JP2006352716A - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばデジタルカメラに用いて好適な撮像装置及び撮像方法に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging method suitable for use in, for example, a digital camera.
従来、デジタルカメラ等において、静止画撮影時におけるカメラ本体の揺れに起因した手ぶれを自動的に防止(補正)する手ぶれ防止構造としては、例えば撮像レンズの一部光学系を移動可能に構成したり、光学系にバリアブル光学系(可変頂角プリズム等)を設けたりすることにより、撮像素子の露光期間中における撮像素子に対する結像位置を移動(光軸を変化)させながら撮像を行う方法や、撮像素子自体を移動させる方法等が知られている。また、結像位置や撮像素子の移動を制御するためには、カメラ本体に水平・垂直に2個の角速度センサ等を設けて各方向の揺れを検出し、その検出結果に基づき行われるのが一般的である(例えば、下記特許文1参照)。
しかしながら、従来の技術では、カメラ本体の揺れ方向、及び揺れ量を検出する角速度センサ等が不可欠であり、また検出したカメラ本体の揺れの量およびタイミングに合わせて正確に光軸補正部の駆動量および駆動タイミングを制御する制御系の電気回路が複雑となったり、精密な駆動機構も必要となることから、カメラ装置全体がコスト高となる。 However, in the conventional technology, the camera body shake direction and the angular velocity sensor that detects the shake amount are indispensable, and the drive amount of the optical axis correction unit accurately matches the detected shake amount and timing of the camera body. In addition, the electric circuit of the control system for controlling the drive timing becomes complicated, and a precise drive mechanism is also required, so that the entire camera device becomes expensive.
また、撮像素子における結像位置を移動させたり、撮像素子それ自体を移動させたりするには機械的な可動部分が存在することから、装置の小型化には不利であるとともに、外部衝撃が加わった場合や、使用期間が長期化した場合等における信頼性にも自ずと限界があるという問題があった。 In addition, there is a mechanically movable part to move the imaging position on the image sensor or to move the image sensor itself, which is disadvantageous for downsizing of the device and is subject to external impact. However, there is a problem that the reliability is naturally limited when the service period is extended or the service period is extended.
さらに、従来の技術では、手ぶれを防止するのみで被写体ぶれを防止することができないという問題があった。 Furthermore, the conventional technology has a problem that it is not possible to prevent subject blur only by preventing camera shake.
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、デジタルカメラ等に、より低コストで信頼性の高いブレ防止機能を付加することが可能となる撮像装置及び撮像方法と、その実現に使用されるプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an imaging apparatus and an imaging method capable of adding a low-cost and highly reliable anti-shake function to a digital camera or the like, and its realization. The purpose is to provide a program used for.
前記課題を解決するため請求項1の発明にあっては、被写体を撮像する撮像素子を備えた撮像装置において、前記撮像素子を駆動する一方、前記撮像素子を複数フィールドで駆動し、フィールド毎に、互いに離間して隣接する同一色の複数の画素の画素信号を加算して出力させる画素加算モードを有する駆動手段を備えたものとした。
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention of
かかる構成においては、駆動手段に画素加算モードで撮像素子を駆動させることにより、撮像素子から、全ての画素の画素信号が同一色毎に複数画素分ずつ加算された画像信号、すなわち輝度が増幅されるとともに輝度情報の漏れのない質のよい画像信号を読み出すことができる。 In such a configuration, by driving the image pickup device in the pixel addition mode by the driving unit, the image signal obtained by adding the pixel signals of all the pixels for each of the same color from the image pickup device, that is, the luminance is amplified. In addition, it is possible to read out a high-quality image signal that does not leak luminance information.
また、請求項2の発明にあっては、前記画素加算モードは、前記撮像素子を複数フィールドで駆動し、フィールド毎に、互いに離間して隣接する同一色の複数の画素の画素信号であって、互いに離間する複数の水平ラインに存在する同一色の複数の画素の画素信号を、水平方向の色の配列順を維持したままで加算して出力させる駆動モードであるものとした。
Further, in the invention of
かかる構成においては、垂直方向の画素加算により輝度が増幅されるとともに輝度情報の漏れのない質のよい画像信号を読み出すことができる。 In such a configuration, it is possible to read out a high-quality image signal with no luminance information leakage while the luminance is amplified by vertical pixel addition.
