JP5573436B2 - 露出制御装置及びそれを備える電子カメラ - Google Patents

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Description

本発明は、設定された感度範囲における露出制御装置と該露出制御装置を備える電子カメラに関する。
従来から、電子カメラで適正な露出を得るために、以下の式(1)によるAPEX(Additive System of Photographic Exposure)演算を行って露出量EV(Exposure Value)を求めている。
EV=TV+AV=BV+SV・・・(1)
ここで、TVはAPEX単位によるシャッタ速度であり、実際のシャッタ速度が1秒のときが0で、シャッタ速度が1段階速くなるごとに数値が1ずつ増える値である。また、AVはAPEX単位による絞り値であり、実際の絞りがf/1.0のときに0で、絞りが1段階絞り込まれるごとに数値が1ずつ増える値である。BVはAPEX単位による被写体輝度あり、SVはAPEX単位による露出感度である。
適正な露出とは、電子カメラの撮像素子の結像面に映った被写体の画像の最も明るい点と最も暗い点の露出量が、撮像素子の露出域に収まるように、絞りとシャッタ速度を調整したものである。ISO感度が同じであれば、被写体の画像の明るさに関係なく、撮像素子の結像面における露出量の分布範囲が、常に同じ露出域に収まるように調整しなければならない。ISO感度が決まると、適正な露出域が決まる。そして、被写体の画像の輝度分布が適正な露出域と一致するように絞りとシャッタ速度を調整する。
電子カメラにおいては、露出感度SVが変更可能である場合に、被写体輝度BVに応じて、絞り値AV、シャッタ速度TV、露出感度SVが演算される。適正な露出を得るために露出感度を変更する露出制御装置として、特許文献1に提案されているものがある。特許文献1では、被写体輝度BVと設定された露出感度SVsとから露出量EVを算出する。そして、算出された露出量EVに基づいて制御絞り値AVc及び制御シャッタ速度TVcを決定する。また、上記の露出量EV,絞り値AVc、シャッタ速度TVcから露出偏差ΔEVを求め、ΔEVの値に基づいて露出が適正か否かを判定する。そして、露出が適正でない場合は、設定された露出感度SVsとΔEVの値を用いて制御露出感度SVcを求め、得られた制御露出感度SVcを露出感度SVsの代わりに用いることで、適正な露出量を設定した撮影を実行することができる。
特開2003−189175号公報
ところが、上記のような従来の露出制御装置では、被写体の明るさから絞りとシャッタ速度を決定し、必要に応じて露出感度を変更しており、ユーザが設定したISO感度の範囲は考慮されていない。そのため、例えばユーザが設定したISO感度の範囲内においてISO感度を自動変更して撮影を行う場合、ユーザがISO感度の上限を上げることで、絞りをより絞ったりシャッタ速度をより速くして撮影することを許容しているにもかかわらず、ISO感度を変更する条件は一定であるため、ユーザの意図しない手ぶれや被写体ぶれが発生して撮影が失敗する可能性がある。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、ユーザによるISO感度の変更に応じて絞りとシャッタ速度を決定して、ユーザの意図した撮影をより好適に実行することである。
上記の課題を解決する本発明の一実施形態に係る露出制御装置は、測光して算出される露出量に基づいて、所定のプログラム線図からシャッタ速度及び絞りを設定する露出制御装置であり、撮影に使用するISO感度の少なくとも上限値又は下限値を設定するISO感度設定手段と、ISO感度設定手段によって設定されるISO感度の上限値又は下限値に応じて、所定のプログラム線図においてISO感度を変更するポイントを決定するISO感度変更ポイント決定手段とを有する。これにより、設定されるISO感度に応じて、ISO感度の変更を急激に又は緩やかに変更することができる。
好ましくは、ISO感度変更ポイント決定手段は、ISO感度設定手段によるISO感度の上限値の増減に合わせて、ISO感度を変更するポイントを変える。また、ISO感度変更ポイント決定手段は、ISO感度設定手段によるISO感度の下限値の増減に合わせて、ISO感度を変更するポイントを変える。あるいは、ISO感度変更ポイント決定手段は、ISO感度設定手段によるISO感度の範囲の幅の増減に合わせて、ISO感度を変更するポイントを変える。そして、ISO感度変更ポイント決定手段はさらに、ISO感度の範囲の幅の上限値又は下限値に応じて、ISO感度を変更するポイントを変える。さらに、本発明の別の実施形態として、上記の露出制御装置を備える電子カメラを提供することもできる。
