(57)【要約】【課題】光学フィルタ、絞りもしくは電子シャッタの状態が不連続に変化する場合であっても、違和感の無い動画を出力する撮像装置を提供する。【解決手段】輝度レベルに応じて光学フィルタ１０２の位置を変化させ、光学系１００，１０１，１０２を通過する光に回折を生じさせない位置に光学フィルタ１０２を固定し、電子シャッタもしくは絞り１０１で光量を制御する露出制御手段１１２，１１０を有し、光学フィルタ、絞りもしくは電子シャッタの状態が不連続に変化する場合は、輝度レベルが適正値となるまで、出力画像を前フレーム画像に固定したままにする。【選択図】図１
2007180903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ、絞り及び光量を制限する為の光学フィルタを具備する光学系と、
撮像素子から得られる画像信号よりフレーム単位の画像を作成して動画を生成する動画生成手段と、
前記撮像素子からの出力より輝度レベルを算出する輝度レベル算出手段と、
前記撮像素子に露光させる時間を制御する電子シャッタと、
前記輝度レベルに応じて前記光学フィルタの位置を変化させ、前記光学系を通過する光に回折を生じさせない位置に前記光学フィルタを固定し、前記電子シャッタもしくは絞りで光量を制御する露出制御手段と、
を有する撮像装置において、
前記光学フィルタ、前記絞りもしくは前記電子シャッタの状態が不連続に変化する場合は、前記輝度レベルが適正値となるまで、出力画像を前フレーム画像に固定したままにすることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
被写体の動きの大きさを検出する動き検出手段を有し、
前記動き検出手段により検出された被写体の動きの大きさがある一定レベル以上の時には、前記光学フィルタ、前記絞りもしくは前記電子シャッタの状態が不連続に変化する場合でも、出力画像を前フレーム画像に固定しないことを特徴とする請求項１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、光学フィルタ、絞り、電子シャッタを有するビデオカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学系に、光量制限の為に絞りやＮＤフィルタなどの光学フィルタを装備した撮像装置においては、光学フィルタが中間位置に存在する時には光学系のＭＴＦ（絞り位置とレンズの結像性能の指標（Modulation Transfer Function））が劣化する。そのため、解像感が落ち、画像がボケるという現象があった。これを回避する為に、従来、光学フィルタが中間回折の発生するような位置にならないように該光学フィルタの位置制御を行い、その代わりに電子シャッタ等で光量を制限制御するようにした装置（特許文献１）が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−８４４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来装置においては、被写体光が、暗い状態から明るい状態に変化する時や逆に明るい状態から暗い状態に一様に変化するときには、絞りや電子シャッタが大きく不連続に変化してしまう。この際、絞りの応答性や電子シャッタの誤差により出力画像の輝度値が大きくばらつき、不自然な画像が出力されてしまっていた。
【０００４】
（発明の目的）
本発明の目的は、暗い状態から明るい状態にもしくは明るい状態から暗い状態に一様に外光輝度が変化し、光学フィルタ、絞りもしくは電子シャッタの状態が不連続に変化するような場合であっても、違和感の無い動画を出力することのできる撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、レンズ、絞り及び光量を制限する為の光学フィルタを具備する光学系と、撮像素子から得られる画像信号よりフレーム単位の画像を作成して動画を生成する動画生成手段と、前記撮像素子からの出力より輝度レベルを算出する輝度レベル算出手段と、前記撮像素子に露光させる時間を制御する電子シャッタと、前記輝度レベルに応じて前記光学フィルタの位置を変化させ、前記光学系を通過する光に回折を生じさせない位置に前記光学フィルタを固定し、前記電子シャッタもしくは絞りで光量を制御する露出制御手段とを有する撮像装置において、前記光学フィルタ、前記絞りもしくは前記電子シャッタの状態が不連続に変化する場合は、前記輝度レベルが適正値となるまで、出力画像を前フレーム画像に固定したままにする撮像装置とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光学フィルタ、絞りもしくは電子シャッタの状態が不連続に変化する場合であっても、違和感の無い動画を出力することができる撮像装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１および実施例２に示す通りである。