JP2007306064A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異なる複数の感度の受光素子を備えた撮像素子を有する撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus having an image pickup element including light receiving elements having a plurality of different sensitivities.
撮像素子(CCD)を搭載したデジタルカメラが普及しているが、近年、解像度を上げるためにCCDが高画素化、微細化している。従って、CCDの画素ピッチが非常に小さくなってきている。 Digital cameras equipped with an image sensor (CCD) are widely used, but in recent years, CCDs have become larger and finer in order to increase resolution. Therefore, the pixel pitch of the CCD is becoming very small.
一方、撮影時の露出制御では絞り値(F値)が調節されるが、F値を大きくすると回折現象により画質(解像度)が劣化することが知られている。また、CCDの画素ピッチが小さくなるほど、より小さなF値で劣化が生じる。 On the other hand, the aperture value (F value) is adjusted in exposure control at the time of shooting, but it is known that when the F value is increased, the image quality (resolution) deteriorates due to a diffraction phenomenon. Further, as the pixel pitch of the CCD becomes smaller, the deterioration occurs with a smaller F value.
そこで、最小絞り時の絞り値を所定値以下に制限すると共に、NDフィルタを設けて光量を制限するカメラが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では絞り値が制限されるため、被写体が明るい場合には露出制御が困難になる、という問題があった。また、NDフィルタを設けるとコストがかさむ。
However, since the aperture value is limited in the technique described in
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、被写体の明るさに応じて画質の劣化なく撮影可能に露出制御することができる撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of performing exposure control so as to be capable of photographing without deterioration of image quality in accordance with the brightness of a subject.
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、被写体からの光を受光し、受光した光量に応じた信号を出力する所定感度の複数の第1受光素子と、被写体からの光を受光し、受光した光量に応じた信号を出力する前記所定感度より低い感度の複数の第2受光素子とを備えた撮像素子と、前記被写体の明るさを測光する測光手段と、前記測光手段の測光値が所定値未満の場合には、測光値及び第1受光素子の感度に基づいて露出制御を行い、前記測光手段の測光値が所定値以上の場合には、測光値及び第2受光素子の感度に基づいて露出制御を行う露出制御手段と、前記露出制御手段で露出制御された状態で前記露出制御に使用された受光素子から出力された信号を用いて前記被写体の画像を形成する画像形成手段と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus of the present invention receives light from a subject, receives a plurality of first light receiving elements having a predetermined sensitivity for outputting a signal corresponding to the received light amount, and receives light from the subject. And an image sensor including a plurality of second light receiving elements having a sensitivity lower than the predetermined sensitivity for outputting a signal corresponding to the received light amount, a photometric means for measuring the brightness of the subject, and a photometric measurement of the photometric means When the value is less than the predetermined value, exposure control is performed based on the photometric value and the sensitivity of the first light receiving element. When the photometric value of the photometric means is greater than or equal to the predetermined value, the photometric value and the second light receiving element An image forming unit that forms an image of the subject using an exposure control unit that performs exposure control based on sensitivity, and a signal output from a light receiving element that is used for the exposure control in a state in which the exposure control unit performs exposure control. Means comprising That.
このように、所定感度の第1受光素子と、所定感度より低い感度の第2受光素子を備えた撮像素子を含む撮像装置において、測光手段の測光値が所定値未満、すなわち被写体が暗い場合には、測光値及び第1受光素子の感度に基づいて露出制御を行い、測光手段の測光値が所定値以上、すなわち被写体が明るい場合には、測光値及び第2受光素子の感度に基づいて露出制御を行うようにしたため、いずれの場合も、測光値及び感度で定められる露出量が適度に調整され、画質の劣化なく撮影可能に露出制御することができる。さらに、該露出制御された状態で該露出制御に使用された受光素子から出力された信号を用いて被写体の画像を形成するようにしたため、画質劣化なく撮影することができる。すなわち、本発明によれば、被写体の明るさに応じて画質の劣化なく撮影可能に露出制御することができ、高い画質で被写体を撮影することができる。 As described above, in an imaging apparatus including an imaging device including a first light receiving element having a predetermined sensitivity and a second light receiving element having a sensitivity lower than the predetermined sensitivity, the photometric value of the photometric means is less than the predetermined value, that is, the subject is dark. Performs exposure control based on the photometric value and the sensitivity of the first light receiving element, and when the photometric value of the photometric means is a predetermined value or more, that is, when the subject is bright, the exposure is based on the photometric value and the sensitivity of the second light receiving element. Since the control is performed, in any case, the exposure amount determined by the photometric value and the sensitivity is appropriately adjusted, and the exposure can be controlled so that the image can be taken without deterioration of the image quality. Further, since the image of the subject is formed using the signal output from the light receiving element used for the exposure control in the exposure controlled state, the image can be taken without deterioration in image quality. In other words, according to the present invention, exposure control can be performed so as to enable photographing without deterioration of image quality according to the brightness of the subject, and the subject can be photographed with high image quality.
