JP2003023568A - 露出制御装置、及び露出制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像素子への入射光量が多いときでも、目標
とする露光量を短時間で得ることができ、応答性のよい
露光制御が可能となる露出制御装置、露出制御方法、及
びそれを実現可能とするプログラムを提供する。 【解決手段】 撮像素子が出力する撮像信号から検出し
た輝度を積分器によって積分し、その積分値が所定の制
御目標値となるように、撮像素子の露光時間や感度を調
整する。制御目標値を、積分器で検出可能な最大積分値
の５０％としておき、制御途中には、撮像素子への入射
光量が多く積分値が最大積分値に達して飽和状態となっ
たとき、制御目標値を初期値（５０％）から２５％に変
更する。その後、飽和状態が解消された時点で制御目標
値を初期値（５０％）に戻す。積分値が飽和状態となっ
たときには、露光制御幅が広がることにより、その状態
が早期に解消され、目標とする露光量が短時間で得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露出制御装置、露
出制御方法、及びそれを実現可能とするプログラムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤ等の撮像素子を用いたデジ
タルカメラ等の各種撮像装置においては、例えば以下の
ようにして撮像時における露光量が制御されている。図
３はデジタルカメラ等の要部を示す図であって、撮像素
子１が光電変換により出力した撮像信号は、ＡＧＣ（自
動利得制御）回路２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器３により
デジタル信号に変換され、信号処理回路４によって各種
の信号処理が行われる。ここで露光量の制御は、信号処
理回路４から出力される撮像素子１の入射光量に応じた
輝度データを積分器５で加算し、その加算結果（積分
値）によって露光量を逐次検出するとともに、その検出
結果に基づきＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びその他の周
辺回路からなる制御部６が、タイミングジェネレータ７
によってシャッタースピードに相当する撮像素子１にお
ける露光時間を制御したり、撮像素子１の感度に相当す
るＡＧＣ回路２におけるアナログゲインを制御したりす
ることにより行われている。

【０００３】また、実際の露光制御に際しては、制御目
標として、積分器５で検出可能な最大積分値の５０％等
の所定の値（ターゲット値）を設定しておき、積分器５
の積分値をターゲット値とするよう、上記の露光時間や
アナログゲインといった露光制御値をターゲット値に対
する積分値の比率に基づいて調整する。例えば電源投入
直後等の制御開始時に、図４（ａ）に示したように、１
回目の積分値がターゲット値よりも小さい場合には（ア
ンダー露光）、次には明るめに露光すべく露光制御値を
設定し、逆に、図４（ｂ）に示したように、１回目の積
分値がターゲット値よりも大きい場合には（オーバー露
光）、次には暗めに露光すべく露光制御値を設定するこ
とにより、目標とする露光量が得られるようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の露光制御にあっては、例えば図５に示したように、
１回目の制御動作を行ったときオーバー露光であり、し
かも撮像素子への入射光量が多く、積分器５の積分値が
最大積分値の３倍に達するようなときには、積分器５に
おける検出量が飽和状態となる。このため、２回目の制
御動作に伴う露光量の検出時点においても、積分値が最
大積分値であると判断されることとなり、３回目の露光
量の検出時点でやっと積分値が飽和しなくなり、４回目
の検出時点にしてようやく積分値がターゲット値に収束
することとなる。つまり、露光制御の開始当初や制御途
中において積分器５による積分値が飽和状態となると、
露光制御動作を複数回繰り返した後でなければ正確な露
光量が検出できず、積分値をターゲット値に収束させる
時間、すなわち制御目標の露光量が得られるまでの時間
が長期化するという問題があった。

【０００５】本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなさ
れたものであり、撮像素子への入射光量が多いときで
も、目標とする露光量を短時間で得ることができ、応答
性のよい露光制御が可能となる露出制御装置、露出制御
方法、及びそれを実現可能とするプログラムを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１の発明にあっては、撮像素子が出力する撮像
信号から該撮像素子の露光量を検出し、その検出結果に
基づいて前記撮像素子の露光量を所定の制御目標に制御
する露出制御装置において、前記制御目標へ向けた最終
的な制御を行う以前に、露光量の低下度合いが前記制御
目標へ向けた露出制御による露光量の低下度合いよりも
大きい露出制御に変更する変更手段を備えたものとし
た。

