(57)【要約】【課題】  マニュアルフォーカス調整時の遅延による操作性劣化防止とＳ／Ｎ特性の向上。【解決手段】  撮像素子（１０６）により撮像を行って読み出された画像データを、表示装置（１２０）に逐次表示する機能を有する撮像装置であって、フォーカスレンズ（１０１）を駆動する指示を入力するための操作部材（１０９）と、操作部材が操作されているかどうかを判断するマニュアル調整動作検出部（１１０）と、露光周期を決定する露出決定手段と、露光周期を複数の時間に分割した分割周期及び露光周期毎に、撮像素子から画像データの読み出し制御を行う撮像素子駆動部（１０７）と、操作部材が操作されている場合、分割周期で得られる画像データの輝度が予め決められた輝度以上の場合に、分割周期毎の画像データを表示装置に表示し、低い場合に表示しないと決定する表示画像更新制御部（１１２）とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子により撮像を行って読み出された画像データを、表示手段に逐次表示する機能を有する撮像装置であって、
フォーカスレンズを駆動する指示を入力するための操作手段と、
前記操作手段が操作されているかどうかを判断する判断手段と、
露光周期を決定する決定手段と、
前記露光周期を複数の時間に分割した分割周期及び前記露光周期毎に、前記撮像素子から画像データを読み出すように制御する制御手段と、
前記判断手段により前記操作手段が操作されていると判断された場合、前記分割周期で得られる画像データの輝度が予め決められた輝度以上の場合に、前記分割周期毎の画像データを前記表示手段に表示し、前記予め決められた輝度より低い場合に表示しないと決定する表示決定手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記表示決定手段は、前記露光周期の開始から予め設定された位相を過ぎている場合に、前記画像データの輝度が前記予め決められた輝度以上であると判断し、過ぎていない場合に前記予め決められた輝度より低いと判断す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】
前記表示決定手段は、前記露光周期の開始から予め設定された数の分割周期が経過している場合に、前記画像データの輝度が前記予め決められた輝度以上であると判断し、経過していない場合に前記予め決められた輝度より低いと判断することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記表示決定手段は、前記露光周期の開始から予め設定された時間が経過している場合に、前記画像データの輝度が前記予め決められた輝度以上であると判断し、経過していない場合に前記予め決められた輝度より低いと判断することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画像データの輝度が、表示に適した輝度となるようにゲインをかける補正手段を更に有し、
前記表示決定手段は、前記ゲインが予め設定された閾値よりも低い場合に、前記画像データの輝度が前記予め決められた輝度以上であると判断し、前記ゲインが前記予め設定された閾値以上である場合に、前記画像データの輝度が前記予め決められた輝度より低いと判断することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記表示決定手段が画像データを表示しないと決定した場合に、前記制御手段は、前記分割周期毎の画像データの読み出しを行わないように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子から非破壊読み出しにより画像データを読み出すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記分割周期は、前記表示手段の表示周期であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
自動的に前記フォーカスレンズを駆動して焦点を合わせる自動焦点調節手段と、
前記自動焦点調節手段による自動焦点調節と、前記操作手段を用いたマニュアル焦点調節のいずれかを選択する選択手段とを更に有し、
前記自動焦点調節が選択された場合に、前記表示決定手段は、前記判断手段の判断に関わらず、前記分割周期毎の画像データを表示しないと決定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
フォーカスレンズを駆動する指示を入力するための操作手段と、撮像素子とを有し、前記撮像素子により撮像を行って読み出された画像データを、表示手段に逐次表示する機能を有する撮像装置の制御方法であって、
前記操作手段が操作されているかどうかを判断する判断工程と、
