【解決手段】  撮像素子の電荷掃き捨て動作を禁止した場合は、撮像素子から得られる映像信号が所定以上変化しない限りは、露出を固定する。【選択図】  図４
2005080088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子に入射した光が電荷として蓄積される時間を変化させる電荷掃き捨て手段と、
前記電荷掃き捨て手段を作動させる期間を制限する電荷掃き捨て禁止手段と、
前記撮像素子に蓄積される電荷より得られる映像信号の信号量を検出する映像信号量検出手段と、
前記映像信号量検出手段により検出された映像信号量をもとに露出制御を行う露出制御手段とを有し、
前記電荷掃き捨て禁止手段が電荷掃き捨て手段の作動を禁止した場合は、前記映像信号量検出手段により検出された映像信号量の変化が閾値を超えるまでは、前記露出制御手段は露出を固定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
入射した光を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子に入射した光が電荷として蓄積される時間を変化させる電荷掃き捨て手段と、
前記電荷掃き捨て手段を作動させる期間を制限する電荷掃き捨て禁止手段と、
前記撮像素子に蓄積される電荷より得られる映像信号の信号量を検出する映像信号量検出手段と、
前記映像信号量検出手段により検出された映像信号量をもとに露出制御を行う露出制御手段と、
時間を計測する計時手段とを有し、
前記電荷掃き捨て禁止手段が電荷掃き捨て手段の作動を禁止した場合は、前記映像信号量検出手段により検出された映像信号量の変化が所定時間以上継続するまでは、前記露出制御手段は露出を固定することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
入射した光を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子に入射した光が電荷として蓄積される時間を変化させる電荷掃き捨て手段と、
前記電荷掃き捨て手段を作動させる期間を制限する電荷掃き捨て禁止手段と、
前記撮像素子に蓄積される電荷より得られる映像信号の信号量を検出する映像信号量検出手段と、
前記映像信号量検出手段により検出された映像信号量をもとに露出制御機構を用いて露出制御を行う露出制御手段とを有し、
前記電荷掃き捨て禁止手段が電荷掃き捨て手段の作動を禁止した場合は、露出制御手段は前記露出制御機構とは異なる機構を用いて露出制御を補うことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルカメラ・デジタルビデオカメラなどの撮像装置における自動露出制御の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラやビデオカメラの自動露出制御を行うために、アイリス（絞り）、ＮＤ、電子シャッター、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）などの制御が行われている。このうち、電子シャッターによる露出制御はＣＣＤ等撮像素子の電荷蓄積時間を制御することで露出量を制御している。具体的には電荷掃き出しパルスを制御することによって電荷蓄積時間を制御し、露出量を制御している。この電荷掃き捨てパルスはその他の露出制御手段と同様に、測光されたデータに基づき制御されている。しかしながら、ＣＣＤ等の撮像素子によっては電荷掃き捨てパルスの出力禁止期間が存在する。従来ではこの禁止期間は止むを得ない領域のため、露出制御として制御不可能な領域であり、制御すべき露出量としては連続であっても、実際は非連続的な露出制御になっていた。
【０００３】
図１は電荷掃き捨てパルスの出力禁止期間がフィールド期間の始まりの部分に存在する例であり、フィールド期間以内の電子シャッター速度で制御されている状態を示している。また、図２はフィールド期間以内の制御ではなく、フレーム読み出し時における電子シャッター制御の状態を示している。通常は電子シャッター速度制御は測光データに基づき可能な限り連続的に制御されるため、基本的には図１に示すような例えば電子シャッター速度１／６０のフィールド期間内の電子シャッター制御から図２に示すような例えば電子シャッター速度１／４５のフレーム読み出し時のシャッター制御まで可能な限り連続的に制御されている。
【０００４】
しかしながら、前述の通り撮像素子の中には電荷掃き捨てパルスの出力期間に禁止期間が存在するものもある。この禁止期間が存在する撮像素子を用いた場合、図３の斜線に示すような電子シャッター制御として連続には制御不可能な領域が存在することとなる。つまり、この制御不可能な領域をまたぐ制御においては電荷蓄積量が不連続に変化することとなり映像として不自然な輝度変化となってしまっていた。
【特許文献１】特開平６−６２３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に従来の露出制御はその時点の映像情報の輝度レベルを測光し、その数値または数値パターンをもとに制御命令が出され制御を行っている。または、ユーザによるボタン操作等の特別な命令により露出制御が行われている。この露出制御は基本的に可能な限り連続的に制御されている。当然ながら撮像素子の電荷蓄積時間制御、つまり電子シャッター制御においても可能な限り連続的に電荷掃き捨てパルスを制御することによって、電荷蓄積時間を可能な限り連続的に制御している。
