JP2014022993A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ライブビューや動画撮影中に生じる画面の明るさの急激な変動を抑制する。
【解決手段】ＣＰＵ２８は、被写体輝度に基づいて撮像素子１３に設定する設定ＩＳＯ感度を決める。アナログゲイン調整部２９は、設定ＩＳＯ感度に基づいて撮像素子１３から得られるアナログの画像信号に対してアナログゲイン調整を行う。Ａ／Ｄ変換器３０は、アナログゲイン調整を施した画像信号をデジタルの画像信号に変換する。デジタルゲイン調整部３１は、画像の露出レベルを補正するためにデジタル変換した画像信号に対してデジタルゲイン調整を行う。ＣＰＵ２８は、被写体輝度の変化方向に基づいて設定ＩＳＯ感度を変更するタイミングを変えるようにアナログゲイン調整部２９を制御する。
【選択図】図１

Description

撮像装置、及び撮像方法に関する。

デジタルカメラは、一般的にＡＧＣ(Automatic Gain Control)を備えている。ＡＧＣとは、カメラの映像信号増幅部（ＡＧＣ回路）のゲインを被写体の明るさに対応して自動的に調整し、信号出力を一定に保つようにする制御をいう。

デジタルカメラにおいては、工場出荷前にＡＧＣ調整を行なうことにより、ＡＧＣ調整値が求められ、求められたＡＧＣ調整値から基準となるＡＧＣゲインが算出される。基準のＡＧＣゲインとは、予め定められた基準光量に対応するＡＧＣ回路の出力が予め定められた基準感度となるように、ＡＧＣ回路に与えられるゲインをいう。ＡＧＣ調整時には、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子（以下、「撮像素子」と称す）の所定領域内に存在する複数の画素の出力の平均値に基づいて、ＡＧＣ調整値を求めている。デジタルカメラでは、ＡＧＣ調整後の入射光量に対するＡＧＣ回路の出力の特性に基づいて、基準となるＩＳＯ感度（基準ＩＳＯ感度）が決定される。

ところで、撮像素子の感度特性にはバラツキがあり、基準光量時の撮像素子出力は、図８に示すように、撮像素子を組み込んだデジタルカメラ毎でばらついている。デジタルカメラにおいては、被写体輝度、シャッタ速度、及び絞り等に応じて最適な目標ＩＳＯ感度が設定され、実際のＩＳＯ感度が目標ＩＳＯ感度に近づくようにＡＧＣ回路のゲインが制御される。目標ＩＳＯ感度が高くなる（被写体輝度が低下する）にしたがって、基準ＩＳＯ感度に対する目標ＩＳＯ感度の比率に比例してＡＧＣのゲインを大きくした場合、前述したバラツキのため、ＡＧＣ回路の出力は線形に変化せず、目標ＩＳＯ感度に対して実際のＩＳＯ感度が大きくなってしまう。

そこで、目標ＩＳＯ感度と実際のＩＳＯ感度との関係が線形関係に変化するように、目標ＩＳＯ感度に応じてＡＧＣ調整基準ゲインに乗算すべき倍率（ＩＳＯ感度補正ゲイン）を補正するようにしている（特許文献１）。

特願２００６−１５７６７７号公報

ところで、工場出荷前に、ＡＧＣ回路に設定可能なＩＳＯ感度毎に、ＩＳＯ感度補正ゲインを求める調整を行う作業は、時間がかかりすぎて煩雑となっていた。このため、調整工程では、予め決めた特定のＩＳＯ感度のみ、例えばＩＳＯ１００とＩＳＯ３２００等の二カ所のＩＳＯ感度に対してＩＳＯ感度補正ゲインを求める調整作業を行い、その他のＩＳＯ感度は補間によりゲインを決めるようにしている。

しかしながら、感度特性のバラツキが大きい撮像素子を組み込んだデジタルカメラでは、補間により調整されたＩＳＯ感度が撮像素子に対して設定されると、露出が前記バラツキのため一定にならず、よって、静止画では問題とならなかった画面の輝度の変動（チラツキ）が、ライブビューや動画撮影中に生じるおそれがある。このような現象は、被写体輝度がＡＧＣ回路のゲイン切り替えポイントでふらついて、撮像素子に設定するＩＳＯ感度が頻繁に変更される時に顕著に表れる。

