JP2004096328A - 電子カメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】長秒時撮影の際のCCDノイズの低減を図ることができる電子カメラの提供。
【解決手段】CCD214を含む所定領域内の温度を温度センサ442で検出し、温度センサ442の検出温度が所定温度以上のときには、バックライト441を消灯して液晶ディスプレイ3をオフする。それによって、バックライト441の発熱およびバックライト441に電力を供給している電池の発熱を抑えることができる。その結果、CCD214の温度が低下してCCDノイズが低減される。ノイズ低減方法としては、バックライト441を消灯する以外に、絞り値を小さくしてシャッタ秒時を短くする方法や、CCD214のゲインを下げる等の方法があり、これらを組み合わせて適用しても良い。
【選択図】 図2
【解決手段】CCD214を含む所定領域内の温度を温度センサ442で検出し、温度センサ442の検出温度が所定温度以上のときには、バックライト441を消灯して液晶ディスプレイ3をオフする。それによって、バックライト441の発熱およびバックライト441に電力を供給している電池の発熱を抑えることができる。その結果、CCD214の温度が低下してCCDノイズが低減される。ノイズ低減方法としては、バックライト441を消灯する以外に、絞り値を小さくしてシャッタ秒時を短くする方法や、CCD214のゲインを下げる等の方法があり、これらを組み合わせて適用しても良い。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子により被写体像を撮像する電子カメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子カメラの撮像素子には、一般的にCCD(Charged Coupled Devaice)が用いられている。CCDは、照射された光学像の光の強弱を、その強弱に応じた電気信号に変換する光電変換デバイスの一つである。CCDから出力された画像信号は、デジタル信号に変換された後に画像処理が施され、カメラに設けられた記録媒体(例えば、メモリカード)に記録される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、被写体輝度の低い夜景撮影や天体撮影等では、十分な露光量が得られるようにシャッタ秒時の長い長秒時撮影が行われる。しかしながら、このような長秒時撮影ではCCDノイズが蓄積され、ノイズによる画質劣化が目立つようになるという問題があった。CCDのノイズとしては、例えば暗電流によるノイズがあるが、このノイズは熱励起による正孔−電子対の発生に起因しており、温度依存性が強い。電子カメラには画像表示用の液晶モニタを備えているものが多く、バックライトの発熱や電池の発熱によりカメラ内部温度が上昇するとノイズの影響が顕著となる。
【0004】
本発明の目的は、長秒時撮影の際のCCDノイズの低減を図ることができる電子カメラを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図1に対応付けて説明すると、
(1)請求項1の発明による電子カメラは、被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像素子214と、シャッタ秒時が所定時間以上のときに、撮像素子214のノイズを低減するようにカメラ構成要素453,454,3の少なくとも一つを制御する制御回路439とを備えて上述の目的を達成する。
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の電子カメラにおいて、カメラ構成要素は撮像された画像を表示する表示モニタ3であり、撮像素子214を含む所定領域内の温度を検出する温度センサ442を備え、温度センサ442で検出された温度が所定温度以上のときに表示モニタ3をオフするようにしたものである。
(3)図7に対応付けて説明すると、請求項3は、請求項2に記載の電子カメラにおいて、シャッタ秒時tに応じて所定温度T0を変えるようにしたものである。
(4)請求項4の発明は、請求項1に記載の電子カメラにおいて、撮像素子214を含む所定領域内の温度を検出する温度センサ442と、露光量を設定する設定手段439と、温度センサ442で検出された温度が所定温度以上のときに、設定手段439で設定された露光量を変更することなく絞り値を小さくするとともにシャッタ秒時を短くする露出制御手段439とを設けたものである。
(5)請求項5の発明は、請求項1に記載の電子カメラにおいて、撮像素子214を含む所定領域内の温度を検出する温度センサ442を備え、温度センサ442で検出された温度が所定温度以上のときに、撮像素子214のゲインを下げるとともに絞りを大きくするようにしたものである。
【0006】
なお、上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図6を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明による電子カメラの一実施の形態を示す図であり、(a)は電子カメラを上方から見た平面図、(b)はカメラを後方から見た背面図である。図1(a)に示すように、電子カメラ1の上面には、電源のオン/オフ操作を行うメインスイッチ4と、レリーズボタン5と、記録モードと再生モードとの切換操作を行うコマンドダイヤル6と、カメラ情報を表示する表示パネル7とが設けられている。ここで、記録モードとは被写体像を撮影し、その画像データを記録することができるモードであり、再生モードとは記録した画像データを読み出してカメラ背面に設けられた液晶ディスプレイ3(図1(b)参照)に再生表示するモードである。
【0008】
また、図1(b)に示すように、カメラ背面には、画像表示用の液晶ディスプレイ3の他に、ファインダー接眼窓8、撮影光学系2をズーム操作するためのズーム切換えボタン9や各種操作ボタンが設けられている。ズーム切換ボタン9は、そのW側が押し込まれると撮影光学系2が広角側に駆動され、T側が押し込まれると望遠側に駆動される。記録モード時には後述するCCD214により撮像された被写体像が液晶ディスプレイ3に逐次表示され、再生モードでは後述する記録媒体424に記憶されている画像のサムネイル表示や個々の画像の再生表示などが液晶ディスプレイ3により行われる。
【0009】
