(57)【要約】【課題】スルーモードにおいて画面の端部に高輝度被写体が入り込んでも適切なクランプ処理を施すことが出来る電子カメラを提供する。【解決手段】本発明に係る電子カメラは、ＣＣＤ３から出力される撮像信号の内、有効エリアに隣接して設けられている光学的黒エリアからの撮像信号に基づいて黒レベルを算出する黒レベル算出回路45と、その黒レベルを基準として撮像信号をクランプするクランプ回路42とを具え、有効エリアの内、光学的黒エリアに近接して設けられている特定評価エリアの輝度レベル若しくはスミアの発生レベルを評価値として、有効エリアから光学的黒エリアへの電荷の漏れを予測し、評価値が所定の閾値を越えている期間では、評価値が所定の閾値を越える直前の撮像信号の黒レベルに基づいてクランプ処理を施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子から出力される撮像信号の内、有効エリアに隣接して設けられている光学的黒エリアからの撮像信号に基づいて黒レベルを算出し、その黒レベルを基準として撮像信号をクランプするクランプ処理を施し、クランプ処理の施された撮像信号に基づいて１画面分の映像信号を生成する電子カメラにおいて、
前記有効エリアから光学的黒エリアへの電荷の漏れが発生する際に変化することとなる評価値を取得する評価値取得手段と、
取得された評価値が所定の閾値を越えている期間では、評価値が所定の閾値を越える直前の撮像信号の黒レベルを、前記クランプ処理に固定値として供するクランプ値固定手段
とを具えていることを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】
前記評価値取得手段によって取得すべき評価値は、前記有効エリアの内、前記光学的黒エリアに近接して設けられている特定評価エリアを対象として算出される請求項１に記載の電子カメラ。
【請求項３】
前記評価値取得手段は、前記有効エリアの内、前記光学的黒エリアに近接して設けられている特定評価エリアの輝度レベルを、前記評価値として採用している請求項１に記載の電子カメラ。
【請求項４】
前記評価値取得手段は、前記有効エリアの内、前記光学的黒エリアに近接して設けられている特定評価エリアにおけるスミアの発生レベルを、前記評価値として採用している請求項１に記載の電子カメラ。
【請求項５】
前記クランプ値固定手段は、第１の閾値と第２の閾値を有し、取得された評価値が第１の閾値を上回ったときは、評価値が第１の閾値を越える直前の撮像信号の黒レベルを固定値として前記クランプ処理に供し、取得された評価値が第２の閾値を下回った後は、光学的黒エリアから実時間で得られる撮像信号の黒レベルを前記クランプ処理に供するものである請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラの如く、ＣＣＤ等の撮像素子から出力される撮像信号を黒レベルでクランプして映像を生成する電子カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラにおいては、図２に示す如くＣＣＤ(３)の有効エリアに隣接して光学的黒エリア(ＯＢ部)が設けられており、シャッタボタンが押下されると、ＣＣＤ(３)がプリ露光され、これによってＣＣＤ(３)から得られる撮像信号の内、光学的黒エリアからの撮像信号のレベル(黒レベル)が取得され、その黒レベルに基づいて撮像信号をクランプする、クランプ処理が施される。そして、クランプ処理の施された撮像信号に基づいて１画面分の映像信号が生成される。これによって、被写体像の輝度が適正に評価されて、露光量が最適値に設定されるのである。
【０００３】
ところが、ＣＣＤに高輝度の光が照射されると、有効エリアから光学的黒エリアへ電荷が漏れ込み、黒レベルが変動することになる。そこで、従来のデジタルカメラ(特許文献１参照)においては、シャッタボタンが押下されると、１回目のプリ露光によってクランプ処理の施された撮像信号から輝度評価値が求められ、更に２回目のプリ露光によってクランプ処理の施された撮像信号から輝度評価値が求められる。そして、この２つの輝度評価値の差分に基づいてクランプ期間が光学的黒期間及び空送り期間の何れか一方に設定される。この結果、最終プリ露光によって得られる撮像信号のクランプレベルの変動が防止される。