また、請求項3の発明にあっては、前記画素加算モードは、奇数フィールドにおいて、互いに隣接する奇数水平ライン上の垂直方向に隣接する同一色の画素の画素信号を加算して出力させるとともに、偶数フィールドにおいて、互いに隣接する偶数水平ライン上の垂直方向に隣接する同一色の画素の画素信号を加算して出力させる駆動モードであるものとした。
Further, in the invention of
かかる構成においては、奇数フィールドでは奇数水平ラインの垂直方向の画素加算、偶数フィールドでは偶数水平ラインの垂直方向の画素加算が行なわれることにより、輝度が増幅されるとともに輝度情報の漏れのない質のよい画像信号を読み出すことができる。 In such a configuration, the pixel addition in the vertical direction of the odd horizontal line is performed in the odd field, and the pixel addition in the vertical direction of the even horizontal line is performed in the even field, so that the luminance is amplified and the luminance information is not leaked. A good image signal can be read out.
また、請求項4の発明にあっては、前記画素加算モードは、前記撮像素子を複数フィールドで駆動し、フィールド毎に、互いに離間して隣接する同一色の複数の画素の画素信号であって、互いに離間する複数の水平ラインに存在する同一色の複数の画素の画素信号を、水平方向の色の配列順を維持したままで加算し、かつ同一の水平ラインに存在する互いに離間して隣接する同一色の複数の画素の画素信号を加算して出力させる駆動モードであるものとした。 According to a fourth aspect of the present invention, in the pixel addition mode, the image pickup device is driven in a plurality of fields, and pixel signals of a plurality of pixels of the same color adjacent to each other are separated for each field. The pixel signals of a plurality of pixels of the same color existing in a plurality of horizontal lines that are separated from each other are added while maintaining the arrangement order of the colors in the horizontal direction, and adjacent to each other that are separated from each other in the same horizontal line The drive mode is such that pixel signals of a plurality of pixels of the same color are added and output.
かかる構成においては、垂直方向及び水平方向の画素加算により輝度が増幅されるとともに輝度情報の漏れのない質のよい画像信号を読み出すことができる。つまり、より高い倍率で輝度が増幅された画像信号を読み出すことができる。 In such a configuration, the luminance is amplified by the vertical and horizontal pixel addition, and a high-quality image signal with no leakage of luminance information can be read out. That is, an image signal whose luminance is amplified at a higher magnification can be read out.
また、請求項5の発明にあっては、前記画素加算モードは、奇数フィールドにおいて、互いに隣接する奇数水平ライン上の垂直方向に隣接する同一色の画素の画素信号を加算するとともに、同一の奇数水平ライン上の水平方向に離間して隣接する同一色の画素の画素信号を加算して出力させ、偶数フィールドにおいて、互いに隣接する偶数水平ライン上の垂直方向に隣接する同一色の画素の画素信号を加算するとともに、同一の偶数水平ライン上の水平方向に離間して隣接する同一色の画素の画素信号を加算して出力させる駆動モードであるものとした。
According to the invention of
かかる構成においては、奇数フィールドでは奇数水平ラインの垂直方向の画素加算と奇数水平ライン上の水平方向の画素加算、偶数フィールドでは偶数水平ラインの垂直方向の画素加算と偶数水平ライン上の水平方向の画素加算が行なわれることにより、輝度が増幅されるとともに輝度情報の漏れのない質のよい画像信号を読み出すことができる。 In such a configuration, in the odd field, the vertical pixel addition of the odd horizontal line and the horizontal pixel addition on the odd horizontal line are performed. In the even field, the vertical pixel addition of the even horizontal line and the horizontal pixel addition on the even horizontal line are performed. By performing pixel addition, it is possible to amplify the luminance and read out a high-quality image signal that does not leak luminance information.
また、請求項6の発明にあっては、前記画素加算モードは、前記撮像素子に前記同一色の複数の画素の画素信号を加算して出力させるときの、加算させる画素数が互いに異なる複数種の画素加算モードからなり、前記駆動手段が、前記画素加算モードにより前記撮像素子を駆動するときの前記画素加算モードの種類を切り替える画素加算モード切替手段を備えたものとした。
In addition, in the invention of
かかる構成においては、撮像素子から、輝度の増幅倍率が異なる画像信号を読み出すことができる。 In such a configuration, image signals having different luminance amplification magnifications can be read from the image sensor.