本発明は、上記問題に鑑み、ライブビューや動画撮影中に生じる画面の明るさの急激な変動を抑制することができる撮像装置、及び撮像方法を提供することを目的とする。

本発明を例示する撮像装置の一態様では、光学像を電気信号に変換する撮像素子と、被写体輝度の情報を取得する輝度情報取得手段と、被写体輝度に基づいて決まる目標ＩＳＯ感度に実際のＩＳＯ感度が近づくように撮像素子に対して設定ＩＳＯ感度を設定するＩＳＯ感度設定手段と、被写体輝度の変化方向に基づいて設定ＩＳＯ感度を変更するタイミングを変えるようにＩＳＯ感度設定手段を制御する制御手段と、を備えたものである。

本発明の撮像方法の一観点によれば、被写体輝度に基づいて決まる目標ＩＳＯ感度に実際のＩＳＯ感度が近づくように、撮像素子に対して設定ＩＳＯ感度を設定するとともに、被写体輝度の変化方向に基づいて設定ＩＳＯ感度を変更するタイミングをずらすようにしたものである。

本発明では、画面のチラツキを抑制することでき、ライブビューや動画撮影の画質を向上することができる。

本発明の一実施形態であるデジタルカメラの電気的概略を示すブロック図である。 撮像素子に対して設定される設定ＩＳＯ感度のうちの特定の設定ＩＳＯ感度に対して調整して得たＩＳＯ感度補正ゲインを工場出荷前に記憶する補正テーブルを示す説明図である。 設定ＩＳＯ感度を変更するタイミングを判定するための閾値を記憶するゲイン変更テーブルを示す説明図である。 デジタルカメラの撮影動作を示すフローチャートである。 図４で説明した露出制御の動作を示すフローチャートである。 実際のＩＳＯ感度と信号処理部の出力との関係を示すグラフであり、設定ＩＳＯ感度を変換するタイミングを判定するための閾値に対して被写体輝度（目標ＩＳＯ感度）の変化方向に応じてヒステリシス特性を持たせていることを示している。 目標ＩＳＯ感度のうちの所定範囲において設定ＩＳＯ感度の変更を制限するようにした別の実施形態を示すグラフである。 従来技術で説明したグラフであり、撮像素子の感度特性に応じて基準の入射光量に対する基準感度にバラツキが生じていることを示している。

本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１０は、撮影レンズ１１、絞り機構１２、撮像素子１３、ＡＦＥ（Analog Front End）１４、信号処理部１５、素子駆動部１６、モータ駆動部１７、Ｄ／Ａ変換器（Digital to Analog Converter）１８、ビデオエンコーダ１９、表示部２０、ＲＡＭ２１、ＲＯＭ２２、カード制御部２３、カードメモリ２４、ＡＥ／ＡＦ回路２５、圧縮／伸長処理部２６、操作部２７、及びこれらを統括的に制御するＣＰＵ２８を含む。

撮影レンズ１１は、絞り機構１２を通して入射した被写体の光像を撮像素子１３の撮像面に結像する。撮影レンズ１１のフォーカス駆動、及び絞り機構１２の絞り駆動は、モータ駆動部１７によって制御される。撮像素子１３は、素子駆動部１６が発生した駆動パルスにより、垂直・水平レジスタ等を駆動させて、光学像を光電変換した電気信号をアナログ形式の画像信号としてＡＦＥ１４に出力する。

ＡＦＥ１４は、ＣＤＳ回路（図示無し）、アナログゲイン調整部（ＡＧＣ回路）２９、及びＡ／Ｄ変換器（Analog to Digital Converter）３０を含む。ＣＤＳ回路は、アナログ形式の画像信号に対してリセットノイズの除去を行う。アナログゲイン調整部２９は、入射光量に基づいて決まる設定ＩＳＯ感度を撮像素子１３に対してＣＰＵ２８が設定することに応じて、Ａ／Ｄ変換する前のアナログ形式の画像信号を増幅するゲインを調整する。このアナログゲイン調整部２９は、アナログゲイン調整手段の一例である。なお、撮像素子１３にＡＦＥ１４を組み込んだ撮像センサを用いてもよい。

