JP2004153710A - 撮像装置の制御方法および撮像装置 - Google Patents
撮像装置の制御方法および撮像装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】CCD2から、1フィールドを構成可能な画像データを2個の分割画像データとして高速に読み出す。この分割画像データの1個を用いて、撮影状況に応じ、露出、フォーカス、ホワイトバランスの初期適正化制御を行う。2個の分割画像データを用いて、1フィールド画像データを生成し、ファインダ表示及び画像記録を行う。高速な初期適正化制御と同時に、ファインダ表示及び画像記録できる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を備えた撮像装置の制御方法および撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置では、露出やフォーカスの専用のセンサを設けず、撮影用の固体撮像素子を露出やフォーカスのセンサとして兼用する構成が広く用いられている。また、固体撮像素子で撮影された動画像を、撮像装置に内蔵した表示装置にリアルタイムに表示させ、撮影用のビューファインダとする構成が一般的に知られている。
【0003】
そして、このような撮像装置では、撮影画像の記録前あるいは記録中には、表示装置に動画像を表示させ、ビューファインダとして機能させつつ、一方で、次々に得られる動画像信号の1コマ1コマから露出やフォーカス状況あるいはホワイトバランスなどの撮影状況を判断して、これらが適正となるように制御する適正化制御が行われている。
【0004】
しかしながら、この適正化制御は、通常複数のコマを要するため、適正状態、すなわち、程良い明るさで色の偏りもなくフォーカスの合った状態になるまでに、相当の時間を要する場合がある。特に、撮像装置の起動直後からの撮影や、撮影中であっても突然に激しくシーンが変化したときなどの再適正化制御に著しく時間がかかり、使用者の意図した場面の記録が困難になる場合がある問題を有している。
【0005】
そこで、適正化制御を高速化するために、適正化制御を実行している間は、固体撮像素子の画素のうち、連続する一部の領域のみを高速に読み出して適正判断を行い、適正化までの時間を短縮するなどの手法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
例えば、特許文献1記載の構成では、次の(1)〜(3)のような手法で適正化制御を高速化している。なお、以下、k,m,nは正数とする。
【0007】
(1)固体撮像素子の全ライン中から、一部連続するkラインのみを取り出す。
【0008】
(2)固体撮像素子の全ライン中から、mライン(m≧3)毎にnライン(n≧1)に係わる画素信号を一部連続するkライン(k≧6)において取り出す。
【0009】
(3)固体撮像素子の全ライン中から、mライン(m≧3)毎にnライン(n≧2)を加算した画素信号を一部連続するkライン(k≧6)において取り出す。
【0010】
上記の各手法では、加算、間引きなどを組み合わせているものの、いずれの手法においても、画素の読み出し速度を向上させて適正化制御を高速化する目的で、撮像素子全画面中の連続した特定の一部分のみを取り出し利用している。
【0011】
【特許文献1】
特開平10−210367号公報(図2(b)、図7、図13)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、固体撮像素子の連続した一部の画素のみを読み出し利用することで、適正化制御に要する時間を短縮する特許文献1記載の手法では、適正化制御の時間は短縮可能であるが、この適正化制御の間に得られる画像は画面の一部の領域を切り取った一部画像データであるため、この一部画像データを表示装置に表示したとしても、ビューファインダとしては適さず、適正化制御の間はファインダ機能が実質停止してしまうとともに、画像は記録画像としても適さず、適正化制御の間は画像記録が停止してしまう問題を有している。
【0013】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、撮影状況に応じた制御を迅速に行い、制御とともに画像データも利用可能な撮像装置の制御方法および撮像装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の撮像装置の制御方法は、撮像素子から1画面を構成する画像データを複数の分割画像データとして前記1画面を表示する時間以内に読み出し、前記分割画像データの少なくとも1部を用いて撮影状況に応じて制御するとともに、前記分割画像データの複数を用いて1画面を構成する画像データを生成するものである。
【0015】
そして、この構成では、1画面を表示する時間以内に読み出した分割画像データの一部を用いることにより、撮影状況に応じて迅速な制御が可能になる。複数の分割画像データを用いて1画面を構成する画像データを生成することにより、制御と同時に画像データの利用が可能になる。
【0016】
請求項2記載の撮像装置の制御方法は、請求項1記載の撮像装置の制御方法において、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素を選択的に読み出して生成するものである。
【0017】
そして、この構成では、分割画像データが容易に生成されるとともに、合成により1画面を構成する画像データが容易に生成される。
【0018】
請求項3記載の撮像装置の制御方法は、請求項2記載の撮像装置の制御方法において、分割画像データは、画像データを構成する画素の信号電荷を加算しながら読み出すものである。
【0019】
