JP3706006B2 - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は露出制御処理を行う撮像装置及び撮像方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電荷蓄積時間を変更できる固体撮像素子において、ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴ）を用いて電荷蓄積時間及びゲインを調節し、一定の映像レベルが得られるまでの露出制御時間を短く、かつ精度の良い露出制御を行うための手段が特開平１１−１８００２号公報に記載されている。この方式では、ＬＵＴを使用して画素積算値や電荷蓄積時間を対数値に変換することにより、本来、乗除算の必要な演算を加減算のみで実現して、従来よりも処理を高速化、高精度化している。
【０００３】
図１１は上記公報に開示されている従来の撮像装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は入射する光画像を光電変換して電気信号の映像信号を出力する、電荷蓄積時間Ｓを変更できる固体撮像素子、２は固体撮像素子１の電荷蓄積時間Ｓを制御するための駆動パルスを供給するタイミングジェネレータ、３は固体撮像素子１からの映像信号を増幅するプリアンプである。
【０００４】
６はプリアンプ３からの映像信号をデジタルの映像信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、７はＡ／Ｄコンバータ６からの１フレーム分のデジタルの映像信号の画素値を積算し画素積算値を出力する積算手段、３８は積算手段７からの画素積算値を入力し、具備しているＬＵＴ１２１，１２２を用いて演算を行い、タイミングジェネレータ２が出力する駆動パルスのパルス間隔を変更するための制御信号を出力する演算手段である。１２１はテーブルアドレスｎの値に対して被写体の明るさＬを設定したＬＵＴ，１２２はＬＵＴ１２１のテーブルアドレスｎの値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間Ｓを示すＬＵＴである。
【０００５】
次に動作について説明する。
入射する光画像は固体撮像素子１により電気信号の映像信号に変換され、固体撮像素子１から出力された映像信号はプリアンプ３により増幅され、Ａ／Ｄコンバータ６によりデジタルの映像信号に変換される。タイミングジェネレータ２は固体撮像素子１の駆動パルスのパルス間隔を変えることによって固体撮像素子１の電荷蓄積時間Ｓを変えることができ、電荷蓄積時間Ｓを変えることにより固体撮像素子１の露出制御を行うことができる。
【０００６】
積算手段７はＡ／Ｄコンバータ６から入力されたデジタルの映像信号の１フィールド分の画素値を積算し、その画素積算値を演算手段３８へ出力する。積算手段７は映像信号中の全てのエリアを積算しても良いし、その一部、例えば中央重点測光においては中央部のみを積算しても良い。演算手段３８は積算手段７により算出された画素積算値を入力し、ＬＵＴ１２１，１２２を使用して演算を行い、画素積算値に応じて固体撮像素子１の電荷蓄積時間Ｓを変えるように、タイミングジェネレータ２へ駆動パルスのパルス間隔を変更するための制御信号を出力する。
【０００７】
図１２はテーブルアドレスｎの値に対して被写体の明るさＬを設定したＬＵＴ１２１の例を示す図である。演算手段３８は、図１２に示すように、予め定めた定数Ｋ１（＝１００）に定数Ｋ２とテーブルアドレスｎの値とをべき乗した指数関数で表すことのできる、テーブルアドレスｎの値に対応したＮ個の被写体の明るさＬを示すＬＵＴ１２１を具備する。図１２では、テーブルアドレスが０番における被写体の明るさＬが１００［ｌｘ］（＝Ｋ１）のとき、テーブルアドレスが１番における被写体の明るさＬは１００K2［ｌｘ］となり、被写体の明るさＬが指数関数的に増加するように設定されている。例えば１００［ｌｘ］から１０００００［ｌｘ］までの明るさを包括したいときは、
Ｋ２＝（１０００００／１００）1/(N-1) （１）
となる。
【０００８】
図１３はＬＵＴ１２１のテーブルアドレスｎの値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間Ｓを示すＬＵＴ１２２の例を示す図である。演算手段３８は、図１３に示すように、テーブルアドレスｎの値に対してＮ個の電荷蓄積時間Ｓを示すＬＵＴ１２２を具備する。ＬＵＴ１２２の各テーブルアドレスｎには、同じテーブルアドレスのＬＵＴ１２１の明るさで撮像した際の積算手段７における１フィールド分の画素積算値が一定となるように、電荷蓄積時間Ｓが設けられている。すなわち、テーブルアドレスｎ番における被写体の明るさをＬｎとし、テーブルアドレスｎ番における電荷蓄積時間をＳｎとすると、被写体の明るさＬｎにおいて固体撮像素子１の電荷蓄積時間Ｓｎで撮像したとき得られる映像信号レベル（１フィールド分の画素積算値）は一定となり、目標とする映像信号レベルになるようにＬＵＴ１２２の各電荷蓄積時間Ｓが定められている。そのときの目標の画素積算値をΣｐとすると、次の（２）式が成り立つ。
Σｐ＝Ｋ９×Ｌｎ×Ｓｎ （２）
ただし、Ｋ９は定数である。
【０００９】
ここで、目標の画素積算値Σｐは、撮像された画面の明るさを示すパラメータであり、例えば、より明るい画像が必要であれば、高くするといったように、希望する露出を示すための指標となる。希望する露出が変わると、目標の画素積算値Σｐが変わることになるため、ＬＵＴ１２２の電荷蓄積時間Ｓを補正する必要がある。
【００１０】
上記（２）式より、ある電荷蓄積時間Ｓｍで撮像したとき得られた画素積算値がΣｍであれば、そのときの被写体の明るさＬｍ’は次式で求めることができる。
Ｌｍ’＝Σｍ／（Ｋ９×Ｓｍ） （３）
よって、演算手段３８が算出したＬｍ’に対して、ＬＵＴ１２１のＬｍ’と同じテーブルアドレスである電荷蓄積時間Ｓｍ’で撮像すれば、目標の画素積算値Σｐ，すなわち目標とする信号レベルを得ることができる。
【００１１】
この方法では、理論的には被写体の明るさＬを算出する一度の演算のみで、適正な電荷蓄積時間Ｓを選択することができるが、得られた画素積算値が極端に小さい場合等では、上記（２）式の演算結果に誤差が生じる。しかし、上記演算を繰り返し行うことにより電荷蓄積時間Ｓの設定値は適正値に近づくため、演算誤差を限りなく小さくすることができる。
【００１２】
このように、演算手段３８が画素積算値より被写体の明るさＬを算出し、それに合った電荷蓄積時間ＳをＬＵＴ１２２から参照することにより、数回の繰り返し動作だけで精度の高い露出制御が行える。
【００１３】
また、上記公報には、電荷蓄積時間Ｓだけでなく、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ（以下、ＡＧＣ）回路を併用して露出制御を行う場合の制御方式に関しても記述されている。図１４は上記公報に開示された従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。図において、４はプリアンプ３からの映像信号を増幅する、ゲインＧを変更できるＡＧＣ回路、５はＡＧＣ回路４のゲインＧを制御するアナログの制御信号を出力するＤ／Ａコンバータ、４８は積算手段７からの画素積算値を入力し、具備しているＬＵＴ１２３〜１２８を使用して演算を行い、タイミングジェネレータ２が出力する駆動パルスのパルス間隔を変更するための制御信号を出力すると共に、ＡＧＣ回路４のゲインＧを変更するためにＤ／Ａコンバータ５に制御信号を出力する演算手段である。その他の図１１と同一符号の構成は、それぞれ同一又は相当部分を示しいる。
【００１４】
演算手段４８はＡＧＣ回路４のゲインＧを変えるための制御信号をＤ／Ａコンバータ５へ出力し、Ｄ／Ａコンバータ５は演算手段４８から入力された制御信号を、電圧値で示されるアナログの制御信号に変換しＡＧＣ回路４に出力する。ＡＧＣ回路４はＤ／Ａコンバータ５からのアナログの制御信号によりゲインＧが変更される。
【００１５】
また、演算手段４８による制御については、演算をそのまま乗除算で行うのではなく、対数を用いて加減算に変換することが可能である。まず、画素積算値Σと被写体の明るさＬと電荷蓄積時間ＳとＡＧＣ回路４のゲインＧの関係は、次の（４）式で示される。
Σ＝Ｋ１０×Ｌ×Ｓ×Ｇ （４）
ただし、Ｋ１０は定数である。よって被写体の明るさＬは、得られた画素積算値Σと撮像時の電荷蓄積時間Ｓ及びゲインＧから、次の（５）式にて算出することができる。
Ｌ＝Σ／（Ｋ１０×Ｓ×Ｇ） （５）
上記（５）式の両辺の対数を取ると次の（６）式となる。
ｌｏｇＬ＝ｌｏｇΣ−ｌｏｇＳ−ｌｏｇＧ−ｌｏｇＫ１０ （６）
【００１６】
この方式においても、演算手段４８の実際の演算にはＬＵＴが必要となる。演算手段４８は、テーブルアドレスｎの値に対して被写体の明るさＬの対数値を設定した、すなわち、図１２に示したＬＵＴ１２１の被写体明るさＬの部分を対数値ｌｏｇＬに置き換えたＬＵＴ１２３と、ＬＵＴ１２３のテーブルアドレスｎの値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間Ｓを示すＬＵＴ１２４と、ＬＵＴ１２３のテーブルアドレスｎの値に対して、目標の画素積算値を得るためのゲインＧを示すＬＵＴ１２５と、ＬＵＴ１２４のテーブルアドレスｎの値に対して、電荷蓄積時間Ｓを対数値に置き換えるＬＵＴ１２６と、ＬＵＴ１２５のテーブルアドレスｎの値に対して、ゲインＧを対数値に置き換えるＬＵＴ１２７と、画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴ１２８を具備している。
【００１７】
上記（６）式より、ある電荷蓄積時間Ｓｍ及びゲインＧｍで撮像したとき得られた画素積算値がΣｍであれば、そのときの被写体の明るさ対数値ｌｏｇＬｍ’は、次の（７）式で求めることができる。
ｌｏｇＬｍ’＝ｌｏｇΣｍ−ｌｏｇＳｍ−ｌｏｇＧｍ−ｌｏｇＫ１０（７）
ここで、ｌｏｇＳｍ及びｌｏｇＧｍは、これらを求める際に用いたｌｏｇＬｍの値からＬＵＴ１２６とＬＵＴ１２７を参照することにより容易に求められ、ＬＵＴ１２８によってｌｏｇΣｍも求まるため、加減算のみによってｌｏｇＬｍ’の値が求まる。算出したｌｏｇＬｍ’においてＬＵＴ１２４とＬＵＴ１２５を参照し、ＬＵＴ１２３のＬｍ’と同じテーブルアドレスである電荷蓄積時間Ｓｍ’及びゲインＧで撮像すれば、目標の画素積算値Σｐ，すなわち目標とする信号レベルを得ることができる。
【００１８】
このように、電荷蓄積時間ＳとゲインＧという２つのパラメータを制御する必要がある場合でも、被写体の明るさＬを基準として対応した電荷蓄積時間Ｓ，及びゲインＧを設定することにより最適な制御を実現でき、また、演算に用いる各係数を対数化することによって演算を加減算のみとして、計算量を増大させることなく精度の高い露出制御が行える。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の撮像装置は以上のように構成されているので、複数のＬＵＴが必要となり、大容量のデータをＬＵＴの設定値として記録しておく領域が必要になるという課題があった。また、システムの演算精度を上げようとする場合、値を対数化するＬＵＴの入力値の幅が広くなり、ＬＵＴに必要なデータ記録領域がさらに増大するという課題があった。
【００２０】
さらに、電荷蓄積時間ＳとゲインＧという複数のパラメータを制御する場合には、同じ明るさＬに対しても一意にパラメータが決定されるわけではなく、電荷蓄積時間ＳとゲインＧの組み合わせに一定の条件が課せられるだけで、いずれか一方の値に関しては自由に選択できる。その場合に具体的なパラメータの値は、各パラメータの設定可能範囲や撮像装置の使用目的によって決定方法を変更する必要がある。このように制御タイプの異なる複数の露出制御方式を用意し、必要に応じていずれかを選択するような仕組みを導入する場合にも、タイプの数に合わせてそれぞれ一連のＬＵＴを作成する必要があり、ＬＵＴに必要なデータ記録領域が増大するという課題があった。
【００２１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、露出制御に必要なデータ容量を低減すると共に、様々なタイプの露出制御方式に対しても柔軟に対応可能な撮像装置及び撮像方法を得ることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る撮像装置は、光画像を光電変換して映像信号を出力する、電荷蓄積時間を変更できる固体撮像素子と、上記固体撮像素子からの映像信号を増幅する、ゲインを変更できるＡＧＣ回路と、上記ＡＧＣ回路からの映像信号をデジタルの映像信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタルの映像信号の画素値を、所定領域単位に積算して画素積算値を求める積算手段と、設定可能最小単位である単位設定電荷蓄積時間により設定可能な電荷蓄積時間を対数値に置き換える第１のＬＵＴと、設定可能最小単位である単位設定ゲインにより設定可能なゲインを対数値に置き換える第２のＬＵＴに基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための上記固体撮像素子の電荷蓄積時間及び上記ＡＧＣ回路のゲインを求めると共に、上記固体撮像素子の電荷蓄積時間及び上記ＡＧＣ回路のゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成するテーブル生成手段と、上記積算手段からの画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴを有し、上記第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、上記第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により上記第３のＬＵＴから上記固体撮像素子の電荷蓄積時間と上記ＡＧＣ回路のゲインを決定する演算手段とを備えたものである。
【００２３】
この発明に係る撮像装置は、光画像を光電変換して映像信号を出力する、電荷蓄積時間を変更できる固体撮像素子と、上記固体撮像素子からの映像信号を増幅する、ゲインを変更できるＡＧＣ回路と、上記ＡＧＣ回路からの映像信号をデジタルの映像信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタルの映像信号の画素値を、所定領域単位に積算して画素積算値を求める積算手段と、設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間の対数値、設定可能最小単位値である単位設定ゲインの対数値、及び上記積算手段からの画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴにおける対数値に基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための上記固体撮像素子の電荷蓄積時間及び上記ＡＧＣ回路のゲインを求めると共に、上記固体撮像素子の電荷蓄積時間及び上記ＡＧＣ回路のゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成するテーブル生成手段と、上記第４のＬＵＴを有し、上記第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、上記第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により上記第３のＬＵＴから上記固体撮像素子の電荷蓄積時間と上記ＡＧＣ回路のゲインを決定する演算手段とを備えたものである。
