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JP4720118B2 - Imaging device - Google Patents
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JP4720118B2 - Imaging device - Google Patents

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JP4720118B2 JP2004200732A JP2004200732A JP4720118B2 JP 4720118 B2 JP4720118 B2 JP 4720118B2 JP 2004200732 A JP2004200732 A JP 2004200732A JP 2004200732 A JP2004200732 A JP 2004200732A JP 4720118 B2 JP4720118 B2 JP 4720118B2
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Description

本発明は、入射光量に応じた電気信号を発生する撮像センサを具備する撮像装置に関し、特に、その光電変換特性として入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備えている(線形特性の動作と対数特性の動作とが切り替え可能とされている)撮像センサに代表される、2つの異なる特性領域を有する光電変換特性を示す撮像センサを用いた撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus including an imaging sensor that generates an electrical signal corresponding to an incident light quantity, and in particular, as a photoelectric conversion characteristic, a linear characteristic in which the electrical signal is linearly converted with respect to the incident light quantity and output. An image sensor having a region and a logarithmic characteristic region in which the electrical signal is logarithmically converted with respect to the incident light amount (the operation of the linear characteristic and the operation of the logarithmic characteristic can be switched) The present invention relates to an imaging apparatus using an imaging sensor that exhibits photoelectric conversion characteristics having two different characteristic areas.

従来、フォトダイオード等の光電変換素子をマトリクス状に配置してなる固体撮像素子に、MOSFET等を備えた対数変換回路を付加し、前記MOSFETのサブスレッショルド特性を利用することで、固体撮像素子の出力特性を入射光量に対して電気信号が対数的に変換されるようにした撮像センサ(「LOGセンサ」とも呼ばれている)が知られている。このような撮像センサにおいて、固体撮像素子本来の出力特性、すなわち入射光量に応じて電気信号が線形的に変換されて出力される線形動作状態と、前述の対数動作状態とを切り替えることが可能とされた撮像センサが知られている。   Conventionally, by adding a logarithmic conversion circuit equipped with a MOSFET or the like to a solid-state imaging device in which photoelectric conversion elements such as photodiodes are arranged in a matrix, and utilizing the subthreshold characteristics of the MOSFET, the solid-state imaging device 2. Description of the Related Art An imaging sensor (also referred to as “LOG sensor”) is known in which an electrical signal is logarithmically converted with respect to an incident light amount as an output characteristic. In such an imaging sensor, it is possible to switch between the linear operation state in which an electrical signal is linearly converted and output according to the original output characteristics of the solid-state imaging device, that is, the incident light quantity, and the logarithmic operation state described above. An image sensor is known.

例えば特許文献1では、MOSFETに特定のリセット電圧を与えることで、線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、前記各画素の前記切り替え点を等しくした撮像装置が開示されている。また特許文献2にも、線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、MOSFETのリセット時間を調整することでMOSFETのポテンシャル状態を調整可能とした撮像装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses an imaging apparatus that can automatically switch from a linear operation state to a logarithmic operation state by applying a specific reset voltage to a MOSFET, and that makes the switching points of the pixels equal. Yes. Also, Patent Document 2 discloses an imaging apparatus that can automatically switch from a linear operation state to a logarithmic operation state and that can adjust the potential state of the MOSFET by adjusting the reset time of the MOSFET.

ところで、撮像センサを線形動作状態で用いた場合、光電変換素子で発生した電荷量に比例した出力が得られることから、低輝度の被写体でも高コントラストな(高い階調性を有した)画像信号が得られる等の利点がある反面、ダイナミックレンジが狭くなってしまうという不都合がある。一方、撮像センサを対数動作状態で用いた場合、入射光量に対して自然対数的に変換された出力が得られることから、広いダイナミックレンジが確保できるという利点がある反面、画像信号が対数圧縮されることからコントラスト性が悪くなるという不都合がある。
特開2002−77733号公報 特開2002−300476号公報
By the way, when the imaging sensor is used in a linear operation state, an output proportional to the amount of electric charge generated by the photoelectric conversion element can be obtained, so that even a low-luminance subject has a high contrast (high gradation) image signal. However, there is an inconvenience that the dynamic range becomes narrow. On the other hand, when the image sensor is used in a logarithmic operation state, an output that is naturally logarithmically converted with respect to the amount of incident light can be obtained. Therefore, there is an inconvenience that the contrast is deteriorated.
JP 2002-77733 A JP 2002-300476 A

前記特許文献1及び特許文献2に係る撮像装置は、撮像センサを線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすることを開示しているに止まる。しかしながら、上述の線形動作状態及び対数動作状態の長所並びに短所に鑑みた場合、単に自動切り替えさせるだけでなく、それぞれの動作状態が備える長所を積極的に活用して撮像動作を行わせる構成とすることが望ましいと言える。例えば自動露光制御を行う場合においても、ターゲットとなる被写体の輝度と、撮像センサの線形動作状態から対数動作状態への切り替り点とを関連付けてその制御を行えば、専ら各動作状態が備える長所を活用した最適な自動露光制御を行い得る可能性がある。   The imaging devices according to Patent Literature 1 and Patent Literature 2 merely disclose that the imaging sensor can be automatically switched from the linear operation state to the logarithmic operation state. However, in view of the advantages and disadvantages of the above-described linear operation state and logarithmic operation state, the image capturing operation is performed not only by automatic switching but also by actively utilizing the advantages of each operation state. Is desirable. For example, even in the case of performing automatic exposure control, if the control is performed by associating the luminance of the target subject with the switching point from the linear operation state to the logarithmic operation state of the image sensor, each operation state has the advantages. There is a possibility that the optimum automatic exposure control using the can be performed.

従って本発明は、撮像装置の露出制御を、当該撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連づけて行うことで、動画像撮影を行っている際、被写体からの光量(被写体輝度)に応じて、被写体を最適な露光状態で且つ所定のダイナミックレンジを確保した上で、被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合においても、これに応じた急激(頻繁)な露出変化が発生することを回避して撮影露出状態を滑らかに制御することができ、より最適な露出制御を行うことが可能な撮像装置を提供することを目的とする。   Therefore, according to the present invention, exposure control of the imaging device is performed in association with the photoelectric conversion characteristics of the imaging sensor included in the imaging device, so that when moving image shooting is performed, the exposure is controlled according to the amount of light from the subject (subject brightness). Even if the subject brightness changes suddenly or frequently with an optimal exposure state and a predetermined dynamic range, a sudden (frequent) exposure change corresponding to this is avoided. Thus, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of smoothly controlling a photographing exposure state and capable of performing more optimal exposure control.

本発明の請求項1にかかる撮像装置は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が第1の特性に変換されて出力される第1特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が第1の特性よりも入射光量に対する出力の変化が小さい第2の特性に変換されて出力される第2特性領域とを備える撮像センサと、複数のフレーム画像からなる動画像を撮影する動画像撮影手段と、前記フレーム画像から得られる被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度としての露光量設定用輝度を定め、当該定められた露光量設定用輝度に対する撮像センサの出力レベルが所定の出力レベルとなるように露光量を制御するための制御値を算出し、当該露光量を制御するための制御値に基づいて、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段と、前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度としてのダイナミックレンジ設定用輝度を定め、当該定められたダイナミックレンジ設定用輝度に対する撮像センサの出力レベルが所定の出力レベルとなるようにダイナミックレンジを制御するための制御値を算出し、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値に基づいて、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段と、前記露出評価値に基づいて前記露光量制御手段により算出された前記露光量を制御するための制御値が所定レベルに達する場合に、当該露光量を制御するための制御値を所定変化量ずつ段階的に変化させる変化制御を行う、又は、前記露出評価値に基づいて前記ダイナミックレンジ制御手段により算出された前記ダイナミックレンジを制御するための制御値が所定レベルに達する場合に、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値を所定変化量ずつ段階的に変化させる変化制御を行う変化制御手段とを備えることを特徴とする。
An imaging apparatus according to a first aspect of the present invention generates an electrical signal corresponding to the amount of incident light, and the photoelectric conversion characteristic of the imaging device is output after the electrical signal is converted into the first characteristic with respect to the amount of incident light. An imaging sensor comprising: one characteristic region; and a second characteristic region in which the electrical signal is converted into a second characteristic whose output change with respect to the incident light amount is smaller than the first characteristic with respect to the incident light amount; A moving image photographing means for photographing a moving image composed of a plurality of frame images; an exposure evaluation value detecting means for detecting an exposure evaluation value when photographing a subject based on luminance information of the subject obtained from the frame image; determine the exposure amount setting luminance as a subject luminance for exposure setting based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detecting means, the image sensor with respect to the determined exposure amount setting luminance Output level calculates the control value for controlling the amount of exposure to a predetermined output level, based on the control value for controlling the exposure amount, the exposure amount control means for controlling the exposure amount for the image sensor And determining the dynamic range setting luminance as the subject luminance for exposure setting based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detecting means, and the output level of the imaging sensor with respect to the determined dynamic range setting luminance is A dynamic range control means for calculating a control value for controlling the dynamic range so as to achieve a predetermined output level, and controlling the photoelectric conversion characteristics of the image sensor based on the control value for controlling the dynamic range ; control value Tokoro for controlling the exposure amount calculated by the exposure control unit based on the exposure evaluation value When reaching the level, the control value for controlling the exposure amount perform stepwise alters change control by a predetermined change amount, or calculated by the dynamic range control means based on the exposure evaluation value the Change control means for performing change control for changing the control value for controlling the dynamic range step by step by a predetermined change amount when the control value for controlling the dynamic range reaches a predetermined level. And

上記構成によれば、動画像撮影手段によって動画像撮影が行われ、動画像を構成するフレーム画像から得られる被写体の輝度情報に基づいて露出評価値検出手段により露出評価値が検出され、この露出評価値を用いて、光電変換特性に基づき、露光量制御手段による露光量制御が行われると共にダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御が行われることによって露出制御が行われる。変化制御手段は、この露出評価値に基づいて露出制御手段によって算出された露光量又はダイナミックレンジを制御するための所定の制御値が所定レベルに達する場合、すなわち、所定レベルとなる場合又は所定レベルを超える場合に、当該制御値を所定変化量ずつ段階的に変化させる変化制御を行う。   According to the above configuration, moving image shooting is performed by the moving image shooting unit, and an exposure evaluation value is detected by the exposure evaluation value detection unit based on the luminance information of the subject obtained from the frame image constituting the moving image. Using the evaluation value, exposure control is performed by performing exposure amount control by the exposure amount control unit and dynamic range control by the dynamic range control unit based on the photoelectric conversion characteristics. When the predetermined control value for controlling the exposure amount or the dynamic range calculated by the exposure control unit based on the exposure evaluation value reaches a predetermined level, that is, when the change control unit reaches a predetermined level, or the predetermined level Change control is performed to change the control value step by step by a predetermined change amount.

このように、撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連付けて、露光量制御手段による露光量制御とダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御とが可能となると共に、露光量又はダイナミックレンジを制御するため制御値が、所定レベル例えば通常の撮影時のレベルに対してより高いレベルに到った場合に、実際に得られる制御値が急激(頻繁)に変化(変動)した場合であっても、この変化を即実際の露出制御に反映するのではなく、当該制御値を所定変化量ずつ段階的に変化させるという制御値の変化制御が可能となるため、被写体輝度に応じて被写体を最適な露光状態で且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができ、さらには動画像撮影中において、被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合でも、これに応じた急激(頻繁)な露出変化が発生することを回避して撮影露出状態を滑らかに制御することができ、より最適な露出制御を行うことが可能となる。   As described above, the exposure amount control by the exposure amount control unit and the dynamic range control by the dynamic range control unit can be performed in association with the photoelectric conversion characteristics of the image sensor included in the imaging apparatus, and the exposure amount or the dynamic range is controlled. Therefore, when the control value reaches a predetermined level, for example, a level higher than a normal shooting level, even if the control value actually obtained changes (fluctuates) abruptly (frequently), Instead of immediately reflecting this change in actual exposure control, it is possible to control the change of the control value by changing the control value step by step by a predetermined amount, so that the subject is optimally exposed according to the subject brightness. In a state where a predetermined dynamic range is ensured, and the subject brightness rapidly or frequently during moving image shooting Even when made into, rapid (frequent) exposure changes can smoothly control the photographing exposure state to avoid the occurrence, it is possible to perform a more optimal exposure control according thereto.

ここで、本発明で言う「露出制御(以下、適宜「AE制御」という)」の概念に関する定義につき、図6に基づいて説明しておく。いわゆる銀塩カメラと異なり、デジタルカメラやデジタルムービィ等の撮像装置においては、AE制御のための制御要素としては、撮像センサの光電変換特性に関連づけて(光電変換特性を作為的に変化させて)制御する方法と、撮像センサの撮像面に届く光の総量と光電変換後の光電変換電流の積分時間を調整する方法とがある。本明細書では、前者を「ダイナミックレンジ制御」と呼び、後者を「露光量制御」と呼ぶものとする。なお、前記「ダイナミックレンジ制御」は、例えば撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との切り替わり点(以下、変曲点という)を制御することで実行される。また、前記「露光量制御」は、例えば絞りの開口量調整や、或いはメカニカルシャッタのシャッタスピードの調整、又は撮像センサに対するリセット動作の制御による電荷の積分時間制御により実行される。   Here, the definition relating to the concept of “exposure control” (hereinafter referred to as “AE control” as appropriate) in the present invention will be described with reference to FIG. Unlike so-called silver-salt cameras, in imaging devices such as digital cameras and digital movies, the control element for AE control is related to the photoelectric conversion characteristics of the image sensor (by changing the photoelectric conversion characteristics artificially). There is a method of controlling and a method of adjusting the total amount of light reaching the imaging surface of the imaging sensor and the integration time of the photoelectric conversion current after photoelectric conversion. In the present specification, the former is called “dynamic range control” and the latter is called “exposure amount control”. The “dynamic range control” is executed, for example, by controlling a switching point (hereinafter referred to as an inflection point) between a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region of the imaging sensor. The “exposure amount control” is executed, for example, by adjusting the aperture amount of the aperture, adjusting the shutter speed of the mechanical shutter, or controlling the integration time of charges by controlling the reset operation of the image sensor.

請求項2にかかる撮像装置は、請求項1において、前記変化制御手段は、前記露光量を制御するための制御値を前記所定変化量により段階的に変化させた段階制御値を用いた撮影画像に基づき前記露光量制御手段によって算出された露光量を制御するための制御値のレベルに追従させるべく、当該段階制御値を前記所定変化量変化させて新たな段階制御値を定める、又は、前記ダイナミックレンジを制御するための制御値を前記所定変化量により段階的に変化させた段階制御値を用いた撮影画像に基づき前記ダイナミックレンジ制御手段によって算出された前記ダイナミックレンジを制御するための制御値のレベルに追従させるべく、当該段階制御値を前記所定変化量変化させて新たな段階制御値を定めることを特徴とする。この構成によれば、変化制御手段による制御値の変化制御では、段階制御値に基づいて算出した制御値のレベルに追従させる(この制御値のレベルに段階的に徐々に近づける)べく、段階制御値を所定変化量だけ変化させて新たな段階制御値を設定する、すなわち、段階制御値に基づいて仮の制御値を算出し、この仮の制御値を参考にして新たな段階制御値を設定するということを順次繰り返すことにより制御値を段階的に変化させる方法が採られるため、撮影露出状態の上記滑らかな制御をより簡易な構成で実現することができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the imaging apparatus according to the first aspect, wherein the change control means uses a stepped control value obtained by changing a control value for controlling the exposure amount stepwise according to the predetermined amount of change. In order to follow the level of the control value for controlling the exposure amount calculated by the exposure amount control means based on the above, the step control value is changed by the predetermined change amount to determine a new step control value , or A control value for controlling the dynamic range calculated by the dynamic range control means based on a photographed image using a step control value in which a control value for controlling the dynamic range is changed stepwise by the predetermined change amount. In order to follow this level, the step control value is changed by the predetermined change amount to determine a new step control value . According to this configuration, in the change control of the control value by the change control unit, the step control is performed so as to follow the control value level calculated based on the step control value (approaching gradually to the control value level step by step). A new step control value is set by changing the value by a predetermined change amount, that is, a temporary control value is calculated based on the step control value, and a new step control value is set with reference to the temporary control value. Since the method of changing the control value stepwise by sequentially repeating the above is adopted, the smooth control of the photographing exposure state can be realized with a simpler configuration.

請求項3にかかる撮像装置は、請求項1又は2において、前記動画像撮影に伴い経時変化する前記露光量を制御するための制御値が前記変化制御の開始レベルを示す第1の閾値に達したか否かを判別すると共に、当該露光量を制御するための制御値が変化制御の終了レベルを示す第2の閾値に達したか否かを判別する、又は、前記動画像撮影に伴い経時変化する前記ダイナミックレンジを制御するための制御値が前記変化制御の開始レベルを示す第1の閾値に達したか否かを判別すると共に、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値が変化制御の終了レベルを示す第2の閾値に達したか否かを判別する制御値レベル判別手段をさらに備え、前記変化制御手段は、前記制御値レベル判別手段によって露光量を制御するための制御値が第1の閾値に達したと判別された場合に前記変化制御を開始し、制御値レベル判別手段によって露光量を制御するための制御値が第2の閾値に達したと判別された場合に当該変化制御を終了する、又は、前記制御値レベル判別手段によってダイナミックレンジを制御するための制御値が第1の閾値に達したと判別された場合に前記変化制御を開始し、制御値レベル判別手段によってダイナミックレンジを制御するための制御値が第2の閾値に達したと判別された場合に当該変化制御を終了することを特徴とする。この構成によれば、制御値レベル判別手段により、動画像撮影に伴い経時変化する制御値が第1の閾値に達したと判別された場合には、変化制御手段によって変化制御が開始され(変化制御が実行され)、当該制御値が第2の閾値に達したと判別された場合には当該変化制御が終了される。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the imaging apparatus according to the first or second aspect, wherein a control value for controlling the exposure amount that changes with time as the moving image is captured reaches a first threshold value indicating a start level of the change control. It is determined whether or not the control value for controlling the exposure amount has reached a second threshold value indicating the end level of change control , or time is taken along with the moving image shooting. It is determined whether or not the control value for controlling the changing dynamic range has reached a first threshold value indicating the start level of the change control, and the control value for controlling the dynamic range is changed control. further comprising a control value level discriminating means for discriminating whether or not reached the second threshold value indicating the end level, the change control unit, a control value for controlling the exposure amount by the control value level judgment means first The change control when the initiate said change control if it is judged to have reached the threshold value, the control value for controlling the exposure amount by the control value level judgment means is judged to have reached the second threshold value Or when the control value level determining means determines that the control value for controlling the dynamic range has reached the first threshold, the change control is started, and the control value level determining means When it is determined that the control value for controlling the range has reached the second threshold value, the change control is terminated . According to this configuration, when it is determined by the control value level determining unit that the control value that changes over time with moving image shooting has reached the first threshold value, change control is started by the change control unit (change). Control is executed), and when it is determined that the control value has reached the second threshold value, the change control is terminated.

このように変化制御が、第1の閾値に達するまでは開始されず、また、第1の閾値に達して開始されてから第2の閾値に達するまで実行される、というように所謂鈍感に変化制御を開始し、さらに(第1の閾値から第2の閾値に達するまでの間)当該変化制御によって制御値を鈍感に変化させるといった2段階構成による制御(鈍感制御)が行われるため、制御値のレベルが上がると直ちに変化制御が開始されてしまうといったことなく、当該変化制御により、実際に求められる動画像撮影に即したより最適な撮影露出状態を得ることができる。   Thus, the change control is not started until the first threshold value is reached, and is changed to a so-called insensitivity so that the change control is executed after reaching the first threshold value and then reaching the second threshold value. Since control is started, and further (until the first threshold value is reached from the first threshold value), the control value is changed to insensitive by the change control. As the level increases, the change control is not started immediately, and the change control makes it possible to obtain a more optimal shooting exposure state according to the actually required moving image shooting.

請求項4にかかる撮像装置は、請求項3において、前記露光量を制御するための所定の制御値は、露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対する撮像センサの出力レベルが前記第1特性領域において所定の目標出力レベル(Vtarget)となるよう露光量を変化させるための増幅率(Gain)であって、前記変化制御手段は、制御値レベル判別手段によって前記増幅率が前記第1の閾値(GainTh1又はGainTh2)に達したと判別された場合に、当該増幅率を前記所定変化量(ΔGain)により段階的に変化させる変化制御を開始し、制御値レベル判別手段によって前記増幅率が前記第2の閾値(GainTh10又はGainTh20)に達したと判別された場合に、当該変化制御を終了することを特徴とする。この構成によれば、露光量制御用の制御値は増幅率であり、この増幅率が第1の閾値に達すると、増幅率が所定変化量により段階的に変化する変化制御が開始され、第2の閾値に達するとこの変化制御が終了されるため、動画像撮影中において被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合でも、増幅率に対する当該変化制御を行うことにより、急激(頻繁)な露光量変化の発生を防止でき、ひいてはより最適な露出制御を行うことが可能となる。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the imaging apparatus according to the third aspect, wherein the predetermined control value for controlling the exposure amount is such that the output level of the imaging sensor with respect to the subject luminance (Lt1) for setting the exposure amount is the first characteristic region. The gain (Gain) for changing the exposure amount so as to be a predetermined target output level (Vtarget), and the change control means, the control value level discrimination means, the gain is set to the first threshold value (Gain). When it is determined that GainTh1 or GainTh2) has been reached, change control for changing the amplification factor in a stepwise manner according to the predetermined change amount (ΔGain) is started, and the amplification factor is controlled by the control value level determination unit. When it is determined that the threshold value (GainTh10 or GainTh20) is reached, the change control is terminated. According to this configuration, the control value for controlling the exposure amount is an amplification factor, and when the amplification factor reaches the first threshold value, change control in which the amplification factor changes stepwise according to the predetermined change amount is started. Since this change control is terminated when the threshold value of 2 is reached, rapid (frequent) exposure is performed by performing the change control on the amplification factor even when the subject brightness changes suddenly or frequently during moving image shooting. It is possible to prevent the occurrence of a change in amount, and thus to perform more optimal exposure control.

請求項5にかかる撮像装置は、請求項3において、前記ダイナミックレンジを制御するための所定の制御値は、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm20)に対する撮像センサの出力レベルが所定の飽和出力レベル(Vmax)となるようダイナミックレンジを変化させるための、前記光電変換特性の変曲点における出力レベルの変化量を示す変曲点変化量(ΔVth)であって、前記変化制御手段は、制御値レベル判別手段によって前記変曲点変化量が前記第1の閾値(ΔVthTh1又はΔVthTh2)に達したと判別された場合に、当該変曲点変化量を前記所定変化量(ΔCVth)により段階的に変化させる変化制御を開始し、制御値レベル判別手段によって前記変曲点変化量が前記第2の閾値(ΔVthTh10又はΔVthTh20)に達したと判別された場合に、当該変化制御を終了することを特徴とする。この構成によれば、ダイナミックレンジ制御用の制御値は変曲点変化量であり、この変曲点変化量が第1の閾値に達すると、変曲点変化量が所定変化量により段階的に変化する変化制御が開始され、第2の閾値に達するとこの変化制御が終了されるため、動画像撮影中において被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合でも、変曲点変化量に対する当該変化制御を行うことにより、急激(頻繁)なダイナミックレンジ(光電変換特性)変化の発生を防止でき、ひいてはより最適な露出制御を行うことが可能となる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect, the predetermined control value for controlling the dynamic range is such that the output level of the imaging sensor with respect to the subject luminance (Lm20) for setting the dynamic range is a predetermined saturated output level. An inflection point change amount (ΔVth) indicating an output level change amount at the inflection point of the photoelectric conversion characteristic for changing the dynamic range to be (Vmax), wherein the change control means has a control value When it is determined by the level determining means that the inflection point change amount has reached the first threshold value (ΔVthTh1 or ΔVthTh2), the inflection point change amount is changed stepwise by the predetermined change amount (ΔCVth). Change control is started, and the inflection point change amount is set to the second threshold value (ΔVthTh10 or ΔVt by the control value level determining means. When it is judged to have reached the TH20), characterized in that ends the change control. According to this configuration, the control value for dynamic range control is the inflection point change amount, and when the inflection point change amount reaches the first threshold value, the inflection point change amount is stepwise according to the predetermined change amount. Since the change control is started and this change control is terminated when the second threshold value is reached, even if the subject brightness changes suddenly or frequently during moving image shooting, the change with respect to the inflection point change amount By performing the control, it is possible to prevent a sudden (frequent) dynamic range (photoelectric conversion characteristic) change, and thus it is possible to perform more optimal exposure control.

請求項6にかかる撮像装置は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が第1の特性に変換されて出力される第1特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が第1の特性よりも入射光量に対する出力の変化が小さい第2の特性に変換されて出力される第2特性領域とを備える撮像センサと、複数のフレーム画像からなる動画像を撮影する動画像撮影手段と、前記フレーム画像から得られる被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度としての露光量設定用輝度を定め、当該定められた露光量設定用輝度に対する撮像センサの出力レベルが所定の出力レベルとなるように露光量を制御するための制御値を算出し、当該露光量を制御するための制御値に基づいて、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段と、前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度としてのダイナミックレンジ設定用輝度を定め、当該定められたダイナミックレンジ設定用輝度に対する撮像センサの出力レベルが所定の出力レベルとなるようにダイナミックレンジを制御するための制御値を算出し、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値に基づいて、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段と、前記露出評価値に基づいて露光量制御手段により算出された前記露光量を制御するための制御値が所定レベル範囲内にある場合に、当該記露光量を制御するための制御値の変化を禁止する制御を行う、又は、前記露出評価値に基づいてダイナミックレンジ制御手段により算出された前記ダイナミックレンジを制御するための制御値が所定レベル範囲内にある場合に、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値の変化を禁止する制御を行う変化制御手段とを備えることを特徴とする。 The imaging device according to claim 6 generates an electrical signal corresponding to the amount of incident light, and a photoelectric conversion characteristic of the first characteristic region is output after the electrical signal is converted into a first characteristic with respect to the amount of incident light. A second characteristic region in which the electrical signal is converted into a second characteristic whose output change with respect to the incident light quantity is smaller than the first characteristic with respect to the incident light quantity, and a plurality of frames A moving image photographing means for photographing a moving image composed of images, an exposure evaluation value detecting means for detecting an exposure evaluation value when photographing a subject based on luminance information of the subject obtained from the frame image, and the exposure evaluation determine the exposure amount setting luminance as a subject luminance for exposure setting based on the detected exposure evaluation value by the value detection means, output level of the image sensor with respect to the determined exposure amount setting luminance Le calculates a control value for controlling the amount of exposure to a predetermined output level, based on the control value for controlling the exposure amount, the exposure amount control means for controlling the exposure amount for the image sensor Then, a dynamic range setting luminance as a subject luminance for exposure setting is determined based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detecting means, and an output level of the image sensor with respect to the determined dynamic range setting luminance is predetermined. A dynamic range control means for calculating a control value for controlling the dynamic range so as to achieve an output level of the image sensor, and controlling a photoelectric conversion characteristic of the imaging sensor based on the control value for controlling the dynamic range ; control value is a predetermined level range for controlling the exposure amount calculated by the exposure amount control means based on the exposure evaluation value In the case where there is performed a control for prohibiting a change in the control value for controlling the Symbol exposure, or for controlling the dynamic range calculated by the dynamic range control means based on the exposure evaluation value And a change control means for performing control for prohibiting a change in the control value for controlling the dynamic range when the control value is within a predetermined level range .

上記構成によれば、動画像撮影手段によって動画像撮影が行われ、動画像を構成するフレーム画像から得られる被写体の輝度情報に基づいて露出評価値検出手段により露出評価値が検出され、この露出評価値を用いて、光電変換特性に基づき、露光量制御手段による露光量制御が行われると共にダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御が行われることによって露出制御が行われる。そして、この露出評価値に基づいて露出制御手段によって算出された露光量又はダイナミックレンジを制御するための所定の制御値が所定レベル範囲内にある場合には、変化制御手段によって当該所定レベル範囲内にある制御値の変化を禁止させる制御が行われる。   According to the above configuration, moving image shooting is performed by the moving image shooting unit, and an exposure evaluation value is detected by the exposure evaluation value detection unit based on the luminance information of the subject obtained from the frame image constituting the moving image. Using the evaluation value, exposure control is performed by performing exposure amount control by the exposure amount control unit and dynamic range control by the dynamic range control unit based on the photoelectric conversion characteristics. If the predetermined control value for controlling the exposure amount or the dynamic range calculated by the exposure control means based on the exposure evaluation value is within the predetermined level range, the change control means is within the predetermined level range. The control for prohibiting the change of the control value at is performed.

このように、撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連付けて、露光量制御手段による露光量制御とダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御とが可能となると共に、当該所定レベル範囲を、例えば狙いとする制御値を含む範囲として設定しておけば、露光量又はダイナミックレンジを制御するための制御値が、このレベル範囲において維持される(急激且つ頻繁に変化しない)ようになり、結果的に鈍感制御が行われることになるため、被写体輝度に応じて被写体を最適な露光状態で且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができ、さらには動画像撮影中において、狙いとする露出状態(露光量、ダイナミックレンジ)から外れるように(急激に或いは頻繁に)被写体輝度が変化して、望ましくない露出状態へ直ちに移行してしまうといったことが回避され、ひいては最適な(滑らかな)露出制御を行うことが可能となる。   As described above, the exposure amount control by the exposure amount control unit and the dynamic range control by the dynamic range control unit can be performed in association with the photoelectric conversion characteristics of the image sensor included in the imaging apparatus, and the predetermined level range can be set, for example, as a target. If the range including the control value is set, the control value for controlling the exposure amount or the dynamic range is maintained in this level range (does not change rapidly and frequently), and as a result Since insensitivity control is performed, it is possible to image the subject in an optimal exposure state and a predetermined dynamic range according to the subject brightness, and further, the target exposure during moving image shooting The subject brightness changes so as to deviate from the state (exposure amount, dynamic range) (desirably or frequently). It is avoided such would immediately transition to Zone exposed state, it is possible to perform thus optimal (smooth) exposure control.

請求項1にかかる撮像装置によれば、撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連付けて、露光量制御手段による露光量制御とダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御とが可能となると共に、露光量又はダイナミックレンジを制御するため制御値が、所定レベル例えば通常の撮影時のレベルに対してより高いレベルに到った場合に、実際に得られる制御値が急激(頻繁)に変化(変動)した場合であっても、この変化を即実際の露出制御に反映するのではなく、当該制御値を所定変化量ずつ段階的に変化させるという制御値の変化制御が可能となるため、被写体輝度に応じて被写体を最適な露光状態で且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができ、さらには、動画像撮影中において被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合でも、これに応じた急激(頻繁)な露出変化が発生することを回避して撮影露出状態を滑らかに制御することができ、より最適な露出制御を行うことが可能となる。   According to the imaging apparatus of the first aspect, the exposure amount control by the exposure amount control unit and the dynamic range control by the dynamic range control unit can be performed in association with the photoelectric conversion characteristics of the imaging sensor included in the imaging device, and the exposure can be performed. When the control value for controlling the amount or the dynamic range reaches a predetermined level, for example, a level higher than a normal shooting level, the actually obtained control value changes (fluctuates) abruptly (frequently). Even in this case, instead of immediately reflecting this change in actual exposure control, it is possible to control the change of the control value by changing the control value step by step by a predetermined change amount. Accordingly, the subject can be imaged in an optimal exposure state and with a predetermined dynamic range secured. Even if the image changes suddenly or frequently, it is possible to smoothly control the shooting exposure state by avoiding sudden (frequent) exposure changes corresponding to this, and to perform more optimal exposure control Is possible.

請求項2にかかる撮像装置によれば、変化制御手段による制御値の変化制御では、段階制御値に基づいて算出した制御値のレベルに追従させる(この制御値のレベルに段階的に徐々に近づける)べく、段階制御値を所定変化量だけ変化させて新たな段階制御値を設定する、すなわち、段階制御値に基づいて仮の制御値を算出し、この仮の制御値を参考にして新たな段階制御値を設定するということを順次繰り返すことにより制御値を段階的に変化させる方法が採られるため、撮影露出状態の上記滑らかな制御をより簡易な構成で実現することができる。   According to the imaging apparatus of the second aspect, in the change control of the control value by the change control means, the control value level calculated based on the step control value is made to follow (approaching gradually to this control value level step by step). Therefore, the step control value is changed by a predetermined change amount to set a new step control value, that is, a temporary control value is calculated based on the step control value, and a new control value is calculated with reference to the temporary control value. Since the method of changing the control value stepwise by sequentially setting the step control value is adopted, the smooth control of the photographing exposure state can be realized with a simpler configuration.

請求項3にかかる撮像装置によれば、変化制御が、第1の閾値に達するまでは開始されず、また、第1の閾値に達して開始されてから第2の閾値に達するまで実行される、というように所謂鈍感に変化制御を開始し、さらに(第1の閾値から第2の閾値に達するまでの間)当該変化制御によって制御値を鈍感に変化させるといった2段階構成による制御(鈍感制御)が行われるため、制御値のレベルが上がると直ちに変化制御が開始されてしまうといったことなく、当該変化制御により、実際に求められる動画像撮影に即したより最適な撮影露出状態を得ることができる。   According to the imaging device of the third aspect, the change control is not started until the first threshold value is reached, and is executed until the second threshold value is reached after the first threshold value is reached. In this way, the control is started by so-called insensitivity, and the control value is changed insensitively by the change control (until the first threshold is reached from the first threshold) (insensitive control). Therefore, when the control value level increases, the change control is not started immediately, and the change control makes it possible to obtain a more optimal shooting exposure state according to the actually required moving image shooting. it can.

請求項4にかかる撮像装置によれば、露光量制御用の制御値は増幅率であり、この増幅率が第1の閾値に達すると、増幅率が所定変化量により段階的に変化する変化制御が開始され、第2の閾値に達するとこの変化制御が終了されるため、動画像撮影中において被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合でも、増幅率に対する当該変化制御を行うことにより、急激(頻繁)な露光量変化の発生を防止でき、ひいてはより最適な露出制御を行うことが可能となる。   According to the imaging apparatus of the fourth aspect, the control value for controlling the exposure amount is an amplification factor. When the amplification factor reaches the first threshold value, change control in which the amplification factor changes stepwise according to the predetermined change amount. Since the change control is terminated when the second threshold value is reached, even if the subject brightness changes suddenly or frequently during moving image shooting, the change control for the gain is performed rapidly. Occurrence of (frequent) exposure amount changes can be prevented, and as a result, more optimal exposure control can be performed.

請求項5にかかる撮像装置によれば、ダイナミックレンジ制御用の制御値は変曲点変化量であり、この変曲点変化量が第1の閾値に達すると、変曲点変化量が所定変化量により段階的に変化する変化制御が開始され、第2の閾値に達するとこの変化制御が終了されるため、動画像撮影中において被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合でも、変曲点変化量に対する当該変化制御を行うことにより、急激(頻繁)なダイナミックレンジ(光電変換特性)変化の発生を防止でき、ひいてはより最適な露出制御を行うことが可能となる。   According to the imaging device of the fifth aspect, the control value for dynamic range control is the inflection point change amount, and when the inflection point change amount reaches the first threshold value, the inflection point change amount changes by a predetermined amount. The change control that changes stepwise depending on the amount is started, and when the second threshold value is reached, this change control is terminated. Therefore, even if the subject brightness changes suddenly or frequently during moving image shooting, the inflection point By performing the change control with respect to the change amount, it is possible to prevent a sudden (frequent) change in the dynamic range (photoelectric conversion characteristics), and thus it is possible to perform more optimal exposure control.

請求項6にかかる撮像装置によれば、撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連付けて、露光量制御手段による露光量制御とダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御とが可能となると共に、当該所定レベル範囲を、例えば狙いとする制御値を含む範囲として設定しておけば、露光量又はダイナミックレンジを制御するための制御値が、このレベル範囲において維持される(急激且つ頻繁に変化しない)ようになり、結果的に鈍感制御が行われることになるため、被写体輝度に応じて被写体を最適な露光状態で且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができ、さらには動画像撮影中において、狙いとする露出状態(露光量、ダイナミックレンジ)から外れるように(急激に或いは頻繁に)被写体輝度が変化して、望ましくない露出状態へ直ちに移行してしまうといったことが回避され、ひいては最適な(滑らかな)露出制御を行うことが可能となる。   According to the imaging device of the sixth aspect, the exposure amount control by the exposure amount control unit and the dynamic range control by the dynamic range control unit can be performed in association with the photoelectric conversion characteristics of the imaging sensor included in the imaging device. If the predetermined level range is set as a range including the target control value, for example, the control value for controlling the exposure amount or the dynamic range is maintained in this level range (does not change rapidly and frequently). As a result, the insensitivity control is performed, so that the subject can be imaged in an optimum exposure state and a predetermined dynamic range is ensured according to the subject luminance, and further, moving image shooting is performed. The subject is exposed (rapidly or frequently) so that it is not within the target exposure state (exposure amount, dynamic range). Brightness is changed, be immediately avoided such would migrate to undesired exposure state, it is possible to perform thus optimal (smooth) exposure control.

