JP2006157153A - Imaging apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、撮像装置と撮像方法に関する。詳しくは、撮像画像の画像信号を生成してメモリに記憶し、このメモリから読み出した複数フレームの画像信号を用いてフィルタリング処理を行い、時間分解能を保存したシャッタ画像を生成するものである。また、フィルタリング処理を行い、撮像手段で生成された画像信号よりもフレームレートの高い画像信号を生成するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging method. Specifically, an image signal of a captured image is generated and stored in a memory, and a filtering process is performed using a plurality of frames of image signals read from the memory to generate a shutter image that preserves time resolution. Also, filtering processing is performed to generate an image signal having a higher frame rate than the image signal generated by the imaging means.
撮像装置では、被写体を撮像する際のフレームレート(以下「撮像フレームレート」という)を可変して、被写体の動きを実際の速度とは異なる速度で表示することが可能とされている。例えば、撮像フレームレートで撮像を行い得られた画像信号を撮像フレームレートよりも低いフレームレートで再生すれば、被写体の動きが実際の速度よりも遅くなったスロー再生画像を得ることができる。 In the imaging apparatus, it is possible to display a movement of the subject at a speed different from the actual speed by changing a frame rate (hereinafter referred to as “imaging frame rate”) when imaging the subject. For example, if an image signal obtained by imaging at an imaging frame rate is reproduced at a frame rate lower than the imaging frame rate, a slow reproduction image in which the movement of the subject is slower than the actual speed can be obtained.
また、撮像装置では、特許文献1のビデオカメラのように、2フィールド続けて同じ画像を出力することで、電荷蓄積期間を約2フィールド期間まで長くしたり、1フィールド毎に撮像素子からの読み出しを行い、前フィールドの画像信号をメモリに記憶させて、この記憶された画像信号と現在の画像信号と加えてその平均値を画像信号として出力することで、スローシャッタ画像を生成することが行われている。
Further, in the imaging apparatus, as in the video camera of
ところで、上述のように2フィールド続けて同じ画像を出力すると、動きの滑らかなスローシャッタ画像を得ることができない。また、1フィールド毎に撮像素子からの読み出しを行い、前フィールドの画像信号と現在の画像信号と加えてその平均値を画像信号として出力する場合には、スローシャッタ画像として2フィールドを平均した画像しか得ることができない。さらに、ビデオカメラで生成される画像信号は撮像素子の撮像フレームレートに固定されたものとなってしまう。 By the way, if the same image is output continuously for two fields as described above, a slow shutter image with smooth movement cannot be obtained. In addition, when reading from the image sensor for each field and outputting an average value as an image signal in addition to the image signal of the previous field and the current image signal, an image obtained by averaging two fields as a slow shutter image Can only get. Furthermore, the image signal generated by the video camera is fixed to the imaging frame rate of the imaging device.
そこで、この発明では、動きが滑らかで所望のシャッタ速度であるシャッタ画像や、撮像フレームレートと異なるフレームレートの撮像画像を生成できる撮像装置と撮像方法を提供するものである。 Therefore, the present invention provides an imaging apparatus and an imaging method capable of generating a shutter image having a smooth motion and a desired shutter speed, and a captured image having a frame rate different from the imaging frame rate.
この発明に係る撮像装置は、撮像画像の画像信号を生成する撮像素子と、撮像素子で生成された画像信号をディジタルの画像信号に変換する変換手段と、変換手段で得られた画像信号を記憶するメモリと、メモリへの画像信号の書き込みとメモリからの画像信号の読み出しを制御するメモリ制御手段と、メモリ制御手段によってメモリから読み出した画像信号を用いてフィルタリング処理を行う信号処理手段とを有し、信号処理手段は、メモリ制御手段によって読み出された複数フレームの画像信号を用いてフィルタリング処理を行い、時間分解能を保存したシャッタ画像を生成するものである。 An imaging device according to the present invention stores an image sensor that generates an image signal of a captured image, a conversion unit that converts the image signal generated by the image sensor into a digital image signal, and an image signal obtained by the conversion unit A memory control unit, a memory control unit for controlling writing of an image signal to the memory and a reading of the image signal from the memory, and a signal processing unit for performing a filtering process using the image signal read from the memory by the memory control unit. The signal processing means performs a filtering process using the image signals of a plurality of frames read by the memory control means, and generates a shutter image that preserves the time resolution.
また、撮像画像の画像信号を生成する撮像素子と、撮像素子で生成された画像信号をディジタルの画像信号に変換する変換手段と、変換手段で得られた画像信号を記憶するメモリと、メモリへの画像信号の書き込みとメモリからの画像信号の読み出しを制御するメモリ制御手段と、メモリ制御手段によってメモリから読み出した画像信号を用いてフィルタリング処理を行う信号処理手段を有し、信号処理手段は、フィルタリング処理を行って撮像素子で生成された画像信号よりもフレームレートの高い画像信号を生成するものである。 In addition, an image sensor that generates an image signal of a captured image, a conversion unit that converts the image signal generated by the image sensor into a digital image signal, a memory that stores the image signal obtained by the conversion unit, and a memory A memory control unit that controls writing of the image signal and reading of the image signal from the memory, and a signal processing unit that performs a filtering process using the image signal read from the memory by the memory control unit. Filtering processing is performed to generate an image signal having a higher frame rate than the image signal generated by the image sensor.
この発明に係る撮像方法は、撮像画像の画像信号を生成する撮像工程と、撮像工程で生成された画像信号をディジタルの画像信号に変換する変換工程と、変換工程で得られた画像信号のメモリへの書き込みと該メモリからの画像信号の読み出しを制御するメモリ制御工程と、メモリ制御工程でメモリから読み出した画像信号を用いてフィルタリング処理を行う信号処理工程とを有し、信号処理工程では、メモリ制御工程によって読み出された複数フレームの画像信号を用いてフィルタリング処理を行い、時間分解能を保存したシャッタ画像を生成するものである。 An imaging method according to the present invention includes an imaging process for generating an image signal of a captured image, a conversion process for converting the image signal generated in the imaging process into a digital image signal, and a memory for the image signal obtained in the conversion process A memory control process for controlling writing to and reading of an image signal from the memory, and a signal processing process for performing a filtering process using the image signal read from the memory in the memory control process. In the signal processing process, Filtering processing is performed using the image signals of a plurality of frames read out by the memory control process, and a shutter image storing time resolution is generated.
また、撮像画像の画像信号を生成する撮像工程と、撮像工程で生成された画像信号をディジタルの画像信号に変換する変換工程と、変換工程で得られた画像信号のメモリへの書き込みと該メモリからの画像信号の読み出しを制御するメモリ制御工程と、メモリ制御工程によってメモリから読み出した画像信号を用いてフィルタリング処理を行う信号処理工程を有し、信号処理工程では、フィルタリング処理を行って撮像工程で生成された画像信号よりもフレームレートの高い画像信号を生成するものである。 In addition, an imaging process for generating an image signal of a captured image, a conversion process for converting the image signal generated in the imaging process into a digital image signal, writing of the image signal obtained in the conversion process into a memory, and the memory A memory control process for controlling reading of an image signal from the memory, and a signal processing process for performing a filtering process using the image signal read from the memory by the memory control process. In the signal processing process, an imaging process is performed by performing a filtering process. An image signal having a frame rate higher than that of the image signal generated in (1) is generated.