【００２４】
この発明に係る撮像装置は、第３のＬＵＴが、求められた被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間を示す第５のＬＵＴと、求められた被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るためのゲインを示す第６のＬＵＴと、上記第５のＬＵＴの指標値に対して、電荷蓄積時間を対数値に置き換える第７のＬＵＴと、上記第６のＬＵＴの指標値に対して、ゲインを対数値に置き換える第８のＬＵＴとにより構成されるものである。
【００２６】
この発明に係る撮像方法は、光画像を光電変換して映像信号を出力する第１のステップと、上記映像信号を増幅する第２のステップと、上記増幅された映像信号をデジタルの映像信号に変換する第３のステップと、上記デジタルの映像信号の画素値を所定領域単位に積算して画素積算値を求める第４のステップと、設定可能最小単位である単位設定電荷蓄積時間により設定可能な電荷蓄積時間を対数値に置き換える第１のＬＵＴと、設定可能最小単位である単位設定ゲインにより設定可能なゲインを対数値に置き換える第２のＬＵＴに基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための上記第１のステップにおける電荷蓄積時間及び上記第２のステップにおけるゲインを求めると共に、上記第１のステップにおける電荷蓄積時間及び上記第２のステップにおけるゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成する第５のステップと、上記第４のステップで求めた画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、上記第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により上記第３のＬＵＴから上記第１のステップにおける電荷蓄積時間と上記第２のステップにおけるゲインを決定する第６のステップとを備えたものである。
【００２７】
この発明に係る撮像方法は、光画像を光電変換して映像信号を出力する第１のステップと、上記映像信号を増幅する第２のステップと、上記増幅された映像信号をデジタルの映像信号に変換する第３のステップと、上記デジタルの映像信号の画素値を所定領域単位に積算して画素積算値を求める第４のステップと、設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間の対数値、設定可能最小単位値である単位設定ゲインの対数値、及び上記第４のステップにおける画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴにおける対数値に基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための上記第１のステップにおける電荷蓄積時間及び上記第２のステップにおけるゲインを求めると共に、上記第１のステップにおける電荷蓄積時間及び上記第２のステップにおけるゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成する第５のステップと、上記第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、上記第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により上記第５のステップで生成した上記第３のＬＵＴから、上記第１のステップにおける電荷蓄積時間と上記第２のステップにおけるゲインを決定する第６のステップとを備えたものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による撮像装置の構成を示すブロック図であり、図において、１は入射する光画像を光電変換して電気信号の映像信号を出力する、電荷蓄積時間Ｓを変更できる固体撮像素子、２は固体撮像素子１の電荷蓄積時間Ｓを制御するための駆動パルスを供給するタイミングジェネレータである。
【００３０】
３は固体撮像素子１からの映像信号を増幅するプリアンプ、４はプリアンプ３からの映像信号を増幅する、ゲインを変更できるＡＧＣ回路、５はＡＧＣ回路４のゲインＧを制御するアナログの制御信号を出力するＤ／Ａコンバータ、６はＡＧＣ回路４からの映像信号をデジタルの映像信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、７はＡ／Ｄコンバータ６からの１フレーム分のデジタルの映像信号の画素値を積算し画素積算値を出力する積算手段である。
【００３１】
８は積算手段７からの画素積算値を入力し、具備しているＬＵＴ１０１〜ＬＵＴ１０５を使用して固体撮像素子１の電荷蓄積時間ＳとＡＧＣ回路４のゲインを決定する演算手段であり、９は具備しているＬＵＴ１１１，ＬＵＴ１１２に基づき、演算手段８が演算に使用するＬＵＴ１０２〜１０５を生成するテーブル生成手段である。
【００３２】
演算手段８において、１０１は画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴ（第４のＬＵＴ）、１０２は求められた被写体の明るさＬに対応したテーブルアドレス（指標値）ｎの値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間Ｓを示すＬＵＴ（第５のＬＵＴ）、１０３は求められた被写体の明るさＬに対応したテーブルアドレス（指標値）ｎの値に対して、目標の画素積算値を得るためのゲインＧを示すＬＵＴ（第６のＬＵＴ）、１０４はＬＵＴ１０２のテーブルアドレスｎの値に対して、電荷蓄積時間Ｓを対数値に置き換えるＬＵＴ（第７のＬＵＴ）、１０５はＬＵＴ１０３のテーブルアドレスｎの値に対して、ゲインＧを対数値に置き換えるＬＵＴ（第８のＬＵＴ）である。上記ＬＵＴのうち、ＬＵＴ１０２〜ＬＵＴ１０５は、被写体の明るさＬから電荷蓄積時間ＳとゲインＧ、並びにそれぞれの対数値を求めるＬＵＴ（第３のＬＵＴ）である。
【００３３】
演算手段８は、積算手段７からの画素積算値及び画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴ１０１と、撮影時の電荷蓄積時間Ｓの対数値と、撮影時のゲインＧの対数値を使用した演算により被写体の明るさＬの指標値ｎを求め、求めた被写体の明るさＬの指標値ｎをテーブルアドレスとして参照することにより、被写体の明るさＬから電荷蓄積時間ＳとゲインＧ、並びにそれぞれの対数値を求めるＬＵＴ１０２〜ＬＵＴ１０５から固体撮像素子１の電荷蓄積時間ＳとＡＧＣ回路４のゲインを決定し、タイミングジェネレータ２が出力する駆動パルスのパルス間隔を変更するための制御信号を出力すると共に、ＡＧＣ回路４のゲインＧを変更するためにＤ／Ａコンバータ５に制御信号を出力する。
【００３４】
テーブル生成手段９において、１１１は固体撮像素子１の特性により設定可能な電荷蓄積時間Ｓを対数値に置き換えるＬＵＴ（第１のＬＵＴ）、１１２はＡＧＣ回路４の特性により設定可能なゲインＧを対数値に置き換えるＬＵＴ（第２のＬＵＴ）である。テーブル生成手段９は、固体撮像素子１の特性により設定可能な電荷蓄積時間Ｓを対数値に置き換えるＬＵＴ１１１と、ＡＧＣ回路４の特性により設定可能なゲインＧを対数値に置き換えるＬＵＴ１１２に基づき、被写体の明るさＬから電荷蓄積時間ＳとゲインＧ、並びにそれぞれの対数値を求めるＬＵＴ１０２〜１０５を生成する。
【００３５】
次に動作について説明する。
撮像装置に入射する光画像は、固体撮像素子１によって電気信号の映像信号に変換された後、プリアンプ３及びＡＧＣ回路４によって増幅され、Ａ／Ｄコンバータ６によってデジタルの映像信号に変換される。このデジタルの映像信号は、積算手段７によって１フィールド分の画素値が積算され、その画素積算値が演算手段８へ出力される。この際、積算手段７は映像信号中の全てのエリアを積算しても良いし、映像信号中の一部、例えば中央重点測光においては中央部のみを積算したり、あるいは画素の位置に応じて重み付けを行って積算しても良い。
【００３６】
演算手段８は積算手段７によって得られた画素積算値を入力し、具備しているＬＵＴ１０１〜１０５に基づき演算を行い、固体撮像素子１の電荷蓄積時間Ｓを変えるように、タイミングジェネレータ２が出力する駆動パルスのパルス間隔を変更するための制御信号を、タイミングジェネレータ２に出力すると共に、ＡＧＣ回路４のゲインＧを変更するために、Ｄ／Ａコンバータ５に制御信号を出力する。演算手段８はＬＵＴ１０１〜１０５を使用して演算を行い、出力する電荷蓄積時間Ｓの制御信号及びゲインＧの制御信号を決定するが、このうち、ＬＵＴ１０１はあらかじめ作成されているが、ＬＵＴ１０２〜１０５はテーブル生成手段９によって、この撮像装置の動作開始時に自動的に生成される。
【００３７】
次に各ＬＵＴ１０１〜１０５の値の定め方を以下に示す。まず、画素積算値Σと被写体の明るさＬと電荷蓄積時間ＳとゲインＧの関係は、次の（８）式で示される。
Σ＝Ｋ×Ｌ×Ｓ×Ｇ （８）
ただし、Ｋは定数である。
【００３８】
よって被写体の明るさＬは、得られた画素積算値Σと撮像時の電荷蓄積時間Ｓ及びゲインＧから、次の（９）式にて算出することができる。
Ｌ＝Σ／（Ｋ×Ｓ×Ｇ） （９）
これを両辺対数化すると、
ｌｏｇＬ＝ｌｏｇΣ−ｌｏｇＫ−ｌｏｇＳ−ｌｏｇＧ （１０）
となる。さらに両辺に定数Ｃを掛けると、
Ｃ・ｌｏｇＬ＝Ｃ・ｌｏｇΣ−Ｃ・ｌｏｇＫ−Ｃ・ｌｏｇＳ−Ｃ・ｌｏｇＧ（１１）
となる。
【００３９】
ここで、Ｌを定数Ｋ１及びＫ２を用いて表すと、
Ｌ＝Ｋ１・１０n・K2 （１２）
となる。ただし、ｎは０以上Ｎ未満の整数で指標値である。これを両辺対数化して両辺に定数Ｃを掛けると、
Ｃ・ｌｏｇＬ＝Ｃ・ｌｏｇＫ１＋ｎ・Ｃ・Ｋ２ （１３）
となり、これを（１１）式に代入すると、

Figure 0003706006
となる。そして、上記（１４）式より次の（１５）式が得られる。
ｎ・Ｃ・Ｋ２＝Ｃ・ｌｏｇΣ−Ｋ３−Ｃ・ｌｏｇＳ−Ｃ・ｌｏｇＧ（１５）
ただし、Ｋ３は定数であり、
Ｋ３＝−Ｃ・ｌｏｇＫ−Ｃ・ｌｏｇＫ１
である。
【００４０】
ここで、Ｃが
Ｃ・Ｋ２＝１
を満たすものとすれば、上記（１５）式より次の（１６）式が成り立つ。
ｎ＝Ｃ・ｌｏｇΣ−Ｋ３−Ｃ・ｌｏｇＳ−Ｃ・ｌｏｇＧ （１６）
よって、Ｋ１及びＫ２の値に関わらずＣを適切な値に取ることで、左辺を整数値にすることができ、上記（１６）式における画素積算値Σ，電荷蓄積時間Ｓ，ゲインＧのそれぞれの対数値をＬＵＴ１０１〜１０５により求めることで、被写体の明るさＬに対応するテーブルアドレス（指標値）ｎの値を、加減算のみを用いて算出することができる。また、ｎは０以上Ｎ未満の整数であるので、求められたｎの値をテーブルアドレスとするＬＵＴを参照することにより、適切な電荷蓄積時間Ｓ及びゲインＧの値を求めることができる。
【００４１】
上記（１５）式を利用した露出制御を行うためには、画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴ１０１と、求められた被写体の明るさＬに対応したテーブルアドレスｎの値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間Ｓを示すＬＵＴ１０２と、求められた被写体の明るさＬに対応したテーブルアドレスｎの値に対して、目標の画素積算値を得るためのゲインＧを示すＬＵＴ１０３と、ＬＵＴ１０２のテーブルアドレスｎの値に対して、電荷蓄積時間Ｓを対数値に置き換えるＬＵＴ１０４と、ＬＵＴ１０３のテーブルアドレスｎの値に対して、ゲインＧを対数値に置き換えるＬＵＴ１０５が必要となる。
【００４２】
上記（１６）式より、あるテーブルアドレスｎm の値に基づいて定めた電荷蓄積時間Ｓｍ及びゲインＧｍで撮像したとき得られた画素積算値がΣｍであれば、そのときの被写体の明るさＬｍ’に対応したテーブルアドレスｎm ’の値は、次の（１７）式で求めることができる。
ｎm ’＝ＣｌｏｇΣｍ−Ｋ３−ＣｌｏｇＳｍ−ＣｌｏｇＧｍ （１７）
ここで、ＣｌｏｇＳｍ及びＣｌｏｇＧｍは、これらを求める際に用いたｎm の値からＬＵＴ１０４とＬＵＴ１０５を参照することにより容易に求められ、ＬＵＴ１０１によってＣｌｏｇΣｍも求まるため、加減算のみによってｎm ’の値を求めることができる。算出したｎm ’において、ＬＵＴ１０２とＬＵＴ１０３を参照し、対応する電荷蓄積時間Ｓｍ’及びゲインＧで撮像すれば、目標の画素積算値Σｐ，すなわち目標とする信号レベルを得ることができる。
【００４３】
この方法では、理論的には被写体の明るさＬに対応するテーブルアドレスｎの値を算出する一度の演算のみで、適正電荷蓄積時間Ｓ及びゲインＧを選択することができるが、得られた画素積算値が極端に小さい場合等では、上記（１６）式の演算結果に誤差が生じる。しかし、上記演算を繰り返し行うことにより、電荷蓄積時間Ｓの設定値は適正値に近づくため、演算誤差を限りなく小さくすることができる。
【００４４】
次にＬＵＴを生成する方法について述べる。
図２は画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴ１０１の例を示す図である。演算手段８が使用する５つのＬＵＴ１０１〜１０５のうち、ＬＵＴ１０１は、図２に示すように、画素積算値Σに応じた対数値をあらかじめ算出して作成する。その他のＬＵＴ１０２〜１０５は、いずれも被写体の明るさＬに対応する整数値ｎがテーブルアドレスとなるＬＵＴだが、これらを作成する際には、電荷蓄積時間ＳとゲインＧのいずれを優先的に変化させるか、また各パラメータの上限値等の制約条件をどのように定めるか等によって、同じ照度条件に対応するものであっても様々なパターンのＬＵＴを作成可能である。この実施の形態では、これらをテーブル生成手段９によって自動的に生成する。
【００４５】
図３は設定可能最小単位である単位設定電荷蓄積時間により設定可能な電荷蓄積時間Ｓを対数値に置き換えるＬＵＴ１１１の例を示す図である。ここでは、電荷蓄積時間Ｓが設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間Ｓｕの整数倍の値として設定可能な場合の例を示している。図４は設定可能最小単位値である単位設定ゲインにより設定可能なゲインＧを対数値に置き換えるＬＵＴ１１２の例を示す図であり、ゲインＧが設定可能最小単位値である単位設定ゲインＧｕのべき乗値として設定可能な場合について示している。テーブル生成手段９は、ＬＵＴ１１１及びＬＵＴ１１２から、あらかじめ定めた方針に従って、演算手段８が使用するＬＵＴ１０２〜１０５を自動的に生成する。
【００４６】
図３及び図４において、単位設定電荷蓄積時間により設定可能な電荷蓄積時間Ｓ，及び単位設定ゲインにより設定可能なゲインＧを使用しているが、これに限るものでなく、固体撮像素子１の光電変換特性により設定可能な電荷蓄積時間Ｓ，及びＡＧＣ回路４の増幅特性により設定可能なゲインＧを使用しても良い。
【００４７】
以下、ＬＵＴ１０２〜１０５の生成の具体例について述べる。
上記（１６）式を変形すると、次の（１８）式になる。
ＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧ＝Ｃ・ｌｏｇΣ−Ｋ３−ｎ （１８）
ここでＫ３は定数であり、画素積算値Σを露出制御の目標の画素積算値Σｐとすれば、ｌｏｇΣｐも一定値となる。よって各テーブルアドレスｎの値に対し、ＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの値が一意に定まり、これを満たすように電荷蓄積時間ＳとゲインＧを決めることにより、ＬＵＴ１０２〜１０５の自動生成が可能となる。
【００４８】
図５はテーブル生成手段９によるＬＵＴ１０２〜１０５の自動生成の処理を示すフローチャートである。ここでは、電荷蓄積時間Ｓの設定を優先して行い、ゲインＧの設定は、微調整や電荷蓄積時間Ｓの設定のみでは追従できない場合に補助的に使うケースを想定している。ステップＳＴ１１において、求めようとするテーブルアドレスｎの値に対応するＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの値を上記（１８）式から算出する。
【００４９】
ステップＳＴ１２において、ＬＵＴ１１１を値の小さい方から順に調べ、ＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの値を超えない最大値を電荷蓄積時間Ｓの設定値とし、その際のＣｌｏｇＳの値とテーブルアドレスｎの値をＬＵＴ１０４に設定し、電荷蓄積時間Ｓの値とテーブルアドレスｎの値をＬＵＴ１０２に設定する。ここで、電荷蓄積時間Ｓの設定値を、ＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの値を超えない最大値としているのは、ゲインＧの設定値が１以上、すなわちＣｌｏｇＧの値が正数しか取り得ないことを前提としているためで、ＣｌｏｇＳの値がＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの目標より大きくなると、ＣｌｏｇＧが負の値を取れず、適切なゲインＧの設定ができなくなるからである。
【００５０】
ステップＳＴ１３において、ＣｌｏｇＳの値が確定し、ＣｌｏｇＧの目標値が決まるので、ＬＵＴ１１２からＣｌｏｇＧの目標値に最も近い値を選択してゲインＧの設定値とし、その際のＣｌｏｇＧの値とテーブルアドレスｎの値をＬＵＴ１０５に設定し、ゲインＧの値とテーブルアドレスｎの値をＬＵＴ１０３に設定する。ステップＳＴ１４において、上記ステップＳＴ１１〜ＳＴ１３の処理を、生成するＬＵＴ１０２〜１０５の全てのテーブルアドレスｎについて繰り返し行う。
【００５１】
図６は被写体の明るさＬに対する露光制御特性を示す図である。図５に示すようなＬＵＴ生成手法を用いると、図６（ａ）に示すように、被写体の明るさＬが暗くなるに従って、まず電荷蓄積時間Ｓの値が上昇し、電荷蓄積時間Ｓの設定が上限に達したところからゲインＧを上昇させるような露光制御を実現するためのＬＵＴが生成される。これに対して、電荷蓄積時間Ｓの設定可能上限値を、より低い値に抑えると図６（ｂ）に示すような制御特性となり、より離散的な値のみ使用するという制限をつけた場合、例えば、あらかじめ決められた３つの値から選択しなければならない場合には、図６（ｃ）のような制御特性となる。これらの制御特性の変更は、テーブル生成手段９が参照するＬＵＴ１１１及びＬＵＴ１１２において使用可能なテーブルアドレスｎに制限を加えることにより容易に実現可能である。
【００５２】
以上のように、この実施の形態１によれば、露出制御に必要となるＬＵＴ１０２〜１０５を予め保持しておく必要がないため、初期値として保存しておくデータ容量を低減することができ、より少ないデータ容量で露出制御処理を実行することができるという効果が得られる。
【００５３】
また、この実施の形態１によれば、露出制御方式のパターンを複数用意する必要がある場合でも、パターン毎に逐一対応するＬＵＴ群を用意する必要がないため、初期値として保存しておくデータ容量を増加させることなく、様々なバリエーションを持った露出制御処理を、その都度切り替えて行うことができるという効果が得られる。
【００５４】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２による撮像装置の構成を示すブロック図であり、図において、１９は演算手段８が使用するＬＵＴ１０２〜１０５を自動生成するテーブル生成手段であり、実施の形態１の図１と同じ符号は同じ構成要素を示している。この実施の形態では、ＬＵＴ１０２〜１０５を自動生成する方法が異なり、テーブル生成手段１９は、実施の形態１で使用したＬＵＴ１１１，１１２を必要としない。テーブル生成手段１９は、設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間の対数値、及び設定可能最小単位値である単位設定ゲインの対数値に基づき、画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴ１０１を使用して、被写体の明るさＬから固体撮像素子１の電荷蓄積時間及びＡＧＣ回路のゲイン、並びにそれぞれの対数値を求めるＬＵＴ１０２〜１０５を生成する。
【００５５】
実施の形態１では、ＬＵＴ１０２〜１０５を自動生成するにあたり、ＬＵＴ１１１，ＬＵＴ１１２を使用しているが、電荷蓄積時間Ｓの設定値が、設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間の整数倍として表される場合には、次の（１９）式のように対数値を分解することができる。
Ｓ＝Ｓｎ・Ｓｕ
とすると、
Figure 0003706006
ここで、Ｓｎは整数、Ｓｕは単位設定電荷蓄積時間である。
【００５６】
すなわち、単位設定電荷蓄積時間Ｓｕに対応する対数値ＣｌｏｇＳｕさえあらかじめ与えられていれば、倍率となる整数の対数値と加算することにより、任意の電荷蓄積時間Ｓの設定値に対応する対数値が求められる。また、画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴ１０１は、各整数値に対する対数値を参照するものなので、整数Ｓｎを変換するＬＵＴはＬＵＴ１０１を流用することが可能である。
【００５７】
ゲインＧの設定値については、設定可能値が定数のべき乗値で表される場合もある。その際の対数値への変換は以下のようになる。
Ｇ＝ＧｕGnとすると、
ＣｌｏｇＧ＝Ｇｎ・ＣｌｏｇＧｕ （２０）
ただし、Ｇｎは整数、Ｇｕは設定可能最小単位値である単位設定ゲインである。すなわち、単位設定ゲインに対応する対数値に対して整数値を乗算することにより、電荷蓄積時間Ｓの設定値と同様に、任意のゲインＧの設定値に対して対応する対数値を求めることが可能である。
【００５８】
図８はテーブル生成手段１９によるＬＵＴ１０２〜１０５の自動生成の処理を示すフローチャートである。ここでは、電荷蓄積時間Ｓの設定を優先して行い、ゲインＧの設定は、微調整や電荷蓄積時間Ｓの設定のみでは追従できない場合に補助的に使うケースを想定している。ステップＳＴ２１において、求めようとするテーブルアドレスｎに対応するＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの値を上記（１８）式から算出する。
【００５９】
ステップＳＴ２２において、ＬＵＴ１０１を用いて、整数値Ｓｎに対応する対数値ＣｌｏｇＳｎを求め、ＣｌｏｇＳｎ＋ＣｌｏｇＳｕの値がＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの値を超えない最大値を電荷蓄積時間Ｓの設定値とし、その際のＣｌｏｇＳ，すなわちＣｌｏｇＳｎ＋ＣｌｏｇＳｕの値とテーブルアドレス（指標値）ｎの値をＬＵＴ１０４に設定し、電荷蓄積時間Ｓ，すなわちＳｎ・Ｓｕの値とテーブルアドレスｎの値をＬＵＴ１０２に設定する。
【００６０】
ステップＳＴ２３において、ＣｌｏｇＳの値が確定し、ＣｌｏｇＧの目標値が決まるので、ＣｌｏｇＧの目標値をＣｌｏｇＧｕの値で割って最も近い整数値Ｇｎを求め、その際のＣｌｏｇＧ，すなわちＧｎ・ＣｌｏｇＧｕの値とテーブルアドレス（指標値）ｎの値をＬＵＴ１０５に設定し、ゲインＧ，すなわちＧｕGnの値とアドレスｎの値をＬＵＴ１０３に設定する。ステップＳＴ２４において、上記ステップＳＴ２１〜ＳＴ２３の処理を、生成するＬＵＴ１０２〜１０５の全てのテーブルアドレス（指標値）ｎについて繰り返し行う。
【００６１】
この方法を用いる場合でも、設定可能な整数値ＳｎやＧｎの値に加える制限を変化させることにより、実施の形態１と同様に、図６に示すような露出制御特性の変更を容易に実現できる。
【００６２】
以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１で必要であったＬＵＴ１１１やＬＵＴ１１２を、画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴ１０１と設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間Ｓｕの対数値ＣｌｏｇＳｕ，設定可能最小単位値である単位設定ゲインＧｕの対数値ＣｌｏｇＧｕを用いた演算で代用するため、初期値として保存しておくデータ容量をさらに低減することができ、より少ないデータ容量で露出制御処理を実行することができるという効果が得られる。
【００６３】
また、この実施の形態２によれば、露出制御方式のパターンを複数用意する必要がある場合でも、パターン毎に逐一対応するＬＵＴ群を用意する必要がないため、初期値として保存しておくデータ容量を増加させることなく、様々なバリエーションを持った露出制御処理を、その都度切り替えて行うことができるという効果が得られる。
【００６４】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３による撮像装置の構成を示すブロック図であり、図において、１８は演算手段であり、実施の形態１の図１における演算手段８と同等の機能を有しているが、被写体の明るさＬから電荷蓄積時間Ｓ及びゲインＧ並びにそれぞれの対数値を求めるＬＵＴ１０２〜１０５を必要としない。１０は演算手段１８が求めた被写体の明るさＬに応じて、電荷蓄積時間Ｓ及びゲインＧを算出するための制御値決定手段である。また、実施の形態１の図１と同じ符号は同じ構成要素を示している。
【００６５】
演算手段１８は、積算手段７からの画素積算値及び画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴ１０１と、撮影時の電荷蓄積時間Ｓの対数値と、撮影時のゲインＧの対数値を使用した演算により被写体の明るさＬの指標値ｎを求め、求めた被写体の明るさＬの指標値ｎと目標とする画素積算値に基づいて、次フレームにおける固体撮像素子１の電荷蓄積時間Ｓの対数値とＡＧＣ回路４のゲインＧの対数値との和を求める。制御値決定手段１９は演算手段１８が求めた電荷蓄積時間Ｓの対数値とゲインＧの対数値との和から、ＬＵＴ１０１を使用して演算を行い、撮像素子１の電荷蓄積時間ＳとＡＧＣ回路４のゲインＧを決定する。
【００６６】
上記実施の形態１，実施の形態２では、露出制御に使用する５つのＬＵＴ１０１〜１０５のうち、４つのＬＵＴ１０２〜１０５については、ＬＵＴの初期値をあらかじめデータとして保存しておく必要はないが、依然として露出制御処理の動作中には、ＬＵＴ１０２〜１０５のデータ値を保持しておく必要があった。しかし、被写体の明るさＬに対応する露出制御用ＬＵＴ１０２〜１０５を実際には生成せず、必要となったテーブルアドレスの項目のみをその都度作成することにより、ＬＵＴ１０２〜１０５自体を不要とすることが可能である。
【００６７】
図１０は演算手段１８と制御値決定手段１０の処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ３１において、演算手段１８は上記（１６）式から現在の被写体の明るさＬに対応するテーブルアドレス（指標値）ｎを算出する。ステップＳＴ３２において、演算手段１８は、求めたテーブルアドレスｎと、目標とする画素積算値Σｐから上記（１８）式を用いて、次フレームにおけるＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの値を求めて制御値決定手段１０に出力する。
【００６８】
ステップＳＴ３３において、制御値決定手段１０は、あらかじめ定めた方針（電荷蓄積時間の変更を優先、設定可能値の指定等）に基づき、ＬＵＴ１０１を用いて整数値Ｓｎに対応する対数値ＣｌｏｇＳｎを求め、ＣｌｏｇＳｎ＋ＣｌｏｇＳｕの値がＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの値を越えない最大値を電荷蓄積時間の設定値とし、その際のＳすなわちＳｎ・Ｓｕの値を次フレームの電荷蓄積時間の設定値として演算手段１８に出力する。
【００６９】
ステップＳＴ３４において、制御値決定手段１０は、ＣｌｏｇＳすなわちＣｌｏｇＳｎ＋ＣｌｏｇＳｕの値をＣｌｏｇＳ＋ＣｌｏｇＧの値から減算し、ＣｌｏｇＧの目標値を求め、ＣｌｏｇＧの目標値をＣｌｏｇＧｕの値で割り最も近い整数を求め、その際のＧすなわちＧｕGnの値を次フレームのゲインの設定値として演算手段１８に出力する。
【００７０】
ステップＳＴ３５において、演算手段１８は、ＣｌｏｇＳ，ＣｌｏｇＧの値を次フレームの被写体明るさＬの算出に使用するため保存し、次フレームの撮像と画素積算値Σの算出を行う。ステップＳＴ３６において、上記ステップＳＴ３１からＳＴ３５を撮像終了まで繰り返す。
【００７１】
以上のように、この実施の形態３によれば、電荷蓄積時間ＳとゲインＧの設定方針を変更しても、露出制御用のＬＵＴ全体を書き換える必要がないため、演算量の増大や処理の遅延を起こすことなく、自由に動的に設定方針を変更することができるという効果が得られる。
【００７２】
また、この実施の形態３によれば、ＬＵＴの初期値、設定値を記録する領域が不要となり、Ｈ／Ｗ資源の少ない環境下でも露出制御を行うことができるという効果が得られる。
【００７３】
上記各実施の形態では、電荷蓄積時間Ｓの設定値が単位設定電荷蓄積時間の整数倍で、ゲインＧの設定可能値が単位設定ゲインのべき乗値で示される場合について述べているが、ゲインＧの設定が単位設定ゲインの整数倍になる場合や、電荷蓄積時間Ｓの設定値が単位設定電荷蓄積時間のべき乗値となる場合についても、上記ゲインＧの計算に用いる方法を電荷蓄積時間Ｓの計算に使用したり、上記電荷蓄積時間Ｓの計算に用いる方法をゲインＧの計算に使用することで、同様の露出制御処理を容易に実現することが可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、設定可能最小単位である単位設定電荷蓄積時間により設定可能な電荷蓄積時間を対数値に置き換える第１のＬＵＴと、設定可能最小単位である単位設定ゲインにより設定可能なゲインを対数値に置き換える第２のＬＵＴに基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための固体撮像素子の電荷蓄積時間及びＡＧＣ回路のゲインを求めると共に、固体撮像素子の電荷蓄積時間及びＡＧＣ回路のゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成するテーブル生成手段と、積算手段からの画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴを有し、第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により第３のＬＵＴから固体撮像素子の電荷蓄積時間とＡＧＣ回路のゲインを決定する演算手段とを備えたことにより、初期値として保存しておくデータ容量を低減することができ、より少ないデータ容量で露出制御処理を実行することができると共に、露出制御方式のパターンを複数用意する必要がある場合でも、パターン毎に逐一対応するＬＵＴ群を用意する必要がないため、初期値として保存しておくデータ容量を増加させることなく、様々なバリエーションを持った露出制御処理を、その都度切り替えて行うことができるという効果がある。