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
(撮像装置の外観構造の説明)
図1は、本発明にかかる撮像装置が好適に適用される小型のデジタルカメラ1の外観を示す図であり、(a)はその上面図、(b)は正面図、(c)は背面図をそれぞれ示している。このデジタルカメラ(撮像装置)1は、カメラ本体ボディ10の頂面には電源スイッチ101及びレリーズスイッチ102等が、正面側にはフラッシュ発光部103及び撮影レンズ窓104等が、また背面側にはモード設定スイッチ105などの各種の操作ボタンや液晶モニター(LCD)からなるLCD表示部106等がそれぞれ配置されている。そして本体ボディ10の内部には、各種本体機器のほか、屈曲型の鏡胴20が配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Description of external structure of imaging device)
1A and 1B are views showing an external appearance of a small digital camera 1 to which an imaging apparatus according to the present invention is preferably applied. FIG. 1A is a top view, FIG. 1B is a front view, and FIG. Respectively. The digital camera (imaging device) 1 includes a power switch 101 and a release switch 102 on the top surface of the camera body 10, a flash light emitting unit 103 and a photographing lens window 104 on the front side, and a back side. Various operation buttons such as a mode setting switch 105 and an LCD display unit 106 including a liquid crystal monitor (LCD) are arranged. In addition to the various main body devices, a bent lens barrel 20 is disposed inside the main body 10.

電源スイッチ101は、カメラ1の電源をON(起動)、OFF(起動停止)するための押下スイッチであり、押下動作によりカメラ電源のON、OFFが順次繰り返される。またモード設定スイッチ105は、静止画を撮影する静止画撮影モード及び動画を撮影する動画撮影モード等の各種撮影モードを設定するためのものである。   The power switch 101 is a push switch for turning on (starting) and turning off (starting and stopping) the power of the camera 1, and the camera power is turned on and off sequentially by the pressing operation. The mode setting switch 105 is for setting various shooting modes such as a still image shooting mode for shooting a still image and a moving image shooting mode for shooting a moving image.

レリーズスイッチ102は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。例えば前記静止画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ102が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作(後述の自動露出制御や自動焦点制御等の準備動作)が実行され、レリーズスイッチ102が全押しされると、撮影動作(後述する撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作)が実行される。また、前記動画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ102が全押しされると、所定の動画撮影動作が実行され、再度レリーズスイッチ102が全押しされると、動画撮影動作が終了される。   The release switch 102 is a push switch that can be operated in a “half-pressed state” that is pressed halfway and further in a “full-pressed state”. For example, in the still image shooting mode, when the release switch 102 is pressed halfway, a preparatory operation for capturing a still image of the subject (preparation operations such as automatic exposure control and automatic focus control described later) is executed, and the release switch When 102 is fully pressed, a photographing operation (a series of operations for exposing an image sensor described later, performing predetermined image processing on an image signal obtained by the exposure, and recording the image signal on a memory card or the like) is performed. In addition, in the moving image shooting mode, when the release switch 102 is fully pressed, a predetermined moving image shooting operation is executed, and when the release switch 102 is fully pressed again, the moving image shooting operation is ended.

フラッシュ発光部103は、レリーズスイッチ102が半押しされている状態(静止画撮影モード)において、被写体像が暗い場合に発光して被写体を照明する。撮影レンズ窓104は、被写体の光学像を、本体ボディ10の内部に配置された屈曲型鏡胴20へ取り入れるための開口部である。また表示部106は、内蔵する記録媒体に記録された記録画像を再生表示させたり、撮影待機中や動画撮影モードにおいてビデオ撮影された被写体のスルー画像(ライブビュー画像)を表示させたりするものである。なお、前記モード設定スイッチ105以外に、ズームスイッチ、メニュー選択スイッチ、選択決定スイッチ等のプッシュスイッチ群が備えられている。   The flash light emitting unit 103 emits light to illuminate the subject when the subject image is dark when the release switch 102 is half-pressed (still image shooting mode). The photographic lens window 104 is an opening for taking an optical image of a subject into the bending lens barrel 20 disposed inside the main body 10. The display unit 106 reproduces and displays a recorded image recorded on a built-in recording medium, and displays a through image (live view image) of a subject that has been video-recorded during shooting standby or in the video shooting mode. is there. In addition to the mode setting switch 105, a push switch group such as a zoom switch, a menu selection switch, and a selection determination switch is provided.

屈曲型の鏡胴20は、前記撮影レンズ窓104を通して被写体像を取り入れ、本体ボディ10の内部に配置されている撮像センサ30へ導く撮影レンズ系を構成するものである。この鏡胴20は、ズーミングやフォーカシング駆動時においてもその長さの変動しない、つまり本体ボディ10から外部に突出することのない鏡胴である。この鏡胴20の内部には、光軸に沿って直列的に配置されるズームレンズブロックや固定レンズブロックからなる撮影光学系を構成するレンズ群21(図2参照)と、このレンズ群21の適所に配置される絞り22とが備えられている。さらに前記レンズ群21の適所にはシャッタ23が配置されており、該シャッタ23の開閉動作により撮影光学系の光路が遮光若しくは通光されるようになっている。すなわち、絞り22の開口面積設定度合い及びシャッタ23の開閉動作制御等により、撮像センサ30の露光量が制御されるものである。   The bendable lens barrel 20 constitutes a photographing lens system that takes a subject image through the photographing lens window 104 and guides it to the image sensor 30 disposed inside the main body 10. The lens barrel 20 is a lens barrel whose length does not vary even during zooming or focusing driving, that is, does not protrude outward from the main body 10. Inside the lens barrel 20 are a lens group 21 (see FIG. 2) constituting a photographing optical system composed of a zoom lens block and a fixed lens block arranged in series along the optical axis, and the lens group 21. And a diaphragm 22 arranged in place. Further, a shutter 23 is disposed at an appropriate position of the lens group 21, and the optical path of the photographing optical system is shielded or transmitted by the opening / closing operation of the shutter 23. That is, the exposure amount of the image sensor 30 is controlled by the degree of opening area setting of the diaphragm 22 and the opening / closing operation control of the shutter 23.

(撮像装置の電気的構成の全体的な説明)
図2は、デジタルカメラ1における撮像処理ブロック図である。このデジタルカメラ1は、操作部100、上述した屈曲型の鏡胴20、撮像センサ30、信号処理部40、全体制御部50、及び駆動部60などを備えている。なお、操作部100は、前記で説明した電源スイッチ101、レリーズスイッチ102及びモード設定スイッチ105などからなる。
(Overall description of the electrical configuration of the imaging device)
FIG. 2 is an imaging process block diagram in the digital camera 1. The digital camera 1 includes an operation unit 100, the above-described bending lens barrel 20, an image sensor 30, a signal processing unit 40, an overall control unit 50, a drive unit 60, and the like. The operation unit 100 includes the power switch 101, the release switch 102, the mode setting switch 105, and the like described above.

撮像センサ30は、鏡胴20内のレンズ群21により結像された被写体光像の光量に応じ、R(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号(撮像センサ30の各画素で受光された画素信号の信号列からなる信号)に光電変換して信号処理部40へ出力するものである。本実施形態においては、この撮像センサ30として、入射光量に対して出力画素信号(光電変換により発生する出力電気信号)が線形的ではなく対数的に変換されて出力される対数変換型固体撮像素子が用いられる。なお当該撮像センサ30は、入射光量が少ない場合は、出力画素信号が線形的に変換されて出力される特性を有しており、その光電変換特性が線形的である領域(線形特性領域=暗時)と対数的である領域(対数特性領域=明時)とを備えている(すなわち、線形的に変化する第1特性領域よりも入射光量に対する出力の変化が小さい第2特性領域を有している)。さらに前記線形特性領域と対数特性領域との切り替り点(変曲点)が、特定の制御信号(ダイナミックレンジ制御信号)により任意に制御可能とされている。この撮像センサ30の構成、動作等については後に詳述する。   The image sensor 30 is an image signal (image sensor 30) of each component of R (red), G (green), and B (blue) according to the amount of light of the subject light image formed by the lens group 21 in the lens barrel 20. The signal is a photoelectric conversion into a signal consisting of a signal sequence of pixel signals received by each pixel of (1) and output to the signal processing unit 40. In the present embodiment, the imaging sensor 30 is a logarithmic conversion type solid-state imaging device that outputs an output pixel signal (an output electrical signal generated by photoelectric conversion) with respect to an incident light amount, not linearly but logarithmically. Is used. Note that the imaging sensor 30 has a characteristic in which an output pixel signal is linearly converted and output when the amount of incident light is small, and an area where the photoelectric conversion characteristic is linear (linear characteristic area = dark And a logarithmic area (logarithmic characteristic area = light time) (that is, a second characteristic area having a smaller change in output relative to the incident light amount than the linearly changing first characteristic area) ing). Further, the switching point (inflection point) between the linear characteristic region and the logarithmic characteristic region can be arbitrarily controlled by a specific control signal (dynamic range control signal). The configuration and operation of the image sensor 30 will be described in detail later.

タイミング生成回路(タイミングジェネレータ)31は、撮像センサ30での撮影動作(露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読み出し等)を制御するものである。タイミング生成回路31は、全体制御部50からの撮影制御信号に基づいて所定のタイミングパルス(画素駆動信号、水平同期信号、垂直同期信号、水平走査回路駆動信号、垂直走査回路駆動信号等)を生成して撮像センサ30に出力し、動画撮影モード時(スルー画表示モード時)には、例えば1/30(秒)毎にフレーム画像を取り込み、順次信号処理部40に出力させる。また、静止画撮影モード時の露光中には撮像センサ30の露光動作に連動して電荷を蓄積させ(すなわち、被写体光像を画像信号に光電変換させ)、その蓄積電荷を信号処理部40に出力させる。さらにタイミング生成回路31は、後述のA/D変換器402において用いられるA/D変換用のクロックも生成する。   The timing generation circuit (timing generator) 31 controls a photographing operation (charge accumulation based on exposure, reading of accumulated charge, etc.) in the image sensor 30. The timing generation circuit 31 generates predetermined timing pulses (pixel drive signal, horizontal synchronization signal, vertical synchronization signal, horizontal scanning circuit drive signal, vertical scanning circuit drive signal, etc.) based on the imaging control signal from the overall control unit 50. In the moving image shooting mode (through image display mode), for example, a frame image is captured every 1/30 (seconds) and sequentially output to the signal processing unit 40. Further, during exposure in the still image shooting mode, charges are accumulated in conjunction with the exposure operation of the image sensor 30 (that is, the subject light image is photoelectrically converted into an image signal), and the accumulated charges are stored in the signal processing unit 40. Output. Further, the timing generation circuit 31 also generates an A / D conversion clock used in an A / D converter 402 described later.

信号処理部40は、撮像センサ30から送出される画像信号に所定のアナログ信号処理およびデジタル信号処理を施すもので、前記画像信号の信号処理は、該画像信号を構成するそれぞれの画素信号ごとに行われる。この信号処理部40は、アナログ信号処理部401、A/D変換器402、黒基準補正部403、FPN補正部404、評価値検出部405、ホワイトバランス(WB)制御部406、色補間部407、3×3色補正部408、階調変換部409、ノイズキャンセル部410及び画像メモリ411を備えている。   The signal processing unit 40 performs predetermined analog signal processing and digital signal processing on the image signal sent from the image sensor 30, and the signal processing of the image signal is performed for each pixel signal constituting the image signal. Done. The signal processing unit 40 includes an analog signal processing unit 401, an A / D converter 402, a black reference correction unit 403, an FPN correction unit 404, an evaluation value detection unit 405, a white balance (WB) control unit 406, and a color interpolation unit 407. A 3 × 3 color correction unit 408, a gradation conversion unit 409, a noise cancellation unit 410, and an image memory 411 are provided.

アナログ信号処理部401は、撮像センサ30から出力される画像信号(撮像センサ30の各画素で受光されたアナログ信号群)に所定のアナログ信号処理を施すもので、アナログ画像信号に含まれるリセット雑音を低減するCDS回路(相関二重サンプリング回路)と、アナログ画像信号のレベルを補正するAGC回路(オートゲインコントロール回路)とを備えている。なお、AGC回路は、適正露出が得られなかった場合等に、後段のA/D変換器402の入力電圧範囲に合うよう、アナログ画像信号を適正な増幅率で増幅して撮影画像のレベル不足を補償するアンプ機能も有している。   The analog signal processing unit 401 performs predetermined analog signal processing on the image signal output from the image sensor 30 (analog signal group received by each pixel of the image sensor 30), and includes reset noise included in the analog image signal. A CDS circuit (correlated double sampling circuit) that reduces the image quality, and an AGC circuit (auto gain control circuit) that corrects the level of the analog image signal. Note that the AGC circuit amplifies the analog image signal with an appropriate amplification factor so as to match the input voltage range of the A / D converter 402 in the subsequent stage when appropriate exposure cannot be obtained, etc. It also has an amplifier function to compensate for this.

A/D変換器402は、アナログ信号処理部401から出力されるアナログ画像信号を、例えば12ビットのデジタル画像信号(画像データ)に変換する役目を果たす。このA/D変換器402は、前記タイミング生成回路31から入力されるA/D変換用のクロックに基づいて、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。   The A / D converter 402 serves to convert the analog image signal output from the analog signal processing unit 401 into, for example, a 12-bit digital image signal (image data). The A / D converter 402 converts an analog image signal into a digital image signal based on an A / D conversion clock input from the timing generation circuit 31.

黒基準補正部403は、A/D変換器402から入力されるデジタル画像信号の黒レベル(暗黒時の画像信号レベル)を基準の値(例えば、A/D変換後のデジタル信号レベルで0)に補正するために、A/D変換器402から入力される画像信号レベルをSD1とし、また暗黒時の画像信号レベルをSD2とするときに、
SD1−SD2
の演算を行う。なお、かかる黒基準補正は、全体制御部50から入力される撮像センサ30の光電変換特性に対応した撮像ダイナミックレンジ情報に基づいて行われる。これは、本実施形態にかかるデジタルカメラ1においては、撮像センサ30の光電変換特性が制御可能とされており、従ってA/D変換器402から入力されるデジタル画像信号の暗黒時における画像信号レベルが、撮像センサ30の光電変換特性の変化により変動することから、その変動に追従した正確な黒基準補正が行えるようにするためである。
The black reference correction unit 403 uses the black level (image signal level in the dark) of the digital image signal input from the A / D converter 402 as a reference value (for example, 0 at the digital signal level after A / D conversion). When the image signal level input from the A / D converter 402 is SD1 and the image signal level in the dark is SD2,
SD1-SD2
Perform the operation. Such black reference correction is performed based on imaging dynamic range information corresponding to the photoelectric conversion characteristics of the imaging sensor 30 input from the overall control unit 50. This is because, in the digital camera 1 according to the present embodiment, the photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 can be controlled, and therefore the image signal level in the dark of the digital image signal input from the A / D converter 402. However, since it fluctuates due to a change in the photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30, it is possible to perform accurate black reference correction following the fluctuation.

FPN(Fixed Pattern Noise)補正部404は、黒基準補正部403から入力される画像信号のFPN(固定パターンノイズ)を除去するためのものである。固定パターンノイズとは、撮像センサ30の各画素回路が備えるFETの閾値バラツキ等が要因となって生じる、各画素が発生する画像信号の出力値のバラツキに起因するノイズである。FPN補正部404は、黒基準補正部403から入力される画像信号レベルをSD3とし、また黒基準補正部403から入力される画像信号の固定パターン成分をSD4とするとき、
SD3−SD4
の演算を行う。
An FPN (Fixed Pattern Noise) correction unit 404 is for removing FPN (fixed pattern noise) of the image signal input from the black reference correction unit 403. The fixed pattern noise is noise caused by variations in output values of image signals generated by the respective pixels, which are caused by variations in the threshold values of the FETs included in the respective pixel circuits of the image sensor 30. When the image signal level input from the black reference correction unit 403 is SD3 and the fixed pattern component of the image signal input from the black reference correction unit 403 is SD4, the FPN correction unit 404
SD3-SD4
Perform the operation.

評価値検出部405は、撮像センサ30で実際に撮影された画像信号から、自動露出制御(AE)、自動焦点制御(AF;オートフォーカス)、或いはホワイトバランス制御(WB制御)等を行うに際してのベース値となる評価値、すなわちAE評価値、AF評価値、ホワイトバランス評価値(以降、WB評価値という)等を検出する。例えばAE制御を行う場合、
(1)撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベル及び輝度範囲を計測し、
(2)その輝度レベル及び輝度範囲に適合する出力が撮像センサから得られるよう、必要な露出制御量を算出し、
(3)前記算出結果に基づいて露光量等を具体的に調整し、本撮像に臨む、
というステップが一般的に採られるが、この評価値検出部405においては、前記ステップ(1)の役目を担うべく、撮像センサ30で実際に撮影された画像信号から被写体の輝度レベル及び輝度範囲が求められ、これがAE評価値として全体制御部50へ出力され、後段ステップにおけるAE制御動作用に供される。
The evaluation value detection unit 405 performs automatic exposure control (AE), automatic focus control (AF; autofocus), white balance control (WB control), or the like from an image signal actually captured by the image sensor 30. An evaluation value serving as a base value, that is, an AE evaluation value, an AF evaluation value, a white balance evaluation value (hereinafter referred to as a WB evaluation value), and the like are detected. For example, when performing AE control,
(1) Measure the luminance level and luminance range of the subject to be imaged,
(2) A necessary exposure control amount is calculated so that an output conforming to the luminance level and luminance range can be obtained from the imaging sensor,
(3) The exposure amount and the like are specifically adjusted based on the calculation result, and the main imaging is started.
In this evaluation value detection unit 405, the luminance level and luminance range of the subject are determined from the image signal actually captured by the image sensor 30 in order to perform the role of step (1). This is obtained and output to the overall control unit 50 as an AE evaluation value, and provided for AE control operation in the subsequent step.

またAF制御の場合は、例えばフォーカスレンズ(レンズ群21)の光軸方向の駆動と撮像センサ30による撮像動作とを交互に行いながら、その撮像動作により得た画像のコントラストが最大となるフォーカスレンズの位置が求められ(所謂山登り検出方式)、これがAF評価値として全体制御部50へ出力され、後段ステップにおけるAE制御動作の用に供される。さらにホワイトバランス制御は、出力画像の色を被写体の光源色に適したものに補正することを目的とするもので、この場合、前段のFPN補正部404から入力される画像信号に基づいてR、G、B各色の輝度比及び輝度差が評価値検出部405で算出され、これがWB評価値として全体制御部50へ出力されるものである。これら評価値の具体的な取得方法等については、後に詳述する。   In the case of AF control, for example, a focus lens in which the contrast of an image obtained by the imaging operation is maximized while alternately driving the focus lens (lens group 21) in the optical axis direction and imaging operation by the imaging sensor 30. Is obtained (so-called hill-climbing detection method), which is output to the overall control unit 50 as an AF evaluation value, and used for the AE control operation in the subsequent step. Further, the white balance control is intended to correct the color of the output image to a color suitable for the light source color of the subject. In this case, R, R based on the image signal input from the FPN correction unit 404 in the previous stage. The evaluation value detection unit 405 calculates the luminance ratio and the luminance difference between the G and B colors, and outputs them to the overall control unit 50 as WB evaluation values. A specific method for obtaining these evaluation values will be described later.

ホワイトバランス制御部406は、全体制御部50から与えられるダイナミックレンジ情報と前記WB評価値とに基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスになるよう、各色成分R、G、Bの各画素データのレベルを変換する補正を行う。なお本実施形態では、撮像センサ30として線形特性領域と対数特性領域とを備えるものを用いることから、線形特性領域及び対数特性領域ごとにWB評価値を取得し、各々の領域に適したホワイトバランス補正を行うようにすることが望ましい。   Based on the dynamic range information given from the overall control unit 50 and the WB evaluation value, the white balance control unit 406 sets each color component R, G, B so that the color balance of the image signal becomes a predetermined color balance. Correction for converting the level of the pixel data is performed. In this embodiment, since the image sensor 30 includes a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region, a WB evaluation value is acquired for each linear characteristic region and logarithmic characteristic region, and a white balance suitable for each region is obtained. It is desirable to make corrections.

色補間部407は、ホワイトバランス制御部406から入力される画像信号の各色成分R、G、Bごとに、フレーム画像の不足する画素位置のデータを補間するものである。すなわち、本実施形態で用いられる対数変換型の撮像センサ30のカラーフィルタ構造は、Gが市松状でR、Bが線順次配列された所謂ベイヤー方式が採用されている関係上、色情報が不足していることから、色補間部407は、実在する複数の画素データを用いて実在しない画素位置の画素データを補間するものである。   The color interpolation unit 407 interpolates data of pixel positions where the frame image is insufficient for each color component R, G, B of the image signal input from the white balance control unit 406. That is, the color filter structure of the logarithmic conversion type image sensor 30 used in the present embodiment lacks color information because of the so-called Bayer system in which G is a checkered pattern and R and B are line-sequentially arranged. Therefore, the color interpolation unit 407 interpolates pixel data at non-existing pixel positions using a plurality of actual pixel data.

具体的には色補間部407は、高帯域まで画素を持つGの色成分のフレーム画像については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、メディアン(中間値)フィルターを用いて、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データのうち、最大値と最小値とを除去した画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。また、R、Bの色成分については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。   Specifically, for a G color component frame image having pixels up to a high band, the color interpolation unit 407 masks the image data constituting the frame image with a predetermined filter pattern, and then applies a median (intermediate value) filter. The average value of the pixel data from which the maximum value and the minimum value are removed from the pixel data actually existing around the pixel position to be interpolated is calculated, and the average value is interpolated as the pixel data at the pixel position. For the R and B color components, after the image data constituting the frame image is masked with a predetermined filter pattern, an average value of pixel data actually existing around the pixel position to be interpolated is calculated, and the average value is calculated. Is interpolated as pixel data at the pixel position.

図3に、撮像センサ30のカラーフィルタ構造の一例を示す。かかるカラーフィルタ構造において、前記色補間による各画素における色成分R、G、Bの画像信号は、例えば以下のようにして生成される。
(イ)アドレス11(B11)の色補間式
R11=(R00+R20+R02+R22)/4
G11=(Gr10+Gb01+Gb21+Gr12)/4
B11=B11
(ロ)アドレス11(Gr12)の色補間式
R12=(R02+R22)/2
G12=Gr12
B12=(B11+B13)/2
(ハ)アドレス21(Gb21)の色補間式
R21=(R20+R22)/2
G21=Gb12
B21=(B11+B31)/2
(ニ)アドレス22(R22)の色補間式
R22=R22
G22=(Gb21+Gr12+Gr32+Gb23)/4
B22=(B11+B31+B13+B33)/4
FIG. 3 shows an example of the color filter structure of the image sensor 30. In such a color filter structure, the image signals of the color components R, G, and B in each pixel by the color interpolation are generated as follows, for example.
(A) Color interpolation formula of address 11 (B11) R11 = (R00 + R20 + R02 + R22) / 4
G11 = (Gr10 + Gb01 + Gb21 + Gr12) / 4
B11 = B11
(B) Color interpolation formula of address 11 (Gr12) R12 = (R02 + R22) / 2
G12 = Gr12
B12 = (B11 + B13) / 2
(C) Color interpolation formula of address 21 (Gb21) R21 = (R20 + R22) / 2
G21 = Gb12
B21 = (B11 + B31) / 2
(D) Color interpolation formula for address 22 (R22) R22 = R22
G22 = (Gb21 + Gr12 + Gr32 + Gb23) / 4
B22 = (B11 + B31 + B13 + B33) / 4

3×3色補正部408は、色補間部407から入力される色成分R、G、Bの画像信号の彩度を補正(色合いを補正)するものである。3×3色補正部408は、色成分R、G、Bの画像信号のレベル比を変換する3種類の変換係数を有し、撮影シーンに応じた変換係数で前記レベル比を変換して画像データの彩度を補正する。例えば、a1〜c3の合計9個の変換係数を用い、次のように画像信号を線形変換する。
R´=a1*R+a2*G+a3*B
G´=b1*R+b2*G+b3*B
B´=c1*R+c2*G+c3*B
The 3 × 3 color correction unit 408 corrects the saturation of the image signals of the color components R, G, and B input from the color interpolation unit 407 (corrects the hue). The 3 × 3 color correction unit 408 has three types of conversion coefficients that convert the level ratio of the image signals of the color components R, G, and B, and converts the level ratio with a conversion coefficient according to the shooting scene to generate an image. Correct the saturation of the data. For example, using a total of nine transform coefficients a1 to c3, the image signal is linearly transformed as follows.
R ′ = a1 * R + a2 * G + a3 * B
G '= b1 * R + b2 * G + b3 * B
B ′ = c1 * R + c2 * G + c3 * B

階調変換部409は、3×3色補正部408から入力される色成分R、G、Bの画像信号が適切な出力レベルになるよう、画像信号のレベルを色成分毎に所定のガンマ特性を用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。すなわち階調変換部409は、ホワイトバランス調整及び色補正がなされた画像信号の階調特性(γカーブやデジタルゲイン)を、LCD表示部106や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性に補正するものである。階調変換部409においては、全体制御部50から入力されるダイナミックレンジ情報と、評価値検出部405で検出されたAE評価値等に基づいて、画像信号の階調特性を変化させる。   The gradation converting unit 409 changes the level of the image signal for each color component to a predetermined gamma characteristic so that the image signals of the color components R, G, and B input from the 3 × 3 color correcting unit 408 have an appropriate output level. Is used for nonlinear conversion and offset adjustment. That is, the tone conversion unit 409 corrects the tone characteristics (γ curve and digital gain) of the image signal that has been subjected to white balance adjustment and color correction to the tone characteristics of the LCD display unit 106, an externally output monitor TV, and the like. To do. The tone conversion unit 409 changes the tone characteristics of the image signal based on the dynamic range information input from the overall control unit 50, the AE evaluation value detected by the evaluation value detection unit 405, and the like.

ノイズキャンセル部410は、階調変換部409から入力される画像信号のノイズ成分を除去すると共に、エッジ成分のみを抽出・強調することで、画像のシャープネスを良好な状態に補正するものである。ノイズキャンセル部410は、全体制御部50から入力されるダイナミックレンジ情報に基づいて、コアリング係数(画像信号のノイズ成分のみを除去し、エッジ成分を抽出する係数及び強調する係数)を変化させることで、適正な補正を行う。   The noise cancellation unit 410 corrects the sharpness of the image to a good state by removing the noise component of the image signal input from the gradation conversion unit 409 and extracting and enhancing only the edge component. Based on the dynamic range information input from the overall control unit 50, the noise canceling unit 410 changes the coring coefficient (the coefficient for extracting only the noise component of the image signal and extracting the edge component and the coefficient to be enhanced). Then, make an appropriate correction.

画像メモリ411は、ROMやRAM等のメモリからなり、信号処理部40での信号処理を終えた画像データを一時的に保存するもので、例えば1フレーム分の画像データを記憶し得る容量を有している。   The image memory 411 includes a memory such as a ROM or a RAM, and temporarily stores the image data after the signal processing by the signal processing unit 40. The image memory 411 has a capacity capable of storing, for example, one frame of image data. is doing.

メモリカードI/F部412は、信号処理部40で生成されたメモリカード記録用画像データを、メモリカード107に記録させるべく出力するためのインターフェイスである。またメモリカード107は、静止画像や動画像などの画像データを記録して保存しておくためのメモリであって、デジタルカメラ1に対して取り外し自在とされており、外部の記録媒体との画像データ交換を可能とするものである。LCD表示I/F部413は、信号処理部40で生成されたLCD表示用画像データを、例えばNTSC方式若しくはPAL方式の画像信号に変換してLCD表示部106に出力するためのインターフェイスである。   The memory card I / F unit 412 is an interface for outputting the memory card recording image data generated by the signal processing unit 40 so as to be recorded on the memory card 107. The memory card 107 is a memory for recording and storing image data such as still images and moving images. The memory card 107 is detachable from the digital camera 1 and can be used as an image with an external recording medium. Data exchange is possible. The LCD display I / F unit 413 is an interface for converting the LCD display image data generated by the signal processing unit 40 into, for example, an NTSC or PAL image signal and outputting the image signal to the LCD display unit 106.

全体制御部50は、CPU(中央演算処理装置)等からなり、デジタルカメラ1の撮影動作を集中制御するものである。すなわち全体制御部50は、前記信号処理部40の各部から送られてくる情報(前述のAE評価値、AF評価値、WB評価値等)と、本デジタルカメラ1の動作モード等に基づき、信号処理部40の各部が必要とするパラメータ等の動作情報を算出して送信することで、各処理部の動作を制御する。このほか全体制御部50は、撮影動作のためのタイミング生成回路31の制御、レンズ群21のズーミングやフォーカシング駆動、並びに絞り22及びシャッタ23の駆動のための駆動部60の制御、画像信号の出力制御などを行う。   The overall control unit 50 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, and centrally controls the photographing operation of the digital camera 1. That is, the overall control unit 50 generates signals based on information sent from each unit of the signal processing unit 40 (the above-described AE evaluation value, AF evaluation value, WB evaluation value, etc.) and the operation mode of the digital camera 1. The operation of each processing unit is controlled by calculating and transmitting operation information such as parameters required by each unit of the processing unit 40. In addition, the overall control unit 50 controls the timing generation circuit 31 for photographing operation, zooming and focusing drive of the lens group 21, and control of the drive unit 60 for driving the aperture 22 and the shutter 23, and output of image signals. Control and so on.

図4は、全体制御部50の機能を説明するための機能ブロック図である。全体制御部50は、情報受信部501及び情報送信部502、メモリ部515を具備する演算部510、制御信号発生部520、レベル判定部530及び入出力部540を備えている。   FIG. 4 is a functional block diagram for explaining functions of the overall control unit 50. The overall control unit 50 includes an information reception unit 501, an information transmission unit 502, a calculation unit 510 including a memory unit 515, a control signal generation unit 520, a level determination unit 530, and an input / output unit 540.

情報受信部501は、信号処理部40の評価値検出部405にて検出されるAE評価値、AF評価値及びWB評価値を取得し、これらを演算部510が備える各パラメータ算出部へ振り分けて送信する。一方、情報送信部502は、信号処理部40において必要とされる情報(光電変換特性情報やコアリング係数等)をメモリ部515から適宜取り出し、信号処理部40の各処理部に適時振り分けて送信する。   The information receiving unit 501 acquires the AE evaluation value, the AF evaluation value, and the WB evaluation value detected by the evaluation value detection unit 405 of the signal processing unit 40, and distributes them to each parameter calculation unit included in the calculation unit 510. Send. On the other hand, the information transmission unit 502 appropriately extracts information (photoelectric conversion characteristic information, coring coefficient, etc.) required in the signal processing unit 40 from the memory unit 515, and distributes the information to each processing unit of the signal processing unit 40 in a timely manner for transmission. To do.

演算部510は、前記情報受信部501から与えられる評価値に基づいて制御パラメータを算出する動作を為すもので、露光量制御パラメータ算出部511及びダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512からなるAE制御パラメータ算出部5110、AF制御パラメータ算出部513、ホワイトバランス(WB)制御パラメータ算出部514及びメモリ部515を備えている。   The calculation unit 510 performs an operation of calculating a control parameter based on the evaluation value given from the information reception unit 501, and calculates an AE control parameter including an exposure amount control parameter calculation unit 511 and a dynamic range control parameter calculation unit 512. A unit 5110, an AF control parameter calculation unit 513, a white balance (WB) control parameter calculation unit 514, and a memory unit 515.

前記メモリ部515はROMやRAM等からなり、撮像センサ30の光電変換特性の情報(撮影に際しての所望の光電変換特性を得るための情報)、すなわち、後述する露光時間設定値や絞り設定値、或いは光電変換特性設定値(該光電変換特性に対応するダイナミックレンジ情報)を記憶する光電変換特性情報記憶部516、ノイズキャンセル部410において用いられるコアリング係数の設置位置を記憶するコアリング係数記憶部517、撮像センサ30の線形特性領域と対数特性領域とで得られたデータに対するデータ変換(相互変換)を行うための変換情報、すなわちLUT(Look Up Table)等を記憶するLUT記憶部518等から構成されている。   The memory unit 515 includes a ROM, a RAM, and the like, and information on photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 (information for obtaining desired photoelectric conversion characteristics at the time of photographing), that is, an exposure time setting value and an aperture setting value described later, Alternatively, a photoelectric conversion characteristic information storage unit 516 that stores a photoelectric conversion characteristic setting value (dynamic range information corresponding to the photoelectric conversion characteristic) and a coring coefficient storage unit that stores an installation position of a coring coefficient used in the noise cancellation unit 410 517, from the LUT storage unit 518 or the like for storing conversion information for performing data conversion (mutual conversion) on the data obtained in the linear characteristic region and logarithmic characteristic region of the image sensor 30, that is, LUT (Look Up Table) and the like. It is configured.

なお、光電変換特性情報記憶部516には、光電変換特性そのもの(後述する図10に示すような光電変換特性曲線)が記憶される構成であってもよい。また、LUT記憶部518は、上記LUTの他に、後述する露光時間(T1)や絞りの開口面積(S2)の値と露光時間設定値や絞り設定値とのデータ変換を行うLUT、光電変換特性の変曲点の値(出力レベル)と光電変換特性設定値とのデータ変換を行うLUT、最大輝度出力レベルから光電変換特性設定値を出力するLUTもしくは最大輝度出力レベルの変化量から光電変換特性設定値の変化量を出力するLUT、或いは飽和画素数の値と変曲点変化量(ΔVth)の値とのデータ変換を行うLUT等、種々のデータ変換用のLUTを記憶している。また、上述した通り、光電変換特性情報記憶部516、コアリング係数記憶部517及びLUT記憶部518に記憶されているデータ値は、適宜情報送信部502から信号処理部40の適所へ送信されるようになっている。   The photoelectric conversion characteristic information storage unit 516 may be configured to store the photoelectric conversion characteristic itself (a photoelectric conversion characteristic curve as shown in FIG. 10 described later). In addition to the above LUT, the LUT storage unit 518 includes an LUT that performs data conversion between an exposure time (T1) and an aperture area (S2), which will be described later, and an exposure time setting value and an aperture setting value. LUT that performs data conversion between inflection point value (output level) of characteristic and photoelectric conversion characteristic setting value, LUT that outputs photoelectric conversion characteristic setting value from maximum luminance output level, or photoelectric conversion from change amount of maximum luminance output level Various LUTs for data conversion are stored, such as an LUT that outputs a change amount of the characteristic setting value, or an LUT that converts data between the value of the saturation pixel number and the value of the inflection point change amount (ΔVth). Further, as described above, the data values stored in the photoelectric conversion characteristic information storage unit 516, the coring coefficient storage unit 517, and the LUT storage unit 518 are appropriately transmitted from the information transmission unit 502 to the appropriate position of the signal processing unit 40. It is like that.

AE制御パラメータ算出部5110は、被写体の輝度に応じた露出制御(AE制御)を行うべく、撮影の際の最適な露光量と撮像センサ30の光電変換特性とに設定するための制御パラメータを算出する。すなわち、AE制御パラメータ算出部5110の露光量制御パラメータ算出部511は、露光時間や絞りを最適化するための制御パラメータを算出するものであり、露光量制御パラメータ算出部511は、評価値検出部405にて検出されるAE評価値と、前記光電変換特性情報記憶部516に記憶されている前記AE評価値取得時点における撮像センサ30の光電変換特性情報とに基づいて、被写体輝度に応じた露光時間設定値や絞り設定値を算出する。   The AE control parameter calculation unit 5110 calculates control parameters for setting the optimal exposure amount at the time of shooting and the photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 in order to perform exposure control (AE control) according to the luminance of the subject. To do. That is, the exposure amount control parameter calculation unit 511 of the AE control parameter calculation unit 5110 calculates a control parameter for optimizing the exposure time and aperture, and the exposure amount control parameter calculation unit 511 is an evaluation value detection unit. Based on the AE evaluation value detected at 405 and the photoelectric conversion characteristic information of the imaging sensor 30 at the time of acquisition of the AE evaluation value stored in the photoelectric conversion characteristic information storage unit 516, exposure according to subject luminance is performed. Calculate the time setting value and aperture setting value.

また、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512は、被写体輝度に応じ撮像センサ30の光電変換特性を最適化するための制御パラメータを算出するものである。ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512は、例えばダイナミックレンジ設定用の被写体輝度が、当該撮像センサ30における所望の飽和出力レベルになるような光電変換特性設定値を算出する。この算出に際しても、光電変換特性情報記憶部516に記憶されている前記AE評価値取得時点における撮像センサ30の光電変換特性情報が参照される。   The dynamic range control parameter calculation unit 512 calculates a control parameter for optimizing the photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 according to the subject brightness. The dynamic range control parameter calculation unit 512 calculates a photoelectric conversion characteristic setting value such that, for example, the subject luminance for dynamic range setting becomes a desired saturation output level in the imaging sensor 30. Also in this calculation, the photoelectric conversion characteristic information of the image sensor 30 at the time of obtaining the AE evaluation value stored in the photoelectric conversion characteristic information storage unit 516 is referred to.

また、AE制御パラメータ算出部5110は、AE評価値に基づいて全体制御部50(露光量制御パラメータ算出部511又はダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512)によって算出された露光量又はダイナミックレンジを制御するための所定の制御値、すなわち後述する露光量制御に関する増幅率Gain、及びダイナミックレンジ制御に関する光電変換特性の変曲点の出力レベルの変化量ΔVthが所定レベルに達した場合に、当該制御値を所定変化量(後述の増幅率変分ΔGain又は変化量変分ΔCVth)ずつ段階的に変化させるという制御値の変化制御を行う変化制御部5111を備えている。   The AE control parameter calculation unit 5110 controls the exposure amount or dynamic range calculated by the overall control unit 50 (exposure amount control parameter calculation unit 511 or dynamic range control parameter calculation unit 512) based on the AE evaluation value. When the predetermined control value, that is, an amplification factor Gain related to exposure amount control, which will be described later, and an output level change amount ΔVth of the inflection point of photoelectric conversion characteristics related to dynamic range control reach a predetermined level, the control value is predetermined. A change control unit 5111 is provided that performs change control of the control value so as to change step by step (amplification factor variation ΔGain or variation variation ΔCVth described later).