そして、この構成では、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向が是正される。
【0020】
請求項4記載の撮像装置の制御方法は、請求項1記載の撮像装置の制御方法において、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素の加算の組み合わせを変えて生成するものである。
【0021】
そして、この構成では、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向が是正される。
【0022】
請求項5記載の撮像装置の制御方法は、請求項1ないし4いずれか一記載の制御方法と、撮像素子から1画面を構成する画像データを1個の画像データとして読み出す制御方法とを切り替え制御するものである。
【0023】
そして、この構成では、請求項1ないし4いずれか一記載の制御方法を用いることにより、迅速な制御が可能になり、他の制御方法を用いることにより、消費電力の節約が図られる。
【0024】
請求項6記載の撮像装置は、1画面を構成する画像データを複数の分割画像データとして前記1画面を表示する時間以内に読み出し可能な撮像素子と、前記分割画像データの少なくとも1部を用いて撮影状況に応じて制御するとともに、前記分割画像データの複数を用いて1画面を構成する画像データを生成する制御手段とを具備したものである。
【0025】
そして、この構成では、1画面を表示する時間以内に読み出した分割画像データの一部を用いることにより、撮影状況に応じて迅速な制御が可能になる。複数の分割画像データを用いて1画面を構成する画像データを生成することにより、制御と同時に画像データの利用が可能になる。
【0026】
請求項7記載の撮像装置は、請求項6記載の撮像装置において、撮像素子は、複数の画素を備えた固体撮像素子であり、画像データは、水平ライン単位で分割して分割画像データとして読み出すものである。
【0027】
そして、この構成では、固体撮像素子の制御により、分割画像データが容易に読み出され、装置に要するコストが低減される。
【0028】
請求項8記載の撮像装置は、請求項6または7記載の撮像装置において、撮像素子は、画素の信号電荷を加算しながら読み出すものである。
【0029】
そして、この構成では、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向が是正される。
【0030】
請求項9記載の撮像装置は、請求項6ないし8記載の撮像装置において、制御手段は、撮像素子から複数の分割画像データを読み出して利用する初期適正化制御を行うモードと、前記撮像素子から1画面を構成可能な画像データを読み出して利用する通常動作を行うモードとを切り替え制御するものである。
【0031】
そして、この構成では、撮像素子から複数の分割画像データを読み出して利用する初期適正化制御を行うモードにより、迅速な制御が可能になり、撮像素子から1画面を構成可能な画像データを読み出して利用する通常動作を行うモードにより、消費電力の節約が図られる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の撮像装置の制御方法および撮像装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【0033】
図1において、1は撮像装置で、この撮像装置1は、静止画あるいは動画を撮影するための固体撮像素子を用いたカメラであり、撮像素子である固体撮像素子としてのCCD固体撮像素子であるCCD2、このCCD2の出力が順次入力されるアナログ回路(アナログ処理回路)3、A/D変換器4、制御手段を構成する画像処理回路5、制御手段を構成するCCD駆動回路6、制御手段を構成するCPU7、RAMなどのメモリ8、液晶ディスプレイなどの画像表示装置9、メモリカードなどの画像記録媒体10、レンズ及び絞りなどの光学系11、及び図示しない筐体、撮影ボタンや切替スイッチなどの操作手段、電源装置、入出力端子などを備えている。
【0034】
そして、CCD2は、電荷結合素子(CCD : charge coupled device)を用いたイメージセンサである電荷結合素子型の固体撮像素子であり、内部構造は、図2に示すように、フォトダイオードで構成される複数の画素21と、これら画素21間に配置された複数の垂直転送路22と、これら垂直転送路22の端部に接続された水平転送路23と、この水平転送路23に接続された電荷電圧変換部24となどを備えている。そして、各画素21の信号電荷は、各画素21に接続された電荷読出電極に加えられるパルスにより、一斉にあるいは特定の水平列である水平ラインのみが選択されて、垂直転送路22へ読み出され、さらに、一斉に垂直転送路22上を図中上から下方向に転送される。そして、水平転送路23へ到達すると、この水平転送路23を図中右から左方向へ1画素分ずつ転送され、さらに、電荷電圧変換部24で電圧信号に変換された後、外部に出力される。なお、以下、図2に示すように、各水平ラインについて、下側すなわち水平転送路23側から順に番号を付して説明する。
【0035】
また、CPU7は、いわゆるマイクロプロセッサであり、システムの制御を司っている。そして、この実施の形態では、CPU7は、少なくとも、光学系11の絞り制御及びフォーカス制御、CCD駆動回路6の制御を介してのCCD2の駆動制御、アナログ回路3の制御、画像処理回路5の制御、メモリ8に記録されるデータの処理、画像表示装置9の制御、画像記録媒体10への画像データの記録及び読み出しなどを行う。さらに、メモリ8は、安価なDRAMなどで構成され、CPU7のプログラム領域、CPU7及び画像処理回路5のワーク領域、画像記録媒体10への入出力バファ、画像表示装置9用のビデオバッファ、その他画像データの一時記録領域として共用される。