10は液晶ディスプレイ3に設定メニューを表示させるためのメニューボタンであり、各種設定を行う際に設定メニューを表示させて選択ボタン11a〜11dにより設定すべき項目を選択する。例えば、電子カメラ1は撮影シーンに応じて最適な撮影ができる撮影モードを複数備えており、液晶ディスプレイ3に撮影モードのメニューを表示させると夜景モード、ポートレートモード、風景モードなどの撮影モードの種類が表示される。また、露出モードの設定等も同様に行われる。12は液晶ディスプレイ3の表示をオン・オフするためのモニタオンオフボタンである。13は、閃光装置に関する設定、例えば強制発光や発光禁止等の設定を行うための閃光モードボタンである。
【0010】
図2は図1に示した電子カメラの回路ブロック図であり、メインスイッチ4をオンにすると電子カメラ1の電源がオンとなり、CPU439によってROM443に記憶されている制御プログラムが起動される。コマンドダイヤル6により記録モードに設定されると電子カメラ1は撮影可能となり、一方、再生モードに設定されると、メモリカード424に記録されている画像データに基づく画像を表示LCD447に再生表示することができる。なお、記録モード時には、CCD214からの撮像信号に基づく画像が図1の液晶ディスプレイ3に表示される。441はLCDを照明するバックライトであり、図1の液晶ディスプレイ3はLCD447およびバックライト441により構成される。
【0011】
撮影光学系2は複数のレンズ201〜204を有し、レンズ203とレンズ204との間にはシャッタ板208および絞り215が設けられている。撮影光学系2に入射した被写体光は、レンズ201〜204、シャッタ板208および絞り板215を通過してCCD214の撮像面上に結像される。絞り板215およびシャッタ板208は円盤状に形成されており、円盤の回転中心にそれぞれ設けられたステップモータ408、415により駆動される。絞り板215には開口面積の異なる複数の絞り開口部が設けられており、ステップモータ415で絞り板215を回転させて任意の1つの絞り開口部を光軸上に配設する。
【0012】
シャッタ板208にはレンズ203を通過した全ての光束を遮光する完全遮光部と、全ての光束を通過させる開口部とが設けられており、露光時にはシャッタ板208の開口部が光路上にセットされ、露光終了とともに完全遮光部が光路上にセットされる。453はステップモータ415を駆動制御する絞り駆動回路であり、454はステップモータ408を駆動制御するシャッタ駆動回路である。撮影の際には、まず、CCD214に蓄積されている電荷が排出されるとともに、絞り板215の所定の開口部が光路上にセットされる。CCD214が所定時間露光されると電荷が再び蓄積されるが、上記電荷の排出から再びシャッタ板208の完全遮光部で光路が遮光されるまでの時間が露光時間に対応している。
【0013】
撮影光学系2の焦点調節動作はレンズ駆動回路430により行われる。このレンズ駆動回路430による焦点調節動作は、通常、CPU439の指令により行われるが、距離環462をマニュアル操作した際に出力される操作信号によっても焦点調節動作を行わせることができる。
【0014】
CCD214の撮像面上に被写体像が結像されると、被写体像の光の強弱に応じた信号電荷が蓄積される。CCD214にはデジタルシグナルプロセッサ(以下、DSPと呼ぶ)433から水平駆動信号が供給されるとともに、DSP433により制御されるCCD駆動回路434から垂直駆動信号が供給される。すなわち、CCD214はDSP433およびCCD駆動回路434によりタイミング制御され、CCD214からの信号は画像処理部431に入力される。
【0015】
画像処理部431はノイズ除去回路や直流再生回路などを有しており、CCD214から出力された画像信号に対してノイズ除去、ゲインコントロールなどのアナログ処理を施した後に、アナログ/デジタル変換回路(以下、A/D変換回路と呼ぶ)432に出力する。A/D変換回路432は画像処理部431から出力された画像信号をデジタル信号に変換し、変換後の画像データを上述したDSP433へ出力する。
【0016】
DSP433では、A/D変換回路432から出力された画像データに対して輪郭補償やガンマ補正、ホワイトバランス調整などの画像処理が施される。また、DSP433はバッファメモリ436およびメモリカード424に接続されているデータバスを制御して、各種画像処理が施された画像データをバッファメモリ436に一旦記憶させた後に、バッファメモリ436から画像データを読出し、所定の圧縮形式(例えば、JPEG方式)でデータ圧縮してメモリカード424に記録させる。
【0017】
また、DSP433は、CCD214で撮像され上記画像処理が行われた後の画像データやメモリカード424から読み出され伸張された画像データをフレームメモリ435に記憶させ、それらの画像データに基づく画像を電子カメラ1に設けられた表示LCD447に表示させる。さらに、DSP433は、上述した画像データのメモリカード424への記録、および伸張後の撮影画像データのバッファメモリ436への記録などにおけるデータ入出力のタイミング管理も行う。
【0018】
CCD214の出力に基づく画像データが一時的に格納されるバッファメモリ436は、メモリカード424に対する画像データの入出力の速度の違いや、CPU439やDSP433等における処理速度の違いを緩和するために利用される。タイマ445は時計回路を内蔵し、現在の時刻に対応するタイムデータをCPU439に出力するとともに、後述するモニタオンオフ制御の際のタイマとしても用いられる。このタイムデータは、上述した画像データとともにメモリカード424に記録される。
【0019】
測色素子417は主要被写体およびその周囲の色温度を検出し、検出した色温度のデータを測色回路452へ出力する。測色回路452は測色素子417から出力されたアナログ信号に所定の処理を施してデジタル値に変換し、変換後のデジタル信号をCPU439へ出力する。インターフェース448は所定の外部装置(不図示)を接続して、CPU439および接続した外部装置との間でデータの送受を行うように設けられている。440は、撮影動作における設定内容が表示される表示パネル7を制御する表示回路である。442はCCDまたはその周辺の温度を検出するための温度センサであり、例えばサーミスタなどが用いられる。
【0020】
《記録モードについて》
次に、記録モード時の動作について説明する。電子カメラで撮影を行う場合には、コマンドダイヤル6を記録モードに設定してメインスイッチ4をオンとするか、メインスイッチ4をオンとした後にコマンドダイヤル6を記録モードに設定する。CCD214から出力された画像信号は、画像処理部431でノイズ除去やゲインコントロールなどのアナログ処理が施された後に、A/D変換回路432によりデジタル信号に変換される。デジタル変換された信号は上述したDSP433に導かれ、そこで輪郭補償、ガンマ補正等の画像前処理が行われて一旦バッファメモリ436に格納される。
