JP4032262B2 - 電子カメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カメラに関し、特に、専用の露光センサを用いずに、露出を演算する場合において、迅速に露出を演算することができるようにした電子カメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
通常の銀塩カメラにおいては、露出を演算するために専用のセンサを設けており、そのセンサの出力から露出を演算するようにしている。
【0003】
これに対して、例えば電子カメラにおいては、より低コスト化を図るために、専用のセンサを設けずに、撮像素子の出力から露出を演算するようにする場合がある。図7は、このような場合における露出の演算の処理例を表している。
【0004】
最初に、ステップS61において、不定期間が経過するまで待機する。例えば、図8に示すように、電源をオンした後、CCDなどの撮像素子からは、NTSC方式の場合、1/30秒毎に1フレーム分の画像データの読み出し処理が行われるが、最初の3フレーム分程度の期間においては、CCDの出力が安定しない。そこで、CCDの出力が安定する第1乃至第3フレームまでの時間待機する。
【0005】
不定期間が経過したとき、ステップS61からステップS62に進み、予め設定されているデフォルトの露光量を設定する。例えば、絞りが固定されている場合、所定のシャッタ速度(時間)が設定される。
【0006】
次に、ステップS63において、ステップS62で設定されたシャッタ速度に対応する時間だけ露光が行われる。すなわち、シャッタ速度に対応する期間において発生した電荷が取り出され、ステップS64において、読み出される。露光と読み出しは、1フレーム毎に行われるため、図8のタイミングチャートに示すように、ステップS63の露光処理が所定のフレーム(例えば第3フレーム)において行われたとき、ステップS64の読み出し処理は、次のフレーム(例えば第4フレーム)において行われる。
【0007】
次に、ステップS65に進み、ステップS64で読み出した信号レベルが最適値となっているか否かが判定される。最適値となっていない場合、ステップS66に進み、ステップS62で設定した値に、予め設定されている加算値αを加算し、新たな設定値とする。そして、ステップS63に戻り、ステップS66で設定した新たな設定値に対応する露光が行われる。
【0008】
このステップS65とステップS66の新たな設定値を求める演算は、ステップS64における読み出し処理が行われた次のフレーム(例えば第5フレーム)において行われる。
【0009】
以上のような動作が繰り返し行われて、ステップS65において、読み出した信号レベルが最適値になったと判定された場合、撮影準備完了状態となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子カメラにおいては、このように、露光、読み出し、演算の3つの処理が、それぞれ異なるフレームにおいて行われるようになされているため、最適な露出量を決定するのに時間がかかる課題があった。ビデオカメラの場合、1フレーム分の画像だけを取り込むということはほとんどなく、少なくとも数秒以上の長さの画像を撮影するため、露出の演算にある程度時間がかかったとしても、実用上それほど問題になることはない。しかしながら、電子カメラの場合、取り込む画像は基本的には1フレームの画像である。このため、露出演算に数十フレーム以上の時間がかかると、通常の銀塩カメラにおいて1枚の写真を撮る感覚で画像を撮影することが困難になる課題があった。
【0011】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より迅速に最適な露出を演算することができるようにするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の電子カメラは、露出の演算の処理を開始する際に、受光手段により出力される信号が安定するまでの期間である不定期間が経過した後に、設定手段により第1の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第1の受光量で受光させて受光手段の第1の出力を求め、受光手段に第1の露光量で受光させた後に、設定手段により第2の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第2の受光量で受光させて受光手段の第2の出力を求め、第1の出力と第2の出力を比較して、第1の露光量と第2の露光量のうち最適な露光量に近い方を選択し、選択した露光量を、第1の露光量と第2の露光量の差より充分小さい所定の値だけ順次変化させた場合における受光手段の出力を元に、最適な露光量を決定することを特徴とする。
【0013】