ＣＰＵ２８は、設定ＩＳＯ感度で適正露出が得られない場合、被写体輝度に基づいて設定ＩＳＯ感度を自動的に変更する。ＣＰＵ２８に設けたゲイン判定部３３は、設定ＩＳＯ感度を変更するか否かの判定を、予めＲＯＭ２２に記憶したゲイン変更テーブルに格納されている閾値に基づいて行う。閾値は、設定ＩＳＯ感度毎に決められている。

Ａ／Ｄ変換器３０は、アナログゲイン調整部２９から出力されるアナログ形式の画像信号をデジタル形式の画像信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３０から出力されるデジタル形式の画像信号は、信号処理部１５に送られる。信号処理部１５は、レベル補正、ガンマー調整等の処理を行うデジタルゲイン調整部３１を有するとともに、図示していないＹＣ処理、及びエンコーダを含む。デジタルゲイン調整部３１は、画像信号のデジタル値を増感するための乗算器を含み、ＣＰＵ２８の指令に基づいてＡ／Ｄ変換後の画像信号に対して露出レベルの補正を行う。このデジタルゲイン調整部３１は、デジタルゲイン調整手段の一例である。

具体的には、ＣＰＵ２８は、被写体輝度が変化するにしたがって、アナログゲイン調整部２９で次のステップの設定ＩＳＯ感度に変更されるまでの間、実際のＩＳＯ感度が目標ＩＳＯ感度になるように、デジタルゲイン調整部３１で画像信号に対して細かなゲイン調整を行うよう制御する。このデジタルゲイン調整での露出補正は、例えば１／４８段ステップで補正が行われる。ここで、実際のＩＳＯ感度は、アナログゲイン調整部２９とデジタルゲイン調整部３１との両方でゲイン調整を行うことにより得られるＩＳＯ感度、すなわちデジタルカメラ１０全体のＩＳＯ感度である。

デジタルゲイン調整部３１の乗算器には、アナログゲインのＩＳＯ感度補正のためのＩＳＯ感度補正ゲインを示す制御信号がＣＰＵ２８から加えられる。ＩＳＯ感度補正ゲインは、撮像素子１３に設定可能な設定ＩＳＯ感度のうちの一つ、又は複数の設定ＩＳＯ感度のみに対して、工場出荷前に撮像素子１３の感度特性のバラツキを調整して求めた補正倍率であり、求めたＩＳＯ感度補正ゲインは補正テーブルに格納して予めＲＯＭ２２に記憶されている。

デジタルゲイン調整部３１によりゲイン調整が施された画像信号は、ＹＣ処理、及びエンコーダに順に送られ、所定の信号処理を施して輝度信号と色差信号とを含む、例えばＹＵＶ信号に生成され、生成されるＹＵＶ信号を画像データとしてＲＡＭ２１に格納される。

ＣＰＵ２８には、操作部２７が接続されている。操作部２７は、電源ボタン、シャッターボタン、動画記録ボタンや、動画モード、撮影モード、及び再生モードのうちのいずれかのモードを選択するモード選択スイッチ等の各種操作部を含む。
ＣＰＵ２８には、データバス３２を介して信号処理部１５，ＡＥ／ＡＦ回路２５、圧縮／伸長処理部２６、ＲＡＭ２１、ＲＯＭ２２、カード制御部２３、及びＤ／Ａ変換器１８が接続されている。これら各部は、ＣＰＵ２８に制御されるとともに、相互間でデータの授受を行う。

ＡＥ／ＡＦ回路２５は、被写体輝度を測光する測光手段であり、ＲＡＭ２１に記憶された画像データに基づいて、被写体輝度を表す測光値を算出し、この測光値をＣＰＵ２８に出力する。ＣＰＵ２８は、露出決定手段を有し、ＡＥ／ＡＦ回路２５から取得した測光値に基づいて、予め決めたプログラム線図に基づいて最適な露出を自動的に設定する。露出は、目標ＩＳＯ感度、絞り値、及びシャッタ速度を含む。
ＣＰＵ２８は、絞り値に基づいてモータ駆動部１７を介して絞り機構１２を制御することによって、絞り開口径を変更し、さらにシャッタ速度に基づいて、撮像素子１３の電子シャッタ速度を制御する。