本発明の露出制御装置及び該露出制御装置を備える電子カメラによれば、ISO感度が自動的に変更されるようにカメラが設定されている場合に、ユーザが設定したISO感度の範囲に応じてプログラム線図におけるISO感度が上がるポイントが変わるため、ユーザ設定から判断可能な撮影時のノイズ許容度を加味しつつ、当該ノイズ許容度の範囲内において手ぶれや被写体ぶれを回避して好適な被写界深度を確保した、より失敗の少ない撮影を実現することができる。
図1は、本発明の実施形態における露出制御装置を備える電子カメラの概略の構成を示すブロック図である。 図2は、本発明の実施形態において露出制御装置により使用されるプログラム線図の一例である。 図3は、本発明の実施形態における露出制御処理のフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における露出制御装置及び該露出制御装置を備える電子カメラについて説明する。なお、複数の図にまたがって同じ部材を示す場合は同じ番号を付すこととする。
図1に、本発明の一実施形態における露出制御装置を備える電子カメラ100の概略の構成を示す。被写体からの光は、レンズ10を通過する。レンズ10を通過した光は、絞り11によって光量が調節される。フォーカルプレーンシャッタ12は、CPU18により決定されたシャッタ速度に基づいて所定の時間だけ開口し、レンズ10及び絞り11を通過した光を撮像素子13に進行させる。撮像素子13は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)などからなり、受光した光を光電変換により画像信号に変換して出力する。
撮像素子13において、光電変換された画像信号は、AFE(Analog Front End)によってノイズ除去され、デジタル信号に変換される。撮像素子13によってデジタル信号に変換された画像信号は、映像エンジン14に送られる。映像エンジン14において、画像信号に対して、ホワイトバランス、補正処理、補間処理、マトリクス演算、γ補正、輪郭強調、画像サイズ変換などの種々の画像処理が施される。映像エンジン14によって画像処理が施された画像信号は、カラー画像としてLCD(Liquid Crystal Display)15に表示される。また、映像エンジン14から出力される画像信号は、図示しないメディアコントローラを経由して電子カメラ100に挿入されたSDメモリカードなどの外部の記録メディアに記憶することもできる。
CPU18は、電子カメラ100の全体の動作を制御する。また、CPU18は、ユーザからの各種操作の入力部であるスイッチ19からの制御信号に基づいて、電子カメラ100内の各部の動作を制御する。なお、以下の制御処理の説明において、ユーザが設定したISO感度の範囲内においてISO感度が自動的に変更されるように電子カメラ100が設定されているものとする。例えば、ユーザは、撮影時のカメラぶれなどを防ぐ対策を行ってノイズの少ない高画質の画像を得たいと考えている場合はISO感度の上限値を低感度寄りに設定する。また、カメラぶれなどを懸念して、ノイズがある程度発生しても失敗のない画像を得たいと考えている場合はISO感度の上限値を高感度寄りに設定する。メモリ17には、CPU18が実行する種々のプログラムのほか、プログラム線図や感度設定値などの電子カメラ100の各種制御に必要なデータが格納されている。CPU18は、各種操作に応じてメモリ17内に格納されたデータを用いて電子カメラ100の制御を行う。
測光手段としての測光センサ16は、例えばフォトダイオードなどの光電変換素子から構成されており、被写体輝度に関する情報を得るためのセンサである。測光センサ16は、格子状に複数に分割された受光センサ部を備えており、撮像素子13の撮像面の略全体を視野としている。測光センサ16の出力に対して、CPU18において露出演算が行われ、被写体輝度が算出される。
図2に、本実施形態において使用されるプログラム線図を示す。図2に示すプログラム線図は、ISO感度がISO400の場合のプログラム線図である。便宜上、図2において、ISO感度を上げる場合、プログラム線図のグラフの形は変わらずにEVの各値が大きい側にシフトするものとする。すなわち、例えばISO感度をISO400から1レベル上げてISO800に変更した場合、ISO800のプログラム線図は、図2に示すISO400のプログラム線図において、各EVを値の大きい側に1EVずつシフトさせた線図となる。本実施形態においては、測光センサ16の出力から得られる被写体輝度に基づいてEVを求め、得られるEVからプログラム線図において規定されるシャッタ速度より遅いシャッタ速度が選択される場合にISO感度が上がる。ISO感度を上げることにより、得られるEVから規定されるシャッタ速度が速くなる。なお、図2からわかるように、シャッタ速度は、EV換算で1EVごとに変更することができる。さらに、プログラム線図のグラフ上の位置によっては、シャッタ速度と共に絞りも大きくなる。例えば図2の場合、EVが5〜19の範囲において絞りとシャッタ速度が共に変化する。
