(57)【要約】  【課題】  動画撮影時に、被写体の輝度変化に対応したゲイン設定を行うと共に、ゲイン設定切換え時に生じる撮影画像の輝度変化による画像劣化を低減すること。  【解決手段】  第１の増幅手段と、第２の増幅手段の出力との合計が入射光量に基づく露出制御手段の出力である制御ゲインによって決定され、第１の増幅手段に設定される第１のゲインと第２の増幅手段に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えを、制御ゲインが所定の第１の閾値以上かつ第１の閾値と第２の閾値の範囲内にある場合に、撮像装置本体のブレ検出手段の出力に基づきパン／チルト判定手段によってパンニングと判定された場合に行う。また、パンニングでない場合は、ゲイン制御手段によって露出制御手段の所定時間毎の出力変化量を算出し、変化量が所定の閾値以上と判断された場合に、第１の増幅手段の第１のゲインと第２の増幅手段の第２のゲインを切り換えるようにする。【選択図】  図１
2013106227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学手段と、
前記撮像光学手段によって集光される入射光を電気信号へ変換する撮像手段と、
前記電気信号を第１のゲインで増幅する第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段の出力を前記第１のゲインより細かい刻み幅の第２のゲインで増幅する第２の増幅手段と、
前記第１の増幅手段の出力と、前記第２の増幅手段の出力の合計が、前記撮像素子への入射光量に基づいて決定する制御ゲインを算出する露出制御手段と、
装置本体のぶれを検出するブレ検出手段と、
前記ブレ検出手段の出力から装置本体がパンニング状態あるいはチルティング状態であるかをの判定するパン／チルト判定手段と、
前記露出制御手段の出力と前記パン／チルト判定手段の出力に基づいて前記第１の増幅手段と前記第２の増幅手段の各々のゲイン設定を制御するゲイン制御手段と、を備え、
前記ゲイン制御手段は、前記露出制御手段の所定時間毎の出力変化量を算出し、該出力変化量が所定値以上と判断された場合及び前記パン／チルト判定手段によってパンニング状態あるいはチルティング状態であると判定された場合に、第１の増幅手段のゲイン設定を切換えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ゲイン制御手段は、前記第１のゲイン切換えのゲイン幅があらかじめ設定されており、前記制御ゲインに基づくゲイン設定変更ポイントが該ゲイン幅の範囲内にあるときは、前記パン／チルト判定手段による判定結果がパンニング状態あるいはチルティング状態でないと判定された場合は、前記露出制御手段の出力変化量の大きさに基づいて、前記第１のゲインを切換え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】
ズームレンズを含む撮像光学手段と、
前記ズームレンズを駆動するレンズ駆動手段と
前記ズームレンズの位置を検出しズームレンズの位置から焦点距離を算出する焦点距離算出手段と、
前記撮像光学手段によって集光される入射光を電気信号へ変換する撮像手段と、
前記電気信号を第１のゲインで増幅する第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段の出力を前記第１のゲインより細かい刻み幅の第２のゲインで増幅する第２の増幅手段と、
前記第１の増幅手段の出力と、前記第２の増幅手段の出力の合計が、前記撮像素子への入射光量に基づいて決定する制御ゲインを算出する露出制御手段と、
前記露出制御手段の出力と前記焦点距離算出手段の出力とに基づいて前記第１の増幅手段と前記第２の増幅手段の各々のゲイン設定を制御するゲイン制御手段と、を備え、
前記ゲイン制御手段は、前記露出制御手段の所定時間毎の出力変化量を算出し、該出力変化量が所定値以上と判断された場合及び前記ズームレンズ位置検出手段の出力変化によって画角変更操作がなされたと判定された場合に、第１の増幅手段のゲイン設定を切換えることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記ゲイン制御手段は、前記第１のゲイン切換えのゲイン幅があらかじめ設定されており、前記制御ゲインに基づくゲイン設定変更ポイントが該ゲイン幅の範囲内にあるときは、前記ズームレンズ位置検出手段の出力変化によって画角変更操作がされていないと判定された場合は、前記露出制御手段の出力変化量の大きさに基づいて、前記第１のゲインを切換えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
フォーカスレンズを含む撮像光学手段と、
前記フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動手段と、
前記フォーカスレンズによって調節される焦点の合焦状態を検出する合焦判定手段と、
前記撮像光学手段によって集光される入射光を電気信号へ変換する撮像手段と、
前記電気信号を第１のゲインで増幅する第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段の出力を前記第１のゲインより細かい刻み幅の第２のゲインで増幅する第２の増幅手段と、
前記第１の増幅手段の出力と、前記第２の増幅手段の出力の合計が、前記撮像素子への入射光量に基づいて決定する制御ゲインを算出する露出制御手段と、
前記露出制御手段の出力と前記合焦判定手段の出力とに基づいて前記第１の増幅手段と前記第２の増幅手段の各々のゲイン設定を制御するゲイン制御手段と、を備え、
前記ゲイン制御手段は、前記露出制御手段の所定時間毎の出力変化量を算出し、該出力変化量が所定値以上と判断された場合及び前記合焦判定手段の出力に基づき合焦位置の再検出動作がなされたと判定された場合に、第１の増幅手段のゲイン設定を切換えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記ゲイン制御手段は、前記第１のゲイン切換えのゲイン幅があらかじめ設定されており、前記制御ゲインに基づくゲイン設定変更ポイントが該ゲイン幅の範囲内にあるときは、前記合焦判定手段の出力に基づき合焦位置の再検出動作がされていないと判定された場合は、前記露出制御手段の出力変化量の大きさに基づいて、前記第１のゲインを切換えることを特徴とする請求項５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、撮像装置及びその制御方法に関し、詳しくは、動画撮影時の撮像装置の感度制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いたデジタルビデオカメラでは、撮影シーンの輝度変化に基づき自動的に感度を制御し、適正露出で撮影可能な機能（以下、自動露出制御機能）を備えている。この自動露出制御機能は、光学的な絞り・ＮＤ制御および時間的な電子シャッター制御、更にはカメラ内部の電気信号を増幅する電気的なゲイン制御によって入射光量の調節を実現している。電気信号のゲイン制御は信号レベルと同時にノイズレベルも同様に増幅してしまうため、自動露出制御機能は、絞り・ＮＤ制御と電子シャッター制御での入射光量の調節を優先的に行うことが一般的である。
【０００３】
しかしながら、撮影シーンの照度が低く、絞り・ＮＤ制御と電子シャッター制御では十分な光量が得られない場合には電気信号のゲイン制御が必須となる。この電気信号のゲイン制御には、いくつかの方法があり、例えば、信号処理系統内に複数設けられた増幅手段の前段で大きくゲインをかけ、後段で前段より刻み幅の細かいゲインをかけることによって、ノイズの少ない画像を得るというものがある。