この変化制御部5111は、上記変化制御において、制御値を所定変化量分だけ段階的に変化させた制御値(この制御値を段階制御値という)による撮像装置の露出設定下での実際の撮像画像(この撮影画像から抽出したAE評価値)から、次のAE制御用の仮の制御値を算出し、この仮の制御値に基づいて新たな段階制御値を設定するということを順次繰り返していくことにより制御値を段階的に変化させる。   In the change control, the change control unit 5111 performs actual imaging under the exposure setting of the imaging apparatus using a control value obtained by changing the control value stepwise by a predetermined change amount (this control value is referred to as a step control value). From the image (AE evaluation value extracted from the captured image), a temporary control value for the next AE control is calculated, and a new step control value is set based on the temporary control value in order. The control value is changed step by step.

AF制御パラメータ算出部513は、評価値検出部405にて検出されるAF評価値に基づいて、被写体の撮影にあたり最適な焦点距離に設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、参照するAF評価値を、撮像センサ30の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域の特徴を活用して粗測距(対数特性領域から得たAF評価値)用、詳測距(線形特性領域から得たAF評価値)用の制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。   The AF control parameter calculation unit 513 calculates a control parameter for setting an optimum focal length for shooting a subject based on the AF evaluation value detected by the evaluation value detection unit 405. In calculating the control parameter, the AF evaluation value to be referred to is acquired in each of the logarithmic characteristic area and the linear characteristic area of the imaging sensor 30, and rough ranging (obtained from the logarithmic characteristic area by utilizing the characteristics of each characteristic area). (AF evaluation value) and control parameters for detailed distance measurement (AF evaluation value obtained from the linear characteristic region) are preferably calculated.

ホワイトバランス制御パラメータ算出部514は、評価値検出部405にて検出されるWB評価値に基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスに設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、同様に参照するAF評価値を、撮像センサ30の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域に応じた制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。   The white balance control parameter calculation unit 514 calculates a control parameter for setting the color balance of the image signal to a predetermined color balance based on the WB evaluation value detected by the evaluation value detection unit 405. In calculating the control parameter, the AF evaluation value to be similarly referred to is acquired in each of the logarithmic characteristic area and the linear characteristic area of the imaging sensor 30, and the control parameter corresponding to each characteristic area is calculated. preferable.

制御信号発生部520は、前記演算部510で算出された各種の制御パラメータに応じて、各制御動作要素を駆動させるための制御信号を生成するもので、該制御信号発生部520は、ダイナミックレンジ制御信号発生部521、センサ露光時間制御信号発生部522、シャッタ制御信号発生部523、ズーム/フォーカス制御信号発生部524及び絞り制御信号発生部525を備えて構成されている。   The control signal generator 520 generates a control signal for driving each control operation element according to various control parameters calculated by the arithmetic unit 510. The control signal generator 520 has a dynamic range. A control signal generator 521, a sensor exposure time control signal generator 522, a shutter control signal generator 523, a zoom / focus control signal generator 524, and an aperture control signal generator 525 are configured.

ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、前記ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512において算出された撮像センサ30の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替わる出力レベルポイント(変曲点)を調整する撮像センサ30の駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。タイミング生成回路31は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ30のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30を駆動させる。具体的には、後述するように撮像センサ30の光電変換特性は、当該撮像センサ30に対する信号φVPS(φVPSにおける電圧VPHの高さ、或いは時間ΔTの長さ)を制御することでその変曲点が変動することから、ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、光電変換特性設定値に応じて、前記信号φVPSを制御するためのタイミング生成回路31に対する駆動信号を制御することで、撮像センサ30のダイナミックレンジを被写体の輝度に適するよう制御する。   The dynamic range control signal generation unit 521 outputs an output level point at which the photoelectric conversion characteristic is switched from the linear characteristic region to the logarithmic characteristic region according to the photoelectric conversion characteristic setting value of the imaging sensor 30 calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512. A drive signal for the image sensor 30 for adjusting (inflection point) is generated and transmitted to the timing generation circuit 31. The timing generation circuit 31 generates a timing signal for controlling the dynamic range of the image sensor 30 according to the input drive signal, and drives the image sensor 30. Specifically, as will be described later, the photoelectric conversion characteristic of the image sensor 30 is controlled by controlling the signal φVPS (the height of the voltage VPH at φVPS or the length of time ΔT) for the image sensor 30. Therefore, the dynamic range control signal generation unit 521 controls the driving signal for the timing generation circuit 31 for controlling the signal φVPS according to the photoelectric conversion characteristic setting value, so that the dynamics of the image sensor 30 can be changed. Control the range to suit the brightness of the subject.

センサ露光時間制御信号発生部522は、撮像センサ30の露光時間(積分時間)を、絞り22やシャッタ23等のメカ操作に依らず、電子回路的な制御動作により制御するための制御信号を発生するものである。センサ露光時間制御信号発生部522は、前記露光量制御パラメータ算出部511にて算出された最適な露光量に基づいて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ30の駆動信号(具体的には、後述するように撮像センサ30に対する信号φVPSが中電位Mとなる時間ΔSを制御する信号)を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。タイミング生成回路31は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ30の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30を駆動させる。   The sensor exposure time control signal generation unit 522 generates a control signal for controlling the exposure time (integration time) of the imaging sensor 30 by an electronic circuit control operation without depending on the mechanical operation of the diaphragm 22 and the shutter 23. To do. The sensor exposure time control signal generation unit 522 generates a drive signal (specifically, the image sensor 30 so as to ensure an intended exposure time based on the optimum exposure amount calculated by the exposure amount control parameter calculation unit 511. In this case, as will be described later, a signal for controlling the time ΔS when the signal φVPS to the image sensor 30 becomes the medium potential M) is generated and transmitted to the timing generation circuit 31. The timing generation circuit 31 generates a timing signal for controlling the exposure time of the image sensor 30 according to the input drive signal, and drives the image sensor 30.

シャッタ制御信号発生部523は、同様に露光量制御パラメータ算出部511にて算出された最適な露光量に基づいて、シャッタ23のシャッタスピード(シャッタ開放時間)を露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。またズーム/フォーカス制御信号発生部524は、前記AF制御パラメータ算出部513にて算出された最適な焦点距離に基づいて、レンズ群21を駆動させるための制御信号を生成する。さらに絞り制御信号発生部525は、前記露光量制御パラメータ算出部511にて算出された最適な露光量に基づいて、絞り22の開口面積を設定する制御信号を生成する。これらシャッタ制御信号発生部523、ズーム/フォーカス制御信号発生部524及び絞り制御信号発生部525にて生成された制御信号は、駆動部60の対応箇所へそれぞれ送信される。   Similarly, the shutter control signal generation unit 523 sets the shutter speed (shutter opening time) of the shutter 23 in accordance with the exposure time based on the optimum exposure amount calculated by the exposure amount control parameter calculation unit 511. Is generated. The zoom / focus control signal generation unit 524 generates a control signal for driving the lens group 21 based on the optimum focal length calculated by the AF control parameter calculation unit 513. Further, the aperture control signal generation unit 525 generates a control signal for setting the aperture area of the aperture 22 based on the optimum exposure amount calculated by the exposure amount control parameter calculation unit 511. The control signals generated by the shutter control signal generation unit 523, the zoom / focus control signal generation unit 524, and the aperture control signal generation unit 525 are transmitted to corresponding portions of the drive unit 60, respectively.

レベル判定部530は、露光量又はダイナミックレンジを制御するための制御値(後述の増幅率Gain、及び変化量ΔVth)のレベル(レベル変動)を、撮影駆動中(AE制御による駆動中)絶えず検出しておき、当該制御値を所定変化量(後述のΔGain又はΔCVth)ずつ段階的に変化させるという制御値の変化制御(後述の鈍感制御)の開始レベルを示す閾値(後述のGainTh1並びにGainTh2、又はΔVthTh1又はΔVthTh2)に達したか否かを判別すると共に、この制御値が当該変化制御の終了レベルを示す閾値(後述のGainTh10並びにGainTh20、又はΔVthTh10又はΔVthTh20)に達したか否かを判別するものである。   The level determination unit 530 constantly detects the level (level fluctuation) of control values (amplification gain and a change amount ΔVth, which will be described later) for controlling the exposure amount or dynamic range during shooting driving (during driving by AE control). In addition, a threshold value (GainTh1 and GainTh2, which will be described later) indicating the start level of the control value change control (which will be described later, insensitive control) in which the control value is changed step by step by a predetermined change amount (ΔGain or ΔCVth which will be described later), or Whether or not (ΔVthTh1 or ΔVthTh2) has been reached, and whether or not this control value has reached a threshold (GainTh10 and GainTh20 described later, or ΔVthTh10 or ΔVthTh20) indicating the end level of the change control is determined. It is.

入出力部540は、メモリカードI/F部412及びLCD表示I/F部413と接続され、操作部100からの指示信号等に対応して、撮影画像に対して所定の画像処理を行った後、その撮影画像信号をメモリカード107に記録させたり、LCD表示部106に表示させたり、或いは逆にメモリカード107から画像信号を取り入れたりする出入力作用を為す。   The input / output unit 540 is connected to the memory card I / F unit 412 and the LCD display I / F unit 413, and performs predetermined image processing on the photographed image in response to an instruction signal from the operation unit 100 or the like. Thereafter, the captured image signal is recorded on the memory card 107, displayed on the LCD display unit 106, or conversely, an image signal is taken in from the memory card 107.

図2に戻って、駆動部60は、前記制御信号発生部520で生成された制御信号に基づいて、実際に当該デジタルカメラ1が具備するメカ駆動部を動作させるもので、シャッタ駆動部61、ズーム/フォーカス駆動部62及び絞り駆動部63を備えている。   Returning to FIG. 2, the driving unit 60 actually operates the mechanical driving unit included in the digital camera 1 based on the control signal generated by the control signal generating unit 520. The shutter driving unit 61, A zoom / focus drive unit 62 and an aperture drive unit 63 are provided.

シャッタ駆動部61は、前記シャッタ制御信号発生部523から与えられる制御信号に応じて、シャッタ23が所定時間開放されるようシャッタ23を開閉駆動する。ズーム/フォーカス制御部62は、ズーム/フォーカス制御信号発生部524から与えられる制御信号に応じて、レンズ群21のズームレンズブロックまたはフォーカスレンズブロックを動作させるモータ等を動作させ、前記レンズブロックを焦点位置に移動させる。さらに絞り駆動部63は、絞り制御信号発生部525から与えられる制御信号に応じ、絞り22を駆動し、所定の開口量に絞りを設定するものである。   The shutter drive unit 61 opens and closes the shutter 23 according to the control signal supplied from the shutter control signal generator 523 so that the shutter 23 is opened for a predetermined time. The zoom / focus control unit 62 operates a zoom lens block or a motor that operates the focus lens block of the lens group 21 in accordance with a control signal supplied from the zoom / focus control signal generation unit 524, and focuses the lens block. Move to position. Further, the diaphragm driving unit 63 drives the diaphragm 22 in accordance with a control signal given from the diaphragm control signal generating unit 525 and sets the diaphragm to a predetermined opening amount.

(動作の全体的なフローの説明)
以上の通り構成されたデジタルカメラ1の動作につき、先ず全体的なフローを説明する。図5は、デジタルカメラ1の全体的な動作の一例を示すフローチャートである。図示する通り、動作を大略的に区分すると、AE評価値、AF評価値、及びWB評価値等の評価値を検出する評価値検出ステップ(ステップS1)と、得られた評価値に基づき各種パラメータを算出する制御パラメータ算出ステップ(ステップS2)と、算出された各種パラメータを該当するデジタルカメラ1各部に設定し、当該パラメータに応じた撮影状態となるようにデジタルカメラ1各部を駆動する制御パラメータを設定する制御パラメータ設定ステップ(ステップS3)とからなる。
(Description of overall flow of operation)
The overall flow of the operation of the digital camera 1 configured as described above will be described first. FIG. 5 is a flowchart showing an example of the overall operation of the digital camera 1. As shown in the figure, when the operation is roughly divided, an evaluation value detecting step (step S1) for detecting an evaluation value such as an AE evaluation value, an AF evaluation value, and a WB evaluation value, and various parameters based on the obtained evaluation value. Control parameter calculation step (step S2) for calculating the parameters, and the calculated parameters are set in the respective sections of the corresponding digital camera 1, and the control parameters for driving the respective sections of the digital camera 1 so as to obtain a shooting state corresponding to the parameters are set. And a control parameter setting step (step S3) to be set.

前記各ステップS1〜S3においては、具体的には以下の処理が行われる。
先ず、評価値検出ステップS1では、各種の制御のベースとなる評価値情報を取得し、該評価値情報に基づいて評価値を算出する。AE制御の場合は、撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベルが計測(検出)され、この計測値からAE評価値が算出されることとなる。前記輝度レベル及び輝度範囲の検出に際しては、撮像センサ30により実際に撮像された撮影画像から求めることが合理的であり、撮像センサ30は静止画及び動画の撮像が可能であることから、
(ステップS1−1)静止画からの検出:撮像センサ30により、評価値検出用の画像を本撮影前の静止画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する。
(ステップS1−2)動画からの計測:撮像センサ30により、評価値検出用の画像を本撮影前の動画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する。
という2通りの輝度情報の取得ステップを例示することができる。しかる後、
(ステップS1−3)評価値の算出:取得した画像の輝度情報に基づいてAE評価値を含む各種評価値を評価値検出部405により算出する。
というステップが行われる。
Specifically, in each of the steps S1 to S3, the following processing is performed.
First, in the evaluation value detection step S1, evaluation value information serving as a base for various controls is acquired, and an evaluation value is calculated based on the evaluation value information. In the case of AE control, the luminance level of the subject that is the imaging target is measured (detected), and the AE evaluation value is calculated from the measured value. In the detection of the luminance level and the luminance range, it is reasonable to obtain from a captured image actually captured by the imaging sensor 30, and the imaging sensor 30 can capture still images and moving images.
(Step S1-1) Detection from a still image: The image sensor 30 acquires an image for evaluation value detection as a still image before actual photographing, and measures a luminance level and a luminance range.
(Step S1-2) Measurement from a moving image: The image sensor 30 acquires an image for evaluation value detection as a moving image before actual photographing, and measures a luminance level and a luminance range.
The two types of luminance information acquisition steps can be exemplified. After that,
(Step S1-3) Calculation of Evaluation Value: The evaluation value detecting unit 405 calculates various evaluation values including the AE evaluation value based on the acquired luminance information of the image.
The steps are performed.

次にステップS2では、評価値に基づき各種パラメータが算出されるが、AE制御の場合は、露光量又はダイナミックレンジがAE制御の要素となることから、これらの制御パラメータが、前記AE評価値に基づいて算出される。すなわちステップS2としては、
(ステップS2−1)露光量制御パラメータの算出:全体制御部50により、AE評価値に基づいて露光量制御パラメータを算出する。
(ステップS2−2)ダイナミックレンジ制御パラメータの算出:全体制御部50により、AE評価値に基づいてダイナミックレンジ制御パラメータを算出する。
という2通りのパラメータ算出ステップを例示することができる。
Next, in step S2, various parameters are calculated based on the evaluation value. In the case of AE control, since the exposure amount or the dynamic range is an element of AE control, these control parameters are converted into the AE evaluation value. Calculated based on That is, as step S2,
(Step S2-1) Calculation of exposure amount control parameter: The overall control unit 50 calculates an exposure amount control parameter based on the AE evaluation value.
(Step S2-2) Calculation of dynamic range control parameter: The overall control unit 50 calculates the dynamic range control parameter based on the AE evaluation value.
Two parameter calculation steps can be exemplified.

最後にステップS3では、デジタルカメラ1各部を駆動する制御パラメータの設定が為される。AE制御の場合は、前記(ステップS2−1)又は(ステップS2−2)に基づく制御パラメータの設定が行われる、すなわちステップS3としては、
(ステップS3−1)露光量制御パラメータの設定:算出された露光量制御パラメータに基づいてメモリ部515や制御信号発生部520等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路31や駆動部60を動作させる。
(ステップS3−2)ダイナミックレンジ制御パラメータの設定:算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに基づいて、メモリ部515や制御信号発生部520等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路31を動作させる。
という2通りのパラメータ設定ステップを例示することができる。
Finally, in step S3, control parameters for driving each part of the digital camera 1 are set. In the case of AE control, control parameters are set based on (Step S2-1) or (Step S2-2), that is, as Step S3,
(Step S3-1) Setting of exposure amount control parameter: Based on the calculated exposure amount control parameter, the parameter is set in the memory unit 515, the control signal generation unit 520, etc., and the timing generation circuit 31 and the drive unit 60 are operated. Let
(Step S3-2) Setting of dynamic range control parameter: Based on the calculated dynamic range control parameter, the parameter is set in the memory unit 515, the control signal generation unit 520, etc., and the timing generation circuit 31 is operated.
The following two parameter setting steps can be exemplified.

(本実施形態で用いる撮像センサの基本的特性について)
以下、上述した各ステップにつき順次詳述するが、本実施形態においては、その光電変換特性として入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサ30を用いることが前提とされている関係上、先ず本実施形態で用いられる撮像センサ30の基本的特性について、その具体的な一例を詳述する。
(Basic characteristics of the image sensor used in this embodiment)
Hereinafter, each step described above will be described in detail, but in this embodiment, as the photoelectric conversion characteristics, a linear characteristic region in which the electric signal is linearly converted with respect to the incident light amount and output, and the incident light amount. On the other hand, since it is assumed that an image sensor 30 having a logarithmic characteristic region in which the electrical signal is logarithmically converted and output is used, first, basic characteristics of the image sensor 30 used in the present embodiment are used. A specific example will be described in detail.

図7は、撮像センサ30の一例である二次元のMOS型固体撮像装置の概略構成図である。同図において、G11〜Gmnは、行列(マトリクス)配列された画素を示している。この画素G11〜Gmnからなる画素部の外周縁部近傍には、垂直走査回路301と水平走査回路302とが配設されている。垂直走査回路301は、行のライン(信号線)304−1、304−2、・・・304−n(これらを纏めて行ライン304という)を順次走査する。水平走査回路302は、各画素から出力信号線306−1、306−2、・・・306−m(これらを纏めて出力信号線306という)に導出された光電変換信号を画素毎に水平方向に順次読み出す。なお、各画素は電源ライン305により電力供給がなされている。各画素には、前記各ラインや出力信号線だけでなく、他のライン(例えばクロックライン)も接続されているが、図7では図示を省略している。   FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a two-dimensional MOS solid-state imaging device which is an example of the imaging sensor 30. In the figure, G11 to Gmn indicate pixels arranged in a matrix. A vertical scanning circuit 301 and a horizontal scanning circuit 302 are disposed in the vicinity of the outer peripheral edge of the pixel unit composed of the pixels G11 to Gmn. The vertical scanning circuit 301 sequentially scans row lines (signal lines) 304-1, 304-2,... 304-n (collectively referred to as row lines 304). The horizontal scanning circuit 302 applies the photoelectric conversion signal derived from each pixel to the output signal lines 306-1, 306-2,... 306-m (collectively referred to as the output signal line 306) in the horizontal direction for each pixel. Read sequentially. Each pixel is supplied with power by the power supply line 305. Each pixel is connected not only to the lines and output signal lines but also to other lines (for example, a clock line), but is not shown in FIG.

出力信号線306−1、306−2、・・・306−mには、それぞれ、後述のトランジスタT5と対になって増幅回路を構成する定電流源307−1、307−2、・・・307−m(これらを纏めて定電流源307という)が設けられている。ただし、この増幅回路として、定電流源307に代えて抵抗やトランジスタ(MOSトランジスタ)を設けてもよい。この出力信号線306を介して出力される各画素の撮像時の画像データ及びリセット時の補正データが、順次、選択回路(サンプルホールド回路)308−1、308−2、・・・308−m(これらを纏めて選択回路308という)に出力される。この選択回路308に対して、行毎に画像データ及び補正データが出力されてサンプルホールドされる。サンプルホールドされた画像データ及び補正データは、列毎に、補正回路309に出力され、補正回路309において、感度バラツキによるノイズ成分が除去されるように、補正データに基づいて画像データの補正が行われる。そして、補正回路309から各画素の感度バラツキが補正された画像データが、各画素毎にシリアルに出力される。   The output signal lines 306-1, 306-2,... 306-m are respectively connected to constant current sources 307-1, 307-2,. 307-m (these are collectively referred to as a constant current source 307) is provided. However, as this amplifier circuit, a resistor or a transistor (MOS transistor) may be provided instead of the constant current source 307. The image data at the time of imaging and the correction data at the time of reset of each pixel output via the output signal line 306 are sequentially selected as selection circuits (sample hold circuits) 308-1, 308-2,... 308-m. (They are collectively referred to as a selection circuit 308). The selection circuit 308 outputs image data and correction data for each row and samples and holds them. The sampled and held image data and correction data are output to the correction circuit 309 for each column, and the correction circuit 309 corrects the image data based on the correction data so that noise components due to sensitivity variations are removed. Is called. Then, the image data in which the sensitivity variation of each pixel is corrected is output serially from the correction circuit 309 for each pixel.

図8は、図7に示す各画素G11〜Gmnの構成例を示す回路図である。同図に示すように、画素は、フォトダイオードPD、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)としてのトランジスタT1〜T6、及び積分用のコンデンサとしてのキャパシタCから構成されている。トランジスタT1〜T6は、ここではPチャンネルMOSFETが採用されている。φVD、φV、φVPS、φRST、φS及びRSBは、各トランジスタやキャパシタCに対する信号(電圧)を示し、GNDは接地を示している。   FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration example of each of the pixels G11 to Gmn illustrated in FIG. As shown in the figure, the pixel includes a photodiode PD, transistors T1 to T6 as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), and a capacitor C as an integrating capacitor. Here, P-channel MOSFETs are employed as the transistors T1 to T6. φVD, φV, φVPS, φRST, φS, and RSB indicate signals (voltages) to the respective transistors and capacitors C, and GND indicates ground.

フォトダイオードPDは、感光部(光電変換部)であり、被写体からの入射光量に応じた電気信号(光電流IPD)を出力する。トランジスタT5は、図7に示す定電流源307と対になってソースフォロワ増幅用の増幅回路(ソースフォロワアンプ)を構成するものであり、後述する電圧VOUTに対する増幅(電流増幅)を行う。トランジスタT6は、ゲートに印加する電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する信号読み出し用のトランジスタである。すなわち、トランジスタT6のソースは、図7に示す出力信号線306に接続されており、オンした場合、トランジスタT5で増幅された電流を出力電流として出力信号線306へ導出する。   The photodiode PD is a photosensitive part (photoelectric conversion part) and outputs an electrical signal (photocurrent IPD) corresponding to the amount of incident light from the subject. The transistor T5 is paired with the constant current source 307 shown in FIG. 7 to constitute an amplification circuit (source follower amplifier) for source follower amplification, and performs amplification (current amplification) on the voltage VOUT described later. The transistor T6 is a signal readout transistor that operates as a switch that is turned on and off in accordance with the voltage applied to the gate. That is, the source of the transistor T6 is connected to the output signal line 306 shown in FIG. 7, and when turned on, the current amplified by the transistor T5 is led to the output signal line 306 as an output current.

トランジスタT2は、同トランジスタのゲートに、光電流IPDに対して線形変換又は対数変換した電圧を発生させる。ところで、MOSFETでは、ゲート電圧が閾値以下の時に、サブスレッショルド電流と呼ばれる微小電流が流れるが、トランジスタT2はこのサブスレッショルド特性を利用して前記線形変換又は対数変換を行う。   The transistor T2 generates a voltage obtained by linear conversion or logarithmic conversion with respect to the photocurrent IPD at the gate of the transistor T2. By the way, in the MOSFET, a minute current called a subthreshold current flows when the gate voltage is equal to or lower than a threshold value. The transistor T2 performs the linear conversion or logarithmic conversion using this subthreshold characteristic.

具体的には、撮像する被写体の輝度が低い(被写体が暗い)場合、すなわち、フォトダイオードPDに入射される入射光量が少ない場合には、トランジスタT2のゲート電位が同トランジスタのソース電位より高くなっており、トランジスタT2が所謂カットオフ状態でありトランジスタT2にサブスレッショルド電流が流れず(トランジスタT2がサブスレッショルド領域で動作せず)、フォトダイオードPDで発生する光電流がフォトダイオードPDの寄生容量に流れて電荷が蓄積され、蓄積電荷量に応じた電圧が発生する。このときT1はオンされているので、上記の寄生容量に蓄積された電荷の量に応じた電圧が、電圧VGとしてトランジスタT2、T3のゲートに発生する。この電圧VGにより、トランジスタT3に電流が流れ、この電圧VGに比例した量の電荷がキャパシタCに蓄積される(トランジスタT3とキャパシタCとで積分回路を構成している)。そして、トランジスタT3とキャパシタCとの接続ノードa、すなわち出力VOUTには、光電流IPDの積分値に対して線形的に比例した電圧が現れる。このときトランジスタT4はオフ状態である。そして、トランジスタT6がオンされると、キャパシタCに蓄積された電荷がトランジスタT5を介して出力電流として出力信号線306に導出される。この出力電流は、光電流IPDの積分値を線形的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ30の、線形特性領域における動作である。   Specifically, when the luminance of the subject to be imaged is low (the subject is dark), that is, when the amount of incident light incident on the photodiode PD is small, the gate potential of the transistor T2 becomes higher than the source potential of the transistor. The transistor T2 is in a so-called cut-off state, the subthreshold current does not flow through the transistor T2 (the transistor T2 does not operate in the subthreshold region), and the photocurrent generated in the photodiode PD becomes a parasitic capacitance of the photodiode PD. The charge flows and accumulates, and a voltage corresponding to the amount of accumulated charge is generated. At this time, since T1 is turned on, a voltage corresponding to the amount of charge accumulated in the parasitic capacitance is generated as the voltage VG at the gates of the transistors T2 and T3. The voltage VG causes a current to flow through the transistor T3, and an amount of charge proportional to the voltage VG is accumulated in the capacitor C (the transistor T3 and the capacitor C constitute an integration circuit). A voltage linearly proportional to the integral value of the photocurrent IPD appears at the connection node a between the transistor T3 and the capacitor C, that is, the output VOUT. At this time, the transistor T4 is in an off state. When the transistor T6 is turned on, the electric charge accumulated in the capacitor C is led to the output signal line 306 as an output current through the transistor T5. This output current is a value obtained by linearly converting the integrated value of the photocurrent IPD. This is the operation of the imaging sensor 30 in the linear characteristic region.

一方、撮像する被写体の輝度が高く(被写体が明るく)、フォトダイオードPDに入射される入射光量が多い場合には、トランジスタT2のゲート電位が同トランジスタのソース電位以下となり、トランジスタT2にサブスレッショルド電流が流れ(トランジスタT2がサブスレッショルド領域で動作し)、光電流IPDを自然対数的に変換した値の電圧VGがトランジスタT2、T3のゲートに発生する。そして、この電圧VGにより、トランジスタT3に電流が流れ、キャパシタCに、光電流IPDの積分値を自然対数的に変換した値と同等の電荷が蓄積される。これにより、キャパシタCとトランジスタT3との接続ノードa(出力VOUT)には、光電流IPDの積分値を自然対数的に変換した値に比例した電圧が生じる。このときトランジスタT4はオフ状態である。そして、トランジスタT6がオンされると、キャパシタCに蓄積された電荷がトランジスタT5を介して出力電流として出力信号線306に導出される。この出力電流は、光電流IPDの積分値を自然対数的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ30の、対数特性領域における動作である。以上のように、各画素によって、入射光量(被写体輝度)に応じて線形的又は自然対数的に比例した電圧が出力される。   On the other hand, when the luminance of the subject to be imaged is high (the subject is bright) and the amount of incident light incident on the photodiode PD is large, the gate potential of the transistor T2 becomes equal to or lower than the source potential of the transistor T2, and the subthreshold current is supplied to the transistor T2. Flows (transistor T2 operates in the subthreshold region), and a voltage VG having a value obtained by natural logarithm conversion of photocurrent IPD is generated at the gates of transistors T2 and T3. The voltage VG causes a current to flow through the transistor T3, and a charge equivalent to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent IPD is accumulated in the capacitor C. As a result, a voltage proportional to a value obtained by natural-logarithmically converting the integral value of the photocurrent IPD is generated at the connection node a (output VOUT) between the capacitor C and the transistor T3. At this time, the transistor T4 is in an off state. When the transistor T6 is turned on, the electric charge accumulated in the capacitor C is led to the output signal line 306 as an output current through the transistor T5. This output current is a value obtained by natural logarithm conversion of the integral value of the photocurrent IPD. This is the operation of the imaging sensor 30 in the logarithmic characteristic region. As described above, each pixel outputs a voltage that is linearly or naturally logarithmically proportional to the amount of incident light (subject luminance).

トランジスタT1は、リセット時のノイズデータ(トランジスタT2の製造バラツキに起因して発生するノイズ信号)を取り出す際に用いるためのスイッチである。トランジスタT1は、リセット時以外にはオン状態とされており、トランジスタT2(のドレイン)及びフォトダイオードPD間に光電流IPDが流れるようになっている。リセット時には、オフ状態となりフォトダイオードPDの光電流IPDが遮断され、前記のバラツキ分だけが取り出される。この取り出されたバラツキ分(ノイズ信号)は、後述の映像信号から減算される。   The transistor T1 is a switch used for extracting noise data at reset (noise signal generated due to manufacturing variation of the transistor T2). The transistor T1 is turned on except during reset, and a photocurrent IPD flows between the transistor T2 (the drain thereof) and the photodiode PD. At the time of reset, the photocurrent IPD of the photodiode PD is cut off and only the variation is taken out. The extracted variation (noise signal) is subtracted from the video signal described later.

トランジスタT4は、該トランジスタT4のゲートに印加される電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する、キャパシタCをリセットするためのトランジスタである。トランジスタT4がオンされるとリセット電圧(前記信号RSBの電圧)が印加され、キャパシタCに蓄積されていた電荷(電荷量)が元の状態、すなわち積分開始前の状態に戻される。   The transistor T4 is a transistor for resetting the capacitor C, which operates as a switch that is turned on and off according to a voltage applied to the gate of the transistor T4. When the transistor T4 is turned on, a reset voltage (the voltage of the signal RSB) is applied, and the charge (charge amount) accumulated in the capacitor C is returned to the original state, that is, the state before the start of integration.

図9は、撮像センサ30(画素)の撮像動作に関するタイミングチャートの一例である。ここではPチャンネルMOSFETの極性上、以下のようにHi(ハイ)でオフ、Low(ロー)でオンとなる。先ず、信号φVが符号311に示す位置でLowとなり、トランジスタT6がオンされ、映像信号が読み出される、すなわちキャパシタCに蓄積されている電荷が出力電流(映像信号)として出力信号線306に導出される。次に信号φSが符号312に示す位置でHiとなり、トランジスタT1がオフされてフォトダイオードPDが切り離される。次に信号φVPSが符号313に示す位置でHiとなり、トランジスタT2のリセットが行われる。また、トランジスタT2がリセットされるのと同時に、信号φRSTが符号314に示す位置でLowとなり、トランジスタT4がオンされ、キャパシタC(接続ノードa)に信号RSBによるリセット電圧が印加されて(接続ノードaの電位がRSBの電位(VRSB)となり)、キャパシタCの(電荷の)リセットが行われる。このようにトランジスタT2及びキャパシタCがリセットされた後、符号315に示す位置で信号φVが再度LowとなってトランジスタT6がオンされ、出力信号線306にノイズ信号が導出される。   FIG. 9 is an example of a timing chart regarding the imaging operation of the imaging sensor 30 (pixel). Here, due to the polarity of the P-channel MOSFET, it is turned off at Hi (High) and turned on at Low (Low) as follows. First, the signal φV becomes Low at the position indicated by reference numeral 311, the transistor T 6 is turned on, and the video signal is read, that is, the charge accumulated in the capacitor C is led to the output signal line 306 as an output current (video signal). The Next, the signal φS becomes Hi at the position indicated by reference numeral 312, the transistor T1 is turned off, and the photodiode PD is disconnected. Next, the signal φVPS becomes Hi at the position indicated by reference numeral 313, and the transistor T2 is reset. At the same time when the transistor T2 is reset, the signal φRST becomes Low at the position indicated by reference numeral 314, the transistor T4 is turned on, and the reset voltage by the signal RSB is applied to the capacitor C (connection node a) (connection node). The potential of a becomes the potential of RSB (VRSB)), and the capacitor C is reset (charged). After the transistor T2 and the capacitor C are thus reset, the signal φV becomes Low again at the position indicated by reference numeral 315, the transistor T6 is turned on, and a noise signal is derived to the output signal line 306.

次に、信号φSが符号316に示す位置でLowになり(トランジスタT1がオンされ)、フォトダイオードPDの切り離しが解除される。そして、信号φVPSが符号318に示す位置で中電位Mとなって、残像低減のためにフォトダイオードPDの寄生容量のリセットを行う。また、次フレームの積分開始電圧を一定にするために、信号φRSTが符号317に示す位置で再度LowとなってトランジスタT4がオンされ、キャパシタCのリセットが再度行われる。   Next, the signal φS becomes Low at the position indicated by reference numeral 316 (the transistor T1 is turned on), and the separation of the photodiode PD is released. Then, the signal φVPS becomes the intermediate potential M at the position indicated by reference numeral 318, and the parasitic capacitance of the photodiode PD is reset to reduce the afterimage. Further, in order to make the integration start voltage of the next frame constant, the signal φRST becomes Low again at the position indicated by reference numeral 317, the transistor T4 is turned on, and the capacitor C is reset again.

その後、信号φVPSが符号319に示す位置でMからLowになり、フォトダイオードPDの寄生容量のリセットが終了する。併せて、信号φRSTもLowからHiとなりキャパシタCのリセット動作も終了される。このときの時刻t1からキャパシタCの積分が開始され、信号φVがHiからLowとなる符号311に示す位置、すなわち次フレームにおける映像信号の読み出しが開始される時刻t2までの間、当該積分が継続される。この時刻t1、t2間の時間がキャパシタCの積分時間、すなわち撮像における露光時間となる。この露光時間は、前記中電位Mとなる信号φVPSを与える時間ΔS(長さ)を制御することで制御される。この時間ΔSは、タイミング生成回路31を介したセンサ露光時間制御信号発生部522によって制御される。   Thereafter, the signal φVPS changes from M to Low at the position indicated by reference numeral 319, and the reset of the parasitic capacitance of the photodiode PD is completed. At the same time, the signal φRST changes from Low to Hi, and the reset operation of the capacitor C is also completed. The integration of the capacitor C is started from time t1 at this time, and the integration continues until the position indicated by reference numeral 311 where the signal φV is changed from Hi to Low, that is, until the time t2 when reading of the video signal in the next frame is started. Is done. The time between the times t1 and t2 is the integration time of the capacitor C, that is, the exposure time in imaging. This exposure time is controlled by controlling the time ΔS (length) for applying the signal φVPS at the medium potential M. This time ΔS is controlled by the sensor exposure time control signal generation unit 522 via the timing generation circuit 31.

信号φVDは、前記増幅回路(ソースフォロワアンプ)の動作範囲に合わせ込むべく、或いは映像信号やノイズ信号に発生するオフセットの調整を行うべく電位操作を行うものである。信号φVDのVh、Vm及びVlは、それぞれ高電位、中電位及び低電位を示している。   The signal φVD is used to perform a potential operation in order to adjust to the operating range of the amplifier circuit (source follower amplifier) or to adjust an offset generated in the video signal or noise signal. Vh, Vm, and Vl of the signal φVD indicate high potential, medium potential, and low potential, respectively.

撮像センサ30は、上述のように被写体の輝度に応じて線形変換又は対数変換した出力信号を得ることが可能であり、図10に示すような光電変換特性320を有している。同図に示すように、光電変換特性320は、変曲点321を境にして線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この変曲点321は、線形特性領域から対数特性領域へ切り替わる点であり、この変曲点321のセンサ出力の値をVthで示している。一般的に、線形特性領域では、幅広い輝度範囲の被写体の撮像は不可能であるものの(ダイナミックレンジが狭い)、画像全体の階調性を高くすることができ(高いコントラストを得ることができ)、暗い被写体(例えば曇天時や日陰での被写体)であっても階調性豊かな高品位な画像を得ることができる。一方、対数特性領域では、高輝度での階調性は乏しくなるが、幅広い輝度範囲の被写体の撮像が可能であり(ダイナミックレンジが広い)、明るい被写体(例えば直射日光が照射されていたり、直射日光が背後に存在たりする被写体)であっても、暗い部分も含め、奥行きのある高品位な画像を得ることができる。   As described above, the image sensor 30 can obtain an output signal that is linearly or logarithmically converted according to the luminance of the subject, and has a photoelectric conversion characteristic 320 as shown in FIG. As shown in the figure, the photoelectric conversion characteristic 320 is divided into a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region with an inflection point 321 as a boundary. The inflection point 321 is a point where the linear characteristic region is switched to the logarithmic characteristic region, and the value of the sensor output at the inflection point 321 is indicated by Vth. In general, in a linear characteristic region, it is impossible to image a subject with a wide luminance range (the dynamic range is narrow), but the gradation of the entire image can be increased (high contrast can be obtained). In addition, a high-quality image with rich gradation can be obtained even for a dark subject (for example, a subject in cloudy weather or shade). On the other hand, in the logarithmic characteristic region, gradation at high luminance is poor, but it is possible to image a subject with a wide luminance range (wide dynamic range) and a bright subject (for example, exposed to direct sunlight or direct sunlight). Even if it is a subject in which sunlight is present behind), a high-quality image having a deep depth can be obtained including a dark part.