なお、被写体画像の形成において、露出制御に使用された受光素子から出力された信号のみで画像を形成してもよいが、露出制御に使用された受光素子から出力された信号を主信号とし、他方の受光素子から出力された信号を副信号とし、主信号をメインで用いて画像を形成し、必要に応じて副信号を主信号に合成して被写体の画像を形成するようにしてもよい。 In the formation of the subject image, the image may be formed only with the signal output from the light receiving element used for exposure control, but the signal output from the light receiving element used for exposure control is a main signal, The signal output from the other light receiving element may be used as a sub-signal, the main signal may be used as a main image to form an image, and if necessary, the sub-signal may be combined with the main signal to form an image of the subject. .
また、上記撮像装置は、前記被写体の画像を形成する際に用いる受光素子から出力された信号を前記測光手段の測光結果に応じて定められる補正係数で補正する補正手段を更に備え、前記露出制御手段は、前記測光手段の測光値が所定値未満の場合には、測光値及び第1受光素子の感度を前記補正係数で補正した補正感度に基づいて露出制御を行い、前記測光手段の測光値が所定値以上の場合には、測光値及び第2受光素子の感度を前記補正係数で補正した補正感度に基づいて露出制御を行うことができる。 The imaging apparatus further includes a correction unit that corrects a signal output from a light receiving element used when forming an image of the subject with a correction coefficient determined according to a photometric result of the photometric unit, and the exposure control The means performs exposure control based on the photometric value and the correction sensitivity obtained by correcting the sensitivity of the first light receiving element with the correction coefficient when the photometric value of the photometric means is less than a predetermined value, and the photometric value of the photometric means Is equal to or greater than a predetermined value, exposure control can be performed based on the photometric value and the correction sensitivity obtained by correcting the sensitivity of the second light receiving element with the correction coefficient.
以上説明したように本発明によれば、被写体の明るさに応じて画質の劣化なく撮影可能に露出制御することができる、という効果を奏する。 As described above, according to the present invention, there is an effect that exposure control can be performed in accordance with the brightness of a subject so that photographing can be performed without deterioration in image quality.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係る撮像装置10の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an
この撮像装置10の撮影光学系12は撮影レンズ14及び絞り16を含んで構成されている。撮影レンズ14は1枚又は複数枚のレンズで構成され、単一の焦点距離(固定焦点)のレンズでも良いし、ズームレンズや望遠/広角の二焦点切替式レンズの如く焦点距離可変のものでもよい。
The photographing
撮影光学系12を介してCCD18の受光面に結像された被写体像は、入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。このようにして蓄積された信号電荷は、CCD駆動回路20から加えられるCCD駆動パルスによって読み出され、信号電荷に応じた電圧信号(アナログ画像信号)として順次CCD18から出力される。なお、CCD18の詳細な構成については、後述する。
The subject image formed on the light receiving surface of the
CCD18から読み出された信号は、CDS回路22において相関二重サンプリング(CDS)処理されるとともに、R,G,Bの各色信号に色分離処理され、各色信号の信号レベルの調整(プリホワイトバランス処理)が行われる。
The signal read from the
これら所定のアナログ信号処理を経た画像信号は、A/D変換器24に加えられ、該A/D変換器24によりR,G,Bのデジタル信号に変換された後、メモリ26に格納される。
The image signal that has undergone the predetermined analog signal processing is applied to the A /
タイミング信号発生回路(TG)28は、CPU30からのコマンドに応じてCCD駆動回路20、CDS回路22及びA/D変換器24に対して適宜のタイミング信号を与えており、各回路はタイミング信号発生回路28から加えられるタイミング信号により同期して駆動されるようになっている。
A timing signal generation circuit (TG) 28 provides appropriate timing signals to the
CPU30は、不図示のROMに記憶されたプログラムを実行することにより撮像装置10の各回路を統括制御する制御部であり、バス32を介してゲイン調整回路34、ガンマ補正回路36、輝度・色差信号処理回路(YC処理回路という。)38、圧縮伸張回路40、メモリカード42のカードインターフェース44、及び表示部46を駆動する表示用ドライバー48等と接続されている。
The
CPU30は操作部50からの入力信号に基づいて対応する回路ブロックを制御するとともに、撮影レンズ14のズーミング動作や自動焦点調節(AF)動作の制御、並びに自動露出調節(AE)の制御等を行う。
The
操作部50には、画像の記録開始の指示を与えるレリーズボタン、撮像装置のモード選択手段、ズーム操作手段、その他の各種の入力手段が含まれる。これら入力手段は、スイッチボタン、ダイヤル、スライド式ツマミなど種々の形態があり、タッチパネルや液晶モニタ表示部の画面上において設定メニューや選択項目を表示してカーソルで所望の項目を選択する態様もある。操作部50は撮像装置本体に配設されていてもよいし、リモコン送信機として撮像装置10本体と分離した構成にすることも可能である。
The
CPU30は、CCD18から出力される画像信号に基づいて、焦点評価演算やAE演算などの各種演算を行い、その演算に基づいて、撮影レンズ14及び絞り16の駆動手段(例えば、AFモータやアイリスモータ等)52を制御してフォーカスレンズを合焦位置に移動させるとともに、絞り16を適正絞り値に設定する。
The