【0036】
そして、CCD2に入射する被写体光は、CPU7が光学系11の絞りなどを制御することにより光量調整される。そして、CCD2はCCD駆動回路6により駆動され、被写体光が光電変換された結果のアナログ映像信号をアナログ回路3へ出力する。そして、CPU7はCCD駆動回路6を介してCCD2の電子シャッタの制御なども行う。アナログ回路3は、相関2重サンプリング及びゲインコントロールアンプからなり、CCD2から出力されるアナログ映像信号のノイズ除去、及び映像信号の増幅などを行う。また、例えば、アナログ回路3のゲインコントロールアンプの増幅度などが、CPU7により制御される。そして、アナログ回路3の出力は、A/D変換器4へ入力され、このA/D変換器4でデジタル映像信号へと変換される。そして、変換された映像信号は、そのままメモリ8へ一時記録され、以後の処理を待つか、あるいは、画像処理回路5へ入力されて画像処理を施された後、メモリ8を介して画像表示装置9により表示され、あるいは使用者の意図により、画像記録媒体10へ動画像あるいは静止画像として記録される。また、メモリ8へ一時記録された処理前の画像データは、CPU7か、あるいは画像処理回路5により、あるいはこれら両者により、処理される。
【0037】
次に、本実施の形態の撮影動作を説明する。
【0038】
まず、撮影準備段階では、CCD2で撮影された映像は、動画像として画像表示装置9に連続的に表示され続けている。そして、撮像装置1の使用者は、この表示をファインダとして画角を決定し、画角が決まったところで図示しない撮影ボタンを押し下げるなどして撮影を意図する操作を行うことにより、その操作の瞬間の静止画あるいはその操作時から任意の時間の動画像が画像記録媒体10に記録される。
【0039】
ところで、撮像装置1のパンや主要被写体の移動、動作、画面内のその他の変化により、被写体の状況である撮影状況は常に変化し続けるため、CCD2の露光量、フォーカス、及びホワイトバランスを常に適正に維持するように、光学系11の絞りまたはCCD2の電子シャッタ、光学系11のフォーカス、画像処理回路5でのホワイトバランス処理を適正に制御する適正化制御をし続ける必要がある。本実施の形態では、露光制御、フォーカス制御、及びホワイトバランス制御もCPU7が行っている。すなわち、CPU7は、次々にメモリ8に記録され更新されていく画像データを所定間隔で測定し、CCD2の露光量状況、フォーカス状況、ホワイトバランス状況を常時監視している。
【0040】
そして、これらの状況に変動が生じ、いずれかの状況が適正の範囲から外れた場合には、再度適正の範囲になるように適正化制御を行う。ここで、被写体の撮影状況が緩やかに変化する場合には、通常動作の中で直ちに補正する適正化制御を完了して撮影状況に追従できる。一方、状況が急激に変動した際や、撮像装置1の起動直後の初期動作時には、被写体の撮影状況が全く不明になるため、決められた手順に沿って被写体の輝度、フォーカス、ホワイトバランスを再測定する必要が生じる。通常、これら再適正化制御あるいは初期測定動作(以下、初期適正化制御と称する)は、被写体の状況が全く分からない状態から始めるため、適正状況の判定すなわち適正条件に収束するまでに相当の時間がかかる。
【0041】
ここで、まず、従来の初期適正化制御であり、本実施の形態の通常動作のモードとなる比較例1について、図3を参照して説明する。なお、説明を容易にするため、ここでの動作は露光制御のみを行っているものとして説明する。
【0042】
すなわち、この動作では、出力画像として、CCD2から垂直同期毎に1フィールド分の画像データ((n−2)〜(n+2))が出力され、まず、あるフィールドで出力された画像データ(n−2)を元に、A(n−2)で画像の明るさ判定を行い、この判定の結果に基づいて光学系11の絞りあるいはCCD2の電子シャッタの制御を微少変化させ、露光条件が設定される。そして、この露光条件を設定する処理と同時に、画像データ(n−2)は、所定の画像処理を行われた後、画像データDisp(n−2)として画像表示装置9に表示される。
【0043】
そして、続く垂直同期のタイミングでは、CCD2において、A(n−2)で設定された条件での露光Bが行われると同時に、前の露光条件で撮影された画像データ(n−1)がCCD2から出力され、所定の画像処理を行われた後、画像データDisp(n−1)として画像表示装置9に表示される。
【0044】
そして、続く垂直同期のタイミングで、CCD2から、露光Bによる画像データ(n)が出力される。以下、再び、この画像データ(n)を元に、B(n)で画像の明るさ判定を行い、この判定の結果に基づいて光学系11の絞りあるいはCCD2の電子シャッタの制御を微少変化させ、露光条件が設定され、続く垂直同期のタイミングで、露光Cが行われる。この間、同様に、画像データ(n,n+1,…)は所定の画像処理を行われ、画像データ(Disp(n),Disp(n+1),…)として画像表示装置9に表示される。
【0045】
そして、このような処理を繰り返して、次第に適正な露光条件に収束させるようになっている。
【0046】
また、フォーカス制御の場合は、フォーカスを微少変化させつつ、コントラストなどを解析し、フォーカス値判定を繰り返して収束に向かう動作となるが、フォーカスを予め決められた範囲で機械的に変化させ、各フォーカス位置に対する画像あるいはフォーカス値をメモリ8などに記憶させておいて、その値、集められた画像あるいはフォーカス値を一度に解析して適正なフォーカス位置を求める構成も考えられる。
【0047】
このように、比較例1の構成では、ある垂直同期で出力された画像データに基づく制御が反映するのは2サイクル後の画像データであり、適正条件に収束するまでには、垂直同期毎に得られる画面あるいはフィールド画像が複数必要であり、初期適正化制御には相当の時間を要することになる。