この発明においては、撮像画像の画像信号をメモリに書き込み、このメモリに書き込まれた画像信号を読み出してフィルタに供給し、メモリから読み出された複数フレームの画像信号のフィルタリング処理を行うことで、時間分解能を保存したシャッタ画像が生成される。このシャッタ画像の生成では、シャッタ速度に応じたタップ範囲がシャッタ画像のフレームレートに応じて移動されて、このタップ範囲内の複数フレームの画像信号がメモリから読み出されて、フィルタリング処理が行われる。また、シャッタ画像のフレームレートが撮像フレームレートの「1/m倍(m:正の整数)」であるとき、このタップ範囲がmフレーム分ずらして移動される。さらに撮像フレームレートがFA[フレーム/秒]、シャッタ速度がSS[秒]であるとき、「ceil(FA×SS)」フレーム分の撮像画像を少なくとも含む範囲がタップ範囲とされる。また、フィルタリング処理では、撮像フレームレートよりも高いフレームレートの画像信号が生成される。 In the present invention, the image signal of the captured image is written in the memory, the image signal written in the memory is read and supplied to the filter, and the filtering process of the image signals of a plurality of frames read from the memory is performed. A shutter image storing the time resolution is generated. In the generation of the shutter image, the tap range corresponding to the shutter speed is moved according to the frame rate of the shutter image, and image signals of a plurality of frames within the tap range are read from the memory, and filtering processing is performed. . Further, when the frame rate of the shutter image is “1 / m times (m: positive integer)” of the imaging frame rate, this tap range is shifted by m frames. Further, when the imaging frame rate is FA [frames / second] and the shutter speed is SS [seconds], a range including at least captured images for “ceil (FA × SS)” frames is set as a tap range. In the filtering process, an image signal having a frame rate higher than the imaging frame rate is generated.
この発明によれば、メモリから読み出された複数フレームの画像信号を用いて信号フィルタリング処理を行い、時間分解能を保存したシャッタ画像が生成される。このため、シャッタ動作を行ったときの撮像画像を記録媒体に記録する前に、例えば電子ビューファインダ等を用いて確認することができる。また、暗所を撮影しても比較的明るい撮影画像を得ることができる。 According to the present invention, a signal filtering process is performed using the image signals of a plurality of frames read from the memory, and a shutter image in which time resolution is stored is generated. For this reason, before recording the captured image when the shutter operation is performed on the recording medium, it can be confirmed using, for example, an electronic viewfinder. Moreover, a relatively bright photographed image can be obtained even in a dark place.
また、シャッタ速度に応じたタップ範囲がシャッタ画像のフレームレートに応じて移動されて、このタップ範囲内の複数フレームの画像信号が読み出されてフィルタリング処理される。また、シャッタ画像のフレームレートが生成される画像信号の撮像フレームレートの「1/m倍(m:正の整数)」であるとき、タップ範囲がmフレーム分ずらして移動される。このため、表示フレームレートの時間分解能で、表示フレームレートのフレーム間隔よりもシャッタ時間の長いシャッタ画像を得ることができる。また、動きの滑らかなシャッタ画像を得ることができる。 Further, the tap range corresponding to the shutter speed is moved according to the frame rate of the shutter image, and image signals of a plurality of frames within this tap range are read out and subjected to filtering processing. When the frame rate of the shutter image is “1 / m times (m: positive integer)” of the imaging frame rate of the generated image signal, the tap range is shifted by m frames. Therefore, it is possible to obtain a shutter image having a shutter time longer than the frame interval of the display frame rate with time resolution of the display frame rate. In addition, a shutter image with smooth movement can be obtained.
さらに、画像信号の撮像フレームレートがFA[フレーム/秒]、シャッタ速度がSS[秒]であるとき、「ceil(FA×SS)」フレーム分の撮像画像をなくとも含む範囲がタップ範囲とされるので、シャッタ時間よりも多くのフレームの撮像画像を用いて種々のフィルタ処理等が行われた所望のシャッタ速度のシャッタ画像を得ることができる。 Furthermore, when the imaging frame rate of the image signal is FA [frames / second] and the shutter speed is SS [seconds], a range including at least a captured image of “ceil (FA × SS)” frames is set as the tap range. Therefore, it is possible to obtain a shutter image having a desired shutter speed in which various filter processes and the like are performed using captured images of frames longer than the shutter time.
また、フィルタリング処理を行って画像信号よりもフレームレートの高い画像信号を生成することができるので、より高速な撮像画像の画像信号を生成できる。 Further, since an image signal having a frame rate higher than that of the image signal can be generated by performing the filtering process, an image signal of a higher-speed captured image can be generated.
以下、図を参照しながら、この発明の形態について説明する。図1は、撮像装置10の構成を示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the
撮像部11は、例えばCMOS型やCCD型の固体撮像素子を用いて、撮像フレームレートの撮像信号を生成する。この撮像フレームレートは、撮像画像を記録媒体に記録するときの記録フレームレートや電子ビューファインダ表示画像の表示フレームレート以上のフレームレートとする。
The
図2は、例えばカラムアンプ方式のCMOS型固体撮像素子を用いて構成された撮像部11の構成を示すブロック図である。この撮像部11は、例えば1クロックで4画素の画素信号を並列に出力することで、1クロックで1画素の画素信号を出力する撮像部に比べて、4倍の撮像フレームレートを実現する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
垂直走査制御回路111は、画素信号を読み出すラインの選択を行う。水平走査制御回路112は、画素列選択回路113を駆動して、画素信号を読み出す水平方向の画素位置の選択を行う。画素列選択回路113は、ライン方向に対して直交する方向の画素列に一方の端子を接続して他方の端子を出力アンプ114と接続したスイッチ群113swで構成されている。
The vertical scanning control circuit 111 selects a line from which a pixel signal is read. The horizontal