【０００７】かかる構成においては、前記制御目標へ向
けた最終的な制御を行う以前には、露光量の低下度合い
が前記制御目標へ向けた露出制御による露光量の低下度
合いよりも大きくなることにより、制御途中には、検出
される露光量がその最大値を超えた飽和状態が早期に解
消される。

【０００８】また、請求項２の発明にあっては、撮像素
子が出力する撮像信号から該撮像素子の露光量を検出
し、その検出結果に基づいて前記撮像素子の露光量を所
定の制御目標に制御する露出制御装置において、前記制
御目標へ向けた最終的な制御を行う以前に、前記制御目
標を、それより少ない仮制御目標に変更する変更手段を
備えたものとした。

【０００９】かかる構成においては、露出オーバーとな
る状況下にあるときには、最終的に露光量が制御目標に
制御される以前の露出制御幅が広がることにより、制御
途中には、検出される露光量がその最大値を超えた飽和
状態が早期に解消される。

【００１０】また、請求項３の発明にあっては、前記変
更手段は、前記検出結果が、検出可能な最大露光量以上
であった場合に、前記制御目標を前記仮制御目標に変更
するものとした。

【００１１】かかる構成においては、最終的に露光量が
制御目標に制御される以前に、露出制御幅が無駄に広が
ることがなく、無駄な露出制御が防止される。

【００１２】また、請求項４の発明にあっては、前記変
更手段は、前記検出結果が、検出可能な最大露光量未満
となった時点で、前記仮制御目標を前記制御目標に変更
するものとした。

【００１３】かかる構成においては、最終的に露光量が
制御目標に制御される以前に、露出制御幅が広がった状
態が無駄に維持されることがなく、無駄な露出制御が防
止される。

【００１４】また、請求項５の発明にあっては、撮像素
子が出力する撮像信号から該撮像素子の露光量を検出
し、その検出結果に基づいて前記撮像素子の露光量を所
定の制御目標に制御する露出制御方法において、前記制
御目標へ向けた最終的な制御を行う以前に、前記制御目
標を、それより少ない仮制御目標に変更するようにし
た。

【００１５】かかる方法によれば、露出オーバーとなる
状況下にあるときには、最終的に露光量が制御目標に制
御される以前の露出制御幅が広がることにより、制御途
中には、検出される露光量がその最大値を超えた飽和状
態が早期に解消される。

【００１６】また、請求項６の発明にあっては、撮像素
子が出力する撮像信号から該撮像素子の露光量を検出
し、その検出結果に基づいて前記撮像素子の露光量を所
定の制御目標に制御する露出制御装置が有するコンピュ
ータを、前記制御目標へ向けた最終的な制御を行う以前
に、前記制御目標を、それより少ない仮制御目標に変更
する変更手段として機能させるためのプログラムとし
た。

【００１７】かかるプログラムを用いることにより、コ
ンピュータを備えた露出制御装置において本発明を容易
に実施することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
にしたがって説明する。本実施の形態は、従来技術で図
３に示した構成において、前記制御部６を構成するＲＯ
Ｍ内に、ＣＰＵに露光制御（露出制御）に関する制御を
行わせるとともに本発明の変更手段として機能させるた
めの制御プログラム、及びその制御プログラムの実行時
に使用される２種類のターゲット値、すなわち第１のタ
ーゲット値（Ｔ１）と第２のターゲット値（Ｔ２）等の
パラメータが記憶されているものである。ここで、第１
のターゲット値（Ｔ１）は、後述する露光制御での最終
的な制御目標値と使用される本発明の制御目標であり、
第２のターゲット値（Ｔ２）は、後述する露光制御での
一時的な制御目標値と使用される本発明の仮制御目標で
あって、本実施の形態において、第１のターゲット値
（Ｔ１）には、積分器５で検出可能な最大積分値の５０
％の値が記録されており、第２のターゲット値（Ｔ２）
には最大積分値の２５％の値が記録されている。