露光周期を決定する決定工程と、
前記判断工程で前記操作手段が操作されていると判断された場合、前記露光周期を複数の時間に分割した分割周期で得られる画像データの輝度が予め決められた輝度以上の場合に、当該分割周期で前記撮像素子から読み出した画像データを前記表示手段に表示するように制御し、前記予め決められた輝度より低い場合に表示しないように制御する表示制御工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等に代表される固体撮像素子を用いた従来のビデオカメラでは、夜景などの暗い被写体を撮影する際に充分な感度を得るための様々な方法が提案されている。例えば、動画撮影では、固体撮像素子における電荷蓄積時間を長くし、フレームまたはフィールドレートを通常よりも遅くする、所謂スローシャッタモードや、静止画撮影では、電荷蓄積時間を長くする方法がある。また、固体撮像素子から得られる複数フレーム分の画像信号を順次累積加算して、実効的に長秒時露光に匹敵する画像信号を得るものも提案されている（特許文献１）。
【０００３】
一方、ビデオカメラなどの撮像装置において、撮像素子から得られた画像データを逐次表示装置に表示する、所謂電子ファインダー機能（ＥＶＦ機能）を有するものがある。このような撮像装置では、手動でフォーカスを合わせる場合に、表示装置にＥＶＦ表示された画像（ライブビュー画像）を見て合焦状態を確認しながら、フォーカスリングを操作することが行われている。
【０００４】
ここで、被写体が暗く、固体撮像素子の読み出しフレームレートまたはフィールドレートが長い場合、ライブビュー画像の更新間隔が長くなり、実際の被写体とライブビュー画像との間にタイムギャップが生じてしまう。更に、近年における固体撮像素子の画素数の増加により、信号処理により長い時間がかかるため、読み出された画像信号が表示されるまでの時間も長くなり、更にタイムギャップを増長していた。このようなライブビュー画像を観察しながら手動でフォーカスを合わせようとすると、フォーカスリングの操作を反映した画像が表示されるまでに時間がかかるため、フォーカスを合わせにくいという問題があった。
【０００５】
図４はシャッタ速度が1/3.75sec、表示のフレーム周期が1/30secの場合を示している。撮像素子は1/3.75sec間、電荷の蓄積を行い、その後蓄積された電荷が読み出され、表示される。このように、この表示画像によりマニュアルフォーカスの調整を行なおうとすると、表示の遅延により操作性が悪化する。
【０００６】
シャッタ時間の問題は、フォーカスのみならず撮像条件調整へ大きな影響を与える。上記問題を軽減するために、例えば、参考文献２では、以下の方法が開示されている。即ち、高速シャッタにより手ぶれの少ない露出不足の画像を複数撮影し、手ぶれ補正して合成する記録系に加えて、撮影した複数の画像の内の１枚を、合成前に表示用に露光補正して早い段階で出力することで、遅延による影響を軽減する。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２３６４２２号公報
【特許文献２】特開２００６−１７３７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、高速シャッターで先行して撮像した露出不足の画像をゲイン補正して表示系に出力すると、表示された画像のＳ／Ｎ特性が悪く、フォーカス状態を十分に確認することができないことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮像素子により撮像を行って読み出された画像データを、表示手段に逐次表示する機能を有する本発明の撮像装置は、フォーカスレンズを駆動する指示を入力するための操作手段と、前記操作手段が操作されているかどうかを判断する判断手段と、露光周期を決定する決定手段と、前記露光周期を複数の時間に分割した分割周期及び前記露光周期毎に、前記撮像素子から画像データを読み出すように制御する制御手段と、前記判断手段により前記操作手段が操作されていると判断された場合、前記分割周期で得られる画像データの輝度が予め決められた輝度以上の場合に、前記分割周期毎の画像データを前記表示手段に表示し、前記予め決められた輝度より低い場合に表示しないと決定する表示決定手段とを有する。
【００１０】
