JP2006345390A - 電子カメラ - Google Patents

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Abstract

【課題】静止画像記録中もモニタへスルー画像を表示することが可能な電子カメラを提供すること。
【解決手段】撮像素子1の受光面上に静止画を得るための第1の撮像領域2と、スルー画を得るための第2の撮像領域3とを形成する。これら第1の撮像領域2、第2の撮像領域3から、個別に画像信号を読み出す。第1の撮像領域2、第2の撮像領域3でそれぞれ個別に読み出した画像信号を個別に画像処理することにより、静止画像記録とスルー画表示とを同時に行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子カメラに関し、特に連続撮像する機能を備えた電子カメラに関する。
近年、電子カメラはコンパクト化が進み、光学ファインダ(Optical View Finder:OVF)が無く、モニタのみの電子カメラが製品化されてきている。このような電子カメラにおいては、撮像素子で連続的に得られた画像信号を連続的にモニタに表示させる、所謂スルー画表示を用いた電子ビューファインダ(Electric View Finder:EVF)が利用されている。
また、近年の電子カメラは撮像素子の高画素化も進んでおり、これに伴って撮像素子から画像信号を読み出すのに200ms以上かかる場合がある。このため、高画素の撮像素子からの画像信号をモニタにスルー画表示させると、画像表示のタイミングに画像信号の読み出しのタイミングが追従できずに、コマ落ちが起こる可能性がある。このようなコマ落ちが起こってしまうと、動きのある被写体をモニタで確認しながら撮影することが困難である。例えば、連続撮影時に、コマ落ちが起き、モニタがブラックアウト状態(非表示状態)となると、ユーザが動きのある被写体を追従して連続撮影することは困難である。
そこで、特許文献1では、スルー画表示の時には、撮像素子からの画像信号を間引き読み出しして1回の読み出し期間を短くすることによって、コマ落ちしないスルー画を表示させると共に、レリーズ操作を受けて静止画像を記録する時には、スルー画の表示をフリーズさせた状態で全画素からの画像信号の読み出しを行い、読み出しが終了したらスルー画の表示を再開するようにしている。さらにこの特許文献1では、連続撮影の時には、記録される静止画像と静止画像の間に、スルー画を表示させるようにしている。
また、特許文献1の手法では、静止画像記録の間は、モニタの表示をフリーズさせているが、特許文献2では、記録用画像の処理系と表示用画像の処理系とを分けることにより、モニタにスルー画像を表示させながら、静止画像を記録できるようにしている。
特開2003−224760号公報 特開2001−133680号公報
特許文献1の手法では、スルー画におけるコマ落ちについては解決しているが、静止画像を記録している間は、モニタの表示はフリーズしており、動きの速い被写体を連続撮影する場合に、ユーザが被写体の動きを追従できずに撮影を行えないことが考えられる。また、連続撮影した静止画像と静止画像との間にスルー画表示を行っているので、スルー画像を表示している時間分、連写間隔が開いてしまい高速連写が行えないことになる。
また、特許文献2の手法では、撮像素子を2つ実装する為、部品点数が多くなり、コストが高く、実装面積も大きくなりやすい。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、静止画像記録中もモニタへスルー画像を表示することが可能な電子カメラを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様による電子カメラは、受光面上の第1の撮像領域に結像された被写体像に係る画像信号が出力される第1の出力端子と、前記受光面上の前記第1の撮像領域とは異なる位置に前記第1の撮像領域よりも小さな領域を有するように設けられた第2の撮像領域に結像された被写体像に係る画像信号が出力される第2の出力端子と、を個々に有する撮像素子と、前記被写体像を前記第1の撮像領域に結像させると共に、前記第1の撮像領域に結像される被写体像と略同一の被写体像を縮小して前記第2の撮像領域に結像させる撮像光学系と、前記第1の出力端子からの画像信号を処理する第1の画像処理部と、前記第1の画像処理部において処理された画像信号を記録する記録部と、前記第2の出力端子からの画像信号を処理する第2の画像処理部と、前記第2の画像処理部において処理された画像信号に基づいて画像表示を行う表示部とを具備することを特徴とする。
この第1の態様では、撮像素子の1つの受光面上に第1の撮像領域と第2の撮像領域とを設け、これら第1の撮像領域と第2の撮像領域とから画像信号を個別に出力させるようにしている。そして、第1の撮像領域から出力された画像信号は第1の画像処理部で処理を行った後で記録部に記録し、第2の撮像領域から出力された画像信号は第2の画像処理部で処理を行った後で表示部に表示させるようにしている。これにより、静止画の記録中に表示部に画像表示を行うことが可能である。