出力アンプ114は、1クロックで出力する画素信号の数に合わせて並列に設けるものとして、各出力アンプ114に画素列選択回路113のスイッチ群113swを振り分けて接続する。例えば1クロックで4画素の画素信号を並列に出力するときには、4個の出力アンプ114-1〜114-4を並列に設ける。また、出力アンプ114-1には、「4L+1(Lは0または正の整数)」番目に位置する画素列と接続されるスイッチ113sw-(4L+1)を接続する。同様に、出力アンプ114-2〜114-4には、「4L+2」〜「4L+4」番目に位置する画素列と接続されるスイッチ113sw-(4L+2)〜113sw-(4L+4)をそれぞれ接続する。
The
ここで、垂直走査制御回路111は、1ライン目の画素の画素信号読み出しを行い、水平走査制御回路112は、画素列選択回路113のスイッチ113sw-1〜113sw-4を同時にオン状態とする。このとき、出力アンプ114-1〜114-4からは、画素P(1,1)〜P(4,1)の画素信号Sp-(1,1)〜Sp-(4,1)が並列に出力される。水平走査制御回路112は、次のクロックで画素列選択回路113のスイッチ113sw-5〜113sw-8を同時にオン状態とする。このとき、出力アンプ114-1〜114-16からは、画素P(5,1)〜P(8,1)の画素信号Sp-(5,1)〜Sp-(8,1)が出力される。以下同様にして、4画素単位で画素信号を並列に繰り返し出力することで、1クロックで1画素の画素信号を出力する撮像部に比べて、4倍のフレームレートの画像信号SAを出力できる。
Here, the vertical scanning control circuit 111 reads the pixel signal of the pixels on the first line, and the horizontal
また、図3に示すように、例えばカラムA/D変換方式のCMOS型固体撮像素子を用いて撮像部11aを構成して、ディジタルの画像信号DAを出力させるものとして良い。この場合、アナログ−ディジタル変換を行うA/D変換処理部113adは、画素列選択回路113のスイッチ113swの信号入力側あるいは信号出力側に設ける。A/D変換処理部113adは、各画素から読み出されたアナログの画素信号をディジタルの画素信号に変換して、出力アンプ114に供給する。また、A/D変換処理部113adに供給される画素信号は、ライン方向と直交する方向に連続する画素の画素信号である。一方、図2の出力アンプ114から並列に出力される画像信号SAは、水平方向に4画素分離れた画素の信号が連続したものである。このため、並列に出力される画像信号SAをそれぞれプリフィルタを通して折り返し成分を除去してからアナログ−ディジタル変換すると、フィルタ処理の結果が並列出力数に応じて離れた画素位置に影響を及ぼす生じるおそれがある。しかし、A/D変換処理部113adにプリフィルタ(図示せず)を設けるものとすれば、ライン方向と直交する方向に連続する画素の画素信号が供給されるので、プリフィルタは、離れた画素位置に影響を及ぼすことなく良好に折り返し成分を除去できる。
In addition, as shown in FIG. 3, for example, an imaging unit 11a may be configured using a column A / D conversion type CMOS solid-state imaging device to output a digital image signal DA. In this case, the A / D conversion processing unit 113ad that performs analog-digital conversion is provided on the signal input side or signal output side of the switch 113sw of the pixel
前段処理部13-1は、撮像部11の出力アンプ114-1から出力された画像信号SA-1のゲイン調整や黒レベル調整を行ってA/D変換処理部14-1に供給する。A/D変換処理部14-1は、前段処理部13-1から供給された画像信号をディジタルの画像信号DB-1に変換してメモリ制御部15に供給する。また、前段処理部13-2〜13-4およびA/D変換処理部14-2〜14-4も、前段処理部13-1やA/D変換処理部14-1と同様な処理を行い、得られたディジタルの画像信号DB-2〜DB-4をメモリ制御部15に供給する。なお、A/D変換処理部14-1〜14-4では、折り返し成分の除去を行うものとしても良い。
The pre-processing unit 13-1 performs gain adjustment and black level adjustment of the image signal SA-1 output from the output amplifier 114-1 of the
図3に示す撮像部11aから出力された折り返し成分の除去された画像信号DA-1〜DA-4を用いる場合、前段処理部13-1〜13-4は、画像信号DA-1〜DA-4を用いてゲイン調整や黒レベル調整を行い、調整後の画像信号を画像信号DB-1〜DB-4としてメモリ制御部15に供給する。
In the case of using the image signals DA-1 to DA-4 from which the aliasing components are output that are output from the imaging unit 11a illustrated in FIG. 3, the pre-processing units 13-1 to 13-4 are used as the image signals DA-1 to DA-. 4 is used to perform gain adjustment and black level adjustment, and the adjusted image signals are supplied to the
なお、前段処理部13-1〜13-4は、ゲイン調整や黒レベル調整の調整量をそれぞれの前段処理部で独立に制御可能とする。このように、調整量を独立に制御可能とすることで、撮像部11(11a)から並列に出力される画像信号の信号レベルがばらつきを生じても、各画像信号をそれぞれ正しく調整できる。 In addition, the pre-stage processing units 13-1 to 13-4 make it possible to control the adjustment amount of gain adjustment and black level adjustment independently by each pre-stage processing unit. In this way, by making the adjustment amount controllable independently, each image signal can be adjusted correctly even if the signal levels of the image signals output in parallel from the imaging unit 11 (11a) vary.
メモリ制御部15は、供給されたディジタルの画像信号DBをメモリ16に記憶させる。また、メモリ16に記憶されている画像信号を読み出してマルチプレクサ18に供給する。
The
図4は、メモリ制御部15の構成を示すブロック図である。メモリ制御部15は、タイミング信号生成部151と制御情報レジスタ152と書込読出処理部153を有している。タイミング信号生成部151は、供給された画像信号DBをメモリ16に書き込んだり(以下メモリ16に書き込まれている画像信号を画像信号DCという)、メモリ16に書き込まれている画像信号DCを読み出して(以下メモリ16から読み出した画像信号を画像信号DDという)出力するための基準となるタイミング信号TMを生成する。このタイミング信号TMは、後述する同期信号発生部31から供給されたクロック信号TSckや同期信号TS-m,TS-cに基づいて生成する。制御情報レジスタ152は、後述する動作制御部35と接続されており、動作制御部35から供給された制御情報やメモリ16の構成や書込読出処理部153の動作状態等に関する情報を保持する。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the
書込読出処理部153は、タイミング信号生成部151で生成されたタイミング信号TMや制御情報レジスタ152に保持されている制御情報JHに基づき、書込制御信号WCや読出制御信号RCを生成してメモリ16に供給することで、メモリ部6の所望の領域に画像信号の書き込み、あるいはメモリ16の所望の領域から画像信号を読み出す。なお、図4では、画像信号DDとして画像信号DBと同様に4つの画像信号DD-1〜DD-4を並列に出力する場合を示している。
The write /
また、書込読出処理部153は、メモリ16に書き込む画像信号やメモリ16から読み出した画像信号を一時保持するバッファ(図示せず)を有している。このため、撮像フレームレートの画像信号DBが供給されるタイミングと画像信号DBをメモリ16に書き込むタイミングが一致しなくとも、画像信号DBがバッファに一時保持されることから、正しく画像信号DBをメモリ16に書き込むことができる。また、メモリ16から画像信号を読み出して出力する場合も、読み出した画像信号がバッファに一時保持されることから、画像信号の読み出しを所望のフレームレートのタイミングで行うことができなくとも、所望のフレームレートの画像信号DDとしてメモリ制御部15から出力できる。例えば表示フレームレートや記録フレームレートで画像信号を出力できる。
Further, the writing /
このように、撮像画像の画像信号をメモリ16に記憶させることで、メモリ制御部15に供給された画像信号DBのフレームレートとメモリ制御部15から出力される画像信号DDのフレームレートを独立したものとすることができる。
Thus, by storing the image signal of the captured image in the
また、ディジタル信号処理部154を設けて、書込読出処理部153から出力された画像信号に対してフィルタリング処理を必要に応じて行い、フィルタリング処理後の画像信号をマルチプレクサ18に供給する。なお、ディジタル信号処理部154は、図4に示すようにメモリ制御部15に設ける場合に限られるものではなく、VF用プロセス部21や本線用プロセス部23に設けるものとしても良い。
In addition, a digital
メモリ16は、撮像フレームレートの高い画像信号を記憶したり、撮像フレームレートの画像信号をメモリ16に書き込みながら、画像信号を読み出して所望のフレームレートで出力できるように、信号の書き込みや読み出しを高速に行うことができるメモリを用いて構成する。例えば、クロック信号の立ち上がりと立ち下がりの両方で信号の書き込みや読み出しを行うことができるDDRSDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)を用いて構成する。