【００７５】
この発明によれば、設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間の対数値、設定可能最小単位値である単位設定ゲインの対数値、及び積算手段からの画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴにおける対数値に基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための固体撮像素子の電荷蓄積時間及びＡＧＣ回路のゲインを求めると共に、固体撮像素子の電荷蓄積時間及びＡＧＣ回路のゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成するテーブル生成手段と、第４のＬＵＴを有し、第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により第３のＬＵＴから固体撮像素子の電荷蓄積時間とＡＧＣ回路のゲインを決定する演算手段とを備えたことにより、初期値として保存しておくデータ容量をさらに低減することができ、より少ないデータ容量で露出制御処理を実行することができると共に、露出制御方式のパターンを複数用意する必要がある場合でも、パターン毎に逐一対応するＬＵＴ群を用意する必要がないため、初期値として保存しておくデータ容量を増加させることなく、様々なバリエーションを持った露出制御処理を、その都度切り替えて行うことができるという効果がある。
【００７７】
この発明によれば、設定可能最小単位である単位設定電荷蓄積時間により設定可能な電荷蓄積時間を対数値に置き換える第１のＬＵＴと、設定可能最小単位である単位設定ゲインにより設定可能なゲインを対数値に置き換える第２のＬＵＴに基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間及びゲインを求めると共に、電荷蓄積時間及びゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成するステップと、求めた画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により第３のＬＵＴから電荷蓄積時間とゲインを決定するステップとを備えたことにより、初期値として保存しておくデータ容量を低減することができ、より少ないデータ容量で露出制御処理を実行することができると共に、露出制御方式のパターンを複数用意する必要がある場合でも、パターン毎に逐一対応するＬＵＴ群を用意する必要がないため、初期値として保存しておくデータ容量を増加させることなく、様々なバリエーションを持った露出制御処理を、その都度切り替えて行うことができるという効果がある。
【００７８】
この発明によれば、設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間の対数値、設定可能最小単位値である単位設定ゲインの対数値、及び画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴにおける対数値に基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間及びゲインを求めると共に、電荷蓄積時間及びゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成するステップと、第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により第３のＬＵＴから、電荷蓄積時間とゲインを決定するステップとを備えたことにより、初期値として保存しておくデータ容量をさらに低減することができ、より少ないデータ容量で露出制御処理を実行することができると共に、露出制御方式のパターンを複数用意する必要がある場合でも、パターン毎に逐一対応するＬＵＴ群を用意する必要がないため、初期値として保存しておくデータ容量を増加させることなく、様々なバリエーションを持った露出制御処理を、その都度切り替えて行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による画素積算値を対数値に置き換えるＬＵＴの例を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による単位設定電荷蓄積時間により設定可能な電荷蓄積時間を対数値に置き換えるＬＵＴの例を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による単位設定ゲインにより設定可能なゲインを対数値に置き換えるＬＵＴの例を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１によるテーブル生成手段のＬＵＴの自動生成の処理を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態１による被写体の明るさＬに対する露光制御特性を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態２による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態２によるテーブル生成手段のＬＵＴの自動生成の処理を示すフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態３による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３による演算手段と制御値決定手段の処理を示すフローチャートである。
【図１１】 従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 従来のテーブルアドレスの値に対して被写体の明るさを設定したＬＵＴの例を示す図である。
【図１３】 従来の図１２に示すＬＵＴのテーブルアドレスの値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間を示すＬＵＴの例を示す図である。
【図１４】 従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 固体撮像装置、２ タイミングジェネレータ、３ プリアンプ、４ ＡＧＣ回路、５ Ｄ／Ａコンバータ、６ Ａ／Ｄコンバータ、７ 積算手段、８ 演算手段、９ テーブル生成手段、１０ 制御値決定手段、１８ 演算手段、１９テーブル生成手段、１０１〜１０５ ＬＵＴ、１１１，１１２ ＬＵＴ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging method for performing exposure control processing.
[0002]
[Prior art]
In a solid-state imaging device capable of changing the charge accumulation time, the charge accumulation time and the gain are adjusted using a look-up table (hereinafter referred to as LUT), and the exposure control time until a constant video level is obtained is shortened and the accuracy is high. Means for performing exposure control is described in JP-A-11-18002. In this method, the LUT is used to convert the pixel integration value and charge accumulation time into logarithmic values, so that the operation that originally requires multiplication / division is realized only by addition / subtraction, resulting in faster processing and higher processing. It has become more accurate.
[0003]
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a conventional imaging device disclosed in the above publication. In FIG. 11, reference numeral 1 denotes a charge accumulation time S for photoelectrically converting an incident light image and outputting a video signal of an electric signal. 2 is a timing generator that supplies a drive pulse for controlling the charge accumulation time S of the solid-state image sensor 1, and 3 is a preamplifier that amplifies the video signal from the solid-state image sensor 1.
[0004]
Reference numeral 6 denotes an A / D converter that converts the video signal from the preamplifier 3 into a digital video signal, and reference numeral 7 integrates pixel values of the digital video signal for one frame from the A / D converter 6 and outputs a pixel integrated value. The integrating means 38 receives the pixel integrated value from the integrating means 7, performs calculations using the LUTs 121 and 122 provided therein, and outputs a control signal for changing the pulse interval of the driving pulse output from the timing generator 2. It is the calculating means to output. 121 is an LUT in which the brightness L of the subject is set with respect to the value of the table address n, and 122 is an LUT indicating the charge accumulation time S for obtaining the target pixel integrated value with respect to the value of the table address n of the LUT 121. is there.
[0005]
Next, the operation will be described.
The incident optical image is converted into an electric video signal by the solid-state imaging device 1, and the video signal output from the solid-state imaging device 1 is amplified by the preamplifier 3 and converted into a digital video signal by the A / D converter 6. . The timing generator 2 changes the pulse interval of the driving pulse of the solid-state image sensor 1 to change the solid-state image sensor 1. charge The accumulation time S can be changed, charge By changing the accumulation time S, exposure control of the solid-state imaging device 1 can be performed.
[0006]
The integrating unit 7 integrates pixel values for one field of the digital video signal input from the A / D converter 6 and outputs the pixel integrated value to the calculating unit 38. The integrating means 7 may integrate all areas in the video signal, or a part thereof, for example, in the center-weighted metering, only the central part may be integrated. The calculating means 38 inputs the pixel integrated value calculated by the integrating means 7, performs an operation using the LUTs 121 and 122, and changes the charge accumulation time S of the solid-state imaging device 1 according to the pixel integrated value. A control signal for changing the pulse interval of the drive pulse is output to the generator 2.