【０００４】
具体的には、撮像素子のレイアウト構成上、ゲインの設定が１倍、２倍、４倍等の離散的となる撮像素子内部に設ける前段のアナログ増幅手段と、前記アナログ増幅手段より細かい刻み幅のゲイン設定が可能な撮像素子より後段の電気回路に設けるデジタル増幅手段とを、各々備える構成とする。前述の構成において、後段のデジタル増幅手段の細かい刻み幅のゲイン制御を行い、所定時間経過後に撮像素子内部のアナログ増幅手段の離散的なゲイン制御を組み合わせることで増幅時のノイズの影響を低減しつつ、連続的なゲイン制御を可能とする撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の提案として、ゲイン分割ステップの大きい第１の増幅手段とゲイン分割ステップのより小さい第２の増幅手段を備え、二つの増幅手段のゲイン特性が線形な特性となるように、前記第１の増幅手段のゲイン切換えを考慮して、前記第２の増幅手段のゲインを変化させる撮像装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
前述の特許文献１は、動画撮影時の輝度変化を滑らかにするため、被写体の輝度が低下してからあらかじめ設定された時間の間は、アナログ増幅手段のゲインは変えずに、後段のデジタル増幅手段のゲインによってゲイン調節を行う。その後、被写体の輝度が変化してから変化した輝度レベルのままあらかじめ設定した時間が経過したら、アナログ増幅手段のゲインを変えるとともにデジタル増幅手段のゲインも変え、最終的なトータルゲインが変わらないゲイン制御を行うように制御を可能としている。
【０００７】
また、前述の特許文献２は、動画撮影時の輝度変化を滑らかにするため、第１および第２の二つの増幅手段のゲイン特性が線形な特性となるように、前記第１の増幅手段のゲイン切換えを考慮して、前記第２の増幅手段のゲインを変化させている。そして、ゲイン分割ステップの大きい第１の増幅器のゲイン切換り時に生じるノイズを含む映像信号部分を有する映像フレーム信号を、他のフレーム信号に置き換えることで、映像信号に生じるノイズの影響をなくすことを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０４９９８１号公報
【特許文献２】特許第０３５７３４４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１では、動画撮影時の輝度の変化に対して、あらかじめ設定された時間の間は前段のアナログ増幅手段によるゲイン変更をせず、後段のデジタル増幅手段のみでゲイン調節を行い、その後、被写体の輝度変化が変化した輝度レベルのままあらかじめ設定された時間経過後に、アナログ増幅手段のゲインを変えるとともにデジタル増幅手段のゲインも変え、最終的なトータルゲインが変わらないゲイン調節を行うように制御するため、以下のような問題があった。
【００１０】
例えば、アナログ増幅手段とデジタル増幅手段のゲイン切換えを、被写体の輝度が変化した輝度レベルのままあらかじめ設定された時間経過後の輝度レベルが安定した状態で行っているので、ゲイン切換え時の切換えノイズが目立つ場合がある。
【００１１】
また、動画撮影時の輝度の変化に対して、あらかじめ設定された時間の間は前段のアナログ増幅手段のゲイン変更量を所望のゲイン変更量の半分程度とし、前段のアナログ増幅手段のゲインに不足する分を後段のデジタル増幅手段によってゲイン調節を行い、その後、被写体の輝度変化が変化した輝度レベルのままあらかじめ設定された時間経過後に、アナログ増幅手段のゲインを更に変えるとともにデジタル増幅手段のゲインも変え、最終的なトータルゲインが変わらないゲイン調節を行うように制御するため、以下のような問題があった。
【００１２】
アナログ増幅手段とデジタル増幅手段のゲイン切換えを、被写体の輝度が変化した輝度レベルが変化した時点と、被写体の輝度が変化した輝度レベルのままあらかじめ設定された時間経過後に行っているので、ゲイン切換え時の切換えノイズが複数回発生して目立つ場合がある。
【００１３】
また、上記特許文献２では、ゲイン分割ステップの大きい第１の増幅器のゲイン切換り時に生じるノイズを含む映像信号部分を有する映像フレーム信号を、直前のフレーム信号に置き換えることで、映像信号に生じるノイズの影響をなくすとしているため、以下のような問題があった。
【００１４】
例えば、撮影時の撮像装置は定点撮影とは限らず、パンニングやチルティング（以下、パンニング）、画角変更など、ユーザーの意図による操作がなされる。従って、撮影シーンによっては輝度変化が大きく生じる場合があり、ゲイン制御の追従が収束するまでに時間を要し、増幅手段のゲイン切換え時に生じるノイズを含む映像信号部分を有するフレーム信号の連続性が乏しくなるような場合は、直前のフレーム信号に置き換えてもゲイン切換えノイズがなくなる効果が弱くなる、あるいはフレーム信号間の相関がなくなり逆にノイズが生じてしまう。
【００１５】
したがって、本出願に係る第１の目的は、低照度の被写体を撮影する場合に、離散的なゲイン設定のアナログ増幅手段と、前記アナログ増幅手段より細かい刻みのゲイン設定可能なデジタル増幅手段とのゲイン設定切換えを、撮影者の意図的な撮像装置のパンニングが行われた時に行い、また、ゲイン設定切換えを予め定めた範囲を持つ閾値内で行い、アナログ増幅手段のゲイン切換えノイズが目立つことを低減させることにある。
【００１６】
また、本出願に係る第２の目的は、低照度の被写体を撮影する場合に、離散的なゲイン設定のアナログ増幅手段と、前記アナログ増幅手段より細かい刻みのゲイン設定可能なデジタル増幅手段とのゲイン設定切換えを、撮影者の意図的な撮像装置の画角変更操作が加えられた時に行い、また、ゲイン設定切換えを予め定めた範囲を持つ閾値内で行い、アナログ増幅手段のゲイン切換えノイズが目立つことを低減させることにある。
【００１７】
また、本出願に係る第３の目的は、低照度の被写体を撮影する場合に、離散的なゲイン設定のアナログ増幅手段と、前記アナログ増幅手段より細かい刻みのゲイン設定可能なデジタル増幅手段とのゲイン設定切換えを、低照度被写体での焦点調節の再合焦動作が行われている時に行い、アナログ増幅手段のゲイン切換えノイズの撮影画像への影響を低減する。また、ゲイン設定切換えを予め定めた範囲を持つ閾値内で行い、アナログ増幅手段のゲイン切換えノイズが目立つことを低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、撮像光学手段と、前記撮像光学手段によって集光される入射光を電気信号へ変換する撮像手段と、前記電気信号を第１のゲインで増幅する第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力を前記第１のゲインより細かい刻み幅の第２のゲインで増幅する第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力と、前記第２の増幅手段の出力の合計が、前記撮像素子への入射光量に基づいて決定する制御ゲインを算出する露出制御手段と、装置本体のぶれを検出するブレ検出手段と、前記ブレ検出手段の出力から装置本体がパンニング状態あるいはチルティング状態であるかをの判定するパン／チルト判定手段と、前記露出制御手段の出力と前記パン／チルト判定手段の出力に基づいて前記第１の増幅手段と前記第２の増幅手段の各々のゲイン設定を制御するゲイン制御手段と、を備え、前記ゲイン制御手段は、前記露出制御手段の所定時間毎の出力変化量を