(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を受光し、前記被写体の画像に対応する信号を出力する受光手段と、
前記被写体からの光を前記受光手段に受光させる露出を設定する設定手段と、
前記受光手段の出力を記録媒体に記録する記録手段と、
前記設定手段に設定する露出を演算する演算手段と
を備える電子カメラにおいて、
露出の演算の処理を開始する際に、前記受光手段により出力される信号が安定するまでの期間である不定期間が経過した後に、前記設定手段により第１の露光量を設定し、前記被写体からの光を前記受光手段に前記第１の受光量で受光させて前記受光手段の第１の出力を求め、
前記受光手段に前記第１の露光量で受光させた後に、前記設定手段により第２の露光量を設定し、前記被写体からの光を前記受光手段に前記第２の受光量で受光させて前記受光手段の第２の出力を求め、
前記第１の出力と第２の出力を比較して、前記第１の露光量と第２の露光量のうち最適な露光量に近い方を選択し、
選択した前記露光量を、前記第１の露光量と第２の露光量の差より充分小さい所定の値だけ順次変化させた場合における前記受光手段の出力を元に、最適な露光量を決定する
ことを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】
前記受光手段に前記第２の露光量で受光させた後に、前記設定手段によりさらに第３の露光量を設定して前記被写体を撮影し、前記受光手段の第３の出力を求め、
前記第１の出力乃至第３の出力を比較して、最適な露光量に最も近い露光量を選択し、
選択した前記露光量を、前記第１の露光量と第２の露光量の差、および前記第２の露光量と第３の露光量の差より充分小さい所定の値だけ順次変化させた場合における前記受光手段の出力を元に、最適な露光量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
【請求項３】
前記第１乃至第３の露光量は、それぞれ異なるシャッタ速度で規定する
ことを特徴とする請求項２に記載の電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カメラに関し、特に、専用の露光センサを用いずに、露出を演算する場合において、迅速に露出を演算することができるようにした電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の銀塩カメラにおいては、露出を演算するために専用のセンサを設けており、そのセンサの出力から露出を演算するようにしている。
【０００３】
これに対して、例えば電子カメラにおいては、より低コスト化を図るために、専用のセンサを設けずに、撮像素子の出力から露出を演算するようにする場合がある。図７は、このような場合における露出の演算の処理例を表している。
【０００４】
最初に、ステップＳ６１において、不定期間が経過するまで待機する。例えば、図８に示すように、電源をオンした後、ＣＣＤなどの撮像素子からは、ＮＴＳＣ方式の場合、１／３０秒毎に１フレーム分の画像データの読み出し処理が行われるが、最初の３フレーム分程度の期間においては、ＣＣＤの出力が安定しない。そこで、ＣＣＤの出力が安定する第１乃至第３フレームまでの時間待機する。
【０００５】
不定期間が経過したとき、ステップＳ６１からステップＳ６２に進み、予め設定されているデフォルトの露光量を設定する。例えば、絞りが固定されている場合、所定のシャッタ速度（時間）が設定される。
【０００６】
次に、ステップＳ６３において、ステップＳ６２で設定されたシャッタ速度に対応する時間だけ露光が行われる。すなわち、シャッタ速度に対応する期間において発生した電荷が取り出され、ステップＳ６４において、読み出される。露光と読み出しは、１フレーム毎に行われるため、図８のタイミングチャートに示すように、ステップＳ６３の露光処理が所定のフレーム（例えば第３フレーム）において行われたとき、ステップＳ６４の読み出し処理は、次のフレーム（例えば第４フレーム）において行われる。
【０００７】
次に、ステップＳ６５に進み、ステップＳ６４で読み出した信号レベルが最適値となっているか否かが判定される。最適値となっていない場合、ステップＳ６６に進み、ステップＳ６２で設定した値に、予め設定されている加算値αを加算し、新たな設定値とする。そして、ステップＳ６３に戻り、ステップＳ６６で設定した新たな設定値に対応する露光が行われる。
【０００８】
このステップＳ６５とステップＳ６６の新たな設定値を求める演算は、ステップＳ６４における読み出し処理が行われた次のフレーム（例えば第５フレーム）において行われる。
【０００９】