【0021】
その後、CPU439とバッファメモリ436との間で画像データの授受を行って画像データからホワイトバランス調整値を求め、この調整値に基づいてDSP433でホワイトバランス調整が行われる。ホワイトバランス調整後の画像データは、再びバッファメモリ436へ格納される。バッファメモリ436に格納された画像データは、DSP433において表示LCD447に表示するための画像データに処理される。処理された画像データはフレームメモリ435に書き込まれ、スルー画像と呼ばれる撮影モニタ画像として表示LCD447に表示される。このスルー画像は、以上の動作が繰り返し行われることにより、撮影光学系2に入射される被写体光に基づいて所定の間隔で逐次更新される。
【0022】
レリーズボタン5の半押しにより不図示の半押しスイッチがオンとされると、画像データのコントラストに基づいて撮影光学系2の焦点調節状態が検出され、ピントの合った被写体像がCCD214上に結像されるようにレンズ駆動回路430による焦点調節動作が行われる。また、レリーズボタン5が半押しされると、CPU439により画像データから被写体の輝度が検出され、検出された輝度に基づいた露出演算が行われる。
【0023】
レリーズボタン5の半押しに続いて、さらにレリーズボタン5が全押しされると不図示の全押しスイッチがオンとなる。その結果、CCD214に蓄積されている信号電荷が一旦吐き出された後に、シャッタ板208と絞り板215とが露出演算の結果に基づいて駆動され、CCD214による撮像が行われる。なお、この撮影の際には、露出演算結果と閃光モードボタン13(図1)による設定とに応じて、閃光装置446が発光される場合もある。
【0024】
この撮像によりCCD214から出力された画像信号は、上述した一連の処理が施されバッファメモリ436に格納される。バッファメモリ436に格納された画像データは、DSP433において表示LCD447に表示するための画像データに処理された後にフレームメモリ435に書き込まれ、フリーズ画像と呼ばれる撮影画像が表示LCD447に表示される。このような画像前処理が行なわれた画像データは、さらにDSP433によりデータ圧縮が行われ、CPU439により所定のデータ名を付与されてタイマ445からのタイム情報とともに、フラッシュメモリ等の記録媒体(PCカード、コンパクトフラッシュ(登録商標)カードなど)424に記録される。
【0025】
《長秒時撮影におけるCCDノイズ低減方法》
次に、長秒時撮影の際のCCDノイズ低減方法について説明する。このノイズはCCD214の温度上昇とともに大きく増加することが知られており、本実施の形態では温度センサ442で検出されるカメラ内部温度が所定温度T0以上、例えば50℃以上となったときにノイズ低減機能が動作する。
【0026】
図3は、ノイズ低減処理の手順を示すフローチャートであり、コマンドダイヤル6により記録モードに設定されると処理がスタートする。ステップS1では記録モードか否かを判定し、YESと判定されるとステップS2へ進み、再生モードに切り換えられてNOと判定されると図3の処理を終了する。ステップS2では撮影モードが夜景モードに設定されているか否かを判定し、YESと判定されるとステップS13へ進み、NOと判定されるとステップS3へ進む。
【0027】
ステップS2からステップS13へ進んだ場合には、夜景モードとして設定されている絞り値およびシャッタスピードに対して、露出値を維持しつつ絞り値を小さくするとともにシャッタスピードを短くする。ステップS13の処理が終了したならばステップS7へと進む。
【0028】
一方、ステップS2からステップS3へ進んだ場合には、ステップS3において、CCD214から出力される画像信号に基づいて被写体の輝度を算出し、その輝度に基づいて最適露出値の演算が行われる。ステップS4では、ステップS3で算出された最適露出値に基づいて絞り値およびシャッタスピードが算出される。例えば、露出モードがプログラムAEモードの場合、図4に示すようなプログラム線図L1に基づいて絞り値およびシャッタスピードが決定される。図4に示す例では、EV値=E0を表す直線L2とL1との交点P1における絞り値fa1およびシャッタスピードts1に設定される。
【0029】
ステップS5では、シャッタスピードts1が予め定められた時間t0以上か否かを判定し、YESと判定されるとステップS6へ進み、NOと判定されるとステップS14へ進む。ここで、時間t0は撮影が長秒時撮影か否かを決める基準時間であり、例えば、t0=1(sec)のように設定される。ステップS5で長秒時撮影と判定されてステップS6へ進んだ場合には、絞り値およびシャッタスピードの決定に用いるプログラム線図を図4に示した通常設定L1から長秒時撮影時に適用されるL3に設定変更する。一方、ステップS5からステップS14へ進んだ場合には、ステップS14においてプログラム線図の設定をL1にリセットした後に、ステップS15でバックライト441をオン状態にしてステップS9へ進む。
【0030】
図4に示すように、EV値E0の直線L2とプログラム線図L3とはP2で交わり、この場合は絞り値fa2およびシャッタスピードts2に設定される。これをプログラム線図L1の場合と比較すると、絞り値はfa2>fa1とより小さく設定され、シャッタスピードはts1>ts2のようにより短く設定される。その結果、L3を用いて撮影した場合にはCCD214の電荷蓄積時間が短くなり、ノイズが低減されることになる。なお、プログラム線図L1,L3は予めROM443に記憶されている。
【0031】
ステップS7では、温度センサ442で検出された温度Tが所定温度T0以上か否かを判定し、YESと判定されるとステップS8へ進んで表示LCD447のバックライト441をオフ状態とし、NOと判定されるとステップS15へ進みバックライト441をオン状態にする。ここで、温度T0はCCD214のノイズが目立ち出す温度であり、例えばT0=50℃のように予め設定され、ROM443に記憶されている。すなわち、温度センサ442で検出されるカメラ内温度が上昇してT0以上となるとバックライト441が消灯されるので、バックライト441の発熱が無くなるとともに、バックライト441に電力を供給している電池(不図示)の消費電力が低下して電池発熱も低減される。その結果、カメラ内温度の上昇が防止されノイズの増加を防止することができる。