【0048】
一方、初期適正化制御の高速化を図り、例えば、図4に示す比較例2の構成のように、画像の中心部の領域のみについて高速に読み出す高速読み出し動作を行い、露光、フォーカス、ホワイトバランス変化、判定のサイクルを倍速にする手法が考えられる。
【0049】
すなわち、この比較例2の構成では、垂直同期を比較例1の倍速とし、画面の中心部のみを切り出した一部画像データ(n−2)から、A(n−2)で画像の明るさ判定を行い露光条件を設定し、次の垂直同期のタイミングでこの露光条件で露光Bを行い、さらに次の垂直同期のタイミングで一部画像データ(n)が出力されるとのサイクルを繰り返す。このようにして、画像出力、判定、制御、露光のサイクルを倍速化できるようになっている。
【0050】
しかしながら、この構成では、高速読み出し動作中は、画面の一部分のみの一部画像データしか出力されないため、画像記録やファインダ機能用として相応しい画像データを得ることはできない。
【0051】
次に、図5を参照して、本発明の第1の実施の形態における初期適正化制御のモードの動作を説明する。
【0052】
この第1の実施の形態のCCD2は、電荷読出電極の配置により、1画面としての1フィールドの画面を、1画面を表示する時間以内にすなわち従来の1フィールド分の垂直同期のタイミング以内で、2分割して読み出し可能に構成されている。なお、どのように分割するかとの点については特に限定されるものではないが、例えば、この第1の実施の形態は、1フィールドを1ライン毎に交互に分割する構成が採られている。そして、この構成では、CCD2が一般的なテレビ表示用のインターレース対応とすると、奇数フィールドの画像データ及び偶数フィールドの画像データがそれぞれ2分割された分割画像データが出力され、すなわち、奇数フィールドの第1ライン群及び第2ライン群、偶数フィールドの第1ライン群及び第2ライン群に分割される。
【0053】
すなわち、図2を参照して説明すると、通常動作では、奇数フィールドでは、奇数番目の水平ライン(以下、奇数ラインと称する)1,3,5,7,9,11…が選択され、各画素21から信号電荷が垂直転送路22に読み出され、水平転送路23から電荷電圧変換部24を介してアナログ映像信号の画像データが順次外部に出力される。これに対して、この実施の形態では、この奇数フィールドの内、まず、第1ライン群として1,5,9,…が選択され、アナログ映像信号の分割画像データが順次外部に出力された後、第2ライン群として3,7,11…が選択され、アナログ映像信号の分割画像データが順次外部に出力される。そして、1フィールドを2個のライン群に分割した本実施の形態では、垂直同期の速度を2倍とし、垂直転送路22の転送速度を2倍とすることにより、1ライン群あたりの読み出し時間を1フィールドの読み出し時間の半分に設定する。そこで、画像データの1画面を表示する時間以内に、すなわち、1フィールドの読み出し時間内に、1フィールドの画像データを構成可能な複数、本実施の形態では2枚の分割画像データが出力される。
【0054】
そして、偶数フィールドでも、同様に、1フィールドの読み出し時間内に、偶数番目の水平ライン(以下、偶数ラインと称する)2,4,6,8,10,12…を第1ライン群2,6,10,…と第2ライン群4,8,12…との2群に分けてアナログ映像信号の分割画像データが順次外部に出力される。
【0055】
次に、この第1の実施の形態の初期適正化制御を図5を参照して説明する。なお、この説明においても、説明を容易にするため、露光制御のみを行っているものとして説明する。
【0056】
すなわち、この初期適正化制御では、CCD2から垂直同期毎に1フィールドを分割して構成するライン群の画像である分割画像データ((n−2a)〜(n+2b))が出力される。そして、この垂直同期は、1フィールドを1枚の画像データで構成する場合の2倍の速度になっている。まず、ある垂直同期で出力された奇数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−2a)をメモリ8に一時記録すると同時に、この分割画像データ(n−2a)により、明るさ判定A(n−2)を行い、次の露光制御を行う。また、この明るさ判定A(n−2)と同時に、以前の垂直同期で出力された分割画像データに基づく明るさ判定による露光(A_b)が行われている。
【0057】
次いで、次の垂直同期では、明るさ判定A(n−2)に基づき次の偶数フィールドの露光(B_a)が行われるとともに、前の露光(A_b)により、奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−2b)が出力される。そして、この奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−2b)の出力に合わせて、先に出力されメモリ8に記録されていた奇数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−2a)はメモリ8から読み出され、画像処理回路5で1枚の奇数フィールドの画像データが合成して生成され、画像表示装置9に画像データDisp(n−2)として表示される。
【0058】
次いで、次の垂直同期では、明るさ判定A(n−2)に基づき次の偶数フィールドの露光(B_b)が行われるとともに、前の露光(B_a)により、偶数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−1a)が出力され、メモリ8に一時記録すると同時に、この分割画像データ(n−1a)により、明るさ判定B(n−1a)を行い、次の露光制御を行う。