次に、本実施形態における、具体的なISO感度の上げ方について説明する。本実施形態において、ユーザは、撮影において許容するISO感度の範囲を指定する。一般に、手ぶれ限界シャッタ速度は、焦点距離(35mmフィルム換算値)に依存し、1/焦点距離(秒)として規定される。たとえば、焦点距離が35mmフィルム換算値で60mmの場合、1/60秒が手ぶれ限界シャッタ速度となる。本実施形態のプログラム線図において、ISO感度の範囲がユーザ変更前の既定の範囲に設定されている場合、ISO感度を上げるポイントは、手ぶれ限界シャッタ速度−1EVに相当するシャッタ速度としている。
図2を参照しながら、ISO感度の変更の具体例を説明する。ここでは、電子カメラ100のレンズ10の手ぶれ限界シャッタ速度が1/250秒であるとする。ユーザは、ISO感度設定手段としてのスイッチ19を操作してISO感度の範囲を変更する。まず、ユーザによって設定されたISO感度の範囲が、既定の範囲としてISO400−1600であるとする。このとき、図2の「1」により示すポイント(シャッタ速度1/125秒、絞り2)をISO感度を上げるポイントとする。また、ユーザがISO感度の上限値を高感度側に1レベル上げて、ISO400−3200に変更した場合、図2の「2」により示すポイント(シャッタ速度1/250秒、絞り2.8)をISO感度を上げるポイントとする。そして、ユーザがISO感度の上限値を高感度側にさらに1レベル上げて、ISO400−6400に変更した場合、図2の「3」により示すポイント(シャッタ速度1/500秒、絞り4)をISO感度を上げるポイントとする。なお、これらのISO感度を上げるポイントの決定や変更は、ISO感度変更ポイント決定手段であるCPU18により実行される。
電子カメラ100により測光を行い、測光センサ16の出力に基づいて得られるEVが7であると判定されたとする。このとき、ユーザによるISO感度の範囲が既定のISO400−1600に設定されている場合、図2のプログラム線図より、ISO400においては、EVが7であるとき、シャッタ速度1/125秒、絞り2に設定される。既定のISO感度の範囲においてISO感度を上げるポイントでのシャッタ速度(1/125秒)を下回らないため、ISO感度は上げずに、ISO400、シャッタ速度1/125秒、絞り2にて撮影が実行される。
次に、ユーザがISO感度の範囲をISO400−3200に設定した場合、ISO400におけるプログラム線図によって設定されるシャッタ速度1/125秒は、図中「2」により示されるポイントのシャッタ速度1/250秒を下回る。ISO400におけるプログラム線図において、シャッタ速度1/250秒に相当するEVは9である。そこで、使用するプログラム線図をISO400から2レベル上げてISO1600に変更する。ISO1600におけるプログラム線図では、EVが7であるとき、シャッタ速度1/250秒、絞り2.8に設定される。したがって、ユーザがISO感度の範囲をISO400−3200に設定した場合は、ISO1600、シャッタ速度1/250秒、絞り2.8にて撮影が実行される。
そして、ユーザがISO感度の範囲をISO400−6400に設定した場合、ISO400−3200に設定した場合と同様に、ISO400におけるプログラム線図によって設定されるシャッタ速度1/125秒は、図中「3」により示されるポイントのシャッタ速度1/500秒を下回る。ISO400におけるプログラム線図において、シャッタ速度1/500秒に相当するEVは11である。そこで、使用するプログラム線図をISO400から4レベル上げてISO6400に変更する。ISO6400におけるプログラム線図では、EVが7であるとき、シャッタ速度1/500秒、絞り4に設定される。したがって、ユーザがISO感度の範囲をISO400−6400に設定した場合は、ISO6400、シャッタ速度1/500秒、絞り4にて撮影が実行される。
なお、使用するプログラム線図のISO感度を上げた場合は、各EVはシフトするが、ISO感度が上がるポイント、すなわちシャッタ速度と絞りは変わらない。したがって、例えばユーザが設定したISO感度がISO400−1600である場合、ISO400以外のプログラム線図でもISO感度を上げるポイントは、シャッタ速度1/125秒、絞り2である。