例えば、AF制御には、G信号の高周波成分が最大になるようにフォーカスレンズを移動させるコントラストAF方式が採用される。AE制御には、1フレームのR、G、B信号を積算した積算値に基づいてEV(Exposure Value、本実施の形態では「露出値」ともいう。)を求め、この露出値EVに基づいて絞り値とシャッタースピードを決定し、駆動手段52を介して絞り16を駆動するとともに、決定したシャッタースピードとなるように電子シャッターによってCCD18の電荷の蓄積時間を制御する。したがって、撮像装置10の撮影レンズ14を被写体に向けるだけで、最適な露出調整が行われるとともに、ピント合わせが自動的に行われる。
For example, a contrast AF method in which the focus lens is moved so that the high frequency component of the G signal is maximized is employed for the AF control. In the AE control, EV (Exposure Value, also referred to as “exposure value” in the present embodiment) is obtained based on an integrated value obtained by integrating the R, G, and B signals of one frame, and based on the exposure value EV. The aperture value and shutter speed are determined, the
撮影記録時においては、レリーズボタンの「半押し」時に上述した測光動作を複数回繰り返して正確な露出値EVを求め、この露出値EVに基づいて撮影時の絞り値とシャッタースピードを最終的に決定する。そして、レリーズボタンの「全押し」時に前記最終的に決定した絞り値になるように絞り16を駆動し、また、決定したシャッタースピードとなるように電子シャッターによって電荷の蓄積時間を制御する。なお、AE、AFはCCD18から取得される画像信号に基づいて測光して制御する方法の他、周知の測光センサを用いて測光したりAF投光/受光センサからなる測距センサ等を用いて測距して制御してもよい。
At the time of shooting and recording, when the release button is “half-pressed”, the above-mentioned photometric operation is repeated a plurality of times to obtain an accurate exposure value EV, and finally the aperture value and shutter speed at the time of shooting are determined based on this exposure value EV. decide. Then, when the release button is “fully pressed”, the
また、この撮像装置10はストロボ発光装置54と、調光用の受光素子56を有し、操作部50に含まれるストロボモード設定ボタンの操作に応じて、低輝度時にストロボ発光装置54を自動的に発光させる「低輝度自動発光モード」、被写体輝度にかかわらずストロボ発光装置54を発光させる「強制発光モード」、又はストロボ発光装置54の発光を禁止させる「発光禁止モード」等に設定される。
In addition, the
CPU30はユーザーが選択したストロボモードに応じて、ストロボ発光装置54のメインコンデンサの充電制御や、発光管(例えば、キセノン管)への放電(発光)タイミングを制御するとともに、受光素子56からの測定結果に基づいて発光停止の制御を行う。受光素子56はストロボの発光によって照らされる被写体からの反射光を受光し、受光量に応じた電気信号に変換する。受光素子56の信号は図示せぬ積分回路により積算され、積算受光量が所定の適正受光量に達した時にストロボの発光が停止される。
The
A/D変換器24から出力されたデータは前記メモリ26に格納されるとともに、積算回路60に加えられる。積算回路60は、撮影画面を複数のブロック(例えば、8×8の64個のブロック)に分割し、各ブロック毎に受入したG信号の積算演算を行う。なお、R、G、Bのデータから輝度信号(Y信号)を生成して、輝度信号の積算演算を行ってもよい。また、積算回路60はAE演算回路で兼用することもできる。積算回路60で得られた積算値の情報(演算結果)はCPU30に入力される。
Data output from the A /
CPU30は積算回路60からの情報に基づき、所定のアルゴリズムに従ってゲイン調整回路34におけるゲイン値(増幅率)を決定する。CPU30は決定したゲイン値に従ってゲイン調整回路34におけるゲイン量を制御する。
The
メモリ26に記憶されたR、G、Bの画像データはゲイン調整回路34に送られ、ここで増幅処理される。増幅処理された画像データは、ガンマ補正回路36において、ガンマ補正処理が施された後、YC処理回路38へ送られ、RGBデータから輝度信号(Y信号)及び色差信号(Cr,Cb信号)に変換される。
The R, G, B image data stored in the
YC処理回路38において生成された輝度・色差信号(YC信号と略記する)は、メモリ26に書き戻される。メモリ26に記憶されたYC信号は表示用ドライバー48に供給され、所定方式の信号(例えば、NTSC方式のカラー複合映像信号)に変換されて表示部46に出力される。表示部46には液晶ディスプレイその他のカラー表示可能な表示装置が用いられる。なお、表示部46はYC信号入力対応のタイプのものを適用してもよいし、RGB信号入力タイプのものを適用してもよく、表示装置に対応したドライバーが適用される。
The luminance / color difference signal (abbreviated as YC signal) generated in the
CCD18から出力される画像信号によって画像データ(YC信号)が定期的に書き換えられ、その画像データから生成される映像信号が表示部46に供給されることにより、CCD18が捉える画像がリアルタイムに動画像(ライブ画像)として、又はリアルタイムではないが、ほぼ連続した画像として表示部46に表示される。
Image data (YC signal) is periodically rewritten by the image signal output from the
表示部46は電子ビューファインダーとして利用でき、撮影者は表示部46の表示画像又は図示せぬ光学ファインダーによって撮影画角を確認することができる。レリーズボタンの押下操作など所定の記録指示(撮影開始指示)操作に呼応して、記録用の画像データの取り込みが開始される。
The
撮影者が操作部50から撮影記録の指示を入力すると、CPU30は必要に応じて圧縮伸張回路40にコマンドを送り、これにより圧縮伸張回路40はメモリ26上のYC信号をJPEGその他の所定の形式に従って圧縮する。圧縮された画像データはカードインターフェース44を介してメモリカード42に記録される。
When the photographer inputs a shooting / recording instruction from the
非圧縮の画像データを記録するモード(非圧縮モード)が選択されている場合には、前記圧縮伸張回路40による圧縮処理を実施せずに、非圧縮のまま画像データがメモリカード42に記録される。
When the mode for recording non-compressed image data (non-compression mode) is selected, the image data is recorded on the
本実施の形態の撮像装置10は、画像データを保存する手段としてメモリカード42が用いられている。具体的には、例えばスマートメディア等の記録メディアが適用される。記録メディアの形態は上記のものに限らず、PCカード、マイクロドライブ、マルチメディアカード(MMC)、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、メモリスティックなど種々の形態が可能であり、使用される媒体に応じた信号処理手段とインターフェースが適用される。
In the
また、再生モード時にはメモリカード42から読み出された画像データが圧縮伸張回路40によって伸張処理され、表示用ドライバー48を介して表示部46に出力される。