ところで、この光電変換特性320(変曲点321)は、トランジスタT2のソースに入力されている信号φVPSの、Hi及びLowの電圧の差を変化させることにより変化(移動)させることができる。すなわち、当該Hi時の電圧をVPHとし、Low時の電圧をVPLとすると、電圧の差ΔVPS(=VPH−VPL)(図9参照)を変化させることにより、図11に示すように、光電変換特性320(変曲点321)から、光電変換特性322(変曲点324)や光電変換特性323(変曲点325)へ任意に変化させることができる。このように光電変換特性が変化することにより、線形特性領域と対数特性領域との比率が変化し、光電変換特性322に示すように線形特性領域の割合が大きな光電変換特性、或いは光電変換特性323に示すように対数特性領域の割合が大きな光電変換特性を得ることができる。この場合、光電変換特性の全てが線形特性領域又は対数特性領域となるように変化させてもよい。   By the way, this photoelectric conversion characteristic 320 (inflection point 321) can be changed (moved) by changing the difference between the Hi and Low voltages of the signal φVPS input to the source of the transistor T2. That is, assuming that the voltage at the time of Hi is VPH and the voltage at the time of Low is VPL, by changing the voltage difference ΔVPS (= VPH−VPL) (see FIG. 9), as shown in FIG. The characteristic 320 (inflection point 321) can be arbitrarily changed to the photoelectric conversion characteristic 322 (inflection point 324) or the photoelectric conversion characteristic 323 (inflection point 325). As the photoelectric conversion characteristics change in this manner, the ratio between the linear characteristic area and the logarithmic characteristic area changes, and as shown in the photoelectric conversion characteristics 322, the photoelectric conversion characteristics or the photoelectric conversion characteristics 323 have a large ratio of the linear characteristic areas. As shown in FIG. 4, photoelectric conversion characteristics having a large ratio of the logarithmic characteristic region can be obtained. In this case, you may change so that all the photoelectric conversion characteristics may become a linear characteristic area | region or a logarithmic characteristic area | region.

本実施形態では、電圧VPHを変化させることによりΔVPSを変化させ、撮像センサ30の光電変換特性を変化させている。図11では、VPHが高くなるほど(ΔVPSが大きくなるほど)、線形特性領域の割合が増えて光電変換特性322側へ変化し、VPHが低くなるほど(ΔVPSが小さくなるほど)、対数特性領域の割合が増えて光電変換特性323側へ変化する。この電圧VPHは、タイミング生成回路31を介したダイナミックレンジ制御信号発生部521によって制御される。   In the present embodiment, ΔVPS is changed by changing the voltage VPH, and the photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 are changed. In FIG. 11, as the VPH increases (the ΔVPS increases), the ratio of the linear characteristic region increases and changes to the photoelectric conversion characteristic 322 side. Thus, the photoelectric conversion characteristic 323 changes. This voltage VPH is controlled by a dynamic range control signal generation unit 521 via the timing generation circuit 31.

なお、光電変換特性を上述のように変化させるために、電圧VPHとなる信号φVPSを与える時間ΔTを変化させてもよい。この場合、時間ΔTを長いほど線形特性領域の割合が大きくなり、短いほど対数特性領域の割合が大きくなるように光電変換特性が変化する。図11では、前記時間ΔTが長い場合が光電変換特性322に、時間ΔTが短い場合が光電変換特性323に相当する。   In order to change the photoelectric conversion characteristics as described above, the time ΔT for applying the signal φVPS that becomes the voltage VPH may be changed. In this case, the photoelectric conversion characteristics change so that the proportion of the linear characteristic region increases as the time ΔT increases, and the proportion of the logarithmic characteristic region increases as the time ΔT decreases. In FIG. 11, the case where the time ΔT is long corresponds to the photoelectric conversion characteristic 322, and the case where the time ΔT is short corresponds to the photoelectric conversion characteristic 323.

(評価値検出ステップS1)
続いて、信号処理部40の評価値検出部405におけるAE評価値等の評価値の具体的な取得方法について説明する。
(ステップS1−1)静止画からの評価値検出例
図12は、上述した撮像センサ30が実際に撮像した静止画像から、被写体のAE評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。すなわち、本実施形態にかかるデジタルカメラ1で静止画を撮影(本撮影)する場合において、その本撮影の前にAE評価値を取得するための静止画を撮影(予備撮影)し、該予備撮影画像に基づいてAE評価値を算出するフローを示している。この評価値検出手法は、デジタル一眼レフカメラ等の、撮影準備段階において被写体光像が光学ファインダに入射され撮像センサ30には入光しないタイプの撮像装置に好適な手法である。
(Evaluation Value Detection Step S1)
Next, a specific method for obtaining an evaluation value such as an AE evaluation value in the evaluation value detection unit 405 of the signal processing unit 40 will be described.
(Step S1-1) Example of Detection of Evaluation Value from Still Image FIG. 12 is a flowchart showing an operation example when the above-described imaging sensor 30 detects an AE evaluation value or the like of a subject from a still image actually captured. . That is, when a still image is shot (main shooting) with the digital camera 1 according to the present embodiment, a still image for acquiring an AE evaluation value is shot (preliminary shooting) before the main shooting, and the preliminary shooting is performed. The flow which calculates AE evaluation value based on an image is shown. This evaluation value detection method is a method suitable for an imaging apparatus such as a digital single-lens reflex camera or the like in which a subject light image is incident on the optical viewfinder and does not enter the imaging sensor 30 in the shooting preparation stage.

先ず、本デジタルカメラ1の電源スイッチ101が押下され電源ONとされている状態において、撮影開始の操作が為されたかが確認され(ステップS111)、レリーズスイッチ102が操作(例えば半押し操作)されると(ステップS111のYES)、予備撮影準備の動作が開始される(ステップS112)。   First, in the state where the power switch 101 of the digital camera 1 is pressed and the power is turned on, it is confirmed whether an operation for starting shooting has been performed (step S111), and the release switch 102 is operated (for example, half-pressed). (YES in step S111), the preliminary shooting preparation operation is started (step S112).

ステップS112では、AE評価値を算出するために予備撮影を行うに当り、当該予備撮影のためのダイナミックレンジ制御が行われる。ここでのダイナミックレンジ制御は、被写体の輝度を広い範囲で感知できるよう、撮像センサ30が最大のダイナミックレンジを備えるように制御される。つまり、デジタル一眼レフカメラ等においては、予備撮影のチャンスは本撮影の前の1回しかないことから、いかなる被写体であってもその輝度を確実に検出できるよう、広いダイナミックレンジに設定される。   In step S112, the dynamic range control for the preliminary shooting is performed when the preliminary shooting is performed in order to calculate the AE evaluation value. In this dynamic range control, the imaging sensor 30 is controlled to have the maximum dynamic range so that the luminance of the subject can be sensed in a wide range. That is, in a digital single-lens reflex camera or the like, since there is only one chance of preliminary shooting before the main shooting, a wide dynamic range is set so that the luminance of any subject can be reliably detected.

このため、撮像センサ30が全領域において対数変換出力動作をなすよう、撮像センサ30の動作状態が制御される。具体的には、レリーズスイッチ102が半押しされると、全体制御部50から予備撮影モードへの移行指示が各部に出され、これを受けてダイナミックレンジ制御信号発生部521が、例えば図8に示すトランジスタT2のソースに入力されている信号φVPSの、Hi及びLowの電圧の差を変化させる(この場合、前述のΔVPSを小さくする。図9参照)信号を発生し、これにより撮像センサ30の対数特性領域の割合が増加されるよう制御される。なお、広いダイナミックレンジを確保するという観点からは全領域を対数特性領域とすることが望ましいが、必ずしも全領域を対数特性領域に変換せずとも良く、ある程度線形特性領域が残存していてもよい。   For this reason, the operation state of the image sensor 30 is controlled so that the image sensor 30 performs a logarithmic conversion output operation in the entire region. Specifically, when the release switch 102 is half-pressed, an instruction to shift to the preliminary photographing mode is issued from the overall control unit 50 to each unit, and the dynamic range control signal generation unit 521 receives the instruction, for example, as shown in FIG. The signal φVPS input to the source of the transistor T2 shown in FIG. 9 changes the difference between the Hi and Low voltages (in this case, ΔVPS is reduced, see FIG. 9). Control is performed so that the ratio of the logarithmic characteristic region is increased. Note that, from the viewpoint of securing a wide dynamic range, it is desirable that the entire region be a logarithmic characteristic region, but it is not always necessary to convert the entire region to a logarithmic characteristic region, and a linear characteristic region may remain to some extent. .

続いて、予備撮影のための露出制御が行われ、予備撮影が行われる(ステップS113)。具体的には、例えばセンサ露光時間制御信号発生部522が、前記信号φVPSが中電位Mとなる時間ΔSの長さを所定の露光時間に合わせて設定する駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路31に送ることで撮像センサ30の予備撮影用露出制御(露光量制御)が行われる。この他、シャッタ制御信号発生部523によって生成された制御信号に基づくシャッタ駆動部61によるシャッタ23のシャッタスピードの調整、及び絞り制御信号発生部525によって生成された制御信号に基づく絞り制御部63により絞り22の調整によっても露出制御が行われる。このような露出制御が為された上で、静止画の予備撮影が行われる。そして、撮影された予備撮影画像に基づいて、評価値検出部405によりAE評価値が算出される(ステップS114)。このAE評価値算出ステップについては、後記で詳述する。AE評価値が算出されると予備撮影は終了し(ステップS115)、当該AE評価値に基づく露出制御が行われた上で本撮影が開始されることとなる(ステップS116)。なお、以上はAE評価値を取得する場合について説明したが、AF評価値やホワイトバランス評価値についても同様にして取得することができる。   Subsequently, exposure control for preliminary shooting is performed, and preliminary shooting is performed (step S113). Specifically, for example, the sensor exposure time control signal generation unit 522 generates a drive signal that sets the length of the time ΔS when the signal φVPS becomes the medium potential M in accordance with a predetermined exposure time, and generates the timing thereof. By sending it to the circuit 31, exposure control (exposure amount control) for preliminary photographing of the image sensor 30 is performed. In addition, adjustment of the shutter speed of the shutter 23 by the shutter driving unit 61 based on the control signal generated by the shutter control signal generation unit 523 and the aperture control unit 63 based on the control signal generated by the aperture control signal generation unit 525 Exposure control is also performed by adjusting the aperture 22. After such exposure control is performed, a preliminary image of a still image is performed. Based on the photographed preliminary photographed image, the AE evaluation value is calculated by the evaluation value detecting unit 405 (step S114). This AE evaluation value calculation step will be described in detail later. When the AE evaluation value is calculated, the preliminary shooting is finished (step S115), and exposure control based on the AE evaluation value is performed, and then the main shooting is started (step S116). Although the case where the AE evaluation value is acquired has been described above, the AF evaluation value and the white balance evaluation value can be acquired in the same manner.

(ステップS1−2)動画からの評価値検出例
図13は、撮像センサ30が継続的に撮像している動画像から、被写体のAE評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。すなわち、本デジタルカメラ1が撮影待機中にある場合や、動画撮影モードにある場合、或いは本実施形態の撮像装置をデジタルムービィに適用した場合において、撮像センサ30が撮像している全てのフレーム画像を用いて、AE評価値を算出するフローを示している。
(Step S1-2) Evaluation Value Detection Example from Moving Image FIG. 13 is a flowchart showing an operation example in the case of detecting an AE evaluation value or the like of a subject from a moving image continuously captured by the image sensor 30. . That is, when the digital camera 1 is in a shooting standby mode, in a moving image shooting mode, or when the imaging apparatus of the present embodiment is applied to a digital movie, all frame images captured by the imaging sensor 30 are captured. The flow which calculates AE evaluation value using is shown.

先ず、撮影開始の操作が為されたかが確認され(ステップS121)、例えばモード設定スイッチ105が操作されて動画撮影モードに移行され撮影開始が確認されると(ステップS121のYES)、動画の撮影が開始される(ステップS122)。この撮影開始時における撮像ダイナミックレンジ、露光時間、及び絞り等の各制御値は、初期設定値とされる。   First, it is confirmed whether or not an operation for starting shooting has been performed (step S121). For example, when the mode setting switch 105 is operated to enter the moving image shooting mode and the start of shooting is confirmed (YES in step S121), shooting of a moving image is performed. The process is started (step S122). Control values such as an imaging dynamic range, an exposure time, and an aperture at the start of imaging are set as initial setting values.

続いて、ステップS122において撮像された画像に基づいて、評価値検出部405によりAE評価値が算出される(ステップS123)。そして検出されたAE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ制御信号発生部521により信号φVPSの設定を変化させてダイナミックレンジを制御し、またシャッタ駆動信号発生部523及び絞り制御信号発生部525にて生成される制御信号により絞りを制御する等して、所定の撮像AE制御が行われる(ステップS124)。   Subsequently, an AE evaluation value is calculated by the evaluation value detection unit 405 based on the image captured in step S122 (step S123). Based on the detected AE evaluation value, the dynamic range control signal generation unit 521 changes the setting of the signal φVPS to control the dynamic range, and the shutter drive signal generation unit 523 and the aperture control signal generation unit 525 generate the dynamic range. The predetermined imaging AE control is performed by controlling the diaphragm by the control signal to be performed (step S124).

そして撮影が終了したかが確認され(ステップS125)、撮影の終了指令が無い場合は(ステップS125のNO)、前記ステップS123に戻り同様なAE評価値算出、及びステップS124の撮像AE制御が繰り返されるものである。すなわち、動画撮影が行われているときに、その撮影画像の全てがAE評価値検出のための評価画像として活用され、得られたAE評価値に基づいて次の撮影のための撮像AE制御が行われるというサイクルが繰り返されるものである。なお、撮影画像の全てを評価画像とせず、撮影画像の一部(例えば撮影画像の数フレームに1枚の割合)を評価画像とし、該評価画像からAE評価値を取得するようにしてもよい。   Then, it is confirmed whether or not the photographing has been completed (step S125). If there is no photographing termination command (NO in step S125), the process returns to step S123 and the same AE evaluation value calculation and imaging AE control in step S124 are repeated. It is what That is, when moving image shooting is being performed, all of the captured images are used as evaluation images for AE evaluation value detection, and imaging AE control for the next shooting is performed based on the obtained AE evaluation values. The cycle of being performed is repeated. Note that not all of the photographed images are evaluated images, but a part of the photographed images (for example, a ratio of one to several frames of the photographed images) may be used as an evaluation image, and an AE evaluation value may be acquired from the evaluation image. .

ところで、当該ステップS1−2における動画像撮影時には、被写体の輝度が急激に且つ頻繁に変化した場合でも撮影露出状態(露光量)或いは光電変換特性状態(ダイナミックレンジ)を滑らかに制御するべく、後述する増幅率(Gain)や光電変換特性の変曲点位置の出力レベルの変化量(ΔVth)が所定値に達した場合には、当該増幅率や変化量が変化する度合いを制御する、すなわち、実際の増幅率や変化量の値をそのまま使用せずに、これら実際の増幅率や変化量の変化に対して後追いして徐々に変化させるように所謂ヒステリシス制御を用いて当該増幅率や変化量を鈍感に制御する(以降、鈍感制御という)。本実施形態は、動画像撮影時にこのような鈍感制御を行う点に特徴があるが、この点については後に詳述する。   By the way, at the time of moving image shooting in the step S1-2, in order to smoothly control the shooting exposure state (exposure amount) or photoelectric conversion characteristic state (dynamic range) even when the luminance of the subject changes suddenly and frequently, it will be described later. When the gain (Gain) or the change amount (ΔVth) of the output level at the inflection point position of the photoelectric conversion characteristics reaches a predetermined value, the degree of change of the gain or change amount is controlled. Instead of using the actual gain and change values as they are, so-called hysteresis control is used to gradually change the gain and change amount so as to follow these actual gain and change changes. Is controlled insensitive (hereinafter referred to as insensitive control). The present embodiment is characterized in that such insensitivity control is performed during moving image shooting, which will be described in detail later.

(ステップS1−3)評価値の算出
次に、上記のフローにおける評価値算出のステップ(上記ステップS114、S123)について詳述する。図14は、評価値検出部405の機能を説明するための機能ブロック図である。評価値検出部405は、分割測光部4051、ヒストグラム算出部4052及び飽和判別部4055を備えている。
(Step S1-3) Calculation of Evaluation Value Next, the step of calculating the evaluation value in the above flow (the above steps S114 and S123) will be described in detail. FIG. 14 is a functional block diagram for explaining the function of the evaluation value detection unit 405. The evaluation value detection unit 405 includes a divided photometry unit 4051, a histogram calculation unit 4052, and a saturation determination unit 4055.

分割測光部4051は、被写体に対する分割測光(マルチパターン測光)方式による測光を行うものである。すなわち、分割測光部4051は、撮像センサ30による撮像によって得られた撮影画像を所定数の領域(及び区画)に分割し、当該撮影画像(各領域や区画)における輝度を画像信号(画像データ)から検出するものである。図15は、撮像センサによる分割測光に際しての撮像領域(測光範囲)の分割の状態を示す模式図である。符号330は、撮像センサ30による撮像によって得られた撮像領域(撮像領域330)であり、この撮像領域330において被写体が撮影(撮像)される。この撮像領域330には撮像センサ30を構成する撮像素子に対応した多数の画素情報、すなわち被写体の輝度情報が含まれている。撮像領域330は、例えば撮像領域330の中央部である中央領域と、この中央領域の周辺部である周辺領域とに区分されており、さらに中央領域及び周辺領域はそれぞれ所定数の検出ブロック(検出区画)に分割されている。中央領域は、例えばA、B、C、・・・Z、AA、AB、・・・AJブロック(A〜AJブロック)といった36個の検出ブロックに分割されており、周辺領域は、例えば第1〜第16ブロックといった16個の検出ブロックに分割されている。本実施形態では、この中央領域に撮像されている被写体を主被写体とし(以降、中央領域のことを主被写体領域331という)、周辺領域に撮像されている被写体を周辺被写体と称する(以降、周辺領域のことを周辺被写体領域332という)。なお、主被写体領域331の中央部におけるO、P、U及びVブロックから形成される領域は、フォーカス制御のためのAF評価値の検出が行われるAF領域(AF領域333)となっている。また、主被写体領域331における(撮影画像の)輝度を主被写体輝度、周辺被写体領域332における輝度を周辺被写体輝度という。   The split photometry unit 4051 performs photometry on a subject using a split photometry (multi-pattern photometry) method. That is, the division photometry unit 4051 divides a captured image obtained by imaging by the imaging sensor 30 into a predetermined number of regions (and sections), and the luminance in the captured image (each region or section) is an image signal (image data). It is to detect from. FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a division state of an imaging region (photometric range) when performing division photometry with the imaging sensor. Reference numeral 330 denotes an imaging region (imaging region 330) obtained by imaging by the imaging sensor 30, and a subject is photographed (captured) in the imaging region 330. The imaging region 330 includes a large number of pixel information corresponding to the imaging elements constituting the imaging sensor 30, that is, luminance information of the subject. The imaging region 330 is divided into, for example, a central region that is the central portion of the imaging region 330 and a peripheral region that is a peripheral portion of the central region, and each of the central region and the peripheral region has a predetermined number of detection blocks (detection Divided into compartments). The central area is divided into 36 detection blocks such as A, B, C,... Z, AA, AB,... AJ blocks (A to AJ blocks). -It is divided into 16 detection blocks such as the 16th block. In the present embodiment, the subject imaged in the central area is referred to as the main subject (hereinafter, the central area is referred to as the main subject area 331), and the subject imaged in the peripheral area is referred to as the peripheral subject (hereinafter referred to as the peripheral object). The area is referred to as a peripheral subject area 332). Note that an area formed from the O, P, U, and V blocks in the central portion of the main subject area 331 is an AF area (AF area 333) where an AF evaluation value for focus control is detected. The luminance in the main subject area 331 (taken image) is referred to as main subject luminance, and the luminance in the peripheral subject area 332 is referred to as peripheral subject luminance.

ヒストグラム算出部4052は、各A〜AJブロック毎の主被写体輝度ヒストグラム(分布)を算出すると共に、このA〜AJブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図16(a)に示すような主被写体領域331全体における主被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。また、各第1〜第16ブロック毎の周辺被写体輝度ヒストグラムを算出すると共に、この第1〜第16ブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図16(b)に示すような周辺被写体領域332全体における周辺被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。   The histogram calculation unit 4052 calculates a main subject luminance histogram (distribution) for each of the A to AJ blocks, and uses the main subject luminance histogram for each of the A to AJ blocks, as shown in FIG. A main subject overall luminance histogram in the entire subject region 331 is calculated. Further, a peripheral subject luminance histogram for each of the first to sixteenth blocks is calculated, and a peripheral subject region 332 as shown in FIG. 16B is used by using the main subject luminance histogram for each of the first to sixteenth blocks. A luminance histogram of the entire surrounding subject is calculated.

また、ヒストグラム算出部4052は、前記算出した主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムを用いて、主被写体全体の輝度範囲及び周辺被写体全体の輝度範囲を算出する。この算出の際、所定の閾値を用いて足切りを行う、すなわちこの閾値より小さい度数の輝度データを使用しない。主被写体においては、図16(a)に示すように閾値D1にて足切りを行い、D1以上の度数を有する輝度の最小値L1〜最大値L8の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。同様に、周辺被写体においては、図16(b)に示すように閾値D2にて足切りを行い、D2以上の度数を有する輝度の最小値L12〜最大値L19の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。この閾値による「足切り」は、ノイズ等による誤差を低減するために行われる。なお、図16に示す各輝度ヒストグラムの輝度(画像(輝度)データ)は、ここでは説明の便宜上、L1〜L19などとしているが、実際には、例えば8ビットでの画像データを扱う場合には、256段階(階調)で表し、例えばL1〜L256となる。   In addition, the histogram calculation unit 4052 calculates the luminance range of the entire main subject and the entire luminance range of the peripheral subject using the calculated main subject overall luminance histogram and surrounding subject overall luminance histogram. In this calculation, a cut-off is performed using a predetermined threshold, that is, luminance data having a frequency smaller than this threshold is not used. As shown in FIG. 16A, the main subject is cut off at the threshold D1, and the range of the minimum value L1 to the maximum value L8 of the luminance having a frequency equal to or higher than D1 is set as the entire main subject luminance range. Similarly, in the peripheral subject, as shown in FIG. 16 (b), the threshold D2 is cut off, and the range from the minimum luminance value L12 to the maximum value L19 having a frequency equal to or higher than D2 is defined as the entire main subject luminance range. To do. The “foot cut” by this threshold is performed in order to reduce an error due to noise or the like. Note that the brightness (image (brightness) data) of each brightness histogram shown in FIG. 16 is set to L1 to L19 and the like here for convenience of explanation, but actually, for example, when handling image data of 8 bits, for example. 256 levels (gradations), for example, L1 to L256.

ヒストグラム算出部4052は、平均輝度算出部4053及び最大/最小輝度算出部4054を備えている。平均輝度算出部4053は、各A〜AJブロック毎の主被写体の平均輝度、及び各第1〜第16ブロック毎の周辺被写体の平均輝度を算出する。この平均輝度は、R、G、Bの各色に対して算出される。当該平均輝度の算出においては、各A〜AJブロック及び各第1〜第16ブロック毎にそれぞれ主被写体輝度ヒストグラム及び周辺被写体輝度ヒストグラムを算出し、前記と同様に所定の閾値を設定して「足切り」を行い、この足切り後の各輝度値を平均することにより各平均輝度を得る。   The histogram calculation unit 4052 includes an average luminance calculation unit 4053 and a maximum / minimum luminance calculation unit 4054. The average luminance calculation unit 4053 calculates the average luminance of the main subject for each of the A to AJ blocks and the average luminance of the peripheral subjects for each of the first to sixteenth blocks. This average luminance is calculated for each of R, G, and B colors. In the calculation of the average luminance, the main subject luminance histogram and the peripheral subject luminance histogram are calculated for each of the A to AJ blocks and the first to sixteenth blocks, respectively, and a predetermined threshold is set in the same manner as described above. The average luminance is obtained by performing “cutting” and averaging the luminance values after the cut.

最大/最小輝度算出部4054は、各A〜AJブロック毎の主被写体の最大/最小輝度、及び各第1〜第16ブロック毎の周辺被写体の最大/最小輝度を算出する。この場合も同様に、各ブロック毎に算出した主被写体輝度ヒストグラム又は周辺被写体輝度ヒストグラムに対して所定の閾値での「足切り」を行い、足切り後の各輝度値(輝度範囲)から最大又は最小輝度を算出する。   The maximum / minimum luminance calculation unit 4054 calculates the maximum / minimum luminance of the main subject for each of the A to AJ blocks and the maximum / minimum luminance of the peripheral subject for each of the first to sixteenth blocks. Similarly, in this case, the main subject luminance histogram or the peripheral subject luminance histogram calculated for each block is “cut off” at a predetermined threshold value, and the maximum or Calculate the minimum luminance.

なお、ヒストグラム算出部4052は、後述の飽和判別部4055による飽和判別に用いるべく、主被写体領域331及び周辺被写体領域332を合わせた全撮像領域(撮像領域330)における全領域輝度ヒストグラムを算出する。ただし、この全領域輝度ヒストグラムは、上記主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムを合わせることによって算出してもよい。   The histogram calculation unit 4052 calculates an entire region luminance histogram in the entire imaging region (imaging region 330) including the main subject region 331 and the peripheral subject region 332 to be used for saturation determination by a saturation determination unit 4055 described later. However, the whole area luminance histogram may be calculated by combining the main subject whole luminance histogram and the peripheral subject whole luminance histogram.

飽和判別部4055は、前記ヒストグラム算出部4052によって算出された全領域輝度ヒストグラムに基づいて、AE(AF、WB)評価値検出時に撮像センサ30の出力が飽和しているか否かを判別するものである。   The saturation determination unit 4055 determines whether or not the output of the image sensor 30 is saturated at the time of detecting the AE (AF, WB) evaluation value, based on the whole region luminance histogram calculated by the histogram calculation unit 4052. is there.

図17は、撮像センサの出力飽和時における全領域輝度ヒストグラムの一例を示すグラフ図である。同図中におけるPmaxは、撮像センサ30が飽和出力レベルVmax(撮像センサ30の出力レベルの最大値)となっているときのセンサ入射輝度(飽和輝度)を示し、Pmaxthは、飽和/非飽和の判別を行うべく所定の閾値として設定されたセンサ出力Vmaxthに対するセンサ入射輝度(輝度閾値)を示している。また、Dthは、同様に飽和/非飽和の判別を行うべく予め閾値として設定された度数(度数閾値)を示している。ただし、前記Vmaxは、実際の最大出力レベルとしての飽和出力レベルとしてもよいし、任意に設定した(例えばこの実際の最大出力レベルより幾分低く設定された出力レベルとしての)飽和出力レベルとしてもよい。   FIG. 17 is a graph showing an example of the entire region luminance histogram when the output of the image sensor is saturated. Pmax in the figure indicates the sensor incident luminance (saturated luminance) when the image sensor 30 is at the saturation output level Vmax (the maximum value of the output level of the image sensor 30), and Pmaxth is saturated / unsaturated. The sensor incident luminance (luminance threshold value) with respect to the sensor output Vmaxth set as a predetermined threshold value for discrimination is shown. Similarly, Dth indicates a frequency (frequency threshold) that is set in advance as a threshold value for performing the determination of saturation / non-saturation. However, the Vmax may be a saturated output level as an actual maximum output level, or may be an arbitrarily set saturated output level (for example, an output level set somewhat lower than the actual maximum output level). Good.

飽和判別部4055は、全領域輝度ヒストグラム341において、輝度閾値Pmaxth以上及び度数閾値Dth以上となる同図中の符号342に示す斜線領域(飽和領域342という)における総度数、すなわち総画素数(飽和領域での総画素数を飽和画素数という)を算出し、該飽和画素数が所定数以上である場合に、撮像センサ30の出力レベルが飽和していると判別する(所定数より少ない場合は飽和していないと判別する)。なお、飽和/非飽和の判別は、飽和輝度Pmaxの度数(画素数)のみを用いて行ってもよい。   The saturation determination unit 4055 has a total frequency in the shaded area (referred to as a saturated area 342) indicated by reference numeral 342 in the entire area luminance histogram 341 that is equal to or higher than the luminance threshold Pmaxth and the frequency threshold Dth, that is, the total number of pixels (saturation). When the number of saturated pixels is equal to or greater than a predetermined number, it is determined that the output level of the image sensor 30 is saturated (if less than the predetermined number) It is not saturated). Saturation / non-saturation may be determined using only the frequency (number of pixels) of the saturation luminance Pmax.

評価値検出部405は、上述のように、分割測光を行い、主被写体及び周辺被写体領域の各検出ブロックにおける輝度情報(画像データ)から、平均輝度、最大/最小輝度、輝度ヒストグラム或いは輝度範囲等の情報をAE(AF、WB)評価値として検出する。この評価値データは、情報受信部501を介して演算部510の各種評価値に対応するパラメータ算出部、例えばAE評価値であればAE制御パラメータ算出部5110に、AF評価値であればAF制御パラメータ算出部513に、WB評価値であればホワイトバランス制御パラメータ算出部514に出力され、当該各算出部においてこの評価値に基づき各種制御パラメータが算出される。   As described above, the evaluation value detection unit 405 performs split photometry, and calculates the average luminance, maximum / minimum luminance, luminance histogram, luminance range, etc. from luminance information (image data) in each detection block of the main subject and the surrounding subject area. Is detected as an AE (AF, WB) evaluation value. This evaluation value data is sent to a parameter calculation unit corresponding to various evaluation values of the calculation unit 510 via the information receiving unit 501, for example, an AE control parameter calculation unit 5110 if it is an AE evaluation value, and AF control if it is an AF evaluation value. If it is a WB evaluation value, it is output to the parameter calculation part 513 to the white balance control parameter calculation part 514, and various control parameters are calculated based on this evaluation value in each said calculation part.

(AE制御パラメータ算出ステップS2)
続いて、本実施形態にかかる、撮像センサ30の光電変換特性に基づいた露光量制御及びダイナミックレンジ制御によるAE制御について以下に詳述する。図18は、AE制御を行う場合において、撮像センサの光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図であり、(a)は、露光量制御を行う場合の変化を示し、(b)は、ダイナミックレンジ制御を行う場合の変化を示す図である。図18(a)、(b)は、横軸がセンサ入射輝度、縦軸がセンサ出力であり、横軸は対数座標(センサ入射輝度の対数値)となっている。ただし、センサ入射輝度とは、撮像センサ30に入射された被写体の輝度を示しており、以降、単に輝度という。
(AE control parameter calculation step S2)
Subsequently, AE control by exposure amount control and dynamic range control based on the photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 according to the present embodiment will be described in detail below. FIG. 18 is a graph showing how the photoelectric conversion characteristics of the image sensor change when AE control is performed. FIG. 18A shows changes when exposure amount control is performed, and FIG. 18B shows dynamics. It is a figure which shows the change in the case of performing range control. 18A and 18B, the horizontal axis represents sensor incident luminance, the vertical axis represents sensor output, and the horizontal axis represents logarithmic coordinates (logarithmic value of sensor incident luminance). However, the sensor incident luminance indicates the luminance of the subject incident on the image sensor 30, and is hereinafter simply referred to as luminance.

前記露光量制御及びダイナミックレンジ制御は、具体的には、下記(A)、(B)の各制御に基づいて行われる。
(A)シャッタ23及び/又は撮像センサ30における露光時間、すなわちシャッタ23の開放時間及び/又は撮像センサ30の積分時間、及び/又は絞り23の開口面積の制御に基づく露光量制御。
(B)撮像センサ30の光電変換特性の制御(具体的には、光電変換特性の変曲点位置の制御;図22参照)に基づくダイナミックレンジ制御。
Specifically, the exposure amount control and the dynamic range control are performed based on the following controls (A) and (B).
(A) Exposure amount control based on controlling the exposure time in the shutter 23 and / or the image sensor 30, that is, the opening time of the shutter 23 and / or the integration time of the image sensor 30, and / or the opening area of the aperture 23.
(B) Dynamic range control based on control of photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 (specifically, control of the inflection point position of the photoelectric conversion characteristics; see FIG. 22).

(ステップS2−1)露光量制御パラメータの算出
先ず(A)の場合の露光量制御について図18(a)を用いて説明する。光電変換特性601は、AE評価値取得時点において光電変換特性情報記憶部516に記憶されている撮像センサ30の光電変換特性である。光電変換特性601は変曲点603(このときのセンサ出力はVth)を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この光電変換特性601が、露光量設定用の所定の輝度(露光量設定用輝度)に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性602へ変化する露光量を得るための露光量制御パラメータ(露光量設定値)、すなわち前記露光時間を制御するための露光時間設定値及び絞りの開口面積を制御するための絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部511によって算出される。
(Step S2-1) Calculation of Exposure Amount Control Parameter First, exposure amount control in the case of (A) will be described with reference to FIG. The photoelectric conversion characteristic 601 is the photoelectric conversion characteristic of the image sensor 30 stored in the photoelectric conversion characteristic information storage unit 516 at the time of obtaining the AE evaluation value. The photoelectric conversion characteristic 601 is divided into a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region with an inflection point 603 (sensor output at this time is Vth) as a boundary. This photoelectric conversion characteristic 601 is an exposure amount control parameter for obtaining an exposure amount that changes to a photoelectric conversion property 602 that provides a predetermined sensor output with respect to a predetermined luminance for exposure amount setting (brightness for exposure amount setting). Exposure amount setting value), that is, an exposure time setting value for controlling the exposure time and an aperture setting value for controlling the aperture area of the aperture are calculated by the exposure amount control parameter calculation unit 511.

ここでは、光電変換特性601の線形特性領域における所定の輝度Lt1(前記露光量設定用輝度に相当)に対するセンサ出力の値(点605でのセンサ出力)が、Vtarget(点606でのセンサ出力)となるような光電変換特性602を算出する、換言すれば、光電変換特性601を、点606を通る光電変換特性602となるように符合608に示す矢印方向(矢印608方向)に向けて変化(移動)させる(このとき、変曲点603は変曲点604へ平行移動され、センサ出力Vthの値は変化しない)。ただし、Vtargetとは、センサ出力の或る目標となるターゲット出力であり、予め設定された値である。このVtargetは露光量制御パラメータ算出部511等に記憶されている。   Here, the sensor output value (sensor output at point 605) with respect to a predetermined luminance Lt1 (corresponding to the exposure amount setting luminance) in the linear characteristic region of the photoelectric conversion characteristic 601 is Vtarget (sensor output at point 606). In other words, the photoelectric conversion characteristic 601 is changed in the direction indicated by the arrow 608 (the direction of the arrow 608) so that the photoelectric conversion characteristic 601 becomes the photoelectric conversion characteristic 602 passing through the point 606 ( (At this time, the inflection point 603 is translated to the inflection point 604 and the value of the sensor output Vth does not change). Here, Vtarget is a target output that is a certain target of sensor output, and is a preset value. This Vtarget is stored in the exposure amount control parameter calculation unit 511 or the like.

この場合、輝度Lt1におけるセンサ出力が、光電変換特性601の点605でのセンサ出力から光電変換特性602の点606でのセンサ出力(Vtarget)まで増加するように、すなわち同じ大きさの輝度に対するセンサ出力が増加するように、露光量の増加を図ることができる露光時間設定値や絞り設定値が算出される。別の見方をすれば、Vtargetに相当する輝度がLt2(点607での輝度)からLt1へ変化し、すなわちVtargetのセンサ出力を得るための輝度がLt2より小さいLt1で済むように当該露光量が増加される露光時間設定値や絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部511によって算出される。このとき、当該露光時間設定値や絞り設定値に基づいて、シャッタ23の開放時間又は撮像センサ30による積分時間が増加され、また、絞り22の開口面積が増加されるように制御される。   In this case, the sensor output at the luminance Lt1 increases from the sensor output at the point 605 of the photoelectric conversion characteristic 601 to the sensor output (Vtarget) at the point 606 of the photoelectric conversion characteristic 602, that is, a sensor for the same luminance. An exposure time setting value and an aperture setting value that can increase the exposure amount are calculated so that the output increases. From another viewpoint, the luminance corresponding to Vtarget changes from Lt2 (luminance at the point 607) to Lt1, that is, the exposure amount is such that the luminance for obtaining the sensor output of Vtarget is Lt1 smaller than Lt2. Increased exposure time setting values and aperture setting values are calculated by the exposure amount control parameter calculation unit 511. At this time, the opening time of the shutter 23 or the integration time by the image sensor 30 is increased based on the exposure time setting value and the aperture setting value, and the opening area of the aperture 22 is controlled to be increased.