【0032】
ステップS9からステップS12までは撮影処理の手順を示す部分であり、ステップS9ではレリーズボタン5が半押しされたか否かを判定する。ステップS9でYESと判定されるとステップS10へ進み、NOと判定されるとステップS2へ戻る。ステップS10では撮影光学系2の焦点調節動作、最適露出値に基づく絞り値およびシャッタスピードの設定など撮影準備動作が行われる。なお、ここでの絞り値およびシャッタスピードの設定は、夜景モードの場合にはステップS13における設定であり、プログラムAEの場合にはステップS6におけるプログラム線図L3またはステップS14におけるプログラム線図L1を用いて設定される。
【0033】
次いで、ステップS11では、レリーズボタン5が全押しされたか否かを判定し、YESと判定されるとステップS12へ進み、NOと判定されるとステップS9へ戻る。ステップS11からステップS13に進んだ場合には、ステップS13で撮影動作を行った後にステップS2へ戻る。
【0034】
図3のフローチャートで示した処理では、ノイズ低減対策の第1段階として、シャッタ秒時が予め定められた所定時間t0より長くなる場合には、絞りを開くとともにシャッタスピードを短くし、CCD214の電荷蓄積時間を短くすることによりノイズの低減を図っている。そして、カメラ内部温度が所定温度より高くなって、第1段階の対策だけでは温度上昇によるノイズ増加を抑えきれなくなった場合には、第2段階としてバックライト441を消灯し、バックライト441の発熱および電池発熱を抑えてノイズ増加の防止を図るようにしている。
【0035】
なお、上述した第1段階の対策としては、上述したシャッタスピードを短くする以外に、CCD214のゲイン、すなわち感度を落としてノイズレベルを下げるようにしても良い。また、図3のステップS3〜ステップS6、ステップS13,ステップS14を省略して、すなわちシャッタスピードを短くする第1段階を省略して、第2段階のバックライト消灯だけでも良い。
【0036】
さらにまた、夜景モードのときにはバックライト441を常に消灯して、モニタオン操作やズーム操作や半押し操作されたときにバックライト441を所定時間だけ点灯するようにしても良い。図5および図6は、そのような処理動作の一例を示すフローチャートである。なお、図5,6に示すフローチャートにおいて、図3の各ステップと同一処理を行うステップには同一符号を付し、以下では図3と異なる部分を中心に説明する。
【0037】
図5のフローチャートでは、ステップS2で夜景モードと判定されてステップS13へ進んだ場合には、ステップS13の処理を終了したならばステップS20へ進む。ステップS20ではモニタオンやズーム等の操作が行われたか否かを判定し、YESと判定されるとステップS21へ進んでバックライト441を消灯するとともにタイマ445をスタートする。一方、ステップS20でNOと判定されると、ステップS21をスキップして図6のステップS9へ進む。
【0038】
ステップS9でレリーズボタン5が半押しされたと判定されると、ステップS22へ進んでバックライト441を点灯し、続くステップS10で撮影準備動作を行う。一方、ステップS9において半押しされていないと判定されると、ステップS23へ進む。ステップS23では、タイマ445がタイムアップしたか否かが判定される。ステップS23においてYESと判定されると、ステップS24へ進んでバックライト441を消灯した後に図5のステップS2へ戻り、NOと判定されるとステップS24をスキップしてステップS2へ戻る。
【0039】
なお、上述した実施の形態では、温度T0は一定の温度としたが、図7に示すように撮影秒時に応じて変更するようにしても良い。このように制御すると、カメラ内温度が極端に上昇する前からモニタオフ制御が行われることになり、CCD214の温度上昇が抑制されノイズ低減効果を向上させることができる。また、撮影光学2の駆動部部分に温度検出用センサが設けられる場合があるが、温度センサ442を設ける代わりに駆動部部分の温度センサを兼用するようにしても良い。さらに、カメラ内温度を温度センサ442で検出する代わりに、バックライト点灯時間とカメラ内温度との関係を示すテーブルをROM443に記憶しておき、バックライト点灯時間から温度を求めるようにしても良い。
【0040】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、CCD214は撮像素子を、絞り駆動回路453,シャッタ駆動回路454および液晶ディスプレイ3はカメラ構成要素を、CPU439は制御回路,設定手段および露出制御手段をそれぞれ構成する。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シャッタ秒時が所定時間以上となったときには、撮像素子のノイズが低減されるように絞り値やシャッタ秒時や表示モニタが制御され、長秒時撮影であってもノイズ低減を図ることができる。
請求項2の発明では、温度センサの検出温度が所定温度以上のときに表示モニタをオフし、撮像素子の温度上昇を抑えることによりノイズ低減が図れる。このとき、請求項3の発明のようにシャッタ秒時に応じて前記所定温度を変えることにより、温度上昇抑制効果を向上させることができる。
また、検出温度が所定温度以上のときに、請求項4の発明ではシャッタ秒時を短くすることによりノイズ低減が図られ、請求項5の発明では撮像素子のゲインを下げることによってノイズ低減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電子カメラの一実施の形態を示す図であり、(a)は電子カメラの平面図、(b)は背面図である。
【図2】図1に示した電子カメラの回路ブロック図である。
【図3】ノイズ低減処理の手順を示すフローチャートである。
【図4】プログラム線図を示す図である。
【図5】ノイズ低減処理の他の例を示すフローチャートである。
【図6】図5に示す処理に続く一連の処理を示すフローチャートである。
【図7】撮影秒時と温度T0との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 電子カメラ
2 撮影光学系
3 液晶ディスプレイ
4 メインスイッチ
5 レリーズボタン
6 コマンドダイヤル
9 ズーム切換ボタン
10 メニューボタン
12 モニタオンオフボタン
208 シャッタ板
214 CCD
215 絞り板
439 CPU
441 LCD用バックライト
442 温度センサ
447 表示LCD