In the reproduction mode, the image data read from the
ここで、本実施の形態に係るCCD18の構造について詳細に説明する。CCD18には、図2に示すようなハニカムCCDを採用することができる。
Here, the structure of the
このCCD18の撮像部は、図2に示すように、1画素の1色について1つずつ割り当てられると共に、所定の配列ピッチ(水平配列ピッチ=Ph(μm)、垂直配列ピッチ=Pv(μm))で、かつ隣接する受光素子PD1が垂直方向及び水平方向にずらされて2次元配置された複数の受光素子PD1と、この受光素子PD1の前面に形成された開口部APを迂回するように配置され、かつ受光素子PD1からの信号(電荷)を取り出して垂直方向に転送する垂直転送電極VELと、垂直方向最下に位置する垂直転送電極VELの垂直方向下側に配置され、垂直転送電極VELから転送されてきた信号を外部へ転送する水平転送電極HELと、を備えている。なお、同図に示す例では、開口部APを八角形のハニカム形状に形成している。
As shown in FIG. 2, the image pickup unit of the
ここで、水平方向に直線状に並んで配置された複数の垂直転送電極VELにより構成される垂直転送電極群には、各々垂直転送駆動信号V1、V2、・・・、V8の何れか1つを同時に印加することができるように構成されている。なお、同図に示す例では、1段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V3が、2段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V4が、3段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V5が、4段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V6が、5段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V7が、6段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V8が、7段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V1が、8段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V2が、各々印加できるように構成されている。 Here, each of the vertical transfer electrode groups constituted by a plurality of vertical transfer electrodes VEL arranged in a straight line in the horizontal direction has one of the vertical transfer drive signals V1, V2,. Can be applied simultaneously. In the example shown in the figure, the vertical transfer drive signal V3 is applied to the first-stage vertical transfer electrode group, and the vertical transfer drive signal V4 is applied to the second-stage vertical transfer electrode group. A vertical transfer drive signal V5 for the transfer electrode group, a vertical transfer drive signal V6 for the fourth vertical transfer electrode group, a vertical transfer drive signal V7 for the fifth vertical transfer electrode group, 6 The vertical transfer drive signal V8 for the vertical transfer electrode group at the stage, the vertical transfer drive signal V1 for the vertical transfer electrode group at the seventh stage, and the vertical transfer drive signal for the vertical transfer electrode group at the eighth stage. V2 can be applied to each.
一方、各受光素子PD1は隣接する1つの垂直転送電極VELに対し転送ゲートTGを介して電気的に接続されるように構成されている。同図に示す例では、各受光素子PD1が右下に隣接する垂直転送電極VELに転送ゲートTGを介して接続されるように構成されている。 On the other hand, each light receiving element PD1 is configured to be electrically connected to one adjacent vertical transfer electrode VEL via a transfer gate TG. In the example shown in the figure, each light receiving element PD1 is configured to be connected to a vertical transfer electrode VEL adjacent to the lower right via a transfer gate TG.
なお、同図において‘R’が記入された受光素子PD1の前面に形成された開口部APは赤色の光を透過する色分離フィルタ(カラーフィルタ)で覆われており、‘G’が記入された受光素子PD1の前面に形成された開口部APは緑色の光を透過する色分離フィルタで覆われており、‘B’が記入された受光素子PD1の前面に形成された開口部APは青色の光を透過する色分離フィルタで覆われている。すなわち、‘R’が記入された受光素子PD1は赤色光を、‘G’が記入された受光素子PD1は緑色光を、‘B’が記入された受光素子PD1は青色光を、各々受光し、受光した光量に応じたアナログ信号を各々出力する。 In the figure, the opening AP formed on the front surface of the light receiving element PD1 in which “R” is entered is covered with a color separation filter (color filter) that transmits red light, and “G” is entered. The opening AP formed on the front surface of the light receiving element PD1 is covered with a color separation filter that transmits green light, and the opening AP formed on the front surface of the light receiving element PD1 on which “B” is written is blue. It is covered with a color separation filter that transmits light. That is, the light receiving element PD1 in which “R” is written receives red light, the light receiving element PD1 in which “G” is written receives green light, and the light receiving element PD1 in which “B” is written receives blue light. Each analog signal corresponding to the amount of received light is output.