以上のような動作が繰り返し行われて、ステップＳ６５において、読み出した信号レベルが最適値になったと判定された場合、撮影準備完了状態となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子カメラにおいては、このように、露光、読み出し、演算の３つの処理が、それぞれ異なるフレームにおいて行われるようになされているため、最適な露出量を決定するのに時間がかかる課題があった。ビデオカメラの場合、１フレーム分の画像だけを取り込むということはほとんどなく、少なくとも数秒以上の長さの画像を撮影するため、露出の演算にある程度時間がかかったとしても、実用上それほど問題になることはない。しかしながら、電子カメラの場合、取り込む画像は基本的には１フレームの画像である。このため、露出演算に数十フレーム以上の時間がかかると、通常の銀塩カメラにおいて１枚の写真を撮る感覚で画像を撮影することが困難になる課題があった。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より迅速に最適な露出を演算することができるようにするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電子カメラは、露出の演算の処理を開始する際に、受光手段により出力される信号が安定するまでの期間である不定期間が経過した後に、設定手段により第１の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第１の受光量で受光させて受光手段の第１の出力を求め、受光手段に第１の露光量で受光させた後に、設定手段により第２の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第２の受光量で受光させて受光手段の第２の出力を求め、第１の出力と第２の出力を比較して、第１の露光量と第２の露光量のうち最適な露光量に近い方を選択し、選択した露光量を、第１の露光量と第２の露光量の差より充分小さい所定の値だけ順次変化させた場合における受光手段の出力を元に、最適な露光量を決定することを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の電子カメラにおいては、露出の演算の処理を開始する際に、受光手段により出力される信号が安定するまでの期間である不定期間が経過した後に、第１の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第１の受光量で受光させた受光手段の第１の出力と、受光手段に第１の露光量で受光させた後に、第２の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第２の受光量で受光させた受光手段の第２の出力とを比較して、第１の露光量と第２の露光量のうち、最適な露光量に近い方が選択される。そして、選択した露光量から、所定の値だけ露光量を順次変化させた場合における受光手段の出力から、最適な露光量が決定される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明を適用した電子カメラの一実施例の構成を示す斜視図である。本実施例の電子カメラ１においては、被写体を撮影する場合において、被写体に向けられる面が面Ｘ１とされ、ユーザ側に向けられる面が面Ｘ２とされている。面Ｘ１の上端部には、被写体の撮影範囲の確認に用いられるファインダ２と、被写体の光画像を取り込む撮影レンズ３が設けられている。
【００１６】
電子カメラ１の左側面（面Ｙ１）には、被写体を撮像するときに操作されるレリーズスイッチ１０及び電源スイッチ１１が設けられている。このレリーズスイッチ１０及び電源スイッチ１１は、面Ｘ１の上端部に設けられているファインダ２と、撮影レンズ３よりも鉛直下側に配置されている。
【００１７】
次に、本実施例の電子カメラ１の内部の電気的構成を、図２のブロック図を参照して説明する。複数の画素を備えているＣＣＤ３１は、各画素に結像した光画像を画像信号（電気信号）に光電変換するようになされている。ＣＣＤ駆動回路（ＶＤＲＶ）３５は、ディジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰという）３４に制御され、ＣＣＤ３１を駆動するようになされている。
【００１８】
相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳ回路という）およびＡＧＣ回路３２は、ＣＣＤ３１が光電変換した画像信号を所定のタイミングでサンプリングするとともに、そのレベルが所定のレベルになるように制御するようになされている。アナログ／ディジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換回路という）３３は、ＣＤＳ回路およびＡＧＣ回路３２でサンプリングした画像信号をディジタル化してＤＳＰ３４に供給するようになされている。
【００１９】
ＤＳＰ３４は、入力されたＲ，Ｇ，Ｂの画像データに対して、ガンマ補正等を施すとともに、これらのデータから、輝度データと色差データを演算してバッファメモリ３７に供給し、記憶させる。圧縮伸張回路およびメモリコントローラ３６は、バッファメモリ３７に記憶された画像データをＪＰＥＧ方式で圧縮し、メモリカード３８に転送し、記憶させる。
【００２０】
ＣＰＵ３９には、レリーズスイッチ１０、電源スイッチ１１などよりなる操作スイッチ４０から、ＣＰＵ３９に対して、各種の指令を入力することができる。ＣＰＵ３９は、これらの指令に対応して、ＣＰＵ制御バスを介して各回路を制御するようになされている。