また、フォーカスレンズを駆動する指示を入力するための操作手段と、撮像素子とを有し、前記撮像素子により撮像を行って読み出された画像データを、表示手段に逐次表示する機能を有する撮像装置の本発明の制御方法は、前記操作手段が操作されているかどうかを判断する判断工程と、露光周期を決定する決定工程と、前記判断工程で前記操作手段が操作されていると判断された場合、前記露光周期を複数の時間に分割した分割周期で得られる画像データの輝度が予め決められた輝度以上の場合に、当該分割周期で前記撮像素子から読み出した画像データを前記表示手段に表示するように制御し、前記予め決められた輝度より低い場合に表示しないように制御する表示制御工程とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、マニュアルによるフォーカス制御時に、被写体とライブビュー画像とのタイムギャップを減少すると共に、十分なＳ／Ｎ特性を有する画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態における撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１において、フォーカスレンズを含むレンズ１０１を介して入射した光が、開閉可能なシャッタ１０２を通過し、絞り１０４で入射光量を調節され、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の半導体からなる撮像素子１０６上に結像される。なお、１０３はシャッタ１０２を駆動するシャッタ駆動部、１０５は絞り１０４を駆動する絞り駆動部である。
【００１５】
１０９はフォーカス調整部であって、例えば、フォーカスリングなどの操作部材を有し、撮影者による操作部材の操作に応じてレンズ１０１に含まれるフォーカスレンズを駆動する（マニュアル焦点調節（ＭＦ））。また、フォーカス調整部１０９は、自動的に合焦状態を判断して合焦制御を行う、公知の自動焦点調節（ＡＦ）も行う。合焦状態に判断の仕方や合焦制御方法は、従来から様々な方法が提案されており、本発明はこれらのいずれの方法を用いても構わない。また、操作部材はフォーカスリングに限られるものではなく、例えば、スライド式のレバーや、ボタン、スイッチなど、フォーカスレンズの移動方向及び移動量を指示できる部材であればよい。また、撮影者による不図示の操作部を用いた選択に基づいて、ＭＦとＡＦのいずれかに設定される。なお、本発明は、ＡＦ機能を有さない撮像装置に適用することもできる。マニュアル調整動作検出部１１０は、ＭＦとＡＦの何れが設定されているか、またＭＦの場合にはフォーカスリングなどの操作部材（以下、フォーカスリング）が操作されたかどうかを検出する。そして、ＭＦ且つフォーカスリングの操作を検出した場合、その情報を位相検知部１１５へ伝達する。
【００１６】
撮像素子１０６は撮像素子駆動部１０７が出力する駆動パルスにより駆動され、駆動制御部１０８は、露光周期及び撮像素子１０６の画素数に対応する駆動パルスを撮像素子駆動部１０７が生成するように制御する。なお、露光周期は不図示の測光部や、撮像素子１０６から得られた画像データの輝度情報などに基づいて、不図示の露出制御部などにより、適正な輝度の画像が得られるように、公知の方法を用いて決定される。撮像素子１０６の出力はＡ／Ｄ変換器１１１でデジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器１１１が出力する画像データは記録信号処理部１１７で処理され、ＤＶテープ、ＤＶＤ、ＨＤＤ等の記録媒体１１９に記録される。
【００１７】
また、Ａ／Ｄ変換器１１１が出力する画像データは、表示画像更新制御部１１２へも入力される。表示画像更新制御部１１２は、後述する位相検知部１１５から入力される更新の有無を示す情報に応じて、この画像データを用いて表示装置１２０に表示されている画像を更新する場合には画像データを補正部１１４に出力するように制御する。逆に、更新しない場合には、画像データを出力しないように制御する。補正部１１４では入力された画像データにゲイン補正によるレベル補正を行い、表示信号処理部１１８で表示装置１２０での表示に適した信号となるように処理を行ってから、表示装置１２０に表示する。
【００１８】
位相検知部１１５は、駆動制御部１０８からの露光周期情報と、マニュアル調整動作検出部１１０からのＭＦ及びフォーカスリングの操作を示す情報とに基づいて、表示画像の更新の有無を判断し、判断結果を表示画像更新制御部１１２へ伝達する。なお、位相検知部１１５における判断の方法については、図３を参照して詳細に後述する。また、位相検知部１１５は、露光周期情報から、各露光周期の最初から現在までの露光時間を検知し、ゲイン調整部１１６へ情報を伝達する。即ち、表示画像更新制御部１１２は、表示決定手段に対応する。
【００１９】
更に、Ａ／Ｄ変換器１１１が出力する画像データは輝度検出部１１３へも出力され、画像データの輝度レベルを検出し、表示画像更新制御部１１２へ供給する。表示画像更新制御部１１２において、位相検知部１１５からの更新の有無を示す情報に加えてこの検出された輝度レベルを用いることにより、表示画像更新制御部１１２における更新制御の精度をさらに高くすることができる。一例として、位相検知部１１５からの情報が更新を示す場合であっても、輝度レベルが所定のレベルよりも低い場合に、更新しない、といった制御をすることができる。