【０００６】
しかしながら、撮像素子によっては、電荷掃き捨てパルスの禁止期間等が存在し、その期間において実際は電荷蓄積時間を制御できない期間が存在する。この期間をまたぐ制御においては映像信号の輝度変化が不自然になってしまう現象がおこる。この現象は撮像素子に依存するため避けて通ることは出来ないが、この付近で制御する場合、もしくはこの区間をまたいで行ったり来たりする制御においては不自然な輝度変化が頻繁に発生してしまうという問題がある。本発明は上記欠点を改善し、撮影中に撮像者の望まない不自然な輝度変化の発生を最小限にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する手段として、電荷掃き捨てパルスの禁止期間をまたぐ制御において電荷掃き捨てパルスの出力禁止制御を行い、ある一定以上の輝度レベルであるかを判断し、ある一定以下の輝度レベルの時には現在の露出制御を維持する制御を行う。またはある一定時間以上露出制御すべき露出量が続かない限り電荷掃き捨てパルス禁止期間をまたぐ制御を行わず現在の露出量を維持する露出制御を行う。または掃き出しパルスの出力禁止区間内での露出制御を電子シャッター制御以外の露出制御手段により露出制御を補う露出制御を行い、不自然な輝度変化、または大きな輝度変化の発生を最小限にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この手法を用い露出制御または自動露出制御を行うことによって、前記のような撮像中に撮影者が望まない不自然または不適切な輝度変化の発生を抑制または回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の自動露出制御を行う撮像装置および本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。本発明の撮像装置の構成図では１７、１８等の回路をマイクロコンピュータとは別に図示してあるが、この限りではなく、マイクロコンピュータ等に内臓されている場合も含むものとする。
【実施例１】
【００１０】
図４は本発明を実施する撮像装置の要部構成図である。同図において、１は撮像レンズ（簡略して１枚のみで図示）、２はアイリスである絞り機構、６はＮＤフィルターを示している。１０はＣＣＤ等の固体撮像素子であり、通常この素子に蓄えられた画像情報の電荷を１２に示すサンプリングおよび増幅を経て、１３に示すＡ／Ｄ変換機によりデジタルデータとして１４に示すデジタル信号処理回路等へ送られる。
【００１１】
また、通常の自動露出制御は１４のデジタル信号処理回路により特定の信号処理を経て１６に示すマイクロコンピュータ等へデータが読み込まれ、このデータまたは露出制御用に換算された輝度情報をもとにマイクロコンピュータ等は露出制御対象選択回路によってアイリス４、ＮＤフィルター駆動装置８、撮像素子駆動装置および電荷掃き捨て装置１１等を露出制御対象に選択し、露出制御を行っている。
【００１２】
しかしながら、本発明の自動露出制御は上記の露出制御だけでなく、２０に示す電荷掃き捨てパルス出力禁止装置において、露出制御手段の一つである電子シャッター制御における電荷掃き捨てパルスの出力禁止をおこなう制御かどうかを判断する。ここで、上記判断条件に合致した場合において、露出制御の変更が必要な信号変化または信号レベルに達した場合であっても、１７に示す信号変化量検出回路または１８に示す信号量検出回路によって、あらかじめ定められたある一定以上の信号変化または信号量にならない限り露出制御を掃き捨てパルス禁止制御直前の露出状態、またはあらかじめ定められた露出状態を維持する制御を行うことを特徴とする撮像装置である。
【００１３】
ここで本実施例における露出の維持または固定とは，露出制御を行っているパラメータを維持あるいは固定することであり、例えば、アイリス、ＡＧＣ、ＮＤ、電子シャッター速度の全ての制御を固定することである。
【００１４】
具体的な数値例としては、ある撮像素子において電荷掃き捨てパルスの本数で電子シャッター制御を行うことを特徴とする撮像素子において、電荷掃き出しパルスの１フィールド期間のパルス出力可能本数が５３４本であり、電荷掃き捨てパルスの出力禁止期間が電荷掃き出しパルス２７本分とされている場合、掃き出しパルス５３４本から２７本までは連続して可変し電子シャッター速度を制御することが出来る。また例えばフレーム読出しの場合に掃き出しパルスの出力可能本数が１０６８本である場合、フレーム読出し時の掃き出しパルス本数は同様に２７本から５３４本までは連続して可変することが可能である。しかしながら本例の場合、フィールド読出しからフレーム読出しへの移り変わり、またはフレーム読出しからフィールド読出しへの移り変わりの際に、電荷掃き捨てパルスの出力禁止期間が存在し、電荷掃き捨て禁止制御を行うため、電荷掃き捨てパルスの出力本数として２７本分が不連続になってしまう。
【００１５】
このような制御条件の時にこの不連続期間を越えて行ったり来りする制御、つまり例えば電子シャッター速度１／６０のフィールド読み出し時と電子シャッター速度１／４５のフレーム読み出しを繰り返すような露出制御の輝度変化が起きている場合、撮影される映像は、上記のような不連続な制御が繰り返されるため不自然または大きな不連続な輝度変化が連続して起きてしまう。このような現象を避けるために上記の掃き捨てパルス禁止制御中において上記状態を監視し上記条件に合致した場合で露出制御対象が電子シャッター速度の制御中に、例えば電子シャッター速度が１／６０で制御されており電子シャッター速度１／４５への露出制御の変更が必要な信号変化または信号レベルに達した場合であっても、あらかじめ定められたある一定以上の信号変化量等に達しない限り電子シャッター速度１／４５への制御は行わず、上記条件に合致する直前の露出状態電子シャッター速度１／６０や、またはあらかじめ定められた露出状態を維持することで、不自然・不連続な輝度変化が頻繁に発生するのを回避することが出来るのである。