【0059】
さらに、次の垂直同期では、明るさ判定B(n−1a)に基づき次の奇数フィールドの露光(C_a)が行われるとともに、前の露光(B_b)により、偶数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−1b)が出力される。そして、この偶数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−1b)の出力に合わせて、先に出力されメモリ8に記録されていた偶数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−1a)はメモリ8から読み出され、画像処理回路5で1枚の偶数フィールドの画像データが合成して生成され、画像表示装置9に画像データDisp(n−1)として表示される。
【0060】
以下同様に、奇数フィールドの第1ライン群の分割画像データ、奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第1ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第2ライン群の分割画像データの順に読み出され、1枚のフィールドの画像データを合成により生成して表示しつつ、明るさ判定及び露光制御が行われる。
【0061】
このように、本実施の形態によれば、固体撮像素子の駆動方法及びそれを用いた撮像装置に関し、初期適正化制御について、画像出力、判定及び制御、露光のサイクルを通常動作の半分の時間に短縮し、高速化しつつ、画像表示も同時に行えるため、初期測定動作の間の画像記録及びファインダ表示に影響を与えず、初期適正化制御と同時に画像記録及びファインダ表示が可能になる。
【0062】
すなわち、1フィールドの表示で読み出されるラインを分割して読み出すことのできる撮像素子としてのCCD2を用い、1フィールドの画像を複数に分割して読み出し、露出、フォーカス、ホワイトバランスなどの判定、制御を通常よりも高速に行い、分割して読み出した分割画像データが1フィールドの構成分揃った時点で、表示用の画像データを再構成して画像表示装置9に表示するとの動作を繰り返すことにより、ファインダ機能及び動画記録を維持しつつ、高速に初期適正化制御を行うことができる。
【0063】
すなわち、画像表示装置9に表示する動画の1コマ分の画像を1コマの表示にかかる時間よりも高速に複数回に分けて獲得し、獲得した分割画像データを用いて、1コマの画像表示の速度より高速に初期適正化制御を実行できるとともに、複数の分割画像データが1コマ分揃った時点で、表示用の画像データを再構成し、画像表示を通常の表示速度で表示できる。これにより、露出(AE)やフォーカス(AF)などの初期適正化制御を画像表示速度に制限されずに高速に実行できると同時に、画像表示及び画像記録も通常の速度で行うことができる。そこで、起動直後の撮影や、撮影中であっても突然激しくシーンが変化した場合などでも、画像表示及び画像記録を可能としつつ、高速に初期適正化制御を実行でき、使用者の意図する場面の記録を可能にできる。
【0064】
また、この構成によれば、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素を重ならないように単に選択的に読み出して生成するため、分割画像データを容易に生成できるとともに、単純な合成により1画面を構成する画像データを容易に生成でき、回路を簡略化し、あるいは回路の負荷を軽減して、製造コストを低減できる。
【0065】
なお、この初期適正化制御は、常時行うか、あるいは、ある程度収束が見られた時点で、この初期適正化制御のモードから、1フィールドを1枚の画像データで構成する通常動作のモードに切り替え、消費電力の節約などを図ることもできる。また、この切り替えは、CPU7が画像データを監視して自動的に行うことにより操作を容易にでき、あるいは、手動により切り替え可能として、使用者の意図をより反映することもできる。
【0066】
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。この構成は、1コマの分割化を、組み合わせの異なる複数のライン加算を行うことで実現するものである。なお、撮像装置1及びCCD2の構成は、図1に示す構成と同様である。
【0067】
そして、この構成においても、CCD2は、CCD駆動回路6により駆動方法が切り替えられ、すなわち、1フィールドを1枚の画像データで構成する通常動作と、1フィールドを2分割した分割画像データとして読み出す初期適正化制御とが切り替えられ、この初期適正化制御においても、図5に示すように、CCD2から垂直同期毎に1フィールドの画像データを構成可能な複数のライン群の分割画像データ((n−2a)〜(n+2b))が出力されるとともに、この垂直同期は、1フィールドを1枚の画像データで構成する場合の2倍の速度になっている。
【0068】
さらに、この構成では、隣接する2ラインが所定の組み合わせで加算されて出力され、加算の組み合わせを変えながら複数回にわたって読み出すことにより、複数の分割画像データを生成するようになっている。
【0069】
すなわち、まず、ある垂直同期で出力される奇数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−2a)は、読み出しの過程で、1番目のラインと2番目のライン、3番目のラインと4番目のライン、…とがそれぞれ互いに加算して出力される。すなわち、例えば、奇数フィールドで出力される奇数ライン(1,3,5,7,9,11…)については、1+3,5+7,9+11…、と隣接する2ラインを加算して出力する。また、この加算は、例えばCCD2の水平転送路23を止めたまま、連続する2ライン分を水平転送路23へ転送するなどの方法により容易に実現される。そして、出力された分割画像データは、上記の第1の実施の形態と同様に、メモリ8に一時記録されると同時に、この分割画像データ(n−2a)により、明るさ判定A(n−2)を行い、次の露光制御を行う。また、この明るさ判定A(n−2)と同時に、以前の垂直同期で出力された分割画像データに基づく明るさ判定による露光(A_b)が行われている。