【特許文献１】特開２０００−２７８６１３号公報［H04N5/335］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、デジタルカメラにおいては、シャッタボタンを押下する前、即ち本露光若しくはプリ露光を行なっていない状態では、ＣＣＤから得られる撮像信号に基づいて、モニタ画面にはリアルタイムで画像(スルー画)が表示される(スルーモード)。
この様なスルー画の表示状態で、画面の右側若しくは左側の端部に太陽などの高輝度被写体が入り込むと、従来のデジタルカメラではシャッタボタン押下後の対応を行なうものに過ぎないので、有効エリアから光学的黒エリアへの電荷の漏れが発生して、黒レベルが変動することになり、スルー画が異常なものとなる。又、撮影モードにおいても、被写体が暗いものと判断されて、露出オーバー(白とび)の画像となる問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、スルーモードにおいて画面の端部に高輝度被写体が入り込んでも適切なクランプ処理を施すことが出来る電子カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電子カメラは、撮像素子から出力される撮像信号の内、有効エリアに隣接して設けられている光学的黒エリアからの撮像信号に基づいて黒レベルを算出し、その黒レベルを基準として撮像信号をクランプするクランプ処理を施し、クランプ処理の施された撮像信号に基づいて１画面分の映像信号を生成するものであって、
前記有効エリアから光学的黒エリアへの電荷の漏れが発生する際に変化することとなる評価値を取得する評価値取得手段と、
取得された評価値が所定の閾値を越えている期間では、評価値が所定の閾値を越える直前の撮像信号の黒レベルを、前記クランプ処理に固定値として供する黒レベル固定手段
とを具えている。
【０００７】
前記評価値取得手段による評価値としては、前記有効エリアの内、前記光学的黒エリアに近接して設けられている特定評価エリアの輝度レベルや、特定評価エリアにおけるスミアの発生レベルを採用することが出来る。
尚、特定評価エリアの輝度レベルやスミアの発生レベルは、従来のデジタルカメラにおいても絞り量の調整やスミア補正のために利用されている値であるので、本発明の実施のために特別に検出する必要はない。
【０００８】
上記本発明の電子カメラにおいては、スルー画の表示状態で、画面の右側若しくは左側の端部に太陽などの高輝度被写体が入り込むと、有効エリアから光学的黒エリアへの電荷の漏れが発生することになるが、この電荷の漏れが発生する直前に、評価値となる特定評価エリアの輝度レベルやスミアの発生レベルが上昇することになる。
そこで、評価値が所定の閾値を上回った時点で、その直後に有効エリアから光学的黒エリアへの電荷漏れが発生するものと予測し、以後は、評価値が所定の閾値を越える直前の撮像信号の黒レベルをクランプ処理に供する。
【０００９】
従って、その直後に有効エリアから光学的黒エリアへの電荷漏れが発生したとしても、クランプ処理に用いられる黒レベルは、電荷漏れが発生する直前の値であり、電荷漏れの影響を受けていないので、該黒レベルを用いたクランプ処理によって、撮像信号の直流成分が安定し、正常なスルー画像が得られる。又、撮影モードにおいても、被写体の明るさが正確に判断されて、適正な露出が得られる。
その後、画面から高輝度被写体が消失すると、評価値が所定の閾値を下回ることになるので、クランプ処理に用いる黒レベルの固定を中断し、光学的黒エリアから実時間で得られる撮像信号の黒レベルに基づいて通常のクランプ処理を実行する。
【００１０】