また、請求項7の発明にあっては、前記駆動手段は、前記撮像素子に全画素の画素信号を画素加算することなく出力させる通常の駆動モードを有し、前記駆動手段による前記撮像素子の駆動モードを、前記画素加算モードと前記通常の駆動モードとに切り替える駆動モード切替手段を備えたものとした。
In the invention of
また、請求項8の発明にあっては、被写体の明るさを取得する取得手段を備え、前記画素加算モード切替手段は、前記取得手段に取得された被写体の明るさに基づき前記画素加算モードの種類を切り替えるものとした。
Further, in the invention of
かかる構成においては、被写体の明るさに応じて、輝度の増幅倍率が異なる画像信号を読み出すことができる。 In such a configuration, it is possible to read image signals having different luminance amplification magnifications according to the brightness of the subject.
また、請求項9の発明にあっては、被写体の明るさを取得する取得手段を備え、前記駆動モード切替手段は、前記取得手段に取得された被写体の明るさに基づき、前記駆動手段による前記撮像素子の駆動モードを前記画素加算モードと前記通常の駆動モードとに切り替えるものとした。
Further, in the invention of
かかる構成においては、撮像素子から、輝度の増幅された画像信号と輝度の増幅されていない画像信号との双方を、被写体の明るさに応じて自動的に選択して読み出すことができる。 In such a configuration, it is possible to automatically select and read both the image signal with the amplified luminance and the image signal with the non-amplified luminance from the image sensor according to the brightness of the subject.
また、請求項10の発明にあっては、被写体を撮像する撮像素子を備えた撮像装置の撮像方法であって、前記撮像素子を駆動するときの駆動モードを、前記撮像素子を複数フィールドで駆動させ、フィールド毎に、互いに離間して隣接する同一色の複数の画素の画素信号を加算して出力させる画素加算モードに設定する撮像方法とした。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an imaging method of an imaging apparatus including an imaging device for imaging a subject, wherein the imaging device is driven in a plurality of fields when the imaging device is driven. Thus, the imaging method is set to the pixel addition mode in which pixel signals of a plurality of pixels of the same color that are adjacent to each other are separated and output for each field.
また、請求項11の発明にあっては、被写体を撮像する撮像素子を備えた撮像装置が有するコンピュータに、前記撮像素子を駆動するときの駆動モードを、前記撮像素子を複数フィールドで駆動させ、フィールド毎に、互いに離間して隣接する同一色の複数の画素の画素信号を加算して出力させる画素加算モードに設定させるためのプログラムとした。
In the invention of
以上のように本発明においては、駆動手段に画素加算モードで撮像素子を駆動させることにより、撮像素子から、全ての画素の画素信号が同一色毎に複数画素分ずつ加算された画像信号、すなわち輝度が増幅されるとともに輝度情報の漏れのない質のよい画像信号を読み出すことができるようにした。したがって、それをデジタルカメラ等に採用すれば、シャッター速度をより高速側に維持することができ、それにより、カメラ本体の揺れ検出用の角速度センサや、光学系の駆動機構等を用いなくとも、被写体ぶれによる画像の劣化を軽減することができる。その結果、デジタルカメラ等に、より低コストで信頼性の高いブレ防止機能を付加することが可能となる。 As described above, in the present invention, by driving the image pickup device in the pixel addition mode by the driving unit, the image signal obtained by adding the pixel signals of all the pixels for each of the same color from the image pickup device, that is, It is possible to read out a high-quality image signal that is amplified in luminance and has no leakage of luminance information. Therefore, if it is adopted in a digital camera or the like, the shutter speed can be maintained at a higher speed side, so that an angular velocity sensor for detecting shaking of the camera body, an optical system drive mechanism, etc. can be used. It is possible to reduce image deterioration due to subject blur. As a result, it is possible to add a low-cost and highly reliable anti-shake function to a digital camera or the like.
また、撮像素子から、輝度の増幅倍率が異なる画像信号を読み出すことができる。 In addition, image signals having different luminance amplification magnifications can be read from the image sensor.
また、撮像素子から、輝度の増幅された画像信号と輝度の増幅されていない画像信号との双方を読み出すことができる。 Further, it is possible to read out both the image signal with the amplified luminance and the image signal with the non-amplified luminance from the image sensor.