算出し、該出力変化量が所定値以上と判断された場合及び前記パン／チルト判定手段によってパンニング状態あるいはチルティング状態であると判定された場合に、第１の増幅手段のゲイン設定を切換えることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するため、本出願に係る第２の発明は、ズームレンズを含む撮像光学手段と、前記ズームレンズを駆動するレンズ駆動手段と、前記ズームレンズの位置を検出しズームレンズの位置から焦点距離を算出する焦点距離算出手段と、前記撮像光学手段によって集光される入射光を電気信号へ変換する撮像手段と、前記電気信号を第１のゲインで増幅する第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力を前記第１のゲインより細かい刻み幅の第２のゲインで増幅する第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力と、前記第２の増幅手段の出力の合計が、前記撮像素子への入射光量に基づいて決定する制御ゲインを算出する露出制御手段と、前記露出制御手段の出力と前記焦点距離算出手段の出力とに基づいて前記第１の増幅手段と前記第２の増幅手段の各々のゲイン設定を制御するゲイン制御手段と、を備え、前記ゲイン制御手段は、前記露出制御手段の所定時間毎の出力変化量を算出し、該出力変化量が所定値以上と判断された場合及び前記ズームレンズ位置検出手段の出力変化によって画角変更操作がなされたと判定された場合に、第１の増幅手段のゲイン設定を切換えることを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するため、本出願に係る第３の発明は、フォーカスレンズを含む撮像光学手段と、前記フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動手段と、前記フォーカスレンズによって調節される焦点の合焦状態を検出する合焦判定手段と、前記撮像光学手段によって集光される入射光を電気信号へ変換する撮像手段と、前記電気信号を第１のゲインで増幅する第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力を前記第１のゲインより細かい刻み幅の第２のゲインで増幅する第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力と、前記第２の増幅手段の出力の合計が、前記撮像素子への入射光量に基づいて決定する制御ゲインを算出する露出制御手段と、前記露出制御手段の出力と前記合焦判定手段の出力とに基づいて前記第１の増幅手段と前記第２の増幅手段の各々のゲイン設定を制御するゲイン制御手段と、を備え、前記ゲイン制御手段は、前記露出制御手段の所定時間毎の出力変化量を算出し、該出力変化量が所定値以上と判断された場合及び前記合焦判定手段の出力に基づき合焦位置の再検出動作がなされたと判定された場合に、第１の増幅手段のゲイン設定を切換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本出願に係る第１の発明によれば、低照度の被写体を撮影する場合に、離散的なゲイン設定の第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段より細かい刻みのゲイン設定可能な第２の増幅手段とのゲイン設定切換えを、撮影者の意図的な撮像装置のパンニングが行われた時に行うようにした。また、パンニングが行われていない場合は、ゲイン設定切換えを予め定めた範囲を持つ閾値内で行うようにしたので、動画撮影中のフレーミングの変化がアンプゲイン切換え時の輝度変化による撮影画像への影響度を低減することとなり、撮影画像の品質が向上できる効果がある。
【００２２】
また、本出願に係る第２の発明によれば、低照度の被写体を撮影する場合に、離散的なゲイン設定の第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段より細かい刻みのゲイン設定可能な第２の増幅手段とのゲイン設定切換えを、撮影者の意図的な撮像装置の画角変更操作が加えられた時に行うようにした。また、画角変更が行われていない場合は、ゲイン設定切換えを予め定めた範囲を持つ閾値内で行うようにしたので、動画撮影中の画角の変化がアンプゲイン切換え時の輝度変化による撮影画像への影響度を低減することとなり、撮影画像の品質が向上できる効果がある。
【００２３】
また、本出願に係る第３の発明によれば、低照度の被写体を撮影する場合に、離散的なゲイン設定の第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段より細かい刻みのゲイン設定可能な第２の増幅手段とのゲイン設定切換えを、低照度被写体での焦点調節の再合焦動作が行われている時に行い、第１の増幅手段のゲイン切換えノイズの撮影画像への影響を低減するようにした。また、焦点調節が行われていない場合は、ゲイン設定切換えを予め定めた範囲を持つ閾値内で行うようにしたので、動画撮影中の画像の鮮鋭度の変化がアンプゲイン切換え時の輝度変化による撮影画像への影響度を低減することとなり、撮影画像の品質が向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の第１の形態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２】第１のゲイン、第２のゲイン及び制御ゲインの関係を説明する図である。
【図３】（ａ）は撮影中の撮像装置に加わるブレ検出信号の変化の一例を示した図、（ｂ）は撮影中の被写体の輝度変化の一例を示した図である。
【図４】第１の実施形態の制御ゲイン設定処理のフローチャートである。
【図５】入射光量に対する垂直同期周期期間の制御ゲイン変化量を模式的に示した図である。
【図６】第２の実施形態の制御ゲイン設定処理のフローチャートである。
【図７】（ａ）は撮像装置のテレ端での撮影画像の一例を示した図、（ｂ）は撮像装置のテレ端とワイド端の画角変更途中の任意の画角での撮影画像の一例を示した図、（ｃ）は撮像装置のワイド端での撮影画像の一例を示した図である。
【図８】画角変更中の被写体の輝度変化の一例を示した図である。
【図９】第３の実施形態の制御ゲイン設定処理のフローチャートである。
【図１０】輝度レベルが変化した時のオートフォーカス信号の変化量の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示したブロック図である。なお、本実施形態では、ビデオカメラについて説明するが、本発明は、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置にも適用することが可能である。
【００２７】
図１において、１０１は被写体を撮影する撮影レンズであり、鏡筒に固定される固定レンズ１０２、と固定レンズ１０７、画角変更を行うズームレンズ１０３、前記ズームレンズ１０３の位置検出センサ１０４、焦点調節を行うフォーカスレンズ１０８、前記フォーカスレンズ１０８の位置検出センサ１０９、入射光量を調節する絞り１０５、前記絞り１０５の位置検出センサ１０６を備えている。１１０は前記撮像レンズの各駆動部を動作させる駆動回路であるドライバ、１１１は装置本体のぶれを検出するブレ検出センサ、１１２は撮像装置の動作指示をする操作スイッチ群、１１３は前記撮影レンズ１０１によって結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子、１１４は前記撮像素子１１３内部において前記撮影レンズ１０１が集光する入射光を電気信号に変換する光電変換部、１１５は前記光電変換部１１４で光電変換された電気信号を増幅する第１の増幅部、１１６は前記撮像素子１１３の出力に相関二重サンプリングを行うＣＤＳ部及びアナログ画素信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部を含むＡＦＥ、１１７は前記ＡＦＥ１１６の出力に所定の信号処理を施すマイクロコンピュータ（以下、マイコン）である。