尚、前記黒レベル固定手段による黒レベルの固定においては、第１の閾値と第２の閾値を用いることが出来る。この場合、取得された評価値が第１の閾値を上回ったとき、評価値が第１の閾値を越える直前の撮像信号の黒レベルを固定値としてクランプ処理に供し、取得された評価値が第２の閾値を下回った後は、光学的黒エリアから実時間で得られる撮像信号の黒レベルをクランプ処理に供する。
ここで、第１の閾値よりも第２閾値を小さく設定すれば、電荷漏れの虞が完全に無くなった時点で黒レベルの固定を解除することが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電子カメラによれば、スルーモードにおいて画面の端部に高輝度被写体が入り込んでも適切なクランプ処理を施すことが出来、これによって撮像信号の黒レベルが安定して、高画質の映像を生成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をデジタルカメラに実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るデジタルカメラにおいては、図１に示す如く、光学レンズ(１)から絞りユニット(２)を経てＣＣＤ(３)に映像光が照射され、これによってＣＣＤ(３)から得られる撮像信号が１チップＩＣ(４)を経て１チップＡＳＩＣ(５)へ供給され、映像信号が生成される。
【００１３】
この様にして生成された映像信号は、カードＩ／Ｆ(９)を経てメモリカード(10)に記録され、或いはビデオエンコーダ(11)をモニタ(12)に供給されて、画面に表示される。
１チップＡＳＩＣ(５)にはＣＰＵ(７)が接続されており、該ＣＰＵ(７)は、メモリ(８)を用いた所定の演算処理を実行して、１チップＩＣ(４)に対して種々のデータを供給すると共に、絞りユニット(２)を制御するための制御信号をドライバ(15)へ供給する。
【００１４】
又、ＣＰＵ(７)にはシステムコントローラ(13)が接続されており、システムコントローラ(13)は、シャッタボタン(14)からの操作信号を受けて、ＣＰＵ(７)へ撮影指令を送出する。
【００１５】
１チップＡＳＩＣ(５)には、シグナルジェネレータ(56)が設けられており、シグナルジェネレータ(56)からタイミングジェネレータ(55)へ垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃが供給される。これに応じてタイミングジェネレータ(55)は電荷読み出しパルス、垂直転送パルス、水平転送パルス及びクランプパルスを生成する。
【００１６】
ＣＣＤ(３)で生成された１画面分の電荷は、タイミングジェネレータ(55)からの電荷読み出しパルス、垂直転送パルス及び水平転送パルスによって読み出され、撮像信号として１チップＩＣ(４)へ出力される。
尚、ＣＣＤ(３)の受光面には、図２に示す様に、有効エリアに隣接して光学的黒エリア(ＯＢ部)が設けられており、ＣＣＤ(３)から出力される撮像信号には、有効エリアからの撮像信号成分と、光学的黒エリア(ＯＢ部)からの撮像信号成分とが含まれている。
【００１７】
図１の如くＣＣＤ(３)から出力される撮像信号は、ＣＤＳ回路(41)による相関２重サンプリング処理を経てクランプ回路(42)へ供給される。クランプ回路(42)は、タイミングジェネレータ(55)からのクランプパルスに応答して、撮像信号にクランプをかけるものである。リアルタイムに動画(スルー画)を表示するスルーモードにおいては、タイミングジェネレータ(55)は撮像信号の光学的黒期間にクランプパルスを発生し、これによって撮像信号は光学的黒レベルでクランプされる。
【００１８】
クランプ処理の施された撮像信号は、ＡＧＣ回路(43)でゲイン調整が施された後、Ａ／Ｄ変換器(44)を経てデジタル信号(撮像データ)に変換される。
Ａ／Ｄ変換器(44)から得られる撮像データは黒レベル算出回路(45)へ供給されて、タイミングジェネレータ(55)は光学的黒期間にクランプパルスを発生し、これによって黒レベル算出回路(45)はメモリ(46)を用いて光学的黒エリアの黒レベルを算出し、その結果をクランプ回路(42)へ供給する。