【0070】
次いで、次の垂直同期では、明るさ判定A(n−2)に基づき次の偶数フィールドの露光(B_a)が行われるとともに、前の露光(A_b)により、奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−2b)が出力される。そして、この奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−2b)は、奇数ライン(1,3,5,7,9,11…)について、1,3+5,7+9,11+13…と隣接する2ラインを加算して出力する。そして、この奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−2b)の出力に合わせて、先に出力されメモリ8に記録されていた奇数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−2a)がメモリ8から読み出され、画像処理回路5で1枚の奇数フィールドの画像データが演算して生成され、画像表示装置9に画像データDisp(n−2)として表示される。
【0071】
次いで、次の垂直同期では、明るさ判定A(n−2)に基づき偶数フィールドの第2ライン群の露光(B_b)が行われるとともに、前の露光(B_a)により、偶数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−1a)が出力され、メモリ8に一時記録すると同時に、この分割画像データ(n−1a)により、明るさ判定B(n−1a)を行い、次の露光制御を行う。そして、この分割画像データ(n−1a)では、偶数フィールドで出力される偶数ライン(2,4,6,8,10,12…)について、2+4,6+8,10+12…と隣接する2ラインを加算して出力する。
【0072】
さらに、次の垂直同期では、明るさ判定B(n−1a)に基づき次の奇数フィールドの露光(C_a)が行われるとともに、前の露光(B_b)により、偶数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−1b)が出力される。そして、この偶数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−1b)の出力に合わせて、先に出力されメモリ8に記録されていた偶数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−1a)はメモリ8から読み出され、画像処理回路5で1枚の偶数フィールドの画像データが演算して生成され、画像表示装置9に画像データDisp(n−1)として表示される。そして、この分割画像データ(n−1b)では、偶数フィールドで出力される偶数ライン(2,4,6,8,10,12…)について、2,4+6,8+10,12+14…と隣接する2ラインを加算して出力する。
【0073】
以下同様に、奇数フィールドの第1ライン群の分割画像データ、奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第1ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第2ライン群の分割画像データの順に読み出され、1枚のフィールドの画像データを演算して生成して表示しつつ、明るさ判定及び露光制御が行われる。
【0074】
このように、この第2の実施の形態では、撮像素子であるCCD2の1フィールド分の画像を、ライン加算を行い、加算の組み合わせを変えながら、複数回にわたって読み出し、このように分割されたフィールド画像である分割画像データにより、露出、フォーカス、ホワイトバランスなどの判定、制御を通常よりも高速に行うとともに、このように複数回にわたり読み出された分割画像データから表示用の画像データを再構成して画像表示装置9に表示するとの動作を繰り返すことにより、ファインダ機能及び動画記録を維持しつつ、高速に適正化制御を行うことができる。さらに、第1の実施の形態の構成及び効果に加え、フィールドを分割する手法にライン加算を取り入れたため、感度を向上でき、画像出力、判定及び制御、露光のサイクルが例えば半分の時間に短縮され、露光時間が短くなったためにCCD2の感度不足が問題となる条件においても、従来同様の感度を得ることができる。また、ライン加算は、手法によっては、特別な電極構造のCCDを用いることなく実現可能であり、製造コストを抑制できる。
【0075】
なお、撮像素子であるCCDとしては、例えば、奇数フィールドでは、1+2,3+4,5+6,7+8,9+10…、偶数フィールドでは、1,2+3,4+5,6+7,8+9,10+11…、のように事前に加算を行って出力する構造のCCDも存在する。そして、このようなCCDを用いる場合には、例えば、奇数フィールドの第1ライン群は、(1+2)+(3+4),(5+6)+(7+8)…、奇数フィールドの第2ライン群は、(1+2),(3+4)+(5+6),(7+8)+(9+10)…、との組み合わせで分割、加算を行うことにより、上記の第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0076】