また、ＡＥ／ＡＦ回路２５は、ＲＡＭ２１から読み出した画像データに基づいて、画像のコントラストを表すＡＦ評価値（高周波成分の振幅値）を算出して、このＡＦ評価値をＣＰＵ２８に出力する。ＣＰＵ２８は、モータ駆動部１７を介して撮影レンズ１１を構成するフォーカスレンズを光軸１１ａ方向に移動させながらＡＦ評価値を取得するとともに、ＡＦ評価値がピークとなる位置にフォーカスレンズが移動するようにモータ駆動部１７を制御する。なお、ＡＥ／ＡＦ回路２５の代わりに、測距及び測光回路をＣＰＵ２８に接続して設け、測距及び測光回路により被写体距離、及び被写体輝度を直接に測定するように構成してもよい。

圧縮／伸長処理部２６は、ＣＰＵ２８からの撮影指令に応答して、その時点に記憶した画像信号をＲＡＭ２１から読み出し、読み出した画像信号をＪＥＰＧ等の所定の画像形式に圧縮して出力し、カード制御部２３へと送り出す。カード制御部２３は、圧縮した画像データをカードメモリ２４に記録する。カードメモリ２４には、静止画データ以外に、動画データも記録される。また、圧縮／伸長処理部２６は、再生モード時に、カードメモリ２４から読み出した圧縮状態の画像データを元の画像データに伸長する。

Ｄ／Ａ変換器１８は、ＲＡＭ２１から読み出した画像信号をアナログ形式の画像信号に変換してビデオエンコーダ１９に送る。ビデオエンコーダ１９は、ＮＴＳＣ方式のコンポジット画像信号に変換する。変換したコンポジット画像信号は、表示部２０に出力される。表示部２０には、ライブビュー画像（スルー画像）や動画撮影中の画像がリアルタイムで表示される。

ＲＡＭ２１は、画像信号や画像データの一時的な記憶領域や、ＣＰＵ２８の作業領域として使用される。ＲＯＭ２２には、各種プログラム、補正テーブル、ゲイン変更テーブル及び露出を決めるためのプログラム線図等が予め記憶されている。
補正テーブルは、アナログゲイン調整部２９に設定可能な全ての設定ＩＳＯ感度のうちの少なくとも２つの設定ＩＳＯ感度に対して、アナログゲイン調整部２９の出力（露出）が一定になるように、設定ＩＳＯ感度を補正するための倍率（ＩＳＯ感度補正ゲイン）を記憶したテーブルであり、工場出荷前に作られてＲＯＭ２２に記憶される。

本実施形態では、アナログゲイン調整部２９に設定される設定ＩＳＯ感度は、例えば図２に示すように、「１００、２００、４００、８００、１６００、３２００」の１段ずつのステップに予め決められており、このうち工場出荷前に調整を施した設定ＩＳＯ感度は、「１００、３２００」との２つの設定ＩＳＯ感度のみとなっている。ＣＰＵ２８は、アナログゲイン調整部２９に設定する設定ＩＳＯ感度が、例えば「１００」の時にはデジタルゲイン調整部３１に、例えば「１．０９」の倍率を、また設定ＩＳＯ感度が、例えば「３２００」の時には、例えば「１．０５」の倍率を設定して、デジタルゲイン調整部３１でゲイン補正を行う。なお、工場出荷前に調整する設定ＩＳＯ感度は、「１００，３２００」の２つの感度に限らず、少なくとも一つの感度でもよく、また三つ以上でもよい。

ゲイン変更テーブルには、設定ＩＳＯ感度毎に決められている閾値が記憶されている。閾値は、被写体輝度の変化方向（目標ＩＳＯ感度の変化方向）に応じてヒステリシス特性を持たせるために、図３に示すように、互いに差をもつ上限値、及び下限値で構成される。ここで、目標ＩＳＯ感度は、ＣＰＵ２８が被写体輝度に基づいて決めるＩＳＯ感度である。

