(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像手段と、
前記被写体の明るさに応じて露出制御を行う露出制御手段と、
この露出制御手段による前回の露出制御結果が前記撮像手段により撮像された画像に反映された所定時期に、前記露出制御手段に次回の露出制御の実行タイミングを供給するタイミング供給手段と、を備え、
前記露出制御手段は、前記タイミング供給手段により供給された実行タイミングに基づいて露出制御を開始し、前記撮像手段に露光時間を設定する際に、前記撮像手段が露光中である場合、当該露光の終了後に新たな露光時間を設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
タイミング供給手段は、前記露出制御手段により前回の露出制御が実行された時点を基準として前記露出制御手段に次回の露出制御の実行タイミングを供給することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記所定時期は、前回の露出制御結果が反映された撮像画像の転送が終了する時期であることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像装置における露出制御を管理する方法であって、被写体の明るさに応じて露光時間を設定する際に、前記撮像装置が露光中である場合、当該露光の終了後に新たな露光時間を設定するよう露出制御をし、前回の露出制御結果が撮像画像に反映される時期に、次回の露出制御を行わせることを特徴とする露出制御管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び露出制御管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤなどの撮像素子を用いた撮像装置では、被写体の明るさに応じて撮像時の露出を自動的に制御する露出制御が一般に行われている。また、露出制御に際して、ＣＰＵによってＣＣＤの露光時間（電荷蓄積時間）の制御を行う場合、撮像信号の垂直同期信号などを１画面フレームの露光、あるいは画像データの転送終了のトリガ信号として用い、そのタイミングで次のフレームの露光時間計算を行い制御を行っている。その具体例を図４に示す。この例は、ＣＰＵが垂直同期信号の立ち下がりをトリガとして露光時間制御を行う場合の例であって、ＣＰＵは垂直同期信号の立ち下がりを受け取り、そのタイミングでｎ−１フレームの撮像結果から次のｎフレームの露光時間を計算し撮像素子の駆動手段に設定する。例えば駆動手段はｎ−１での露光結果が「暗すぎる」と認識された場合には次のｎフレームの露光時間を長めに設定する。これによって被写体の明るさに応じた露光制御が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したように垂直同期信号などを制御タイミングのトリガ信号として用いた場合、露光制御を行うＣＰＵがトリガ信号を受け取ったタイミングで処理を行える場合には適切な処理が可能であるが、例えばＣＰＵがパソコンなど多機能なシステムに組み込まれたシステム上で撮像装置の制御を行っている場合や、ＣＰＵが携帯情報機器に組み込まれている撮像装置を制御している場合には、以下のような問題が生じる。
【０００４】
例えば図５に示したように、ＣＰＵが垂直同期信号の立ち下がりを通知されて露光制御を行うように求められたとき、かかる制御よりも優先度の高い他のタスクを実行中であったときには、撮像装置（撮像素子）が次のｎフレームの露光を開始するｎフレームの垂直同期信号の立ち上がりまでに次の露光時間の設定ができず、仮にｎ−１フレームで露光結果が「暗すぎる」と判定されたとしても、次の露光時間が反映されるタイミングはｎ＋１フレームとなってしまう。つまりＣＰＵの負荷状況によっては、必ずしもトリガ信号のタイミングで露光時間等の制御を実際に行うことができない場合があり、そのため、実際の撮像画像と露光制御との間に不整合が生じてしまう。無論、かかる事態の発生を回避するには、例えばＣＰＵによる撮像制御の周期のマージンを大きく取ればよいが、その場合に撮像制御の応答性が悪くなる。従って、制御性と応答性との双方を確保することが難しかった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、撮像装置が他の装置とシステムを構成する場合等であっても、露出制御の制御性と応答性とを同時に確保することができる撮像装置及び露出制御管理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１の撮像装置にあっては、被写体を撮像する撮像手段と、前記被写体の明るさに応じて露出制御を行う露出制御手段と、この露出制御手段による前回の露出制御結果が前記撮像手段により撮像された画像に反映された所定時期に、前記露出制御手段に次回の露出制御の実行タイミングを供給するタイミング供給手段と、を備え、前記露出制御手段は、前記タイミング供給手段により供給された実行タイミングに基づいて露出制御を開始し、前記撮像手段に露光時間を設定する際に、前記撮像手段が露光中である場合、当該露光の終了後に新たな露光時間を設定するものとした。
