JP4313766B2 - 撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、レリーズボタンを備え、そのレリーズボタンの押下により静止画撮影を行なう、例えばデジタルカメラやカメラ内蔵の携帯電話機等の撮影装置に関する。

近年、従前の写真フィルム上に写真撮影を行なうタイプのカメラに代わりＣＣＤ撮像素子等の撮像素子上に結像した被写体を表わす画像データを得るデジタルのカメラが広く普及してきており、さらに、そのようなタイプのカメラが内蔵された携帯電話機も広く普及してきている。ここでは、それらを総称あるいは代表させて、デジタルカメラという名称で説明を続ける。

近年、デジタルカメラの高感度化が進み、ＩＳＯ１６００相当まで対応しているデジタルカメラも珍しくなくなってきている。また、年々ノイズ低減化処理技術が進歩し、ＩＳＯ１６００相当であっても低ノイズに撮影することが可能になってきている。

しかし、高感度化が進むに従い、撮像素子上に照射される光量に対する、その撮影素子から読み出される信号レベルのリニアリティ（直線性）が問題となってきている。

図６は、ＣＣＤ撮像素子のリニアリティの一例を示した図である。

この図６の横軸はＣＣＤ撮像素子上に照射される光量、縦軸はそのＣＣＤから読み出される信号のレベルを示している。

ＩＳＯ２００相当の感度での撮影の場合、この図６に示すほぼ全ての光量の領域が撮影に用いられ、感度が上がるほど、ＣＣＤ撮像素子に照射される光量が少なくなり、ＣＣＤ撮像素子から読み出された後の画像信号を増幅するアンプのゲインを上げることにより対処することになる。

ここで、この図６におけるＣＣＤ撮像素子に照射される光量とＣＣＤ撮像素子からの出力信号のレベルとの関係は、主に光量が少ない領域（図６に円Ｒで示す領域）でリニアリティが悪くなっている。このため、低感度設定の場合はそのリニアリティが悪い領域は全体の一部領域にとどまるが、高感度設定の場合、主にそのリニアリティの悪い領域を使うことになる。

ここで、撮像素子は一般にダイナミックレンジが十分ではなく、このため特許文献１に示すように、複数回に分けて測光が行なわれるが、リニアリティが悪いと複数回に分けて行なった測光がうまく繋がらず、各測光の繋ぎの部分で測光誤差が大きくなり、最終的には静止画撮影における露出が適正露出からずれることに繋がる。
特開平６−１３０４６２号公報

本発明は、上記事情に鑑み、撮像素子のリニアリティの悪さの露出演算への影響を低減させ、高精度の露出での静止画撮影を行なうことのできる撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の撮影装置は、
レリーズボタンを備えレリーズボタンの押下により静止画撮影を行なう撮影手段と、
静止画撮影に先立って静止画用の測光を行なう測光手段と、
撮影感度を選択する感度選択手段とを備え、
上記測光手段が所定の被写界輝度範囲を複数の部分輝度範囲に分割したときの各部分輝度範囲を分担した複数回の測光によって被写界輝度範囲全域の測光を行なうものであって、
撮影感度として所定の高感度が選択されている場合に、その高感度よりも低い撮影感度が選択されている場合と比べ、上記の被写界輝度範囲を相対的に多数の部分輝度範囲に分割して各部分輝度範囲を分担した相対的に多数回の測光によって上記の被写界輝度範囲全域の測光を行なうものであることを特徴とする。

本発明の撮影装置によれば、高感度が設定されたときに低感度が設定されたときに比べ測光しようとしている被写界輝度範囲を相対的に多数の部分輝度範囲に分割して測光を行なうため、高感度が設定された場合であっても高精度の測光が行なわれ、高精度な露光による静止画撮影が行なわれる。また、全ての感度において高感度が設定されたときと同一の部分輝度範囲に分割して測光をするのではなく、低感度が設定されたときには少ない数の部分輝度範囲に分割して測光をすることにより、全体として測光に要する時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の撮影装置の一実施形態であるデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。

図１に示すデジタルカメラ１０の前面中央部には、光学ズームレンズを含む撮影レンズ１１を内部に備えたズーム鏡胴１２が備えられている。また、このデジタルカメラ１０の前面上部には、撮影に同期してフラッシュ光を発するフラッシュ発光装置１３と、光学式ファインダ対物窓１４とが備えられている。