CCD18は、更に、上述の受光素子PD1に比して低感度な受光素子PD2を備えている。受光素子PD2は図2に示される如く、複数の受光素子PD1間に設けられている。この受光素子PD2も受光素子PD1と同様に、その前面に受光素子PD1の開口部より面積が小さい開口部APが形成され、隣接する1つの垂直転送電極VELに対して転送ゲートTGにより電気的に接続されている。また、この受光素子PD2には、その前面に形成された開口部APに、受光素子PD1と同様にRGBいずれかのカラーフィルタが装着されている。このように、受光素子PD2の受光面積を受光素子PD1の受光面積より小さくしているので、受光素子PD1に比して低感度なRGB信号が得られる。図3に、受光素子PD1及びPD2における、露光量と信号出力の関係の一例を示す。同図から明らかなように、高感度な受光素子PD1の信号出力は、低感度な受光素子PD2の信号出力と比較して、より低い露光量レベルで飽和している。
The
なお、受光素子PD2の転送ゲートTGが接続される電極は、隣接する受光素子PD1の転送ゲートTGが接続される電極とは異ならせて設けられている。 The electrode to which the transfer gate TG of the light receiving element PD2 is connected is provided different from the electrode to which the transfer gate TG of the adjacent light receiving element PD1 is connected.
撮影光学系12を介してCCD18の受光面に結像された被写体像は、各受光素子PD1、PD2で光の入射光量に応じた量の信号電荷に各々変換される。このようにして蓄積された高感度又は低感度の信号電荷の各々は、CCD駆動回路20から加えられるリードゲートパルスによってシフトレジスタに読み出され、レジスタ転送パルスによって信号電荷に応じた電圧信号として順次読み出される。尚、このCCD18は、蓄積した信号電荷をシャッタゲートパルスによって掃き出すことができ、これにより電荷の蓄積時間(シャッタスピード)を制御する、いわゆる電子シャッタ機能を有している。
The subject image formed on the light receiving surface of the
CCD18から出力された信号はCDS回路22に入力される。その後の信号の流れについては前述したとおりである。
The signal output from the
本実施の形態では、被写体の明るさに応じて、撮影に使用する受光素子を切替える。例えば、被写体が暗いときには、高感度な受光素子PD1から読み出された信号を用いて被写体の画像を形成して記録(被写体を撮影)し、被写体が明るいときには、低感度な受光素子PD2から読み出された信号を用いて被写体を撮影する。また、露出制御は撮影時に使用する受光素子の感度に応じて行われる。 In the present embodiment, the light receiving element used for photographing is switched according to the brightness of the subject. For example, when the subject is dark, an image of the subject is formed and recorded (photographs the subject) using a signal read from the high sensitivity light receiving element PD1, and when the subject is bright, the image is read from the low sensitivity light receiving element PD2. The subject is photographed using the output signal. The exposure control is performed according to the sensitivity of the light receiving element used at the time of photographing.
以下、撮像装置10での撮影時の処理について、詳細に説明する。図4は、撮影時の処理の流れを示したフローチャートである。
Hereinafter, the processing at the time of shooting by the
ステップ100では、被写体の測光を行う。具体的には、上述したように、レリーズボタンが半押しされた時に、CCD18から出力されるRGBの画像信号を積算して、被写体の明るさを示す測光値BV(Brightness Value)を求める。
In
ステップ102では、測光値BVが、所定値A以上か否かを判断する。ここで、測光値BVが所定値A以上であると判断した場合にはステップ104に移行し、撮影するときに使用する受光素子を低感度な受光素子PD2に設定する。なお、被写体の明るさを判断して受光素子を設定するために用いられる所定値Aは、実験等により予め好適な値を求めて設定しておく。
In
ステップ106では、低感度の受光素子PD2の感度SV(Speed Value、ここではISO感度を示す値)と測光値BVを用いて以下の式(1)で露出値EVを求める。
In
EV=SV+BV ・・・(1)。 EV = SV + BV (1).
さらに、求めた露出値EVに基づいて、絞り値AV(Aperture Value)と、シャッタ速度TV(Time Value)を設定する。露出値EV、絞り値AV、及びシャッタ速度TVの関係を以下の式(2)に示す。 Further, an aperture value AV (Aperture Value) and a shutter speed TV (Time Value) are set based on the obtained exposure value EV. The relationship between the exposure value EV, the aperture value AV, and the shutter speed TV is shown in the following formula (2).
EV=AV+TV ・・・(2)。 EV = AV + TV (2).