本発明によれば、静止画像記録中もモニタへスルー画像を表示することが可能な電子カメラを提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
[第1の実施形態]
まず、第1の実施形態の概念について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る電子カメラに搭載される撮像素子の概略構成図である。図1の撮像素子1は、CCDイメージャの例であり、第1の撮像領域2及び第2の撮像領域3を有する受光面が設けられている。これら撮像領域はそれぞれ多数の画素から構成され、これら画素は受光部たるフォトダイオードが2次元的に配列されて構成されている。フォトダイオードに結像された被写体像は光電変換される。ここで、第1の撮像領域2は高画素の静止画像を得る為の撮像領域である。この第1の撮像領域2は、例えば数百万画素の画素から構成されており、画像信号の読み出しに例えば数百ms程度を要する。また、第2の撮像領域3は、例えば数十万画素の画素から構成されており、画像信号の読み出しに例えば十数ms程度を要する。なお、第1の撮像領域2と第2の撮像領域3とにそれぞれ結像される被写体像は、図2に示すように同一の画角となるようにする。このための手法については後述する。
また、第1の撮像領域2の各フォトダイオードは、リードゲート及び垂直読み出しバッファ(VCCD)を介して水平読み出しバッファ(HCCD)4に接続されている。また、第2の撮像領域3の各フォトダイオードは、図示しないリードゲート及び垂直読み出しバッファ(VCCD)を介して水平読み出しバッファ(HCCD)5に接続されている。
それぞれの撮像領域における各フォトダイオードの光電変換によって得られた電荷は、リードゲートを介して垂直読み出しバッファ(VCCD)に転送される。垂直読み出しバッファ(VCCD)に転送された電荷は、各垂直読み出しバッファ(VCCD)に接続されている水平読み出しバッファ(HCCD)4、5に垂直転送され、水平読み出しバッファ(HCCD)4、5において水平転送される。ここで、水平読み出しバッファ(HCCD)4、5の出力端子はそれぞれ増幅器を介して後段の撮像素子駆動回路に接続されている。つまり、水平読み出しバッファ(HCCD)4、5によって水平転送された電荷は増幅器を介して画像信号に変換された後、撮像素子駆動回路に入力される。
図3は、第1の実施形態の電子カメラの要部の構成を示すブロック図である。図3において、図1に示す構成を有する撮像素子10は撮像素子駆動回路11によって駆動される。また、撮像素子駆動回路11において撮像素子10からの画像信号の読み出しも行われる。撮像素子10の第1の撮像領域2から読み出された画像信号は、第1の画像処理部たる静止画処理部12において種々の画像処理が行われる。ここで処理された画像信号はJPEG方式などの手法で圧縮されて記録部13に記録される。撮像素子10の第2の撮像領域3から読み出された画像信号は、第2の画像処理部たるスルー画処理部14において種々の画像処理が行われる。ここで処理された画像信号から、NTSCやPALなどの所定のフォーマットに従った画像信号が生成され、生成された画像信号に基づいて表示部15に画像表示が行われる。
このような構成によって、撮像素子10からの読み出しを静止画用の画像信号とスルー画用の画像信号とに分ける事ができ、またそれぞれの画像処理を別々に行うことができる。
以下、第1の実施形態についてさらに詳しく説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係る電子カメラの全体の構成図である。図4の電子カメラは、レンズ31と、分光部32と、シャッタ33と、シャッタ制御部34と、撮像素子35と、タイミングジェネレータ(TG)制御部36と、プリプロセス回路37と、アナログデジタル変換器(A/D)38と、画像処理回路39と、バス40と、メモリ制御回路41と、SDRAM42と、JPEG処理回路43と、CPU44と、メモリカード45と、レンズ46と、シャッタ47と、プリプロセス回路48と、アナログデジタル変換器(A/D)49と、画像処理回路50と、表示制御回路51と、モニタ52とから構成されている。ここで、レンズ31と、分光部32と、レンズ46とで撮像光学系を構成している。また、撮像素子35は図1に示すようにして構成されている。さらに、TG制御部36は図3の撮像素子駆動回路11に、画像処理回路39は図3の静止画処理部12に、メモリカード45は図3の記録部13に、画像処理回路50は図3のスルー画処理部14に、モニタ52は図3の表示部15にそれぞれ対応している。