【００１９】なお、上記の制御プログラム及び２種類の
ターゲット値は、必ずしも前記ＲＯＭに記憶されている
必要はなく、例えばデジタルカメラが有する着脱自在
で、かつ記録内容の書き換えが可能なフラッシュメモリ
等の他の記録媒体に記録されていてもよい。

【００２０】次に、前記制御部６による前記制御プログ
ラムに基づく露光制御動作を図１のフローチャートにし
たがって説明する。

【００２１】制御部６は電源投入とともに動作を開始
し、まず撮像素子１の露光時間、ＡＧＣ回路２のアナロ
グゲインといった露光制御値に初期値を設定し、かつ露
光量（露出量）の制御目標値として第１のターゲット値
を設定する（ステップＳ１）。しかる後、撮像素子１で
露光を行い（ステップＳ２）、積分器５から積分値を読
み出し（ステップＳ３）、読み出した積分値が第１のタ
ーゲット値（Ｔ１）であるか否かを判別し（ステップＳ
４）、積分値が第１のターゲット値でなければ、さらに
積分器５における最大積分値であるか否かを判別する
（ステップＳ５）。このとき、前記積分値が最大積分値
でなければ（ステップＳ５でＮＯ）、制御目標値として
第１のターゲット値を維持したまま（ステップＳ６）、
次に設定する露光制御値を、制御目標値に対するその時
点の積分値の比率に基づき演算する（ステップＳ７）。
すなわち、次に設定する露光制御値をＥＮ、現在の露光
制御値をＥ、第１のターゲット値（その時点の制御目標
値）をＴ１、現在の積分値をＩとし、 ・Ｅ：Ｉ＝ＥＮ：Ｔ１ ・ＥＮ＝Ｅ×Ｔ１／Ｉ の両式から次に設定する露光制御値を演算する。しかる
後、その演算結果（ＥＮ）を新たな露光制御値として設
定し（ステップＳ８）、ステップＳ２へ戻る。

【００２２】ここで、かかる１回目の露光制御動作を行
う時点で、積分器５から読み込んだ積分値（Ｉ）が制御
目標値（ここではＴ１）よりも小さいアンダー露光であ
ったときには、明るめに露光する値が次に設定する露光
制御値（ＥＮ）として設定されることにより、２回目の
露光制御時点で、積分値（Ｉ）として最終的な制御目標
値（Ｔ１）が得られることとなる（図４（ａ）参照）。
また、１回目の露光制御動作を行う時点で、積分器５か
ら読み込んだ積分値（Ｉ）が制御目標値よりも大きい
（但し、最大積分値未満）オーバー露光であるときに
は、暗めに露光する値が次に設定する露光制御値（Ｅ
Ｎ）として設定されることにより、２回目の露光制御時
点で、積分値（Ｉ）として最終的な制御目標値（Ｔ１）
が得られることとなる（図４（ｂ）参照）。すなわち、
目標とする露光量を得ることができる。なお、かかる動
作については従来と同様である。また、目標とする露光
量が得られた後にも（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステッ
プＳ２へ戻る。

【００２３】一方、露光制御の開始当初において積分器
５から読み出した積分値が最大積分値以上であったと
き、つまり積分器５が飽和状態であるオーバー露光時に
は（ステップＳ４でＮＯ、ステップＳ５でＹＥＳ）、制
御目標値を初期値（最終的な制御目標値）である第１の
ターゲット値よりも小さい一時的な制御目標値である第
２のターゲット値に変更した後（ステップＳ９）、次に
設定する露光制御値を、制御目標値に対するその時点の
積分値の比率に基づき演算する（ステップＳ１０）。す
なわち、次に設定する露光制御値をＥＮ、現在の露光制
御値をＥ、第２のターゲット値（その時点の制御目標
値）をＴ２、現在の積分値をＩとし、 ・Ｅ：Ｉ＝ＥＮ：Ｔ２ ・ＥＮ＝Ｅ×Ｔ２／Ｉ の両式から次に設定する露光制御値を演算する。しかる
後、その演算結果（ＥＮ）を新たな露光制御値として設
定し（ステップＳ１１）、ステップＳ２へ戻る。