露出制御には様々な制御方法があるが、例えばプログラム制御の場合には、露出値EVの値に応じて適切な絞り値AV及びシャッタ速度TVが定められており(或いは所定の演算式で求め)これにより露出制御する。また、例えば、シャッタ速度優先制御の場合には、露出値EV及びシャッタ速度TVに応じて絞り値AVを求める。 There are various control methods for exposure control. For example, in the case of program control, an appropriate aperture value AV and shutter speed TV are determined according to the value of the exposure value EV (or obtained by a predetermined arithmetic expression). ) This controls the exposure. For example, in the case of shutter speed priority control, the aperture value AV is obtained according to the exposure value EV and the shutter speed TV.
どのように制御する場合であっても、被写体が明るい場合には露出制御及び被写体画像形成に低感度の受光素子PD2を用いるため、高感度の受光素子PD1を用いる場合に比べて、露出値EVを小さくすることができる。従って、露出制御において設定される絞り値AVはそれほど大きな値にはならない。 Regardless of the control method, when the subject is bright, the low-sensitivity light receiving element PD2 is used for exposure control and subject image formation, so that the exposure value EV is higher than when the high-sensitivity light receiving element PD1 is used. Can be reduced. Therefore, the aperture value AV set in the exposure control is not so large.
ステップ112では、レリーズボタンが全押しされたときに、上記設定された絞り値AVとなるように絞り16を駆動し、上記設定されたシャッタ速度となるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間を制御する。そして、低感度の受光素子PD2から出力された画像信号を用いて被写体画像を形成し、記録する。すなわち、低感度の受光素子PD2から出力された画像信号から、前述したように、ゲイン補正、ガンマ補正処理、YC変換処理を施してメモリ26に格納したYC信号をメモリ26から読み出して、圧縮伸張回路40で圧縮してメモリカード42に記録する。ここでは、高感度の受光素子PD1から出力された信号は撮影に使用しない。
In
このように、被写体が明るい場合には、低感度の受光素子PD1の感度SV及び測光値BVを用いて露出制御して撮影するようにしたため、小絞りボケが生じることなく、高画質な被写体画像を撮影することができる。 In this way, when the subject is bright, the exposure is controlled using the sensitivity SV and the photometric value BV of the low-sensitivity light receiving element PD1, so that the high-quality subject image is generated without causing a small aperture blur. Can be taken.
一方、ステップ102で、測光値BVが所定値A未満であると判断した場合にはステップ108に移行し、撮影するときに使用する受光素子を高感度な受光素子PD1に設定する。
On the other hand, if it is determined in
ステップ110では、高感度な受光素子PD1の感度SVと測光値BVを用いて上記式(1)にて露出値EVを求める。更に、上記式(2)で示される関係から絞り値AV及びシャッタ速度TVを設定する。
In
なお、ここでは露出制御及び被写体画像形成に高感度の受光素子PD1を用いるが、被写体は比較的暗く測光値BVが小さいため、露出値EVの値はさほど大きな値にはならない。従って、露出制御において設定される絞り値AVもさほど大きな値にはならない。 Here, the high-sensitivity light receiving element PD1 is used for exposure control and subject image formation. However, since the subject is relatively dark and the photometric value BV is small, the value of the exposure value EV is not so large. Accordingly, the aperture value AV set in the exposure control is not so large.
ステップ112では、レリーズボタンが全押しされたときに、上記設定された絞り値AVとなるように絞り16を駆動し、上記設定されたシャッタ速度となるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間を制御する。そして、高感度な受光素子PD1から出力された画像信号を用いて被写体画像を形成し、記録する。ここでは、低感度の受光素子PD2から出力された信号は撮影に使用しない。このように、被写体が暗い場合も、それに応じて適切な露出制御を行うことができ、高画質な被写体画像を撮影することができる。
In
なお、受光素子から出力された信号は、前述したようにゲイン調整回路34で増幅されて被写体の画像形成に用いられるが、受光素子の感度をゲイン調整回路34のゲイン値で補正した補正感度を用いて露出制御を行うようにしてもよい。
The signal output from the light receiving element is amplified by the
図5は、補正感度を用いて露出制御する場合の撮影時の処理を示したフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing processing at the time of shooting when exposure control is performed using the correction sensitivity.
ステップ200では、前述と同様に測光を行い、測光値BVを求める。
In
ステップ202では、測光値BVが、所定値A以上か否かを判断する。ここで、測光値BVが所定値A以上であると判断した場合にはステップ204に移行し、撮影するときに使用する受光素子を低感度な受光素子PD2に設定する。
In
ステップ206では、まず、積算回路60からの情報に基づいて求められた測光値BVに基づき、所定のアルゴリズムに従って撮影時の感度を決定する。なお、このとき、撮像装置10に感度に関する制約がある場合にはそれに従う。決定した感度は、受光素子から出力された信号をゲイン調整回路34におけるゲイン値で補正(増幅)したときの感度となるため、以下、補正感度SVaと呼称する。ゲイン調整回路34におけるゲイン値は、撮影するときに使用する受光素子として設定した受光素子PD2の感度SVと上記決定した補正感度SVaから求め、設定する。例えば、低感度の受光素子PD2の感度がISO50であり且つ補正感度SVaがISO100の場合には、ゲイン値は2となる。
In
ステップ208では、補正感度SVaと測光値BVに基づいて以下の式(3)で露出値EVを求める。
In
EV=SVa+BV ・・・(3)。 EV = SVa + BV (3).