【００２８】
次に、前記マイコン１１７内に構成される処理ブロックを説明する。
【００２９】
１１８は前記ＡＦＥ１１６でＡ／Ｄ変換されたデジタル画像信号の縦線補正データを生成するセンサ補正部、１１９は前記センサ補正部１１８の出力を適正な輝度レベルにするためにデジタル的に増幅する第２の増幅部、１２０は前記第２の増幅部１１９の出力である輝度レベルの変動を適正に保つための制御を行う露出制御部、１２１は前記露出制御部１２０の出力に、γ・アパーチャ・カラーバランス等の画像処理を施し所望の動画フォーマットに変換して後段の信号処理部へ出力する画像処理部である。前記画像処理部１２１の出力が後段の信号処理部へ供給され、不図示の表示部に表示がなされ、不図示の記録部によって画像の記録が行われることとなる。また、露出制御部１２０の出力は、後述するゲイン制御部１２２、レンズ駆動制御部１２３へも出力される。１２２は前記露出制御部１２０の出力と、レンズ駆動制御部１２３および後述するパン／チルト判定部１２４の出力とから、前記第１の増幅部１１５、前記第２の増幅部１１９のゲイン設定を切換え制御するゲイン制御部、１２３は前記露出制御部１２０の出力によって前記撮像レンズ１０１に備えられる絞り１０５を前記レンズドライバ１１０を介して駆動するレンズ駆動制御部である。レンズ駆動制御部１２３は絞り１０５の他に操作部１１２の操作によって撮影レンズ１０１内のズームレンズ１０３を駆動し画角の変更と、撮像素子１１３に結像される撮影画像のコントラスト情報からフォーカスレンズ１０８を駆動し焦点調節も可能としている。１２４は前記ブレ検出部１１１の出力から装置本体がパンニング状態あるいはチルティング状態（以下、パンニング状態またはパンニング）であるか否かを判定するパン／チルト判定部、１２５は前記絞り１０５の位置検出センサ１０６の出力から絞り位置を検出する絞り位置検出部、１２６は前記ズームレンズ１０３の位置検出センサ１０４の出力からズームレンズの位置を検出し、ズームレンズの位置から焦点距離を算出する焦点距離算出部、１２７は前記ＡＦＥ１１６の出力から焦点調節信号を算出し、合焦位置を判定する合焦判定部である。
【００３０】
次に、上記のように構成される撮像装置の動作について説明する。撮影レンズ１０１によって結像された被写体像は入射光として撮像素子１１３に入力される。撮像素子１１３は、内部において入射光を電気信号に変換する光電変化部１１４と電気信号を増幅する第１の増幅部とで構成される。撮影レンズ１０１から入力された入射光は撮像素子１１３内部の光電変換部１１４によって光電変換がなされ電気信号へと変換される。次に、光電変換された電気信号は、撮像素子１１３内部の第１の増幅部１１５に入力され、所定量増幅され出力することになるが、第１の増幅部１１５のゲイン設定は撮像素子内部レイアウトの関係により、例えば、０［ｄＢ］、６［ｄＢ］、１２［ｄＢ］のように離散的なゲイン設定となる。この離散的なゲインを第１のゲインと呼ぶことにする。また、この第１のゲインは撮影中、被写体像の輝度レベルによって切換えるが、その詳細は後述する。
【００３１】
次に、撮像素子１１３の出力はＡＦＥ１１６に入力される。ＡＦＥ１１６では、撮像素子１１３のノイズ・オフセット誤差を抑えるＣＤＳ処理、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換処理を施し、デジタル画像信号をマイコン１１７に出力する。
【００３２】
次に、マイコン１１７に入力されたデジタル画像信号は、センサ補正部１１８にて縦線補正が施される。これは、ＣＭＯＳ撮像素子のような列毎に個別の列アンプを有するデバイスでは列アンプ毎のオフセット成分のバラツキによる縦線が生じるので、遮光されている垂直ＯＢ領域でライン毎に複数フレームを用いて列毎にクランプすることでオフセット除去し、縦線補正を行うものである。センサ補正部１１８によって縦線補正が施されたデジタル画像信号は、第２の増幅部１１９へ入力される。
【００３３】
次に、第２の増幅部１１９では、入力されたデジタル画像信号を前述の第１の増幅部１１５の第1のゲインよりゲイン分割ステップの小さいゲインで所定量増幅される。この第２の増幅部１１９のゲイン分割ステップの小さいゲインを第２のゲインと呼ぶことにする。第２の増幅部１１９の出力は、第１の増幅部１１５の第１のゲインと第２の増幅部１１９の第２のゲインとの合計されたゲインによって増幅され、露出制御部１２０に入力される。
【００３４】
次に、露出制御部１２０では、入力されたデジタル画像信号の輝度レベルが適正となるように撮像素子１１３に入力される入射光量を調節している。具体的には、第２の増幅部１１９から入力されたデジタル画像信号の輝度レベルに基づいて、レンズ駆動制御部１２３に駆動制御信号を出力し、レンズドライバ１１０を介して撮影レンズ１０１の備える絞り１０５の開閉、不図示のＮＤ機構の挿入出を制御するのである。また、撮影シーンの照度が低下して、絞り開放、ＮＤ未挿入、電子シャッターを低速化しても適正露出を得られない場合に、露出制御部１２０はデジタル画像信号を増幅するための増幅信号をゲイン制御部１２２へ出力する。この増幅信号を制御ゲインと呼ぶことにする。
【００３５】
制御ゲインを出力しデジタル画像信号を増幅すると、デジタル画像信号の輝度レベルが増幅されると同時にデジタル画像信号のノイズレベルも増幅されることとなり、Ｓ／Ｎ比劣化を生じるが低照度撮影には必須の制御である。露出制御部１２０から出力される制御ゲインはゲイン制御部１２２を介して、第１のゲインと第２のゲインに各々適切なゲイン設定が成され、第１の増幅部１１５と第２の増幅部１１９に供給される。
【００３６】
次に、ゲイン制御部１２２によって制御ゲインが第１の増幅部１１５の第１のゲインと第２の増幅部１１９の第２のゲインの各々に適切なゲイン設定がされることについて図２を用いて説明する。図２は露出制御部１２０の出力する制御ゲインと第１の増幅部にかける第１のゲインと第２の増幅部にかける第２のゲインの関係を示した図であり、横軸は入射光量を、縦軸は各アンプのゲインを表している。図２では、右側ほど入射光量が少ない低照度であり、高いゲインをかける設定となっている。図２において、２０１は露出制御部１２０の出力する制御ゲインである。２０２は第１の増幅部１１５に設定される第１のゲインであり、撮像素子１１３内のアナログアンプであるため例えば、６［ｄＢ］単位の分割ステップが大きい離散的なゲインとなっている。制御ゲイン２０１には第１のゲイン２０２の切換えを動的にするためｇａｉｎＴＨ１とｇａｉｎＴＨ２の２点の閾値が設定されている。この第１のゲイン２０２を動的に切換えることについての詳細は後述する。２０４は第２の増幅部１１９に設定される第２のゲインであり、マイコン１１７内のデジタルアンプであるため、第１のゲイン２０２より分割ステップが小さく小刻みなゲイン設定が可能である。また、図２からわかるように第１のゲインと第２のゲインの合計ゲインが制御ゲインとなるので、第１のゲインで調節できないゲイン分を第２のゲインによって調節する。
【００３７】