[0007]
FIG. 12 is a diagram showing an example of the LUT 121 in which the brightness L of the subject is set for the value of the table address n. As shown in FIG. 12, the calculation means 38 corresponds to the value of the table address n that can be expressed by an exponential function in which the constant K2 (= 100) is a power of the constant K2 and the value of the table address n. An LUT 121 indicating the brightness L of N subjects is provided. In FIG. 12, when the brightness L of the subject when the table address is 0 is 100 [lx] (= K1), the brightness L of the subject when the table address is 1 is 100. K2 [1x], and the brightness L of the subject is set to increase exponentially. For example, if you want to include brightness from 100 [lx] to 100,000 [lx],
K2 = (100,000 / 100) 1 / (N-1) (1)
It becomes.
[0008]
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the LUT 122 that indicates the charge accumulation time S for obtaining a target pixel integrated value with respect to the value of the table address n of the LUT 121. As shown in FIG. 13, the calculation means 38 includes an LUT 122 that indicates N charge accumulation times S with respect to the value of the table address n. Each table address n of the LUT 122 is provided with a charge accumulation time S so that the pixel integrated value for one field in the integrating means 7 when imaging with the brightness of the LUT 121 of the same table address is constant. That is, assuming that the brightness of the subject at the table address n is Ln and the charge accumulation time at the table address n is Sn, an image obtained when imaging is performed with the charge accumulation time Sn of the solid-state imaging device 1 at the subject brightness Ln. The signal level (pixel integrated value for one field) is constant, and each charge accumulation time S of the LUT 122 is determined so that the target video signal level is obtained. When the target pixel integration value at that time is Σp, the following equation (2) is established.
Σp = K9 × Ln × Sn (2)
However, K9 is a constant.
[0009]
Here, the target pixel integrated value Σp is a parameter indicating the brightness of the captured screen, and is an index for indicating a desired exposure, for example, increasing the brightness if a brighter image is necessary. Become. When the desired exposure changes, the target pixel integrated value Σp changes, so the charge accumulation time S of the LUT 122 needs to be corrected.
[0010]
From the above equation (2), if the pixel integrated value obtained when imaging is performed with a certain charge accumulation time Sm is Σm, the brightness Lm ′ of the subject at that time can be obtained by the following equation.
Lm ′ = Σm / (K9 × Sm) (3)
Therefore, if Lm ′ calculated by the calculation means 38 is imaged at the charge accumulation time Sm ′ that is the same table address as Lm ′ of the LUT 121, the target pixel integrated value Σp, that is, the target signal level is obtained. Can do.
[0011]
In this method, it is theoretically possible to select an appropriate charge accumulation time S by only one calculation for calculating the brightness L of the subject. However, when the obtained pixel integrated value is extremely small, An error occurs in the calculation result of the expression (2). However, by repeatedly performing the above calculation, the set value of the charge accumulation time S approaches an appropriate value, so that the calculation error can be reduced as much as possible.
[0012]
In this way, the calculation means 38 calculates the brightness L of the subject from the pixel integrated value and refers to the charge storage time S corresponding thereto from the LUT 122, so that accurate exposure control can be performed with only a few repeated operations. .
[0013]
In addition, the above publication describes not only the charge accumulation time S but also a control method in the case of performing exposure control using an Automatic Gain Control (hereinafter referred to as AGC) circuit. FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional imaging device disclosed in the above publication. In the figure, 4 is an AGC circuit that can amplify the video signal from the preamplifier 3 and can change the gain G, 5 is a D / A converter that outputs an analog control signal for controlling the gain G of the AGC circuit 4, and 48 is an integrating means. 7 is input, the calculation is performed using the LUTs 123 to 128 provided therein, a control signal for changing the pulse interval of the drive pulse output from the timing generator 2 is output, and the AGC circuit 4 is a calculation means for outputting a control signal to the D / A converter 5 in order to change the gain G of 4. Other configurations with the same reference numerals as those in FIG. 11 indicate the same or corresponding parts.
[0014]
The arithmetic means 48 outputs a control signal for changing the gain G of the AGC circuit 4 to the D / A converter 5, and the D / A converter 5 converts the control signal input from the arithmetic means 48 into an analog signal indicated by a voltage value. It is converted into a control signal and output to the AGC circuit 4. The gain G of the AGC circuit 4 is changed by an analog control signal from the D / A converter 5.
[0015]
The control by the calculation means 48 can be converted into addition / subtraction using a logarithm instead of performing the calculation as it is by multiplication / division. First, the relationship between the pixel integrated value Σ, the brightness L of the subject, the charge accumulation time S, and the gain G of the AGC circuit 4 is expressed by the following equation (4).
Σ = K10 × L × S × G (4)
However, K10 is a constant. Therefore, the brightness L of the subject can be calculated by the following equation (5) from the obtained pixel integrated value Σ, the charge accumulation time S and the gain G at the time of imaging.
L = Σ / (K10 × S × G) (5)
Taking the logarithm of both sides of the above equation (5), the following equation (6) is obtained.
logL = logΣ-logS-logG-logK10 (6)
[0016]
Even in this method, the LUT is required for the actual calculation of the calculation means 48. The calculation means 48 sets the logarithmic value of the subject brightness L with respect to the value of the table address n, that is, the LUT 123 in which the portion of the subject brightness L of the LUT 121 shown in FIG. The LUT 124 indicating the charge accumulation time S for obtaining the target pixel integrated value with respect to the value of the table address n of the LUT 123, and the gain for obtaining the target pixel integrated value with respect to the value of the table address n of the LUT 123 LUT 125 indicating G, LUT 126 for replacing charge accumulation time S with a logarithmic value for the value of table address n of LUT 124, LUT 127 for replacing gain G with a logarithmic value for the value of table address n of LUT 125, An LUT 128 for replacing the pixel integrated value with a logarithmic value is provided.
[0017]
From the above equation (6), if the pixel integrated value obtained when imaging with a certain charge accumulation time Sm and gain Gm is Σm, the brightness logarithm value logLm ′ of the subject at that time is expressed by the following equation (7): Can be obtained.
logLm ′ = logΣm-logSm-logGm-logK10 (7)
Here, logSm and logGm are easily obtained by referring to the LUT 126 and LUT 127 from the value of logLm used for obtaining them, and log Σm is also obtained by the LUT 128, so that the value of logLm ′ is obtained only by addition / subtraction. By referring to the LUT 124 and the LUT 125 in the calculated log Lm ′ and taking an image with the charge accumulation time Sm ′ and the gain G that are the same table address as the Lm ′ of the LUT 123, a target pixel integrated value Σp, that is, a target signal level is obtained. be able to.
[0018]
Thus, even when it is necessary to control the two parameters of the charge accumulation time S and the gain G, the optimal control can be performed by setting the charge accumulation time S and the gain G corresponding to the brightness L of the subject. In addition, by calculating the logarithm of each coefficient used for the calculation, the calculation is only added and subtracted, and the exposure control with high accuracy can be performed without increasing the calculation amount.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional imaging apparatus is configured as described above, a plurality of LUTs are required, and there is a problem that an area for recording a large amount of data as a set value of the LUT is required. Further, when trying to increase the calculation accuracy of the system, there is a problem that the input value range of the LUT for logarithmizing the value is widened and the data recording area necessary for the LUT is further increased.
[0020]
Further, when a plurality of parameters such as the charge accumulation time S and the gain G are controlled, the parameters are not uniquely determined for the same brightness L, and the combination of the charge accumulation time S and the gain G is constant. Any one of the values can be freely selected. In this case, it is necessary to change the method of determining specific parameter values depending on the settable range of each parameter and the purpose of use of the imaging apparatus. Even when a plurality of exposure control methods with different control types are prepared and a mechanism for selecting one according to need is introduced, it is necessary to create a series of LUTs according to the number of types. There is a problem that the data recording area required for the LUT increases.
[0021]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces an amount of data necessary for exposure control and can flexibly cope with various types of exposure control methods and imaging. The purpose is to obtain a method.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
An image pickup apparatus according to the present invention includes a solid-state image pickup device capable of photoelectrically converting an optical image and outputting a video signal, a charge accumulation time being changeable, an AGC circuit capable of amplifying the video signal from the solid-state image pickup device and a gain change An A / D converter that converts the video signal from the AGC circuit to a digital video signal, and a pixel value of the digital video signal from the A / D converter is integrated in a predetermined area unit to obtain a pixel integrated value. The integration means to be calculated; Depending on the unit set charge accumulation time which is the smallest settable unit A first LUT that replaces a configurable charge accumulation time with a logarithmic value; By unit setting gain which is the smallest unit that can be set Based on the second LUT that replaces the settable gain with a logarithmic value, the brightness of the subject To obtain the target pixel integration value for the index value of Charge storage time of the solid-state imaging device and gain of the AGC circuit As well as the charge storage time of the solid-state imaging device and the gain of the AGC circuit. Logarithm of each Replace with From the table generating means for generating the third LUT and the integrating means Painting 4th LUT that replaces prime integration value with logarithmic value And the logarithm of the pixel integrated value replaced by the fourth LUT, replaced by the third LUT Logarithm of charge accumulation time during shooting as well as Logarithm of gain when shooting By The index value of the subject brightness is obtained, and the calculated index value of the subject brightness Up The third LUT is provided with calculation means for determining the charge accumulation time of the solid-state imaging device and the gain of the AGC circuit.
[0023]
An image pickup apparatus according to the present invention includes a solid-state image pickup device capable of photoelectrically converting an optical image and outputting a video signal, a charge accumulation time being changeable, an AGC circuit capable of amplifying the video signal from the solid-state image pickup device and a gain change An A / D converter that converts the video signal from the AGC circuit to a digital video signal, and a pixel value of the digital video signal from the A / D converter is integrated in a predetermined area unit to obtain a pixel integrated value. Logarithm of integration means to be calculated and unit set charge accumulation time which is the minimum settable unit value Value, setting Logarithm of unit setting gain, which is the smallest unit value that can be set And from the integrating means Logarithmic value in the fourth LUT for replacing the pixel integrated value with a logarithmic value Based on , Subject brightness To obtain the target pixel integration value for the index value of Charge storage time of the solid-state imaging device and gain of the AGC circuit As well as the charge storage time of the solid-state imaging device and the gain of the AGC circuit. Logarithm of each Replace with Table generating means for generating a third LUT; Logarithmic value of pixel integrated value having the fourth LUT and replaced by the fourth LUT, replaced by the third LUT Logarithm of charge accumulation time during shooting as well as Logarithm of gain when shooting By The index value of the subject brightness is obtained, and the calculated index value of the subject brightness By Calculation means for determining the charge accumulation time of the solid-state imaging device and the gain of the AGC circuit from the third LUT is provided.
[0024]
In the image pickup apparatus according to the present invention, the third LUT has the obtained brightness of the subject. Index value , A fifth LUT indicating the charge accumulation time for obtaining the target pixel integration value, and the calculated brightness of the subject Index value In contrast, a sixth LUT indicating a gain for obtaining a target pixel integrated value, and the fifth LUT Indicator value In contrast, the seventh LUT for replacing the charge accumulation time with the logarithmic value and the sixth LUT Indicator value On the other hand, an eighth LUT that replaces the gain with a logarithmic value is used.
[0026]
The imaging method according to the present invention includes a first step of photoelectrically converting an optical image to output a video signal, a second step of amplifying the video signal, and converting the amplified video signal into a digital video signal. A third step of converting, and a fourth step of calculating a pixel integrated value by integrating pixel values of the digital video signal in a predetermined area unit; Depending on the unit set charge accumulation time which is the smallest settable unit A first LUT that replaces a configurable charge accumulation time with a logarithmic value; By unit setting gain which is the smallest unit that can be set Based on the second LUT that replaces the settable gain with a logarithmic value, the brightness of the subject To obtain the target pixel integration value for the index value of Charge accumulation time in the first step and gain in the second step And calculating the charge accumulation time in the first step and the gain in the second step. Logarithm of each Replace with Obtained in the fifth step of generating the third LUT and the fourth step above Painting 4th LUT that replaces prime integration value with logarithmic value The logarithm of the pixel integrated value replaced by, replaced by the third LUT Logarithm of charge accumulation time during shooting as well as Logarithm of gain when shooting By The index value of the subject brightness is obtained, and the calculated index value of the subject brightness By A charge accumulation time in the first step and a sixth step for determining a gain in the second step are provided from the third LUT.
[0027]
The imaging method according to the present invention includes a first step of photoelectrically converting an optical image to output a video signal, a second step of amplifying the video signal, and converting the amplified video signal into a digital video signal. A third step of conversion; a fourth step of obtaining a pixel integrated value by integrating pixel values of the digital video signal in a predetermined area unit; and a logarithm of a unit set charge accumulation time which is a settable minimum unit value Value, setting Logarithm of unit setting gain, which is the smallest unit value that can be set And in the fourth step 4th LUT that replaces pixel integration value with logarithmic value Based on logarithmic values in , Subject brightness To obtain the target pixel integration value for the index value of Charge accumulation time in the first step and gain in the second step And calculating the charge accumulation time in the first step and the gain in the second step. Logarithm of each Replace with A fifth step of generating a third LUT; Logarithm of pixel integrated value replaced by the fourth LUT, replaced by the third LUT Logarithm of charge accumulation time during shooting as well as Logarithm of gain when shooting By The index value of the subject brightness is obtained, and the calculated index value of the subject brightness By From the third LUT generated in the fifth step, a charge accumulation time in the first step and a sixth step for determining a gain in the second step are provided.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a charge accumulation time S for photoelectrically converting an incident light image and outputting a video signal of an electric signal. A solid-state imaging device 2 that can be changed is a timing generator that supplies a driving pulse for controlling the charge accumulation time S of the solid-state imaging device 1.