さらに、求めた露出値EVに基づいて、絞り値AV及びシャッタ速度TVを設定する。露出値EV、絞り値AV、及びシャッタ速度TVの関係は、上記式(2)の通りである。 Further, an aperture value AV and a shutter speed TV are set based on the obtained exposure value EV. The relationship between the exposure value EV, the aperture value AV, and the shutter speed TV is expressed by the above equation (2).
なお、ここではゲイン値で補正した補正感度SVaを用いて露出設定するため、より精度高く露出補正できると共に、ゲイン値で補正しても高感度の受光素子PD1を用いる場合に比べて補正感度SVaを低くすることができ、露出値EVを小さくすることができる。従って、露出制御において設定される絞り値AVはさほど大きな値にならない。 Here, since the exposure is set using the correction sensitivity SVa corrected with the gain value, the exposure can be corrected with higher accuracy, and the correction sensitivity SVa can be corrected as compared with the case where the high-sensitivity light receiving element PD1 is used even when the gain value is corrected. The exposure value EV can be reduced. Therefore, the aperture value AV set in the exposure control is not so large.
ステップ216では、レリーズボタンが全押しされたときに、上記設定された絞り値AVとなるように絞り16を駆動し、上記設定されたシャッタ速度となるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間を制御する。そして、低感度の受光素子PD2から出力された画像信号を用いて被写体画像を形成し、記録する。なお、ゲイン調整回路34で画像信号を増幅するゲイン値は、上記演算されたゲイン値が用いられる。また、ここでは、高感度の受光素子PD1から出力された信号は撮影に使用しない。このように、被写体が明るい場合には撮影時の感度を抑え、絞り値を抑えた状態で撮影できるため、小絞りボケが生じることなく、高画質な被写体画像を撮影することができる。
In
一方、ステップ202で、測光値BVが所定値A未満であると判断した場合にはステップ210に移行し、撮影するときに使用する受光素子を高感度な受光素子PD1に設定する。
On the other hand, if it is determined in
ステップ212では、積算回路60からの情報に基づいて求められた測光値BVに基づき、所定のアルゴリズムに従って撮影時の感度(補正感度SVa)を決定する。また、ゲイン調整回路34におけるゲイン値を、撮影するときに使用する受光素子として設定した受光素子PD1の感度SVと補正感度SVaから求め、設定する。
In
ステップ214では、補正感度SVaと測光値BVに基づいて上記式(3)を用いて露出値EVを求める。更に、上記式(2)で示される関係から絞り値AV及びシャッタ速度TVを設定する。
In
なお、ここでは高感度の受光素子PD1の感度をゲイン値で補正した補正感度SVaを用いて露出制御するが、測光値BVが小さいため、露出値EVもさほど大きな値にはならない。従って、露出制御において設定される絞り値AVもさほど大きな値にはならない。 Here, the exposure control is performed using the correction sensitivity SVa obtained by correcting the sensitivity of the high sensitivity light receiving element PD1 with the gain value. However, since the photometric value BV is small, the exposure value EV is not so large. Accordingly, the aperture value AV set in the exposure control is not so large.
ステップ216では、レリーズボタンが全押しされたときに、上記設定された絞り値AVとなるように絞り16を駆動し、上記設定されたシャッタ速度となるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間を制御する。そして、高感度な受光素子PD1から出力された画像信号を用いて被写体画像を形成し、記録する。なお、ゲイン調整回路34で画像信号を増幅するゲイン値は、上記演算されたゲイン値が用いられる。ここでは、低感度の受光素子PD2から出力された信号は撮影に使用しない。このように、被写体が暗い場合も、それに応じて適切な露出制御を行うことができ、被写体を高画質で撮影することができる。
In
このように、ゲイン値で補正された補正感度で露出制御するようにすることにより、撮影可能な被写体の明るさの範囲が広がると共に、小絞りボケが生じないような露出制御を行うことができる。 In this way, by performing exposure control with the correction sensitivity corrected with the gain value, it is possible to perform exposure control so that the range of brightness of a photographic subject can be expanded and small aperture blur does not occur. .
なお、上記実施の形態では、被写体の明るさに応じて、撮影に用いる受光素子を設定し、測光値BVと、該設定した受光素子の感度SV或いは該感度を補正した補正感度SVaとを用いて露出調整を行い、該設定した受光素子から出力された信号のみを用いて被写体画像を形成する(撮影する)例について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、撮影時には該設定した受光素子から出力された信号だけでなく、他方の受光素子から出力された信号も用いて被写体画像を形成するようにしてもよい。 In the above embodiment, a light receiving element used for photographing is set according to the brightness of the subject, and the photometric value BV and the sensitivity SV of the set light receiving element or the corrected sensitivity SVa obtained by correcting the sensitivity are used. Although an example in which exposure adjustment is performed and a subject image is formed (photographed) using only the signal output from the set light receiving element has been described, the present invention is not limited to this. That is, at the time of photographing, the subject image may be formed using not only the signal output from the set light receiving element but also the signal output from the other light receiving element.