なお、光電変換特性601から光電変換特性602へ変化する場合、Vmaxにおける輝度がLm2からLm1まで変化(低下)し、ダイナミックレンジは低下する。Vmaxとは、撮像センサ30におけるセンサ出力の最大値、すなわち飽和出力レベルである。ただし、当該Vmaxは、物理的な最大出力レベルとしての飽和出力レベルとしてもよいし、任意に設定した(例えばこの物理的な最大出力レベルより幾分低く設定された出力レベルとしての)飽和出力レベルとしてもよい。   When the photoelectric conversion characteristic 601 changes to the photoelectric conversion characteristic 602, the luminance at Vmax changes (decreases) from Lm2 to Lm1, and the dynamic range decreases. Vmax is the maximum value of the sensor output in the image sensor 30, that is, the saturation output level. However, the Vmax may be a saturation output level as a physical maximum output level, or an arbitrarily set saturation output level (for example, an output level set somewhat lower than the physical maximum output level). It is good.

また、図18(a)の場合では、露光量設定用輝度(Lt1)に対してVtargetを得るために、光電変換特性を矢印608方向に変化させているが、矢印608方向と逆方向(右方向)に向けて変化(移動)させてもよい。また、AE評価値取得時における光電変換特性が、既に上述のように露光量設定用輝度に対してVtargetが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化(移動)されない。ただし、この場合、前回のAE評価値取得時における露光時間設定値や絞り設定値と同じ値になったとしても、今回における露光時間設定値や絞り設定値の算出が行われる構成であってもよい。   In the case of FIG. 18A, the photoelectric conversion characteristic is changed in the direction of the arrow 608 in order to obtain Vtarget with respect to the exposure amount setting luminance (Lt1). (Direction) may be changed (moved). Further, when the photoelectric conversion characteristic at the time of obtaining the AE evaluation value has already obtained Vtarget with respect to the exposure amount setting luminance as described above, the photoelectric conversion characteristic is not changed (moved). However, in this case, even if the exposure time setting value and the aperture setting value at the time of the previous acquisition of the AE evaluation value become the same value, the current exposure time setting value and the aperture setting value are calculated. Good.

(ステップS2−2)ダイナミックレンジ制御パラメータの算出
次に、前記(B)の場合のダイナミックレンジ制御について図18(b)を用いて説明する。光電変換特性701は、AE評価値取得時において光電変換特性情報記憶部516に記憶されている撮像センサ30の光電変換特性である。光電変換特性701は変曲点703(このときのセンサ出力はVth1)を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。ダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)は、この光電変換特性701が、ダイナミックレンジ設定用の所定の輝度(ダイナミックレンジ設定用輝度)に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性702へと変化されるような光電変換特性の制御値、具体的には、変化後の光電変換特性(702)における変曲点(変曲点704)の位置(該変曲点に対する出力レベル)に関する設定値として求められる。この光電変換特性設定値はダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512により算出される。
(Step S2-2) Calculation of Dynamic Range Control Parameter Next, dynamic range control in the case of (B) will be described with reference to FIG. The photoelectric conversion characteristic 701 is the photoelectric conversion characteristic of the imaging sensor 30 stored in the photoelectric conversion characteristic information storage unit 516 when the AE evaluation value is acquired. The photoelectric conversion characteristic 701 is divided into a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region with an inflection point 703 (sensor output at this time is Vth1) as a boundary. The dynamic range control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) is a photoelectric conversion characteristic 702 in which the photoelectric conversion characteristic 701 provides a predetermined sensor output with respect to predetermined dynamic range setting luminance (dynamic range setting luminance). The control value of the photoelectric conversion characteristic that can be changed, specifically, the setting relating to the position of the inflection point (inflection point 704) in the photoelectric conversion characteristic (702) after the change (output level for the inflection point). Calculated as a value. This photoelectric conversion characteristic setting value is calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512.

ここでは、ダイナミックレンジにおける最大輝度として設定した輝度Lm20をダイナミックレンジ設定用被写体輝度とし、該輝度Lm20に対するセンサ出力の値が、撮像センサ30の飽和出力レベルであるVmax(図18(a)に示すVmaxと同様)となるように光電変換特性曲線702を算出する。換言すれば、光電変換特性701を、点704を通る光電変換特性702となるように符合705に示す矢印方向(矢印705方向)に向けて変化させる。このとき、変曲点703は変曲点704へ移り、該変曲点に対するセンサ出力もVth1からVth2へ変化する。   Here, the luminance Lm20 set as the maximum luminance in the dynamic range is set as the subject luminance for dynamic range setting, and the value of the sensor output with respect to the luminance Lm20 is the saturation output level Vmax (shown in FIG. 18A). The photoelectric conversion characteristic curve 702 is calculated so as to be the same as Vmax. In other words, the photoelectric conversion characteristic 701 is changed in the direction indicated by the arrow 705 (in the direction of the arrow 705) so as to become the photoelectric conversion characteristic 702 passing through the point 704. At this time, the inflection point 703 moves to the inflection point 704, and the sensor output for the inflection point also changes from Vth1 to Vth2.

この場合、輝度Lm20におけるセンサ出力が点706でのセンサ出力(Vover:Vmaxを超えるセンサ出力値)から点707でのセンサ出力(Vmax)まで減少されるような光電変換特性設定値が算出される。別の見方をすれば、センサ出力Vmaxを得ることが可能な最大輝度がLm10(点708での輝度)からLm20へと大きくなるような(ダイナミックレンジを広げるような)光電変換特性設定値が、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によって算出される。   In this case, a photoelectric conversion characteristic setting value is calculated such that the sensor output at luminance Lm20 is reduced from the sensor output at point 706 (Vover: sensor output value exceeding Vmax) to the sensor output at point 707 (Vmax). . From another point of view, the photoelectric conversion characteristic setting value such that the maximum luminance capable of obtaining the sensor output Vmax increases from Lm10 (luminance at the point 708) to Lm20 (expands the dynamic range) Calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512.

なお、光電変換特性701から光電変換特性702へ変化する場合、Vtargetにおける輝度はLt10からLt20まで変化(増加)し、露光量は低下する。ただし、この図18(b)に示すVtargetは、露光量の変化について説明するために設定したものであり、図18(a)に示すVtargetの値とは異なっていてもよい。   Note that when the photoelectric conversion characteristic 701 changes to the photoelectric conversion characteristic 702, the luminance in Vtarget changes (increases) from Lt10 to Lt20, and the exposure amount decreases. However, the Vtarget shown in FIG. 18B is set to explain the change in the exposure amount, and may be different from the value of Vtarget shown in FIG.

また、図18(b)の場合では、ダイナミックレンジ設定用輝度(Lm20)に対してVmaxを得るために、光電変換特性を矢印705方向に変化させているが、矢印705方向と逆方向(上方向)に向けて変化させてもよい。また、AE評価値取得時点における光電変換特性が、上述のようにダイナミックレンジ設定用輝度に対してVmaxが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化されない。ただし、この場合、前回のAE評価値取得時における光電変換特性設定値と同じ値になったとしても今回における光電変換特性設定値の算出が行われる構成であってもよい。   In the case of FIG. 18B, in order to obtain Vmax with respect to the dynamic range setting luminance (Lm20), the photoelectric conversion characteristic is changed in the arrow 705 direction. The direction may be changed. In addition, when the photoelectric conversion characteristic at the time of obtaining the AE evaluation value is such that Vmax is obtained with respect to the dynamic range setting luminance as described above, the photoelectric conversion characteristic is not changed. However, in this case, even if it becomes the same value as the photoelectric conversion characteristic setting value at the time of the previous AE evaluation value acquisition, the configuration in which the current photoelectric conversion characteristic setting value is calculated may be used.

このように前記(A)の露光量制御、及び(B)のダイナミックレンジ制御によるAE制御により、露光量設定用輝度を光電変換特性の線形特性領域で撮影し、且つ所定のセンサ出力レベルで出力すると共に、ダイナミックレンジ設定用輝度(ここでは被写体の最大輝度;ダイナミックレンジにおける最大輝度)がセンサ飽和出力レベル以下となるようにして撮影することが可能となる。   As described above, the exposure amount setting luminance is photographed in the linear characteristic region of the photoelectric conversion characteristic and output at a predetermined sensor output level by the AE control by the exposure amount control of (A) and the dynamic range control of (B). At the same time, it is possible to shoot with the dynamic range setting brightness (here, the maximum brightness of the subject; the maximum brightness in the dynamic range) being equal to or lower than the sensor saturation output level.

(露光量制御パラメータの算出方法の詳細説明)
ここで、前記図18(a)の露光量制御の場合における、評価値検出部405によって検出されたAE評価値に基づく、露光量制御パラメータ算出部511による露光量制御パラメータ(露光時間設定値及び絞り設定値)の算出について、より具体的に説明する。
(Detailed explanation of exposure amount control parameter calculation method)
Here, in the case of the exposure amount control of FIG. 18A, the exposure amount control parameter (exposure time setting value and the exposure time control value) by the exposure amount control parameter calculation unit 511 based on the AE evaluation value detected by the evaluation value detection unit 405. The calculation of (aperture setting value) will be described more specifically.

図19は、図18(a)における輝度Lt1(露光量設定用輝度)に対するセンサ出力の値がVtargetとなるようにするための演算方法の一例について説明する図である。同図における光電変換特性α1は、AE評価値取得時における光電変換特性であり、変曲点611(これに対するセンサ出力はVth)を境として線形特性領域612と対数特性領域613とに分かれている。光電変換特性β1は、光電変換特性α1における対数特性領域613を線形特性(線形特性領域614)に変換した場合の、すなわち全て線形特性領域となる光電変換特性を示している。   FIG. 19 is a diagram for explaining an example of a calculation method for causing the sensor output value to be Vtarget with respect to the luminance Lt1 (exposure amount setting luminance) in FIG. A photoelectric conversion characteristic α1 in the figure is a photoelectric conversion characteristic at the time of obtaining the AE evaluation value, and is divided into a linear characteristic region 612 and a logarithmic characteristic region 613 with an inflection point 611 (sensor output corresponding thereto is Vth) as a boundary. . The photoelectric conversion characteristic β1 indicates a photoelectric conversion characteristic when the logarithmic characteristic region 613 in the photoelectric conversion characteristic α1 is converted into a linear characteristic (linear characteristic region 614), that is, all of which become a linear characteristic region.

図19に示すA点におけるLtLinは、光電変換特性α1の線形特性領域612における平均輝度(線形特性領域平均輝度)であり、この輝度LtLinに対するセンサ出力がVtLinとなっている。また、B点におけるLtLogは、光電変換特性α1の対数特性領域613における平均輝度(対数特性領域平均輝度)であり、この輝度LtLogに対するセンサ出力がVtLogとなっている。先ず、この光電変換特性α1の対数特性領域613におけるLtLogに対するB点が、線形特性領域614上のC点に移るように、すなわち対数特性領域613におけるLtLogに対するセンサ出力の値(VtLog)が線形特性領域614での値(VtLogLin)となるようにデータ変換が行われる(これにより、光電変換特性α1での各データを線形特性領域でのデータに統一して扱えるようになる)。前記対数特性領域613(光電変換特性α1)から線形特性領域614(光電変換特性β1)へのデータ変換は、LUT記憶部518に記憶されているLUTを用いて行われる。そして、A点でのVtLinとC点でのVtLogLinとから、以下の式により、D点でのセンサ出力VtAveが算出される。なお、VtAveにおける輝度LtAveが、図18(a)に示す露光量設定用輝度としてのLt1に相当する。   LtLin at point A shown in FIG. 19 is the average luminance (linear characteristic region average luminance) in the linear characteristic region 612 of the photoelectric conversion characteristic α1, and the sensor output for this luminance LtLin is VtLin. LtLog at point B is the average luminance (logarithmic characteristic region average luminance) in the logarithmic characteristic region 613 of the photoelectric conversion characteristic α1, and the sensor output for this luminance LtLog is VtLog. First, the point B for LtLog in the logarithmic characteristic region 613 of the photoelectric conversion characteristic α1 moves to the point C on the linear characteristic region 614, that is, the sensor output value (VtLog) for LtLog in the logarithmic characteristic region 613 is a linear characteristic. Data conversion is performed so as to be the value (VtLogLin) in the area 614 (this allows each data in the photoelectric conversion characteristic α1 to be handled in a unified manner in the linear characteristic area). Data conversion from the logarithmic characteristic region 613 (photoelectric conversion characteristic α1) to the linear characteristic region 614 (photoelectric conversion characteristic β1) is performed using the LUT stored in the LUT storage unit 518. Then, the sensor output VtAve at the point D is calculated from the VtLin at the point A and the VtLogLin at the point C by the following formula. Note that the luminance LtAve in VtAve corresponds to Lt1 as the exposure amount setting luminance shown in FIG.

VtAve=(VtLin*k1)+(VtLogLin*(1−k1))
ただし、k1=m/(m+n)
m:A点の輝度LtLinの算出時に用いた総画素数
n:B点の輝度LtLogの算出時に用いた総画素数
このように、LtLin及びLtLogの値から、VtLin及びVtLogLinの値を算出し、VtLin及びVtLogLinの値からVtAveを算出する。
VtAve = (VtLin * k1) + (VtLogLin * (1-k1))
However, k1 = m / (m + n)
m: the total number of pixels used when calculating the luminance LtLin of the point A n: the total number of pixels used when calculating the luminance LtLog of the B point In this way, the values of VtLin and VtLogLin are calculated from the values of LtLin and LtLog, VtAve is calculated from the values of VtLin and VtLogLin.

次に、このVtAveが、図18(a)に示すVtargetとなるような露光量の増幅率Gain(ゲイン)、この露光量の増幅率Gainに基づく露光時間の増幅率Gt及び絞りの増幅率Gs、さらに、増幅率Gt及びGsに基づくそれぞれ露光時間T2及び絞りの開口面積S2を以下の式により算出する。ただし、当該各式を用いたGt及びGsの値の算出は、以下図20に示すフローチャートによる場合分けによって決定される。   Next, the exposure gain A gain such that this VtAve becomes the V target shown in FIG. 18A, the exposure time gain Gt based on the exposure gain A and the aperture gain Gs. Further, the exposure time T2 and the aperture area S2 of the stop based on the amplification factors Gt and Gs are calculated by the following equations. However, the calculation of the values of Gt and Gs using the respective equations is determined by case classification according to the flowchart shown in FIG.

Gain=Vtarget/VtAve
Gt*Gs=Gain
Gain = Vtarget / VtAve
Gt * Gs = Gain

≪露光時間に関する増幅率を算出する式≫
Tmax/T1=Gtmax(露光時間の最大増幅率)
Tmin/T1=Gtmin(露光時間の最小増幅率)
Gain/Gtmax=GGtmax(最大増幅率での不足分を補うための増幅率)
Gain/Gtmin=GGtmin(最小増幅率での不足分を補うための増幅率)
T2=T1*Gt
ただし、T1:AE評価値検出時の露光時間
T2:AE補正後の露光時間
Tmax:撮像センサ30の最大露光時間
Tmin:撮像センサ30の最小露光時間
≪Formula for calculating amplification factor for exposure time≫
Tmax / T1 = Gtmax (maximum amplification factor of exposure time)
Tmin / T1 = Gtmin (minimum gain of exposure time)
Gain / Gtmax = GGtmax (amplification factor to compensate for the shortage at the maximum amplification factor)
Gain / Gtmin = GGtmin (amplification factor to compensate for the shortage at the minimum amplification factor)
T2 = T1 * Gt
T1: Exposure time when AE evaluation value is detected
T2: Exposure time after AE correction
Tmax: Maximum exposure time of the image sensor 30
Tmin: Minimum exposure time of the image sensor 30

≪絞りに関する増幅率を算出する式≫
Smax/S1=Gsmax(絞りの最大増幅率)
Smin/S1=Gsmin(絞りの最小増幅率)
Gain/Gsmax=GGsmax(最大増幅率での不足分を補うための増幅率)
Gain/Gsmin=GGsmin(最小増幅率での不足分を補うための増幅率)
S2=S1*Gs
ただし、S1:AE評価値検出時の絞りの開口面積
S2:AE補正後の絞りの開口面積
Smax:絞り23の最大開口率
Smin:絞り23の最小開口率
≪Formula for calculating the gain related to the aperture≫
Smax / S1 = Gsmax (maximum aperture gain)
Smin / S1 = Gsmin (minimum aperture gain)
Gain / Gsmax = GGsmax (amplification factor to compensate for the shortage at the maximum amplification factor)
Gain / Gsmin = GGsmin (amplification factor to compensate for the shortage at the minimum amplification factor)
S2 = S1 * Gs
However, S1: Aperture aperture area when AE evaluation value is detected
S2: Aperture aperture area after AE correction
Smax: Maximum aperture ratio of the diaphragm 23
Smin: Minimum aperture ratio of the diaphragm 23

図20のフローチャートに示すように、先ず、VtAveがVtargetの値と同じ値である場合、すなわち露光量の増幅率Gain=1.0であり、露光量の制御(露光量制御パラメータの変更)が必要ない場合には(ステップS11のYES)、露光時間の増幅率Gt=1.0及び絞りの増幅率Gs=1.0となり(ステップS12)、露光時間及び絞りの開口面積は変更されない。増幅率Gain=1.0でなく(ステップS11のNO)、また、Gain>1.0であり(ステップS13のYES)、且つGain>Gtmaxでない場合には(ステップS14のNO)、すなわちGainが1.0より大きく、露光量の制御が必要であり、露光量の増幅率Gainが露光時間の増幅率Gt(最大増幅率Gtmax以下の増幅率Gt)にて対応できる場合には、Gt=Gain及びGs=1.0となる(ステップS15)。   As shown in the flowchart of FIG. 20, first, when VtAve is the same value as the value of Vtarget, that is, the exposure amount gain Gain = 1.0, the exposure amount control (change of the exposure amount control parameter) is performed. If not necessary (YES in step S11), the exposure time gain Gt = 1.0 and the aperture gain Gs = 1.0 (step S12), and the exposure time and aperture aperture area are not changed. When the gain Gain is not 1.0 (NO in step S11), and Gain> 1.0 (YES in step S13) and Gain> Gtmax is not satisfied (NO in step S14), that is, Gain is If the exposure amount control is larger than 1.0 and the exposure amount gain Gain can be dealt with by the exposure time gain Gt (the gain Gt below the maximum gain Gtmax), Gt = Gain. And Gs = 1.0 (step S15).

前記ステップS13において、Gain>1.0でなく(ステップS13のNO)、且つGain<Gtminでない場合には(ステップS16のNO)、前記ステップS15の場合と同様に、Gainが1.0より小さく露光量の制御が必要であり、露光量の増幅率Gainが、露光時間の増幅率Gt(最小増幅率Gtmin以上の増幅率Gt)にて対応できるため、Gt=Gain及びGs=1.0となる(ステップS17)。   In Step S13, if Gain> 1.0 is not satisfied (NO in Step S13) and Gain <Gtmin is not satisfied (NO in Step S16), Gain is smaller than 1.0 as in Step S15. Since the exposure amount needs to be controlled and the exposure amount amplification factor Gain can be handled by the exposure time amplification factor Gt (amplification factor Gt greater than or equal to the minimum amplification factor Gtmin), Gt = Gain and Gs = 1.0. (Step S17).

前記ステップS14において、Gain>Gtmaxであり(ステップS14のYES)、且つGsmax>GGtmaxである場合には(ステップS18のYES)、Gt=Gtmax及びGs=GGtmaxとなる(ステップS19)。このステップS19では、露光量の増幅率Gainが、露光時間の最大増幅率Gtmaxよりも大きな値となってしまい、絞りの増幅率Gsを変化させることなく(Gs=1.0)、露光時間の増幅率Gtだけで対応することできないため、当該Gainに対するGtの増幅率の不足分を、絞りの増幅率Gsを変化させることで対応(補充)している。ただし、この絞りの増幅率Gsの値としては、露光時間の最大増幅率Gtmaxでの不足分を補うための増幅率GGtmaxが用いられる。これは、増幅率GGtmaxが、絞りの最大増幅率Gsmaxよりも小さい値であるため(絞りの最大増幅率Gsmaxを用いる必要がなく)、露光時間に関する増幅率GGtmaxを用いている。これにより、絞りを制御するための値(増幅率
)を、前記絞りに関する増幅率を算出する式を用いて算出する手間が省かれる。
When Gain> Gtmax is satisfied in step S14 (YES in step S14) and Gsmax> GGtmax is satisfied (YES in step S18), Gt = Gtmax and Gs = GGtmax are satisfied (step S19). In this step S19, the amplification factor Gain of the exposure amount becomes a value larger than the maximum amplification factor Gtmax of the exposure time, and without changing the aperture amplification factor Gs (Gs = 1.0), Since the amplification rate Gt alone cannot be used, the shortage of the amplification rate of Gt relative to the gain is handled (supplemented) by changing the aperture amplification rate Gs. However, as the value of the aperture gain Gs, the gain GGtmax for compensating for the shortage of the exposure time with the maximum gain Gtmax is used. This is because the amplification factor GGtmax is smaller than the maximum aperture amplification factor Gsmax (it is not necessary to use the maximum aperture amplification factor Gsmax), and therefore the amplification factor GGtmax related to the exposure time is used. This saves the effort of calculating the value (amplification factor) for controlling the diaphragm using the formula for calculating the amplification factor for the diaphragm.

また、前記ステップS16において、Gain<Gtminであり(ステップS16のYES)、且つGsmin<GGtminである場合には(ステップS21のYES)、Gt=Gtmin及びGs=GGtminとなる(ステップS22)。この場合も前記ステップS19と同様に、露光量の増幅率Gainが、露光時間の最小増幅率Gtminよりも小さな値となってしまい、絞りの増幅率Gsを変化させることなく(Gs=1.0)、露光時間の増幅率Gtだけで対応することできないため、Gainに対するGtの増幅率の不足分を、絞りの増幅率Gsを変化させることで対応している。ただし、この絞りの増幅率Gsの値としては、露光時間の最小増幅率Gtminでの不足分を補うための増幅率GGtminが用いられる。これは、増幅率GGtminが、絞りの最小増幅率Gsminよりも小さい値であるため(絞りの最小増幅率Gsminを用いる必要がなく)、露光時間に関する増幅率GGtminを用いている。この場合も同様に、絞りを制御するための値(増幅率)を、前記絞りに関する増幅率を算出する式を用いて算出する手間が省かれる。   If Gain <Gtmin in step S16 (YES in step S16) and Gsmin <GGtmin (YES in step S21), Gt = Gtmin and Gs = GGtmin are satisfied (step S22). In this case as well, as in step S19, the gain of the exposure amount is smaller than the minimum gain Gtmin of the exposure time, and the aperture gain Gs is not changed (Gs = 1.0). ) Since it is not possible to deal with only the gain Gt of the exposure time, the shortage of the gain of Gt with respect to Gain is dealt with by changing the gain Gs of the aperture. However, an amplification factor GGtmin for compensating for the shortage of the minimum amplification factor Gtmin of the exposure time is used as the value of the amplification factor Gs of the diaphragm. This is because the gain GGtmin is smaller than the minimum aperture gain Gsmin (it is not necessary to use the minimum aperture gain Gsmin), and therefore the gain GGtmin related to the exposure time is used. In this case as well, the effort to calculate the value (amplification factor) for controlling the diaphragm using the formula for calculating the amplification factor for the diaphragm is saved.

前記ステップSe8において、Gsmax>GGtmaxでない場合には(ステップS18のNO)、Gt=Gtmax及びGs=Gsmaxとなる(ステップS20)。また、前記ステップS21において、Gsmin<GGtminでない場合には(ステップS21のNO)、Gt=Gtmin及びGs=Gsminとなる(ステップS23)。前記ステップS20においては、増幅率GGtmaxが、絞りの最大増幅率Gsmax以上の値となる場合に、絞りの増幅率Gsの値として最大増幅率Gsmaxが用いられている。同様に、前記ステップS23においては、増幅率GGtminが、絞りの最小増幅率Gsmin以下の値となる場合に、絞りの増幅率Gsの値として最小増幅率Gsminが用いられている。   In step Se8, if Gsmax> GGtmax is not satisfied (NO in step S18), Gt = Gtmax and Gs = Gsmax are satisfied (step S20). In step S21, when Gsmin <GGtmin is not satisfied (NO in step S21), Gt = Gtmin and Gs = Gsmin are satisfied (step S23). In step S20, when the gain GGtmax is equal to or larger than the maximum aperture gain Gsmax, the maximum gain Gsmax is used as the aperture gain Gs. Similarly, in step S23, when the gain GGtmin is equal to or less than the minimum gain Gsmin of the aperture, the minimum gain Gsmin is used as the value of the aperture gain Gs.

なお、本実施形態では、図20のフローチャートに示すように、露光量の増幅率Gainを得るための制御パラメータを選択する際、露光時間の増幅率Gtを優先させている(露光時間の制御を優先させている)が、絞りの増幅率Gsを優先させる(絞りの制御を優先させる)構成であってもよい。また、本実施形態では、1つの露光量設定用輝度(Lt1)に対して、増幅率Gt及びGsの算出を行っているが、2つ以上の露光量設定用輝度に対して同様の算出を行ってもよく、この場合には、それぞれで算出した増幅率(Gt、Gs)の平均値、或いは最大値や最小値を用いる構成であってもよい。   In the present embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 20, when selecting a control parameter for obtaining the exposure amount gain Gain, priority is given to the exposure time gain Gt (exposure time control). (Prioritized) may be configured to prioritize the aperture gain Gs (prioritize aperture control). In this embodiment, the amplification factors Gt and Gs are calculated for one exposure amount setting luminance (Lt1), but the same calculation is performed for two or more exposure amount setting luminances. In this case, the average value or the maximum value or the minimum value of the amplification factors (Gt, Gs) calculated respectively may be used.

このようにして増幅率Gt、Gsが算出され、このGt、GsからそれぞれAE補正後の露光時間T2、AE補正後の絞りの開口面積S2が算出される。そして、これらT2及びS2に応じた撮像センサ30やシャッタ23に対する設定値(露光時間設定値)、或いは絞り22に対する設定値(絞り設定値)が、それぞれLUTを用いたデータ変換によって算出される。そして、当該データ変換によって得られた露光時間設定値や絞り設定値は、光電変換特性情報記憶部516に記憶される(或いは前回のAE評価値取得時点における露光時間設定値や絞り設定値を、当該新たに得られた同設定値で更新する構成であってもよい。以下の光電変換特性設定値に対しても同様である)。   In this way, the amplification factors Gt and Gs are calculated, and the exposure time T2 after AE correction and the aperture area S2 of the stop after AE correction are calculated from the Gt and Gs, respectively. Then, a setting value (exposure time setting value) for the image sensor 30 and the shutter 23 according to T2 and S2, or a setting value (aperture setting value) for the aperture 22 is calculated by data conversion using the LUT, respectively. Then, the exposure time setting value and the aperture setting value obtained by the data conversion are stored in the photoelectric conversion characteristic information storage unit 516 (or the exposure time setting value and the aperture setting value at the time of the previous AE evaluation value acquisition are The configuration may be such that it is updated with the newly obtained same set value (the same applies to the following photoelectric conversion characteristic set values).

なお、シャッタ制御信号発生部523及び絞り制御信号発生部525は、それぞれ露光量制御パラメータ算出部511で算出された露光時間設定値及び絞り設定値に基づいて、撮像センサ30やシャッタ23による露光時間(積分時間)が前記T2となるような、或いは絞り22の開口面積が前記S2となるような、シャッタ駆動部61及び絞り駆動部63に対する制御信号を発生させる。   Note that the shutter control signal generation unit 523 and the aperture control signal generation unit 525 are based on the exposure time setting value and the aperture setting value calculated by the exposure amount control parameter calculation unit 511, respectively. A control signal for the shutter drive unit 61 and the aperture drive unit 63 is generated such that (integration time) becomes T2 or the aperture area of the aperture 22 becomes S2.

ここで、前記図19に示す線形特性領域平均輝度LtLinに対応するセンサ出力レベルVtLin及び対数特性領域平均輝度LtLogに対応するセンサ出力レベルVtLogの具体的な算出方法について説明する。先ず、線形特性領域平均輝度LtLinに対応するセンサ出力レベルVtLinの算出方法について説明する。図15に示す主被写体領域331における各検出ブロック(A〜AJブロック)によって検出した被写体の輝度情報を基に、当該各検出ブロック毎の線形特性領域での平均輝度(ブロック線形平均輝度という)を算出する。このブロック線形平均輝度の算出は、R、G及びBの3色それぞれの線形特性領域の平均値(色線形平均値という)を用いて行う。すなわち、A〜AJブロックから得られるR色の色線形平均値をそれぞれAveRA、AveRB、・・・AveRAJとして算出し、同様に、G色、及びB色の色線形平均値をそれぞれAveGA、AveGB、・・・AveGAJ、及びAveBA、AveBB、・・・AveBAJとして算出する。そして、これらRGB各色の色線形平均値を用いて、以下の色空間変換を行う式により、A〜AJブロック毎のブロック線形平均輝度を算出する。例えばAブロックに対するブロック線形平均輝度をAveYAとすると、AveYAは次式にて求めることができる。   Here, a specific calculation method of the sensor output level VtLin corresponding to the linear characteristic region average luminance LtLin and the logarithmic characteristic region average luminance LtLog shown in FIG. 19 will be described. First, a method for calculating the sensor output level VtLin corresponding to the linear characteristic region average luminance LtLin will be described. Based on the luminance information of the subject detected by each detection block (A to AJ blocks) in the main subject region 331 shown in FIG. 15, the average luminance (referred to as block linear average luminance) in the linear characteristic region for each detection block is calculated. calculate. The calculation of the block linear average luminance is performed using an average value (referred to as a color linear average value) of linear characteristic regions of the three colors R, G, and B. That is, the color linear average values of R colors obtained from the A to AJ blocks are calculated as AveRA, AveRB,... ... AveGAJ, AveBA, AveBB, ... AveBAJ are calculated. Then, using these color linear average values of RGB colors, the block linear average luminance for each of the A to AJ blocks is calculated by the following equation for performing color space conversion. For example, if the block linear average luminance for the A block is AveYA, AveYA can be obtained by the following equation.

AveYA=AveRA*K1+AveGA*K2+AveBA*K3
ただし、K1、K2、K3:RGBからYCbCrへの色空間変換に用いる係数であり、例えばK1=0.2989、K2=0.5866、K3=0.1145である。
AveYA = AveRA * K1 + AveGA * K2 + AveBA * K3
However, K1, K2, K3: coefficients used for color space conversion from RGB to YCbCr, for example, K1 = 0.22989, K2 = 0.5866, and K3 = 0.1145.

他のB〜AJブロックに対しても同様に演算し、この結果、A〜AJブロック毎のブロック線形平均輝度AveYA、AveYB、・・・AveYAJを算出する。そして、さらにこれらブロック線形平均輝度AveYA、AveYB、・・・AveYAJ全体での平均値を算出する。この平均値のことをMainYとすると、MainYが前記線形特性領域平均輝度LtLinに対応するセンサ出力レベルVtLinとなる。   The same calculation is performed for the other B to AJ blocks, and as a result, block linear average luminances AveYA, AveYB,... AveYAJ for each of the A to AJ blocks are calculated. Further, an average value of these block linear average luminances AveYA, AveYB,... AveYAJ is calculated. When this average value is MainY, MainY becomes the sensor output level VtLin corresponding to the linear characteristic region average luminance LtLin.

一方、対数特性領域平均輝度LtLogに対応するセンサ出力レベルVtLogの算出も、前記線形特性領域平均輝度LtLinの場合と同様にして行う。すなわち、図15に示す主被写体領域331におけるA〜AJブロックによって検出した被写体の輝度情報を基に、当該各検出ブロック毎の対数特性領域での平均輝度(ブロック対数平均輝度という)を算出する。このブロック対数平均輝度の算出は、R、G及びBの3色それぞれの対数特性領域の平均値(色対数平均値という)を用いて行う。すなわち、A〜AJブロックから得られるR色の色対数平均値をそれぞれAveRLogA、AveRLogB、・・・AveRLogAJとして算出し、同様に、G色、及びB色の色対数平均値をそれぞれAveGLogA、AveGLogB、・・・AveGLogAJ、及びAveBLogA、AveBLogB、・・・AveBLogAJとして算出する。   On the other hand, the calculation of the sensor output level VtLog corresponding to the logarithmic characteristic region average luminance LtLog is performed in the same manner as in the case of the linear characteristic region average luminance LtLin. That is, based on the luminance information of the subject detected by the A to AJ blocks in the main subject region 331 shown in FIG. 15, the average luminance (referred to as block logarithmic average luminance) in the logarithmic characteristic region for each detected block is calculated. This block logarithmic average luminance is calculated using the average value (referred to as the color logarithmic average value) of the logarithmic characteristic areas of the three colors R, G and B. That is, the average logarithm values of the R colors obtained from the A to AJ blocks are respectively calculated as AveRLogA, AveRLogB,... ... AveGLogAJ, AveBlogA, AveBlogB, ... AveBlogAJ.

ところで、これら対数特性領域でのRGB各色の色対数平均値は、一旦、LUT記憶部518に記憶されているLUTを用いて線形特性領域での値に変換して線形データとしておき、この線形データに変換された値を用いて前記と同様に色空間変換の式を用い、A〜AJブロック毎のブロック対数平均輝度AveYLogA、AveYLogB、・・・AveYLogAJを算出する。そして、さらにこれらブロック対数平均輝度AveYLogA、AveYLogB、・・・AveYLogAJ全体での平均値を算出する。この平均値のことをMainYLogとすると、MainYLogが前記線形特性領域平均輝度LtLogに対応するセンサ出力レベルVtLogLinとなる。なお、前記各A〜AJブロックでの各色の色線形平均値(色対数平均値)は、当該各A〜AJブロック毎の線形特性領域(対数特性領域)での輝度ヒストグラムを算出すると共に輝度ヒストグラムの「足切り」を行い、該足切り後の各輝度値を平均することにより算出してもよい。   By the way, the color logarithm average value of each color of RGB in these logarithmic characteristic areas is temporarily converted into values in the linear characteristic area using the LUT stored in the LUT storage unit 518, and is set as linear data. Using the color space conversion formula as described above, the block logarithmic average brightness AveYLogA, AveYLogB,... AveYLogAJ is calculated for each of the A to AJ blocks. Further, the average value of these block logarithmic average luminances AveYLogA, AveYLogB,... AveYLogAJ is calculated. When this average value is MainYLog, MainYLog becomes the sensor output level VtLogLin corresponding to the linear characteristic region average luminance LtLog. The color linear average value (color logarithm average value) of each color in each of the A to AJ blocks calculates a luminance histogram in the linear characteristic region (logarithmic characteristic region) for each of the A to AJ blocks and also calculates the luminance histogram. May be calculated by averaging the luminance values after the cut.

ところで、前記図19、20において説明した増幅率Gain(露光量制御パラメータ)の具体的な算出方法は、以下に示すものであってもよい。先ず、主被写体領域331における各A〜AJブロックでのRGB各色における輝度の最大値(色最大値という)を算出する。すなわち、R色の最大値をそれぞれMaxRA、MaxRB、・・・MaxRAJとして算出し、同様に、G色、及びB色の最大値をそれぞれMaxGA、MaxGB、・・・MaxGAJ、及びMaxBA、MaxBB、・・・MaxBAJとして算出する。そして、これら各色毎の輝度の最大値を用いて、以下の色空間変換を行う式により、A〜AJブロック毎のブロック最大輝度を算出する。例えばAブロックに対するブロック最大輝度をMaxYAとすると、MaxYAは次式にて求めることができる。   By the way, the specific calculation method of the gain Gain (exposure amount control parameter) described in FIGS. 19 and 20 may be as follows. First, the maximum luminance value (referred to as the color maximum value) for each RGB color in each of the A to AJ blocks in the main subject area 331 is calculated. That is, the maximum value of R color is calculated as MaxRA, MaxRB,... MaxRAJ, and similarly, the maximum value of G color and B color is set as MaxGA, MaxGB,.・ ・ Calculated as MaxBAJ. Then, by using the maximum value of the luminance for each color, the block maximum luminance for each of the A to AJ blocks is calculated by the following equation for performing color space conversion. For example, when the block maximum luminance for the A block is MaxYA, MaxYA can be obtained by the following equation.

MaxYA=MaxRA*K1+MaxGA*K2+MaxBA*K3
ただし、前記と同様に例えばK1=0.2989、K2=0.5866、K3=0.1145である。他のB〜AJブロックに対しても同様に演算し、この結果、A〜AJブロック毎のブロック最大輝度MaxYA、MaxYB、・・・MaxYAJを算出する。そして、さらにこれらブロック最大輝度MaxYA、MaxYB、・・・MaxYAJ全体での最大値(主被写体領域331での最大輝度値という)を算出する。この最大輝度値のことをMaxYとすると、MaxYが、図21に示す輝度Ltmaxに対応するセンサ出力レベルVtAve2となる。
MaxYA = MaxRA * K1 + MaxGA * K2 + MaxBA * K3
However, similarly to the above, for example, K1 = 0.22989, K2 = 0.5866, and K3 = 0.1145. The same calculation is performed for the other B to AJ blocks, and as a result, the block maximum brightness MaxYA, MaxYB,... MaxYAJ for each of the A to AJ blocks is calculated. Further, the maximum value of these block maximum luminances MaxYA, MaxYB,... MaxYAJ (referred to as the maximum luminance value in the main subject region 331) is calculated. When this maximum luminance value is MaxY, MaxY becomes a sensor output level VtAve2 corresponding to the luminance Ltmax shown in FIG.