例えば、撮影者の意図的なパンニング操作によって被写体の輝度が低下して制御ゲインが５［ｄＢ］から１０［ｄＢ］に設定変更された場合、第１のゲインを６［ｄＢ］、第２のゲインを４［ｄＢ］に設定する。具体的には、第２のゲインを第１のゲインの最初のゲイン切換えステップの６［ｄＢ］までゲインを上げ、第２のゲインが６［ｄＢ］に達すると同時に、第１のゲインを６［ｄＢ］に切換え、第２のゲインは６［ｄＢ］ゲインを下げてからその後、第２のゲインで不足するゲイン分４［ｄＢ］のゲインをかけるように動作する。このように、低照度時に高感度設定が必要な環境下において、ゲイン分割ステップの大きな第１の増幅部１１５と、ゲイン分割ステップが小さな第２の増幅部１１９とを組み合わせて使用するとき、各々の増幅部に大きなゲイン変化があるため、そのゲイン変化時に撮影画像の輝度レベルが変動し、画面がちらつくようにみえる場合がある。この撮影画像の輝度レベルの変動によるちらつき（以下、輝度ちらつき）が目立つ頻度を低減させるために、本発明の撮像装置では、ゲイン制御部１２２に撮像装置のブレ情報を用いて、ゲイン切換えのタイミングを輝度変化の状態と撮像装置のパンニング判定に基づいて行うようにしている。
【００３８】
撮像装置が撮影者によって動かされた場合に画像が大きく動くため、画像の動きのマスキング効果で輝度ちらつきが目立つのを低減するのである。そのため、ゲイン制御部１２２は露出制御部１２０の出力以外に、撮像装置がパンニング状態であることを判定するパン／チルト判定部の出力も参照している。
【００３９】
次に、撮影時のある期間中の撮像装置に加わるブレ検出信号の変化と被写体の輝度変化の一例を図３（ａ）、図３（ｂ）に各々示す。図３（ａ）、図３（ｂ）各々において、横軸は時間を表しており、図３（ａ）の縦軸はブレ検出信号の変化を、図３（ｂ）の縦軸は被写体の輝度変化を表している。図３（ａ）において、３０１はブレ検出信号、３０２、３０３はブレ検出信号に設定されている閾値であり、３０２がプラス側の閾値、３０２がマイナス側の閾値である。ブレ検出信号及び閾値にプラスマイナスの方向があるのは、ブレのない状態をブレ検出信号３０１を「０」とし、装置本体が上下左右のどの方向に動いたかを判断するためである。
【００４０】
装置本体は、ブレ検出信号３０１が閾値３０２−閾値３０３間の範囲外となった場合に、パンニング状態と判定する。また、パンニング状態と判定された後、ブレ検出信号が再び閾値３０２−閾値３０３間の範囲内となった場合にパンニング状態が終了したと判定する。したがって、図３（ａ）では、Ｐｓが撮像装置のパンニング開始のタイミングであり、Ｐｅが撮像装置のパンニング終了のタイミングとなる。
【００４１】
次に、図３（ｂ）において、３０４、３０５は輝度レベルであり、図３（ａ）のＰｓのタイミングで輝度レベル３０４が急激に変化していることを表している。一方、輝度レベル３０５は図３（ａ）のＰｓのタイミングで輝度レベルが緩やかに変化した場合を模式的に示したものである。図３（ａ）、図３（ｂ）からわかるように、Ｐｓのタイミングでの輝度レベルが急激に変化（輝度レベル３０４）し、パンニングと判定されたらゲイン制御部１２２でのゲイン切換えを行う。また、Ｐｓのタイミングで模式的に示した輝度レベル３０５のような輝度レベルの変化が緩やかに変化するようであれば、パンニング判定直後のゲイン制御部１２２でのゲイン切換えは行わない。
【００４２】
次に、マイコン１１７の全体の処理内におけるゲイン制御部１２２でのゲイン切換えの処理について、図２のグラフと図４のフローチャート、図５のグラフを用いて説明する。
【００４３】
図４において、処理が開始されるとまずステップＳ４０１にて制御ゲイン２０１が設定されたｇａｉｎＴＨ１以上かつｇａｉｎＴＨ１とｇａｉｎＴＨ２の二つのゲイン閾値の範囲内にあるか否かを判断する。この二つのゲイン閾値は、図２に記載の６［ｄＢ］と９［ｄＢ］に設定された閾値を指している。これは、第１及び第２のゲインの切換えを設定された二つのゲイン閾値の範囲内で動的に切換えるためである。制御ゲイン２０１が二つのゲイン閾値の範囲内にある場合は（ｙｅｓ）、ステップＳ４０２へ進み、制御ゲイン２０１が二つのゲイン閾値の範囲内にない場合は（ｎｏ）、ステップＳ４０３へ進む。ステップＳ４０２へ進んだ場合は、撮像装置のブレ状態から、パンニングが検出されたか否かを判断する。これは、パンニングを検出したら第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、各々のゲインを切換えたことによる撮影画像の輝度のちらつきを低減するために行う判断処理である。ステップＳ４０１では、制御ゲイン２０１が第１のゲイン２０２を切換えが可能な範囲内にあると判断されているためパンニングが検出されていれば（ｙｅｓ）ステップＳ４０５に進み、ステップＳ４０５では、第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで待機する。
【００４４】
次に、ステップＳ４０１の判断結果がステップＳ４０３進んだ場合（ｎｏ）を説明する。ステップＳ４０３では、制御ゲイン２０１が第２のゲイン２０３のみで画像信号のゲイン設定が可能な状態であるので、第２のゲインによるゲイン調節を行い、第１のゲインを切換えを実行しない。ステップＳ４０３の処理が終了したら、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで処理を待機する。
【００４５】
次に、ステップＳ４０２の判断結果がステップＳ４０４へ進んだ場合（ｙｅｓ）の説明をする。ステップＳ４０４では、制御ゲイン２０１のゲイン変動量が所定値以上か否かを判断している。これは、所定期間、例えば、垂直同期信号周期期間（以下、Ｖ周期期間）でのゲイン変動量が所定値以上か否かによって輝度変化のレベルの大小を判断しているのである。この判断は、第１及び第２のゲインの切換えによる輝度変化による輝度ちらつきが、輝度変化のレベルが大きい場合より小さい場合の方が目立ちやすいためで、第１及び第２のゲインの切換えを輝度変化のレベルが大きい時に行い、輝度ちらつきが目立つことを低減するためである。ここで設定するゲイン変動量の所定値は検討などから導き出した値を閾値として設定すればよい。ステップＳ４０４でゲインの変動量が所定値以上の場合は（ｙｅｓ）、ステップＳ４０５に進み、ステップＳ４０５では、第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで待機する。
【００４６】
ここで、図５に入射光量に基づく制御ゲイン２０１のＶ周期期間におけるゲイン変化量を説明するための模式図を示す。図５において、横軸は時間であるＶ周期期間を、縦軸はゲインをとっている。２０１ａ、２０１ｂは入射光量に基づく制御ゲインであり、２０１ａは入射光量が急激に減少した場合を、２０２ｂは入射光量が緩やかに変化した場合を示している。５０１、５０２は制御ゲイン２０１ａ、２０１ｂのＶ周期期間におけるゲイン変化量であり、この変化量５０１、変化量５０２が予め設定されるゲイン変化量の閾値と比較されることになる。ｇａｉｎＴＨ１とｇａｉｎＴＨ２は第１のゲイン２０２の切換えをするための閾値である。
【００４７】
図４のフローチャートに戻り、ステップＳ４０４の判断結果がステップＳ４０６へ進んだ場合（ｎｏ）の説明をする。ステップＳ４０６では、ステップＳ４０４での制御ゲイン２０１が第１のゲイン切換え閾値であるｇａｉｎＴＨ２以下か否かを判断している。これは、ステップＳ４０４での判断が、輝度変化のレベルが小さいとなったため、前述の通り、撮影画像の輝度ちらつきが目立つことを低減するために、第１及び第２のゲイン切換えを第１のゲイン切換え閾値ｇａｉｎＴＨ２以上となるまで遅らせる処理である。第１及び第２のゲイン切換えを可能な限り遅らせることで、撮影画像の輝度ちらつきの発生頻度を低減させようとするものである。