【０００８】
また、請求項２の撮像装置にあっては、タイミング供給手段は、前記露出制御手段により前回の露出制御が実行された時点を基準として前記露出制御手段に次回の露出制御の実行タイミングを供給するものとした。
【０００９】
また、請求項３の撮像装置にあっては、前記所定時期は、前回の露出制御結果が反映された撮像画像の転送が終了する時期であるものとした。
【００１０】
また、請求項４の露出制御管理方法にあっては、撮像装置における露出制御を管理する方法であって、被写体の明るさに応じて露光時間を設定する際に、前記撮像装置が露光中である場合、当該露光の終了後に新たな露光時間を設定するよう露出制御をし、前回の露出制御結果が撮像画像に反映される時期に、次回の露出制御を行わせるようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明に係る撮像装置を示すブロック図である。
【００１３】
すなわち撮像レンズ１はＣＣＤ２の感光面上に被写体の光学像を結像する。結像された光学像はＣＣＤ２により光電変換されてアナログの撮像信号として出力される。出力された撮像信号はＡ／Ｄ変換器３によってデジタル変換された後、色処理器４による処理を施されてメモリ５へと転送される。ＣＣＤ２はタイミング発生器６から垂直駆動信号を含む各種のクロック信号を供給されるとともに、電荷蓄積時間つまり露光時間、及び信号電荷の読み出しを制御される。タイミング発生器６は、ＣＰＵ７から送られる露光時間の制御パラメータを記憶するレジスタを備えており、その制御パラメータに基づき露光時間を変化させる。ＣＰＵ７はＲＯＭ８に記憶された制御プログラムに従い、ＲＡＭ９を作業用メモリとして前述した各部を制御するとともに、メモリ５へ転送された撮像画像データに含まれる輝度情報に基づき露光時間を演算し、それに応じた制御パラメータを前記タイミング発生器６のレジスタに設定することにより露光制御を行う。
【００１４】
また、前記タイミング発生器６は、ＣＰＵ７によってレジスタの制御パラメータが書き替えられた時点に対応する所定時期に、ＣＰＵ７に対して露光制御リクエスト信号を送るよう構成されている。すなわち本実施の形態においては、前述した制御パラメータが書き替えられた時点が、次の垂直駆動信号が未だ立ち上がり状態ではない時点であった場合においては、それ以後における垂直駆動信号の２回目の立ち下がり時点に露光制御リクエスト信号を送り、また制御パラメータが書き替えられた時点が、次の垂直駆動信号が既に立ち上がり状態である時点であった場合においては、それ以後における垂直駆動信号の３回目の立ち下がり時点に露光制御リクエスト信号を送るよう設定されている（図３参照）。
【００１５】
図２は、以上の構成におけるＣＰＵ７の露光制御に関する動作を示したフローチャートであって、ＣＰＵ７は制御の開始当初においては、予めプログラムされている制御パラメータをタイミング発生器６のレジスタに設定する（ステップＳ１）。それ以後は、タイミング発生器６から露光制御リクエスト信号の待ち受けを行い（ステップＳ２）、露光制御リクエスト信号が送られた時点で（ステップＳ３でＹＥＳ）、色処理器４から送られた輝度情報に基づき適正露出を得る露光時間を演算するとともに、その結果に応じた次のフレームの撮像に必要な制御パラメータを計算し（ステップＳ４）、計算した制御パラメータをタイミング発生器６が有する前記レジスタへ送り設定内容を書き替える（ステップＡ５）、以後、上記の動作を繰り返すことによって被写体の明るさに応じた露光制御を行う。
【００１６】
一方、図３は、前述した撮像装置がパソコンなど多機能なシステムに組み込まれるとともに、ＣＰＵ７がそうしたシステムの制御を行っている場合や、撮像装置が携帯情報機器に組み込まれ、ＣＰＵ７が携帯情報機器を制御している場合における露光制御の実行タイミングを示した図である。なお、この場合において、ＣＰＵ７の前述したステップＳ２（図２）における露光制御リクエスト信号の待ち受け動作は、露出制御以外の他のタスクよりも優先度が高く設定された割込処理によって行われるものとする。
【００１７】
図３においては、ある時点（▲１▼のタイミング）でＣＰＵ７によって露光制御に要する制御パラメータが設定され、その直後のｎ−２フレームに前記制御パラメータに基づく制御結果が反映されている。係るｎ−２フレームの画像データが色処理器４に転送される時間は、次のｎ−１フレームが露光されるまでの期間、つまり前回の制御パラメータが設定された以後における垂直駆動信号の２回目の立ち下がり時点（▲２▼のタイミング）までの期間となる。したがって、ＣＰＵ７は、ｎ−２フレームの画像データの転送が終了した時点でタイミング発生器６から露光制御リクエスト信号を受けて、次のフレームの露光時間の計算及び制御パラメータの設定動作に移行することとなる。但し、かかる動作へのタイミングはＣＰＵ７が請け負っている他のタスクの状況によって変わってしまう。
【００１８】