【００２０】
撮像素子１０６からは、露光中に読み出しを行っても蓄積レベルを保持する非破壊読み出しが可能である。露光周期の早い段階で読み出しを行えば、信号レベルは小さい。この信号を十分な輝度の画像として出力するためには、補正部１１４でゲインを高く設定する必要があるため、Ｓ／Ｎ特性が劣化してしまう。逆に、露光周期の後の方で読み出すほど、得られる信号レベルは大きくなりゲインは低い値で済むので、Ｓ／Ｎ特性は向上する。従って、本実施の形態では記録画像用には常時、露光周期終了後に読み出した画像を処理し、表示画像用には条件に応じて、露光周期半ばで読み出した画像も処理する。また、本実施の形態では、一例として撮像素子１０６の露光周期は、表示装置１２０の表示周期の整数倍（ｎ）とし、露光周期半ばで読み出しを行う場合には、表示周期の整数倍の周期（１〜ｎ−１）のタイミングで読み出しを行う。
【００２１】
図２は、本実施の形態におけるＭＦ設定時の撮影時のライブビュー表示制御を示すフローチャートである。なお、ＡＦが設定されている場合には、図２の動作は行われない。また、露光周期が表示装置１２０の表示周期よりも短い場合にも、図２の動作を行う必要がないので、実行されない。
【００２２】
まず、マニュアル調整動作検出部１１０は、フォーカス調整部１０９のフォーカスリングが操作されたかどうかを判断する（ステップＳ１１）。操作されていない場合（ステップＳ１１でＮＯ）、位相検知部１１５は駆動制御部１０８からの露光周期情報に基づいて、露光時間が終了したかどうかを判断する（ステップＳ１２）。露光時間が終了していなければ、表示画像の更新は行わないと判断してステップＳ１１に戻り、上記処理を繰り返す。一方、露光時間の終了が検出されると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、撮像素子１０６から画像信号を読み出し（ステップＳ１５）、記録処理を行い（ステップＳ１６）、更に表示処理（ステップＳ２１）を行う。なお、記録処理と表示処理を行う順番は、逆であっても並行して行っても構わない。
【００２３】
一方、フォーカスリングが操作された場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、表示周期終了まで（ステップＳ１３でＹＥＳとなるまで）待つ。表示周期が終了すると、次に露光周期の終了時であるかどうかを判断する（ステップＳ１４）。露光周期終了であれば（ステップＳ１４でＹＥＳ）、フォーカスリングの稼動が検出されていない時と同様に、撮像素子１０６から画像信号を読み出し（ステップＳ１５）、記録処理（ステップＳ１６）、表示処理（ステップＳ２１）を行う。
【００２４】
一方、露光周期が終了していなければ（ステップＳ１４でＮＯ）、位相検知部１１５は、露光周期が開始してから、どの位相にあるかを検出する（ステップＳ１７）。その結果、Ｓ／Ｎ特性に問題無い位相であれば（ステップＳ１８でＹＥＳ）、駆動制御部１０８を制御して撮像素子１０６から画像信号の読み出しを行う（ステップＳ１９）。更に、読み出して得られた映像信号に対して、補正部１１４は位相に応じたゲイン補正を行って（ステップＳ２０）、表示処理を行う（ステップＳ２１）。一方、位相検知部１１５は、Ｓ／Ｎ特性に問題がある位相であると判断すると（ステップＳ１８でＮＯ）、表示画像の更新は行わないと判断し、そのままステップＳ１１に戻る。
【００２５】
なお、Ｓ／Ｎ特性に問題がある位相とは、読み出した画像の輝度が十分ではなく、そのままゲイン補正によりレベル補正を行った場合に、十分なＳ／Ｎ特性が得られない、露光周期の時間範囲内の位相のことであり、上述したように露光周期の早い段階の位相である。露光周期は、各周期の終了時に適正な輝度の画像が得られるように設定されており、露光時間と画像の輝度レベルは比例する。つまり、輝度レベルをＬ、位相をθ、経過時間をＴsinθ、単位時間当たりに増加する輝度レベルをαとすると、
Ｌ＝α・Ｔsinθ
【００２６】
の一次関数で表すことができる。ある２つの異なる露光周期Ｔ1とＴ2について、露光周期経過後の輝度をＬ0とすると、αはそれぞれ、Ｌ0／Ｔ1、Ｌ0／Ｔ2で表すことができる。ここで、十分な輝度レベルと考えられる最小値をＬminとすると、Ｌminは２つの露光周期に共通であるので、
Ｌmin＝Ｌ0／Ｔ1×Ｔ1sinθ1＝Ｌ0×sinθ1
Ｌmin＝Ｌ0／Ｔ2×Ｔ2sinθ2＝Ｌ0×sinθ2