レンズ31は、複数のレンズから構成されており、被写体像を後方の分光部32に入射させる。分光部32では、レンズ31を介して入射した被写体像が、その後方に配置された撮像素子35の第1の撮像領域2の方向と第2の撮像領域3の方向とに分光される。ここで、分光部32としては、例えばプリズムを用いた構成が考えられる。また、プリズムの代わりに、レンズ31とシャッタ33との間にレンズ31の光軸に対して略45度の傾きを持つようなハーフミラーを配置し、このハーフミラーによる被写体像の反射方向に、被写体像を第2の撮像領域3の側に反射させる全反射ミラーを配置するような構成も考えられる。
分光部32によって第1の撮像領域2の方向に分光された被写体像は、シャッタ33に入射する。シャッタ33では、シャッタ制御部34の制御の下、被写体像が撮像素子35の第1の撮像領域2に露光される期間が制御される。シャッタ33において露光期間が制御された被写体像は、図示しない色フィルタを介して撮像素子35の第1の撮像領域2に結像される。撮像素子35の駆動制御及び撮像素子35で得られた画像信号の読み出し制御は、TG制御部36によって行われる。
撮像素子35の第1の撮像領域2で得られた画像信号は、プリプロセス回路37において増幅処理、ノイズ除去処理、波形成形処理などの所定のアナログ処理が行われた後、アナログデジタル変換器38においてデジタルデータ化される。
アナログデジタル変換器38においてデジタルデータ化された画像信号は、画像処理回路39において種々の画像処理が行われ、バス40を介してメモリ制御回路41に転送された後、メモリ制御回路41の指示に従ってSDRAM42に書き込まれる。SDRAM42に書き込まれた画像信号は、メモリ制御回路41の指示に従ってJPEG処理回路43に転送される。JPEG処理回路43に転送された画像信号は、CPU44から指示される圧縮率に従って圧縮される。圧縮された画像信号は、CPU44からの指示に従ってメモリカード45に記録される。
また、分光部32によって第2の撮像領域3の方向に分光された被写体像は、レンズ46において、その画角が第1の撮像領域2に結像される被写体像の画角と同一の画角を保った状態で縮小された後、シャッタ47に入射する。シャッタ47では、シャッタ制御部34の制御の下、被写体像が撮像素子35の第2の撮像領域3に露光される期間が制御される。シャッタ47において露光期間が制御された被写体像は、図示しない色フィルタを介して撮像素子の第2の撮像領域3に結像される。撮像素子35の駆動制御及び撮像素子35で得られた画像信号の読み出し制御はTG制御部36によって行われる。
撮像素子35の第2の撮像領域3で得られた画像信号は、プリプロセス回路48において増幅処理、ノイズ除去処理、波形成形処理などの所定のアナログ処理が行われた後、アナログデジタル変換器49においてデジタルデータ化される。
アナログデジタル変換器49においてデジタルデータ化された画像信号は、画像処理回路50において種々の画像処理が行われた後、表示制御回路51に入力される。表示制御回路51では、入力された画像信号からNTSCやPALなどの所定のフォーマットに従った画像信号が生成され、この生成された画像信号に基づいてモニタ52に画像表示が行われる。
図4のような構成によって、撮像素子35の第1の撮像領域2に結像された静止画用の画像信号を読み出している期間においても、撮像素子35の第2の撮像領域3に結像されたスルー画用の画像信号を読み出すことが可能である。また、撮像素子の第1の撮像領域2から静止画用の画像信号が、第2の撮像領域3からスルー画用の画像信号がそれぞれ読み出された後は、それぞれの画像信号に対して個別に設けられた画像処理回路において個別に処理されるので、静止画像をメモリカード45に記録している期間であっても、スルー画像をモニタ52に表示させる事が可能である。
ここで、撮像素子35の第1の撮像領域2と第2の撮像領域3とにそれぞれ同一画角の被写体像を入射させる方法は、図4で示した分光部32を用いずに図5で示す方法を用いても構わない。
図5において、レンズ31を介して入射された被写体像は静止画像用として撮像素子35の第1の撮像領域2に結像されて光電変換される。撮像素子35の第1の撮像領域2において光電変換されて得られた電荷は垂直読み出しバッファ(VCCD)に転送された後、水平読み出しバッファ(HCCD)4に垂直転送される。水平読み出しバッファ(HCCD)4に垂直転送された電荷は水平転送される。これによりTG制御部36の制御のもと、第1の撮像領域2からの画像信号の読み出しが行われる。なお、プリプロセス回路37から静止画像の記録までの処理については図4で説明したものと同様である。
一方、レンズ46を介して入射された被写体像はスルー画用として撮像素子35の第2の撮像領域3に結像されて光電変換される。ここで、第1の撮像領域2と第2の撮像領域3とは1つの撮像素子35の受光面上に構成されており、これに伴ってレンズ31とレンズ46とは近接して配置されることになる。したがって、第1の撮像領域2と第2の撮像領域3とは略同一画角の被写体像が結像される。撮像素子35の第2の撮像領域3において光電変換されて得られた電荷は垂直読み出しバッファ(VCCD)に転送された後、水平読み出しバッファ(HCCD)5に垂直転送される。水平読み出しバッファ(HCCD)5に垂直転送された電荷は水平転送される。これによりTG制御部36の制御のもと、第2の撮像領域3からの画像信号の読み出しが行われる。なお、プリプロセス回路48からスルー画表示までの処理については図4で説明したものと同様である。