また、このデジタルカメラ１０の前面左側には、スライド式の電源スイッチ１５が備えられている。

さらに、このデジタルカメラ１０の上面には、レリーズボタン１６が備えられている。

図２は、図１に示すデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。

このデジタルカメラ１０には、前述した撮影レンズ１１を構成するズームレンズ２１およびフォーカスレンズ２２と、絞り径を多段階に調節可能なアイリス２３と、撮影レンズ（ズームレンズ２１およびフォーカスレンズ２２）およびアイリス２３を経由して結像された被写体像を受光してアナログ信号を生成するＣＣＤ撮像素子（以下、「ＣＣＤ」と称する）２４と、撮影レンズおよびアイリス２３を経由して入射してきた被写体光の、ＣＣＤ２４への照射時間を制限する機械式シャッタ２５が備えられている。

また、このデジタルカメラ１０には、ＣＣＤ２４での電子シャッタのタイミングや画像信号の読出し等のタイミングを制御するタイミングジェネレータとＣＣＤ２４から読み出したアナログ信号をデジタルの画像信号を生成するＡ／Ｄ変換回路とからなる読出回路２６と、その読出回路２６からのデジタルの画像信号をバスライン５０に伝達する画像入力コントローラ２７と、バスライン５０を介して入力されたデジタルの画像信号を輝度（Ｙ）と色（Ｃ）とで表わされるＹＣ信号に変換する画像信号処理回路２８とが備えられている。

さらに、このデジタルカメラ１０には、バスライン５０を介して入力されたＹＣ信号を圧縮処理する圧縮処理回路２９と、バスライン５０を介して入力されたＹＣ信号をＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ ＴＶ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）信号に変換するビデオエンコーダ３０が備えられている。ビデオエンコーダ３０から出力されたＮＴＳＣ信号は、液晶モニタ（以下、「ＬＣＤ」と称する）３１に供給されてそのＬＣＤ３１に画像が表示される。

また、デジタルカメラ１０には、このデジタルカメラ１０全体の制御を行なうＣＰＵ３２と、ズームレンズ２１、アイリス２３、フォーカスレンズ２２、およびメカニカルシャッタ２５をそれぞれ駆動する各モータドライバ３３〜３６と、図１に示すレリーズボタン１６の押下によりオンとなる２つのスイッチＳ１，Ｓ２が備えられている。これら２つのスイッチＳ１，Ｓ２のうちの一方のスイッチＳ１は、レリーズボタン１６が半押しされたときにオンとなるスイッチであり、もう一方のスイッチＳ２はレリーズボタン１６が全押しされたときにオンとなるスイッチである。そこで、以下では、レリーズボタン１６が半押しされている状態を「Ｓ１状態」、全押しされた後の状態を「Ｓ２状態」と称することがある。またデジタルカメラ１０の電源がオンとなっており、かつ撮影モードとなっているが未だレリーズボタン１６を押してない状態を「Ｓ０状態」と称することがある。

さらに、このデジタルカメラ１０には、各種時間を計測するためのタイマ３７、デジタルの画像信号に基づくコントラスト検知により合焦位置を検出するＡＦ検出回路３８、デジタルの画像信号に基づいて被写界輝度およびホワイトバランスを検出するＡＥ＆ＡＷＢ検出回路３９、デジタルの画像信号が一時的に記憶されるメモリ（ＳＤＲＡＭ）４０、圧縮処理回路２９で圧縮された後の画像信号を可搬型記録媒体である記録メディア１００に記録するためのメディアコントローラ４１が備えられている。

さらに、このデジタルカメラ１０には、レリーズボタン１６の押下に応じて撮影を行なう撮影モードと記録メディア１００に記録されている撮影済の画像を記録メディア１００から読み出して液晶モニタ３１に表示する再生モードとを切り替えたり、さらに撮影モードの中の各種モードや感度の切り替え、ズームレンズの繰出し等を行なうための各種スイッチからなるスイッチ群４２、図１に示すも電源スイッチ１５、その電源スイッチ１５のオン／オフにより制御され各部に電力を供給する電源回路４３、電源回路４３へ電力を供給する電力源としてのバッテリ４４、図２にも示す、撮影に同期して閃光を発光するフラッシュ発光装置１３が備えられている。