上限値は、被写体輝度が下がる時に設定ＩＳＯ感度をアップするか否かを判定するための閾値、また下限値は、被写体輝度が上がる時に設定ＩＳＯ感度をダウンするか否かを判定するための閾値である。判定は、ＣＰＵ２８に設けたゲイン判定部３３で行う。このように、被写体輝度の変化方向に応じて差を持たせた閾値を用いて、設定ＩＳＯ感度を変更するタイミングをずらすことで、一つの閾値付近で被写体輝度がふらついて、設定ＩＳＯ感度が頻繁に変更されることを抑制することができる。このゲイン変更テーブルは、予めＲＯＭ２２に記憶されている。

次に上記構成の作用を、図４を参照しながら説明する。デジタルカメラ１０は、電源ボタンをオンした後に（Ｓ−１）、モード選択操作部を操作してモードを選択する（Ｓ−２〜Ｓ−４）。撮影モードは、動画モード（Ｓ−２）、静止画モード（Ｓ−３）、及び再生モード（Ｓ−４）との３つのモードを含む。

動画モード（Ｓ−２）を選択すると、ＣＰＵ２８は、撮像素子１３を駆動する（Ｓ−５）。撮像素子１３から取得した画像信号は、ＡＦＥ１４、及び信号処理部１５で順に処理されてデジタルの画像信号としてＲＡＭ２１に格納される。ＡＥ／ＡＦ回路２５は、ＲＡＭ２１に格納した画像信号を読み出して、被写体輝度を表す測光値を算出し、この測光値をＣＰＵ２８に出力する。ＣＰＵ２８は、ＡＥ／ＡＦ回路２５から取得した測光値に基づいて、最適な露出になるように、目標ＩＳＯ感度、絞り値、及びシャッタ速度を、プログラム線図に基づいて自動的に決める。そして、ＣＰＵ２８は、実施のＩＳＯ感度が目標ＩＳＯ感度になるように、アナログゲイン調整部２９への設定ＩＳＯ感度の設定と、デジタルゲイン調整部３１へのゲイン制御とからなるＩＳＯ感度の露出制御（Ｓ−６）を実行する。このＩＳＯ感度の露出制御（Ｓ−６）は、詳しくは後述する。これにより次回の撮像から一定の露出に制御された画像データがＲＡＭ２１に格納されてくる。ＣＰＵ２８は、Ｄ／Ａ変換器１８、及びビデオエンコーダ１９を制御して、ＲＡＭ２１に格納されている画像信号をスルー画像として表示部２０に表示していく（Ｓ−７）。

動画撮影は、動画記録ボタンの最初の全押し操作により録画記録が開始され（Ｓ−８）、動画記録ボタンの２回目の全押し操作により録画記録が終了する（Ｓ−９）。この間にＲＡＭ２１に取り込まれた画像信号は、圧縮／伸長処理部２６にて圧縮処理が施され、圧縮形式の動画データとしてカードメモリ２４に保存される（Ｓ−１０）。

ＩＳＯ感度の露出制御（Ｓ−６）は、図５に示すように、まず、ＣＰＵ２８が、被写体輝度を表す測光値に基づいて、予め決められているプログラム線図等に基づいて、目標ＩＳＯ感度、シャッタ速度、及び絞り値を決定する（Ｓ−１１）。そして、ＣＰＵ２８は、目標ＩＳＯ感度に基づいて設定ＩＳＯ感度を選択し、目標ＩＳＯ感度が実際のＩＳＯ感度に近づくようにデジタルゲイン調整部３１での画像の露出レベルの補正を決める（Ｓ−１２）。

ＣＰＵ２８は、ＲＯＭ２２から補正テーブルを読み出し、読み出した補正テーブルから設定ＩＳＯ感度に対応するＩＳＯ感度補正ゲインを参照する。そして、その時点に設定されている設定ＩＳＯ感度に対して、そのＩＳＯ感度補正ゲインをデジタルゲイン調整部３１に設定する（Ｓ−１３）。このように、アナログゲイン調整部２９に設定される設定ＩＳＯ感度と、デジタルゲイン調整部３１でのゲイン補正及び露出レベルの補正とにより実際のＩＳＯ感度が決まる。