同様に、各A〜AJブロックでのRGB各色における輝度の最小値(色最小値)を、それぞれMinRA、MinRB、・・・MinRAJ、及びMinGA、MinGB、・・・MinGAJ、及びMinBA、MinBB、・・・MinBAJとして算出し、これらの最小値を用いて前記と同様の色空間変換の式によりA〜AJブロック毎のブロック最小輝度MinYA、MinYB、・・・MinYAJを算出する。そして、さらにこれらブロック最小輝度MinYA、MinYB、・・・MinYAJ全体での最小値(主被写体領域a2での最小輝度値という)を算出する。この最小輝度値のことをMinYとすると、MinYが、図21に示す輝度Ltminに対応するセンサ出力レベルVtAve1となる。   Similarly, the minimum luminance value (color minimum value) of each RGB color in each of the A to AJ blocks is set to MinRA, MinRB, ... MinRAJ, and MinGA, MinGB, ... MinGAJ, and MinBA, MinBB,. ... Calculated as MinBAJ, and using these minimum values, block minimum luminance MinYA, MinYB,... Further, the minimum value of the entire block minimum brightness MinYA, MinYB,... MinYAJ (referred to as the minimum brightness value in the main subject area a2) is calculated. When this minimum luminance value is MinY, MinY becomes a sensor output level VtAve1 corresponding to the luminance Ltmin shown in FIG.

ただし、前記色最大値及び色最小値のうちで対数特性領域での値であるものに対しては、同様にLUTを用いての線形特性領域への変換を行った後に色空間変換を行う。また、各A〜AJブロックでの各色の色最大値及び色最小値は、当該各A〜AJブロック毎に輝度ヒストグラムを算出すると共に輝度ヒストグラムの「足切り」を行い、該足切り後の各輝度値から算出してもよい。   However, among the maximum color value and the minimum color value, the values in the logarithmic characteristic region are similarly converted to the linear characteristic region using the LUT and then subjected to color space conversion. The maximum color value and the minimum color value of each color in each A to AJ block are calculated for each A to AJ block, and the luminance histogram is “cut off”. You may calculate from a luminance value.

そして、図21に示すように、輝度Ltminに対するセンサ出力値VtAve1が、予め設定されたターゲット出力値であるVtarget1となるような増幅率(Vtarget1/VtAve1;第1増幅率という)を算出すると共に、輝度Ltmaxに対するセンサ出力値VtAve2が、予め設定されたターゲット出力値であるVtarget2となるような増幅率(Vtarget2/VtAve2;第2増幅率という)を算出し、これら2つの増幅率のうちの小さい方の増幅率を選択し、当該選択された増幅率を前記露光量の増幅率Gainとして、前記図20に示すように場合分けを行い、露光時間の増幅率Gt及び絞りの増幅率Gsを算出する構成であってもよい。   Then, as shown in FIG. 21, an amplification factor (Vtarget1 / VtAve1; referred to as a first amplification factor) is calculated such that the sensor output value VtAve1 with respect to the luminance Ltmin becomes Vtarget1 that is a preset target output value. An amplification factor (Vtarget2 / VtAve2; referred to as a second amplification factor) is calculated so that the sensor output value VtAve2 with respect to the luminance Ltmax becomes Vtarget2, which is a preset target output value, and the smaller of the two amplification factors. 20 is selected, and the selected amplification factor is set as the amplification factor Gain of the exposure amount, as shown in FIG. It may be a configuration.

なお、上述のように第1及び第2増幅率のうちの大きい方を選択してもよく、或いは、第1及び第2増幅率を比較して一方を選択するのではなく、第1又は第2増幅率のみを算出して用いる構成であってもよい。また、これら第1及び第2増幅率を平均したものを用いる構成であってもよい。また、上記Vtarget1やVtarget2の値は、露光量制御パラメータ算出部511等に記憶されている。   As described above, the larger one of the first and second amplification factors may be selected, or the first or second amplification factor is not selected by comparing the first and second amplification factors. A configuration may be used in which only two amplification factors are calculated and used. Moreover, the structure using what averaged these 1st and 2nd amplification factors may be used. The values of Vtarget1 and Vtarget2 are stored in the exposure amount control parameter calculation unit 511 and the like.

また、前記最小輝度値MinY及び最大輝度値MaxYは、各A〜AJブロックの輝度ヒストグラムを纏めてなるA〜AJブロック全体での全体輝度ヒストグラムから算出してもよい。この場合、同様に「足切り」を行うことで当該全体輝度ヒストグラムにおける輝度範囲を算出し、この輝度範囲から最小輝度値MinY及び最大輝度値MaxYを算出する。なお、当該算出時に、最小輝度値MinY=最大輝度値MaxY−輝度範囲、或いは最大輝度値MaxY=最小輝度値MinY+輝度範囲というように、最小又は最大輝度値の一方の輝度値と輝度範囲とから、他方の輝度値を求めてもよい。   Further, the minimum luminance value MinY and the maximum luminance value MaxY may be calculated from the entire luminance histogram of the entire A to AJ block obtained by collecting the luminance histograms of the respective A to AJ blocks. In this case, the “luminance range” in the entire luminance histogram is calculated by similarly performing “cutting off”, and the minimum luminance value MinY and the maximum luminance value MaxY are calculated from the luminance range. At the time of the calculation, the minimum luminance value MinY = maximum luminance value MaxY−luminance range, or the maximum luminance value MaxY = minimum luminance value MinY + luminance range. The other luminance value may be obtained.

(ダイナミックレンジ制御パラメータの算出方法の詳細説明)
続いて、前記図18(b)の露光量制御の場合における、評価値検出部405によって検出されたAE評価値に基づく、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるダイナミックレンジ制御パラメータ(光電変換特性設定値)の算出についてより具体的に説明する。
(Detailed explanation of dynamic range control parameter calculation method)
Subsequently, the dynamic range control parameter (photoelectric conversion characteristic setting value) by the dynamic range control parameter calculation unit 512 based on the AE evaluation value detected by the evaluation value detection unit 405 in the case of the exposure amount control in FIG. ) Will be described more specifically.

図22は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出に際しての、光電変換特性における変曲点の位置の算出方法について説明するグラフ図であり、(a)は、輝度Lmaxに対して所定のセンサ出力となるように光電変換特性を変化させた場合の図であり、(b)は、光電変換特性をモデル化した場合の図である。先ず、図22(a)において、輝度Lmaxは、ダイナミックレンジ設定用輝度であり、例えば図18(b)に示すLm20に相当するものとする。光電変換特性α2は変曲点711を有する変化前の光電変換特性、光電変換特性β2は変曲点712を有する変化後の光電変換特性を示している。Vmax2は、撮像センサ30の飽和出力レベル(最大出力レベル)を示している。輝度Lmaxに対するセンサ出力の値が、光電変換特性α2上のE点でのVmax1から光電変換特性β2上のF点でのVmax2へ移るように光電変換特性を変化させる。この場合、光電変換特性α2は、変曲点711でのセンサ出力Vth1から変曲点712でのセンサ出力Vth2となる変曲点の変化量ΔVthに応じて光電変換特性β2の状態へ変化する。   FIG. 22 is a graph for explaining a method of calculating the position of the inflection point in the photoelectric conversion characteristic when calculating the dynamic range control parameter. FIG. 22A shows a predetermined sensor output with respect to the luminance Lmax. It is a figure at the time of changing a photoelectric conversion characteristic, (b) is a figure at the time of modeling a photoelectric conversion characteristic. First, in FIG. 22A, the luminance Lmax is the dynamic range setting luminance, and corresponds to, for example, Lm20 shown in FIG. A photoelectric conversion characteristic α2 indicates a photoelectric conversion characteristic before change having an inflection point 711, and a photoelectric conversion characteristic β2 indicates a photoelectric conversion characteristic after change having an inflection point 712. Vmax2 indicates the saturation output level (maximum output level) of the image sensor 30. The photoelectric conversion characteristic is changed so that the value of the sensor output with respect to the luminance Lmax shifts from Vmax1 at the point E on the photoelectric conversion characteristic α2 to Vmax2 at the point F on the photoelectric conversion characteristic β2. In this case, the photoelectric conversion characteristic α2 changes from the sensor output Vth1 at the inflection point 711 to the state of the photoelectric conversion characteristic β2 according to the inflection point change amount ΔVth that becomes the sensor output Vth2 at the inflection point 712.

ところで、前記Vth2は、E、F点間のセンサ出力ΔVmax(=Vmax2−Vmax1)から算出される。これについて説明する。図22(b)に示すように、光電変換特性α2、β2における線形特性領域及び対数特性領域をそれぞれモデル化(グラフ化)して関数(数式)で表すと、以下のように表される。   By the way, the Vth2 is calculated from the sensor output ΔVmax (= Vmax2−Vmax1) between the points E and F. This will be described. As shown in FIG. 22B, when the linear characteristic region and the logarithmic characteristic region in the photoelectric conversion characteristics α2 and β2 are modeled (graphed) and expressed by a function (formula), they are expressed as follows.

線形特性領域をモデル化した関数:V=K2*L(光電変換特性α2、β2で共通)
対数特性領域をモデル化した関数:V=K1*ln(L)+Wα(光電変換特性α2)
:V=K1*ln(L)+Wβ(光電変換特性β2)
ただし、K1、K2は定数、Lはセンサ入射輝度(図22の横軸座標)、Wα及びWβは切片を示している。
Function modeling the linear characteristic region: V = K2 * L (common to photoelectric conversion characteristics α2 and β2)
A function modeling the logarithmic characteristic region: V = K1 * ln (L) + Wα (photoelectric conversion characteristic α2)
: V = K1 * ln (L) + Wβ (photoelectric conversion characteristic β2)
However, K1 and K2 are constants, L is the sensor incident luminance (horizontal axis coordinates in FIG. 22), and Wα and Wβ are intercepts.

ここで、ΔVmaxは、ΔVmax=Wβ−Wαと表されるので、前記V=K1*ln(L)+Wβの数式は、V=K1*ln(L)+Wα+ΔVmaxと表される。この数式と、前記V=K2*Lの数式との交点713におけるセンサ出力値がVth2となる。したがって、交点713(の座標)を算出するための当該2つの数式の連立式;K1*ln(L)+Wα+ΔVmax=K2*Lを満たす「L」の値、すなわち図22(b)に示す輝度Lを求めることによって、該輝度Lに対応するセンサ出力のVth2が算出される。ただし、算出された出力レベルVth2が飽和出力レベルVmax2より大きくなる場合には、撮像センサ30は、対数特性領域の無い線形特性領域のみの光電変換特性を有することとなる。   Here, since ΔVmax is expressed as ΔVmax = Wβ−Wα, the equation of V = K1 * ln (L) + Wβ is expressed as V = K1 * ln (L) + Wα + ΔVmax. The sensor output value at the intersection 713 between this equation and the equation V = K2 * L is Vth2. Therefore, the simultaneous expression of the two formulas for calculating the intersection point 713 (coordinates thereof); a value of “L” that satisfies K1 * ln (L) + Wα + ΔVmax = K2 * L, that is, the luminance L shown in FIG. Vth2 of the sensor output corresponding to the luminance L is calculated. However, when the calculated output level Vth2 is higher than the saturated output level Vmax2, the imaging sensor 30 has a photoelectric conversion characteristic only in a linear characteristic region without a logarithmic characteristic region.

そして、上述のように算出したVth2に応じた撮像センサ30に対する設定値、すなわち、光電変換特性の変曲点がVth2の位置となるように光電変換特性を変化させるための設定値(光電変換特性設定値)が、LUTを用いた当該Vth2のデータ変換によって算出される。そして、当該データ変換によって得られた変曲点Vth2に対応する光電変換特性設定値は、光電変換特性情報記憶部516に記憶される。なお、ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512で算出された光電変換特性設定値に基づいて、撮像センサ30の光電変換特性(の変曲点位置)が上述のように変化するような、タイミング生成回路31に対する制御信号を発生させる。   Then, a setting value for the imaging sensor 30 corresponding to Vth2 calculated as described above, that is, a setting value (photoelectric conversion characteristic) for changing the photoelectric conversion characteristic so that the inflection point of the photoelectric conversion characteristic becomes the position of Vth2. Setting value) is calculated by data conversion of the Vth2 using the LUT. Then, the photoelectric conversion characteristic setting value corresponding to the inflection point Vth2 obtained by the data conversion is stored in the photoelectric conversion characteristic information storage unit 516. The dynamic range control signal generation unit 521 has the photoelectric conversion characteristic (the inflection point position) of the imaging sensor 30 based on the photoelectric conversion characteristic setting value calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512 as described above. A control signal for the timing generation circuit 31 that changes is generated.

ところで、前記図22に示すダイナミックレンジ設定用輝度である輝度Lmaxに対応するセンサ出力レベルVmax1の具体的な算出方法は以下のとおりである。先ず、前記図19における対数特性領域平均輝度LtLogに対応するセンサ出力レベルVtLogの算出と同様に、図15に示す主被写体領域331(A〜AJブロック)での対数特性領域平均輝度を算出すると共に、周辺被写体領域332(第1〜第16ブロック)での対数特性領域平均輝度を、主被写体領域331での場合と同様に算出する。そして、これら主被写体領域331及び周辺被写体領域332で算出した対数特性領域平均輝度を比較して大きな方の対数特性領域平均輝度を選択し、該選択した対数特性領域平均輝度に対応するセンサ出力レベルをVmax1とする。   Incidentally, a specific calculation method of the sensor output level Vmax1 corresponding to the luminance Lmax which is the dynamic range setting luminance shown in FIG. 22 is as follows. First, similar to the calculation of the sensor output level VtLog corresponding to the logarithmic characteristic area average luminance LtLog in FIG. 19, the logarithmic characteristic area average luminance in the main subject area 331 (A to AJ blocks) shown in FIG. 15 is calculated. The logarithmic characteristic area average luminance in the peripheral subject area 332 (first to sixteenth blocks) is calculated in the same manner as in the main subject area 331. Then, the logarithmic characteristic area average luminance calculated in the main subject area 331 and the peripheral subject area 332 is compared to select the larger logarithmic characteristic area average luminance, and the sensor output level corresponding to the selected logarithmic characteristic area average luminance is selected. Is Vmax1.

なお、主被写体領域331及び周辺被写体領域332において、前記対数特性領域平均輝度だけでなく、図19における線形特性領域平均輝度LtLinと同様の線形特性領域平均輝度に対応するセンサ出力も算出し、主被写体領域331及び周辺被写体領域332毎にこれら線形特性領域平均輝度と対数特性領域平均輝度とを平均した全特性領域平均輝度を算出し、これら各領域における全特性領域平均輝度のうちの大きな方を輝度Lmaxに対応するセンサ出力とする構成であってもよい。ただし、当該輝度が同じ大きさであった場合には、いずれの輝度値を輝度Lmaxに対応するセンサ出力としてもよい(以降も同様)。   Note that, in the main subject region 331 and the peripheral subject region 332, not only the logarithmic characteristic region average luminance but also the sensor output corresponding to the linear characteristic region average luminance similar to the linear characteristic region average luminance LtLin in FIG. The total characteristic area average luminance obtained by averaging the linear characteristic area average luminance and the logarithmic characteristic area average luminance is calculated for each of the subject area 331 and the peripheral subject area 332, and the larger of the total characteristic area average luminance in each of these areas is calculated. The sensor output corresponding to the luminance Lmax may be used. However, if the luminances are the same, any luminance value may be used as a sensor output corresponding to the luminance Lmax (and so on).

また、主被写体領域331のみでの対数特性領域平均輝度(或いは線形特性領域平均輝度と合わせた全特性領域平均輝度)から輝度Lmaxに対応するセンサ出力を得る構成であってもよいし、周辺被写体領域332のみでの対数特性領域平均輝度(或いは線形特性領域平均輝度と合わせた全特性領域平均輝度)から輝度Lmaxに対応するセンサ出力を得る構成であってもよい。   In addition, the sensor output corresponding to the luminance Lmax may be obtained from the logarithmic characteristic area average luminance (or the total characteristic area average luminance combined with the linear characteristic area average luminance) only in the main subject area 331, or a peripheral object. The sensor output corresponding to the luminance Lmax may be obtained from the logarithmic characteristic area average luminance only in the area 332 (or the total characteristic area average luminance combined with the linear characteristic area average luminance).

さらに、輝度Lmaxに対応するセンサ出力の具体的な算出方法は、以下に示すものであってもよい。すなわち、先ず、前記図21における最大輝度値Ltmax(MaxY)に対応するセンサ出力の算出と同様に、主被写体領域331での最大輝度値を算出すると共に、周辺被写体領域332での最大輝度値を、主被写体領域331での場合と同様に算出する。そして、これら主被写体領域331及び周辺被写体領域332で算出した最大輝度値を比較して大きな方の最大輝度値を選択し、該選択した最大輝度値に対応するセンサ出力レベルを求め、この出力レベルに対応する輝度を輝度Lmaxとする。なお、主被写体領域331のみでの最大輝度値から輝度Lmaxに対応するセンサ出力を得る構成であってもよいし、周辺被写体領域332のみでの最大輝度値から輝度Lmaxに対応するセンサ出力を得る構成であってもよい。   Further, a specific method for calculating the sensor output corresponding to the luminance Lmax may be as follows. That is, first, similarly to the calculation of the sensor output corresponding to the maximum luminance value Ltmax (MaxY) in FIG. 21, the maximum luminance value in the main subject region 331 is calculated, and the maximum luminance value in the peripheral subject region 332 is calculated. In the same manner as in the main subject area 331, the calculation is performed. Then, the maximum luminance values calculated in the main subject region 331 and the peripheral subject region 332 are compared to select a larger maximum luminance value, a sensor output level corresponding to the selected maximum luminance value is obtained, and this output level The luminance corresponding to is defined as luminance Lmax. The sensor output corresponding to the luminance Lmax may be obtained from the maximum luminance value only in the main subject region 331, or the sensor output corresponding to the luminance Lmax may be obtained from the maximum luminance value only in the peripheral subject region 332. It may be a configuration.

ところで、図22に示すような、光電変換特性設定値に基づく光電変換特性(変曲点位置)の制御は、実際には、前記図15で説明したように、飽和判別部4055(図14参照)によって撮像センサ30の出力レベルが飽和していないと判別された場合に行われ、該出力レベルが飽和していると判別された場合には、飽和画素数に応じて、図23(a)に示すようにΔVth分だけ変曲点での出力レベルを低下させるように、すなわち、撮像センサ30によって、より高輝度側での撮影を可能とするべくダイナミックレンジを広げるように光電変換特性を変化させる。ここでは、光電変換特性α3から光電変換特性β3へ変化させる。ただし、このΔVthの値は、図23(b)に示すように、飽和画素数が増加するにつれて増加するように設定されており、該飽和画素数に対応するΔVthの算出は、LUTによるデータ変換によって行われる構成となっている。そして、この算出されたΔVthを、AE評価値時算出時における光電変換特性α3の変曲点721での出力レベルVth1から減算することにより、変化後の光電変換特性β3(光電変換特性α3と比較してダイナミックレンジが広くなる特性)の変曲点722での出力レベルVth2が得られる。さらに、当該得られたVth2に応じた撮像センサ30に対する設定値(光電変換特性設定値)が、LUTによるデータ変換によって算出される。そして、当該データ変換によって得られた変曲点Vth2に対応する光電変換特性設定値は、光電変換特性情報記憶部516に記憶される。   Incidentally, the control of the photoelectric conversion characteristic (inflection point position) based on the photoelectric conversion characteristic setting value as shown in FIG. 22 is actually the saturation determination unit 4055 (see FIG. 14) as described in FIG. ) Is performed when it is determined that the output level of the image sensor 30 is not saturated, and when it is determined that the output level is saturated, according to the number of saturated pixels, FIG. As shown in FIG. 5, the photoelectric conversion characteristics are changed so that the output level at the inflection point is lowered by ΔVth, that is, the dynamic range is expanded by the image sensor 30 to enable shooting on the higher luminance side. Let Here, the photoelectric conversion characteristic α3 is changed to the photoelectric conversion characteristic β3. However, the value of ΔVth is set so as to increase as the number of saturated pixels increases as shown in FIG. 23B, and ΔVth corresponding to the number of saturated pixels is calculated by data conversion by LUT. It is the structure performed by. Then, the calculated ΔVth is subtracted from the output level Vth1 at the inflection point 721 of the photoelectric conversion characteristic α3 at the time of calculation at the time of the AE evaluation value, so that the photoelectric conversion characteristic β3 after the change (compared with the photoelectric conversion characteristic α3). Thus, the output level Vth2 at the inflection point 722 of the characteristic that the dynamic range becomes wide) is obtained. Further, a set value (photoelectric conversion characteristic set value) for the image sensor 30 according to the obtained Vth2 is calculated by data conversion by the LUT. Then, the photoelectric conversion characteristic setting value corresponding to the inflection point Vth2 obtained by the data conversion is stored in the photoelectric conversion characteristic information storage unit 516.

(ステップS3−1)露光量制御パラメータの設定
上記ステップS2−1で説明したような手法でAE制御のための露光量制御パラメータが算出されたならば、該露光量制御パラメータに基づいてAE制御が行われ、実際の撮像動作が行われる。すなわち、静止画像を撮影する場合は、予備撮影画像より取得されたAE評価値に基づいたAE制御がなされた上で本撮影が行われる。また、動画像を撮影する場合は、例えば直前に撮影された撮影画像より取得されたAE評価値に基づいたAE制御がなされた上で順次動画撮影が行われる。
(Step S3-1) Setting of exposure amount control parameter If the exposure amount control parameter for AE control is calculated by the method described in step S2-1 above, AE control is performed based on the exposure amount control parameter. And an actual imaging operation is performed. That is, when shooting a still image, the main shooting is performed after AE control is performed based on the AE evaluation value acquired from the preliminary shooting image. When shooting a moving image, for example, moving image shooting is performed sequentially after AE control based on the AE evaluation value acquired from the shot image shot immediately before is performed.

具体的には、全体制御部50の露光量制御パラメータ算出部511で算出された露光量制御パラメータは制御信号発生部520に入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路31や駆動部60を動作させるための制御信号が制御信号発生部520の各部で生成される。すなわち、制御信号発生部520のセンサ露光時間制御信号発生部522は、前記露光量制御パラメータに応じて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ30の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。ここでの制御信号は、例えば図9に示すタイミングチャートにおいて、撮像センサ30に対する信号φVPSが中電位Mとなる時間ΔSを、露光量制御パラメータに応じて適宜な時間に設定する信号(つまり、フォトダイオードPDの寄生容量のリセット動作終了時刻t1から次フレームの映像信号読み出しが開始される時刻t2までの積分時間を適宜な時間に設定する信号)である。タイミング生成回路31は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ30の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30を駆動させる。   Specifically, the exposure amount control parameter calculated by the exposure amount control parameter calculation unit 511 of the overall control unit 50 is input to the control signal generation unit 520 to generate a drive signal for performing an actual exposure amount control operation. A control signal for operating the generation circuit 31 and the drive unit 60 is generated by each unit of the control signal generation unit 520. That is, the sensor exposure time control signal generation unit 522 of the control signal generation unit 520 generates a control signal of the image sensor 30 so as to ensure an intended exposure time according to the exposure amount control parameter, and timings this. Transmit to the generation circuit 31. For example, in the timing chart shown in FIG. 9, the control signal here is a signal that sets the time ΔS when the signal φVPS to the image sensor 30 becomes the medium potential M to an appropriate time according to the exposure amount control parameter (that is, photo Signal for setting the integration time from the time t1 at which the parasitic capacitance of the diode PD is reset to the time t2 at which the readout of the video signal of the next frame is started to an appropriate time). The timing generation circuit 31 generates a timing signal for controlling the exposure time of the image sensor 30 according to the input drive signal, and drives the image sensor 30.

またシャッタ制御信号発生部523は、同様に露光量制御パラメータに基づいて、シャッタ23のシャッタスピード(シャッタ開放時間)を露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。この制御信号は駆動部60のシャッタ駆動部61へ送られ、シャッタ駆動部61は該制御信号に基づいてシャッタ23の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じたシャッタ23のシャッタ開放動作を行わせる。   Similarly, the shutter control signal generation unit 523 generates a control signal for setting the shutter speed (shutter opening time) of the shutter 23 in accordance with the exposure time based on the exposure amount control parameter. This control signal is sent to the shutter drive unit 61 of the drive unit 60. The shutter drive unit 61 generates a drive signal for the shutter 23 based on the control signal, and performs the shutter opening operation of the shutter 23 according to the exposure amount control parameter. Let it be done.

さらに絞り制御信号発生部525も、同様に露光量制御パラメータに基づいて、絞り22の開口面積を設定する制御信号を生成する。この制御信号は絞り駆動部63へ送られ、絞り駆動部63は該制御信号に基づいて絞り22の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じた絞り22の開口面積設定動作を行わせる。   Further, the aperture control signal generator 525 similarly generates a control signal for setting the aperture area of the aperture 22 based on the exposure amount control parameter. This control signal is sent to the aperture drive unit 63, and the aperture drive unit 63 generates a drive signal for the aperture 22 based on the control signal, and performs an aperture area setting operation of the aperture 22 according to the exposure amount control parameter.

以上のように、露光量制御(積分時間の制御)の要素としては、タイミング生成回路31のよる撮像センサ30の駆動制御、シャッタスピード制御及び絞り制御があり、これら3つの制御を全て行うようにしても良いが、高速に制御を達成する観点からは、図21のフローチャートに基づいて説明したように、タイミング生成回路31による電子回路的な露光量制御を優先させるようにすることが望ましい。   As described above, the exposure amount control (integration time control) includes the drive control of the image sensor 30, the shutter speed control, and the aperture control by the timing generation circuit 31, and these three controls are all performed. However, from the viewpoint of achieving control at high speed, it is desirable to prioritize the electronic circuit exposure amount control by the timing generation circuit 31 as described based on the flowchart of FIG.

(ステップS3−2)ダイナミックレンジ制御パラメータの設定
一方、ダイナミックレンジ制御により本実施形態にかかるAE制御を行う場合、全体制御部50のダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512で算出されたダイナミックレンジ制御パラメータは制御信号発生部520に入力され、そのダイナミックレンジ制御信号発生部521において、実際のダイナミックレンジ制御動作を行わせる制御信号が生成される。
(Step S3-2) Setting of Dynamic Range Control Parameter On the other hand, when performing AE control according to the present embodiment by dynamic range control, the dynamic range control parameter calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512 of the overall control unit 50 is The control signal generation unit 520 inputs the control signal, and the dynamic range control signal generation unit 521 generates a control signal for performing an actual dynamic range control operation.

すなわちダイナミックレンジ制御信号発生部521は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512において算出された撮像センサ30の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替わる出力レベルポイント(変曲点)を調整する撮像センサ30の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。ここでの制御信号は、例えば図9に示すタイミングチャートにおいて、撮像センサ30に対する信号φVPSを、算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに応じて適宜設定する制御信号である。   That is, the dynamic range control signal generation unit 521 outputs an output level point at which the photoelectric conversion characteristic is switched from the linear characteristic region to the logarithmic characteristic region according to the photoelectric conversion characteristic setting value of the imaging sensor 30 calculated by the dynamic range control parameter calculation unit 512. A control signal for the image sensor 30 for adjusting (inflection point) is generated and transmitted to the timing generation circuit 31. The control signal here is, for example, a control signal for appropriately setting the signal φVPS for the imaging sensor 30 in accordance with the calculated dynamic range control parameter in the timing chart shown in FIG.

つまり、前記φVPSにおける電圧VPHの高さ、或いは時間ΔTの長さを制御することでその変曲点が変動されることから、ダイナミックレンジ制御信号発生部521は、ダイナミックレンジ制御パラメータに基づいてφVPSを制御する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路31へ送信する。そしてタイミング生成回路31は、入力された制御信号に応じて、撮像センサ30のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ30を、所定の光電変換特性の状態として実際に駆動させるものである。   That is, the inflection point is changed by controlling the height of the voltage VPH in the φVPS or the length of the time ΔT. A control signal for controlling is generated and transmitted to the timing generation circuit 31. The timing generation circuit 31 generates a timing signal for controlling the dynamic range of the image sensor 30 in accordance with the input control signal, and actually drives the image sensor 30 as a predetermined photoelectric conversion characteristic state. is there.

ここで、上述した、動画撮影に際しての露光量制御に関する増幅率(Gain)やダイナミックレンジ制御に関する光電変換特性の変曲点の変化量(ΔVth)の変化に対する鈍感制御について、以下詳述する。   Here, the insensitive control with respect to the change of the gain (Gain) relating to the exposure amount control at the time of moving image shooting and the change amount (ΔVth) of the inflection point of the photoelectric conversion characteristic relating to the dynamic range control will be described in detail below.

(露光量設定に関する増幅率(Gain)の鈍感制御について)
図24は、動画撮影時における露光量制御に関する増幅率の変化の様子を示すグラフ図である。図24の縦軸に示すGainTh1は、増幅率(ゲイン)が増大していく場合の鈍感制御開始レベルである増幅率の所定値(閾値)であり、GainTh2は、増幅率が減少していく場合の鈍感制御開始レベルである増幅率の所定値(閾値)である。また、同じく縦軸に示すGainTh10は、上記GainTh1を開始点とする鈍感制御の終了レベルである増幅率の所定値(閾値)であり、GainTh20は、上記GainTh2を開始点とする鈍感制御の終了レベルである増幅率の所定値(閾値)である。ただし、GainTh10は、GainTh1に対して低レベルに位置するものであるとし、また、GainTh20は、GainTh2に対して高レベル(増幅率が減少する方向で見た場合においては低レベル)に位置するものであるとする。
(About insensitivity control of gain (Gain) regarding exposure setting)
FIG. 24 is a graph showing a change in amplification factor related to exposure amount control during moving image shooting. GainTh1 shown on the vertical axis of FIG. 24 is a predetermined value (threshold value) of the gain that is the insensitive control start level when the gain (gain) increases, and GainTh2 is when the gain decreases. This is a predetermined value (threshold value) of the amplification factor, which is the insensitive control start level. Similarly, GainTh10 shown on the vertical axis is a predetermined value (threshold value) of an amplification factor that is an end level of the insensitive control starting from the above GainTh1, and GainTh20 is an end level of the insensitive control starting from the above GainTh2. Is a predetermined value (threshold value) of the amplification factor. However, GainTh10 is positioned at a low level with respect to GainTh1, and GainTh20 is positioned at a high level with respect to GainTh2 (when viewed in a direction in which the amplification factor decreases). Suppose that

図24において、(横軸の)時間の経過とともに増幅率が変化し、時刻t1におけるGainTh1より大きな増幅率となった時点で鈍感制御が開始され、時刻t2におけるGainTh10より小さな増幅率となった時点でこの鈍感制御が終了される(図24の時刻t1〜t2における変化区間801において鈍感制御が行われる)。また、時間の経過とともに増幅率が変化し、時刻t3におけるGainTh2より小さな増幅率となった時点で鈍感制御が開始され、時刻t4におけるGainTh20より大きな増幅率となった時点でこの鈍感制御が終了される(図24の時刻t3〜t4における変化区間802において鈍感制御が行われる)。   In FIG. 24, when the amplification factor changes with time (on the horizontal axis), the insensitivity control is started when the amplification factor becomes larger than GainTh1 at time t1, and when the amplification factor becomes smaller than GainTh10 at time t2. This insensitivity control is terminated (insensitivity control is performed in the change section 801 at times t1 to t2 in FIG. 24). Further, the insensitivity control starts when the gain changes with time and becomes an amplification factor smaller than GainTh2 at time t3, and the insensitivity control ends when the amplification factor becomes larger than GainTh20 at time t4. (Insensitive control is performed in the change section 802 at times t3 to t4 in FIG. 24).

ここで、増幅率が上記GainTh1(GainTh2)を超えてからGainTh10(GainTh20)に到るまでの鈍感制御における実際の動作について、上記変化区間801の場合を例として説明する。   Here, an actual operation in the insensitive control from when the amplification factor exceeds GainTh1 (GainTh2) to GainTh10 (GainTh20) will be described by taking the case of the change interval 801 as an example.

図26は、変化区間801における増幅率の値の経時変化の一例を示す拡大図である。ただし、本図における時刻t1〜t2間又はGainTh10〜GainTh1間における増幅率の変化を示す点(プロット)の個数(各点の間隔)は、説明の便宜上、より少なく(大きく)示しているが、実際にはこれより多い個数(小さい間隔)であってもよい。
図26に示すように、露光量制御パラメータ算出部511による露光量制御パラメータ(露光時間設定値及び絞り設定値)の算出の際に得られた増幅率が、変化点811、変化点812・・・と順に増加していき、GainTh1を超えた変化点813に示す増幅率となった場合、この変化点813の増幅率の代わりに、符号814に示す増幅率の所定の変化量ΔGain分だけGainTh1より増加させた変化点815での増幅率が、実際の露光量制御のための増幅率として設定(採用)される。なお、以降、適宜、上記増幅率の所定の変化量ΔGainのことを増幅率変分ΔGainという。
FIG. 26 is an enlarged view showing an example of a change with time of the gain value in the change section 801. However, the number of points (plots) indicating the change in amplification factor between times t1 and t2 or between GainTh10 and GainTh1 in this figure (interval between points) is shown smaller (larger) for convenience of explanation. Actually, a larger number (small interval) may be used.
As shown in FIG. 26, the gain obtained when the exposure amount control parameter (exposure time setting value and aperture setting value) is calculated by the exposure amount control parameter calculation unit 511 is represented by a change point 811, a change point 812,. When the gain becomes a gain indicated by a change point 813 exceeding GainTh1, instead of the gain at the change point 813, a gain Th1 corresponding to a predetermined change amount ΔGain of the gain indicated by reference numeral 814 is obtained. The amplification factor at the increased change point 815 is set (adopted) as an amplification factor for actual exposure control. Hereinafter, the predetermined change ΔGain in the amplification factor will be referred to as amplification factor variation ΔGain as appropriate.

次に、変化点815における増幅率(に基づく露光時間及び絞り設定値の設定下)での撮影画像(評価用画像)から取得したAE評価値に基づいて算出され、この算出によって得られた増幅率が変化点816になったとすると、この変化点816に近づくように、変化点815での増幅率から更に上記増幅率変分ΔGainだけ増加された変化点817での増幅率が設定される。同様にして変化点817の増幅率に基づいて変化点818に示す増幅率が算出され、これに近づくように増幅率変分ΔGainだけ増加された変化点819での増幅率が得られる。   Next, it is calculated based on the AE evaluation value acquired from the photographed image (evaluation image) at the amplification point (based on the setting of the exposure time and the aperture setting value) at the change point 815, and the amplification obtained by this calculation If the rate reaches the change point 816, the gain at the change point 817, which is further increased from the gain at the change point 815 by the gain variation ΔGain, is set so as to approach the change point 816. Similarly, the amplification factor indicated by the change point 818 is calculated based on the amplification factor of the change point 817, and the amplification factor at the change point 819 increased by the amplification factor variation ΔGain so as to approach this is obtained.

また、現在設定されている増幅率に基づいて算出された増幅率が、当該現在設定されている増幅率よりも小さい値となる場合にも上記と同様に、現在設定されている増幅率から上記増幅率変分ΔGainだけ減少された増幅率が順次設定(採用)される。例えば図26においては、変化点821の増幅率に基づいて変化点822の増幅率が算出される場合、変化点821の増幅率よりも増幅率変分ΔGain(符号823に示す増幅率変分)だけ減少された変化点824に示す増幅率が設定される。このようにして設定される増幅率が段階的に徐々に減少していき、変化点829に示すようにGainTh10よりも小さい値となった時点で、当該鈍感制御が終了され、上記変化点811や変化点812における通常の増幅率(変化)に基づいた露光量制御が行われるようになる。   Further, when the amplification factor calculated based on the currently set amplification factor becomes a value smaller than the currently set amplification factor, similarly to the above, from the currently set amplification factor, The amplification factors reduced by the amplification factor variation ΔGain are sequentially set (adopted). For example, in FIG. 26, when the gain at the change point 822 is calculated based on the gain at the change point 821, the gain variation ΔGain (the gain variation indicated by reference numeral 823) is greater than the gain at the change point 821. An amplification factor indicated by a change point 824 that is reduced by the amount is set. The gain set in this way gradually decreases step by step, and when the value becomes smaller than GainTh10 as indicated by a change point 829, the insensitive control is terminated, and the change point 811 or Exposure amount control based on the normal amplification factor (change) at the change point 812 is performed.

なお、現在設定されている増幅率に基づいて算出された増幅率の値が、変化点825や変化点826に示すように、現在設定されている増幅率に対する増幅率変分ΔGain以内の値となる場合、換言すれば、現在設定されている増幅率に基づいて算出された増幅率が、現在設定されている増幅率から、(同図において増加する方向又は減少する方向に)増幅率変分ΔGainより大きくは増減変化しない場合、増幅率は、例えば変化点827や変化点828に示すように、現在設定されている増幅率で推移する(設定される増幅率は前回の状態から変化しない)。   Note that the gain value calculated based on the currently set gain is within a gain variation ΔGain with respect to the currently set gain, as indicated by a change point 825 and a change point 826. In other words, in other words, the amplification factor calculated based on the currently set amplification factor is changed from the currently set amplification factor (in the increasing or decreasing direction in the figure). When there is no increase / decrease change larger than ΔGain, the amplification factor changes at the currently set amplification factor as indicated by a change point 827 or a change point 828 (the set amplification factor does not change from the previous state). .