【００１９】
１チップＡＳＩＣ(５)の第１信号処理回路(51)は、１チップＩＣ(４)から供給される撮像データに基づいてＲＧＢデータ及びＹデータを生成し、これらのデータを第２信号処理回路(52)へ供給する。第２信号処理回路(52)は、ＲＧＢデータ及びＹデータをＹＵＶデータに変換し、ＹＵＶデータをメモリ(６)を経てビデオエンコーダ(11)に出力する。これによって所定のエンコード処理を受けた映像データがモニタ(12)に供給されて、モニタ画面にスルー画が表示される。
【００２０】
この様なスルー画の表示期間中、第１信号処理回路(51)から出力されるＹデータは積分回路(53)へ供給される。積分回路(53)は、Ｙデータを所定の領域に亘って積分し、それによって得られた積分値をＣＰＵ(７)へ出力する。ここで積分の対象となる領域は、図２に示す有効エリア内に設定された通常評価エリアであって、撮影モード及びスルーモードにおいて輝度評価が行なわれる領域である。そして、この通常評価エリア内においてＯＢ部に隣接する一部の領域が特定評価エリアとして設定され、この特定評価エリアが電荷漏れの予測における評価の対象となる。
【００２１】
スルーモードにおいて、図１に示すシャッタボタン(14)が押下されると、撮影モードに移行して、本撮影が行なわれる。１チップＡＳＩＣ(５)のレジスタ(54)には、スルーモードにおける露光時間が保持されており、タイミングジェネレータ(55)は、レジスタ(54)に保持されている露光時間に従ってＣＣＤ(３)にプリ露光を行なわせる。
【００２２】
タイミングジェネレータ(55)はまた、黒レベル算出回路(45)から出力される黒レベルがクランプ回路(42)に入力されるタイミングでクランプパルスを生成し、クランプ回路(42)へ供給する。これによってクランプ回路(42)は撮像信号を黒レベルでクランプする。この結果、第１信号処理回路(51)は、クランプされた撮像信号に基づいてＹデータを生成し、生成されたＹデータは、積分回路(53)により通常評価エリアに亘って積分され、これによって通常評価エリアの平均輝度が求められる。
【００２３】
ＣＰＵ(７)は、積分回路(53)から平均輝度値を取り込み、その値をメモリ(８)に書き込むと共に、平均輝度値に基づいて最適絞り量及び最適露光時間を算出する。そして、その算出結果を示す絞り量データをドライバ(15)に与える。これによって絞りユニット(２)の絞り量が調整される。
【００２４】
露光時間の更新及び絞り量の調整が完了すると、タイミングジェネレータ(55)は、レジスタ(54)に設定された最適露光時間データに従ってＣＣＤ(３)の本露光を行なうと共に、クランプパルスをクランプ回路(42)に供給する。本露光によって生成された撮像信号は、クランプ回路(42)によって黒レベルでクランプされる。クランプされた撮像信号は、ＡＧＣ回路(43)によるＡＧＣ処理を経て撮像データに変換され、その後、第１信号処理回路(51)及び第２信号処理回路(52)にて上述と同様の処理が施される。この結果、本露光に基づくＹＵＶデータが生成され、ＵＹＶデータはカードＩ／Ｆ(９)を経てメモリカード(10)に記録される。
【００２５】
ＣＰＵ(７)は、上述のスルーモード及び撮影モードにおいて具体的には図３及び図５に示す手続きを実行する。
デジタルカメラの電源が投入されると、先ず図３のステップＳ１では、スルーモードの設定、シャッタースピード及び絞り値の設定、ＯＢクランプ位置の設定、ＯＢクランプレベル(黒レベル)の設定等の初期設定が行なわれる。
【００２６】
次にステップＳ２では、通常評価エリアの輝度情報を取得し、ステップＳ３では、通常評価エリアの輝度レベルを算出する。そして、ステップＳ４にて、黒レベルを算出し、その結果を図１に示すメモリ(46)に書き込む。
【００２７】
続いて図３のステップＳ５では、算出された黒レベルに基づいてＯＢクランプレベルを設定し、ステップＳ６では、シャッタースピード及び絞り値の設定を行なった後、ステップＳ７に移行する。