【００２１】
次に、図３と図４のフローチャートを参照して、露出量を演算する場合の処理について説明する。この処理は、ユーザがレリーズスイッチ１０を半押し状態にしたとき開始される。
【００２２】
最初に、ステップＳ１において、レリーズスイッチ１０を半押し状態にした後、不定期間が経過するまで待機する。この不定期間は、例えば、３フレームの期間とすることができる。
【００２３】
次に、ステップＳ２に進み、ＣＰＵ３９は、ＤＳＰ３４を制御し、露光量Ｓを設定させる。具体的には、例えば、絞りは一定として、シャッタ速度を１／２０００秒に設定させる。
【００２４】
次に、ステップＳ３に進み、ステップＳ２で設定した露光量に対応する露光を行う。すなわち、ＣＰＵ３９はＤＳＰ３４を制御し、ＣＣＤ３１において、１／２０００秒の時間、信号電荷を蓄積させる。
【００２５】
ステップＳ４においては、露光量Ｍが設定される。この露光量Ｍとしては、例えば、１／２５０秒のシャッタ時間を設定する。そして、ステップＳ５においては、ステップＳ４で設定した露光量に対応する露光を行う。すなわち、ＣＣＤ３１において、１／２５０秒だけ信号電荷を蓄積する動作を行う。そして、ステップＳ６において、ステップＳ３で行った露光量Ｓに対応する露光により、充電された信号電荷を読み出す処理を実行する。
【００２６】
次に、ステップＳ７に進み、露光量Ｌを設定する。具体的には、例えば、１／３０秒のシャッタ時間を設定する。そして、ステップＳ８において、ＣＣＤ３１に対し、１／３０秒の時間だけ信号電荷を蓄積させる。さらに、ステップＳ９において、ステップＳ５で行った露光量Ｍに対応する露光により蓄積された信号電荷を読み出す処理を行う。
【００２７】
ステップＳ１０においては、ステップＳ６で読み出された露光量Ｓに対応する信号のレベルを演算し、バッファメモリ３７に格納する。
【００２８】
次に、ステップＳ１１において、ステップＳ８で行った露光量Ｌに対応する露光による信号電荷の読み出しを行う。また、ステップＳ１２においては、露光量Ｍに対応する露光の結果得られた信号レベルを演算し、これをバッファメモリ３７に記憶させる。
【００２９】
次に、ステップＳ１３においては、ステップＳ８で行われた露光量Ｌに対応する露光の結果得られた信号レベルの演算と、得られた結果のバッファメモリ３７への格納処理が行われる。
【００３０】
このようにして、露光量Ｓ，ＭまたはＬに対応する露光の結果得られた信号レベルをステップＳ１４において比較し、適正露出に最も近いものを選択する。例えば、信号レベルとして０乃至２５５の２５６段階のレベルが存在する場合、その中間値のレベル１２８が適正露出において得られる信号レベルであるとされる。この場合、３つの信号レベルのうち、１２８に最も近いものが選択される。
【００３１】
そして、ステップＳ１５において、ＣＰＵ３９は、ステップＳ１４で選択した露光量に対して、予め設定してある所定の加算値αを加算して、新たな露光量を設定する。この値αは、例えば図５に示すように決定される。
【００３２】
すなわち、ステップＳ１４で選択された信号レベルＥが２００以上の値であるとき、αは−３／２（ＥＶ）とされる。レベルＥが１６０以上２００未満のとき、αの値は−１．０、レベルＥが１４０以上１６０未満の場合、αの値は−１／２、レベルＥが１３２以上１４０未満の場合、αの値は−１／４とされる。また、レベルＥが１１８以上１２５未満の場合、αの値は１／４、レベルＥが１００以上１１８未満の場合、αの値は１／２、レベルＥが７０以上１００未満の場合、αの値は１．０、レベルＥが７０未満の場合、αの値は３／２とされる。そして、レベルＥの値が１２５以上１３２未満の場合、すなわち、１２８±３の範囲内にあるとき、最適なシャッタ時間（露光量）が求められたものとして、αの値は設定されない（０とされる）。
【００３３】
なお、図５においては、αの値がＥＶで表されているが、実際には、そのＥＶ値に対応するシャッタ時間とされる。
【００３４】
ステップＳ１５において、このように新たな露光量が設定されると、ステップＳ１６に進み、設定された露光量に対応する露光が行われる。そして、ステップＳ１７に進み、ステップＳ１６で行われた露光に対応する信号電荷の読み出しが行われ、ステップＳ１８で、信号レベルが１２８±３の範囲内にあるか否かが判定される（１２５以上１３２未満の値であるか否かが判定される）。ステップＳ１８において、信号レベルが１２８±３の範囲内に存在しないと判定されたとき、ステップＳ１９に進み、ステップＳ１５で設定したシャッタ時間に加算値αが加算され、新たな設定値とされる。そして、ステップＳ１６に戻り、それ以降の処理が実行される。
【００３５】
以上のステップＳ１６乃至ステップＳ１９の処理が、ステップＳ１８において、信号レベルが１２８±３の範囲内に入るまで繰り返し実行される。
【００３６】