図示した例は、前述した垂直駆動信号の立ち下がり時点（▲２▼のタイミング）で露光制御リクエストが発生したとき、ＣＰＵ７が他のタスクを実行中であって、そのタスクが終了して実際に露光制御処理を開始するタイミングが、次のｎフレームの撮像が既に開始された時点（▲３▼のタイミング）まで遅れを生じた場合である。この場合には、新たに設定された露光時間は既に撮像中のｎフレームには反映されず、その次のｎ＋１フレームに反映されることとなる。したがって、ｎ−２フレームからｎフレームまでの３フレームについては同一露光時間（露出状態）での撮像が行われることとなる。
【００１９】
一方、ｎ＋１フレームに反映された露光制御にかかる制御パラメータの設定動作は、ｎフレームの撮像が既に開始された時点、つまり垂直駆動信号が既に立ち上がり状態である時点であるため、その後にタイミング発生器６が露光制御リクエスト信号を発する時期は、上記の制御パラメータの設定動作が行われた時点（▲３▼のタイミング）以後における垂直駆動信号の３回目の立ち下がり時点（▲４▼のタイミング）となる。つまり、ｎ＋１フレームの画像データの転送が終了した時点であって、ｎ＋２フレームの露光が終了する時点となる。ここで、図示したように、今度はＣＰＵ７がアイドル状態であると、送られた露光制御リクエスト信号にＣＰＵ７が直ちに反応し、ｎ＋３フレームの露光が開始される前の時点（▲５▼のタイミング）で露光時間の計算及び制御パラメータの設定動作に移行し、それを終了することができる。このため、ｎ＋１フレームとｎ＋２フレームの２フレームについては同一の露光時間（露出状態）での撮像が行われ、ｎ＋３フレームには、新たに設定された制御パラメータに基づく露光制御の結果が反映されることとなる。なお、その後には、ｎ＋４フレームの露光が終了する時点で、タイミング発生器６からＣＰＵ７に対して露光制御リクエスト信号が送られることとなる。
【００２０】
このように、本実施の形態の撮像装置にあっては、ＣＰＵ７が露光制御リクエスト信号を受けてから実際に露光制御を実行するまでの時間がＣＰＵ７の負荷状況に変動したとしても、タイミング発生器６が露光制御リクエスト信号を送る時期が、前回の露光制御の結果が画像データに反映された時期であるため、常に直前の制御内容が反映された正しい情報に基づいて次回の露出制御を行うことが可能である。したがって、実際の撮像画像と露光制御との間に整合を確保することができる。しかも、露光制御の間隔が、その時々のＣＰＵ７の負荷状態に応じた最短時間となる。よって、制御性と応答性との双方を確保することができる。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、タイミング発生器６が本発明のタイミング供給手段であって、そのレジスタの制御パラメータがＣＰＵ７によって書き替えられた時点を基準とし、かつ前回の露光制御の結果が反映された画像データの転送が終了する時期に、ＣＰＵ７に対して露光制御リクエスト信号を送るものを示したが、これ以外にも、ＣＰＵ７による前回の露出制御の結果が撮像画像に反映された時点に対応する所定時期に、ＣＰＵ７に対して露光制御リクエスト信号を送ることができれば、他のタイミング供給手段を設けるようにしてもよい。
【００２２】
また、本実施の形態においては、ＣＰＵ７が露光時間（ＣＣＤ２の電荷蓄積時間）のみを制御するものについて説明したが、これ以外にも、ＣＰＵ７が絞り値の制御や、ＣＣＤ２の出力信号のゲイン制御等を含めた露出制御を行う場合にも、それらの設定が撮像画像に反映された時点に対応する所定時期に、前述したように次の露出制御の実行タイミングを供給することにより、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
また、主として、撮像装置がパソコンなど多機能なシステムを構成している場合や、携帯情報機器等の他の装置に組み込まれるとともに、ＣＰＵ７がそうしたシステムや装置を制御するものである場合について説明したが、これ以外にも、撮像装置に多数の付加機能が設けられるとともに、ＣＰＵ７が露出制御よりも優先するタスクを実行する必要がある場合であっても、同様の効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、露出制御に遅れが生じた場合であっても、常に直前の制御内容が反映された正しい情報に基づいた露出制御を行うことができることから、実際の撮像画像と露出制御との間に整合を確保することができる。しかも、露出制御の間隔が、その時々の状態に応じた最短時間となるようにした。よって、撮像装置が他の装置とシステムを構成する場合等であっても、撮像装置の露出制御の制御性と応答性との双方を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す撮像装置のブロック図である。
【図２】ＣＰＵの露光制御に関する動作を示すフローチャートである。
【図３】撮像装置が他のシステムに組み込まれている場合の露光制御のタイミング図である。
【図４】従来技術を示す露光制御のタイミング図である。
【図５】従来技術の問題点を示す露光制御のタイミング図である。
【符号の説明】
２    ＣＣＤ
４    色処理器
６    タイミング発生器
７    ＣＰＵ
８    ＲＯＭ
【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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