【００２４】ここで、第２のターゲット値（Ｔ２）は第
１のターゲット値よりも小さい（本実施の形態では１／
２の値）ことから、制御目標値として第１のターゲット
値が設定されているときに比べて、現在の露光制御値
（Ｅ）とステップＳ１０の演算結果（ＥＮ）との差が大
きく、露光制御値の調整幅つまり露光量の制御幅が広
い。このため、かかる１回目の露光制御動作では、暗め
に露光する値が次に設定する露光制御値（ＥＮ）として
設定されるが、そのときの露光制御値の低下度合いが大
きくなる。

【００２５】これにより、撮像素子１における露光量
が、例えば積分器５の最大積分値の３倍に相当する量に
達している場合にあっては、図２に示したように積分器
５の積分値（Ｉ）が最大積分値未満となるように露光量
が制御される。したがって、その場合、ステップＳ２へ
戻った直後に露光を行う時点では、積分器５の飽和状態
が既に解消され（ステップＳ２）、積分器５の積分値を
読み込んだ後の（ステップＳ３）、ステップＳ４、ステ
ップＳ５の判別結果が共にＮＯとなり、ステップＳ６で
制御目標値が第１のターゲット値Ｔ１（初期値）に戻さ
れた後、前述したステップＳ７及びステップＳ８の処理
（２回目の露光制御動作）が行われる。したがって、３
回目の露光制御時点で、つまり従来よりも早期に積分値
（Ｉ）として最終的な制御目標値（Ｔ１）を得ることが
できる。よって、目標とする露光量を短時間で得ること
ができ、応答性のよい露光制御ができ、その結果、短時
間で撮影可能な状態を確保することができる。

【００２６】なお、以上説明した動作は、電源投入直後
のみならず、その後の露光制御中においても同様であ
り、例えば目標とする露光量が得られた後、被写体の光
量が急激に変化することによって、積分器５の積分値が
飽和状態となったときにおいても、前述したステップＳ
９〜Ｓ１１の処理が随時行われることとなる。

【００２７】また、本実施の形態では、積分器５が、露
光制御途中で積分器５から読み出した積分値が最大積分
値以上の飽和状態となったとき（ステップＳ５がＹＥ
Ｓ）、制御目標値を第２のターゲット値に変更するよう
にした。したがって、最終的に目標とする露光量が得ら
れる以前において、例えば２回目の制御動作時に露光制
御幅が無駄に広がることがなく、無駄な露出制御動作が
実施されることが防止できる。よって、より応答性のよ
い露光制御を行うことができる。

【００２８】なお、本実施の形態では、第２のターゲッ
ト値（Ｔ２）を第１のターゲット値（Ｔ１）の１／２の
値とした場合を説明したが、第２のターゲット値（Ｔ
２）は、少なくともＴ２＜Ｔ１の関係を満足する値であ
ればよい。また、第２のターゲット値（Ｔ２）は固定値
でなくともよく、さらに、例えば第１のターゲット値
（Ｔ１）を変化させる制御を行うような場合において
は、第１のターゲット値（Ｔ１）の変化に応じて第２の
ターゲット値（Ｔ２）を変化させるようにしてもよい。

【００２９】また、本実施の形態では、積分器５から読
み出した積分値が最大積分値以上の飽和状態となったと
きに制御目標値を第２のターゲット値に変更することに
より露光量の低下度合いが大きい露光制御値が設定され
るようにしたが、制御目標値を変更設定するのではな
く、積分器５から読み出した積分値が最大積分値以上の
飽和状態となったときに露光量の低下度合いが大きい所
定の露光制御値を直接的に設定するようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明にお
いては、制御目標へ向けた最終的な制御を行う以前に
は、露光量の低下度合いが前記制御目標へ向けた露出制
御による露光量の低下度合いよりも大きくなることによ
り、制御途中には、検出される露光量がその最大値を超
えた飽和状態が早期に解消されるようにした。よって、
撮像素子への入射光量が多いときでも、目標とする露光
量を短時間で得ることができ、応答性のよい露出制御が
可能となり、その結果、短時間で撮影可能な状態を確保
することができる。