また、被写体の明るさに応じて、輝度の増幅倍率が異なる画像信号を読み出すことができる。 Further, it is possible to read out image signals having different luminance amplification magnifications according to the brightness of the subject.
また、撮像素子から、輝度の増幅された画像信号と輝度の増幅されていない画像信号との双方を、被写体の明るさに応じて自動的に選択して読み出すことができる。 In addition, it is possible to automatically select and read both the image signal with the amplified luminance and the image signal with the non-amplified luminance from the image sensor according to the brightness of the subject.
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図1は、本発明に係るデジタルカメラ1の電気的構成の概略を示すブロック図である。なお、このデジタルカメラ1は、撮影モードして静止画撮影モード及び動画撮影モードを有するものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the electrical configuration of a
図示したようにデジタルカメラ1はレンズブロック2を有している。デジタルカメラ1はズーム、及びAF(オートフォーカス)、AE(自動露出)の各機能を備えたものであり、レンズブロック2には、図示しないズームレンズやフォーカスレンズを含むレンズ群と、絞りと、メカシャッターが含まれている。
As shown, the
アクチュエータブロック3は、上記ズームレンズ及びフォーカスレンズを駆動するためのズームモータ及びフォーカスモータと、絞りを駆動して開度を制御するための絞り用アクチュエータと、及びメカシャッターを開閉駆動するためのシャッター用アクチュエータとから構成されている。なお、本実施の形態において絞りの制御可能な開度は2段階である。ドライバー回路4は、アクチュエータブロック3の上記各モータ及び各アクチュエータを駆動するためのドライバにより構成され、デジタルカメラ1全体を制御するCPU5の命令に従い各種の駆動信号を生成し、それをアクチュエータブロック3へ供給することによって前記レンズブロック2の各部を駆動させる。なお、前記メカシャッターは電子シャッターに代えることができる。
The
また、デジタルカメラ1は、前記レンズブロック2を通過した被写体光が入射するCCD6、相関二重サンプリング回路(CDS)7、プログラマブル・ゲインアンプ(PGA)8、A/D変換器(A/D)9を備えている。
The
CCD6は、被写体の光学像が結像される感光面にベイヤー配列の原色フィルターが設けられた固体撮像素子であり、CCD6は、CPU5の命令に従いタイミング発生器(TG)10が生成するタイミング信号に基づき垂直/水平ドライバ11により駆動され、被写体の光学像に応じたアナログの撮像信号を相関二重サンプリング回路7へ出力する。なお、本実施の形態では、前記垂直/水平ドライバ11が本発明の駆動手段を構成する。
The
相関二重サンプリング回路7は、入力した撮像信号に含まれるノイズを相関二重サンプリングによって低減し、プログラマブル・ゲインアンプ8へ出力する。プログラマブル・ゲインアンプ8は、ノイズ低減後における信号のゲインをISO感度に応じたゲインに調整する。A/D変換器9はゲイン調整後の撮像信号をサンプリングし所定ビット数のデジタル信号に変換し、画像処理部12へ出力する。
The correlated
画像処理部12は、CPU5の命令に従いSDRAM13を作業用メモリとして、入力したデジタルの撮像信号(ベイヤーデータ)に基づき画素毎のR,G,Bの色成分データ(以下、RGBデータ)を生成するRGB補間処理、RGBデータから輝度信号(Y)と色差信号(U、V)からなるYUVデータを画素毎に生成するYUV変換処理、さらにオートホワイトバランスや輪郭強調などの画品質向上のためのデジタル信号処理を行う。そして画像処理部12で変換されたYUVデータは順次SDRAM13に格納される。
The
SDRAM13に格納されたYUVデータは、SDRAM13において1フレーム分を蓄積される毎にビデオ信号に変換されるとともに、バックライト(BL)14を備えた液晶モニタ(LCD)15へ送られ、スルー画像として画面表示される。また、静止画撮影モードでシャッターキーによる撮影操作(本実施の形態では全押し操作)があった撮影時には、SDRAM13に一時記憶された画像データがCPU5により圧縮され、最終的には所定のフォーマットの静止画ファイルとして外部メモリ16に記録される。また、動画撮影モードでの動画撮影中には、SDRAM13に所定のフレームレートで記憶された複数の画像データがCPU5により順次圧縮され、最終的には動画ファイルとして外部メモリ16に記録される。
The YUV data stored in the
外部メモリ16は、例えば各種のメモリカードにより構成され、外部メモリ16に記録された静止画ファイル及び動画ファイルは、再生モードにおいてユーザーの選択操作に応じてCPU5により随時読み出されて伸張され、YUVデータとしてSDRAM13に展開された後、液晶モニタ15において表示される。
The
また、デジタルカメラ1は、記憶データの書き換えが可能な不揮発性メモリであるフラッシュメモリ17を備えている。フラッシュメモリ17には、CPU5に前記各部を制御させるための各種のプログラム、すなわちAE制御、AF制御、AWB制御等を行わせるプログラム、及びそれらの制御に際して使用される各種データが格納されている。特にフラッシュメモリ17には、CPU5を本発明の画素加算モード切替手段、取得手段として機能させるためのプログラムと、静止画撮影時のAE制御に際して使用される後述するプログラム線図を構成する制御データが格納されている。