The
マルチプレクサ18は、メモリ16から読み出した画像信号DD-1〜DD-4を時分割多重してフレーム単位の画像信号を生成する。ここで、撮像画像を表示するため表示フレームレートの画像信号を生成するようにメモリ16から画像信号の読み出しがメモリ制御部15によって行われたとき、マルチプレクサ18は、生成したフレーム単位の画像信号を画像信号DEとしてVF用プロセス部21に供給する。また、撮像画像を記録するため記録フレームレートの画像信号を生成するようにメモリ16から画像信号の読み出しがメモリ制御部15によって行われたとき、マルチプレクサ18は、生成したフレーム単位の画像信号を画像信号DFとして本線用プロセス部23に供給する。
The
VF用プロセス部21は、接続される電子ビューファインダ41の能力に応じた画素数変換回路や、フォーカスを分かりやすくするためのエッジ強調処理回路、所定のビデオレベルの信号に目印を重畳するゼブラミックス回路、有効画枠などの領域情報を示すボックスカーソル表示回路等で構成されている。このVF用プロセス部21は、録画モードや録画待機状態であるスタンバイモードのとき、撮像者を手助けするための種々の処理を行う。VF用プロセス部21は、画像信号DEに対して上述の回路で種々の信号処理を行い、得られた表示信号DGをD/A変換器22に供給する。D/A変換器22は、表示信号DGをアナログの表示信号Vvfに変換して電子ビューファインダ41に供給する。電子ビューファインダ41は、供給された表示信号Vvfに基づいて撮像中の画像やメモリ16に記憶されている撮像画像の表示等を行う。
The
本線用プロセス部23は、露出制御のための検出回路や、画作りのためのエッジ強調処理回路、色を調整するためのリニアマトリクス回路、モニタガンマを補正するガンマ補正回路、記録装置42で撮影画像を記録するためのインタフェースとしてのYCマトリクス処理回路等で構成されている。本線用プロセス部23は、画像信号DFに対して上述の回路で種々の信号処理を行い、得られた映像出力信号Voutを記録装置42に供給する。記録装置42は、供給された映像出力信号Voutをテープ状やディスク状等の記録媒体に記録する。
The main
同期信号発生部31は、クロック信号TSckを生成して各部に供給する。また、表示フレームレートや記録フレームレートの画像信号の生成および処理を行うための基準となる同期信号TS-mを生成して、メモリ制御部15およびメモリ制御部15の後段に設けられたプロセス部等に供給する。さらに、撮像フレームレートの画像信号の生成および処理を行うための基準となる同期信号TS-cを生成して、メモリ制御部15と駆動信号生成部32およびメモリ制御部15の前段の前段処理部13やA/D変換処理部14に供給する。
The
駆動信号生成部32は、同期信号発生部31から供給されたクロック信号TSckや同期信号TS-cに基づき駆動信号RDを生成して撮像部11(11a)に供給し、撮像フレームレートの画像信号SA(DA)を生成するように撮像部11(11a)を駆動する。
The drive
動作制御部35はCPU(Central Processing Unit)を用いて構成されており、この動作制御部35に接続されたユーザインタフェース部36からのユーザ操作に応じた操作信号PSに基づき制御信号CSを生成する。この生成した制御信号CSを各部に供給することで、撮像装置をユーザ操作に応じて動作させる。例えば、動作モードが録画待機状態であるスタンバイモードとされたとき、動作制御部35は、撮像部11(11a)で撮像されている画像を電子ビューファインダ41にリアルタイムに表示させて、フォーカスや露出の調整および画角の設定等を可能とする。また、動作モードが録画モードとされたときは、撮像部11(11a)で撮像されている画像を記録装置42に供給する。
The operation control unit 35 is configured using a CPU (Central Processing Unit), and generates a control signal CS based on an operation signal PS corresponding to a user operation from a
次に、撮像装置の動作について説明する。撮像部11(11a)の固体撮像素子が例えば水平方向2200画素,垂直方向1125ラインの所謂HDサイズであるとき、この固体撮像素子をクロック周波数74.25MHzで駆動して、1クロックで1画素の画素信号を読み出すと、撮像フレームレートは30フレーム/秒となる。 Next, the operation of the imaging apparatus will be described. When the solid-state imaging device of the imaging unit 11 (11a) has a so-called HD size of 2200 pixels in the horizontal direction and 1125 lines in the vertical direction, for example, this solid-state imaging device is driven at a clock frequency of 74.25 MHz, When the pixel signal is read, the imaging frame rate is 30 frames / second.
ここで、上述のように1クロックで4画素の画素信号を並列に読み出すと、1ライン分の画素を(2200/4)=550クロックで読み出すことができる。すなわち撮像フレームレートは、(30×4)=120フレーム/秒となる。 Here, when pixel signals of four pixels are read in parallel in one clock as described above, pixels for one line can be read in (2200/4) = 550 clocks. That is, the imaging frame rate is (30 × 4) = 120 frames / second.
また、メモリ制御部15に供給される画像信号DBの語長を16ビット、メモリ制御部15とメモリ16とのバス幅を64ビット、メモリ16をシングルポートのメモリで構成すると、画像信号の書き込みと読み出しを同時に行う場合、148.5MHzでメモリ16にアクセスすることになる(メモリアクセスのためのオーバーヘッドは無視する)。すなわち、画像信号の書き込みと読み出しは、それぞれ74.25MHz×(4×16)ビットの帯域を使用することとなる。
In addition, when the word length of the image signal DB supplied to the
一方、電子ビューファインダ41が水平方向2200画素,垂直方向1125ラインのHDサイズの画像表示機能を有しており、30フレーム/秒で画像表示を行うものとすると、表示フレームレートが30フレーム/秒である画像信号DEの出力に対して74.25MHz×16ビットの帯域を割り当てれば良い。このため、74.25MHz×(64−16)ビットの帯域は、画像信号DFの出力に割り当てることができる。すなわち、マルチプレクサ18は、撮像画像を表示するために74.25MHz×16ビットの帯域を用いてメモリ16から読み出された画像信号を選択して30フレーム/秒の画像信号DEをVF用プロセス部21に供給する。また、マルチプレクサ18は、撮像画像を記録するために74.25MHz×48ビットの帯域を用いてメモリ16から読み出された画像信号を選択して記録フレームレートの画像信号DFを本線用プロセス部23に供給できる。
On the other hand, if the electronic viewfinder 41 has an HD size image display function of 2200 pixels in the horizontal direction and 1125 lines in the vertical direction and displays images at 30 frames / second, the display frame rate is 30 frames / second. A band of 74.25 MHz × 16 bits may be allocated to the output of the image signal DE. Therefore, a band of 74.25 MHz × (64-16) bits can be allocated to the output of the image signal DF. That is, the
図5は、上述のように撮像フレームレートを120フレーム/秒、表示フレームレートを30フレーム/秒とした場合の同期信号を示している。なお、図5において、図5Aは撮像フレームレートでのフレーム周期を示す同期信号TS-cf、図5Bは撮像フレームレートでのライン周期を示す同期信号TS-cl、図5Cは表示フレームレートでのフレーム周期を示す同期信号TS-mdf、図5Dは表示フレームレートでのライン周期を示す同期信号TS-mdlをそれぞれ示している。 FIG. 5 shows a synchronization signal when the imaging frame rate is 120 frames / second and the display frame rate is 30 frames / second as described above. In FIG. 5, FIG. 5A is a synchronization signal TS-cf indicating a frame period at the imaging frame rate, FIG. 5B is a synchronization signal TS-cl indicating a line period at the imaging frame rate, and FIG. 5C is a display frame rate. The synchronization signal TS-mdf indicating the frame period and FIG. 5D respectively show the synchronization signal TS-mdl indicating the line period at the display frame rate.