[0030]
3 is a preamplifier for amplifying the video signal from the solid-state imaging device 1, 4 is an AGC circuit that can amplify the video signal from the preamplifier 3, and 5 is an analog control signal that controls the gain G of the AGC circuit 4. A D / A converter for outputting, 6 an A / D converter for converting a video signal from the AGC circuit 4 into a digital video signal, and 7 a pixel value of the digital video signal for one frame from the A / D converter 6. It is an integration means for integrating and outputting a pixel integrated value.
[0031]
8 is an arithmetic means for inputting the pixel integrated value from the integrating means 7 and determining the charge accumulation time S of the solid-state image pickup device 1 and the gain of the AGC circuit 4 using the LUT 101 to LUT 105 provided. Based on the LUT 111 and LUT 112 provided, the calculation means 8 is a table generation means for generating the LUTs 102 to 105 used for the calculation.
[0032]
In the calculation means 8, 101 is a LUT (fourth LUT) that replaces the pixel integrated value with a logarithmic value, and 102 is a target for the value of the table address (index value) n corresponding to the calculated brightness L of the subject. LUT (fifth LUT) 103 indicating the charge accumulation time S for obtaining the pixel integrated value, 103 is a target address for the table address (index value) n corresponding to the brightness L of the subject. LUT (sixth LUT) indicating gain G for obtaining the pixel integrated value, 104 is a LUT (seventh LUT) for replacing the charge accumulation time S with a logarithmic value with respect to the value of the table address n of the LUT 102, 105 Is an LUT (eighth LUT) that replaces the gain G with a logarithmic value with respect to the value of the table address n of the LUT 103. Among the LUTs, LUT102 to LUT105 are LUTs (third LUTs) for obtaining the charge accumulation time S, the gain G, and the logarithmic values thereof from the brightness L of the subject.
[0033]
The calculation means 8 performs calculation using the pixel integrated value from the integrating means 7 and the LUT 101 for replacing the pixel integrated value with a logarithmic value, the logarithmic value of the charge accumulation time S at the time of photographing, and the logarithmic value of the gain G at the time of photographing. By obtaining an index value n of the brightness L of the subject and referring to the obtained index value n of the brightness L of the subject as a table address, the charge accumulation time S and gain G, and the respective pairs The charge accumulation time S of the solid-state imaging device 1 and the gain of the AGC circuit 4 are determined from the LUTs 102 to 105 for obtaining numerical values, and a control signal for changing the pulse interval of the drive pulse output from the timing generator 2 is output, and the AGC is output. In order to change the gain G of the circuit 4, a control signal is output to the D / A converter 5.
[0034]
In the table generating means 9, 111 is a LUT (first LUT) that replaces the charge accumulation time S that can be set according to the characteristics of the solid-state imaging device 1 with a logarithmic value, and 112 is a gain G that can be set according to the characteristics of the AGC circuit 4. This is an LUT (second LUT) to be replaced with a numerical value. The table generating means 9 is based on the LUT 111 that replaces the charge accumulation time S that can be set according to the characteristics of the solid-state imaging device 1 with a logarithmic value and the LUT 112 that replaces the gain G that can be set according to the characteristics of the AGC circuit 4 with a logarithmic value. LUTs 102 to 105 for obtaining the charge accumulation time S, the gain G, and the respective logarithmic values from the brightness L are generated.
[0035]
Next, the operation will be described.
An optical image incident on the imaging device is converted into an electrical video signal by the solid-state imaging device 1, amplified by the preamplifier 3 and the AGC circuit 4, and converted into a digital video signal by the A / D converter 6. This digital video signal is integrated with pixel values for one field by the integration means 7, and the pixel integration value is output to the calculation means 8. At this time, the integration means 7 may integrate all the areas in the video signal, or may integrate a part of the video signal, for example, only the central portion in center-weighted photometry, or depending on the pixel position. You may integrate by weighting.
[0036]
The calculating means 8 inputs the pixel integrated value obtained by the integrating means 7 and performs an operation based on the LUTs 101 to 105 that are provided. charge A control signal for changing the pulse interval of the drive pulse output from the timing generator 2 so as to change the accumulation time S is output to the timing generator 2, and in order to change the gain G of the AGC circuit 4, D / A control signal is output to the A converter 5. The calculation means 8 performs calculations using the LUTs 101 to 105 to determine the charge accumulation time S control signal and the gain G control signal to be output. Of these, the LUT 101 is created in advance, but the LUTs 102 to 105 are determined. Is automatically generated by the table generating means 9 at the start of the operation of the imaging apparatus.
[0037]
Next, how to determine the values of the LUTs 101 to 105 is shown below. First, the relationship between the pixel integrated value Σ, the brightness L of the subject, the charge accumulation time S, and the gain G is expressed by the following equation (8).
Σ = K × L × S × G (8)
However, K is a constant.
[0038]
Therefore, the brightness L of the subject can be calculated by the following equation (9) from the obtained pixel integrated value Σ, the charge accumulation time S at the time of imaging, and the gain G.
L = Σ / (K × S × G) (9)
If this is logarithmized on both sides,
log L = log Σ-log K-log S-log G (10)
It becomes. Furthermore, if both sides are multiplied by a constant C,
C * logL = C * logΣ-C * logK-C * logS-C * logG (11)
It becomes.
[0039]
Here, when L is expressed using constants K1 and K2,
L = K1 · 10 n ・ K2 (12)
It becomes. However, n is an index value that is an integer of 0 or more and less than N. When this is logarithmized on both sides and multiplied by a constant C on both sides,
C * logL = C * logK1 + n * C * K2 (13)
And substituting this into equation (11),
Figure 0003706006
It becomes. Then, the following equation (15) is obtained from the above equation (14).
n · C · K2 = C · log Σ-K3-C · log S-C · log G (15)
However, K3 is a constant,
K3 = -C.logK-C.logK1
It is.
[0040]
Where C is
C ・ K2 = 1
If the above condition is satisfied, the following expression (16) is established from the above expression (15).
n = C · log Σ-K3-C · log S-C · log G (16)
Therefore, regardless of the values of K1 and K2, by taking C as an appropriate value, the left side can be made an integer value, and the pixel integrated value Σ, charge By obtaining logarithmic values of the accumulation time S and gain G using the LUTs 101 to 105, the value of the table address (index value) n corresponding to the brightness L of the subject can be calculated using only addition and subtraction. In addition, since n is an integer of 0 or more and less than N, appropriate values can be obtained by referring to the LUT having the obtained value of n as a table address. charge The values of the accumulation time S and the gain G can be obtained.
[0041]
In order to perform exposure control using the above equation (15), the target pixel is determined for the LUT 101 that replaces the pixel integrated value with a logarithmic value and the value of the table address n corresponding to the calculated brightness L of the subject. An LUT 102 indicating the charge accumulation time S for obtaining an integrated value, and an LUT 103 indicating a gain G for obtaining a target pixel integrated value with respect to the value of the table address n corresponding to the calculated brightness L of the subject. Therefore, an LUT 104 that replaces the charge accumulation time S with a logarithmic value for the value of the table address n of the LUT 102 and an LUT 105 that replaces the gain G with a logarithmic value for the value of the table address n of the LUT 103 are required.
[0042]
From the above equation (16), a certain table address n m If the pixel integrated value obtained when imaging with the charge accumulation time Sm and gain Gm determined based on the value of Σm is Σm, the table address n corresponding to the brightness Lm ′ of the subject at that time m The value of 'can be obtained by the following equation (17).
n m '= ClogΣm-K3-ClogSm-ClogGm (17)
Here, ClogSm and ClogGm are the n used to obtain them. m Since it is easily obtained by referring to the LUT 104 and the LUT 105 from the value of the value and Clog Σm is also obtained by the LUT 101, n is obtained only by addition and subtraction. m The value of 'can be obtained. N calculated m In ', by referring to the LUT 102 and the LUT 103 and imaging with the corresponding charge accumulation time Sm' and gain G, the target pixel integrated value Σp, that is, the target signal level can be obtained.
[0043]
In this method, it is theoretically possible to select the appropriate charge accumulation time S and the gain G by only one calculation for calculating the value of the table address n corresponding to the brightness L of the subject. When the integrated value is extremely small, an error occurs in the calculation result of the above equation (16). However, by repeatedly performing the above calculation, the set value of the charge accumulation time S approaches an appropriate value, so that the calculation error can be reduced as much as possible.
[0044]
Next, a method for generating an LUT will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the LUT 101 that replaces the pixel integrated value with a logarithmic value. Of the five LUTs 101 to 105 used by the calculation means 8, the LUT 101 calculates and creates a logarithmic value corresponding to the pixel integrated value Σ in advance as shown in FIG. The other LUTs 102 to 105 are LUTs in which an integer value n corresponding to the brightness L of the subject is a table address. When these are created, either the charge accumulation time S or the gain G is preferentially changed. It is possible to create LUTs of various patterns even if they correspond to the same illuminance condition, depending on whether the constraint condition such as the upper limit value of each parameter is determined. In this embodiment, these are automatically generated by the table generating means 9.
[0045]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the LUT 111 in which the charge accumulation time S that can be set by the unit set charge accumulation time, which is the minimum settable unit, is replaced with a logarithmic value. here, charge An example is shown in which the accumulation time S can be set as a value that is an integral multiple of the unit set charge accumulation time Su, which is the minimum settable unit value. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the LUT 112 that replaces the gain G that can be set by the unit setting gain that is the minimum settable unit value with a logarithmic value, and the power value of the unit setting gain Gu that is the minimum settable unit value Gu As shown in FIG. The table generation unit 9 automatically generates LUTs 102 to 105 used by the calculation unit 8 from the LUT 111 and the LUT 112 according to a predetermined policy.
[0046]
3 and 4, the charge accumulation time S that can be set by the unit setting charge accumulation time and the gain G that can be set by the unit setting gain are used. However, the present invention is not limited to this. A charge accumulation time S that can be set according to the photoelectric conversion characteristics and a gain G that can be set according to the amplification characteristics of the AGC circuit 4 may be used.
[0047]
A specific example of generating the LUTs 102 to 105 will be described below.
When the above equation (16) is modified, the following equation (18) is obtained.
ClogS + ClogG = C · logΣ−K3-n (18)
Here, K3 is a constant, and if the pixel integrated value Σ is the target pixel integrated value Σp for exposure control, log Σp also becomes a constant value. Therefore, the value of ClogS + ClogG is uniquely determined with respect to the value of each table address n, and the LUTs 102 to 105 can be automatically generated by determining the charge accumulation time S and the gain G so as to satisfy them.
[0048]
FIG. 5 is a flowchart showing the automatic generation processing of the LUTs 102 to 105 by the table generation means 9. Here, it is assumed that the setting of the charge accumulation time S is prioritized and the gain G is set as an auxiliary when the fine adjustment or setting of the charge accumulation time S cannot be followed. In step ST11, the value of ClogS + ClogG corresponding to the value of the table address n to be obtained is calculated from the above equation (18).
[0049]
In step ST12, the LUT 111 is examined in order from the smallest value, the maximum value not exceeding the value of ClogS + ClogG is set as the set value of the charge accumulation time S, the value of ClogS and the value of the table address n at that time are set in the LUT 104, The value of the charge accumulation time S and the value of the table address n are set in the LUT 102. Here, the reason why the set value of the charge accumulation time S is set to the maximum value that does not exceed the value of ClogS + ClogG is because the set value of the gain G is 1 or more, that is, the value of ClogG can only take a positive number. This is because when the value of ClogS becomes larger than the target of ClogS + ClogG, ClogG cannot take a negative value and an appropriate gain G cannot be set.
[0050]
In step ST13, the value of ClogS is fixed and the target value of ClogG is determined. Therefore, the value closest to the target value of ClogG is selected from the LUT 112 as the set value of gain G, and the value of ClogG at that time and the table address n Is set in the LUT 105, and the value of the gain G and the value of the table address n are set in the LUT 103. In step ST14, the processes in steps ST11 to ST13 are repeated for all table addresses n of the generated LUTs 102 to 105.