ステップＳ１８で、信号レベルが１２８±３の範囲内の値となったと判定されたとき、ステップＳ２０に進み、ＣＰＵ３９は、撮影準備が完了した場合の処理を行い、ステップＳ２１において、レリーズスイッチ１０が全押し状態になったか否かを判定する。レリーズスイッチ１０が全押し状態になったと判定されない場合、ステップＳ２２に進み、レリーズスイッチ１０を半押し状態にした後、予め設定してある一定の時間が経過したか否かが判定される。一定時間がまだ経過していないとき、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１，Ｓ２２の処理が繰り返し実行される。
【００３７】
ステップＳ２１において、レリーズスイッチ１０が全押し状態にされたと判定された場合、ステップＳ２３に進み、ＣＰＵ３９は、ステップＳ１５またはＳ１９で設定した露光量（シャッタ時間）で撮影動作を実行する。
【００３８】
すなわち、ＤＳＰ３４は、ＣＣＤ３１に対して、選択されたシャッタ時間に対応する時間だけ信号電荷を蓄積させ、その信号電荷をＣＤＳ回路およびＡＧＣ回路３２に読み出し、サンプリングさせるとともに、そのレベルを所定のレベルに制御させる。そして、Ａ／Ｄ変換回路３３において、Ａ／Ｄ変換させた後、ＤＳＰ３４において、ガンマ補正等を施すとともに、輝度データと色差データを演算し、バッファメモリ３７に記憶させる。圧縮伸張回路およびメモリコントローラ３６は、バッファメモリ３７に記憶された画像データを読み出し、ＪＰＥＧ方式で圧縮し、メモリカード３８に転送し、記憶させる。
【００３９】
一方、ステップＳ２２において、レリーズスイッチ１０が半押し状態にされた後、一定時間が経過したと判定された場合においては、ＣＰＵ３９は、処理を終了させる。
【００４０】
以上の動作をタイミングチャートに示すと、図６に示すようになる。すなわち、レリーズスイッチ１０を半押し状態にした後、第１フレーム乃至第３フレームまでの期間（不定期間）待機し、次の第４フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて、露光量Ｓ（シャッタ時間＝１／２０００秒）の設定が行われる。そして、第４フレームにおいて、露光量Ｓに対応する露光が行われる。露光量Ｓに対応する露光が終了したとき、次の第５フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて、露光量Ｍ（１／２５０秒）の設定が行われ、第５フレームにおいて、露光量Ｍに対応する露光が行われるとともに、第４フレームにおける露光量Ｓに対応する露光の読み出しが行われる。
【００４１】
さらに、次の第６フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて、露光量Ｌ（１／３０秒）の設定が行われ、第６フレームにおいて、露光量Ｌに対応する露光が行われるとともに、第５フレームにおいて行われた露光量Ｍに対応する露光の読み出しが行われる。さらに、第６フレームにおいては、第４フレームにおいて行われ、第５フレームにおいて読み出された露光量Ｓに対応する信号の演算と、その演算結果の格納処理が行われる。
【００４２】
次の第７フレームにおいては、第６フレームにおいて行われた露光量Ｍに対応する露光の読み出しが行われるとともに、第６フレームにおいて読み出された露光量Ｍにおける露光結果の演算と、その格納処理が行われる。
【００４３】
次の第８フレームにおいては、第７フレームにおいて読み出された露光量Ｌの演算が行われるとともに、その演算結果がバッファメモリ３７に格納される。この第８フレームにおいては、さらに、第６フレームにおいて格納された露光量Ｓに対応する信号、第７フレームにおいて格納された露光量Ｍに対応する信号、および第８フレームにおいて格納された露光量Ｌに対応する信号のレベルの比較が行われ、最適値（１２８）に近い値に対応するシャッタ時間が選択される。すなわち、１／２０００秒、１／２５０秒、１／３０秒のうちのいずれか１つのシャッタ時間が選択される。
【００４４】
次の第９フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて、その時間に加算値αの値が加算されたシャッタ時間が設定される。そして、第９フレームにおいて、その設定に対応する露光が行われ、次の第１０フレームにおいて、第９フレームにおける露光に対応する信号電荷の読み出しが行われる。さらに、次の第１１フレームにおいて、第１０フレームで読み出された信号のレベルを求める演算が行われる。そして、その演算結果に対応して、次の第１２フレームの垂直同期信号のタイミングにおいて、新たな露光量の設定が行われる。以下、同様の処理が、最適な信号レベル（＝１２８±３）が得られるまで繰り返し実行される。
【００４５】
図６のタイミングチャートを図８のタイミングチャートと比較して明かなように、図８のタイミングチャートにおいては、図６のタイミングチャートにおける第９フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて設定される露光量を決定するのに、長い時間を要する。これに対して、図６のタイミングチャートにおいては、第９フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて設定される露光量は、１／２０００秒、１／２５０秒、または１／３０秒のシャッタ時間のうち、最も最適なシャッタ時間に近い値に対応して設定される。そして、第９フレーム以降では、図８の第３フレーム以降の処理と同様の処理が行われる。このように、この実施例によれば、比較的大きく離れた３つの露光量を設定し、その中で、最も最適な信号レベルが得られる露光量を選択し、選択した露光量を、充分小さい加算値αずつ変更するようにしたので、迅速に最適な露光量を決定することができる。