また、上記の第2の実施の形態では、2個のライン同士を加算し、いわばライン加算数を2としたが、この構成に限られず、任意の数、例えば3個以上のライン同士を加算することもでき、あるいは、適宜の数のライン加算同士を組み合わせることもできる。例えば、3個のライン同士を加算する構成では、奇数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−2a)は、1+3+5,7+9+11,13+15+17…、とし、奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−2b)は、3+5+7,9+11+13,15+17+19,…とすることができる。
【0077】
このように、3個以上のライン同士を加算する構成は、CCD2が画像表示装置9の走査線数以上のライン数をもつ場合に特に有効である。
【0078】
また、この第2の実施の形態についても、第1の実施の形態と同様に、常時行うか、あるいは、ある程度収束が見られた時点で、1フィールドを1枚の画像データで構成する通常動作に切り替え、消費電力の節約などを図ることができる。
【0079】
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。なお、撮像装置1及びCCD2の構成は、図1に示す構成と同様である。
【0080】
そして、この実施の形態では、上記の各実施の形態と同様に、奇数フィールドの第1ライン群の分割画像データ、奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第1ライン群の分割画像データ、偶数フィールドの第2ライン群の分割画像データの順に読み出され、1枚のフィールドの画像データを生成して表示しつつ、明るさ判定及び露光制御が行われる。
【0081】
ここで、第1の実施の形態では、奇数フィールドの第1ライン群は、1,5,9,13…が選択され出力されるが、この第3の実施の形態では、例えば分割画像データ(n−2a)など奇数フィールドの第1ライン群は、1+5,9+13…と、奇数ラインの一つおきの2ライン(第1の実施の形態におけるライン群において隣り合う2ライン)が加算されて生成され出力される。
【0082】
また、第1の実施の形態では、奇数フィールドの第2ライン群は、3,7,11,15…が選択され出力されるが、この第3の実施の形態では、例えば分割画像データ(n−2b)など奇数フィールドの第2ライン群は、3+7,11+15…と、奇数ラインの一つおきの2ライン(第1の実施の形態におけるライン群において隣り合う2ライン)が加算されて生成され出力される。
【0083】
そして、第1及び第2の実施の形態と同様の手法により、これら生成され出力された分割画像データ同士を用いて、表示用の1フィールド分の画像データが作られる。また、画像出力、判定及び制御、露光のサイクルについても、第1及び第2の実施の形態と同様の手法により実行される。
【0084】
このように、この第3の実施の形態では、1フィールドの表示で読み出されるラインを分割して読み出すことのできる撮像素子としてのCCD2を用い、1フィールドの画像を複数に分割し、さらに複数のラインを加算して読み出し、露出、フォーカス、ホワイトバランスなどの判定、制御を通常よりも高速に行い、分割し加算して読み出した分割画像データが1フィールドの構成分揃った時点で、表示用の画像データを再構成して画像表示装置9に表示するとの動作を繰り返すことにより、ファインダ機能及び動画等の記録を維持しつつ、高速に初期適正化制御を行うことができる。さらに、第1の実施の形態の構成及び効果に加え、フィールド分割にライン加算を取り入れたため、感度を向上でき、画像出力、判定及び制御、露光のサイクルが例えば半分の時間に短縮され、露光時間が短くなったためにCCD2の感度不足が問題となる条件においても、従来同様あるいは従来以上の感度を得ることができる。
【0085】
なお、上記の第3の実施の形態では、2個のライン同士を加算し、いわばライン加算数を2としたが、この構成に限られず、任意の数、例えば3個以上のライン同士を加算することもでき、あるいは、適宜の数のライン加算同士を組み合わせることもできる。例えば、3個のライン同士を加算する構成では、奇数フィールドの第1ライン群の分割画像データ(n−2a)は、1+5+9,13+17+21…、とし、奇数フィールドの第2ライン群の分割画像データ(n−2b)は、3+7+11,15+19+23,…とすることができる。
【0086】
このように、3個以上のライン同士を加算する構成は、CCD2が画像表示装置9の走査線数以上のライン数をもつ場合に特に有効である。
【0087】
また、この第3の実施の形態についても、第1の実施の形態と同様に、常時行うか、あるいは、ある程度収束が見られた時点で、1フィールドを1枚の画像データで構成する通常動作に切り替え、消費電力の節約などを図ることもできる。
【0088】
なお、上記の各実施の形態では、1フィールドの画面を2分割して読み出したが、この構成に限られず、1フィールドの画面を再現可能な状態で3個以上の複数に分割して読み出すこともできる。また、水平のライン単位で分割する他、垂直転送路単位で分割し、あるいは、ラインと垂直転送路の組み合わせにより、市松模様状に分割して読み出し、あるいは、矩形状の領域とこの矩形状の領域を囲む枠状の領域として読み出し、初期適正化制御の際の精度の向上を図ることもできる。
【0089】
【発明の効果】
請求項1記載の撮像装置の制御方法によれば、1画面を表示する時間以内に読み出した分割画像データの一部を用いることにより、撮影状況に応じて迅速に制御できる。複数の分割画像データを用いて1画面を構成する画像データを生成することにより、制御と同時に画像データを利用できる。
【0090】