[0051]
FIG. 6 is a diagram showing exposure control characteristics with respect to the brightness L of the subject. When the LUT generation method as shown in FIG. 5 is used, as shown in FIG. 6A, the value of the charge accumulation time S first increases as the brightness L of the subject becomes darker, and the charge accumulation time S is set. When the value reaches the upper limit, an LUT for realizing exposure control for increasing the gain G is generated. On the other hand, when the settable upper limit value of the charge accumulation time S is suppressed to a lower value, the control characteristics as shown in FIG. 6B are obtained, and when only a more discrete value is used, For example, when it is necessary to select from three predetermined values, the control characteristics are as shown in FIG. These control characteristic changes can be easily realized by limiting the table addresses n usable in the LUT 111 and the LUT 112 referred to by the table generating means 9.
[0052]
As described above, according to the first embodiment, since it is not necessary to hold the LUTs 102 to 105 necessary for exposure control in advance, the data capacity stored as the initial value can be reduced. An effect is obtained that the exposure control process can be executed with a smaller data capacity.
[0053]
Further, according to the first embodiment, even when it is necessary to prepare a plurality of exposure control patterns, it is not necessary to prepare a corresponding LUT group for each pattern. There is an effect that the exposure control process with various variations can be switched each time without increasing the capacity.
[0054]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, reference numeral 19 denotes table generation means for automatically generating LUTs 102 to 105 used by the calculation means 8, and FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. In this embodiment, the method for automatically generating the LUTs 102 to 105 is different, and the table generating means 19 does not need the LUTs 111 and 112 used in the first embodiment. The table generation unit 19 uses the LUT 101 that replaces the pixel integrated value with the logarithmic value based on the logarithmic value of the unit set charge accumulation time which is the minimum settable unit value and the logarithmic value of the unit set gain which is the minimum settable unit value. Then, LUTs 102 to 105 for obtaining the charge accumulation time of the solid-state imaging device 1, the gain of the AGC circuit, and the respective logarithmic values from the brightness L of the subject are generated.
[0055]
In the first embodiment, the LUTs 111 and LUT 112 are used to automatically generate the LUTs 102 to 105, but the set value of the charge storage time S is an integral multiple of the unit set charge storage time that is the minimum settable unit value. When expressed, the logarithmic value can be decomposed as in the following equation (19).
S = Sn · Su
Then,
Figure 0003706006
Here, Sn is an integer, and Su is a unit set charge accumulation time.
[0056]
That is, if even the logarithmic value ClogSu corresponding to the unit set charge accumulation time Su is given in advance, the logarithmic value corresponding to the set value of an arbitrary charge accumulation time S can be obtained by adding to the logarithm of an integer as a magnification. Desired. The LUT 101 that replaces the pixel integrated value with a logarithmic value refers to the logarithmic value for each integer value. Integer Sn The LUT 101 can be used as the LUT for converting.
[0057]
As for the set value of the gain G, the settable value may be represented by a constant power value. Conversion to logarithmic value at that time is as follows.
G = Gu Gn Then,
ClogG = Gn · ClogGu (20)
Here, Gn is an integer, and Gu is a unit setting gain which is a settable minimum unit value. That is, by multiplying the logarithmic value corresponding to the unit set gain by an integer value, the logarithmic value corresponding to the set value of an arbitrary gain G can be obtained in the same manner as the set value of the charge accumulation time S. Is possible.
[0058]
FIG. 8 is a flowchart showing the automatic generation processing of the LUTs 102 to 105 by the table generation means 19. Here, it is assumed that the setting of the charge accumulation time S is prioritized and the gain G is set as an auxiliary when the fine adjustment or setting of the charge accumulation time S cannot be followed. In step ST21, the value of ClogS + ClogG corresponding to the table address n to be obtained is calculated from the above equation (18).
[0059]
In step ST22, using the LUT 101, a logarithmic value ClogSn corresponding to the integer value Sn is obtained, and the maximum value in which the value of ClogSn + ClogSu does not exceed the value of ClogS + ClogG is set as the set value of the charge accumulation time S. And the table address (index value) n are set in the LUT 104, and the charge accumulation time S, that is, the value of Sn · Su and the value of the table address n are set in the LUT 102.
[0060]
In step ST23, the value of ClogS is fixed, and the target value of ClogG is determined. Therefore, the target value of ClogG is divided by the value of ClogGu to obtain the nearest integer value Gn, and ClogG, that is, the value of Gn · ClogGu at that time The table address (index value) n is set in the LUT 105, and the gain G, that is, Gu Gn And the address n are set in the LUT 103. In step ST24, the processes in steps ST21 to ST23 are repeated for all table addresses (index values) n of the generated LUTs 102 to 105.
[0061]
Even when this method is used, the exposure control characteristics can be easily changed as shown in FIG. 6 by changing the restrictions applied to the settable integer values Sn and Gn as in the first embodiment. .
[0062]
As described above, according to the second embodiment, the LUT 111 and the LUT 112 required in the first embodiment are replaced with the LUT 101 that replaces the pixel integrated value with the logarithmic value, and the unit set charge accumulation time that is the minimum settable unit value. Since the calculation using the logarithm value ClogSu of Su and the logarithm value ClogGu of the unit setting gain Gu which is the minimum settable unit value is substituted, the data capacity stored as the initial value can be further reduced, and less data The effect that the exposure control process can be executed with the capacity is obtained.
[0063]
Further, according to the second embodiment, even when it is necessary to prepare a plurality of exposure control method patterns, it is not necessary to prepare a corresponding LUT group for each pattern. There is an effect that the exposure control process with various variations can be switched each time without increasing the capacity.
[0064]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, reference numeral 18 denotes calculation means, which has a function equivalent to that of calculation means 8 in FIG. However, the LUTs 102 to 105 for obtaining the charge accumulation time S, the gain G and the respective logarithmic values from the brightness L of the subject are not required. Reference numeral 10 denotes a control value determining means for calculating the charge accumulation time S and the gain G according to the brightness L of the subject obtained by the calculating means 18. The same reference numerals as those in FIG. 1 of the first embodiment indicate the same components.
[0065]
The calculation means 18 is calculated by using the LUT 101 that replaces the pixel integration value and the pixel integration value from the integration means 7 with a logarithmic value, the logarithmic value of the charge accumulation time S during photographing, and the logarithmic value of the gain G during photographing. The index value n of the subject brightness L is obtained, and the logarithmic value of the charge accumulation time S of the solid-state imaging device 1 in the next frame is calculated based on the obtained index value n of the subject brightness L and the target pixel integrated value. The sum of the gain G of the AGC circuit 4 and the logarithmic value is obtained. The control value determining means 19 performs an operation using the LUT 101 from the sum of the logarithmic value of the charge accumulation time S and the logarithmic value of the gain G obtained by the calculating means 18, and the charge accumulation time S of the image sensor 1 and the AGC circuit. A gain G of 4 is determined.
[0066]
In the first embodiment and the second embodiment, among the five LUTs 101 to 105 used for exposure control, it is not necessary to store the initial values of the LUTs as data in advance for the four LUTs 102 to 105. While the exposure control process is still in operation, the data values of the LUTs 102 to 105 need to be held. However, the actual LUTs 102 to 105 corresponding to the brightness L of the subject are not actually generated, and only the necessary table address items are created each time, thereby making the LUTs 102 to 105 themselves unnecessary. Is possible.
[0067]
FIG. 10 is a flowchart showing the processing of the calculating means 18 and the control value determining means 10. In step ST31, the calculation means 18 calculates a table address (index value) n corresponding to the current brightness L of the subject from the above equation (16). In step ST32, the calculation means 18 obtains the value of ClogS + ClogG in the next frame from the obtained table address n and the target pixel integration value Σp using the above equation (18) and outputs it to the control value decision means 10. .
[0068]
In step ST33, the control value determining means 10 obtains a logarithmic value ClogSn corresponding to the integer value Sn using the LUT 101 based on a predetermined policy (priority to change of charge accumulation time, designation of a settable value, etc.) ClogSn + ClogSu The maximum value that does not exceed the value of ClogS + ClogG is set as the charge accumulation time setting value, and the value of S at that time, that is, the value of Sn · Su, is output to the calculation means 18 as the setting value of the charge accumulation time of the next frame.
[0069]
In step ST34, the control value determining means 10 subtracts the value of ClogS, that is, ClogSn + ClogSu, from the value of ClogS + ClogG, obtains the target value of ClogG, obtains the nearest integer by dividing the target value of ClogG by the value of ClogGu, and G or Gu Gn Is output to the calculation means 18 as a gain setting value for the next frame.
[0070]
In step ST35, the calculation means 18 stores the values of ClogS and ClogG for use in calculating the subject brightness L of the next frame, and performs imaging of the next frame and calculation of the pixel integrated value Σ. In step ST36, steps ST31 to ST35 are repeated until the end of imaging.
[0071]
As described above, according to the third embodiment, even if the setting policy for the charge accumulation time S and the gain G is changed, it is not necessary to rewrite the entire exposure control LUT. There is an effect that the setting policy can be freely and dynamically changed without causing a delay.
[0072]
Further, according to the third embodiment, there is no need for an area for recording the initial value and set value of the LUT, and it is possible to perform exposure control even in an environment where there are few H / W resources.
[0073]
In each of the above embodiments, the case where the set value of the charge accumulation time S is an integral multiple of the unit set charge accumulation time and the settable value of the gain G is indicated by a power value of the unit set gain is described. Is set to an integral multiple of the unit set gain, or when the set value of the charge storage time S is a power of the unit set charge storage time, the method used for calculating the gain G is the same as that of the charge storage time S. By using the method used for calculation or the method used for calculating the charge accumulation time S for calculating the gain G, the same exposure control processing can be easily realized.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, Depending on the unit set charge accumulation time which is the smallest settable unit A first LUT that replaces a configurable charge accumulation time with a logarithmic value; By unit setting gain which is the smallest unit that can be set Based on the second LUT that replaces the settable gain with a logarithmic value, the brightness of the subject To obtain the target pixel integration value for the index value of Charge storage time of solid-state imaging device and gain of AGC circuit The charge storage time of the solid-state image sensor and the gain of the AGC circuit. Logarithm of each Replace with From the table generating means for generating the third LUT and the integrating means Painting 4th LUT that replaces prime integration value with logarithmic value Logarithm of the pixel integrated value replaced by the fourth LUT, replaced by the third LUT Logarithm of charge accumulation time during shooting as well as Logarithm of gain when shooting By The index value of the subject brightness is obtained, and the calculated index value of the subject brightness By Since the third LUT includes the calculation means for determining the charge accumulation time of the solid-state imaging device and the gain of the AGC circuit, the data capacity stored as the initial value can be reduced, and the data capacity can be reduced. Data that can be stored as an initial value because it is possible to execute exposure control processing, and even when it is necessary to prepare a plurality of exposure control method patterns, it is not necessary to prepare a corresponding LUT group for each pattern. There is an effect that exposure control processing with various variations can be switched each time without increasing the capacity.
[0075]
According to the present invention, the logarithm of the unit set charge accumulation time which is the minimum settable unit value Value, setting Logarithm of unit setting gain, which is the smallest unit value that can be set , And from the integration means 4th LUT that replaces pixel integration value with logarithmic value Based on logarithmic values in , Subject brightness To obtain the target pixel integration value for the index value of Charge storage time of solid-state imaging device and gain of AGC circuit The charge storage time of the solid-state image sensor and the gain of the AGC circuit. Logarithm of each Replace with Table generating means for generating a third LUT; Logarithmic value of pixel integrated value having fourth LUT and replaced by fourth LUT, replaced by third LUT Logarithm of charge accumulation time during shooting as well as Logarithm of gain when shooting By The index value of the subject brightness is obtained, and the calculated index value of the subject brightness By Since the third LUT is provided with calculation means for determining the charge accumulation time of the solid-state imaging device and the gain of the AGC circuit, the data capacity stored as the initial value can be further reduced, and the data capacity can be reduced. The exposure control process can be executed at the same time, and even when it is necessary to prepare a plurality of exposure control patterns, it is not necessary to prepare a corresponding LUT group for each pattern. There is an effect that exposure control processing with various variations can be switched each time without increasing the data capacity.
[0077]
According to this invention, Depending on the unit set charge accumulation time which is the smallest settable unit A first LUT that replaces a configurable charge accumulation time with a logarithmic value; By unit setting gain which is the smallest unit that can be set Based on the second LUT that replaces the settable gain with a logarithmic value, the brightness of the subject To obtain the target pixel integration value for the index value of Charge accumulation time and gain Charge accumulation time and gain Logarithm of each Replace with Generating and determining a third LUT Painting 4th LUT that replaces prime integration value with logarithmic value Logarithm of pixel integrated value replaced by, replaced by third LUT Logarithm of charge accumulation time during shooting as well as Logarithm of gain when shooting By The index value of the subject brightness is obtained, and the calculated index value of the subject brightness By By including the step of determining the charge accumulation time and gain from the third LUT, the data volume stored as the initial value can be reduced, and the exposure control process can be executed with a smaller data volume. In addition, even when it is necessary to prepare a plurality of exposure control pattern patterns, it is not necessary to prepare a corresponding LUT group for each pattern. Therefore, various patterns can be used without increasing the data capacity stored as the initial value. There is an effect that the exposure control process with various variations can be switched each time.