具体的には、例えば、設定した受光素子から出力された信号を主信号とし、他方の受光素子から出力された信号を副信号とした場合、所定階調範囲では主信号のみを用いて被写体画像を形成し、所定階調範囲外では主信号に副信号を合成した合成信号を用いて被写体画像を形成することができる。ただし、露出制御では、上記と同様に、被写体の明るさに応じて設定した受光素子の感度SV或いは該感度を補正した補正感度SVaと、測光値BVとを用いて、絞り値AVやシャッタ速度TVを設定する。 Specifically, for example, when the signal output from the set light receiving element is the main signal and the signal output from the other light receiving element is the sub signal, the subject image is only used in the predetermined gradation range using only the main signal. The subject image can be formed using a synthesized signal obtained by synthesizing the sub signal with the main signal outside the predetermined gradation range. However, in the exposure control, similarly to the above, the aperture value AV and the shutter speed are obtained using the sensitivity SV of the light receiving element set according to the brightness of the subject or the corrected sensitivity SVa obtained by correcting the sensitivity, and the photometric value BV. Set up the TV.
このように、撮影時に高感度の受光素子PD1及び低感度の受光素子PD2から出力された信号の双方を用いて画像を形成する場合であっても、被写体の明るさに応じて設定した一方の受光素子の感度SV或いは該感度を補正した補正感度SVaを用いて露出制御を行うため、被写体の明るさが明るい場合であっても暗い場合であっても画質を劣化させることなく常に適正な露出状態で撮影することができる。 As described above, even when an image is formed using both the signals output from the high-sensitivity light-receiving element PD1 and the low-sensitivity light-receiving element PD2 at the time of shooting, the one set according to the brightness of the subject is selected. Since exposure control is performed using the sensitivity SV of the light receiving element or the corrected sensitivity SVa obtained by correcting the sensitivity, it is always possible to perform appropriate exposure without degrading the image quality regardless of whether the subject is bright or dark. You can shoot in the state.
また、上記実施の形態では、高感度の受光素子PD1と低感度の受光素子PD2の各々を設けたCCD18を例に挙げて説明したが、図6に示されるように、1つの受光素子PDの受光領域をチャネルストッパ94により高感度の受光を行う受光面積が広い高感度受光領域92と低感度の受光を行う受光面積が狭い低感度受光領域90とに分割し、それぞれの領域により高感度の信号及び低感度の信号が得られるような構成としてもよい。なお、受光素子PDにはチャネルストッパ94が設けられているため、高感度で受光された信号と低感度で受光された信号とが混合されずに、双方の信号を別々に受光することができる。
In the above embodiment, the
この場合には、本発明の第1受光素子が高感度受光領域92に相当し、本発明の第2受光素子が低感度受光領域90に相当する。
In this case, the first light receiving element of the present invention corresponds to the high sensitivity
10 撮像装置
12 撮影光学系
18 CCD
30 CPU
34 ゲイン調整回路
60 積算回路
PD1 高感度受光素子
PD2 低感度受光素子
10
30 CPU
34
Claims (2)
前記被写体の明るさを測光する測光手段と、
前記測光手段の測光値が所定値未満の場合には、測光値及び第1受光素子の感度に基づいて露出制御を行い、前記測光手段の測光値が所定値以上の場合には、測光値及び第2受光素子の感度に基づいて露出制御を行う露出制御手段と、
前記露出制御手段で露出制御された状態で前記露出制御に使用された受光素子から出力された信号を用いて前記被写体の画像を形成する画像形成手段と、
を含む撮像装置。 A plurality of first light receiving elements having a predetermined sensitivity for receiving light from the subject and outputting a signal corresponding to the received light amount, and the predetermined sensitivity for receiving light from the subject and outputting a signal corresponding to the received light amount An imaging device comprising a plurality of second light receiving elements having lower sensitivity;
Metering means for metering the brightness of the subject;
When the photometric value of the photometric means is less than a predetermined value, exposure control is performed based on the photometric value and the sensitivity of the first light receiving element, and when the photometric value of the photometric means is greater than or equal to the predetermined value, Exposure control means for performing exposure control based on the sensitivity of the second light receiving element;
Image forming means for forming an image of the subject using a signal output from a light receiving element used for exposure control in a state in which exposure control is performed by the exposure control means;
An imaging apparatus including:
前記露出制御手段は、前記測光手段の測光値が所定値未満の場合には、測光値及び第1受光素子の感度を前記補正係数で補正した補正感度に基づいて露出制御を行い、前記測光手段の測光値が所定値以上の場合には、測光値及び第2受光素子の感度を前記補正係数で補正した補正感度に基づいて露出制御を行う請求項1記載の撮像装置。 A correction unit that corrects a signal output from a light receiving element used when forming an image of the subject with a correction coefficient determined according to a photometric result of the photometric unit;
The exposure control means performs exposure control based on a correction sensitivity obtained by correcting the photometry value and the sensitivity of the first light receiving element with the correction coefficient when the photometry value of the photometry means is less than a predetermined value, and the photometry means The imaging apparatus according to claim 1, wherein exposure control is performed on the basis of a correction sensitivity obtained by correcting the photometry value and the sensitivity of the second light receiving element with the correction coefficient when the photometric value is greater than or equal to a predetermined value.
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-
2006
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