図3に、本実施形態における露出制御のフローチャートを示す。図2の説明と同様に、既定のISO感度の範囲はISO400−1600であり、ユーザがあらかじめISO感度を設定しているものとする。まず、電子カメラ100の測光センサ16の出力に基づいて得られる被写体輝度に基づいてEVが算出される(ステップS101)。次に、既定のISO感度の範囲の下限値であるISO400のプログラム線図において算出されたEVに基づいて、シャッタ速度と絞りを決定する(ステップ103)。続いて、ステップS105において、ユーザが設定したISO感度の範囲が既定の範囲(ISO400−1600)であるか否かを判定する。ユーザがISO感度の範囲の上限値を既定の範囲の値(ISO1600)から変更している場合は、ステップS107に進む。ステップS107において、ユーザが設定したISO感度の範囲の上限値に基づいて、プログラム線図においてISO感度を上げるポイントを決定する。なお、ステップS105において、ユーザが既定のISO感度の範囲を変更していないと判定された場合は、上述の通り、ISO感度を上げるポイントを、手ぶれ限界シャッタ速度−1EVに相当するシャッタ速度としているため、このポイントを変更する必要はない。したがって、ステップS105からステップS109に進む。
ステップS109においては、ステップS105又はステップS107において決定されたISO感度を上げるポイントと、ステップS101において算出されたEVにより決定されるポイントを比較する。そして、ステップS101において算出されたEVにより決定されるシャッタ速度(ステップS103において決定されたシャッタ速度)がステップS105又はステップS107において決定されたISO感度を上げるポイントのシャッタ速度を下回らなくなるまで、ISO感度をISO400から1レベルずつ上げていく。なお、ユーザが設定したISO感度の上限値までISO感度を上げてもステップS101において算出されたEVにより決定されるシャッタ速度が、ステップS105又はステップS107において決定されたISO感度を上げるポイントのシャッタ速度を下回る場合は、それ以上ISO感度を上げずに当該上限値のISO感度におけるプログラム線図によって決定されるポイントを採用する。
ステップS109においてISO感度を上げたら、ステップS111において当該ISO感度のプログラム線図を用いてステップS101において算出されたEVからシャッタ速度及び絞りを決定し、ステップS113に進む。ステップS113において、ステップS111において算出されたシャッタ速度及び絞りを用いて撮影を実行する。
したがって、ユーザがISO感度の上限値を上げた場合、ISO感度を上げることによる撮影画像におけるノイズの発生に対する許容度も高くなるとみなし、被写体輝度が低い場合に、プログラム線図においてより大きな絞りかつより速いシャッタ速度を閾値として、より積極的にISO感度を上げて撮影を行うことができる。このため、ノイズ発生の度合いをユーザが許容する範囲内に収めつつ、手ぶれや被写体ぶれを防いで失敗の少ない撮影を実現することができる。
以上が本発明の実施形態についての説明であるが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において種々の変形が可能である。例えば、上記の説明では、ユーザはISO感度の上限値を変更しているが、下限値を変更した場合でも、ISO感度を変更してプログラム線図からシャッタ速度及び絞りを決定することができる。なお、ユーザがISO感度の下限値を変更した場合は、ISO感度を上げるポイントは、シャッタ速度が遅くなる側にシフトする。すなわち、図2のISO400のプログラム線図では、ユーザがISO感度の範囲(ISO400−1600)の下限値を1レベル下げてISO200に設定した場合、ISO感度を上げるポイントは、「4」により示されるポイントになる。
したがって、ISO感度の下限値が下げられた場合、ユーザがISO感度をできるだけ上げずにシャッタ速度を遅くしてもよいと考えているとみなすことができる。したがって、ISO感度が上がるポイントとして既定のポイントよりもシャッタ速度の遅いポイントを設定して、ISO感度の上昇を制御することにより、ユーザが意図していると考えられるより遅いシャッタ速度を採用しつつ、好適なISO感度における撮影を実現することができる。
また、設定されるISO感度の範囲内のISO感度のレベル数の増減、すなわちISO感度の幅に応じて、ISO感度が上がるポイントをシャッタ速度が遅くなる側あるいは速くなる側にシフトさせる構成とすることで、ユーザによるISO感度の変更により柔軟に対応したISO感度の選択を行うことができる。
上述の実施形態におけるプログラム線図を用いて説明すると、例えば、ISO400−1600の2レベルの幅を基準として、このISO感度範囲に対するISO感度を上げるポイントを「1」により示されるポイントとする。この場合、ユーザがISO感度をISO400−6400の4レベルまで幅を広げた場合、ISO感度を上げるポイントを「2」あるいは「3」により示されるポイントに変更する。また、ユーザがISO感度をISO400−1600からISO100−1600に変更した場合も、ISO感度の幅が4レベルまで広げられているため、ISO400−6400に変更した場合と同様に、ISO感度を上げるポイントを「2」あるいは「3」により示されるポイントに変更する。このように、ユーザによって変更されたISO感度の幅に基づいてISO感度を上げるポイントを変更することでも、本発明の効果を達成することができる。