[0078]
According to the present invention, the logarithm of the unit set charge accumulation time which is the minimum settable unit value Value, setting Logarithm of unit setting gain, which is the smallest unit value that can be set ,as well as 4th LUT that replaces pixel integration value with logarithmic value Based on logarithmic values in , Subject brightness To obtain the target pixel integration value for the index value of Charge accumulation time and gain Charge accumulation time and gain Logarithm of each Replace with Generating a third LUT; Logarithm of the pixel integrated value replaced by the fourth LUT, replaced by the third LUT Logarithm of charge accumulation time during shooting as well as Logarithm of gain when shooting By The index value of the subject brightness is obtained, and the calculated index value of the subject brightness By The step of determining the charge accumulation time and the gain from the 3 LUTs can further reduce the data capacity stored as the initial value, and execute the exposure control process with a smaller data capacity. Even if it is necessary to prepare a plurality of exposure control pattern patterns, it is not necessary to prepare a corresponding LUT group for each pattern, so without increasing the data capacity stored as the initial value, There is an effect that the exposure control process having various variations can be performed by switching each time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of an LUT that replaces a pixel integrated value with a logarithmic value according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 3 is a diagram showing an example of an LUT that replaces a charge accumulation time that can be set by a unit set charge accumulation time with a logarithmic value according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 4 is a diagram showing an example of an LUT that replaces a gain that can be set by a unit setting gain according to Embodiment 1 of the present invention with a logarithmic value.
FIG. 5 is a flowchart showing an automatic LUT generation process of a table generation unit according to the first embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing exposure control characteristics with respect to brightness L of a subject according to the first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing an automatic LUT generation process of a table generation unit according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing processing of calculation means and control value determination means according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional imaging device.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an LUT in which the brightness of a subject is set with respect to a conventional table address value.
13 is a diagram showing an example of an LUT indicating a charge accumulation time for obtaining a target pixel integrated value with respect to the table address value of the LUT shown in FIG.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional imaging device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state imaging device, 2 Timing generator, 3 Preamplifier, 4 AGC circuit, 5 D / A converter, 6 A / D converter, 7 Integration means, 8 Calculation means, 9 Table generation means, 10 Control value determination means, 18 Calculation means 19 table generating means, 101-105 LUT, 111, 112 LUT.

Claims (5)

光画像を光電変換して映像信号を出力する、電荷蓄積時間を変更できる固体撮像素子と、
上記固体撮像素子からの映像信号を増幅する、ゲインを変更できるＡＧＣ回路と、
上記ＡＧＣ回路からの映像信号をデジタルの映像信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタルの映像信号の画素値を、所定領域単位に積算して画素積算値を求める積算手段と、
設定可能最小単位である単位設定電荷蓄積時間により設定可能な電荷蓄積時間を対数値に置き換える第１のＬＵＴ（ルックアップテーブル）と、設定可能最小単位である単位設定ゲインにより設定可能なゲインを対数値に置き換える第２のＬＵＴに基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための上記固体撮像素子の電荷蓄積時間及び上記ＡＧＣ回路のゲインを求めると共に、上記固体撮像素子の電荷蓄積時間及び上記ＡＧＣ回路のゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成するテーブル生成手段と、
上記積算手段からの画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴを有し、
上記第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、上記第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により上記第３のＬＵＴから上記固体撮像素子の電荷蓄積時間と上記ＡＧＣ回路のゲインを決定する演算手段とを
備えたことを特徴とする撮像装置。A solid-state image sensor that photoelectrically converts an optical image and outputs a video signal;
An AGC circuit capable of amplifying a video signal from the solid-state imaging device and changing gain;
An A / D converter for converting a video signal from the AGC circuit into a digital video signal;
Integration means for integrating pixel values of the digital video signal from the A / D converter in units of a predetermined area to obtain a pixel integrated value;
The first LUT (Look Up Table) that replaces the charge accumulation time that can be set by the unit set charge accumulation time, which is the smallest settable unit, with a logarithmic value, and the gain that can be set by the unit setting gain that is the smallest settable unit . Based on the second LUT to be replaced with numerical values, the charge accumulation time of the solid-state imaging device and the gain of the AGC circuit for obtaining a target pixel integrated value are obtained for the index value of the brightness of the subject, and the solid state Table generating means for generating a third LUT for replacing the charge accumulation time of the image sensor and the gain of the AGC circuit with respective logarithmic values;
Has a fourth LUT replacing the picture element integrated value from the integrating means to the logarithm,
The index value of the brightness of the subject by the logarithm of the pixel integrated value replaced by the fourth LUT, the logarithm of the charge accumulation time at the time of shooting and the logarithm of the gain at the time of shooting replaced by the third LUT. the calculated imaging apparatus characterized by comprising a calculating means for determining the gain of the charge storage time and the AGC circuit of the solid-state imaging device from above Symbol third LUT by the index value of the brightness of the determined subject . 光画像を光電変換して映像信号を出力する、電荷蓄積時間を変更できる固体撮像素子と、
上記固体撮像素子からの映像信号を増幅する、ゲインを変更できるＡＧＣ回路と、
上記ＡＧＣ回路からの映像信号をデジタルの映像信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
上記Ａ／Ｄコンバータからのデジタルの映像信号の画素値を、所定領域単位に積算して画素積算値を求める積算手段と、
設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間の対数値、設定可能最小単位値である単位設定ゲインの対数値、及び上記積算手段からの画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴにおける対数値に基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための上記固体撮像素子の電荷蓄積時間及び上記ＡＧＣ回路のゲインを求めると共に、上記固体撮像素子の電荷蓄積時間及び上記ＡＧＣ回路のゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成するテーブル生成手段と、
上記第４のＬＵＴを有し、上記第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、上記第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により上記第３のＬＵＴから上記固体撮像素子の電荷蓄積時間と上記ＡＧＣ回路のゲインを決定する演算手段とを
備えたことを特徴とする撮像装置。A solid-state image sensor that photoelectrically converts an optical image and outputs a video signal;
An AGC circuit capable of amplifying a video signal from the solid-state imaging device and changing gain;
An A / D converter for converting a video signal from the AGC circuit into a digital video signal;
Integration means for integrating pixel values of the digital video signal from the A / D converter in units of a predetermined area to obtain a pixel integrated value;
Configurable unit setting logarithmic value of the charge accumulation time is a minimum unit value, logarithm of the unit gain setting is configurable minimum unit value, and the fourth LUT replacing the pixel integration value from the integrating means to the logarithm Based on the logarithmic value, the charge accumulation time of the solid-state imaging device and the gain of the AGC circuit for obtaining a target pixel integrated value with respect to the index value of the brightness of the subject are obtained, and the charge accumulation of the solid-state imaging device is obtained. Table generating means for generating a third LUT for replacing time and the gain of the AGC circuit with respective logarithmic values;
A logarithmic value of a pixel integrated value having the fourth LUT and replaced by the fourth LUT, a logarithmic value of charge accumulation time at the time of shooting and a gain pair at the time of shooting, which are replaced by the third LUT . A calculation means for determining an index value of the brightness of the subject by using a numerical value and determining a charge accumulation time of the solid-state imaging device and a gain of the AGC circuit from the third LUT based on the calculated index value of the brightness of the subject. An imaging apparatus characterized by that. 第３のＬＵＴは、
求められた被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための電荷蓄積時間を示す第５のＬＵＴと、
求められた被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るためのゲインを示す第６のＬＵＴと、
上記第５のＬＵＴの指標値に対して、電荷蓄積時間を対数値に置き換える第７のＬＵＴと、
上記第６のＬＵＴの指標値に対して、ゲインを対数値に置き換える第８のＬＵＴとにより構成される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撮像装置。The third LUT is
A fifth LUT indicating a charge accumulation time for obtaining a target pixel integrated value with respect to the obtained index value of the brightness of the subject;
A sixth LUT indicating a gain for obtaining a target pixel integrated value with respect to the calculated brightness value of the subject;
A seventh LUT for replacing the charge accumulation time with a logarithmic value with respect to the index value of the fifth LUT;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising an eighth LUT that replaces a gain with a logarithmic value with respect to the index value of the sixth LUT. 光画像を光電変換して映像信号を出力する第１のステップと、
上記映像信号を増幅する第２のステップと、
上記増幅された映像信号をデジタルの映像信号に変換する第３のステップと、
上記デジタルの映像信号の画素値を所定領域単位に積算して画素積算値を求める第４のステップと、
設定可能最小単位である単位設定電荷蓄積時間により設定可能な電荷蓄積時間を対数値に置き換える第１のＬＵＴと、設定可能最小単位である単位設定ゲインにより設定可能なゲインを対数値に置き換える第２のＬＵＴに基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための上記第１のステップにおける電荷蓄積時間及び上記第２のステップにおけるゲインを求めると共に、上記第１のステップにおける電荷蓄積時間及び上記第２のステップにおけるゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成する第５のステップと、
上記第４のステップで求めた画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、上記第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により上記第３のＬＵＴから上記第１のステップにおける電荷蓄積時間と上記第２のステップにおけるゲインを決定する第６のステップとを
備えたことを特徴とする撮像方法。A first step of photoelectrically converting an optical image and outputting a video signal;
A second step of amplifying the video signal;
A third step of converting the amplified video signal into a digital video signal;
A fourth step of integrating the pixel values of the digital video signal in predetermined area units to obtain a pixel integrated value;
A first LUT that replaces the charge accumulation time that can be set by the unit set charge accumulation time that is the minimum settable unit with a logarithmic value, and a second LUT that replaces the gain that can be set by the unit setting gain that is the minimum settable unit with the logarithmic value. On the basis of the LUT, the charge accumulation time in the first step and the gain in the second step for obtaining the target pixel integrated value are obtained for the index value of the subject brightness, and the first step is performed . A fifth step of generating a third LUT that replaces the charge accumulation time in the step and the gain in the second step with respective logarithmic values;
The fourth fourth logarithm of pixel integration value has been replaced by the LUT replacing picture element obtained integrated value to the logarithm in step, the third logarithm of the charge accumulation time during replaced shooting by LUT Then, an index value of the brightness of the subject is obtained from the logarithmic value of the gain at the time of shooting, and the charge accumulation time in the first step and the second step are calculated from the third LUT based on the obtained index value of the brightness of the subject. And a sixth step of determining a gain in the imaging method. 光画像を光電変換して映像信号を出力する第１のステップと、
上記映像信号を増幅する第２のステップと、
上記増幅された映像信号をデジタルの映像信号に変換する第３のステップと、
上記デジタルの映像信号の画素値を所定領域単位に積算して画素積算値を求める第４のステップと、
設定可能最小単位値である単位設定電荷蓄積時間の対数値、設定可能最小単位値である単位設定ゲインの対数値、及び上記第４のステップにおける画素積算値を対数値に置き換える第４のＬＵＴにおける対数値に基づき、被写体の明るさの指標値に対して、目標の画素積算値を得るための上記第１のステップにおける電荷蓄積時間及び上記第２のステップにおけるゲインを求めると共に、上記第１のステップにおける電荷蓄積時間及び上記第２のステップにおけるゲインをそれぞれの対数値に置き換える第３のＬＵＴを生成する第５のステップと、
上記第４のＬＵＴにより置き換えられた画素積算値の対数値、上記第３のＬＵＴにより置き換えられた撮影時の電荷蓄積時間の対数値及び撮影時のゲインの対数値により被写体の明るさの指標値を求め、求めた被写体の明るさの指標値により上記第５のステップで生成した上記第３のＬＵＴから、上記第１のステップにおける電荷蓄積時間と上記第２のステップにおけるゲインを決定する第６のステップとを
備えたことを特徴とする撮像方法。A first step of photoelectrically converting an optical image and outputting a video signal;
A second step of amplifying the video signal;
A third step of converting the amplified video signal into a digital video signal;
A fourth step of integrating the pixel values of the digital video signal in predetermined area units to obtain a pixel integrated value;
Configurable unit setting logarithmic value of the charge accumulation time is a minimum unit value, logarithm of the unit gain setting is configurable minimum unit value, and the fourth LUT replacing the pixel integration value in the fourth step to the logarithm The charge accumulation time in the first step and the gain in the second step for obtaining the target pixel integrated value with respect to the index value of the brightness of the subject are obtained based on the logarithmic value in FIG. A fifth step of generating a third LUT that replaces the charge accumulation time in step 2 and the gain in the second step with respective logarithmic values;
The index value of the brightness of the subject by the logarithm of the pixel integrated value replaced by the fourth LUT, the logarithm of the charge accumulation time at the time of shooting and the logarithm of the gain at the time of shooting replaced by the third LUT. A charge accumulation time in the first step and a gain in the second step are determined from the third LUT generated in the fifth step based on the calculated brightness value of the subject. An imaging method comprising the steps of:
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