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明の実施例１に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図である。図１において、１００はレンズであり、被写体像からの光量を収束し、焦点を合わせるためのＡＦ機構、ズーム機構が組み込まれている。１０１は被写体像の光量を制御し、ＡＥ（自動露出制御）を行う絞り、１０２は絞り１０１に貼り付けられた光量を制限するＮＤフィルタである。１０３は絞り１０１の位置を検出する絞り位置センサ、１０４はレンズ１００や絞り１０１を駆動するレンズドライバである。
【０００９】
１０５は主にレンズ１００を通過した被写体光を電気信号に変換する半導体撮像素子であるＣＣＤ、１０６はＣＣＤ１０５を制御するＣＣＤドライバである。１０７はＣＣＤ１０５より出力される電気信号から信号レベルを取り出すＣＤＳ（相関２重サンプリング）である。１０８はＣＤＳ１０７より出力されるアナログ画素信号に適当な利得をかけるＡＧＣ（ゲイン・コントロール・アンプ回路）、１０９はアナログ画素信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部である。１１０はＣＰＵ（後述）に制御され、画像処理、ＤＶ変換等を行う回路群である画像処理部、１１１は画像処理部でＤＶフォーマットなどに変換された画像データを記録する為の記録部である。１１２はＣＰＵであり、レンズ制御、ＡＥ制御、画像処理部１１０の制御をしたり、電子シャッタの速度制御の為にＣＣＤ１０５を制御したり、などの撮像装置全体の制御を司る。
【００１０】
図２は、絞り１０１のＦ値とレンズ１００のＭＴＦの関係を示す図であり、横軸にＦ値（絞り値）をとり、縦軸にＭＴＦをとった場合の関係図である。図２に示すように、Ａ（Ｆ２．２）〜Ｂ（Ｆ５．６）において、レンズ１００のＭＴＦが劣化している。
【００１１】
図３は、被写体像の明るさに対する絞り値及び電子シャッタ速度の制御の一例を示す図である。レンズ１００、ＮＤフィルタ１０２及び絞り１０１を通過した被写体光は、ＣＣＤ１０５に露光され、ここで電気信号に変換される。その後はＣＤＳ１０７にて信号レベルに変換され、ＡＧＣ１０８で増幅され、Ａ／Ｄ変換部１０９にてデジタルデータに変換されて画像処理部１１０に出力される。
【００１２】
ＣＰＵ１１２により制御される画像処理部１１０では、１／６０〔ｓ〕間隔で１フィールド分の画像を作成し、ＤＶフォーマットに変換する。その後は記録部１１１に上記１フィールド分の画像が記録される。また、画像処理部１１１の内部では、フィールド単位もしくは数フィールド単位で、画像信号の輝度レベルを算出している。ＣＰＵ１１２はその輝度レベルに基づいて、レンズドライバ１０４を介して絞り１０１の位置を絞り位置センサ１０３の出力を監視しながら変化させる。そして、絞り１０１が前記レンズ１００を通る光に回析を生じさせる位置にならないように該絞り１０１を固定し、電子シャッタで光量制御を行う。
【００１３】
ここで、被写体光が暗い場合、図３において、絞り１０１はａで示す絞り開放に、電子シャッタは１／６０〔ｓ〕に、それぞれ設定される。徐々に被写体が明るくなると、絞り値は大きくなり、ｂで示すＦ２．２に、電子シャッタは１／６０〔ｓ〕に、それぞれ設定される。
【００１４】
さらに被写体が明るくなり、図２で示した様に絞り１０１がＦ２．２以上となると、ＭＴＦが劣化し始める。そのため、ＣＰＵ１１２は絞り１０１をＦ２．２に固定したままで、電子シャッタを高速にして露出制御を行う。更に被写体光が明るくなると、電子シャッタをより高速にし、絞り１０１はＦ２．２のままで、図３のｃで示す位置、すなわち電子シャッタを１／４００〔ｓ〕に設定する。上記のＦ２．２、シャッタ速度１／４００〔ｓ〕は、ほぼＦ５．６、電子シャッタ１／６０〔ｓ〕の組合せとほぼ等価となる。
【００１５】
図２に示すように、Ｆ５．６でのＭＴＦはほぼ回復しているので、被写体が少しでも明るくなれば、絞り１０１は図３のｄで示すＦ５．６に、電子シャッタは１／６０〔ｓ〕に設定される。この時、絞り１０１はＦ２．２からＦ５．６に、電子シャッタは１／４００［ｓ］から１／６０［ｓ］に不連続に変化してしまう。よって、この際に出力される画像は適切な輝度レベルを保つ事ができず、明るい画像もしくは暗い画像となってしまう。
【００１６】