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子により被写体像を撮像する電子カメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子カメラの撮像素子には、一般的にCCD(Charged Coupled Devaice)が用いられている。CCDは、照射された光学像の光の強弱を、その強弱に応じた電気信号に変換する光電変換デバイスの一つである。CCDから出力された画像信号は、デジタル信号に変換された後に画像処理が施され、カメラに設けられた記録媒体(例えば、メモリカード)に記録される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、被写体輝度の低い夜景撮影や天体撮影等では、十分な露光量が得られるようにシャッタ秒時の長い長秒時撮影が行われる。しかしながら、このような長秒時撮影ではCCDノイズが蓄積され、ノイズによる画質劣化が目立つようになるという問題があった。CCDのノイズとしては、例えば暗電流によるノイズがあるが、このノイズは熱励起による正孔−電子対の発生に起因しており、温度依存性が強い。電子カメラには画像表示用の液晶モニタを備えているものが多く、バックライトの発熱や電池の発熱によりカメラ内部温度が上昇するとノイズの影響が顕著となる。
【0004】
本発明の目的は、長秒時撮影の際のCCDノイズの低減を図ることができる電子カメラを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図1に対応付けて説明すると、
(1)請求項1の発明による電子カメラは、被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像素子214と、シャッタ秒時が所定時間以上のときに、撮像素子214のノイズを低減するようにカメラ構成要素453,454,3の少なくとも一つを制御する制御回路439とを備えて上述の目的を達成する。
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の電子カメラにおいて、カメラ構成要素は撮像された画像を表示する表示モニタ3であり、撮像素子214を含む所定領域内の温度を検出する温度センサ442を備え、温度センサ442で検出された温度が所定温度以上のときに表示モニタ3をオフするようにしたものである。
(3)図7に対応付けて説明すると、請求項3は、請求項2に記載の電子カメラにおいて、シャッタ秒時tに応じて所定温度T0を変えるようにしたものである。
(4)請求項4の発明は、請求項1に記載の電子カメラにおいて、撮像素子214を含む所定領域内の温度を検出する温度センサ442と、露光量を設定する設定手段439と、温度センサ442で検出された温度が所定温度以上のときに、設定手段439で設定された露光量を変更することなく絞り値を小さくするとともにシャッタ秒時を短くする露出制御手段439とを設けたものである。
(5)請求項5の発明は、請求項1に記載の電子カメラにおいて、撮像素子214を含む所定領域内の温度を検出する温度センサ442を備え、温度センサ442で検出された温度が所定温度以上のときに、撮像素子214のゲインを下げるとともに絞りを大きくするようにしたものである。
【0006】
なお、上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図6を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明による電子カメラの一実施の形態を示す図であり、(a)は電子カメラを上方から見た平面図、(b)はカメラを後方から見た背面図である。図1(a)に示すように、電子カメラ1の上面には、電源のオン/オフ操作を行うメインスイッチ4と、レリーズボタン5と、記録モードと再生モードとの切換操作を行うコマンドダイヤル6と、カメラ情報を表示する表示パネル7とが設けられている。ここで、記録モードとは被写体像を撮影し、その画像データを記録することができるモードであり、再生モードとは記録した画像データを読み出してカメラ背面に設けられた液晶ディスプレイ3(図1(b)参照)に再生表示するモードである。
【0008】
また、図1(b)に示すように、カメラ背面には、画像表示用の液晶ディスプレイ3の他に、ファインダー接眼窓8、撮影光学系2をズーム操作するためのズーム切換えボタン9や各種操作ボタンが設けられている。ズーム切換ボタン9は、そのW側が押し込まれると撮影光学系2が広角側に駆動され、T側が押し込まれると望遠側に駆動される。記録モード時には後述するCCD214により撮像された被写体像が液晶ディスプレイ3に逐次表示され、再生モードでは後述する記録媒体424に記憶されている画像のサムネイル表示や個々の画像の再生表示などが液晶ディスプレイ3により行われる。
【0009】
10は液晶ディスプレイ3に設定メニューを表示させるためのメニューボタンであり、各種設定を行う際に設定メニューを表示させて選択ボタン11a〜11dにより設定すべき項目を選択する。例えば、電子カメラ1は撮影シーンに応じて最適な撮影ができる撮影モードを複数備えており、液晶ディスプレイ3に撮影モードのメニューを表示させると夜景モード、ポートレートモード、風景モードなどの撮影モードの種類が表示される。また、露出モードの設定等も同様に行われる。12は液晶ディスプレイ3の表示をオン・オフするためのモニタオンオフボタンである。13は、閃光装置に関する設定、例えば強制発光や発光禁止等の設定を行うための閃光モードボタンである。
【0010】
図2は図1に示した電子カメラの回路ブロック図であり、メインスイッチ4をオンにすると電子カメラ1の電源がオンとなり、CPU439によってROM443に記憶されている制御プログラムが起動される。コマンドダイヤル6により記録モードに設定されると電子カメラ1は撮影可能となり、一方、再生モードに設定されると、メモリカード424に記録されている画像データに基づく画像を表示LCD447に再生表示することができる。なお、記録モード時には、CCD214からの撮像信号に基づく画像が図1の液晶ディスプレイ3に表示される。441はLCDを照明するバックライトであり、図1の液晶ディスプレイ3はLCD447およびバックライト441により構成される。
【0011】