請求項1に記載の電子カメラにおいては、露出の演算の処理を開始する際に、受光手段により出力される信号が安定するまでの期間である不定期間が経過した後に、第1の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第1の受光量で受光させた受光手段の第1の出力と、受光手段に第1の露光量で受光させた後に、第2の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第2の受光量で受光させた受光手段の第2の出力とを比較して、第1の露光量と第2の露光量のうち、最適な露光量に近い方が選択される。そして、選択した露光量から、所定の値だけ露光量を順次変化させた場合における受光手段の出力から、最適な露光量が決定される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【0015】
図1は、本発明を適用した電子カメラの一実施例の構成を示す斜視図である。本実施例の電子カメラ1においては、被写体を撮影する場合において、被写体に向けられる面が面X1とされ、ユーザ側に向けられる面が面X2とされている。面X1の上端部には、被写体の撮影範囲の確認に用いられるファインダ2と、被写体の光画像を取り込む撮影レンズ3が設けられている。
【0016】
電子カメラ1の左側面(面Y1)には、被写体を撮像するときに操作されるレリーズスイッチ10及び電源スイッチ11が設けられている。このレリーズスイッチ10及び電源スイッチ11は、面X1の上端部に設けられているファインダ2と、撮影レンズ3よりも鉛直下側に配置されている。
【0017】
次に、本実施例の電子カメラ1の内部の電気的構成を、図2のブロック図を参照して説明する。複数の画素を備えているCCD31は、各画素に結像した光画像を画像信号(電気信号)に光電変換するようになされている。CCD駆動回路(VDRV)35は、ディジタルシグナルプロセッサ(以下、DSPという)34に制御され、CCD31を駆動するようになされている。
【0018】
相関二重サンプリング回路(以下、CDS回路という)およびAGC回路32は、CCD31が光電変換した画像信号を所定のタイミングでサンプリングするとともに、そのレベルが所定のレベルになるように制御するようになされている。アナログ/ディジタル変換回路(以下、A/D変換回路という)33は、CDS回路およびAGC回路32でサンプリングした画像信号をディジタル化してDSP34に供給するようになされている。
【0019】
DSP34は、入力されたR,G,Bの画像データに対して、ガンマ補正等を施すとともに、これらのデータから、輝度データと色差データを演算してバッファメモリ37に供給し、記憶させる。圧縮伸張回路およびメモリコントローラ36は、バッファメモリ37に記憶された画像データをJPEG方式で圧縮し、メモリカード38に転送し、記憶させる。
【0020】
CPU39には、レリーズスイッチ10、電源スイッチ11などよりなる操作スイッチ40から、CPU39に対して、各種の指令を入力することができる。CPU39は、これらの指令に対応して、CPU制御バスを介して各回路を制御するようになされている。
【0021】
次に、図3と図4のフローチャートを参照して、露出量を演算する場合の処理について説明する。この処理は、ユーザがレリーズスイッチ10を半押し状態にしたとき開始される。
【0022】
最初に、ステップS1において、レリーズスイッチ10を半押し状態にした後、不定期間が経過するまで待機する。この不定期間は、例えば、3フレームの期間とすることができる。
【0023】
次に、ステップS2に進み、CPU39は、DSP34を制御し、露光量Sを設定させる。具体的には、例えば、絞りは一定として、シャッタ速度を1/2000秒に設定させる。
【0024】
次に、ステップS3に進み、ステップS2で設定した露光量に対応する露光を行う。すなわち、CPU39はDSP34を制御し、CCD31において、1/2000秒の時間、信号電荷を蓄積させる。
【0025】
ステップS4においては、露光量Mが設定される。この露光量Mとしては、例えば、1/250秒のシャッタ時間を設定する。そして、ステップS5においては、ステップS4で設定した露光量に対応する露光を行う。すなわち、CCD31において、1/250秒だけ信号電荷を蓄積する動作を行う。そして、ステップS6において、ステップS3で行った露光量Sに対応する露光により、充電された信号電荷を読み出す処理を実行する。
【0026】
次に、ステップS7に進み、露光量Lを設定する。具体的には、例えば、1/30秒のシャッタ時間を設定する。そして、ステップS8において、CCD31に対し、1/30秒の時間だけ信号電荷を蓄積させる。さらに、ステップS9において、ステップS5で行った露光量Mに対応する露光により蓄積された信号電荷を読み出す処理を行う。
【0027】
ステップS10においては、ステップS6で読み出された露光量Sに対応する信号のレベルを演算し、バッファメモリ37に格納する。
【0028】