The
また、デジタルカメラ1は、図示しないシャッターボタンや、電源キー、モード切替スイッチ、ズームアップ及びズームダウンボタン等を含むキー入力部18、及びニッケル水素電池等の充電可能なバッテリー19、このバッテリー19の電力を各部に供給するための電源制御回路20、及びそれらを制御するマイコン21を有している。マイコン21はキー入力部18における各種スイッチ等の操作の有無を定常的にスキャンしており、ユーザーによっていずれかの操作キーが操作されると、その操作内容に応じた操作信号をCPU5へ送る。なお、前記シャッターボタンは、半押し操作と、全押し操作との2段階の操作が可能な所謂ハーフシャッター機能を有するものである。
The
また、CPU5には、キセノン管等の発光管、及びその駆動回路を含み、静止画撮影時に必要に応じて補助光を発光するためのストロボ回路22が接続されている。さらに、デジタルカメラ1は動画撮影モード等において周囲の音声を記録する録音機能を備えており、CPU5には、マイクロホン(MIC)23及びスピーカ(SP)24が接続された音声処理ブロック25が接続されている。音声処理ブロック25は、マイクロホン23から入力した音声信号をデジタルデータに変換してCPU5に入力する一方、例えば動画ファイルと共に外部メモリ16に記録されている音声データを音声信号に変換しスピーカ24を駆動する。
Further, the
次に、フラッシュメモリ17に格納されている前述したプログラム線図100について説明する。図2は、そのプログラム線図100を示した図である。このプログラム線図100は周知のものと同様に、被写体が任意の明るさ(Lv値)にあるとき、適正露出を得るために必要な複数の撮影条件を示す設定情報であるが、本実施の形態のプログラム線図100には、撮影条件として、一般的なシャッタースピードや、絞り(F値)、ISO感度の設定情報に加え、画素加算倍率に関する設定情報が含まれている。なお、画素加算については後述する。
Next, the above-described program diagram 100 stored in the
また、本実施の形態におけるプログラム線図100は、通常の静止画撮影時に使用される、図に破線で示した通常モード用のプログラム線図Aと、デジタルカメラ1に予め用意されているブレ軽減モードがオン設定されている状態での静止画撮影時に使用される、図に実線で示したブレ軽減モード用のプログラム線図Bとによって構成されている。
The program diagram 100 according to the present embodiment is a normal mode program diagram A indicated by a broken line in the figure, which is used during normal still image shooting, and the blur reduction prepared in the
通常モード用のプログラム線図A(破線)は、ISO感度(アンプ8の増幅率)を「100」以下、つまり撮影画像に生ずるノイズが少ない感度に制限する撮影条件の組み合わせを示すプログラム線図であり、図示したようにLv値が「9」以下である暗い場合には、そのときのLv値に応じてシャッタースピードが「1/64」以下となるものである。これに対して、ブレ軽減モード用のプログラム線図B(実線)は、シャッタースピードを可能な限り「1/64」以上、つまり撮影時に手ぶれが生じると予想される速度以上とする撮影条件の組み合わせを示すプログラム線図であり、そのときのLv値に応じ、ISO感度が設定可能な最大値「400」に達するまで順に上がるとともに、画素加算倍率が設定可能な最大値「4倍」に達するまで順に上がるものである。 The program diagram A (broken line) for the normal mode is a program diagram showing a combination of photographing conditions for limiting the ISO sensitivity (amplification factor of the amplifier 8) to “100” or less, that is, sensitivity with little noise generated in the photographed image. Yes, as shown in the figure, when the Lv value is “9” or less, the shutter speed becomes “1/64” or less according to the Lv value at that time. On the other hand, the program diagram B (solid line) for the blur reduction mode is a combination of shooting conditions in which the shutter speed is set to “1/64” or more as much as possible, that is, the speed at which camera shake is expected to occur during shooting. In accordance with the Lv value at that time, the ISO sensitivity increases in order until it reaches a maximum value “400” that can be set, and the pixel addition magnification reaches a maximum value “4 times” that can be set It goes up in order.