【００４８】
ステップＳ４０６の判断結果が、制御ゲイン２０１がｇａｉｎＴＨ２以下であれば（ｙｅｓ）、ステップＳ４０１に進み、ステップＳ４０１、ステップＳ４０２、ステップＳ４０４の処理を繰り返す。ステップＳ４０６の判断結果が、制御ゲイン２０１がｇａｉｎＴＨ２以上であれば（ｎｏ）、ステップＳ４０５へ進み、ステップＳ４０５では、第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで待機する。
【００４９】
こうして、露出制御部１２０によって入射光量の変化に基づく適正な露出制御が施されたデジタル画像信号を画像信号処理部１１３へ出力する。
【００５０】
次に、露出制御部１２０によって適正な露出制御が施されたデジタル画像信号は画像信号処理部１１３へ入力される。
【００５１】
次に、画像信号処理部１１３では、入力されたデジタル画像信号にγ・アパーチャ・カラーバランス等の各画像処理を施し所望の動画フォーマットに変換して後段の信号処理部へ出力する。出力された画像処理後の画像信号は、不図示の表示部にモニター画像として表示されたり、不図示の記録部に記録されることとなる。
【００５２】
以上、説明したように第１の増幅部１１５の出力と、第２の増幅部１１９の出力との合計が入射光量に基づく露出制御部１２０の出力である制御ゲインによって決定され、第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えを、撮像装置本体のブレが所定以上のパンニング状態である時に行うこととした。そうすることで、被写体輝度が低下した撮影での第１のゲインと第２のゲインの各々のゲイン切換えで生じる撮影画像の輝度ちらつきが目立つ頻度を低減することが可能となった。また、撮像装置の動きがない場合でも、入射光量のＶ周期期間中の制御ゲイン変化量に基づいて第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えのポイントを二つの閾値の範囲内で行うようにした。そうすることで輝度変化のレベルが大きい場合は、ゲイン切換えを素早く行え、輝度変化のレベルが小さい場合は、可能な限りゲイン切換えを遅らせることで、ゲイン切換え時の輝度ちらつきの発生頻度を低減することが可能となった。
【００５３】
＜第２の実施形態＞
前述第１の実施形態では、第１の増幅部１１５の出力と、第２の増幅部１１９の出力との合計が入射光量に基づく露出制御部１２０の出力である制御ゲインによって決定され、第１の増幅部１１５に設定される第１のゲインと第２の増幅部１１９に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えを、撮像装置本体がパンニング状態である時に行うようにした。そうすることで、ゲイン切換えで生じる撮影画像の輝度ちらつきが目立つ頻度を低減可能なことについて説明した。また、撮像装置の動きがない場合は、入射光量のＶ周期期間中の制御ゲイン変化量に基づいて第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えのポイントを二つのゲイン閾値の範囲内で行うようにした。そうすることで、輝度変化のレベルが大きい場合はゲイン切換えを素早く行え、輝度変化のレベルが小さい場合は可能な限りゲイン切換えを遅らせることを可能とし、ゲイン切換え時の輝度ちらつきの発生頻度を低減可能なことについて説明した。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施形態では、第１の増幅部１１５の出力と、第２の増幅部１１９の出力との合計が入射光量に基づく露出制御部１２０の出力である制御ゲインによって決定され、第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えを、撮像装置の撮影画角の変更に伴い行うようにしたものである。第２の実施形態に係わる構成は第１の実施形態と同様なのでその説明は省略する。
【００５５】
次に、マイコン１１７の全体の処理内におけるゲイン制御部１２２での画角変更に伴うゲイン切換えの処理について図２のグラフと図６のフローチャートを用いて説明する。説明にあたり、第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。
【００５６】
図６において、処理が開始されるとまずステップＳ４０１にて制御ゲイン２０１が設定されたｇａｉｎＴＨ１以上かつｇａｉｎＴＨ１とｇａｉｎＴＨ２の二つのゲイン閾値の範囲内にあるか否かを判断する。この二つのゲイン閾値は、図２に記載の６［ｄＢ］と９［ｄＢ］に設定された閾値を指している。これは、第１および第２のゲインの切換えを設定された二つのゲイン閾値の範囲内で動的に切換えるためである。制御ゲイン２０１が二つのゲイン閾値の範囲内にある場合は（ｙｅｓ）、ステップＳ６０１へ進み、制御ゲイン２０１が二つのゲイン閾値の範囲内にない場合は（ｎｏ）、ステップＳ４０３へ進む。ステップＳ６０１へ進んだ場合は、撮影レンズ１０１に備えるズームレンズ位置検出センサ１０４によってズームレンズ位置を検出し、ズームレンズの位置から焦点距離を算出し、焦点距離の変化から、画角変更が実行されたか否かを判断する。これは、撮影者のズーム操作によって画角が変更されたことを検出したら第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、各々のゲインを切換えたことによる撮影画像の輝度のちらつきを低減するために行う判断処理である。画角変更の実行がされたか否かに関しては、焦点距離検出位置に所定の不感帯を設定し、所定の焦点距離以上の変化があった場合に、画角変更がされたと判断する。つまり、少しの画角変更がされた程度による頻繁なゲイン切換えによる撮影画像の輝度ちらつきを生じさせないためである。ステップＳ４０１では、制御ゲイン２０１が第１のゲイン２０２を切換えが可能な範囲内にあると判断されているため画角変更操作が検出されれば（ｙｅｓ）ステップＳ４０５に進み、ステップＳ４０５では、第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで待機する。
【００５７】
次に、ステップＳ４０１の判断結果がステップＳ４０３進んだ場合（ｎｏ）を説明する。ステップＳ４０３では、制御ゲイン２０１が第２のゲイン２０３のみで画像信号のゲイン設定が可能な状態であるので、第２のゲインによるゲイン調節を行い、第１のゲインを切換えを実行しない。ステップＳ４０３の処理が終了したら、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで処理を待機する。
【００５８】
次に、ステップＳ６０１の判断結果がステップＳ４０４へ進んだ場合（ｙｅｓ）の説明をする。ステップＳ４０４では、制御ゲイン２０１のゲイン変動量が所定値以上か否かを判断している。これは、所定期間、例えば、垂直同期信号周期期間（以下、Ｖ周期期間）でのゲイン変動量が所定値以上か否かによって輝度変化のレベルの大小を判断しているのである。この判断は、第１及び第２のゲインの切換えによる輝度変化による輝度ちらつきが、輝度変化のレベルが大きい場合より小さい場合の方が目立ちやすいためで、第１及び第２のゲインの切換えを輝度変化のレベルが大きい時に行い、輝度ちらつきが目立つことを低減するためである。ここで設定するゲイン変動量の所定値は検討などから導き出した値を閾値として設定すればよい。ステップＳ４０４でゲインの変動量が所定値以上の場合は（ｙｅｓ）、ステップＳ４０５に進み、ステップＳ４０５では、第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで待機する。入射光量に基づく制御ゲイン２０１のＶ周期期間におけるゲイン変化量に関しては、第１の実施形態と同様なのでその説明は省略する。