ステップＳ７では、通常評価エリアの輝度情報を取得し、ステップＳ８では、通常評価エリアの輝度レベルを算出する。更にステップＳ９では、特定評価エリアの輝度レベルを算出する。尚、特定評価エリアの輝度レベルの算出は、ステップＳ７で取得された輝度情報を利用して行なうことが出来る。
【００２８】
その後、ステップＳ１０では、ＯＢクランプレベル(黒レベル)が固定されているか否かを判断し、ノーの場合はステップＳ１１に移行して、特定評価エリアの輝度レベルが所定の第１の閾値ＴＨ１を越えているか否かを判断する。ここで、ノーと判断されたときは、ステップＳ１５に移行して、ＯＢクランプ位置の設定を行ない、ステップＳ１６では、黒レベルを算出してその結果をメモリに書き込んだ後、ステップＳ５に戻る。
【００２９】
以上の処理の繰り返しの過程で、特定評価エリアの中に太陽などの高輝度被写体が入り込んだ場合、有効エリアから光学的黒エリアへの電荷の漏れが発生する直前に、特定評価エリアの輝度レベルが上昇することになる。
この結果、図３のステップＳ１１にて輝度レベルが第１の閾値ＴＨ１を越えることとなって、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、図１に示すメモリ(46)から黒レベルを読み出して、クランプ回路(42)へ供給する。これによって、輝度レベルが第１の閾値ＴＨ１を越える直前の黒レベルに基づいて、クランプ処理が実行されることになる。
即ち、図３のステップＳ１２からステップＳ５に移行して、ＯＢクランプレベルの設定(黒レベルの固定)が行なわれる。
【００３０】
その後、ステップＳ１０でイエスと判断されて、ステップＳ１３へ移行し、特定評価エリアの輝度レベルが、第１の閾値ＴＨ１よりも小さな第２の閾値ＴＨ２を越えているか否かが判断される。このとき、特定評価エリアに依然として高輝度被写体が存在していれば、ステップＳ１３ではイエスと判断され、ステップＳ１４にて、図１に示すメモリ(46)から黒レベルが読み出され、その黒レベルに基づいてクランプ処理が実行される。
【００３１】
特定評価エリアから高輝度被写体が消失して、特定評価エリアの輝度レベルが低下した場合は、ステップＳ１３でノーと判断され、ステップＳ１５へ移行する。ステップＳ１５では、新たにＯＢクランプ位置の設定が行なわれ、ステップＳ１６では、図１に示す黒レベル算出回路(45)がその時点で得られる撮像データから黒レベルを算出し、その結果をメモリ(46)に書き込むと共に、クランプ回路(42)へ供給する。この結果、図３のステップＳ５にてＯＢクランプレベルの設定(黒レベル固定の解除)が行なわれ、通常のクランプ処理に戻ることになる。
【００３２】
上述の処理によれば、スルー画の表示状態で、画面の右側の端部に太陽などの高輝度被写体が入り込むと、有効エリアから光学的黒エリアへの電荷の漏れが発生することになるが、この電荷の漏れが発生する直前に、特定評価エリアの輝度レベルが上昇することになるので、図３のステップＳ１１の判断により、通常のクランプ処理から、特定評価エリアの輝度レベルが第１の閾値を越える直前の黒レベルに基づくクランプ処理に移行する。
【００３３】
従って、その直後に有効エリアから光学的黒エリアへの電荷漏れが発生したとしても、クランプ処理に用いられる黒レベルは、電荷漏れが発生する直前の値であり、電荷漏れの影響を受けていないので、該黒レベルを用いたクランプ処理によって、映像再生処理の基準となる黒レベルが安定し、正常なスルー画像が得られる。又、撮影モードにおいても、被写体の明るさが正確に判断されて、適正な露出が得られることになる。
【００３４】
その後、特定評価エリアから高輝度被写体が消失する場合、特定評価エリアの輝度レベルが低下することになるので、図３のステップＳ１３の判断により、固定された黒レベルに基づくクランプ処理から通常のクランプ処理に戻ることになる。この際、第２の閾値は第１の閾値よりも小さく設定されているので、電荷漏れの虞が完全に無くなった時点で黒レベルの固定を解除することが出来る。
尚、第１の閾値と第２の閾値を同じ値に設定することも可能である。
【００３５】