【実施例２】
【００１６】
上述の実施の形態１と同様に通常の自動露出制御が行われており、上記と同様に電荷掃き捨てパルス出力禁止制御が必要な場合は２０に示す電荷掃き捨て禁止回路において禁止制御を行っている。例えば現在電子シャッター速度１／６０で固定制御されており現在の自動露出制御の制御対象がアイリスの制御であるとする。ここで輝度変化が起こり、アイリスの制御限界またはＦ８．０等のあらかじめ定められたアイリスの制御停止レベルに達している場合で次の自動露出制御の制御対象が電子シャッター速度であり上記条件に合致した場合、同様にあらかじめ定められた信号変化等が起こらない限り、直前の露出状態であるアイリス制御の限界レベルまたはＦ８．０等の制御停止レベルにおいて露出状態を維持する、または自動露出制御対象は電子シャッター制御に移り変わっているが露出状態はアイリスＦ８．０等の固定で電子シャッター速度１／６０の状態を維持（ＡＧＣ・ＮＤ等も状態を維持）することで不自然・不連続な映像の輝度変化を極力回避することが可能となる。
【実施例３】
【００１７】
上記実施の形態１，２と同様に自動露出制御中で例えばアイリスＦ８．０、ＮＤ退避、電子シャッター速度１／６０、ＡＧＣ０ｄＢの状態において、現在の露出制御対象が電子シャッターであった場合において、次の露出状態が電子シャッター速度１／４５である場合に電荷掃き捨てパルスの出力禁止制御を行うべき輝度変化が起きたとする。この場合は当然ながら上記課題に示すような不自然な輝度変化が起こりうる。このような状態において、ある一定の輝度変化が例えば１秒以上続かない限り電子シャッター速度を１／４５に制御しない様に設定しておいたとする。この場合、本課題における最悪な輝度変化が続いたとしても、不自然な輝度変化は少なくとも１秒以上の周期をもって繰り返すこととなる。つまりこのようにある一定の時間を設定しておくことによって不自然・不連続な映像の輝度変化の発生頻度を抑制することが可能となる。
【実施例４】
【００１８】
上記実施の形態１，２と同様に自動露出制御中で例えばアイリスＦ８．０、ＮＤ退避、電子シャッター速度１／６０、ＡＧＣ０ｄＢの状態において、現在の露出制御対象が電子シャッターであった場合において、次の露出状態が電子シャッター速度１／４５である場合に露出制御を行うべき輝度変化が起きたとする。この場合は当然ながら上記課題に示すような不自然な輝度変化が起こりうる。このような状態において、実施の形態１の例のように掃き出しパルス出力禁止期間がパルス２７本分である場合、この２７本分の露出制御は従来の露出制御においては回避することが出来なかった。しかしながら、この２７本分相当の露出制御を次に行うべき制御対象やあらかじめ定められた制御対象、例えばＡＧＣによる露出制御で０ｄＢから１ｄＢまでの１ｄＢがパルス２７本分相当の露出制御に相当する場合は、ＡＧＣを０ｄＢから１ｄＢへ連続して制御させることによって不連続な輝度変化を実質的に連続な輝度変化になるように補い、上記課題である不自然・不連続な輝度変化の発生を抑制または回避することが可能となる。
【００１９】
また、この場合はその後に起こる輝度変化に自動露出制御が露出制御を行う時にも同様にあらかじめ定められた制御方法、例えばＡＧＣで補った場合でＡＧＣを先にもとの状態に戻すように定められている場合においてはその後の輝度変化に対しては本来なら他の露出制御が制御対象であってもＡＧＣをもとの状態までは制御することによってあらゆる輝度変化に対し不自然・不連続な輝度変化を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】フィールド読み出し時の例を示す図である。
【図２】フレーム読み出し時の例を示す図である。
【図３】問題となる制御不可能期間を示した図である。
【図４】本発明を実施する撮像装置の構成例の図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  撮像レンズ
２  アイリス（絞り機構）
３  絞り機構用モータ
４  絞り機構駆動装置
５  絞り機構位置検出装置
６  ＮＤフィルター
７  ＮＤフィルター用モータ
８  ＮＤフィルター駆動装置
９  ＮＤフィルター位置検出装置
１０  ＣＣＤ
１１  撮像素子駆動装置および電荷掃き捨て装置
１２  ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
１３  Ａ／Ｄ回路
１４  デジタル信号処理回路
１５  記録媒体
１６  マイクロコンピュータ（コントローラ）
１７  映像信号変化量検出回路
１８  映像信号検出回路
１９  タイマカウンタ
２０  電荷掃き捨て禁止装置
２１  露出制御対象選択回路
２２  積分量変化検出回路
【図１】
2005080088.tif 000003
【図２】
2005080088.tif 000004
【図３】
2005080088.tif 000005
【図４】
2005080088.tif 000006