【００５９】
ここで、撮影時に撮影者による画角変更が行われた一例を図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に、画角変更による輝度レベルの変化の状態の一例を図８に示す。図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）において、図７（ａ）は、撮像装置のテレ端での撮影画像である。図７（ｂ）は、テレ端からワイド端への画角変更途中の任意の撮影画像である。図７（ｃ）は、ワイド端の撮影画像である。また、図８において、７０１は輝度レベルであり、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）のように画角変更がされた場合の輝度レベルの変化状態の一例を示している。輝度レベルの変化の仕方は、画角変更のスピードや撮影画角内の被写体輝度によっては異なることになる。
【００６０】
フローチャートに戻り、ステップＳ４０４の判断結果がステップＳ４０６へ進んだ場合（ｎｏ）の説明をする。ステップＳ４０６では、ステップＳ４０４での制御ゲイン２０１が第１のゲイン切換え閾値であるｇａｉｎＴＨ２以下か否かを判断している。これは、ステップＳ４０４での判断が、輝度変化のレベルが小さいとなったため、前述の通り、撮影画像の輝度ちらつきが目立つことを低減するために、第１及び第２のゲイン切換えを第１のゲイン切換え閾値ｇａｉｎＴＨ２以上となるまで遅らせる処理である。第１及び第２のゲイン切換えを可能な限り遅らせることで、撮影画像の輝度ちらつきの発生頻度を低減させようとするものである。
【００６１】
ステップＳ４０６の判断結果が、制御ゲイン２０１がｇａｉｎＴＨ２以下であれば（ｙｅｓ）、ステップＳ４０１に進み、ステップＳ４０１、ステップＳ６０１、ステップＳ４０４の処理を繰り返す。ステップＳ４０６の判断結果が、制御ゲイン２０１がｇａｉｎＴＨ２以上であれば（ｎｏ）、ステップＳ４０５へ進み、ステップＳ４０５では、第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで待機する。
【００６２】
こうして、露出制御部１２０によって入射光量の変化に基づく適正な露出制御が施されたデジタル画像信号を画像信号処理部１１３へ出力する。画像信号処理部１１３に入力された後の信号処理に関しては、第１の実施形態と同様なのでその説明は省略する。
【００６３】
以上、説明したように第１の増幅部１１５の出力と、第２の増幅部１１９の出力との合計が入射光量に基づく露出制御部１２０の出力である制御ゲインによって決定され、第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えを、撮影者の意図的なズーム操作による画角変更がされた時に行うこととした。そうすることで、被写体輝度が低下した撮影での第１のゲインと第２のゲイン各々のゲイン切換えで生じる撮影画像の輝度ちらつきが目立つ頻度を低減することが可能となった。また、撮像装置に画角の変化がない場合でも、入射光量のＶ周期期間中の制御ゲイン変化量に基づいて第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えのポイントを二つの閾値の範囲内で行うようにした。そうすることで輝度変化のレベルが大きい場合は、ゲイン切換えを素早く行え、輝度変化のレベルが小さい場合は、可能な限りゲイン切換えを遅らせることで、ゲイン切換え時の輝度ちらつきの発生頻度を低減することが可能となった。
【００６４】
＜第３の実施形態＞
前述第１の実施形態、前述第２の実施形態では、第１の増幅部１１５の出力と、第２の増幅部１１９の出力との合計が入射光量に基づく露出制御部１２０の出力である制御ゲインによって決定され、第１の増幅部１１５に設定される第１のゲインと第２の増幅部１１９に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えを、撮像装置本体が撮影者の意図的な操作が行われた時に行うようにした。撮影者の意図的な操作とは、パンニングや画角変更のことであり、そうしたことによって撮影画像に動きがあった時にゲイン切換えで生じる輝度ちらつきが目立つ頻度を低減することについて説明した。また、撮像装置が撮影者による意図的な操作がされなかった場合は、入射光量のＶ周期期間中の制御ゲイン変化量に基づいて第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えのポイントを二つのゲイン閾値の範囲内で行うようにした。そうしたことで、輝度変化のレベルが大きい場合はゲイン切換えを素早く行え、輝度変化のレベルが小さい場合は可能な限りゲイン切換えを遅らせることを可能とし、ゲイン切換え時の輝度ちらつきの発生頻度を低減することについて説明した。本発明の第３の実施形態では、第１の増幅部１１５の出力と、第２の増幅部１１９の出力との合計が入射光量に基づく露出制御部１２０の出力である制御ゲインによって決定され、第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えを、撮影画像の輝度レベルが低下した場合にオートフォーカス機能の撮影画像の鮮鋭度が大きく損なわれた場合に行うようにしたものである。第３の実施形態に係わる構成は第１の実施形態と同様なのでその説明は省略する。
【００６５】
次に、マイコン１１７の全体の処理内におけるゲイン制御部１２２での焦点調節機能による撮影画像の鮮鋭度が大きく損なわれた場合に伴うゲイン切換えの処理について図２のグラフと図９のフローチャートを用いて説明する。説明にあたり、第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。
【００６６】
図９において、処理が開始されるとまずステップＳ４０１にて制御ゲイン２０１が設定されたｇａｉｎＴＨ１以上かつｇａｉｎＴＨ１とｇａｉｎＴＨ２の二つのゲイン閾値の範囲内にあるか否かを判断する。この二つのゲイン閾値は、図２に記載の６［ｄＢ］と９［ｄＢ］に設定された閾値を指している。これは、第１および第２のゲインの切換えを設定された二つのゲイン閾値の範囲内で動的に切換えるためである。制御ゲイン２０１が二つのゲイン閾値の範囲内にある場合は（ｙｅｓ）、ステップＳ９０１へ進み、制御ゲイン２０１が二つのゲイン閾値の範囲内にない場合は（ｎｏ）、ステップＳ４０３へ進む。ステップＳ９０１へ進んだ場合は、撮影レンズ１０１に備えるフォーカスレンズの位置が合焦点の位置から所定以上移動したか否かを判断する。これは、被写体の輝度レベルが低下して撮影画像のコントラストが低くなり、フォーカスレンズが合焦位置の再検索を開始するので、フォーカスレンズ位置が所定以上移動したことを検出したら第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、各々のゲインを切換えたことによる撮影画像の輝度のちらつきを合焦していない間に行うための判断処理である。ステップＳ４０１では、制御ゲイン２０１が第１のゲイン２０２を切換えが可能な範囲内にあると判断されているためフォーカスレンズ位置が所定以上合焦位置から外れていれば（ｙｅｓ）ステップＳ４０５に進み、ステップＳ４０５では、第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで待機する。
【００６７】