動作モードがスタンバイモードとされたとき、メモリ制御部15は、撮像画像の画像信号DBのフレーム間引きを行い、撮像フレームレートとは異なる表示フレームレートの画像信号としてメモリ16に書き込む。また、メモリ制御部15は、メモリ16から表示フレームレートの画像信号を生成できるように画像信号の読み出しを行い、読み出された画像信号DDをマルチプレクサ18に供給する。マルチプレクサ18は、画像信号DDの選択を行い表示フレームレートの画像信号DEを生成してVF用プロセス部21に供給する。VF用プロセス部21は、画像信号DEに基づき表示信号DGを生成してD/A変換器22に供給して、表示信号Vvfを電子ビューファインダ41に供給させる。このため、スタンバイモードのとき、撮像部11(11a)で撮像された画像がどのような画像であるか電子ビューファインダ41で確認することが可能となり、録画前にフォーカスや露出等の調整および画角の設定等を行うことができる。
When the operation mode is set to the standby mode, the
録画モードとされたとき、メモリ制御部15は、撮像画像の画像信号DBをメモリ16に書き込む。また、メモリ制御部15は、メモリ16から撮像フレームレートとは異なる記録フレームレートの画像信号を生成できるように画像信号の読み出しを行い、読み出された画像信号DDをマルチプレクサ18に供給する。マルチプレクサ18は、画像信号DDの選択を行い記録フレームレートの画像信号DEを生成して本線用プロセス部23に供給する。このため、本線用プロセス部23から出力される映像出力信号Voutを記録装置42に供給して、撮像画像を記録フレームレートで記録させることができる。
When the recording mode is set, the
次に、動作モードがスタンバイモードとされているときの動作について、図6を用いて説明する。この場合、メモリ制御部15は、120フレーム/秒の撮像フレームレートである撮像画像KDB(図6A)の画像信号DBをメモリ16に書き込みながら、メモリ16に記憶した撮像画像KDC(図6B)の画像信号DCを、記録フレームレートの画像信号を生成できるように読み出してマルチプレクサ18に供給する。マルチプレクサ18は、表示フレームレートの撮像画像KDE(図6C)の画像信号DEを生成してVF用プロセス部21に供給する。ここで、撮像フレームレートが120フレームレート/秒で表示フレームレートが30フレーム/秒であるから、1フレームの撮像画像を読み出したのち3フレーム分の撮像画像を間引く処理(3フレーム間引き処理)を繰り返してメモリ16から画像信号DCの読み出しを行うものとすれば、撮像中の画像を30フレーム/秒の表示フレームレートでリアルタイムに表示することができる。
Next, the operation when the operation mode is the standby mode will be described with reference to FIG. In this case, the
なお、メモリ制御部15での画像信号の間引きは、例えば動作制御部35から制御信号CSの一つとして供給された制御情報に基づいて行うものとしたり、動作制御部35から制御信号CSの一つとして供給されたゲート信号に基づいて行うものとしても良い。
Note that the thinning of the image signal in the
図7は、動作モードが録画モードとされているときの動作を説明するための図である。この場合、メモリ制御部15は、120フレーム/秒の撮像フレームレートである撮像画像KDB(図7A)の画像信号DBをメモリ16に撮像画像KDC(図7B)の画像信号DCとして順次書き込みながら、メモリ16に記憶されている撮像画像KDCの画像信号を、表示フレームレートの画像信号と記録フレームレートの画像信号を生成できるように読み出してマルチプレクサ18に供給する。マルチプレクサ18は、表示フレームレートの画像信号を生成できるように読み出された画像信号を選択して、30フレーム/秒の表示フレームレートである撮像画像KDE(図7C)の画像信号DEを生成する。また、表示フレームレートの画像信号を生成できるように読み出された画像信号を選択して、記録フレームレートを最大90フレームレート/秒とした撮像画像KDF(図7D)の画像信号DFを生成する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation when the operation mode is the recording mode. In this case, the
ここで、電子ビューファインダ41で撮像中の画像をリアルタイムで表示するため、メモリ16から画像信号DCを読み出すとき、メモリ制御部15は、画像信号DCを表示フレームレートに応じてフレーム単位で間引きして読み出す。すなわち、撮像フレームレートが120フレームレート/秒で表示フレームレートが30フレーム/秒とされていることから、3フレーム間引き処理を繰り返して画像信号DCを順次読み出すものとすれば、録画モードや録画待機状態であるスタンバイモードのとき、30フレーム/秒の表示フレームレートで撮像中の画像をリアルタイムに表示することができる。
Here, in order to display the image being captured by the electronic viewfinder 41 in real time, when the image signal DC is read from the
また、録画モードとされて、撮像画像を間引くことなく全て記録装置42で記録する場合、メモリ16に記憶されている記録前の画像信号DC-ur(図7E)は、撮像画像の書き込みと読み出しを同時に行うときの記録フレームレートを90フレーム/秒としたとき、30フレーム/秒の割合で増加する。したがって、メモリ制御部15は、記録前の画像信号DC-urが所定量MLフレームに達したときに画像信号DBの書き込みを停止する。このように画像信号DBの書き込み動作を制御すれば、メモリ16の利用効率を高めるため、最も古い撮像画像KDBの記憶位置に新たに撮像された撮像画像KDBを順次記憶させて記憶領域をサイクリックに使用するとき、記録前の撮像画像が新たな撮像画像で書き換えられて非連続な撮像画像が記録装置42に記録されてしまうことを防止できる。なお、記憶領域をサイクリックに使用する場合、記録フレームレートを大きくしておけば、撮像フレームレートとの差が少なくなるので、画像信号DBの書き込みが停止されるまでの時間を長くできる。
In the recording mode, when all the captured images are recorded by the recording device 42 without thinning out, the pre-recording image signal DC-ur (FIG. 7E) stored in the
ここで、上述のように撮像フレームレートが120フレーム/秒である撮像画像を間引くことなく記録して、この記録した撮影画像を例えば30フレーム/秒で再生すると、1/4倍速のスロー再生画像を表示することができる。 Here, as described above, when a captured image having an imaging frame rate of 120 frames / second is recorded without being thinned out, and the recorded captured image is reproduced at, for example, 30 frames / second, a 1/4 × speed slow reproduction image is obtained. Can be displayed.