上述のスルーモードにおける処理中に、図１に示すシャッタボタン(14)が押下されると、撮影モードに移行して、図５に示す処理が実行される。
先ずステップＳ２１にて、ＯＢクランプレベルを設定値に維持し、ステップＳ２２ではプリ露光を行なった後、ステップＳ２３にて、撮影用評価値の算出を行ない、その結果に基づいてステップＳ２４ではシャッタースピード及び絞り値の設定を行なう。
その後、ステップＳ２５にて本露光を行ない、ステップＳ２６では本露光によって得られた映像データの圧縮処理を実行し、ステップＳ２７では、これによって得られた圧縮映像データをメモリカードに記録する。
【００３６】
尚、スルーモードにおいては、図３に示す処理に替えて、図４に示す処理を採用することが出来る。
図４に示す処理においては、図３のステップＳ９に替えて、ステップＳ９′では、スミアのレベルを表わす情報を取得し、ステップＳ９″では、その情報に基づいてスミアレベルを算出する。そして、ステップＳ１１′では、スミアレベルを第１の閾値ＴＨ１′と比較する一方、ステップＳ１３′では、スミアレベルを第２の閾値ＴＨ２′と比較する。ここでも、第２の閾値ＴＨ２′は第１の閾値ＴＨ１′よりも小さく設定される。
【００３７】
図４に示す処理によっても同様に、スルー画の表示状態で、画面の右側の端部に太陽などの高輝度被写体が入り込むと、有効エリアから光学的黒エリアへの電荷の漏れが発生することになるが、この電荷の漏れが発生する直前に、特定評価エリアにおけるスミアレベルが上昇することになるので、図４のステップＳ１１′の判断により、通常のクランプ処理から、特定評価エリアの輝度レベルが第１の閾値を越える直前の黒レベルに基づくクランプ処理に移行する。
【００３８】
従って、その直後に有効エリアから光学的黒エリアへの電荷漏れが発生したとしても、クランプ処理に用いられる黒レベルは電荷漏れの影響を受けていないので、該黒レベルを用いたクランプ処理によって、映像再生処理の基準となる黒レベルが安定し、正常なスルー画像が得られる。
その後、特定評価エリアから高輝度被写体が消失する場合には、特定評価エリアの輝度レベルが低下することになるので、図４のステップＳ１３′の判断により、固定された黒レベルに基づくクランプ処理から通常のクランプ処理に戻ることになる。
【００３９】
上述の如く本発明に係るデジタルカメラによれば、スルーモードにおいて画面の端部に高輝度被写体が入り込んだ場合であっても、黒レベルの固定によって適切なクランプ処理を施すことが出来るので、撮像信号の黒レベルが安定し、高画質の映像を生成することが出来る。
【００４０】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、光学的黒エリアが画面の左側に設けられている場合、特定評価エリアはその光学的黒エリアに隣接して、画面の左側の端部に設定される。又、撮像素子としては、ＣＣＤ(３)に替えてＣＭＯＳ型のイメージセンサーを採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るデジタルカメラの構成を表わすブロック図である。
【図２】ＣＣＤの有効アリアと光学的黒エリアを示す図である。
【図３】本発明に係るデジタルカメラのスルーモードにおける処理を表わすフローチャートである。
【図４】スルーモードにおける他の処理例を表わすフローチャートである。
【図５】撮影モードにおける処理を表わすフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
(１)  光学レンズ
(２)  絞りユニット
(３)  ＣＣＤ
(42)  クランプ回路
(45)  黒レベル算出回路
(46)  メモリ
(55)  タイミングジェネレータ
【図１】
2009044615.tif 000003
【図２】
2009044615.tif 000004
【図３】
2009044615.tif 000005
【図４】
2009044615.tif 000006
【図５】
2009044615.tif 000007