ここで、被写体の輝度レベルが低下した場合のフォーカスレンズ位置と撮影画像から抽出される焦点調節信号（以下、オートフォーカス信号）の関係について図１０を用いて説明する。図１０において、横軸にフォーカスレンズ位置を、縦軸にオートフォーカス信号をとっており、通常、被写体を撮影した場合図１０をのようなオートフォーカス信号が最大となる点が合焦位置となる。１００１、１００２はオートフォーカス信号であり、１００１は輝度レベルが低下する前を、１００２は輝度レベルが低下した後を示している。また、後述するが、合焦位置の再検索動作のレンズ移動閾値１とレンズ移動閾値２が設定されている。図１０から分かるようにフォーカスレンズ位置が移動していないにもかかわらず、オートフォーカス信号が低下している。このような状態になると、撮像装置は非合焦状態と判定し、輝度レベル低下前のフォーカスレンズ移動方向が無限側から至近側への移動で合焦となっていれば、フォーカスレンズを無限側から至近側へ移動させ合焦位置の再検索動作に移行するのである。この時の、フォーカスレンズの移動量をゲイン切換えの閾値として設定すればよく（前述のレンズ移動閾値１とレンズ移動閾値２）、その値は、検討によって適宜決定すればよい。
【００６８】
フローチャートに戻り、ステップＳ４０１の判断結果がステップＳ４０３進んだ場合（ｎｏ）を説明する。ステップＳ４０３では、制御ゲイン２０１が第２のゲイン２０３のみで画像信号のゲイン設定が可能な状態であるので、第２のゲインによるゲイン調節を行い、第１のゲインを切換えを実行しない。ステップＳ４０３の処理が終了したら、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで処理を待機する。
【００６９】
次に、ステップＳ９０１の判断結果がステップＳ４０４へ進んだ場合（ｙｅｓ）の説明をする。ステップＳ４０４では、制御ゲイン２０１のゲイン変動量が所定値以上か否かを判断している。これは、所定期間、例えば、垂直同期信号周期期間（以下、Ｖ周期期間）でのゲイン変動量が所定値以上か否かによって輝度変化のレベルの大小を判断しているのである。この判断は、第１及び第２のゲインの切換えによる輝度変化による輝度ちらつきが、輝度変化のレベルが大きい場合より小さい場合の方が目立ちやすいためで、第１及び第２のゲインの切換えを輝度変化のレベルが大きい時に行い、輝度ちらつきが目立つことを低減するためである。ここで設定するゲイン変動量の所定値は検討などから導き出した値を閾値として設定すればよい。ステップＳ４０４でゲインの変動量が所定値以上の場合は（ｙｅｓ）、ステップＳ４０５に進み、ステップＳ４０５では、第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで待機する。入射光量に基づく制御ゲイン２０１のＶ周期期間におけるゲイン変化量に関しては、第１の実施形態と同様なのでその説明は省略する。
【００７０】
ステップＳ４０４の判断結果がステップＳ４０６へ進んだ場合（ｎｏ）の説明をする。ステップＳ４０６では、ステップＳ４０４での制御ゲイン２０１が第１のゲイン切換え閾値であるｇａｉｎＴＨ２以下か否かを判断している。これは、ステップＳ４０４での判断が、輝度変化のレベルが小さいとなったため、前述の通り、撮影画像の輝度ちらつきが目立つことを低減するために、第１及び第２のゲイン切換えを第１のゲイン切換え閾値ｇａｉｎＴＨ２以上となるまで遅らせる処理である。第１及び第２のゲイン切換えを可能な限り遅らせることで、撮影画像の輝度ちらつきの発生頻度を低減させようとするものである。
【００７１】
ステップＳ４０６の判断結果が、制御ゲイン２０１がｇａｉｎＴＨ２以下であれば（ｙｅｓ）、ステップＳ４０１に進み、ステップＳ４０１、ステップＳ６０１、ステップＳ４０４の処理を繰り返す。ステップＳ４０６の判断結果が、制御ゲイン２０１がｇａｉｎＴＨ２以上であれば（ｎｏ）、ステップＳ４０５へ進み、ステップＳ４０５では、第１のゲイン及び第２のゲインを切換えて、制御ゲイン２０１の設定処理を終了し、次の処理タイミングまで待機する。
【００７２】
こうして、露出制御部１２０によって入射光量の変化に基づく適正な露出制御が施されたデジタル画像信号を画像信号処理部１１３へ出力する。画像信号処理部１１３に入力された後の信号処理に関しては、第１の実施形態と同様なのでその説明は省略する。
【００７３】
以上、説明したように第１の増幅部１１５の出力と、第２の増幅部１１９の出力との合計が入射光量に基づく露出制御部１２０の出力である制御ゲインによって決定され、第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えを、撮影画像の輝度レベルが低下した時のオートフォーカス機能による撮影画像が非合焦となった場合に行うこととした。そうすることで、被写体輝度が低下した撮影での第１のゲインと第２のゲイン各々のゲイン切換えで生じる撮影画像の輝度ちらつきがあっても撮影画像に及ぼす影響を低減することが可能となった。また、撮像画像の合焦状態に変化がない場合でも、入射光量のＶ周期期間中の制御ゲイン変化量に基づいて第１の増幅部に設定される第１のゲインと第２の増幅部に設定される第２のゲインの各々のゲイン切換えのポイントを二つの閾値の範囲内で行うようにした。そうすることで輝度変化のレベルが大きい場合は、ゲイン切換えを素早く行え、輝度変化のレベルが小さい場合は、可能な限りゲイン切換えを遅らせることで、ゲイン切換え時の輝度ちらつきの発生頻度を低減することが可能となった。
【００７４】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、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。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
【００７５】
また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。
【００７６】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。
【００７７】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００７８】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。
【００７９】
また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。
【符号の説明】
【００８０】
１０１‥‥撮影レンズ
１０２‥‥固定レンズ
１０３‥‥ズームレンズ
１０４‥‥ズームレンズ位置検出センサ
１０５‥‥絞り
１０６‥‥絞り位置検出センサ
１０７‥‥固定レンズ
１０８‥‥フォーカスレンズ
１０９‥‥フォーカスレンズ位置検出センサ
１１０‥‥レンズドライバ
１１１‥‥ブレ検出部
１１２‥‥操作部
１１３‥‥撮像素子
１１４‥‥撮像素子内部の光電変換部
１１５‥‥撮像素子内部の第１の増幅部
１１６‥‥ＡＦＥ
１１７‥‥マイコン
１１８‥‥センサ補正部
１１９‥‥第２の増幅部
１２０‥‥露出制御部
１２１‥‥画像信号処理部
１２２‥‥ゲイン制御部
１２３‥‥レンズ制御部
１２４‥‥パン／チルト判定部
１２５‥‥絞り位置検出部
１２６‥‥焦点距離算出部
１２７‥‥合焦判定部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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