ところで、記録装置42で映像出力信号Voutを記録する際、メモリ16からの画像信号の読み出しで帯域に余裕があるときには、所望のフレームレートよりも高いフレームレートで撮像画像の画像信号を読み出すことができる。例えば、画像信号DBの書き込みに74.25MHz×(4×16)ビットの帯域、30フレーム/秒である画像信号DEの出力に対して74.25MHz×16ビットの帯域、30フレーム/秒である画像信号DFの出力に対して74.25MHz×16ビットの帯域をそれぞれ割り当てると、74.25MHz×32ビットの帯域の余裕が生ずる。このため、74.25MHz×32ビットの帯域を、さらに利用して画像信号の読み出しを行い、所望のフレームレートよりも高いフレームレートの画像信号を生成してフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理された所望のフレームレートの画像信号を生成することができる。
By the way, when recording the video output signal Vout by the recording device 42, when there is a sufficient bandwidth in reading the image signal from the
図8はフィルタリング処理を行う場合の動作を説明するための図である。メモリ制御部15は、120フレーム/秒の撮像フレームレートである撮像画像KDB(図8A)の画像信号DBをメモリ16に撮像画像KDC(図8B)の画像信号DCとして書き込む。また、信号の書き込みを行いながら、メモリ16に記憶されている撮像画像KDCの画像信号DCを、30フレーム/秒の表示フレームレートの画像信号を生成できるように3フレーム間引き処理を繰り返して読み出す。この読み出した信号を、ディジタル信号処理部154を通過させてマルチプレクサ18に供給する。マルチプレクサ18は、表示フレームレートの撮像画像KDE(図8C)の画像信号DEを生成してVF用プロセス部21に供給する。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation when the filtering process is performed. The
また、メモリ制御部15は、メモリ16に記憶されている撮像画像KDCを、90フレーム/秒のフレームレートの画像信号を生成できるように読み出して、撮像画像KDF’(図8D)の画像信号を画像信号DDとしてディジタル信号処理部154に供給する。ディジタル信号処理部154は、例えばトランスバーサルフィルタ回路等で構成されており、3フレームの重み付け加算を行うようにフィルタ係数z1,z2,z3が「1,2,1」に設定されている。このため、ディジタル信号処理部154は、3フレーム分の撮像画像KDF’をタップ範囲として、3フレーム分の撮像画像KDF’の画像信号DDを画素毎に重み付け加算するフィルタリング処理を行い、1フレームの撮像画像の画像信号を生成してマルチプレクサ18に供給する。マルチプレクサ18は、ディジタル信号処理部154から供給された信号を用いて、記録フレームレートの撮像画像KDF(図8E)の画像信号DFを生成して本線用プロセス部23に供給する。
Further, the
このように、フレーム加算を行って画像信号DFを生成すると、ダイナミックレンジが拡大されることとなり、120フレーム/秒で撮像を行っても、明るい撮像画像を記録できる。また、メモリの帯域の余裕が大きいときには、120フレーム/秒で画像信号を読み出して、4フレーム分の画像信号を加算するフィルタリング処理を行うものとすれば、記録フレームレートで撮像を行った場合と明るさ等が同等の状況である撮像画像を得ることができる。さらに、高フレームレートの撮像画像を加算してダイナミックレンジを拡大するため、例えばフレームレートを低くして撮像を行う場合のように撮像部に蓄積される電荷が飽和してしまうことがなく、正しい信号レベルの画像信号を生成できる。さらに、フレーム加算後の信号の信号レベルを圧縮してゲインを1倍に保つものとした場合、ランダムノイズのノイズレベルが圧縮されることから、ランダムノイズの少ない撮像画像を得ることができる。 In this way, when the frame addition is performed to generate the image signal DF, the dynamic range is expanded, and a bright captured image can be recorded even if imaging is performed at 120 frames / second. Also, when the memory bandwidth is large, if the image signal is read out at 120 frames / second and the filtering process for adding the image signals for four frames is performed, the image is captured at the recording frame rate. A captured image having the same brightness and the like can be obtained. Furthermore, since the dynamic range is expanded by adding high-frame-rate captured images, the charge accumulated in the imaging unit is not saturated as in the case of imaging at a low frame rate, for example. A signal level image signal can be generated. Furthermore, when the signal level of the signal after the frame addition is compressed and the gain is maintained at a unity, the noise level of the random noise is compressed, so that a captured image with less random noise can be obtained.
ここで、フレーム加算処理を行う際に、シャッタ速度に応じたタップ範囲を、シャッタ画像のフレームレートに応じて移動しながらタップ範囲内の複数フレームの画像信号の読み出しを行ってフィルタリング処理を行うことにより、時間分解能を保存したスローシャッタ画像を生成することができる。 Here, when performing the frame addition process, the tap range corresponding to the shutter speed is moved according to the frame rate of the shutter image while the image signal of a plurality of frames within the tap range is read and the filtering process is performed. Thus, it is possible to generate a slow shutter image in which time resolution is preserved.
図9は、時間分解能を保存したスローシャッタ動作を説明するための図である。メモリ制御部15は、FAフレーム/秒の撮像フレームレートである撮像画像KDB(図9A)の画像信号DBをメモリ16に撮像画像KDC(図9B)の画像信号DCとして書き込みながら、メモリ16に記憶されているタップ範囲内の撮像画像KDCの画像信号DCを読み出す。
FIG. 9 is a diagram for explaining a slow shutter operation that preserves time resolution. The
ここで、シャッタ速度がSS秒であるとき、タップ範囲は「ceil(FA×SS)」フレーム分を少なくとも含む範囲とする。なお、「ceil(FA×SS)」は、「FA」と「SS」の乗算結果以上で最小の整数値を示している。また、タップ範囲は、シャッタ画像のフレームレートが撮像フレームレートの「1/m倍(m:正の整数)」であるとき、タップ範囲をmフレーム分ずらして移動させて、シャッタ画像の生成を行う。 Here, when the shutter speed is SS seconds, the tap range is a range including at least “ceil (FA × SS)” frames. Note that “ceil (FA × SS)” indicates the smallest integer value that is equal to or greater than the multiplication result of “FA” and “SS”. In addition, when the frame rate of the shutter image is “1 / m times (m: positive integer)” of the imaging frame rate, the tap range is shifted by m frames to generate the shutter image. Do.
例えば、撮像フレームレートが上述のように120フレーム/秒であり、シャッタ速度を(1/30)秒とすると、タップ範囲は4フレームとなる。また、シャッタ画像のフレームレートを60フレーム/秒とすると、タップ範囲を2フレーム分ずらして移動させる。 For example, if the imaging frame rate is 120 frames / second as described above and the shutter speed is (1/30) seconds, the tap range is 4 frames. If the shutter image frame rate is 60 frames / second, the tap range is shifted by two frames.
このため、メモリ制御部15では、タップ範囲の画像信号をディジタル信号処理部154に供給して加算処理を行うとき、シャッタ速度を1/30秒とした撮像画像と同等の撮像画像KDFの画像信号DFを得ることができる。また、シャッタ画像のフレームレートに応じてタップ範囲が順次移動されるので、シャッタ画像は、動きが滑らかで60フレーム/秒の時間分解能を保存したものとなる。すなわち、所望のフレームレートの時間分解能を保存した状態で、所望のフレームレートのフレーム間隔よりもシャッタ開期間の長い、動きの滑らかなスローシャッタ画像を得ることができる。また、タップ範囲を「ceil(FA×SS)」フレームよりも広くすることで、シャッタ開期間の前後の撮像画像を用いたフィルタリング処理を行うことができるので、単に加算処理を行うだけでなく種々のフィルタリング処理が行われた良好なスローシャッタ画像を得ることが可能となる。
Therefore, when the
このように、時間分解能を保存した所望のシャッタ速度の画像信号を生成できるので、例えば、被写体が暗いため明るい撮像画像を得ることができるようにシャッタ速度を遅くしたとき、シャッタ開期間が記録フレームレートのフレーム間隔より長くなっても、所望のシャッタ速度で記録フレームレートの画像信号DFを生成できる。また、ノイズを低減させることも可能となる。なお、ノイズの低減と動解像度はトレードオフの関係にあり、ノイズの低減効果を高めると動解像度が低下し、動解像度を高めるとノイズの低減効果が低下する。 In this way, since an image signal having a desired shutter speed that preserves the time resolution can be generated, for example, when the shutter speed is slowed down so that a bright captured image can be obtained because the subject is dark, the shutter open period is a recording frame. Even when the frame interval of the rate is longer, the image signal DF having the recording frame rate can be generated at a desired shutter speed. In addition, noise can be reduced. Note that noise reduction and dynamic resolution are in a trade-off relationship. When the noise reduction effect is increased, the dynamic resolution is lowered, and when the dynamic resolution is increased, the noise reduction effect is lowered.