次に、ステップS11において、ステップS8で行った露光量Lに対応する露光による信号電荷の読み出しを行う。また、ステップS12においては、露光量Mに対応する露光の結果得られた信号レベルを演算し、これをバッファメモリ37に記憶させる。
【0029】
次に、ステップS13においては、ステップS8で行われた露光量Lに対応する露光の結果得られた信号レベルの演算と、得られた結果のバッファメモリ37への格納処理が行われる。
【0030】
このようにして、露光量S,MまたはLに対応する露光の結果得られた信号レベルをステップS14において比較し、適正露出に最も近いものを選択する。例えば、信号レベルとして0乃至255の256段階のレベルが存在する場合、その中間値のレベル128が適正露出において得られる信号レベルであるとされる。この場合、3つの信号レベルのうち、128に最も近いものが選択される。
【0031】
そして、ステップS15において、CPU39は、ステップS14で選択した露光量に対して、予め設定してある所定の加算値αを加算して、新たな露光量を設定する。この値αは、例えば図5に示すように決定される。
【0032】
すなわち、ステップS14で選択された信号レベルEが200以上の値であるとき、αは−3/2(EV)とされる。レベルEが160以上200未満のとき、αの値は−1.0、レベルEが140以上160未満の場合、αの値は−1/2、レベルEが132以上140未満の場合、αの値は−1/4とされる。また、レベルEが118以上125未満の場合、αの値は1/4、レベルEが100以上118未満の場合、αの値は1/2、レベルEが70以上100未満の場合、αの値は1.0、レベルEが70未満の場合、αの値は3/2とされる。そして、レベルEの値が125以上132未満の場合、すなわち、128±3の範囲内にあるとき、最適なシャッタ時間(露光量)が求められたものとして、αの値は設定されない(0とされる)。
【0033】
なお、図5においては、αの値がEVで表されているが、実際には、そのEV値に対応するシャッタ時間とされる。
【0034】
ステップS15において、このように新たな露光量が設定されると、ステップS16に進み、設定された露光量に対応する露光が行われる。そして、ステップS17に進み、ステップS16で行われた露光に対応する信号電荷の読み出しが行われ、ステップS18で、信号レベルが128±3の範囲内にあるか否かが判定される(125以上132未満の値であるか否かが判定される)。ステップS18において、信号レベルが128±3の範囲内に存在しないと判定されたとき、ステップS19に進み、ステップS15で設定したシャッタ時間に加算値αが加算され、新たな設定値とされる。そして、ステップS16に戻り、それ以降の処理が実行される。
【0035】
以上のステップS16乃至ステップS19の処理が、ステップS18において、信号レベルが128±3の範囲内に入るまで繰り返し実行される。
【0036】
ステップS18で、信号レベルが128±3の範囲内の値となったと判定されたとき、ステップS20に進み、CPU39は、撮影準備が完了した場合の処理を行い、ステップS21において、レリーズスイッチ10が全押し状態になったか否かを判定する。レリーズスイッチ10が全押し状態になったと判定されない場合、ステップS22に進み、レリーズスイッチ10を半押し状態にした後、予め設定してある一定の時間が経過したか否かが判定される。一定時間がまだ経過していないとき、ステップS21に戻り、ステップS21,S22の処理が繰り返し実行される。
【0037】
ステップS21において、レリーズスイッチ10が全押し状態にされたと判定された場合、ステップS23に進み、CPU39は、ステップS15またはS19で設定した露光量(シャッタ時間)で撮影動作を実行する。
【0038】
すなわち、DSP34は、CCD31に対して、選択されたシャッタ時間に対応する時間だけ信号電荷を蓄積させ、その信号電荷をCDS回路およびAGC回路32に読み出し、サンプリングさせるとともに、そのレベルを所定のレベルに制御させる。そして、A/D変換回路33において、A/D変換させた後、DSP34において、ガンマ補正等を施すとともに、輝度データと色差データを演算し、バッファメモリ37に記憶させる。圧縮伸張回路およびメモリコントローラ36は、バッファメモリ37に記憶された画像データを読み出し、JPEG方式で圧縮し、メモリカード38に転送し、記憶させる。
【0039】
一方、ステップS22において、レリーズスイッチ10が半押し状態にされた後、一定時間が経過したと判定された場合においては、CPU39は、処理を終了させる。
【0040】