となる。上記式から、sinθ1＝sinθ2、即ち、1＝θ2であることが分かる。つまり、露光周期に長短があっても、十分な輝度が得られる（つまり、予め設定された輝度以上となる）位相は、変化しない。このように、表示された画像が十分なＳ／Ｎ特性を有するかどうかを判断するための閾値を位相として保持しておくことで、露光周期の長短に関わらず、適切な判断を行うことが可能となる。なお、保持しておいた位相は、そのまま用いても、また、露光周期における経過時間に換算したり、露光周期を複数に分割した分割周期の経過数に換算してから、判断を行うようにしてもよい。
次に、図３を参照して、位相検知部１１５が行う、図２のステップＳ１７における位相検出結果に基づく、表示画像の更新の有無の判断及び表示画像の更新タイミングについて説明する。
【００２７】
３０１は撮像素子１０６の各露光周期を示している。図３に示す例では、１露光周期が表示周期の８周期分に等しく、FrameAをＡ１〜Ａ８、FrameBをＢ１〜Ｂ８、FrameCをＣ１〜Ｃ８の期間に分割している。以下、分割された各周期を「分割周期」と呼び、ここでは位相を分割周期数に変換して、閾値として用いる。図３の例では、十分な輝度が得られる位相は分割周期の３周期目の間に経過し、分割周期の１，２周期目の終わりでは輝度が十分では無く、３周期目の終わりから、十分な輝度の画像を得ることができる。
【００２８】
３０２は撮像素子１０６からの読み出しタイミングを示している。読み出しは上述したように１露光周期を８分割した分割周期毎に行うことができる。また、記録用の画像としては常に露光周期終了後の画像（Ａ８、Ｂ８、Ｃ８の経過後の画像）を読み出す。
【００２９】
画像表示については、ＭＦでフォーカスリングの操作が行われていないときは、記録画像と同様に各露光周期毎に表示を更新する。ＭＦでフォーカスリングの操作が行われているときは、露光周期の後半（図３においてはＢ５〜Ｂ８、Ｃ３〜Ｃ８）では、各分割周期毎に読み出した画像で更新を行う。逆に露光周期前半（図３においてはＣ１、Ｃ２）では、分割周期毎の画像を用いた更新は行わない。
【００３０】
これにより例えばＢ５期間中の画像は撮像素子１０６の蓄積時と表示画像出力の遅延がDelay1で示される程度となり、遅延による操作性の悪化を防止することができる。またＣ１、Ｃ２のように、露光周期前半では表示を更新しないことにより、表示装置１２０へＳ／Ｎ特性の悪い画像を出力することを防止することが可能となる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、予め設定された位相に達しておらず、Ｓ／Ｎ特性が十分でない場合には画像データを読み出さないように制御する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、分割周期毎に画像データの読み出しを行い、Ｓ／Ｎ特性が十分でない場合には読み出した画像データを表示しないように制御するように構成しても良い。
【００３２】
更に、上記実施の形態では、位相に基づいて判断を行ったが、本発明はこれに限るものではなく、輝度検出部１１３により検出された輝度レベルが予め決められた輝度レベル以上の場合にのみ、画像を表示するように制御しても良い。更に、ゲイン調整部１１６がゲインを輝度検出部１１３により検出された輝度レベルに基づいて決定し、ゲインが予め設定されたレベル（閾値）よりも低い場合にのみ、画像を表示し、閾値以上の場合には表示しないように制御することも可能である。更に、これらの判断を組み合わせて制御するようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における表示更新処理のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における撮像素子の露光及び読み出しタイミング及び表示タイミングを示すタイミング図である。
【図４】従来の撮像素子の露光及び読み出しタイミング及び表示タイミングを示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  レンズ
１０２  シャッタ
１０３  シャッタ駆動部
１０４  絞り
１０５  絞り駆動部
１０６  撮像素子
１０７  撮像素子駆動部
１０８  駆動制御部
１０９  フォーカス調整部
１１０  マニュアル調整動作検出部
１１１  Ａ／Ｄ変換器
１１２  表示画像更新制御部
１１３  輝度検出部
１１４  補正部
１１５  位相検知部
１１６  ゲイン調整部
１１７  記録信号処理部
１１８  表示信号処理部
１１９  記録媒体
１２０  表示装置
【図１】
2009124603.tif 000003
【図２】
2009124603.tif 000004
【図３】
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【図４】
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