また、本実施の形態において、前記プログラム線図100に示されるISO感度「50」〜「400」は、前述したプログラマブル・ゲインアンプ8のゲインが8db,14db,20db,26dbに設定されることにより実現される値である。ここで、プログラマブル・ゲインアンプ8のゲインが26db(ISO感度400)に設定されると同時に、前述した画素加算倍率が「2倍」及び「4倍」に設定される場合、プログラマブル・ゲインアンプ8のゲインがISO感度「800」及び「1600」に設定される場合と同等の感度を得ることができる。
In the present embodiment, the ISO sensitivities “50” to “400” shown in the program diagram 100 are obtained by setting the gain of the
また、画素加算倍率は、撮影時に前記CCD6から画像信号を読み出す際に加算すべき画素数に対応する値である。すなわち本実施の形態においては、CCD6からの画像信号の読み出しモードとして、通常の読み出しモードとは別に、信号電荷を縦(垂直)方向に2画素ずつ加算して読み出す2画素加算モードと、信号電荷を縦(垂直)方向と縦(垂直)方向に4画素ずつ加算して読み出す4画素加算モードとが用意されており、前述した画素加算倍率の「2倍」は、CCD6の駆動モードを2画素加算モードに設定すべきことを示し、同様に画素加算倍率の「4倍」は、CCD6の駆動モードを4画素加算モードに設定すべきことを示す読み出しモードの設定情報である。
The pixel addition magnification is a value corresponding to the number of pixels to be added when an image signal is read out from the
ここで、上述した2画素加算モード及び4画素加算モードによる画像信号の読み出し方法を図に従って説明する。 Here, a method of reading an image signal in the above-described 2-pixel addition mode and 4-pixel addition mode will be described with reference to the drawings.
図3は、2画素加算モードによる読み出し方法の原理を示す前記CCD6の模式図である。CCD6は、画素を構成する多数の感光用CCD(図でR,G,B)と、水平方向に並んだ感光機能を有していないCCDからなるホールド蓄積部HOLD、及び水平転送部61と、上記各CCDの信号電荷を垂直転送する図示しない垂直転送部と、出力回路62とを備えている。なお、図示しないが通常の読み出しモードは、CCD6から一般的なフレーム読み出しによって全画素(本実施の形態では500万画素)の信号電荷を画素加算することなく読み出すモードである。
FIG. 3 is a schematic diagram of the
それに対して、2画素加算モードは、図3に示したように1フレーム分の信号電荷を4/8ライン2フィールドで読み出すモードである。すなわち、第1フィールドでは、垂直方向奇数番目のライン(15,13,11,・・・)の信号電荷のみを垂直転送し、その際、ホールド蓄積部HOLDを用いて1ライン分の信号電荷を1ライン分の転送時間だけ一時的に保持することにより、互いに隣り合う奇数ラインの信号電荷を加算、つまり同色の2画素分の信号電荷を垂直加算して水平転送部61へ転送する。しかる後、同色の画素配列(R,G,R,G,・・・)からなる2ライン分の信号電荷が垂直加算された奇数ラインの信号を読み出し、以後、全ての奇数ラインの信号電荷を順に読み出す。次に第2フィールドでは、垂直方向偶数番目のライン(16,14,12,・・・)について第1フィールドと同様の垂直加算を行い、奇数ラインと異なる同色の画素配列(G,B,G,B,・・・)からなる2ライン分の信号電荷が垂直加算された偶数ラインの信号を読み出し、以後、全ての偶数ラインの信号電荷を順に読み出す。
On the other hand, the 2-pixel addition mode is a mode in which the signal charge for one frame is read out in 4/8 lines and 2 fields as shown in FIG. That is, in the first field, only the signal charges of the odd-numbered lines (15, 13, 11,...) In the vertical direction are vertically transferred. At that time, the signal charges for one line are transferred using the hold accumulation unit HOLD. By temporarily holding the transfer time for one line, the signal charges of odd lines adjacent to each other are added, that is, the signal charges of two pixels of the same color are vertically added and transferred to the