ゲイン判定部３３は、アナログゲイン調整部２９に設定する設定ＩＳＯ感度を変更するかを、予め決めた閾値を用いて判定する。詳しくは、ゲイン判定部３３は、ゲイン変更テーブルをＲＯＭ２２から読み出し（Ｓ−１４）、その時点で設定されている設定ＩＳＯ感度に対する上限値、及び下限値をＲＡＭ２１に格納しておく。

ＣＰＵ２８は、継続して取得する画像データの被写体輝度に基づいて目標ＩＳＯ感度を求め、実施のＩＳＯ感度が目標ＩＳＯ感度に近づくように、まずはデジタルゲイン調整部３１において画像の露出レベルの補正を行っていく（Ｓ−１５）。この間、ゲイン判定部３３は、被写体輝度の変化方向（実際のＩＳＯ感度の変化方向）を監視しており、例えば被写体輝度が低下する（実際のＩＳＯ感度が上がる）時には（Ｓ−１６）、実際のＩＳＯ感度が上限値を超えるか否かを判定する（Ｓ−１７）。ゲイン判定部３３は、超えると判定する場合、設定ＩＳＯ感度を１段ステップアップさせるようにアナログゲイン調整部２９を制御する（Ｓ−１８）。これにより、アナログゲイン調整部２９に設定される設定ＩＳＯ感度が１段ステップアップされる。

逆に、例えば被写体輝度が上がる（実際のＩＳＯ感度が下がる）時には（Ｓ−１９）、実際のＩＳＯ感度が下限値未満と判定する場合、設定ＩＳＯ感度を１段ステップダウンさせる（Ｓ−２０）。

図６は、実際のＩＳＯ感度（ゲイン）を横軸に、信号処理部１５の出力を縦軸にとり、アナログゲイン調整部２９に設定する設定ＩＳＯ感度の切り替えタイミングが、目標ＩＳＯ感度の変化方向に応じてずれていることを示すグラフである。
同図に符合４０で示す被写体輝度の条件下（以下、「時点」と称す）では、アナログゲイン調整部２９に設定ＩＳＯ感度「１００」が設定されている状態であり、また、デジタルゲイン調整部３１には、図２で説明したように、ＩＳＯ感度補正ゲインの倍率「１．０９」が設定されている。これにより、実際のＩＳＯ感度は、図２に記載したＩＳＯ感度測定値が「９２」であるので、「９２」にＩＳＯ感度補正ゲイン「１．０９」を掛け合わした値が実際のＩＳＯ感度（１００．２８）になる。

符合４０で示す時点では、信号処理部１５の出力が、同図に示すグラフから「Ａ」となっている。同図のグラフでは、例えば被写体輝度が低下するにしたがって、出力「Ａ」が一定になるように、設定ＩＳＯ感度はそのままで、デジタルゲイン調整部３１での画像の露出レベルの補正を行ってゆく。これにより、例えば実際のＩＳＯ感度（横軸のゲイン）が「１００」から、例えば１／３段ステップずつ上がっていく。

ゲイン判定部３３は、被写体輝度が低下する時には、実際のＩＳＯ感度と、設定ＩＳＯ感度「１００」に対する上限値「２４０」（図３参照）とを比較しており、実際のＩＳＯ感度が上限値「２４０」を超えた時に、アナログゲイン調整部２９の設定ＩＳＯ感度を１段ステップアップして「２００」に変更する。このとき、出力は、同図に示すように「Ｂ」に上がる。ゲイン判定部３３は、設定ＩＳＯ感度を「２００」に変更した後は、被写体輝度が低下する時に、実際のＩＳＯ感度と設定ＩＳＯ感度「２００」に対する上限値「４８０」とを比較して、実際のＩＳＯ感度が上限値「４８０」を超えた時に、アナログゲイン調整部２９に設定する設定ＩＳＯ感度を１段ステップアップして「４００」に変更する。

次に、被写体輝度が上がる場合について説明する。同図に示す符合４１の時点は、設定ＩＳＯ感度が「２００」に設定されている時点、つまり、被写体輝度が上昇していき、これに基づいて出力値「Ｂ」が一定になるように、ＣＰＵ２８が設定ＩＳＯ感度をそのままで、デジタルゲイン調整部３１で画像の露出レベルの補正を行って実際のＩＳＯ感度を、例えば１／３段ステップずつ下げていっている時点である。