このように、第1の実施形態においては、撮像素子35からの画像信号の読み出しを静止画用画像信号の読み出しとスルー画用画像信号の読み出しとに分け、それぞれの画像信号に対して画像処理回路を設ける事によって、それぞれの画像信号に対する画像処理を別々に行うことができる。したがって、静止画像の記録中であっても、モニタ52へのスルー画表示をフリーズさせることがない。また、スルー画用の撮像領域は画素数が少なくなっているのでコマ落ちが起こることがない。これにより、60フレーム/秒のスルー画を表示させて動きのある被写体も確実にモニタ52にとらえ、かつ高画素の静止画像を、間隔を空けずに連続して記録することができる。さらに、1つの撮像素子に2つの撮像領域を設ける事で、コスト及び実装面積を抑えることが可能であるという特有の効果が得られる。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係る電子カメラに搭載される撮像素子の概略構成図である。なお、電子カメラ全体の構成は、図4で説明した構成に準じている。ただし、第2の実施形態においては、撮像素子35の第1の撮像領域及び第2の撮像領域からの画像信号を共にプリプロセス回路37に入力できるようになっている。
図6の撮像素子21も第1の実施形態と同様に、第1の撮像領域22及び第2の撮像領域23を有する受光面が設けられている。これら撮像領域は複数の画素から構成され、これら画素は受光部たるフォトダイオードが2次元的に配列されて構成されており、フォトダイオードに結像された被写体像は光電変換される。
ここで、第2の実施形態においては、撮像光学系を介して被写体像が第1の撮像領域22に結像される際の結像領域に含まれる位置に第2の撮像領域23が設けられている点が第1の実施形態と異なっている。
このような構成において、高画素の静止画像を得るために、静止画の記録時には第1の撮像領域22と第2の撮像領域23とをあたかも1つの撮像領域の如く扱い、レンズ31を介して入射した被写体像を撮像素子35の受光面の全面に受光させる。撮像素子35の第1の撮像領域22において光電変換されて得られた電荷は垂直読み出しバッファ(VCCD)に転送された後、水平読み出しバッファ(HCCD)24に垂直転送される。水平読み出しバッファ(HCCD)24に垂直転送された電荷は水平転送される。一方、撮像素子35の第2の撮像領域23において光電変換されて得られた電荷は垂直読み出しバッファ(VCCD)に転送された後、水平読み出しバッファ(HCCD)25に垂直転送される。水平読み出しバッファ(HCCD)25に垂直転送された電荷は水平転送される。これによりTG制御部36の制御のもと、第1の撮像領域22及び第2の撮像領域23からの画像信号の読み出しが行われる。ここで、第2の実施形態では、静止画記録時には第2の撮像領域23から読み出された画像信号がプリプロセス回路37に入力され、画像処理回路39で処理される。画像処理回路39で処理された第1の撮像領域22からの画像信号と第2の撮像領域23からの画像信号とはメモリ制御回路41に転送される。メモリ制御回路41においてはアドレス制御によって第1の撮像領域22からの画像信号と第2の撮像領域23からの画像信号とが1枚の静止画像信号として合成された後で、メモリカード45に記録される。このように、第1の撮像領域22と第2の撮像領域23とをあたかも1つの撮像領域の如く扱い、レンズ31を介して入射した被写体像を撮像素子35の受光面の全面に受光させる動作モードを、以下、第1のモードとする。
一方、スルー画を得る場合には、レンズ31を介して第1の撮像領域22と第2の撮像領域23とに入射される被写体像が分光部32において分光された後、一方は第1の撮像領域22に結像され、他方はレンズ46において、レンズ31を介して入射した被写体像と同一画角を保った状態で縮小され、撮像素子35の第2の撮像領域23に結像される。撮像素子35の第2の撮像領域23において光電変換されて得られた電荷は垂直読み出しバッファ(VCCD)に転送された後、水平読み出しバッファ(HCCD)25に垂直転送される。水平読み出しバッファ(HCCD)25に垂直転送された電荷は水平転送される。これによりTG制御部36の制御のもと、第2の撮像領域23からの画像信号の読み出しが行われる。なお、プリプロセス回路48からスルー画表示までの処理については図4で説明したものと同様である。このように、レンズ31に入射した被写体像と同一画角を保った状態の被写体像を縮小して撮像素子35の第2の撮像領域23に結像させる動作モードを、以下、第2のモードとする。