図4は、上記のように読み出される撮像信号からなるベイヤーデータを示す概念図であり、図示したように2画素加算モードでは、縦方向の画素数が全体の2分の1(250万画素)であるが、全画素数分の画素情報が反映されるとともに、全体として画素値(輝度情報)が2倍に増幅されたベイヤーデータが得られることとなる。なお、図4は、前述した垂直加算により得られる画素(R,G,B)と、得られない画素との位置関係を示したものであり、撮影時には、得られる画素(R,G,B)のみからなるベイヤーデータがSDRAM13に一時記憶される。また、図に示した2画素加算後のR,G,Bの画素位置は、加算される2画素の重心位置となる。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing Bayer data consisting of the imaging signals read out as described above. As shown in the figure, in the two-pixel addition mode, the number of pixels in the vertical direction is one half of the whole (2.5 million pixels). However, while the pixel information for the total number of pixels is reflected, the Bayer data in which the pixel value (luminance information) is amplified twice as a whole is obtained. FIG. 4 shows the positional relationship between the pixels (R, G, B) obtained by the vertical addition described above and the pixels that cannot be obtained, and the obtained pixels (R, G, B) at the time of shooting. ) Is temporarily stored in the
また、図5は、前述した4画素加算モードによる読み出し方法の原理を示す前記CCD6の模式図である。先に説明した2画素加算モードと同様、4画素加算モードも、図示したように1フレーム分の信号電荷を4/8ライン2フィールドで読み出すモードである。
FIG. 5 is a schematic diagram of the
すなわち、第1フィールドでは、垂直方向奇数番目のラインの(15,13,11,・・・)の信号電荷のみを垂直転送し、その際、ホールド蓄積部HOLDを用いて1ライン分の信号電荷を1ライン分の転送時間だけ一時的に保持することにより、互いに隣り合う奇数ラインの信号電荷を加算、つまり同色の2画素分の信号電荷を垂直加算して水平転送部61へ転送すると同時に、水平転送部61において垂直加算された信号電荷が2画素分転送されたタイミングで、次に垂直加算された信号電荷を水平方向に2画素分ずれた状態で加算(水平加算)する。しかる後、同色の画素配列(R,G,R,G,・・・)からなる2ライン分の信号電荷が垂直加算され、かつ同一ラインに1画素おきに存在する同色の2画素分の信号電荷が水平加算された奇数ラインの信号を読み出し、以後、全ての奇数ラインの信号電荷を順に読み出す。
That is, in the first field, only the signal charges of (15, 13, 11,...) Of the odd-numbered lines in the vertical direction are vertically transferred, and at that time, the signal charges for one line using the hold accumulation unit HOLD. Are temporarily held for the transfer time for one line, thereby adding the signal charges of odd lines adjacent to each other, that is, vertically adding the signal charges of two pixels of the same color and transferring them to the
同様に、第2フィールドでは、垂直方向偶数番目のライン(16,14,12,・・・)について第1フィールドと同様の垂直加算と水平加算を行い、奇数ラインと異なる同色の画素配列(G,B,G,B,・・・)からなる2ライン分の信号電荷が垂直加算され、かつ同一ラインに1画素おきに存在する同色の2画素分の信号電荷が水平加算された偶数ラインの信号を読み出し、以後、全ての偶数ラインの信号電荷を順に読み出す。 Similarly, in the second field, vertical and horizontal additions similar to those in the first field are performed on the even-numbered lines (16, 14, 12,...) In the vertical direction, and the same color pixel array (G , B, G, B,...) Are added vertically, and signal charges for two pixels of the same color existing every other pixel on the same line are added horizontally. The signal is read, and thereafter, the signal charges of all even lines are read in order.