これと同様に、変化点813での増幅率が、変化点815での増幅率よりも小さい値になる(変化点813が、GainTh1の位置と変化点815の位置の中間に位置する)ような場合には、すなわちGainTh1を超えての増幅率の増分が、符号814に示す増幅率変分ΔGainよりも小さくなる場合には、当該時刻での増幅率は、変化点815ではなくGainTh1の値が採用される(算出によって得られた増幅率がGainTh1を超えたとしても、増幅率はGainTh1の状態のまま推移する)。   Similarly, the gain at the change point 813 is smaller than the gain at the change point 815 (the change point 813 is located between the position of GainTh1 and the position of the change point 815). In this case, that is, when the gain increase beyond GainTh1 is smaller than the gain variation ΔGain indicated by reference numeral 814, the gain at that time is not the change point 815 but the value of GainTh1. Adopted (even if the gain obtained by the calculation exceeds GainTh1, the gain remains in the state of GainTh1).

このように変化区間801では、変化点813、816、818といった白抜きの点で示す増幅率の急激且つ頻繁な変化に対して、変化点815、817、819といった黒塗りの点で示すように所定の増幅率変分ΔGainで段階的(階段状)に徐々に変化するような増幅率(この増幅率に基づく露光量制御パラメータ)が設定される。変化区間802の場合の当該増幅率の変化制御も同様に行われる。   As described above, in the change section 801, as indicated by the black points such as the change points 815, 817, and 819, with respect to the rapid and frequent change of the amplification factor indicated by the white points such as the change points 813, 816, and 818. An amplification factor (exposure amount control parameter based on this amplification factor) that gradually changes stepwise (stepwise) with a predetermined amplification factor variation ΔGain is set. The change control of the amplification factor in the case of the change section 802 is similarly performed.

なお、本鈍感制御では、このように増幅率が増大(減少)していった場合に、GainTh10(GainTh20)に達した時点から鈍感制御を開始するのではなく、GainTh1(GainTh2)を超えた時点から鈍感制御を開始するという、所謂、鈍感制御の開始を鈍感に検出することと、当該GainTh1(GainTh2)からGainTh10(GainTh20)に到るまでの各変化区間801、802において増幅率(変曲点の変化量)の急激且つ頻繁な変化を生じさせないよう鈍感に制御するといった2段階による鈍感制御が行われる。   In this insensitive control, when the amplification factor increases (decreases) in this way, the insensitive control is not started from the time when GainTh10 (GainTh20) is reached, but when the gain exceeds GainTh1 (GainTh2). The start of the insensitive control, i.e., insensitive detection of the start of the insensitive control, and the amplification factor (inflection point) in each of the change sections 801 and 802 from the GainTh1 (GainTh2) to the GainTh10 (GainTh20). Insensitive control is performed in two stages, such as insensitive control so as not to cause rapid and frequent changes in the change amount of

図27は、図24における鈍感制御に関する、露光量制御時の増幅率の設定におけるフローの一例を示すフローチャートである。先ず、現在設定されている増幅率(当該増幅率に基づいて算出された露光時間設定値及び絞り設定値)で動画撮影された画像(フレーム画像;評価画像)から得られたAE評価値に基づいて、露光量設定用の被写体輝度(Lt1)でのセンサ出力が、光電変換特性の線形特性領域において所望の出力レベル(Vtarget)となるような、増幅率Gainが算出される(図18(a)及び図20での説明参照)(ステップS31)。そして、この算出された増幅率Gainが、増幅率が増大する場合の鈍感制御開始に対する所定の閾値であるGainTh1より大きいか否か(GainTh1を超えたか否か)がレベル判定部530によって判別され、GainTh1より大きいと判別された場合には(ステップS32のYES)、増幅率変分ΔGainを用いての増幅率の変化制御が開始され、当該増幅率変分ΔGainだけ変化された(増幅率GainTh1から変化しない場合も含む)増幅率が算出される(ステップS33)。なお、この増幅率変分ΔGainを用いての増幅率の変化制御によって得られた増幅率のことを、増幅率Gain’とする。また、GainTh1より大きいと判別された場合の増幅率の変化制御における増幅率変分ΔGainのことを、増幅率変分ΔGain1とする。   FIG. 27 is a flowchart showing an example of a flow for setting an amplification factor during exposure amount control related to the insensitivity control in FIG. First, based on an AE evaluation value obtained from an image (frame image; evaluation image) taken with a moving image at a currently set amplification factor (exposure time setting value and aperture setting value calculated based on the amplification factor). Thus, an amplification factor Gain is calculated such that the sensor output at the subject luminance (Lt1) for setting the exposure amount becomes a desired output level (Vtarget) in the linear characteristic region of the photoelectric conversion characteristic (FIG. 18A ) And FIG. 20) (step S31). Then, the level determination unit 530 determines whether or not the calculated gain Gain is greater than GainTh1, which is a predetermined threshold for insensitive control start when the gain increases (whether GainTh1 has been exceeded). If it is determined that the gain is greater than GainTh1 (YES in step S32), the gain change control using the gain variation ΔGain is started, and the gain variation ΔGain is changed (from the gain GainTh1). The amplification factor is calculated (including the case where it does not change) (step S33). Note that the gain obtained by controlling the gain change using the gain variation ΔGain is defined as gain Gain ′. The gain variation ΔGain in the gain change control when it is determined that the gain is greater than GainTh1 is referred to as gain variation ΔGain1.

そして、この変化制御に基づいて算出された増幅率Gain’から算出された露光時間設定値及び絞り設定値の設定が行われ、撮像センサ30、シャッタ23及び絞り22等が当該設定に応じて駆動される(ステップS34)。ただし、上記算出された増幅率が、GainTh1から増幅率変分ΔGain1分だけ増加させた増幅率未満となる場合には、GainTh1の値がこの時点での増幅率Gain’として用いられる。   Then, the exposure time setting value and the aperture setting value calculated from the gain Gain ′ calculated based on this change control are set, and the image sensor 30, the shutter 23, the aperture 22 and the like are driven according to the setting. (Step S34). However, when the calculated amplification factor is less than the amplification factor increased from GainTh1 by the amplification factor variation ΔGain1, the value of GainTh1 is used as the amplification factor Gain 'at this point.

次に、上記ステップS34における増幅率(各設定)にて駆動されている状態で次の撮影が行われ、この撮影画像から取得したAE評価値に基づいて増幅率Gain(露光時間設定値及び絞り設定値)が算出される(ステップS35)。そして、このステップS35において算出された増幅率Gainが、鈍感制御終了に対する所定の閾値であるGainTh10より小さいか否か(GainTh10を超えたか否か)がレベル判定部530によって判別され、GainTh10より小さくないと判別された場合には(ステップS36のNO)、ステップS33に戻って、増幅率Gain’が算出され、増幅率の変化制御が継続される。GainTh10より小さいと判別された場合には(ステップS36のYES)、当該鈍感制御が終了され、通常の制御で得られる増幅率Gainに基づいて露光時間及び絞りの設定が行われる(ステップS42)。撮影が終了されなければ(ステップS43のNO)、ステップS31に戻って上記の処理を繰り返し、撮影が終了する場合は(ステップS43のYES)、フロー終了となる。   Next, the next shooting is performed in the state of being driven with the amplification factor (each setting) in step S34, and the amplification factor Gain (exposure time setting value and aperture value) is obtained based on the AE evaluation value acquired from this captured image. (Set value) is calculated (step S35). Then, the level determination unit 530 determines whether or not the gain Gain calculated in step S35 is smaller than GainTh10 which is a predetermined threshold for the end of the insensitive control (whether or not it exceeds GainTh10), and is not smaller than GainTh10. (NO in step S36), the process returns to step S33, the gain Gain 'is calculated, and the gain change control is continued. If it is determined that the gain is smaller than GainTh10 (YES in step S36), the insensitivity control is terminated, and the exposure time and aperture are set based on the gain Gain obtained by normal control (step S42). If shooting is not completed (NO in step S43), the process returns to step S31 and the above processing is repeated. If shooting is completed (YES in step S43), the flow ends.

一方、上記ステップS32において、ステップS31で算出された増幅率GainがGainTh1より大きくないと判別された場合には(ステップS32のNO)、ステップS37に移り、同増幅率Gainが、増幅率が減少する場合の鈍感制御開始に対する所定の閾値であるGainTh2より小さいか否か(GainTh2を超えたか否か)がレベル判定部530によって判別され、GainTh2より小さいと判別された場合には(ステップS37のYES)、上記ステップS33の場合と同様に、増幅率変分ΔGain2(GainTh2より小さいと判別された場合の増幅率の変化制御における増幅率変分ΔGainのことを、増幅率変分ΔGain2とする)を用いての増幅率の変化制御が開始され、当該増幅率変分ΔGain2だけ変化された(増幅率GainTh2から変化しない場合も含む)増幅率Gain’が算出され(ステップS38)、この増幅率Gain’から算出された露光時間設定値及び絞り設定値の設定が行われ、撮像センサ30、シャッタ23及び絞り22等が当該設定に応じて駆動される(ステップS39)   On the other hand, if it is determined in step S32 that the gain calculated in step S31 is not greater than GainTh1 (NO in step S32), the process proceeds to step S37, where the gain is decreased. If the level determination unit 530 determines whether or not it is less than a predetermined threshold GainTh2 (whether or not it exceeds GainTh2) with respect to the start of the insensitivity control in the case of performing, and if it is determined that it is less than GainTh2 (YES in step S37) In the same manner as in step S33, the gain variation ΔGain2 (the gain variation ΔGain in the gain change control when determined to be smaller than GainTh2 is referred to as gain variation ΔGain2). The change control of the amplification factor used is started, and the amplification factor variation ΔGain A gain Gain ′ that has been changed only (including the case where it does not change from the gain GainTh2) is calculated (step S38), and the exposure time setting value and the aperture setting value calculated from the gain Gain ′ are set. The image sensor 30, the shutter 23, the aperture 22 and the like are driven according to the setting (step S39).

そして、上記ステップS39における増幅率(各設定)にて駆動されている状態で次の撮影が行われ、この撮影画像から取得したAE評価値に基づいて増幅率Gain(露光時間設定値及び絞り設定値)が算出され(ステップS40)、このステップS40において算出された増幅率Gainが、鈍感制御終了に対する所定の閾値であるGainTh20より大きいか否か(GainTh20を超えたか否か)がレベル判定部530によって判別され、GainTh20より大きくないと判別された場合には(ステップS41のNO)、ステップS38に戻って、増幅率Gain’(露光時間設定値及び絞り設定値)が算出され、増幅率の変化制御が継続される。GainTh20より大きいと判別された場合には(ステップS41のYES)、当該鈍感制御が終了され、上記ステップS42における露光時間及び絞りの設定が行われる。撮影が終了されなければ(上記ステップS43のNO)、ステップS31に戻って上記の処理を繰り返し、撮影が終了する場合には(上記ステップS43のYES)、フロー終了となる。   Then, the next shooting is performed while being driven at the amplification factor (each setting) in step S39, and the amplification factor Gain (exposure time setting value and aperture setting) is based on the AE evaluation value acquired from this captured image. Value) is calculated (step S40), and the level determination unit 530 determines whether the gain Gain calculated in step S40 is greater than GainTh20, which is a predetermined threshold for the end of insensitive control (whether it exceeds GainTh20). If it is determined that the gain is not greater than GainTh20 (NO in step S41), the process returns to step S38, and the gain Gain '(exposure time setting value and aperture setting value) is calculated, and the gain change Control continues. If it is determined that it is greater than GainTh20 (YES in step S41), the insensitivity control is terminated, and the exposure time and aperture setting in step S42 are performed. If shooting is not completed (NO in step S43), the process returns to step S31 and the above processing is repeated. If shooting is completed (YES in step S43), the flow ends.

なお、上記ステップS37において、増幅率GainがGainTh2より小さくないと判別された場合には(ステップS37のNO)、すなわち、増幅率Gainが変化したとしても、この増幅率GainがGainTh1より大きくならず、且つGainTh2より小さくならなければ、鈍感制御が開始されず、ステップS31に戻って通常の増幅率算出に基づく露光量制御が継続される。   If it is determined in step S37 that the gain Gain is not smaller than GainTh2 (NO in step S37), that is, even if the gain Gain is changed, the gain Gain is not greater than GainTh1. If the gain is not smaller than GainTh2, the insensitivity control is not started, and the process returns to step S31 to continue the exposure amount control based on the normal amplification factor calculation.

(光電変換特性の変曲点の変化量(ΔVth)の変化に対する鈍感制御について)
図25は、動画撮影時におけるダイナミックレンジ制御に関する光電変換特性の変曲点の変化量の変化の様子を示すグラフ図である。図25の縦軸に示すΔVthTh1は、変曲点の出力レベルの変化量ΔVth(図22に示すΔVth参照)が増大していく場合の鈍感制御開始レベルである当該変化量ΔVthの所定値(閾値)であり、ΔVthTh2は、変化量ΔVthが減少していく場合の鈍感制御開始レベルである当該変化量ΔVthの所定値(閾値)である。また、同じく縦軸に示すΔVthTh10は、上記ΔVthTh1を開始点とする鈍感制御の終了レベルである変化量ΔVthの所定値(閾値)であり、ΔVthTh20は、上記ΔVthTh2を開始点とする鈍感制御の終了レベルである当該変化量ΔVthの所定値(閾値)である。ただし、ΔVthTh10は、ΔVthTh1に対して低レベルに位置するものであるとし、また、ΔVthTh20は、ΔVthTh2に対して高レベル(変曲点変化量が減少する方向で見た場合においては低レベル)に位置するものであるとする。なお、以降、適宜、光電変換特性における変曲点の出力レベルの変化量ΔVthのことを変曲点変化量という。
(About insensitive control to change in inflection point (ΔVth) of photoelectric conversion characteristics)
FIG. 25 is a graph showing a change in the amount of change at the inflection point of the photoelectric conversion characteristics related to dynamic range control during moving image shooting. ΔVthTh1 shown on the vertical axis in FIG. 25 is a predetermined value (threshold value) of the change amount ΔVth, which is the insensitive control start level when the change amount ΔVth of the inflection point output level (see ΔVth shown in FIG. 22) increases. ΔVthTh2 is a predetermined value (threshold value) of the change amount ΔVth, which is the insensitive control start level when the change amount ΔVth decreases. Similarly, ΔVthTh10 shown on the vertical axis is a predetermined value (threshold value) of the change amount ΔVth that is the end level of the insensitive control starting from the above-described ΔVthTh1, and ΔVthTh20 is the end of the insensitive control starting from the above-described ΔVthTh2. This is a predetermined value (threshold value) of the amount of change ΔVth, which is a level. However, it is assumed that ΔVthTh10 is positioned at a low level relative to ΔVthTh1, and ΔVthTh20 is at a high level relative to ΔVthTh2 (low level when viewed in a direction in which the inflection point change amount decreases). Suppose that it is located. Hereinafter, the change amount ΔVth of the output level at the inflection point in the photoelectric conversion characteristics will be referred to as the inflection point change amount.

図25において、(横軸の)時間の経過とともに変曲点変化量が変化し、時刻t1におけるΔVthTh1より大きな変曲点変化量となった時点で鈍感制御が開始され、時刻t2におけるΔVthTh10より小さな変曲点変化量となった時点でこの鈍感制御が終了される(図25の時刻t1〜t2における変化区間841において鈍感制御が行われる)。また、時間の経過とともに変曲点変化量が変化し、時刻t3におけるΔVthTh2より小さな変曲点変化量となった時点で鈍感制御が開始され、時刻t4におけるΔVthTh20より大きな変曲点変化量となった時点でこの鈍感制御が終了される(図25の時刻t3〜t4における変化区間842において鈍感制御が行われる)。   In FIG. 25, the inflection point change amount changes with the passage of time (on the horizontal axis), and when the inflection point change amount is larger than ΔVthTh1 at time t1, insensitivity control is started and is smaller than ΔVthTh10 at time t2. This insensitivity control is terminated when the inflection point change amount is reached (insensitivity control is performed in the change section 841 at times t1 to t2 in FIG. 25). Further, the inflection point change amount changes with time, and when the inflection point change amount is smaller than ΔVthTh2 at time t3, the insensitive control is started, and the inflection point change amount becomes larger than ΔVthTh20 at time t4. This insensitivity control is terminated (the insensitivity control is performed in the change section 842 at times t3 to t4 in FIG. 25).

この変曲点変化量が上記ΔVthTh1(ΔVthTh2)を超えてからΔVthTh10(ΔVthTh20)に到るまでの当該変曲点変化量の変化制御、すなわち鈍感制御における実際の動作については、上述の図26での説明と同様であり、この場合、図25における変化区間841に対しては、図26に示すGainTh1及びGainTh10がそれぞれΔVthTh1及びΔVthTh10を示すこととなり、当該変化区間841では、変化点813、816、818といった白抜きの点で示す変曲点変化量ΔVthの急激且つ頻繁な変化に対して、変化点815、817、819といった黒塗りの点で示すように、変化量変分ΔCVthで段階的(階段状)に徐々に変化するような変曲点変化量(この変曲点変化量に基づくダイナミックレンジ制御パラメータ;光電変換特性設定値)が設定(採用)される。変化区間842の場合の変曲点変化量の変化制御(鈍感制御)も同様に行われる。なお、上記変化量変分ΔCVthとは、変曲点変化量(ΔVth)を、図26の符号814に示すように所定変化量ずつ段階的に変化させる場合の当該所定変化量のことを示したものである。   The actual operation in the change control of the inflection point change amount from when the inflection point change amount exceeds ΔVthTh1 (ΔVthTh2) to ΔVthTh10 (ΔVthTh20), that is, the actual operation in the insensitive control is shown in FIG. In this case, for the change section 841 in FIG. 25, GainTh1 and GainTh10 shown in FIG. 26 indicate ΔVthTh1 and ΔVthTh10, respectively. In the change section 841, the change points 813, 816, With respect to the rapid and frequent change of the inflection point change amount ΔVth indicated by a white point such as 818, as indicated by black points such as change points 815, 817, and 819, the change amount variation ΔCVth is stepwise ( Inflection point change that gradually changes in a staircase shape (dynamics based on this inflection point change) Is set (adopted). The change control (insensitivity control) of the inflection point change amount in the case of the change section 842 is performed in the same manner. The variation variation ΔCVth indicates the predetermined variation amount when the inflection point variation amount (ΔVth) is changed stepwise by a predetermined variation amount as indicated by reference numeral 814 in FIG. Is.

図28は、図25における鈍感制御に関する、ダイナミックレンジ制御時の変曲点変化量の設定におけるフローの一例を示すフローチャートである。先ず、現在設定されている変曲点変化量(当該変曲点変化量に基づいて算出された光電変換特性設定値)で動画撮影された画像(フレーム画像;評価画像)から得られたAE評価値に基づいて、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(輝度Lm20)でのセンサ出力が、所望の出力レベル(撮像センサ30の飽和出力レベルVmax)となるような、変曲点変化量ΔVthが算出される(図18(b)での説明参照)(ステップS51)。そして、この算出された変曲点変化量ΔVthが、変曲点変化量が増大する場合の鈍感制御開始に対する所定の閾値であるΔVthTh1より大きいか否かがレベル判定部530によって判別され、ΔVthTh1より大きいと判別された場合には(ステップS52のYES)、変化量変分ΔCVthを用いての変曲点変化量の変化制御が開始され、当該変化量変分ΔCVthだけ変化された(変曲点変化量ΔVthTh1から変化しない場合も含む)変曲点変化量が算出される(ステップS53)。なお、この変化量変分ΔCVthを用いての変曲点変化量の変化制御によって得られた変曲点変化量のことを、変曲点変化量ΔVth’とする。また、ΔVthTh1より大きいと判別された場合の変曲点変化量の変化制御における変化量変分ΔCVthのことを、変化量変分ΔCVth1とする。   FIG. 28 is a flowchart showing an example of a flow in setting the inflection point change amount at the time of dynamic range control regarding the insensitive control in FIG. First, an AE evaluation obtained from an image (frame image; evaluation image) taken with a moving image at the currently set inflection point change amount (a photoelectric conversion characteristic setting value calculated based on the inflection point change amount). Based on the value, the inflection point change amount ΔVth is calculated so that the sensor output at the subject luminance (luminance Lm20) for setting the dynamic range becomes a desired output level (saturated output level Vmax of the image sensor 30). (See the description in FIG. 18B) (step S51). Then, the level determination unit 530 determines whether or not the calculated inflection point change amount ΔVth is greater than ΔVthTh1, which is a predetermined threshold for starting the insensitive control when the inflection point change amount increases, and from ΔVthTh1 When it is determined that the value is large (YES in step S52), the change control of the inflection point change amount using the change amount variation ΔCVth is started, and the change amount variation ΔCVth is changed (the inflection point). An inflection point change amount is calculated (including a case where the change amount ΔVthTh1 does not change) (step S53). The inflection point change amount obtained by the change control of the inflection point change amount using the change amount variation ΔCVth is defined as an inflection point change amount ΔVth ′. Further, the variation variation ΔCVth in the variation control of the inflection point variation when it is determined that it is greater than ΔVthTh1 is referred to as a variation variation ΔCVth1.

そして、この変化制御に基づいて算出された変曲点変化量ΔVth’から算出された光電変換特性設定値の設定が行われ、撮像センサ30が当該設定に応じた光電変換特性(ダイナミックレンジ)で駆動される(ステップS54)。ただし、上記算出された変曲点変化量が、ΔVthTh1から変化量変分ΔCVth1分だけ増加させた変曲点変化量未満となる場合には、ΔVthTh1の値がこの時点での変曲点変化量ΔVth’として用いられる。   Then, the photoelectric conversion characteristic setting value calculated from the inflection point change amount ΔVth ′ calculated based on this change control is set, and the image sensor 30 has a photoelectric conversion characteristic (dynamic range) according to the setting. Driven (step S54). However, when the calculated inflection point change amount is less than the inflection point change amount increased by ΔVVTh1 from ΔVthTh1, the value of ΔVthTh1 is the inflection point change amount at this time. Used as ΔVth ′.

次に、上記ステップS54における変曲点変化量ΔVth’(光電変換特性設定値)にて駆動されている状態で次の撮影が行われ、この撮影画像から取得したAE評価値に基づいて変曲点変化量(光電変換特性設定値)が算出される(ステップS55)。そして、このステップS55において算出された変曲点変化量ΔVthが、鈍感制御終了に対する所定の閾値であるΔVthTh10より小さいか否かがレベル判定部530によって判別され、ΔVthTh10より小さくないと判別された場合には(ステップS56のNO)、ステップS53に戻って、変曲点変化量ΔVth’が算出され、変曲点変化量の変化制御が継続される。ΔVthTh10より小さいと判別された場合には(ステップS56のYES)、当該鈍感制御が終了され、通常の制御で得られる変曲点変化量ΔVthに基づいて光電変換特性の設定が行われる(ステップS62)。撮影が終了されなければ(ステップS63のNO)、ステップS51に戻って上記の処理を繰り返し、撮影が終了する場合は(ステップS63のYES)、フロー終了となる。   Next, the next shooting is performed while being driven by the inflection point change amount ΔVth ′ (photoelectric conversion characteristic setting value) in step S54, and the inflection is performed based on the AE evaluation value acquired from the captured image. A point change amount (photoelectric conversion characteristic setting value) is calculated (step S55). When the level determination unit 530 determines whether the inflection point change amount ΔVth calculated in step S55 is smaller than ΔVthTh10, which is a predetermined threshold for the end of the insensitive control, and when it is determined that it is not smaller than ΔVthTh10 (NO in step S56), the process returns to step S53, the inflection point change amount ΔVth ′ is calculated, and change control of the inflection point change amount is continued. If it is determined that it is smaller than ΔVthTh10 (YES in step S56), the insensitive control is terminated, and the photoelectric conversion characteristics are set based on the inflection point change amount ΔVth obtained by normal control (step S62). ). If shooting is not completed (NO in step S63), the process returns to step S51 and the above processing is repeated. If shooting is completed (YES in step S63), the flow ends.

一方、上記ステップS52において、ステップS51で算出された変曲点変化量ΔVthがΔVthTh1より大きくないと判別された場合には(ステップS52のNO)、ステップS57に移り、同変曲点変化量ΔVthが、変曲点変化量が減少する場合の鈍感制御開始に対する所定の閾値であるΔVthTh2より小さいか否かがレベル判定部530によって判別され、ΔVthTh2より小さいと判別された場合には(ステップS57のYES)、上記ステップS53の場合と同様に、変化量変分ΔCVth2(ΔVthTh2より小さいと判別された場合の変曲点変化量の変化制御における変化量変分ΔCVthのことを、変化量変分ΔCVth2とする)を用いての変曲点変化量の変化制御が開始され、当該変化量変分ΔCVth2だけ変化された(変曲点変化量ΔVthTh2から変化しない場合も含む)変曲点変化量ΔVth’が算出され(ステップS58)、この変曲点変化量ΔVth’から算出された光電変換特性設定値の設定が行われ、撮像センサ30が当該設定に応じた光電変換特性(ダイナミックレンジ)で駆動される(ステップS59)   On the other hand, if it is determined in step S52 that the inflection point change amount ΔVth calculated in step S51 is not greater than ΔVthTh1 (NO in step S52), the process proceeds to step S57, and the inflection point change amount ΔVth. Is determined to be smaller than ΔVthTh2 which is a predetermined threshold value for the start of insensitive control when the inflection point change amount decreases, and when it is determined that it is smaller than ΔVthTh2 (in step S57) YES) As in the case of step S53, the variation variation ΔCVth2 (change amount variation ΔCVth2 in the variation control of the inflection point variation when it is determined that the variation variation ΔCVth2 is smaller than ΔVthTh2) Change control of the inflection point change amount using the change amount variation ΔCVth2 is started. The inflection point change amount ΔVth ′ (including the case where the inflection point change amount ΔVthTh2 does not change) is calculated (step S58), and the photoelectric conversion characteristic setting value calculated from the inflection point change amount ΔVth ′ is calculated. Setting is performed, and the image sensor 30 is driven with a photoelectric conversion characteristic (dynamic range) corresponding to the setting (step S59).

そして、上記ステップS59における変曲点変化量ΔVth’(光電変換特性設定値)にて駆動されている状態で次の撮影が行われ、この撮影画像から取得したAE評価値に基づいて変曲点変化量(光電変換特性設定値)が算出され(ステップS60)、このステップS60において算出された変曲点変化量ΔVthが、鈍感制御終了に対する所定の閾値であるΔVthTh20より大きいか否かがレベル判定部530によって判別され、ΔVthTh20より大きくないと判別された場合には(ステップS61のNO)、ステップS58に戻って、変曲点変化量ΔVth’(光電変換特性設定値)が算出され、変曲点変化量の変化制御が継続される。ΔVthTh20より大きいと判別された場合には(ステップS61のYES)、当該鈍感制御が終了され、上記ステップS62における光電変換特性の設定が行われる。撮影が終了されなければ(上記ステップS63のNO)、ステップS51に戻って上記の処理を繰り返し、撮影が終了する場合には(上記ステップS63のYES)、フロー終了となる。   Then, the next shooting is performed while being driven by the inflection point change amount ΔVth ′ (photoelectric conversion characteristic setting value) in step S59, and the inflection point is based on the AE evaluation value acquired from the captured image. A change amount (photoelectric conversion characteristic setting value) is calculated (step S60), and a level determination is made as to whether or not the inflection point change amount ΔVth calculated in step S60 is greater than ΔVthTh20, which is a predetermined threshold for the end of the insensitive control. If it is determined by the unit 530 and is not greater than ΔVthTh20 (NO in step S61), the process returns to step S58, and the inflection point change amount ΔVth ′ (photoelectric conversion characteristic setting value) is calculated. The change control of the point change amount is continued. If it is determined that it is greater than ΔVthTh20 (YES in step S61), the insensitivity control is terminated, and the photoelectric conversion characteristics are set in step S62. If shooting is not completed (NO in step S63), the process returns to step S51 and the above processing is repeated. If shooting is completed (YES in step S63), the flow ends.

なお、上記ステップS57において、変曲点変化量ΔVthがΔVthTh2より小さくないと判別された場合には(ステップS57のNO)、すなわち、変曲点変化量ΔVthが変化したとしても、この変曲点変化量ΔVthがΔVthTh1より大きくならず、且つΔVthTh2より小さくならなければ、鈍感制御が開始されず、ステップS51に戻って通常の変曲点変化量算出に基づくダイナミックレンジ制御が継続される。   If it is determined in step S57 that the inflection point change amount ΔVth is not smaller than ΔVthTh2 (NO in step S57), that is, even if the inflection point change amount ΔVth is changed, this inflection point is changed. If the change amount ΔVth is not greater than ΔVthTh1 and less than ΔVthTh2, the insensitive control is not started, and the process returns to step S51 to continue the dynamic range control based on the normal inflection point change amount calculation.

以上、AE制御を中心に説明したが、実際のデジタルカメラ1においては、AF制御やWB制御等も行われる。AF制御の場合も同様に、撮像センサ30の撮影画像から取得したAF評価値に基づいて制御を行うことができる。例えば、図14に示した主被写体領域331のO、P、U及びVブロックから検出される輝度ヒストグラムを活用し、評価値検出部405にて隣接輝度とのコントラストが最大となるポイントを求める所謂「山登り法」等によってAF評価値を算出することができる。この場合、撮像センサ30の線形特性領域及び対数特性領域の各々からAF評価値を検出し、それぞれの特性領域の特徴を生かし、例えば対数特性領域から得られるAF評価値を、AF制御に際しての粗測距用として用い、また線形特性領域から得られるAF評価値を、詳測距用として用いるようにすることが望ましい。   Although the AE control has been mainly described above, the actual digital camera 1 also performs AF control, WB control, and the like. Similarly, in the case of AF control, control can be performed based on an AF evaluation value acquired from a captured image of the image sensor 30. For example, the luminance histogram detected from the O, P, U, and V blocks of the main subject region 331 shown in FIG. 14 is used, and the evaluation value detection unit 405 obtains a point at which the contrast with the adjacent luminance is maximized. The AF evaluation value can be calculated by the “hill climbing method” or the like. In this case, the AF evaluation value is detected from each of the linear characteristic region and the logarithmic characteristic region of the image sensor 30, and the characteristics of the respective characteristic regions are utilized. It is desirable that the AF evaluation value obtained from the linear characteristic region is used for detailed distance measurement.

このようにして評価値検出部405で検出されたAF評価値は、全体制御部50のAF制御パラメータ算出部513へ送られる。AF制御パラメータ算出部513は、該AF評価値に応じたAF制御パラメータを算出し、これをズーム/フォーカス制御信号発生部523へ送信する。該ズーム/フォーカス制御信号発生部523にて、入力されたAF制御パラメータに応じた制御信号が生成され、これがズーム/フォーカス駆動部62へ送信される。そして、ズーム/フォーカス駆動部62により前記制御信号に応じた駆動信号が生成され、該駆動信号により鏡胴20のレンズ群21がフォーカス駆動されるものである。   The AF evaluation value detected by the evaluation value detection unit 405 in this way is sent to the AF control parameter calculation unit 513 of the overall control unit 50. The AF control parameter calculation unit 513 calculates an AF control parameter corresponding to the AF evaluation value, and transmits this to the zoom / focus control signal generation unit 523. The zoom / focus control signal generation unit 523 generates a control signal corresponding to the input AF control parameter, and transmits this to the zoom / focus drive unit 62. Then, the zoom / focus drive unit 62 generates a drive signal corresponding to the control signal, and the lens group 21 of the lens barrel 20 is focus-driven by the drive signal.

またWB制御についても、撮像センサ30の撮影画像から取得したWB評価値に基づいて制御を行うことができる。この場合も、撮像センサ30の線形特性領域及び対数特性領域の各々からWB評価値を検出することが望ましい。すなわち、撮影画像に基づきニュートラルな画像によるWB評価値検出を行うものとし、前記ニュートラル画像として線形特性領域と対数特性領域との2種類の画像に基づき、各RGBレベル(R−Log,G−Log,B−Log,R−Lin,G−Lin,B−Lin)を検出するよう構成することが望ましい。評価値検出部405はこのようなWB評価値を検出し、該WB評価値をホワイトバランス制御部406へ送り、ホワイトバランス制御部406により適宜な色バランスとなるようホワイトバランス補正が行われるものである。   The WB control can also be performed based on the WB evaluation value acquired from the captured image of the image sensor 30. Also in this case, it is desirable to detect the WB evaluation value from each of the linear characteristic region and the logarithmic characteristic region of the image sensor 30. That is, WB evaluation value detection is performed based on a captured image based on a neutral image, and each RGB level (R-Log, G-Log) is based on two types of images of a linear characteristic area and a logarithmic characteristic area as the neutral image. , B-Log, R-Lin, G-Lin, B-Lin). The evaluation value detection unit 405 detects such a WB evaluation value, sends the WB evaluation value to the white balance control unit 406, and white balance correction is performed by the white balance control unit 406 so as to obtain an appropriate color balance. is there.

以上のように、本実施形態の撮像装置(デジタルカメラ1)によれば、全体制御部50(動画像撮影手段)によって動画像撮影が行われ、動画像を構成するフレーム画像から得られる被写体の輝度情報に基づいて評価値検出部405によりAE評価値が検出され、このAE評価値を用いて、光電変換特性に基づき、露光量制御パラメータ算出部511(露光量制御手段)による露光量制御が行われると共にダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512(ダイナミックレンジ制御手段)によるダイナミックレンジ制御が行われることによってAE制御が行われる。変化制御部5111は、このAE評価値に基づいて全体制御部50(露出制御手段)によって算出された、露光量又はダイナミックレンジを制御するための所定の制御値が所定レベルに達する場合、すなわち、所定レベルとなる場合又は所定レベルを超える場合に、当該制御値を所定変化量ずつ段階的に変化させる変化制御を行う。   As described above, according to the imaging apparatus (digital camera 1) of the present embodiment, moving image shooting is performed by the overall control unit 50 (moving image shooting means), and the subject obtained from the frame image constituting the moving image is captured. An AE evaluation value is detected by the evaluation value detection unit 405 based on the luminance information, and the exposure amount control by the exposure amount control parameter calculation unit 511 (exposure amount control unit) is performed based on the photoelectric conversion characteristics using the AE evaluation value. AE control is performed by performing dynamic range control by the dynamic range control parameter calculation unit 512 (dynamic range control means). When the predetermined control value for controlling the exposure amount or the dynamic range calculated by the overall control unit 50 (exposure control means) based on the AE evaluation value reaches a predetermined level, When the predetermined level is reached or exceeds the predetermined level, change control is performed in which the control value is changed stepwise by a predetermined change amount.

このように、撮像装置が備える撮像センサ30の光電変換特性と関連付けて、露光量制御パラメータ算出部511による露光量制御とダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるダイナミックレンジ制御とが可能となると共に、露光量又はダイナミックレンジを制御するため制御値が、所定レベル例えば通常の撮影時のレベルに対してより高いレベルに到った場合に、実際に得られる制御値が急激(頻繁)に変化(変動)した場合であっても、この変化をそのまま実際の露出制御に反映するのではなく、当該制御値を所定変化量ずつ段階的に変化させるという制御値の変化制御(鈍感制御)が可能となるため、被写体輝度に応じて被写体を最適な露光状態で且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができ、さらには、動画像撮影中において、被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合でも、これに応じた急激(頻繁)な露出変化が発生することを回避して撮影露出状態を滑らかに制御することができ、より最適な露出制御を行うことが可能となる。   As described above, in association with the photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 included in the imaging apparatus, exposure amount control by the exposure amount control parameter calculation unit 511 and dynamic range control by the dynamic range control parameter calculation unit 512 can be performed, and exposure is performed. When the control value for controlling the amount or the dynamic range reaches a predetermined level, for example, a level higher than a normal shooting level, the actually obtained control value changes (fluctuates) abruptly (frequently). Even in this case, this change is not reflected in actual exposure control as it is, but control value change control (insensitive control) in which the control value is changed step by step by a predetermined change amount becomes possible. The subject can be imaged in an optimal exposure state and with a predetermined dynamic range according to the subject brightness. In the case of moving image shooting, even if the subject brightness changes suddenly or frequently, it is possible to smoothly control the shooting exposure state by avoiding sudden (frequent) exposure changes corresponding to this change. This makes it possible to perform more optimal exposure control.

また、変化制御部5111による制御値(増幅率Gain又は変曲点変化量ΔVth)の変化制御では、段階制御値(Gain’又はΔVth’)に基づいて算出した制御値のレベルに追従させる(この制御値のレベルに段階的に徐々に近づける)べく、段階制御値を所定変化量(ΔGain又はΔCVth)だけ変化させて新たな段階制御値(Gain’又はΔVth’)を設定(算出)する、すなわち、段階制御値(図26に示す例えば変化点817)に基づいて仮の制御値(例えば変化点817に対する変化点818)を算出し、この仮の制御値を参考にして新たな段階制御値(変化点819)を設定するということを順次繰り返すことにより、制御値を段階的に変化させる方法が採られるため、撮影露出状態の上記滑らかな制御をより簡易な構成で実現することができる。   In the change control of the control value (amplification factor Gain or inflection point change amount ΔVth) by the change control unit 5111, the control value level calculated based on the step control value (Gain ′ or ΔVth ′) is followed (this In order to gradually approach the control value level stepwise, the step control value is changed by a predetermined change amount (ΔGain or ΔCVth) to set (calculate) a new step control value (Gain ′ or ΔVth ′). A temporary control value (for example, a change point 818 for the change point 817) is calculated based on the step control value (for example, the change point 817 shown in FIG. 26), and a new step control value ( By sequentially repeating the setting of the change point 819), the method of changing the control value stepwise is adopted, so that the smooth control of the shooting exposure state can be performed more easily. It can be realized with an easy configuration.