そこで、本実施例１では、輝度レベルを検出しつつ、適切な輝度レベルになるまで、画像を前フレーム画像に固定するようにする。つまり、絞り１０１もしくは電子シャッタの状態が不連続に変化する時には、上記輝度レベルが適正値となるまで前フレーム画像に固定するようにしている。これにより、ＭＴＦの劣化する領域は使わず（解像感を劣化させず）、出力画像に大きな輝度変化をさせる事なく制御できるので、自然な違和感の無い画像を与えることが可能となる。
【００１７】
上記の実施例１では、絞り１０１にＮＤフィルタ１０２を貼り付けてある場合を例にしているが、ＮＤフィルタ１０２が独立に制御される場合であっても、上記と同様の制御が可能となる。この場合、ＣＰＵ１１２は輝度レベルに基づいて、ドライバを介してＮＤフィルタ１０２の位置を該ＮＤフィルタ用の位置センサの出力を監視しながら変化させる。そして、ＮＤフィルタ１０２がレンズ１００を通る光に回析を生じさせる位置にならないように該ＮＤフィルタ１０２を固定し、絞り１０１もしくは電子シャッタで光量制御を行う。
【００１８】
また、図３のｄの位置時から被写体光の輝度がふらつく時は、Ｆ値、電子シャッタが不連続に交互に変化してしまい、画像が前フレームの画像に固定されてしまう。そこで、ヒステリシスを持たせ、Ｆ値のみで連続的に制御するようにしても良い。なお、本実施例１で用いたＦ値及び電子シャッタ速度はあくまでも一例であり、この限りではない。
【実施例２】
【００１９】
図４は本発明の実施例２に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図であり、図１と同じ部分は同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２０】
図１に示す実施例１とは、画像処理部１１０での制御が一部異なるのみである。図４の画像処理部１１０内には、被写体の動きを検出する被写体動き検出部２１０を具備している。
【００２１】
画像処理部１１０は、上記実施例１と同様に、被写体の輝度レベルを参照しつつ絞り制御を行う。被写体光が一様に変化したときに、絞り１０１の位置及び電子シャッタの速度が、図３のｃの位置からｄの位置に変化する場合、ＣＰＵ１１２は画像処理部１１０内の動き検出部２１０より被写体の動く大きさを示す動き値を検出する。この動き値は、被写体の動きが激しくなると大きくなるような数値である。
【００２２】
ＣＰＵ１１２は、上記動き値がある一定レベル以上であると判定した場合は、前フレームの画像に固定をせずに通常の画像の出力を行い、それ以下の場合は、画像を前フレーム画像に固定する。尚、上記動き値の一定レベルとは、画像を固定すると不自然に見えてしまう被写体の動きの激しさを示す、予め求められている動き値の閾値であり、ＣＰＵ１１２内部に記憶されている。
【００２３】
なお、上記動き検出部２１０での動き値の算出は、フィールド毎の被写体の変化を画像処理により算出したり、ジャイロセンサを具備し、撮像装置本体の動きを基に算出したり、前者後者の両データを基に算出してもよい。
【００２４】
以上の実施例２によれば、被写体の動き値が予め定められたある一定レベルよりも大きくなる、つまり画像を固定すると不自然に見えてしまうような激しい被写体の動きがある場合には、絞り１０１もしくは電子シャッタの状態が不連続に変化する時であっても、前フレーム画像に固定をしないようにして、より自然な画像を出力するようにしている。これにより、より自然で違和感の無い画像を与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１に係わる撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１及び実施例２においてＦ値とＭＴＦの関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例１及び実施例２において被写体光とＦ値及び電子シャッタの関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係わる撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００    レンズ
１０１    絞り
１０２    ＮＤフィルタ
１０３    絞り位置センサ
１０４    レンズドライバ
１０５    ＣＣＤ
１０６    ＣＣＤドライバ
１０７    ＣＤＳ
１０８    ＡＧＣ
１１０    画像処理部
１１２    ＣＰＵ
２１０    被写体動き検出部
【図１】
2007180903.tif 000003
【図２】
2007180903.tif 000004
【図３】
2007180903.tif 000005
【図４】
2007180903.tif 000006