撮影光学系2は複数のレンズ201〜204を有し、レンズ203とレンズ204との間にはシャッタ板208および絞り215が設けられている。撮影光学系2に入射した被写体光は、レンズ201〜204、シャッタ板208および絞り板215を通過してCCD214の撮像面上に結像される。絞り板215およびシャッタ板208は円盤状に形成されており、円盤の回転中心にそれぞれ設けられたステップモータ408、415により駆動される。絞り板215には開口面積の異なる複数の絞り開口部が設けられており、ステップモータ415で絞り板215を回転させて任意の1つの絞り開口部を光軸上に配設する。
【0012】
シャッタ板208にはレンズ203を通過した全ての光束を遮光する完全遮光部と、全ての光束を通過させる開口部とが設けられており、露光時にはシャッタ板208の開口部が光路上にセットされ、露光終了とともに完全遮光部が光路上にセットされる。453はステップモータ415を駆動制御する絞り駆動回路であり、454はステップモータ408を駆動制御するシャッタ駆動回路である。撮影の際には、まず、CCD214に蓄積されている電荷が排出されるとともに、絞り板215の所定の開口部が光路上にセットされる。CCD214が所定時間露光されると電荷が再び蓄積されるが、上記電荷の排出から再びシャッタ板208の完全遮光部で光路が遮光されるまでの時間が露光時間に対応している。
【0013】
撮影光学系2の焦点調節動作はレンズ駆動回路430により行われる。このレンズ駆動回路430による焦点調節動作は、通常、CPU439の指令により行われるが、距離環462をマニュアル操作した際に出力される操作信号によっても焦点調節動作を行わせることができる。
【0014】
CCD214の撮像面上に被写体像が結像されると、被写体像の光の強弱に応じた信号電荷が蓄積される。CCD214にはデジタルシグナルプロセッサ(以下、DSPと呼ぶ)433から水平駆動信号が供給されるとともに、DSP433により制御されるCCD駆動回路434から垂直駆動信号が供給される。すなわち、CCD214はDSP433およびCCD駆動回路434によりタイミング制御され、CCD214からの信号は画像処理部431に入力される。
【0015】
画像処理部431はノイズ除去回路や直流再生回路などを有しており、CCD214から出力された画像信号に対してノイズ除去、ゲインコントロールなどのアナログ処理を施した後に、アナログ/デジタル変換回路(以下、A/D変換回路と呼ぶ)432に出力する。A/D変換回路432は画像処理部431から出力された画像信号をデジタル信号に変換し、変換後の画像データを上述したDSP433へ出力する。
【0016】
DSP433では、A/D変換回路432から出力された画像データに対して輪郭補償やガンマ補正、ホワイトバランス調整などの画像処理が施される。また、DSP433はバッファメモリ436およびメモリカード424に接続されているデータバスを制御して、各種画像処理が施された画像データをバッファメモリ436に一旦記憶させた後に、バッファメモリ436から画像データを読出し、所定の圧縮形式(例えば、JPEG方式)でデータ圧縮してメモリカード424に記録させる。
【0017】
また、DSP433は、CCD214で撮像され上記画像処理が行われた後の画像データやメモリカード424から読み出され伸張された画像データをフレームメモリ435に記憶させ、それらの画像データに基づく画像を電子カメラ1に設けられた表示LCD447に表示させる。さらに、DSP433は、上述した画像データのメモリカード424への記録、および伸張後の撮影画像データのバッファメモリ436への記録などにおけるデータ入出力のタイミング管理も行う。
【0018】
CCD214の出力に基づく画像データが一時的に格納されるバッファメモリ436は、メモリカード424に対する画像データの入出力の速度の違いや、CPU439やDSP433等における処理速度の違いを緩和するために利用される。タイマ445は時計回路を内蔵し、現在の時刻に対応するタイムデータをCPU439に出力するとともに、後述するモニタオンオフ制御の際のタイマとしても用いられる。このタイムデータは、上述した画像データとともにメモリカード424に記録される。
【0019】
測色素子417は主要被写体およびその周囲の色温度を検出し、検出した色温度のデータを測色回路452へ出力する。測色回路452は測色素子417から出力されたアナログ信号に所定の処理を施してデジタル値に変換し、変換後のデジタル信号をCPU439へ出力する。インターフェース448は所定の外部装置(不図示)を接続して、CPU439および接続した外部装置との間でデータの送受を行うように設けられている。440は、撮影動作における設定内容が表示される表示パネル7を制御する表示回路である。442はCCDまたはその周辺の温度を検出するための温度センサであり、例えばサーミスタなどが用いられる。
【0020】
《記録モードについて》
次に、記録モード時の動作について説明する。電子カメラで撮影を行う場合には、コマンドダイヤル6を記録モードに設定してメインスイッチ4をオンとするか、メインスイッチ4をオンとした後にコマンドダイヤル6を記録モードに設定する。CCD214から出力された画像信号は、画像処理部431でノイズ除去やゲインコントロールなどのアナログ処理が施された後に、A/D変換回路432によりデジタル信号に変換される。デジタル変換された信号は上述したDSP433に導かれ、そこで輪郭補償、ガンマ補正等の画像前処理が行われて一旦バッファメモリ436に格納される。
【0021】
その後、CPU439とバッファメモリ436との間で画像データの授受を行って画像データからホワイトバランス調整値を求め、この調整値に基づいてDSP433でホワイトバランス調整が行われる。ホワイトバランス調整後の画像データは、再びバッファメモリ436へ格納される。バッファメモリ436に格納された画像データは、DSP433において表示LCD447に表示するための画像データに処理される。処理された画像データはフレームメモリ435に書き込まれ、スルー画像と呼ばれる撮影モニタ画像として表示LCD447に表示される。このスルー画像は、以上の動作が繰り返し行われることにより、撮影光学系2に入射される被写体光に基づいて所定の間隔で逐次更新される。
【0022】
レリーズボタン5の半押しにより不図示の半押しスイッチがオンとされると、画像データのコントラストに基づいて撮影光学系2の焦点調節状態が検出され、ピントの合った被写体像がCCD214上に結像されるようにレンズ駆動回路430による焦点調節動作が行われる。また、レリーズボタン5が半押しされると、CPU439により画像データから被写体の輝度が検出され、検出された輝度に基づいた露出演算が行われる。
【0023】