ゲイン判定部３３は、被写体輝度が上がる場合、設定ＩＳＯ感度「２００」に対する下限値「１６０」（図３参照）と実際のＩＳＯ感度とを比較しており、実際のＩＳＯ感度が下限値「１６０」未満になった時、アナログゲイン調整部２９に設定する設定ＩＳＯ感度を１段ステップダウンさせて「１００」に変更する。
このように、工場出荷前に補間により調整された設定ＩＳＯ感度、例えば「２００」に変更する時には、設定ＩＳＯ感度が「１００」の時と比べて、露出が変化するおそれがある。

図６では、従来の設定ＩＳＯ感度を変更するポイントとなる実際のＩＳＯ感度（１００，２００，４００，８００，１６００）を点線で記載している。被写体輝度の変化方向に関わらず、同じポイントで設定ＩＳＯ感度を変更していた。しかし、この場合、被写体輝度が各ポイントでふらついて、設定ＩＳＯ感度が頻繁に変更されるようになると、画面の輝度の変動（チラツキ）が、ライブビューや動画撮影中で目立ってしまう。

本実施形態では、被写体輝度に基づいて設定ＩＳＯ感度を変更する閾値（実際のＩＳＯ感度の各ポイント）に、被写体輝度の変化方向に応じて差を付けたヒステリシス特性を持たせることで、被写体輝度が各ポイントでふらついても、設定ＩＳＯ感度の変更頻度が抑制され、これにより、画面の輝度の変動（チラツキ）がライブビューや動画撮影中で目立たなくなる。

なお、図４で説明した静止画モードを選択した場合（Ｓ−３）、静止画動作（Ｓ−２１）が実行される。この静止画動作でのＩＳＯ感度の露出制御も、前述したと同様の露出制御を行うようにするのが、画面の輝度の変動（チラツキ）がスルー画の表示中に目立たないので望ましい。

図７は、実施のＩＳＯ感度が予め決めた所定範囲の時に、アナログゲイン調整部２９に設定する設定ＩＳＯ感度の変更を制限し、代わりに前記所定範囲ではデジタルゲイン調整部３１でゲイン調整を行うようにした別の実施形態を示している。この実施形態でもヒステリシス特性を持たせて設定ＩＳＯ感度を変化させている。前記所定範囲は、設定ＩＳＯ感度を変更する各ポイントのうちの少なくとも１つを含む範囲としている。ＣＰＵ２８は、前記所定範囲において、設定ＩＳＯ感度の変更を制限する制限信号をアナログゲイン調整部２９に送る。アナログゲイン調整部２９は、制限信号を受け取ることで設定ＩＳＯ感度の変更を制限する。

同図では、実際のＩＳＯ感度が「４００〜８００」の範囲を所定範囲に設定している。設定ＩＳＯ感度が「２００」に設定されている符合４３の時点において、被写体輝度が下がっていき、デジタルゲイン調整部３１でのゲイン制御により実際のＩＳＯ感度が、例えば１／３段ずつステップアップしていき、実施のＩＳＯ感度が「４００」になっても、設定ＩＳＯ感度を変更することなく「２００」に固定し、代わりに、デジタルゲイン調整部３１の方でゲイン調整を２倍に設定して実際のＩＳＯ感度を「４００」に変更する制御をしている。アナログゲイン変更の抑制は、実際のＩＳＯ感度が「８００」に到達するまで行われる。このように、その時点の被写体輝度に基づいて決まる設定ＩＳＯ感度（突入時の設定ＩＳＯ感度）が予め決めた所定範囲に含まれる場合、設定ＩＳＯ感度を固定することで、画面の輝度の変動（チラツキ）が、ライブビューや動画撮影中で目立たなくなる。

ここで、所定範囲としては、突入時の設定ＩＳＯ感度に応じた被写体輝度の変化が少ない撮影環境下、例えば室内、又は野外等の略一定の撮影環境下でＩＳＯ感度が変化すると予測される範囲に設定するのが望ましい。