なお、フィルタリング処理を行って画像信号DFを生成する場合、フィルタリング処理に応じた係数を画像信号DEに乗算して、画像信号DFと信号レベルを一致させる。例えば、フィルタリング処理で上述のように4フレーム分の撮像画像を単に加算してスローシャッタ画像の画像信号DFを生成するものとした場合、画像信号DFの信号レベルは画像信号DEの信号レベルの4倍となる。このため、画像信号DEに係数「4」を乗算することで、撮像画像KDEの信号レベルを撮像画像KDFと同等の信号レベルとする。なお、画像信号DEの信号レベルの調整は、ディジタル信号処理部154で行うものとしても良く、またVF用プロセス部21で行うものとしても良い。このように、画像信号DEの信号レベルをフィルタリング処理に応じて調整すれば、撮像画像KDFと電子ビューファインダ41に表示される撮像画像KDEが大きく異なってしまうことを防止できる。
Note that, when the image signal DF is generated by performing the filtering process, the image signal DE is multiplied by a coefficient corresponding to the filtering process so that the signal level matches the image signal DF. For example, when the image signal DF of the slow shutter image is generated by simply adding the captured images for four frames as described above in the filtering process, the signal level of the image signal DF is 4 of the signal level of the image signal DE. Doubled. Therefore, by multiplying the image signal DE by the coefficient “4”, the signal level of the captured image KDE is made equal to that of the captured image KDF. The adjustment of the signal level of the image signal DE may be performed by the digital
さらに、時間軸方向へのフィルタリングを応用してフレームアップコンバートを行い、撮影フレームレートよりも高いフレームレートである撮像画像KDFの画像信号DFも生成できる。図10は、フレームアップコンバート動作を説明するための図であり、図10Aは撮像フレームレートの撮像画像KDBを示している。ここで、メモリ制御部15は、メモリ16から撮像フレームレートの3倍のフレームレートであって撮像画像が撮像フレームレートで含まれるように撮像画像の画像信号を読み出す。この読み出した画像信号に対してフィルタ係数zcを例えば[1,2,2,1]としたフィルタリング処理を行うと、フィルタリング処理後の画像信号DFに基づく撮像画像KDFは図10Bに示すものとなり、撮像画像KDBが120フレーム/秒のとき撮像画像KDFとして360フレーム/秒の撮像画像を得ることができる。
Furthermore, it is possible to generate an image signal DF of the captured image KDF having a frame rate higher than the imaging frame rate by performing frame up-conversion by applying filtering in the time axis direction. FIG. 10 is a diagram for explaining the frame up-conversion operation, and FIG. 10A shows the captured image KDB at the imaging frame rate. Here, the
なお、フィルタリング処理では時間分解能を保存したシャッタ画像を生成できるだけでなく、フィルタ係数を変えて他の機能を持たせることができる。例えば加算するフレーム数を3フレームとしてフィルタ係数を[−1,2,−1]とすれば、高域通過フィルタの機能を持つこととなり、時間方向の高域成分のみが出力されて、動きのある部分を抽出することが可能となる。 In the filtering process, not only can a shutter image storing time resolution be generated, but also other functions can be provided by changing filter coefficients. For example, if the number of frames to be added is 3 and the filter coefficient is [−1, 2, −1], it has a high-pass filter function, and only the high-frequency component in the time direction is output, A certain part can be extracted.
また、フィルタリング処理がなされた撮像画像を記録する場合、予め動作モードがスタンバイモードのときに、上述の画像信号DFの生成と同様にして画像信号DEを生成すれば、フィルタリング処理がなされた撮像画像を電子ビューファインダ41に表示させることで、どのような撮像画像が記録されるか事前に確認できる。 In addition, when recording a captured image that has been subjected to filtering processing, if the image signal DE is generated in the same manner as the generation of the image signal DF when the operation mode is the standby mode, the captured image that has been subjected to filtering processing is recorded. Is displayed on the electronic viewfinder 41, and it is possible to confirm in advance what kind of captured image is recorded.
録画モードとスタンバイモードで同様な処理を可能とすると、例えば撮像部11の出力は常に同じ条件(露光時間,読み出し速度など)としたまま、目的に応じたフィルタ処理を行い、時間方向のフィルタリング処理や、フレーム加算数を変えることで種々のフレームレートで撮像画像の記録を行うこともできる。
If the same processing is possible in the recording mode and the standby mode, for example, the output of the
さらに、上述のようにして得られたフィルタリング処理結果をメモリ16に書き戻して、この書き戻した画像信号を用いて撮像画像の補正等を行うこともできる。例えば絞りを閉じた状態で撮影した黒画像を複数フレーム加算したものを撮像画像補正信号としてメモリ16に書き込み、メモリ16から画像信号を読み出す際に、ゲインを合わせて撮像画像補正信号を画像信号から減算することで、固定パターンノイズの影響を取り除いた画像信号を得ることができる。
Furthermore, the filtering processing result obtained as described above can be written back to the
ところで、録画モードにおいて、メモリ16からの画像信号の読み出しを、スタンバイモードと同様にフレーム間引きして行うものとすれば、被写体の動きの速さを変えた画像信号DFを生成できる。例えば、3フレーム分間引き処理を繰り返しながら画像信号DCの読み出しを行って画像信号DFを生成した場合、記録装置42に記録された撮像画像を30フレーム/秒で再生すると1倍速の再生画像を得ることができる。また、1フレーム置きに画像信号DCの読み出しを行って画像信号DFを生成した場合、記録装置42に記録された撮像画像を30フレーム/秒で再生すると1/2倍速の再生画像を得ることができる。また、フレーム間引きを行う際に、連続する複数フレームの画像信号を読み出して上述のようにフィルタ処理を行い1フレームの画像信号を生成すれば、被写体の動きの速さを変えたフィルタリング処理後の画像信号DFを生成できる。
By the way, in the recording mode, if the reading of the image signal from the
また、メモリ16から画像信号を読み出す際に、読み出し速度を切り換えて画像信号の読み出しを行うものとすれば、再生速度の変化部分での違和感をより低減させることができる。
Further, when the image signal is read from the
図11は、読み出し速度を切り換えたときの動作を説明するための図である。なお図11は、読み出し速度を段階的に1倍速の再生速度から1/4倍速のスロー再生画像に切り換えたのち1倍速の再生速度に戻す場合を示している。 FIG. 11 is a diagram for explaining the operation when the reading speed is switched. FIG. 11 shows a case where the reading speed is switched from the 1 × speed playback speed to the 1/4 × speed slow playback image and then returned to the 1 × speed playback speed step by step.
ここで、1倍速の再生速度の撮像画像を得ることができるように、例えばメモリ16に記憶された120フレーム/秒である撮像画像KDC(図11A)の画像信号DCから、30フレーム/秒の読み出し速度に対応する撮像画像の読み出しを行い、30フレーム/秒である撮像画像KDF(図11B)の画像信号DFを生成する。すなわち、画像信号DCを3フレーム間引き処理しながらメモリ16から読み出して画像信号DFを生成する。次に、読み出し速度を切り換えて60フレーム/秒の読み出し速度に対応する撮像画像の読み出しを行う。すなわち、画像信号DCを1フレーム置きに間引きしながらメモリ16から読み出して画像信号DFを生成する。さらに、読み出し速度を切り換えて120フレーム/秒の読み出し速度に対応する撮像画像の読み出しを行い、メモリ16からフレーム間引きを行うことなく画像信号DCを読み出して画像信号DFを生成する。その後、読み出し速度を60フレーム/秒、30フレーム/秒に切り換える。
Here, from the image signal DC of the captured image KDC (FIG. 11A) that is 120 frames / second stored in the
このように読み出し速度を切り換えると、記録装置42で記録された撮像画像を再生したときの速度は、1倍速再生→1/2倍速再生→1/4倍速再生→1/2倍速再生→1倍速再生の順に切り換えられることになり、1倍速再生から1/4倍速再生に切り換えるとき、段階的に再生速度の切り換えが行われて、フレームレートを切り換えた部分の違和感が少ない再生画像を得ることができる。この場合にも、上述のように、連続する複数フレームの画像信号を読み出してフィルタ処理を行い1フレームの画像信号を生成すれば、フィルタ処理後の撮像画像で再生速度の変化部分の違和感をより低減させることができる。 When the readout speed is switched in this way, the speed when the captured image recorded by the recording device 42 is reproduced is as follows: 1 × speed playback → 1/2 × speed playback → 1/4 × speed playback → 1/2 × speed playback → 1 × speed When switching from 1 × speed playback to 1/4 × speed playback, the playback speed is switched step by step to obtain a playback image with less discomfort at the part where the frame rate is switched. it can. Also in this case, as described above, if a plurality of consecutive frames of image signals are read out and subjected to filter processing to generate one frame of image signal, a sense of incongruity in the portion where the playback speed has changed is more enhanced in the captured image after the filter processing. Can be reduced.