レリーズボタン5の半押しに続いて、さらにレリーズボタン5が全押しされると不図示の全押しスイッチがオンとなる。その結果、CCD214に蓄積されている信号電荷が一旦吐き出された後に、シャッタ板208と絞り板215とが露出演算の結果に基づいて駆動され、CCD214による撮像が行われる。なお、この撮影の際には、露出演算結果と閃光モードボタン13(図1)による設定とに応じて、閃光装置446が発光される場合もある。
【0024】
この撮像によりCCD214から出力された画像信号は、上述した一連の処理が施されバッファメモリ436に格納される。バッファメモリ436に格納された画像データは、DSP433において表示LCD447に表示するための画像データに処理された後にフレームメモリ435に書き込まれ、フリーズ画像と呼ばれる撮影画像が表示LCD447に表示される。このような画像前処理が行なわれた画像データは、さらにDSP433によりデータ圧縮が行われ、CPU439により所定のデータ名を付与されてタイマ445からのタイム情報とともに、フラッシュメモリ等の記録媒体(PCカード、コンパクトフラッシュ(登録商標)カードなど)424に記録される。
【0025】
《長秒時撮影におけるCCDノイズ低減方法》
次に、長秒時撮影の際のCCDノイズ低減方法について説明する。このノイズはCCD214の温度上昇とともに大きく増加することが知られており、本実施の形態では温度センサ442で検出されるカメラ内部温度が所定温度T0以上、例えば50℃以上となったときにノイズ低減機能が動作する。
【0026】
図3は、ノイズ低減処理の手順を示すフローチャートであり、コマンドダイヤル6により記録モードに設定されると処理がスタートする。ステップS1では記録モードか否かを判定し、YESと判定されるとステップS2へ進み、再生モードに切り換えられてNOと判定されると図3の処理を終了する。ステップS2では撮影モードが夜景モードに設定されているか否かを判定し、YESと判定されるとステップS13へ進み、NOと判定されるとステップS3へ進む。
【0027】
ステップS2からステップS13へ進んだ場合には、夜景モードとして設定されている絞り値およびシャッタスピードに対して、露出値を維持しつつ絞り値を小さくするとともにシャッタスピードを短くする。ステップS13の処理が終了したならばステップS7へと進む。
【0028】
一方、ステップS2からステップS3へ進んだ場合には、ステップS3において、CCD214から出力される画像信号に基づいて被写体の輝度を算出し、その輝度に基づいて最適露出値の演算が行われる。ステップS4では、ステップS3で算出された最適露出値に基づいて絞り値およびシャッタスピードが算出される。例えば、露出モードがプログラムAEモードの場合、図4に示すようなプログラム線図L1に基づいて絞り値およびシャッタスピードが決定される。図4に示す例では、EV値=E0を表す直線L2とL1との交点P1における絞り値fa1およびシャッタスピードts1に設定される。
【0029】
ステップS5では、シャッタスピードts1が予め定められた時間t0以上か否かを判定し、YESと判定されるとステップS6へ進み、NOと判定されるとステップS14へ進む。ここで、時間t0は撮影が長秒時撮影か否かを決める基準時間であり、例えば、t0=1(sec)のように設定される。ステップS5で長秒時撮影と判定されてステップS6へ進んだ場合には、絞り値およびシャッタスピードの決定に用いるプログラム線図を図4に示した通常設定L1から長秒時撮影時に適用されるL3に設定変更する。一方、ステップS5からステップS14へ進んだ場合には、ステップS14においてプログラム線図の設定をL1にリセットした後に、ステップS15でバックライト441をオン状態にしてステップS9へ進む。
【0030】
図4に示すように、EV値E0の直線L2とプログラム線図L3とはP2で交わり、この場合は絞り値fa2およびシャッタスピードts2に設定される。これをプログラム線図L1の場合と比較すると、絞り値はfa2>fa1とより小さく設定され、シャッタスピードはts1>ts2のようにより短く設定される。その結果、L3を用いて撮影した場合にはCCD214の電荷蓄積時間が短くなり、ノイズが低減されることになる。なお、プログラム線図L1,L3は予めROM443に記憶されている。
【0031】
ステップS7では、温度センサ442で検出された温度Tが所定温度T0以上か否かを判定し、YESと判定されるとステップS8へ進んで表示LCD447のバックライト441をオフ状態とし、NOと判定されるとステップS15へ進みバックライト441をオン状態にする。ここで、温度T0はCCD214のノイズが目立ち出す温度であり、例えばT0=50℃のように予め設定され、ROM443に記憶されている。すなわち、温度センサ442で検出されるカメラ内温度が上昇してT0以上となるとバックライト441が消灯されるので、バックライト441の発熱が無くなるとともに、バックライト441に電力を供給している電池(不図示)の消費電力が低下して電池発熱も低減される。その結果、カメラ内温度の上昇が防止されノイズの増加を防止することができる。
【0032】
ステップS9からステップS12までは撮影処理の手順を示す部分であり、ステップS9ではレリーズボタン5が半押しされたか否かを判定する。ステップS9でYESと判定されるとステップS10へ進み、NOと判定されるとステップS2へ戻る。ステップS10では撮影光学系2の焦点調節動作、最適露出値に基づく絞り値およびシャッタスピードの設定など撮影準備動作が行われる。なお、ここでの絞り値およびシャッタスピードの設定は、夜景モードの場合にはステップS13における設定であり、プログラムAEの場合にはステップS6におけるプログラム線図L3またはステップS14におけるプログラム線図L1を用いて設定される。
【0033】
次いで、ステップS11では、レリーズボタン5が全押しされたか否かを判定し、YESと判定されるとステップS12へ進み、NOと判定されるとステップS9へ戻る。ステップS11からステップS13に進んだ場合には、ステップS13で撮影動作を行った後にステップS2へ戻る。
【0034】
図3のフローチャートで示した処理では、ノイズ低減対策の第1段階として、シャッタ秒時が予め定められた所定時間t0より長くなる場合には、絞りを開くとともにシャッタスピードを短くし、CCD214の電荷蓄積時間を短くすることによりノイズの低減を図っている。そして、カメラ内部温度が所定温度より高くなって、第1段階の対策だけでは温度上昇によるノイズ増加を抑えきれなくなった場合には、第2段階としてバックライト441を消灯し、バックライト441の発熱および電池発熱を抑えてノイズ増加の防止を図るようにしている。