請求項2記載の撮像装置の制御方法によれば、請求項1記載の効果に加え、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素を選択的に読み出して生成するため、分割画像データを容易に生成できるとともに、合成により1画面を構成する画像データを容易に生成できる。
【0091】
請求項3記載の撮像装置の制御方法によれば、請求項2記載の効果に加え、分割画像データは、画像データを構成する画素の信号電荷を加算しながら読み出すため、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向を是正できる。
【0092】
請求項4記載の撮像装置の制御方法によれば、請求項1記載の効果に加え、複数の分割画像データは、画像データを構成する画素の加算の組み合わせを変えて生成するため、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向を是正できる。
【0093】
請求項5記載の撮像装置の制御方法によれば、請求項1ないし4いずれか一記載の効果に加え、請求項1ないし4いずれか一記載の制御方法を用いることにより、迅速に制御でき、他の制御方法を用いることにより、消費電力の節約を図ることができる。
【0094】
請求項6記載の撮像装置によれば、1画面を表示する時間以内に読み出した分割画像データの一部を用いることにより、撮影状況に応じて迅速に制御できる。複数の分割画像データを用いて1画面を構成する画像データを生成することにより、制御と同時に画像データを利用できる。
【0095】
請求項7記載の撮像装置によれば、請求項6記載の効果に加え、撮像素子は、複数の画素を備えた固体撮像素子であり、画像データは、水平ライン単位で分割して分割画像データとして読み出すため、固体撮像素子の制御により、分割画像データを容易に読み出しでき、装置に要するコストを低減できる。
【0096】
請求項8記載の撮像装置によれば、請求項6または7記載の効果に加え、撮像素子は、画素の信号電荷を加算しながら読み出すため、感度が向上し、高速化による感度不足の傾向を是正できる。
【0097】
請求項9記載の撮像装置によれば、請求項6ないし8記載の効果に加え、撮像素子から複数の分割画像データを読み出して利用する初期適正化制御を行うモードにより、迅速に制御でき、撮像素子から1画面を構成可能な画像データを読み出して利用する通常動作を行うモードにより、消費電力の節約を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撮像装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図2】同上撮像装置の撮像素子を示す構成図である。
【図3】比較例1の撮像装置の動作を示す説明図である。
【図4】比較例2の撮像装置の動作を示す説明図である。
【図5】本発明の撮像装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
1 撮像装置
2 撮像素子としての固体撮像素子であるCCD
5 制御手段を構成する画像処理回路
6 制御手段を構成するCCD駆動回路
7 制御手段を構成するCPU
21 画素
Disp(n−2)〜Disp(n+2) 画像データ
(n−2a)〜(n+2b) 分割画像データ
Claims (9)
- 撮像素子から1画面を構成する画像データを複数の分割画像データとして前記1画面を表示する時間以内に読み出し、
前記分割画像データの少なくとも1部を用いて撮影状況に応じて制御するとともに、前記分割画像データの複数を用いて1画面を構成する画像データを生成する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 複数の分割画像データは、画像データを構成する画素を選択的に読み出して生成する
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置の制御方法。 - 分割画像データは、画像データを構成する画素の信号電荷を加算しながら読み出す
ことを特徴とする請求項2記載の撮像装置の制御方法。 - 複数の分割画像データは、画像データを構成する画素の加算の組み合わせを変えて生成する
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置の制御方法。 - 請求項1ないし4いずれか一記載の制御方法と、
撮像素子から1画面を構成する画像データを1個の画像データとして読み出す制御方法とを切り替え制御する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 1画面を構成する画像データを複数の分割画像データとして前記1画面を表示する時間以内に読み出し可能な撮像素子と、
前記分割画像データの少なくとも1部を用いて撮影状況に応じて制御するとともに、前記分割画像データの複数を用いて1画面を構成する画像データを生成する制御手段と
を具備したことを特徴とする撮像装置。 - 撮像素子は、複数の画素を備えた固体撮像素子であり、画像データは、水平ライン単位で分割して分割画像データとして読み出す
ことを特徴とする請求項6記載の撮像装置。 - 撮像素子は、画素の信号電荷を加算しながら読み出す
ことを特徴とする請求項6または7記載の撮像装置。 - 制御手段は、
撮像素子から複数の分割画像データを読み出して利用する初期適正化制御を行うモードと、
前記撮像素子から1画面を構成可能な画像データを読み出して利用する通常動作を行うモードとを切り替え制御する
ことを特徴とする請求項6ないし8記載の撮像装置。
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2002
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