なお、上述の形態のフレームレートや画像サイズ等は、理解を容易とするために一例として示したものであり、上記フレームレートや画像サイズ等に限定されるものでないことは勿論である。 It should be noted that the frame rate, image size, and the like of the above-described form are shown as examples for ease of understanding, and of course are not limited to the frame rate, image size, and the like.
以上のように、本発明に係る撮像装置と撮像方法は、高速撮像動作を行う場合に有用であり、高速撮像動作を行って所望のシャッタ速度のシャッタ画像等を生成する場合に好適である。 As described above, the imaging apparatus and imaging method according to the present invention are useful when performing a high-speed imaging operation, and are suitable for performing a high-speed imaging operation to generate a shutter image or the like having a desired shutter speed.
10・・・撮像装置、11,11a・・・撮像部、13・・・前段処理部、14・・・A/D変換処理部、15・・・メモリ制御部、16・・・メモリ、18・・・マルチプレクサ、21・・・VF用プロセス部、22・・・D/A変換器、23・・・本線用プロセス部、31・・・同期信号発生部、32・・・駆動信号生成部、35・・・動作制御部、36・・・ユーザインタフェース部、41・・・電子ビューファインダ、42・・・記録装置、111・・・垂直走査制御回路、112・・・水平走査制御回路、113・・・画素列選択回路、113ad・・・A/D変換処理部、113sw・・・スイッチ、114・・・出力アンプ、151・・・タイミング信号生成部、152・・・制御情報レジスタ、153・・・書込読出処理部、154・・・ディジタル信号処理部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記撮像素子で生成された画像信号をディジタルの画像信号に変換する変換手段と、
前記変換手段で得られた画像信号を記憶するメモリと、
前記メモリへの画像信号の書き込みと前記メモリからの画像信号の読み出しを制御するメモリ制御手段と、
前記メモリ制御手段によって前記メモリから読み出した画像信号を用いてフィルタリング処理を行う信号処理手段とを有し、
前記信号処理手段は、前記メモリ制御手段によって読み出された複数フレームの前記画像信号を用いてフィルタリング処理を行い、時間分解能を保存したシャッタ画像を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 An image sensor for generating an image signal of the captured image;
Conversion means for converting an image signal generated by the image sensor into a digital image signal;
A memory for storing an image signal obtained by the conversion means;
Memory control means for controlling writing of image signals to the memory and reading of image signals from the memory;
Signal processing means for performing a filtering process using an image signal read from the memory by the memory control means;
The image processing apparatus, wherein the signal processing unit performs a filtering process using the image signals of a plurality of frames read by the memory control unit, and generates a shutter image in which time resolution is stored.
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 2. The memory control unit reads an image signal of a plurality of frames within the tap range while moving a tap range according to a shutter speed according to a frame rate of the shutter image. The imaging device described.
ことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。 When the frame rate of the shutter image is “1 / m times (m: a positive integer)” of the frame rate of the image signal generated by the image sensor, the memory control unit sets the tap range to m frames. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the imaging apparatus is shifted and moved.
ことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。 When the frame rate of the image signal generated by the image sensor is FA [frames / second] and the shutter speed is SS [seconds], the memory control unit captures an image of “ceil (FA × SS)” frames. The imaging device according to claim 2, wherein a range including at least the tap range is set as the tap range.
前記撮像素子で生成された画像信号をディジタルの画像信号に変換する変換手段と、
前記変換手段で得られた画像信号を記憶するメモリと、
前記メモリへの画像信号の書き込みと前記メモリからの画像信号の読み出しを制御するメモリ制御手段と、
前記メモリ制御手段によって前記メモリから読み出した画像信号を用いてフィルタリング処理を行う信号処理手段を有し、
前記信号処理手段は、フィルタリング処理を行って前記撮像素子で生成された画像信号よりもフレームレートの高い画像信号を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 An image sensor for generating an image signal of the captured image;
Conversion means for converting an image signal generated by the image sensor into a digital image signal;
A memory for storing an image signal obtained by the conversion means;
Memory control means for controlling writing of image signals to the memory and reading of image signals from the memory;
Signal processing means for performing filtering using the image signal read from the memory by the memory control means;
The image processing apparatus, wherein the signal processing unit generates an image signal having a frame rate higher than that of the image signal generated by the image sensor by performing a filtering process.
前記撮像工程で生成された画像信号をディジタルの画像信号に変換する変換工程と、
前記変換工程で得られた画像信号のメモリへの書き込みと該メモリからの画像信号の読み出しを制御するメモリ制御工程と、
前記メモリ制御工程で前記メモリから読み出した画像信号を用いてフィルタリング処理を行う信号処理工程とを有し、
前記信号処理工程では、前記メモリ制御工程によって読み出された複数フレームの前記画像信号を用いてフィルタリング処理を行い、時間分解能を保存したシャッタ画像を生成する
ことを特徴とする撮像方法。 An imaging process for generating an image signal of the captured image;
A conversion step of converting the image signal generated in the imaging step into a digital image signal;
A memory control step for controlling writing of the image signal obtained in the conversion step into the memory and reading of the image signal from the memory;
A signal processing step of performing a filtering process using the image signal read from the memory in the memory control step,
In the signal processing step, a filtering process is performed using the image signals of a plurality of frames read out in the memory control step, and a shutter image in which time resolution is stored is generated.
ことを特徴とする請求項6記載の撮像方法。 7. The memory control step of reading image signals of a plurality of frames within the tap range while moving the tap range according to the shutter speed according to the frame rate of the shutter image. The imaging method described.
ことを特徴とする請求項7記載の撮像方法。 In the memory control step, when the frame rate of the shutter image is “1 / m times (m: positive integer)” of the frame rate of the image signal generated in the imaging step, the tap range is set to m frames. The imaging method according to claim 7, wherein the imaging method is shifted.
ことを特徴とする請求項7記載の撮像方法。 In the memory control step, when the frame rate of the image signal generated in the imaging step is FA [frames / second] and the shutter speed is SS [seconds], a captured image of “ceil (FA × SS)” frames The imaging method according to claim 7, wherein a range including at least the tap range is set as the tap range.
前記撮像工程で生成された画像信号をディジタルの画像信号に変換する変換工程と、
前記変換工程で得られた画像信号のメモリへの書き込みと該メモリからの画像信号の読み出しを制御するメモリ制御工程と、
前記メモリ制御工程によって前記メモリから読み出した画像信号を用いてフィルタリング処理を行う信号処理工程を有し、
前記信号処理工程では、フィルタリング処理を行って前記撮像工程で生成された画像信号よりもフレームレートの高い画像信号を生成する
ことを特徴とする撮像方法。
An imaging process for generating an image signal of the captured image;
A conversion step of converting the image signal generated in the imaging step into a digital image signal;
A memory control step for controlling writing of the image signal obtained in the conversion step into the memory and reading of the image signal from the memory;
A signal processing step of performing a filtering process using the image signal read from the memory by the memory control step;
In the signal processing step, a filtering process is performed to generate an image signal having a higher frame rate than the image signal generated in the imaging step.
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