図３は、図１、図２に示すデジタルカメラの一般的な撮影シーケンスを示す図である。

電源がオン（ＯＮ）されると、撮影レンズが繰り出されるとともにＬＣＤ３１（図２参照）がオンとなり、その後、そのＬＣＤ３１上に、表示用の動画であるスルー画が表示される。その後、レリーズボタンが半押しされてＳ１状態に移行すると、静止画用の露光を決めるための測光（ＡＥ）および合焦位置の検出（ＡＦ）が行なわれ、それらＡＥやＡＦが終了すると再びスルー画表示が行なわれる。その状態で今度はレリーズボタンが全押しされる（Ｓ２状態となる）と、図２に示すブロック図中の読出回路２６による、ＣＣＤ２４に供給するタイミングクロックを静止画用のタイミングクロックに変更するなどの露光準備が行なわれ、露光準備の終了直後に露光が行なわれ、その後ＣＣＤ２４から画像信号が読み出され、読出し終了後に、ＣＣＤ２４に供給するタイミングクロックをスルー画用のタイミングクロックに変更するなどのスルー画表示のための準備が行なわれ、その後、次の撮影のためのレリーズボタンの押下が可能となる。

この図３に示す静止画ＡＥ，ＡＦのうちの静止画ＡＥでは、以下のようにして静止画用の測光が行なわれる。

図４は、本実施形態のデジタルカメラで使用されている通常の測光線図を示す図である。

本実施形態のデジタルカメラは、感度を、ＩＳＯ１００，ＩＳＯ２００，ＩＳＯ４００，ＩＳＯ８００，ＩＳＯ１６００のいずれかに設定することができ、この図４は、ＩＳＯ１６００を除く、ＩＳＯ１００〜ＩＳＯ８００の範囲内のいずれかの感度が設定された場合に採用される測光線図である。

ここでは、ＥＶ３〜ＥＶ１８の被写界輝度範囲が図４に（１），（２），（３）で示すように３回に分けて測光される。

（１）では、ＥＶ８で適正露出となるようにアイリスの絞り径や電子シャッタのシャッタスピード等が調整されて露光が行なわれ、被写界を複数（例えば１２８）の領域に分けたときの各領域のうちＥＶ３〜ＥＶ９．５の部分輝度範囲内にある領域について測光が行なわれ、（２）では、ＥＶ１２で適正露出となるようにアイリスの絞り径や電子シャッタのシャッタスピード等が調整されて露光が行なわれ、ＥＶ９．５〜ＥＶ１３．５の部分輝度範囲内にある領域について測光が行なわれ、（３）では、ＥＶ１６で適正露出となるようにアイリスの絞り径や電子シャッタのシャッタスピード等が調整されて露光が行なわれ、ＥＶ１３．５〜ＥＶ１８の部分輝度範囲内にある領域について測光が行なわれる。これにより、ＥＶ３〜ＥＶ１８の被写界輝度範囲全域について測光が行なわれる。このようにして３回に亘って分担して広い輝度範囲に亘る測光が行なわれ、これら３個分の測光結果に基づいて静止画用ＡＥ演算が行なわれ、静止画撮影時の露出が決定される。ここで、測光はＥＶ３〜ＥＶ１８の範囲について行なわれるが露出はＥＶ４〜ＥＶ１７の範囲で調節される。

この図４に示すように、各部分輝度範囲が分担して測光される結果、分担した測光どうしの繋ぎの部分がうまく繋がるか否かが問題となる。本実施形態のデジタルカメラの場合、ＩＳＯ１００〜ＩＳＯ８００ではほぼ問題ないが、この図４の測光線図をそのままＩＳＯ１６００に適用すると、図６を参照したリニアリティが低いことに起因して、例えば１２８の領域に分けたときのある領域については（１）の測光では露光オーバ（ＥＶ９．５よりも明るい）と判定されてその領域の測光は（２）の測光に委ねられ、（２）の測光では、その同じ領域が露光アンダ（ＥＶ９．５よりも暗い）と判定されてしまい、その領域の正しい測光が行なわれないことが生じ、静止画撮影用の露出決定が正確に行なわれない可能性がある。