【００４６】
なお、以上の実施例において、最初に３つの露光量を設定するようにしたが、少なくとも２つの露光量を設定してもよい。
【００４７】
以上の実施例においては、絞りを固定し、シャッタ時間だけで露光量を変更するようにしたが、絞り値だけを変更したり、絞り値とシャッタ時間との組み合わせを変更したり、絞り値、シャッタ時間および信号レベル（自動ゲインコントロール）（ＡＧＣ）の組み合わせを変更したりすることで、露光量を変更することも可能である。
【００４８】
例えば、シャッタ時間と信号レベル（ＡＧＣ）を固定とし、絞り値（Ｆ）を次のように規定することで、上記した露光量Ｌ，Ｍ，Ｓを設定することができる。
Ｌ：Ｆ１．４
Ｍ：Ｆ４
Ｓ：Ｆ１１
【００４９】
また、ＡＧＣを固定とし、絞り値（Ｆ）とシャッタ時間Ｔ（秒）を次のように設定することで、露光量Ｌ，Ｍ，Ｓを設定することができる。
Ｌ：Ｆ２．８  Ｔ＝１／６０
Ｍ：Ｆ４      Ｔ＝１／２５０
Ｓ：Ｆ８      Ｔ＝１／５００
【００５０】
また、上記実施例においては、概略の露出量を決定した後、さらに正確な露光量を決定するのに、αだけシャッタ時間を変更し、微調整するようにした。この微調整も、絞りを制御することで行うようにすることも可能であるが、一般的に、絞りは、１／２ＥＶ刻みでしか、すなわち、粗い刻みでしか制御することができないため、露光量を微細に変更するには、上記実施例に示したように、シャッタ時間で制御するようにするのが好ましい。但し、シャッタ時間は１水平同期単位（６３．５μｓ）での制御しかできないので、さらに高精度の制御を必要とする場合には、信号レベルの制御（ゲインコントロール）とシャッタ時間の制御を併用するのが好ましい。
【００５１】
あるいはまた、さらにこれらを組み合わせて、低輝度被写体（シャッタ時間が１／６０秒より長くなる被写体）に対しては、絞りとゲインコントロールとの組み合わせで露光量を制御し、中輝度被写体に対しては、ゲインコントロールを固定とし、シャッタ時間と絞り値で露光量を制御し、高輝度被写体に対しては、絞り値を最小絞り値として、ゲインコントロールとシャッタ時間で露光量を制御するようにすることもできる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１に記載の電子カメラによれば、露出の演算の処理を開始する際に、受光手段により出力される信号が安定するまでの期間である不定期間が経過した後に、第１の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第１の受光量で受光させた受光手段の第１の出力と、受光手段に第１の露光量で受光させた後に、第２の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第２の受光量で受光させた受光手段の第２の出力とを比較して、第１の露光量と第２の露光量のうち、最適な露光量に近い方を選択し、選択した露光量から、第１の露光量と第２の露光量の差より充分小さい所定の値だけ露光量を順次変化させた場合における受光手段の出力に基づいて、最適な露光量を決定するようにしたので、迅速に最適な露光量を決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電子カメラの一実施例の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電子カメラの内部の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図４】図３に続くフローチャートである。
【図５】図３のステップＳ１５の処理における信号レベルと加算値αとの関係を説明する図である。
【図６】図２の実施例の動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】従来の電子カメラにおける動作を説明するフローチャートである。
【図８】従来の電子カメラにおける動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  電子カメラ
２  ファインダ
３  撮影レンズ
１０  レリーズスイッチ
１１  電源スイッチ
３１  ＣＣＤ
３２  ＣＤＳ回路およびＡＧＣ回路
３４  ＤＳＰ
３６  圧縮伸張回路およびメモリコントローラ
３８  メモリカード
３９  ＣＰＵ
【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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