また、レベル判定部530により、動画像撮影に伴い経時変化する制御値(増幅率Gain又は変曲点変化量ΔVth)が第1の閾値に達したと判別された場合には、変化制御部5111によって変化制御が開始され(変化制御が実行され)、当該制御値が第2の閾値に達したと判別された場合には当該変化制御が終了される。このように変化制御が、第1の閾値に達するまでは開始されず、また、第1の閾値に達してから第2の閾値に達するまで実行される、というように所謂鈍感に変化制御を開始し、さらに(第1の閾値から第2の閾値に達するまでの間)当該変化制御によって制御値を鈍感に変化させるといった2段階構成による制御(鈍感制御)が行われるため、制御値のレベルが上がると直ちに変化制御が開始されてしまうといったことなく、当該変化制御により、実際に求められる動画像撮影に即したより最適な撮影露出状態を得ることができる。   If the level determination unit 530 determines that the control value (amplification factor Gain or inflection point change amount ΔVth) that changes with time in moving image shooting has reached the first threshold, the change control unit 5111. The change control is started (change control is executed), and when it is determined that the control value has reached the second threshold value, the change control is ended. In this way, the change control is not started until the first threshold value is reached, and is executed until the second threshold value is reached after the first threshold value is reached. Further, since the control value is changed to insensitive by the change control (until the first threshold value is reached from the first threshold value), the control value level is reduced. The change control does not immediately start the change control, and the change control makes it possible to obtain a more optimal shooting exposure state according to the actually required moving image shooting.

また、露光量を制御するための所定の制御値とは、露光量設定用の被写体輝度Lt1に対する撮像センサ30の出力レベルが前記線形特性領域(第1特性領域)において所定の目標出力レベルVtargetとなるよう露光量を変化させるための増幅率Gainであって、変化制御部5111は、レベル判定部530によって増幅率Gainが、GainTh1又はGainTh2(それぞれ第1の閾値)に達したと判別された場合に、当該増幅率Gainを増幅率変分ΔGain(ΔGain1、ΔGain2)により段階的に変化させる変化制御が開始され、レベル判定部530によって増幅率Gainが、GainTh10又はGainTh20(それぞれ第2の閾値)に達したと判別された場合に、当該変化制御が終了されるため、動画像撮影中において被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合でも、増幅率Gainに対する当該変化制御を行うことにより、急激(頻繁)な露光量変化の発生を防止でき、ひいてはより最適な露出制御を行うことが可能となる。   Further, the predetermined control value for controlling the exposure amount means that the output level of the image sensor 30 with respect to the subject luminance Lt1 for setting the exposure amount is a predetermined target output level Vtarget in the linear characteristic region (first characteristic region). The gain Gain for changing the exposure amount so that the change control unit 5111 determines that the gain determination gain has reached GainTh1 or GainTh2 (each a first threshold value) by the level determination unit 530. Then, change control for changing the amplification factor Gain stepwise by the amplification factor variation ΔGain (ΔGain1, ΔGain2) is started, and the level determination unit 530 sets the amplification factor Gain to GainTh10 or GainTh20 (each a second threshold). When it is determined that the change has been reached, the change control is terminated. Even when the subject brightness changes suddenly or frequently during image shooting, by performing the change control for the gain Gain, it is possible to prevent the occurrence of a sudden (frequent) exposure amount change, and thus more optimal exposure control. Can be done.

また、ダイナミックレンジを制御するための所定の制御値とは、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度Lm20に対する撮像センサ30の出力レベルが所定の飽和出力レベルVmaxとなるようダイナミックレンジを変化させるための、光電変換特性に対する変曲点変化量ΔVthであって、変化制御部5111は、レベル判定部530によって変曲点変化量ΔVthがΔVthTh1又はΔVthTh2(それぞれ第1の閾値)に達したと判別された場合に、当該変曲点変化量ΔVthを変化量変分ΔCVth(ΔCVth1、ΔCVth2)により段階的に変化させる変化制御が開始され、レベル判定部530によって変曲点変化量ΔVthがΔVthTh10又はΔVthTh20(それぞれ第2の閾値)に達したと判別された場合に、当該変化制御を終了されるため、動画像撮影中において被写体輝度が急激に或いは頻繁に変化した場合でも、変曲点変化量ΔVthに対する当該変化制御を行うことにより、急激(頻繁)なダイナミックレンジ(光電変換特性)変化の発生を防止でき、ひいてはより最適な露出制御を行うことが可能となる。   The predetermined control value for controlling the dynamic range is a photoelectric value for changing the dynamic range so that the output level of the imaging sensor 30 with respect to the subject luminance Lm20 for setting the dynamic range becomes a predetermined saturated output level Vmax. The inflection point change amount ΔVth with respect to the conversion characteristic, and the change control unit 5111 determines that the inflection point change amount ΔVth has reached ΔVthTh1 or ΔVthTh2 (each a first threshold value) by the level determination unit 530. Then, change control for changing the inflection point change amount ΔVth stepwise by the change amount variation ΔCVth (ΔCVth1, ΔCVth2) is started, and the inflection point change amount ΔVth is set to ΔVthTh10 or ΔVthTh20 by the level determination unit 530 (each second If it is determined that the threshold of Since the change control is terminated, even when the subject brightness changes suddenly or frequently during moving image shooting, the change control for the inflection point change amount ΔVth is performed, so that the rapid (frequent) dynamic range (photoelectric (Conversion characteristics) Changes can be prevented from occurring, and more optimal exposure control can be performed.

(別実施形態)
本実施形態では、上述した、ダイナミックレンジ制御の目標となる飽和出力レベルVmax及び露光量制御の目標となるセンサ出力レベルであるVtargetに所定の幅を持たせることにより制御値の鈍感制御を実現するものである。
(Another embodiment)
In the present embodiment, the insensitive control of the control value is realized by giving a predetermined width to the saturation output level Vmax that is the target of the dynamic range control and the Vtarget that is the sensor output level that is the target of the exposure amount control. Is.

本実施形態においても、露光量制御とダイナミックレンジ制御の狙いとする制御値はVtargetとVmaxであるが、本実施形態においては、ダイナミックレンジ制御用輝度Lmaxが、飽和出力レベルVmaxを含む所定レベル範囲(例えば、Vmax1〜Vmax2とする)内にあれば、制御値の変更が禁止され、ダイナミックレンジ制御が行われない。また、露光量制御用輝度Lt1が、Vtargetを含む所定レベル範囲(例えば、Vtarget1〜Vtarget2とする)内にあれば、やはり制御値の変更が禁止され、露光量制御が行われない。   In the present embodiment, the target control values for the exposure amount control and the dynamic range control are Vtarget and Vmax. In the present embodiment, the dynamic range control luminance Lmax is within a predetermined level range including the saturation output level Vmax. If it is within (for example, Vmax1 to Vmax2), the change of the control value is prohibited and the dynamic range control is not performed. Further, if the exposure control brightness Lt1 is within a predetermined level range including Vtarget (for example, Vtarget1 to Vtarget2), the change of the control value is also prohibited and the exposure control is not performed.

各制御値が前記所定レベル範囲外にある場合は、通常のダイナミックレンジ制御及び露光量制御(すなわち鈍感制御でなく評価値を直接反映した制御)で行うこともできるし、先の実施形態で説明した鈍感制御で行うこともできる。いずれにしても、狙いとする制御値を含む所定レベル範囲内に制御値が存在する場合に露光量制御とダイナミックレンジ制御を禁止することで、結果的に鈍感制御を行うことができる。   When each control value is outside the predetermined level range, it can be performed by normal dynamic range control and exposure amount control (that is, control that directly reflects an evaluation value instead of insensitivity control), and has been described in the previous embodiment. It can also be performed by the insensitive control. In any case, the insensitive control can be performed as a result by prohibiting the exposure amount control and the dynamic range control when the control value exists within a predetermined level range including the target control value.

すなわち、本実施形態の撮像装置によれば、全体制御部50(動画像撮影手段)によって動画像撮影が行われ、動画像を構成するフレーム画像から得られる被写体の輝度情報に基づいて評価値検出部405によりAE評価値が検出され、このAE評価値を用いて、光電変換特性に基づき、露光量制御パラメータ算出部511(露光量制御手段)による露光量制御が行われると共にダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512(ダイナミックレンジ制御手段)によるダイナミックレンジ制御が行われることによってAE制御が行われる。そして、このAE評価値に基づいて全体制御部50(露出制御手段)によって算出された露光量又はダイナミックレンジを制御するための所定の制御値が所定レベル範囲内にある場合には、変化制御部5111によって当該所定レベル範囲内にある制御値の変化を禁止させる制御が行われる。   That is, according to the imaging apparatus of the present embodiment, moving image shooting is performed by the overall control unit 50 (moving image shooting means), and evaluation value detection is performed based on the luminance information of the subject obtained from the frame images constituting the moving image. The AE evaluation value is detected by the unit 405, and the exposure amount control parameter calculation unit 511 (exposure amount control unit) performs exposure amount control and dynamic range control parameter calculation using the AE evaluation value based on the photoelectric conversion characteristics. AE control is performed by performing dynamic range control by the unit 512 (dynamic range control means). If the predetermined control value for controlling the exposure amount or dynamic range calculated by the overall control unit 50 (exposure control means) based on the AE evaluation value is within the predetermined level range, the change control unit By 5111, control for prohibiting the change of the control value within the predetermined level range is performed.

このように、撮像装置が備える撮像センサ30の光電変換特性と関連付けて、露光量制御パラメータ算出部511による露光量制御とダイナミックレンジ制御パラメータ算出部512によるダイナミックレンジ制御とが可能となると共に、当該所定レベル範囲を、例えば狙いとする制御値を含む範囲として設定しておけば、露光量又はダイナミックレンジを制御するための制御値が、このレベル範囲において維持される(急激且つ頻繁に変化しない)ようになり、結果的に鈍感制御が行われることになるため、被写体輝度に応じて被写体を最適な露光状態で且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができ、さらには動画像撮影中において、狙いとする露出状態(露光量、ダイナミックレンジ)から外れるように(急激に或いは頻繁に)被写体輝度が変化して、望ましくない露出状態へ直ちに移行してしまうといったことが回避され、ひいては最適な(滑らかな)露出制御を行うことが可能となる。   As described above, the exposure amount control by the exposure amount control parameter calculation unit 511 and the dynamic range control by the dynamic range control parameter calculation unit 512 can be performed in association with the photoelectric conversion characteristics of the image sensor 30 included in the imaging device. If the predetermined level range is set as a range including the target control value, for example, the control value for controlling the exposure amount or the dynamic range is maintained in this level range (does not change rapidly and frequently). As a result, the insensitivity control is performed, so that the subject can be imaged in an optimum exposure state and a predetermined dynamic range is ensured according to the subject luminance, and further, moving image shooting is performed. So that it is not within the target exposure state (exposure amount, dynamic range). There often) the subject brightness is changed, be immediately avoided such would migrate to undesired exposure state, it is possible to perform thus optimal (smooth) exposure control.

なお、本発明は、以下の態様をとることができる。
(A)上記実施形態では、撮像センサ30の各画素において、PチャンネルMOSFETを採用しているが、NチャンネルMOSFETを採用してもよい。
In addition, this invention can take the following aspects.
(A) In the above embodiment, a P-channel MOSFET is employed in each pixel of the image sensor 30, but an N-channel MOSFET may be employed.

(B)上記実施形態では、撮像センサ30によって被写体輝度を検出しているが、撮像センサ30とは別に設けた測光素子(被写体の輝度を複数の受光素子にて分割して測光する素子)等を用いて被写体輝度(AE評価値)を検出するようにしてもよい。ただし、機構の簡略化の観点からは撮像センサ30により撮像される実際の撮影画像から得られる画像信号に基づいて被写体輝度(AE評価値)を検出することが望ましい。   (B) In the above embodiment, the subject brightness is detected by the image sensor 30, but a photometric element provided separately from the image sensor 30 (element that measures the subject brightness by dividing the brightness of the subject with a plurality of light receiving elements), etc. May be used to detect the subject brightness (AE evaluation value). However, from the viewpoint of simplifying the mechanism, it is desirable to detect subject luminance (AE evaluation value) based on an image signal obtained from an actual captured image captured by the imaging sensor 30.

(C)上記実施形態では、シャッタ23及び撮像センサ30によって露光時間を制御する構成であるが、シャッタ23及び撮像センサ30のいずれか一方のみで露光時間を制御する構成としてもよい。   (C) In the above embodiment, the exposure time is controlled by the shutter 23 and the image sensor 30, but the exposure time may be controlled by only one of the shutter 23 and the image sensor 30.

(D)上記実施形態では、露光時間T2及び絞りの開口面積S2をLUTによるデータ変換により得られた撮像センサ30やシャッタ23、絞り22に対する設定値を、それぞれ露光時間設定値及び絞り設定値としているが、増幅率Gt、Gs(又はT露光時間T2、絞りの開口面積S2)を、それぞれ露光時間設定値及び絞り設定値としてもよい。同様に、変曲点の出力レベルVth2(又はΔVth)を光電変換特性設定値としてもよい。   (D) In the above embodiment, the setting values for the imaging sensor 30, the shutter 23, and the aperture 22 obtained by converting the exposure time T2 and the aperture area S2 of the aperture by data conversion using the LUT are set as the exposure time setting value and the aperture setting value, respectively. However, the amplification factors Gt and Gs (or T exposure time T2 and aperture opening area S2) may be used as the exposure time setting value and the aperture setting value, respectively. Similarly, the output level Vth2 (or ΔVth) at the inflection point may be set as the photoelectric conversion characteristic setting value.

(E)上記実施形態では、評価値算出用の画像データとしてRGB原色データを用いているが、その他の画像データ、例えば捕色画像データ、モノクロ輝度データ等を用いてもよい。   (E) In the above embodiment, RGB primary color data is used as image data for evaluation value calculation. However, other image data, for example, captured image data, monochrome luminance data, or the like may be used.

(F)撮像領域330の分割(領域分割)は、分割測光方式による分割でなくともよく、例えばスポット測光方式或いは中央部部分測光方式等、いずれの方式によってもよい。また、撮像領域330の主被写体領域331及び周辺被写体領域332のブロック構成は、図15に示すような構成でなくともよい。また、当該ブロック毎に評価値を算出しているが、主被写体領域331と周辺被写体領域332との2つの領域(2ブロック;各領域を1ブロックとする)における評価値を算出する構成であってもよい。また、撮像領域330を主被写体領域331及び周辺被写体領域332といった2つの領域に分けるのではなく、3つ以上の領域に分け、当該各領域(のブロック)での輝度情報から評価値を算出し、これに基づくAE制御を行う構成としてもよい。或いは撮像領域を分けずに当該1つの撮像領域に対して同様に評価値を算出してAE制御を行う構成としてもよい、さらに、撮像領域30の上述のような各領域(ブロック)の領域設定を、ユーザの操作指示に応じて随時行う構成であってもよい。   (F) The division (area division) of the imaging region 330 may not be a division by the division photometry method, and may be any method such as a spot photometry method or a central partial photometry method. Further, the block configuration of the main subject region 331 and the peripheral subject region 332 of the imaging region 330 may not be the configuration shown in FIG. In addition, although the evaluation value is calculated for each block, the evaluation value is calculated in two areas (2 blocks; each area is defined as 1 block) of the main subject area 331 and the surrounding subject area 332. May be. In addition, the imaging area 330 is not divided into two areas such as the main subject area 331 and the peripheral subject area 332, but is divided into three or more areas, and evaluation values are calculated from luminance information in each area (block). The AE control based on this may be performed. Alternatively, the evaluation value may be similarly calculated for the one imaging area without dividing the imaging area, and the AE control may be performed. Further, the area setting of each area (block) as described above of the imaging area 30 may be performed. May be configured to be performed at any time according to a user operation instruction.

(G)鈍感制御(変化制御)の開始レベルを、鈍感制御の終了レベルと同じレベルとして当該鈍感制御を行う構成としてもよい。例えば図24においては、GainTh1とGainTh10とを(GainTh2とGainTh20とを)同じレベルとしてもよい。   (G) It is good also as a structure which performs the said insensitive control by making the start level of insensitive control (change control) the same level as the end level of insensitive control. For example, in FIG. 24, GainTh1 and GainTh10 may be set to the same level (GainTh2 and GainTh20).

(H)鈍感制御用の露光量又はダイナミックレンジを制御するための制御値として、増幅率Gainや変曲点変化量ΔVth以外のパラメータを用いてもよい。   (H) Parameters other than the gain Gain and the inflection point change amount ΔVth may be used as control values for controlling the exposure amount or dynamic range for insensitive control.

(I)上記実施形態においては、入射光量に対して電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを含む光電変換特性を示す撮像センサを用いている。このような撮像センサは非常にダイナミックレンジが広く、しかもMOSトランジスタのサブスレッショルド特性を利用することにより、比較的に容易に上記のような光電変換特性を持つ画素出力を発生するセンサを実現することができ好ましいものであるが、本発明はこれに限られるものではなく、入射光量に対する出力の変化が互いに異なる2つの特性領域を含む撮像センサであれば種々のものを用いることができる。例えば、第1の線形特性領域と、これより入射光量に対する出力の変化が小さい第2の線形特性領域とを含む光電変換特性を持つ撮像センサであってもよい。   (I) In the above embodiment, a linear characteristic region in which an electric signal is linearly converted with respect to the incident light amount and output, and a logarithmic characteristic in which the electric signal is logarithmically converted with respect to the incident light amount and output. An image sensor that exhibits photoelectric conversion characteristics including a region is used. Such an image sensor has a very wide dynamic range, and by using the sub-threshold characteristic of a MOS transistor, a sensor that generates a pixel output having the photoelectric conversion characteristic as described above can be realized relatively easily. However, the present invention is not limited to this, and various sensors can be used as long as the image sensor includes two characteristic regions having different output changes with respect to the amount of incident light. For example, it may be an imaging sensor having a photoelectric conversion characteristic including a first linear characteristic region and a second linear characteristic region in which an output change with respect to the amount of incident light is smaller.

(J)上記実施形態では、増幅率や変曲点変化量が閾値を超えたときに制御値の変化制御を行うようにしているが、増幅率及び変曲点変化量のいずれか一方又は両方が閾値以上となる場合に制御値の変化制御を行うようにしても構わない。   (J) In the above embodiment, the control value change control is performed when the amplification factor or the inflection point change amount exceeds the threshold value, but either one or both of the amplification factor and the inflection point change amount are used. Control value change control may be performed when is equal to or greater than a threshold value.

本発明にかかる撮像装置が好適に適用される小型のデジタルカメラの外観を示す図であり、(a)はその上面図、(b)は正面図、(c)は背面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the external appearance of the small digital camera with which the imaging device concerning this invention is applied suitably, (a) is the top view, (b) is a front view, (c) is a rear view. 上記デジタルカメラにおける撮像処理ブロック図である。It is an imaging process block diagram in the said digital camera. 上記デジタルカメラに用いられる撮像センサのカラーフィルタ構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the color filter structure of the image sensor used for the said digital camera. 上記デジタルカメラが備える全体制御部の機能を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the function of the whole control part with which the said digital camera is provided. 上記デジタルカメラの全体的な動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the whole operation | movement of the said digital camera. 露出制御に関する用語の定義を説明するための表形式の図である。It is a table format for demonstrating the definition of the term regarding exposure control. 撮像センサの一例である、二次元のMOS型固体撮像装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the two-dimensional MOS type solid-state imaging device which is an example of an imaging sensor. 図7に示す各画素G11〜Gmnの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of each pixel G11-Gmn shown in FIG. 撮像センサの撮像動作に関するタイミングチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the timing chart regarding the imaging operation of an imaging sensor. 撮像センサの光電変換特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the photoelectric conversion characteristic of an imaging sensor. 上記光電変換特性の変化動作を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the change operation | movement of the said photoelectric conversion characteristic. 撮像センサが実際に撮像した静止画像から、被写体のAE評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example in the case of detecting the AE evaluation value etc. of a to-be-photographed object from the still image which the imaging sensor actually imaged. 撮像センサが継続的に撮像している動画像から、被写体のAE評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example in the case of detecting the AE evaluation value etc. of a to-be-photographed object from the moving image which the imaging sensor is imaging continuously. 評価値検出部の機能を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the function of an evaluation value detection part. 撮像センサによる分割測光に際しての撮像領域(測光範囲)の分割の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the division | segmentation state of the imaging area (photometry range) at the time of the division | segmentation photometry by an imaging sensor. 上記分割測光による輝度ヒストグラムの一例を示すグラフ図であり、(a)は主被写体全体輝度ヒストグラムを、(b)は周辺被写体全体ヒストグラムをそれぞれ示す図である。It is a graph which shows an example of the brightness | luminance histogram by the said division | segmentation photometry, (a) is a figure which shows a main subject whole luminance histogram, (b) is a figure which respectively shows a surrounding subject whole histogram. 撮像センサの出力飽和時における全領域ヒストグラムの一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the whole area histogram at the time of the output saturation of an imaging sensor. AE制御を行う場合において、撮像センサの光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図であり、(a)は、露光量制御を行う場合の変化を示し、(b)は、ダイナミックレンジ制御を行う場合の変化を示す図である。FIG. 6 is a graph showing how the photoelectric conversion characteristics of the image sensor change when performing AE control, where (a) shows the change when performing exposure amount control, and (b) performs dynamic range control. It is a figure which shows the change in a case. 露光量制御パラメータ算出に際しての線形変換プロセスを説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the linear conversion process at the time of exposure amount control parameter calculation. 露光量制御パラメータ算出のフローの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of exposure amount control parameter calculation. 露光量制御パラメータ算出に際してのプロセスを説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the process at the time of exposure amount control parameter calculation. ダイナミックレンジ制御パラメータ算出に際しての、光電変換特性における変曲点の位置の算出方法について説明するグラフ図であり、(a)は、輝度Lmaxに対して所定のセンサ出力となるように光電変換特性を変化させた場合の図であり、(b)は、光電変換特性をモデル化した場合の図である。It is a graph explaining the calculation method of the position of the inflection point in the photoelectric conversion characteristic when calculating the dynamic range control parameter, and (a) shows the photoelectric conversion characteristic so that a predetermined sensor output is obtained with respect to the luminance Lmax. It is a figure at the time of changing, (b) is a figure at the time of modeling a photoelectric conversion characteristic. ダイナミックレンジ制御パラメータ算出に際してのプロセスを説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the process at the time of dynamic range control parameter calculation. 動画撮影時における露光量制御に関する増幅率の変化の様子を示すグラフ図である。It is a graph which shows the mode of the gain change regarding the exposure amount control at the time of video recording. 動画撮影時におけるダイナミックレンジ制御に関する光電変換特性の変曲点の変化量の変化の様子を示すグラフ図である。It is a graph which shows the mode of the change of the variation | change_quantity of the inflexion point of the photoelectric conversion characteristic regarding the dynamic range control at the time of video recording. 図24又は図25に示す変化区間における増幅率又は変曲点変化量の値の経時変化の一例を示す拡大図である。FIG. 26 is an enlarged view showing an example of a change with time of the value of the amplification factor or the inflection point change amount in the change section shown in FIG. 24 or FIG. 25. 図24における鈍感制御に関する、露光量制御時の増幅率の設定におけるフローの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow in the setting of the gain at the time of exposure amount control regarding the insensitivity control in FIG. 図25における鈍感制御に関する、ダイナミックレンジ制御時の変曲点変化量の設定におけるフローの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow in the setting of the inflection point variation | change_quantity at the time of dynamic range control regarding the insensitive control in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 デジタルカメラ(撮像装置)
100 操作部
20 鏡胴
21 レンズ群
22 絞り
23 シャッタ
30 撮像センサ
31 タイミング生成回路
40 信号処理部
405 評価値検出部(露出評価値検出手段)
50 全体制御部(露出制御手段/動画像撮影手段)
510 演算部
5110 AE制御パラメータ算出部
5111 変化制御部(変化制御手段)
511 露光量制御パラメータ算出部(露光量制御手段)
512 ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部(ダイナミックレンジ制御手段)
516 光電変換特性情報記憶部
518 LUT記憶部
520 制御信号発生部
530 レベル判定部(制御値レベル判別手段)
60 駆動部
320 光電変換特性
321 変曲点
330 撮像領域
331 主被写体領域
332 周辺被写体領域
1 Digital camera (imaging device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Operation part 20 Lens barrel 21 Lens group 22 Aperture 23 Shutter 30 Imaging sensor 31 Timing generation circuit 40 Signal processing part 405 Evaluation value detection part (Exposure evaluation value detection means)
50 Overall control unit (exposure control means / moving image photographing means)
510 arithmetic unit 5110 AE control parameter calculation unit 5111 change control unit (change control means)
511 exposure amount control parameter calculation unit (exposure amount control means)
512 Dynamic range control parameter calculation unit (dynamic range control means)
516 Photoelectric conversion characteristic information storage unit 518 LUT storage unit 520 Control signal generation unit 530 Level determination unit (control value level determination unit)
Reference Signs List 60 drive section 320 photoelectric conversion characteristic 321 inflection point 330 imaging area 331 main subject area 332 peripheral subject area

Claims (6)

入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が第1の特性に変換されて出力される第1特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が第1の特性よりも入射光量に対する出力の変化が小さい第2の特性に変換されて出力される第2特性領域とを備える撮像センサと、
複数のフレーム画像からなる動画像を撮影する動画像撮影手段と、
前記フレーム画像から得られる被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、
前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度としての露光量設定用輝度を定め、当該定められた露光量設定用輝度に対する撮像センサの出力レベルが所定の出力レベルとなるように露光量を制御するための制御値を算出し、当該露光量を制御するための制御値に基づいて、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段と
前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度としてのダイナミックレンジ設定用輝度を定め、当該定められたダイナミックレンジ設定用輝度に対する撮像センサの出力レベルが所定の出力レベルとなるようにダイナミックレンジを制御するための制御値を算出し、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値に基づいて、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段と、
前記露出評価値に基づいて前記露光量制御手段により算出された前記露光量を制御するための制御値が所定レベルに達する場合に、当該露光量を制御するための制御値を所定変化量ずつ段階的に変化させる変化制御を行う、又は、前記露出評価値に基づいて前記ダイナミックレンジ制御手段により算出された前記ダイナミックレンジを制御するための制御値が所定レベルに達する場合に、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値を所定変化量ずつ段階的に変化させる変化制御を行う変化制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
An electrical signal corresponding to the amount of incident light is generated, and a photoelectric conversion characteristic of the first characteristic region in which the electric signal is converted into a first characteristic with respect to the amount of incident light is output. An image sensor comprising: a second characteristic region in which a signal is converted into a second characteristic having a smaller change in output with respect to the amount of incident light than the first characteristic and output;
Moving image shooting means for shooting a moving image composed of a plurality of frame images;
Exposure evaluation value detection means for detecting an exposure evaluation value when imaging a subject based on luminance information of the subject obtained from the frame image;
Based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detecting means , an exposure amount setting luminance is determined as a subject luminance for exposure setting, and the output level of the image sensor with respect to the determined exposure amount setting luminance is a predetermined level. An exposure amount control means for calculating a control value for controlling the exposure amount so as to be an output level, and for controlling the exposure amount for the image sensor based on the control value for controlling the exposure amount ;
Based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detection means, a dynamic range setting luminance is determined as a subject luminance for exposure setting, and an output level of the image sensor with respect to the determined dynamic range setting luminance is a predetermined level. A dynamic range control means for calculating a control value for controlling the dynamic range so as to be an output level, and controlling a photoelectric conversion characteristic of the imaging sensor based on the control value for controlling the dynamic range ;
When a control value for controlling the exposure amount calculated by the exposure amount control means based on the exposure evaluation value reaches a predetermined level, the control value for controlling the exposure amount is incremented by a predetermined change amount. The dynamic range is controlled when the control value for controlling the dynamic range calculated by the dynamic range control means based on the exposure evaluation value reaches a predetermined level. An image pickup apparatus comprising: change control means for performing change control for changing a control value for performing stepwise change by a predetermined change amount .
前記変化制御手段は、前記露光量を制御するための制御値を前記所定変化量により段階的に変化させた段階制御値を用いた撮影画像に基づき前記露光量制御手段によって算出された露光量を制御するための制御値のレベルに追従させるべく、当該段階制御値を前記所定変化量変化させて新たな段階制御値を定める、又は、前記ダイナミックレンジを制御するための制御値を前記所定変化量により段階的に変化させた段階制御値を用いた撮影画像に基づき前記ダイナミックレンジ制御手段によって算出された前記ダイナミックレンジを制御するための制御値のレベルに追従させるべく、当該段階制御値を前記所定変化量変化させて新たな段階制御値を定めることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 The change control unit is configured to calculate the exposure amount calculated by the exposure amount control unit based on a photographed image using a step control value in which a control value for controlling the exposure amount is changed stepwise by the predetermined change amount. In order to follow the level of the control value for controlling , the step control value is changed by the predetermined change amount to determine a new step control value , or the control value for controlling the dynamic range is set to the predetermined change amount. In order to follow the level of the control value for controlling the dynamic range calculated by the dynamic range control unit based on the captured image using the step control value changed stepwise by the step control value, the step control value is set to the predetermined value. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a new step control value is determined by changing the amount of change . 前記動画像撮影に伴い経時変化する前記露光量を制御するための制御値が前記変化制御の開始レベルを示す第1の閾値に達したか否かを判別すると共に、当該露光量を制御するための制御値が変化制御の終了レベルを示す第2の閾値に達したか否かを判別する、又は、前記動画像撮影に伴い経時変化する前記ダイナミックレンジを制御するための制御値が前記変化制御の開始レベルを示す第1の閾値に達したか否かを判別すると共に、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値が変化制御の終了レベルを示す第2の閾値に達したか否かを判別する制御値レベル判別手段をさらに備え、
前記変化制御手段は、前記制御値レベル判別手段によって露光量を制御するための制御値が第1の閾値に達したと判別された場合に前記変化制御を開始し、制御値レベル判別手段によって露光量を制御するための制御値が第2の閾値に達したと判別された場合に当該変化制御を終了する、又は、前記制御値レベル判別手段によってダイナミックレンジを制御するための制御値が第1の閾値に達したと判別された場合に前記変化制御を開始し、制御値レベル判別手段によってダイナミックレンジを制御するための制御値が第2の閾値に達したと判別された場合に当該変化制御を終了することを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。
In order to determine whether or not the control value for controlling the exposure amount that changes with the moving image shooting has reached the first threshold value indicating the start level of the change control, and to control the exposure amount It is determined whether or not the control value has reached a second threshold value indicating the end level of change control , or the control value for controlling the dynamic range that changes with time as the moving image is captured is the change control. It is determined whether or not the first threshold value indicating the start level of the current control range has been reached, and whether or not the control value for controlling the dynamic range has reached the second threshold value indicating the end level of the change control. A control value level determining means for
The change control means starts the change control when the control value level determining means determines that the control value for controlling the exposure amount has reached a first threshold, and the control value level determining means performs exposure. When it is determined that the control value for controlling the amount has reached the second threshold, the change control is terminated , or the control value for controlling the dynamic range by the control value level determining means is the first control value. The change control is started when it is determined that the threshold value has been reached, and when the control value for controlling the dynamic range is determined by the control value level determination means to reach the second threshold value, the change control is started. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging device is terminated .
前記露光量を制御するための所定の制御値は、露光量設定用の被写体輝度(Lt1)に対する撮像センサの出力レベルが前記第1特性領域において所定の目標出力レベル(Vtarget)となるよう露光量を変化させるための増幅率(Gain)であって、
前記変化制御手段は、制御値レベル判別手段によって前記増幅率が前記第1の閾値(GainTh1又はGainTh2)に達したと判別された場合に、当該増幅率を前記所定変化量(ΔGain)により段階的に変化させる変化制御を開始し、制御値レベル判別手段によって前記増幅率が前記第2の閾値(GainTh10又はGainTh20)に達したと判別された場合に、当該変化制御を終了することを特徴とする請求項3記載の撮像装置。
The predetermined control value for controlling the exposure amount is such that the output level of the imaging sensor with respect to the subject luminance (Lt1) for setting the exposure amount becomes a predetermined target output level (Vtarget) in the first characteristic region. Is an amplification factor (Gain) for changing
When the control value level determining means determines that the gain has reached the first threshold value (GainTh1 or GainTh2), the change control means determines the gain according to the predetermined change amount (ΔGain). Change control is started, and when it is determined by the control value level determination means that the amplification factor has reached the second threshold (GainTh10 or GainTh20), the change control is terminated. The imaging device according to claim 3.
前記ダイナミックレンジを制御するための所定の制御値は、ダイナミックレンジ設定用の被写体輝度(Lm20)に対する撮像センサの出力レベルが所定の飽和出力レベル(Vmax)となるようダイナミックレンジを変化させるための、前記光電変換特性の変曲点における出力レベルの変化量を示す変曲点変化量(ΔVth)であって、
前記変化制御手段は、制御値レベル判別手段によって前記変曲点変化量が前記第1の閾値(ΔVthTh1又はΔVthTh2)に達したと判別された場合に、当該変曲点変化量を前記所定変化量(ΔCVth)により段階的に変化させる変化制御を開始し、制御値レベル判別手段によって前記変曲点変化量が前記第2の閾値(ΔVthTh10又はΔVthTh20)に達したと判別された場合に、当該変化制御を終了することを特徴とする請求項3記載の撮像装置。
The predetermined control value for controlling the dynamic range is for changing the dynamic range so that the output level of the image sensor with respect to the subject luminance (Lm20) for setting the dynamic range becomes a predetermined saturation output level (Vmax). An inflection point change amount (ΔVth) indicating an output level change amount at the inflection point of the photoelectric conversion characteristics,
When the control value level determining means determines that the inflection point change amount has reached the first threshold (ΔVthTh1 or ΔVthTh2), the change control means determines the inflection point change amount as the predetermined change amount. When change control that changes stepwise by (ΔCVth) is started, and the control value level determining means determines that the inflection point change amount has reached the second threshold (ΔVthTh10 or ΔVthTh20), the change 4. The imaging apparatus according to claim 3, wherein the control is terminated.
入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が第1の特性に変換されて出力される第1特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が第1の特性よりも入射光量に対する出力の変化が小さい第2の特性に変換されて出力される第2特性領域とを備える撮像センサと、
複数のフレーム画像からなる動画像を撮影する動画像撮影手段と、
前記フレーム画像から得られる被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、
前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度としての露光量設定用輝度を定め、当該定められた露光量設定用輝度に対する撮像センサの出力レベルが所定の出力レベルとなるように露光量を制御するための制御値を算出し、当該露光量を制御するための制御値に基づいて、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段と、
前記露出評価値検出手段により検出された露出評価値に基づいて露出設定用の被写体輝度としてのダイナミックレンジ設定用輝度を定め、当該定められたダイナミックレンジ設定用輝度に対する撮像センサの出力レベルが所定の出力レベルとなるようにダイナミックレンジを制御するための制御値を算出し、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値に基づいて、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段と、
前記露出評価値に基づいて露光量制御手段により算出された前記露光量を制御するための制御値が所定レベル範囲内にある場合に、当該露光量を制御するための制御値の変化を禁止する制御を行う、又は、前記露出評価値に基づいてダイナミックレンジ制御手段により算出された前記ダイナミックレンジを制御するための制御値が所定レベル範囲内にある場合に、当該ダイナミックレンジを制御するための制御値の変化を禁止する制御を行う変化制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
An electrical signal corresponding to the amount of incident light is generated, and a photoelectric conversion characteristic of the first characteristic region in which the electric signal is converted into a first characteristic with respect to the amount of incident light is output. An image sensor comprising: a second characteristic region in which a signal is converted into a second characteristic having a smaller change in output with respect to the amount of incident light than the first characteristic and output;
Moving image shooting means for shooting a moving image composed of a plurality of frame images;
Exposure evaluation value detection means for detecting an exposure evaluation value when imaging a subject based on luminance information of the subject obtained from the frame image;
Based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detecting means , an exposure amount setting luminance is determined as a subject luminance for exposure setting, and the output level of the image sensor with respect to the determined exposure amount setting luminance is a predetermined level. An exposure amount control means for calculating a control value for controlling the exposure amount so as to be an output level, and for controlling the exposure amount for the image sensor based on the control value for controlling the exposure amount;
Based on the exposure evaluation value detected by the exposure evaluation value detection means, a dynamic range setting luminance is determined as a subject luminance for exposure setting, and an output level of the image sensor with respect to the determined dynamic range setting luminance is a predetermined level. A dynamic range control means for calculating a control value for controlling the dynamic range so as to be an output level, and controlling a photoelectric conversion characteristic of the imaging sensor based on the control value for controlling the dynamic range ;
When the control value for controlling the exposure amount calculated by the exposure amount control means based on the exposure evaluation value is within a predetermined level range, the change of the control value for controlling the exposure amount is prohibited. Control for controlling the dynamic range when the control value for controlling the dynamic range calculated by the dynamic range control means based on the exposure evaluation value is within a predetermined level range An imaging apparatus comprising: a change control unit that performs control for prohibiting a change in value .
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