以上の動作をタイミングチャートに示すと、図6に示すようになる。すなわち、レリーズスイッチ10を半押し状態にした後、第1フレーム乃至第3フレームまでの期間(不定期間)待機し、次の第4フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて、露光量S(シャッタ時間=1/2000秒)の設定が行われる。そして、第4フレームにおいて、露光量Sに対応する露光が行われる。露光量Sに対応する露光が終了したとき、次の第5フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて、露光量M(1/250秒)の設定が行われ、第5フレームにおいて、露光量Mに対応する露光が行われるとともに、第4フレームにおける露光量Sに対応する露光の読み出しが行われる。
【0041】
さらに、次の第6フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて、露光量L(1/30秒)の設定が行われ、第6フレームにおいて、露光量Lに対応する露光が行われるとともに、第5フレームにおいて行われた露光量Mに対応する露光の読み出しが行われる。さらに、第6フレームにおいては、第4フレームにおいて行われ、第5フレームにおいて読み出された露光量Sに対応する信号の演算と、その演算結果の格納処理が行われる。
【0042】
次の第7フレームにおいては、第6フレームにおいて行われた露光量Mに対応する露光の読み出しが行われるとともに、第6フレームにおいて読み出された露光量Mにおける露光結果の演算と、その格納処理が行われる。
【0043】
次の第8フレームにおいては、第7フレームにおいて読み出された露光量Lの演算が行われるとともに、その演算結果がバッファメモリ37に格納される。この第8フレームにおいては、さらに、第6フレームにおいて格納された露光量Sに対応する信号、第7フレームにおいて格納された露光量Mに対応する信号、および第8フレームにおいて格納された露光量Lに対応する信号のレベルの比較が行われ、最適値(128)に近い値に対応するシャッタ時間が選択される。すなわち、1/2000秒、1/250秒、1/30秒のうちのいずれか1つのシャッタ時間が選択される。
【0044】
次の第9フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて、その時間に加算値αの値が加算されたシャッタ時間が設定される。そして、第9フレームにおいて、その設定に対応する露光が行われ、次の第10フレームにおいて、第9フレームにおける露光に対応する信号電荷の読み出しが行われる。さらに、次の第11フレームにおいて、第10フレームで読み出された信号のレベルを求める演算が行われる。そして、その演算結果に対応して、次の第12フレームの垂直同期信号のタイミングにおいて、新たな露光量の設定が行われる。以下、同様の処理が、最適な信号レベル(=128±3)が得られるまで繰り返し実行される。
【0045】
図6のタイミングチャートを図8のタイミングチャートと比較して明かなように、図8のタイミングチャートにおいては、図6のタイミングチャートにおける第9フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて設定される露光量を決定するのに、長い時間を要する。これに対して、図6のタイミングチャートにおいては、第9フレームの直前の垂直同期信号のタイミングにおいて設定される露光量は、1/2000秒、1/250秒、または1/30秒のシャッタ時間のうち、最も最適なシャッタ時間に近い値に対応して設定される。そして、第9フレーム以降では、図8の第3フレーム以降の処理と同様の処理が行われる。このように、この実施例によれば、比較的大きく離れた3つの露光量を設定し、その中で、最も最適な信号レベルが得られる露光量を選択し、選択した露光量を、充分小さい加算値αずつ変更するようにしたので、迅速に最適な露光量を決定することができる。
【0046】
なお、以上の実施例において、最初に3つの露光量を設定するようにしたが、少なくとも2つの露光量を設定してもよい。
【0047】
以上の実施例においては、絞りを固定し、シャッタ時間だけで露光量を変更するようにしたが、絞り値だけを変更したり、絞り値とシャッタ時間との組み合わせを変更したり、絞り値、シャッタ時間および信号レベル(自動ゲインコントロール)(AGC)の組み合わせを変更したりすることで、露光量を変更することも可能である。
【0048】
例えば、シャッタ時間と信号レベル(AGC)を固定とし、絞り値(F)を次のように規定することで、上記した露光量L,M,Sを設定することができる。
L:F1.4
M:F4
S:F11
【0049】
また、AGCを固定とし、絞り値(F)とシャッタ時間T(秒)を次のように設定することで、露光量L,M,Sを設定することができる。
L:F2.8 T=1/60
M:F4 T=1/250
S:F8 T=1/500
【0050】