さらに、ユーザが設定したISO感度の幅だけでなく、ISO感度の上下限を加味してISO感度を上げるポイントを変更することもできる。例えば、ISO100−1600に設定された場合とISO400−6400に設定された場合を考える。いずれもISO感度の幅は4レベルで同じであるが、ISO100−1600の方が低感度寄りのISO感度範囲であることから、ISO感度を上げるポイントを「1」により示されるポイントから「3」ではなく「2」により示されるポイントに変更する。また、ISO400−6400は高感度寄りのISO感度範囲であることから、ISO感度を上げるポイントを「1」により示されるポイントから「2」ではなく「3」により示されるポイントに変更する。このように同じ幅のISO感度範囲でも、低感度寄りの範囲であればユーザはノイズをより懸念し、高感度寄りの範囲であればカメラぶれなどをより懸念しているとみなしてISO感度を上げるポイントの変更の度合いを変えることで、より正確にユーザの意図を反映した撮影を行うことができる。
さらに、上記の説明では、ユーザはシャッタ速度や絞り値を指定していないが、シャッタ速度又は絞り値が固定された場合でも、測光により算出されたEVと固定されたシャッタ速度又は絞り値に基づいてISO感度が上がるポイントを決定し、決定されたポイントに基づいてプログラム線図に従ってISO感度を変更することで、上記と同様にユーザが意図した画像を撮影することができる。
そして、上記の説明では、ISO感度を上げるポイントをシャッタ速度を基準として決定しているが、絞りを基準として決定することもできる。なお、絞りを基準とする場合は、使用する各レンズの開放絞りを加味してISO感度を上げるポイントを決定する。また、上記の説明では測光センサの出力に基づいて被写体輝度を算出しているが、代わりに撮像素子の出力に基づいて被写体輝度を算出してもよい。
10 レンズ
11 絞り
13 撮像素子
16 測光センサ
17 メモリ
18 CPU
19 スイッチ
100 電子カメラ

Claims (5)

  1. 測光して算出される露出量に基づいて所定のプログラム線図からシャッタ速度及び絞りを設定する露出制御装置において、
    撮影に使用するISO感度の上限値を設定するISO感度設定手段と、
    前記ISO感度設定手段によって設定されるISO感度の上限値に応じて、前記所定のプログラム線図においてISO感度を変更するポイントを決定するISO感度変更ポイント決定手段と、
    を有し、
    前記ISO感度変更ポイント決定手段は、
    前記ISO感度設定手段によるISO感度の上限値の増減に合わせて、前記ISO感度を変更するポイントを変える、
    露出制御装置。
  2. 測光して算出される露出量に基づいて所定のプログラム線図からシャッタ速度及び絞りを設定する露出制御装置において、
    撮影に使用するISO感度の下限値を設定するISO感度設定手段と、
    前記ISO感度設定手段によって設定されるISO感度の下限値に応じて、前記所定のプログラム線図においてISO感度を変更するポイントを決定するISO感度変更ポイント決定手段と、
    を有し、
    前記ISO感度変更ポイント決定手段は、
    前記ISO感度設定手段によるISO感度の下限値の増減に合わせて、前記ISO感度を変更するポイントを変える、
    露出制御装置。
  3. 測光して算出される露出量に基づいて所定のプログラム線図からシャッタ速度及び絞りを設定する露出制御装置において、
    撮影に使用するISO感度の少なくとも上限値又は下限値を設定するISO感度設定手段と、
    前記ISO感度設定手段によって設定されるISO感度の上限値又は下限値に応じて、前記所定のプログラム線図においてISO感度を変更するポイントを決定するISO感度変更ポイント決定手段と、
    を有し、
    前記ISO感度変更ポイント決定手段は、
    前記ISO感度設定手段によるISO感度の範囲の幅の増減に合わせて、前記ISO感度を変更するポイントを変える、
    露出制御装置。
  4. 前記ISO感度変更ポイント決定手段はさらに、
    前記ISO感度の範囲の幅の上限値又は下限値に応じて、前記ISO感度を変更するポイントを変える、
    ことを特徴とする請求項に記載の露出制御装置。
  5. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載の露出制御装置を備える電子カメラ。
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