そこで、デジタルカメラ１０に、その時点の撮影環境下を指定する、例えば室内撮影や屋外撮影を選択する操作部を設け、動画モードを選択した後に室内撮影を選択した場合には、ＩＳＯ感度「４００〜８００」の範囲を所定範囲に設定し、この所定範囲ではアナログゲイン調整部２９でのゲイン変更を抑制し、また、屋外撮影を選択した場合には、ＩＳＯ感度「２００〜４００」の範囲を所定範囲に設定し、この所定範囲ではアナログゲイン調整部２９でのゲイン変更を抑制するようにＣＰＵ２８が制御するのが好適である。また、これら撮影環境下を、例えば被写体輝度に基づいて自動的に検出する検出部を設け、検出した撮影環境下に基づいて前記所定範囲を予め決めた範囲に設定するようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、設定ＩＳＯ感度を変更しない範囲（所定範囲）として、実際のＩＳＯ感度が「２００〜４００」又は「４００〜８００」となる範囲に設定しているが、本発明ではこれら範囲に限らず、設定ＩＳＯ感度を変更する各ポイントのうちの少なくとも１つ以上のポイントを含む範囲であればいずれでもよい。

上記実施形態では、デジタルカメラ１０として説明しているが、カメラ付き携帯電話、及びスマートフォン等のカメラ付き電子機器等にも本発明を採用することができる。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記で説明した、例えば設定ＩＳＯ感度等の数値に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

１０ デジタルカメラ
２９ アナログゲイン調整部
３１ デジタルゲイン調整部
３３ ゲイン判定部

Claims (8)

1. 光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
   被写体輝度の情報を取得する輝度情報取得手段と、
   前記被写体輝度に基づいて決まる目標ＩＳＯ感度に実際のＩＳＯ感度が近づくように、前記撮像素子に対して設定ＩＳＯ感度を設定するＩＳＯ感度設定手段と、
   前記被写体輝度の変化方向に基づいて前記設定ＩＳＯ感度を変更するタイミングを変えるように前記ＩＳＯ感度設定手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記ＩＳＯ感度設定手段は、前記撮像素子から得られるアナログ形式の画像信号を増幅するゲインを前記設定ＩＳＯ感度に応じたゲインに調整するアナログゲイン調整手段となっていることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、
   前記設定ＩＳＯ感度を変更するタイミングを決めるための閾値を前記設定ＩＳＯ感度毎に予め記憶する記憶手段と、
   実際のＩＳＯ感度と前記閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記設定ＩＳＯ感度を変更するかを判定するゲイン判定手段と、を含み、
   前記閾値は、前記被写体輝度の変化方向に基づいて差を有する二つの値で構成されていることを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記二つの値は、前記被写体輝度が下がる時に使用する上限値と、前記被写体輝度が上がる時に使用する下限値とで構成されていることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項２から４のいずれか１項に記載の撮像装置おいて、
   前記アナログゲイン調整を施したアナログ形式の画像信号をデジタル形式の画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   前記Ａ／Ｄ変換手段で変換した後のデジタル形式の画像信号に対して露出レベルを補正するデジタルゲイン調整を行うデジタルゲイン調整手段と、を備え、
   前記制御手段は、実際のＩＳＯ感度が目標ＩＳＯ感度になるように前記アナログゲイン調整手段と前記デジタルゲイン調整手段との両方を組み合わせてゲイン制御を行うことを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、その時点の被写体輝度に応じて設定される設定ＩＳＯ感度が前記ＩＳＯ感度の使用可能範囲のうちの予め決めた所定範囲に含まれる場合、前記設定ＩＳＯ感度を固定するようにしたことを特徴とする撮像装置。
7. 請求項６に記載の撮像装置において、
   前記所定範囲は、被写体輝度が変化しないと予測する撮影環境下に応じて決めた範囲になっていることを特徴とする撮像装置。
8. 被写体輝度に基づいて決まる目標ＩＳＯ感度に実際のＩＳＯ感度が近づくように、撮像素子に対して設定ＩＳＯ感度を設定するとともに、前記被写体輝度の変化方向に基づいて前記設定ＩＳＯ感度を変更するタイミングをずらすようにしたことを特徴とする撮像方法。