また、上記実施例においては、概略の露出量を決定した後、さらに正確な露光量を決定するのに、αだけシャッタ時間を変更し、微調整するようにした。この微調整も、絞りを制御することで行うようにすることも可能であるが、一般的に、絞りは、1/2EV刻みでしか、すなわち、粗い刻みでしか制御することができないため、露光量を微細に変更するには、上記実施例に示したように、シャッタ時間で制御するようにするのが好ましい。但し、シャッタ時間は1水平同期単位(63.5μs)での制御しかできないので、さらに高精度の制御を必要とする場合には、信号レベルの制御(ゲインコントロール)とシャッタ時間の制御を併用するのが好ましい。
【0051】
あるいはまた、さらにこれらを組み合わせて、低輝度被写体(シャッタ時間が1/60秒より長くなる被写体)に対しては、絞りとゲインコントロールとの組み合わせで露光量を制御し、中輝度被写体に対しては、ゲインコントロールを固定とし、シャッタ時間と絞り値で露光量を制御し、高輝度被写体に対しては、絞り値を最小絞り値として、ゲインコントロールとシャッタ時間で露光量を制御するようにすることもできる。
【0052】
【発明の効果】
以上の如く、請求項1に記載の電子カメラによれば、露出の演算の処理を開始する際に、受光手段により出力される信号が安定するまでの期間である不定期間が経過した後に、第1の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第1の受光量で受光させた受光手段の第1の出力と、受光手段に第1の露光量で受光させた後に、第2の露光量を設定し、被写体からの光を受光手段に第2の受光量で受光させた受光手段の第2の出力とを比較して、第1の露光量と第2の露光量のうち、最適な露光量に近い方を選択し、選択した露光量から、第1の露光量と第2の露光量の差より充分小さい所定の値だけ露光量を順次変化させた場合における受光手段の出力に基づいて、最適な露光量を決定するようにしたので、迅速に最適な露光量を決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した電子カメラの一実施例の構成を示す斜視図である。
【図2】図1に示す電子カメラの内部の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】図2に示す実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図4】図3に続くフローチャートである。
【図5】図3のステップS15の処理における信号レベルと加算値αとの関係を説明する図である。
【図6】図2の実施例の動作を説明するタイミングチャートである。
【図7】従来の電子カメラにおける動作を説明するフローチャートである。
【図8】従来の電子カメラにおける動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 電子カメラ
2 ファインダ
3 撮影レンズ
10 レリーズスイッチ
11 電源スイッチ
31 CCD
32 CDS回路およびAGC回路
34 DSP
36 圧縮伸張回路およびメモリコントローラ
38 メモリカード
39 CPU
Claims (3)
- 被写体からの光を受光し、前記被写体の画像に対応する信号を出力する受光手段と、
前記被写体からの光を前記受光手段に受光させる露出を設定する設定手段と、
前記受光手段の出力を記録媒体に記録する記録手段と、
前記設定手段に設定する露出を演算する演算手段と
を備える電子カメラにおいて、
露出の演算の処理を開始する際に、前記受光手段により出力される信号が安定するまでの期間である不定期間が経過した後に、前記設定手段により第1の露光量を設定し、前記被写体からの光を前記受光手段に前記第1の受光量で受光させて前記受光手段の第1の出力を求め、
前記受光手段に前記第1の露光量で受光させた後に、前記設定手段により第2の露光量を設定し、前記被写体からの光を前記受光手段に前記第2の受光量で受光させて前記受光手段の第2の出力を求め、
前記第1の出力と第2の出力を比較して、前記第1の露光量と第2の露光量のうち最適な露光量に近い方を選択し、
選択した前記露光量を、前記第1の露光量と第2の露光量の差より充分小さい所定の値だけ順次変化させた場合における前記受光手段の出力を元に、最適な露光量を決定する
ことを特徴とする電子カメラ。 - 前記受光手段に前記第2の露光量で受光させた後に、前記設定手段によりさらに第3の露光量を設定して前記被写体を撮影し、前記受光手段の第3の出力を求め、
前記第1の出力乃至第3の出力を比較して、最適な露光量に最も近い露光量を選択し、
選択した前記露光量を、前記第1の露光量と第2の露光量の差、および前記第2の露光量と第3の露光量の差より充分小さい所定の値だけ順次変化させた場合における前記受光手段の出力を元に、最適な露光量を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の電子カメラ。 - 前記第1乃至第3の露光量は、それぞれ異なるシャッタ速度で規定する
ことを特徴とする請求項2に記載の電子カメラ。
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