【００３１】また、請求項２及び請求項５の発明におい
ては、露出オーバーとなる状況下にあるときには、最終
的に露光量が制御目標に制御される以前の露出制御幅が
広がることにより、制御途中には、検出される露光量が
その最大値を超えた飽和状態が早期に解消されるように
した。よって、撮像素子への入射光量が多いときでも、
目標とする露光量を短時間で得ることができ、応答性の
よい露出制御が可能となり、その結果、短時間で撮影可
能な状態を確保することができる。

【００３２】また、請求項３の発明では、最終的に露光
量が制御目標に制御される以前に、露出制御幅が無駄に
広がることがなく、無駄な露出制御が防止されるように
した。よって、より応答性のよい露出制御が可能とな
る。

【００３３】また、請求項４の発明では、最終的に露光
量が制御目標に制御される以前に、露出制御幅が広がっ
た状態が無駄に維持されることがなく、無駄な露出制御
が防止されるようにした。これによっても、より応答性
のよい露出制御が可能となる。

【００３４】また、請求項６の発明においては、コンピ
ュータを備えた露出制御装置において本発明を容易に実
施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す制御部による露光
制御動作を示すフローチャートである。

【図２】同実施の形態において、制御開始当初に露光量
の検出値が飽和状態となるオーバー露光時の制御内容を
示す説明図である。

【図３】同実施の形態、及び従来の技術に共通する露出
制御装置の構成を示すブロック図である。

【図４】同実施の形態、及び従来の技術に共通する露光
時の制御内容を示す説明図であって、（ａ）はアンダー
露光時の制御内容を示す説明図、（ｂ）はオーバー露光
時の制御内容を示す説明図である。

【図５】従来の技術において、制御開始当初に露光量の
検出値が飽和状態となるオーバー露光時の制御内容を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ 撮像素子 ２ ＡＧＣ回路 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ 信号処理回路 ５ 積分器 ６ 制御部 ７ タイミングジェネレータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子が出力する撮像信号から該撮像
   素子の露光量を検出し、その検出結果に基づいて前記撮
   像素子の露光量を所定の制御目標に制御する露出制御装
   置において、 前記制御目標へ向けた最終的な制御を行う以前に、露光
   量の低下度合いが前記制御目標へ向けた露出制御による
   露光量の低下度合いよりも大きい露出制御に変更する変
   更手段を備えたことを特徴とする露出制御装置。
2. 【請求項２】 撮像素子が出力する撮像信号から該撮像
   素子の露光量を検出し、その検出結果に基づいて前記撮
   像素子の露光量を所定の制御目標に制御する露出制御装
   置において、 前記制御目標へ向けた最終的な制御を行う以前に、前記
   制御目標を、それより少ない仮制御目標に変更する変更
   手段を備えたことを特徴とする露出制御装置。
3. 【請求項３】 前記変更手段は、前記検出結果が、検出
   可能な最大露光量以上であった場合に、前記制御目標を
   前記仮制御目標に変更することを特徴とする請求項２記
   載の露出制御装置。
4. 【請求項４】 前記変更手段は、前記検出結果が、検出
   可能な最大露光量未満となった時点で、前記仮制御目標
   を前記制御目標に変更することを特徴とする請求項２又
   は３記載の露出制御装置。
5. 【請求項５】 撮像素子が出力する撮像信号から該撮像
   素子の露光量を検出し、その検出結果に基づいて前記撮
   像素子の露光量を所定の制御目標に制御する露出制御方
   法において、 前記制御目標へ向けた最終的な制御を行う以前に、前記
   制御目標を、それより少ない仮制御目標に変更すること
   を特徴とする露出制御方法。
6. 【請求項６】 撮像素子が出力する撮像信号から該撮像
   素子の露光量を検出し、その検出結果に基づいて前記撮
   像素子の露光量を所定の制御目標に制御する露出制御装
   置が有するコンピュータを、 前記制御目標へ向けた最終的な制御を行う以前に、前記
   制御目標を、それより少ない仮制御目標に変更する変更
   手段として機能させるためのプログラム。