このように第2の実施形態では、第2の撮像領域23を第1のモードと第2のモードとに兼用している。この為、第1のモード時には第2の撮像領域23において光電変換された電荷を、垂直転送、水平転送して読み出すまでの期間、例えば十数msの期間は、第2の撮像領域23におけるスルー画を得るための第2のモードの動作を行うことができない。したがって、第1のモード時には、モニタ52へのスルー画表示はフリーズさせられることになる。よって、スルー画表示は、60コマ中の1コマ分コマ落ちすることになるが、被写体像をモニタ52上にとらえることに差し支え無い。また、高画素の静止画像を5フレーム/秒で連続撮影する場合でも、スルー画表示は、60コマ中の5コマ分のコマ落ちとなるだけで、被写体像をモニタ52上にとらえることに差し支え無い。
以上のように、第1のモードの動作と第2のモードの動作とが排他的に実行されるように制御される。この制御はCPU44により行われる。例えば、CPU44は、第1のモードにおいてはシャッタ47を閉じるように、第2のモードにおいてはシャッタ33を閉じるように制御する。なお、ここでの制御はシャッタの開閉制御に限るものではなく、例えばレンズ46を進退させるように制御しても良い。
また、第2の実施形態のように、静止画像を得る為に第1のモードの動作を実行し、スルー画を得る為に第2のモードの動作を実行するようにすれば、1つの撮像素子上の有効画素部分を増やすことが可能である。これにより、撮像素子全体の大きさを、第1の実施形態よりも抑えることができ、コスト、実装面積をさらに抑えることができるという特有の効果が得られる。
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
本発明の第1の実施形態に係る電子カメラに搭載される撮像素子の概略構成図である。 撮像素子の2つの撮像領域にそれぞれ結像される被写体像について示す図である。 第1の実施形態の電子カメラの要部の構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る電子カメラの全体の構成図である。 第1の実施形態の変形例について示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る電子カメラに搭載される撮像素子の概略構成図である。
符号の説明
1,10,21,35…撮像素子、2,22…第1の撮像領域、3,23…第2の撮像領域、4,5,24,25…水平読み出しバッファ(HCCD)、11…撮像素子駆動回路、12…静止画処理部、13…記録部、14…スルー画処理部、15…表示部、31,46…レンズ、32…分光部、33,47…シャッタ、34…シャッタ制御部、36…タイミングジェネレータ(TG)制御部、37,48…プリプロセス回路、38,49…アナログデジタル(A/D)変換器、39,50…画像処理回路、40…バス、41…メモリ制御回路、42…SDRAM、43…JPEG処理回路、44…CPU、45…メモリカード、51…表示制御回路、52…モニタ

Claims (2)

  1. 受光面上の第1の撮像領域に結像された被写体像に係る画像信号が出力される第1の出力端子と、前記受光面上の前記第1の撮像領域とは異なる位置に前記第1の撮像領域よりも小さな領域を有するように設けられた第2の撮像領域に結像された被写体像に係る画像信号が出力される第2の出力端子と、を個々に有する撮像素子と、
    前記被写体像を前記第1の撮像領域に結像させると共に、前記第1の撮像領域に結像される被写体像と略同一の被写体像を縮小して前記第2の撮像領域に結像させる撮像光学系と、
    前記第1の出力端子からの画像信号を処理する第1の画像処理部と、
    前記第1の画像処理部において処理された画像信号を記録する記録部と、
    前記第2の出力端子からの画像信号を処理する第2の画像処理部と、
    前記第2の画像処理部において処理された画像信号に基づいて画像表示を行う表示部と、
    を具備することを特徴とする電子カメラ。
  2. 前記撮像素子は、前記第2の撮像領域が前記撮像光学系による前記第1の撮像領域への前記被写体像の結像時に、その結像領域に含まれる位置に設けられるように構成され、
    前記第1の撮像領域及び前記第2の撮像領域に前記被写体像を結像させる第1のモードと前記第2の撮像領域にのみ前記被写体像を結像させる第2のモードとを排他的に実行するように制御すると共に、前記第1のモードのときに、前記第1の撮像領域と前記第2の撮像領域とを合わせた領域に係る画像信号を前記記録部に記録させる制御部をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の電子カメラ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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