【0035】
なお、上述した第1段階の対策としては、上述したシャッタスピードを短くする以外に、CCD214のゲイン、すなわち感度を落としてノイズレベルを下げるようにしても良い。また、図3のステップS3〜ステップS6、ステップS13,ステップS14を省略して、すなわちシャッタスピードを短くする第1段階を省略して、第2段階のバックライト消灯だけでも良い。
【0036】
さらにまた、夜景モードのときにはバックライト441を常に消灯して、モニタオン操作やズーム操作や半押し操作されたときにバックライト441を所定時間だけ点灯するようにしても良い。図5および図6は、そのような処理動作の一例を示すフローチャートである。なお、図5,6に示すフローチャートにおいて、図3の各ステップと同一処理を行うステップには同一符号を付し、以下では図3と異なる部分を中心に説明する。
【0037】
図5のフローチャートでは、ステップS2で夜景モードと判定されてステップS13へ進んだ場合には、ステップS13の処理を終了したならばステップS20へ進む。ステップS20ではモニタオンやズーム等の操作が行われたか否かを判定し、YESと判定されるとステップS21へ進んでバックライト441を消灯するとともにタイマ445をスタートする。一方、ステップS20でNOと判定されると、ステップS21をスキップして図6のステップS9へ進む。
【0038】
ステップS9でレリーズボタン5が半押しされたと判定されると、ステップS22へ進んでバックライト441を点灯し、続くステップS10で撮影準備動作を行う。一方、ステップS9において半押しされていないと判定されると、ステップS23へ進む。ステップS23では、タイマ445がタイムアップしたか否かが判定される。ステップS23においてYESと判定されると、ステップS24へ進んでバックライト441を消灯した後に図5のステップS2へ戻り、NOと判定されるとステップS24をスキップしてステップS2へ戻る。
【0039】
なお、上述した実施の形態では、温度T0は一定の温度としたが、図7に示すように撮影秒時に応じて変更するようにしても良い。このように制御すると、カメラ内温度が極端に上昇する前からモニタオフ制御が行われることになり、CCD214の温度上昇が抑制されノイズ低減効果を向上させることができる。また、撮影光学2の駆動部部分に温度検出用センサが設けられる場合があるが、温度センサ442を設ける代わりに駆動部部分の温度センサを兼用するようにしても良い。さらに、カメラ内温度を温度センサ442で検出する代わりに、バックライト点灯時間とカメラ内温度との関係を示すテーブルをROM443に記憶しておき、バックライト点灯時間から温度を求めるようにしても良い。
【0040】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、CCD214は撮像素子を、絞り駆動回路453,シャッタ駆動回路454および液晶ディスプレイ3はカメラ構成要素を、CPU439は制御回路,設定手段および露出制御手段をそれぞれ構成する。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シャッタ秒時が所定時間以上となったときには、撮像素子のノイズが低減されるように絞り値やシャッタ秒時や表示モニタが制御され、長秒時撮影であってもノイズ低減を図ることができる。
請求項2の発明では、温度センサの検出温度が所定温度以上のときに表示モニタをオフし、撮像素子の温度上昇を抑えることによりノイズ低減が図れる。このとき、請求項3の発明のようにシャッタ秒時に応じて前記所定温度を変えることにより、温度上昇抑制効果を向上させることができる。
また、検出温度が所定温度以上のときに、請求項4の発明ではシャッタ秒時を短くすることによりノイズ低減が図られ、請求項5の発明では撮像素子のゲインを下げることによってノイズ低減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電子カメラの一実施の形態を示す図であり、(a)は電子カメラの平面図、(b)は背面図である。
【図2】図1に示した電子カメラの回路ブロック図である。
【図3】ノイズ低減処理の手順を示すフローチャートである。
【図4】プログラム線図を示す図である。
【図5】ノイズ低減処理の他の例を示すフローチャートである。
【図6】図5に示す処理に続く一連の処理を示すフローチャートである。
【図7】撮影秒時と温度T0との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 電子カメラ
2 撮影光学系
3 液晶ディスプレイ
4 メインスイッチ
5 レリーズボタン
6 コマンドダイヤル
9 ズーム切換ボタン
10 メニューボタン
12 モニタオンオフボタン
208 シャッタ板
214 CCD
215 絞り板
439 CPU
441 LCD用バックライト
442 温度センサ
447 表示LCD
Claims (5)
- 被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像素子と、
シャッタ秒時が所定時間以上のときに、前記撮像素子のノイズを低減するようにカメラ構成要素の少なくとも一つを制御する制御回路とを備えることを特徴とする電子カメラ。 - 請求項1に記載の電子カメラにおいて、
前記カメラ構成要素は撮像された画像を表示する表示モニタであり、前記撮像素子を含む所定領域内の温度を検出する温度センサを備え、前記温度センサで検出された温度が所定温度以上のときに前記表示モニタをオフすることを特徴とする電子カメラ。 - 請求項2に記載の電子カメラにおいて、
前記シャッタ秒時に応じて前記所定温度を変えることを特徴とする電子カメラ。 - 請求項1に記載の電子カメラにおいて、
前記撮像素子を含む所定領域内の温度を検出する温度センサと、
露光量を設定する設定手段と、
前記温度センサで検出された温度が所定温度以上のときに、前記設定手段で設定された露光量を変更することなく絞り値を小さくするとともにシャッタ秒時を短くする露出制御手段とを備えることを特徴とする電子カメラ。 - 請求項1に記載の電子カメラにおいて、
前記撮像素子を含む所定領域内の温度を検出する温度センサを備え、前記温度センサで検出された温度が所定温度以上のときに、前記撮像素子のゲインを下げるとともに絞りを大きくすることを特徴とする電子カメラ。
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