図５は、本実施形態のデジタルカメラで採用されている高感度時の測光線図である。

この測光線図は、ＩＳＯ１６００が設定された場合に採用される測光線図であり、ここでは、ＥＶ３〜ＥＶ１８の範囲が４回に分けて測光される。

すなわち、（１）では、ＥＶ７で適正露出となるようにアイリスの絞り径や電子シャッタのシャッタスピード等が調整されて露光が行なわれ、被写界を複数（例えば１２８）の領域に分けたときの各領域のうちＥＶ３〜ＥＶ８．５の部分輝度範囲内にある領域について測光が行なわれ、（２）では、ＥＶ１０で適正露出となるようにアイリスの絞り径や電子シャッタのシャッタスピード等が調整され露光が行なわれて、ＥＶ８．５〜ＥＶ１１．５の部分輝度範囲内にある領域について測光が行なわれ、（３）では、ＥＶ１３で適正露出となるようにアイリスの絞り径や電子シャッタのシャッタスピード等が調整され露光が行なわれて、ＥＶ１１．５〜ＥＶ１４．５の部分輝度範囲内にある領域について測光が行なわれ、さらに、（４）では、ＥＶ１６で適正露光となるようにアイリスの絞り径や電子シャッタのシャッタスピード等が調整され露光が行なわれて、ＥＶ１４．５〜ＥＶ１８の部分輝度範囲内にある領域について測光が行なわれる。この４回の測光によりＥＶ３〜ＥＶ１８の被写界輝度範囲全域について測光が行なわれる。

このようにして４回に亘って分担して広い輝度範囲に亘る測光が行なわれ、これら４回分の測光結果に基づいて静止画用ＡＥ演算が行なわれ、静止画撮影時の露出が決定される。

図６を参照して説明したように、ＩＳＯ１６００ではリニアリティの悪い領域を使うことになるが、ここでは、図５に示すように４回に分けて測光しているため、１回の測光が分担する部分輝度範囲は狭くて済み、前述した、隣接する部分輝度範囲を分担する測光どうしの測光結果が矛盾するということが発生することが十分に低減され、静止画用の高精度の露出演算が行なわれる。

なお、ここでは、ＩＳＯ１００〜ＩＳＯ８００については図４に示す測光線図を採用し、ＩＳＯ１６００についてのみ図５に示す測光線図を採用したが、図４に示す測光線図を採用するのはＩＳＯ１００〜ＩＳＯ４００とし、ＩＳＯ８００とＩＳＯ１６００については図５に示す測光線図を採用するなど、高感度か否かの区切りとして上述した実施形態とは別の基準を採用してもよい。

またここでは高感度の場合に４回に分けた測光、それ以下の感度の場合は３回に分けた測光を行なったが、これも例示に過ぎず、測光しようとする被写界輝度範囲全域の広さや撮像素子のリニアリティの程度等に応じて、ここに示した例とは別の回数に分担して測光してもよい。

また、ここでは図１に示す外観のデジタルカメラについて説明したが、本発明は、「カメラ」としての外観を有する撮影装置のみに適用されるものではなく、例えば携帯電話内蔵のカメラ等にも適用することができる。

本発明の撮影装置の一実施形態であるデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。 図１に示すデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。 図１、図２に示すデジタルカメラの一般的な撮影シーケンスを示す図である。 本実施形態のデジタルカメラで使用されている通常の測光線図を示す図である。 本実施形態のデジタルカメラで採用されている高感度時の測光線図である。 ＣＣＤ撮像素子のリニアリティの一例を示した図である。

符号の説明

１０ デジタルカメラ
１１ 撮影レンズ
１２ ズーム鏡胴
１３ フラッシュ発光装置
１４ 光学式ファインダ対物窓
１５ 電源スイッチ
１６ シャッタボタン
２１ ズームレンズ
２２ フォーカスレンズ
２３ アイリス
２４ ＣＣＤ
２５ 機械式シャッタ
２６ 読出回路
２７ 画像入力コントローラ
２８ 画像信号処理回路
２９ 圧縮処理回路
３０ ビデオエンコーダ
３１ ＬＣＤ
３２ ＣＰＵ
３３，３４，３５，３６ モータドライバ
３７ タイマ
３８ ＡＦ検出回路
３９ 検出回路
４０ メモリ（ＳＤＲＡＭ）
４１ メディアコントローラ
４２ スイッチ群
５０ バス
１００ 記録メディア

Claims (1)

1. レリーズボタンを備え該レリーズボタンの押下により静止画撮影を行なう撮影手段と、
   静止画撮影に先立って静止画用の測光を行なう測光手段と、
   撮影感度を選択する感度選択手段とを備え、
   前記測光手段が所定の被写界輝度範囲を複数の部分輝度範囲に分割したときの各部分輝度範囲を分担した複数回の測光によって該被写界輝度範囲全域にわたる測光を行なうものであって、
   撮影感度として所定の高感度が選択されている場合に、該高感度よりも低い撮影感度が選択されている場合と比べ、前記被写界輝度範囲を相対的に多数の部分輝度範囲に分割して各部分輝度範囲を分担した相対的に多数回の測光によって該被写界輝度範囲全域の測光を行なうものであることを特徴とする撮影装置。

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