図6は、上記のように読み出される撮像信号からなるベイヤーデータを示す概念図であり、図示したように4画素加算モードでは、縦方向および横方向の画素数がそれぞれ2分の1(総画素数が125万画素)であるが、全画素数分の画素情報が反映されるとともに、全体としての画素値(輝度情報)が4倍に増幅されたベイヤーデータが得られることとなる。なお、図6は、前述した垂直加算および水平加算により得られる画素(R,G,B)と、得られない画素との位置関係を示したものであり、撮影時には、得られる画素(R,G,B)のみからなるベイヤーデータがSDRAM13に一時記憶される。また、図に示した4画素加算後のR,G,Bの画素位置は、加算される元の4画素の重心となる。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing Bayer data composed of the imaging signals read out as described above. As shown in the figure, in the four-pixel addition mode, the number of pixels in the vertical direction and the horizontal direction is each half (total pixels). Although the number of pixels is 1.25 million pixels, the pixel information corresponding to the total number of pixels is reflected, and Bayer data in which the pixel value (luminance information) as a whole is amplified four times is obtained. FIG. 6 shows the positional relationship between the pixels (R, G, B) obtained by the vertical addition and the horizontal addition described above and the pixels that cannot be obtained. Bayer data consisting only of G, B) is temporarily stored in the
次に、以上の構成からなるデジタルカメラ1の本発明に係る動作を図に従って説明する。図7は、デジタルカメラ1においてユーザーによるモード切替スイッチ操作により静止画撮影モードが設定されたときCPU5が実行する本発明に係る処理の内容を示したフローチャートである。なお、本フローチャートにおいては、AF制御、AWB制御等の説明は省略する。
Next, the operation according to the present invention of the
静止画撮影モードが設定されているとき、CPU5は、CCD6に所定のスルーレートに応じたタイミングで被写体の撮像動作を行わせ、その撮像動作によって取得された画像データに基づくスルー画像の生成、及び生成したスルー画像の液晶モニタ15による表示を開始する(ステップSA1)。そして、シャッターボタンが半押しされなければ(ステップSA2でNO)、一定時間毎のスルー画像の更新を繰り返し行う。
When the still image shooting mode is set, the
この間、図示しないが、スルー画像を表示している間にCPU5は各種のキー操作を逐次受け付けており、ユーザーは所定のキー操作を行うことにより、必要に応じて前述したブレ軽減モードのオンオフ設定ができるようになっている。また、この間には、逐次取得される画像データに基づいて、スルー画像の表示に適したスルー表示用のプログラム線図を用いたAE処理を行う。
During this time, although not shown, the
一方、CPU5は、スルー画像の表示中にユーザーによるシャッターボタンの半押し操作があると(ステップSA2でYES)、直前の撮像動作で取得していた画像データの輝度情報に基づき、被写体の明るさ(Lv値)を判断する(ステップSA3)。引き続き、デジタルカメラ1に設けられているブレ軽減モードがユーザーにより設定されているか否かを確認し、それが設定されていない場合には(ステップSA4でNO)、前述したプログラム線図100の通常モード用のプログラム線図A(破線)に基づき、ステップSA3で取得した被写体の明るさ(Lv値)に対応する撮影条件を決定する(ステップSA6)。また、ブレ軽減モードが設定されていた場合には(ステップSA4でYES)、ブレ軽減モード用のプログラム線図B(実線)に基づき、ステップSA3で取得した被写体の明るさ(Lv値)に対応する撮影条件を決定する(ステップSA5)。
On the other hand, if the user presses the shutter button halfway while displaying a through image (YES in step SA2), the
その後、シャッターボタンの全押し操作がなければ(ステップSA7でNO)、前述したステップSA2へ戻り、シャッターボタンの半押し操作が継続されていれば(ステップSA2でYES)、前述したステップSA3〜SA6の処理を繰り返し実行し、シャッターボタンの半押し操作が継続されていなければ(ステップSA2でNO)、再びシャッターボタンの半押し操作待ちを行う。そして、シャッターボタンの半押し状態が解除されることなく、そのままシャッターボタンが全押し操作されたら(ステップSA7でYES)、直前に決定した撮影条件による静止画撮影処理(詳細については後述する)を実施することにより記録用の画像データを生成し(ステップSA8)、生成した画像データの圧縮、及び外部メモリ16への記録処理を行う(ステップSA9)。以後、ステップSA1へ戻り前述した動作を繰り返す。 Thereafter, if the shutter button is not fully pressed (NO in step SA7), the process returns to the above-described step SA2, and if the half-press operation of the shutter button is continued (YES in step SA2), the above-described steps SA3 to SA6. If the shutter button half-press operation is not continued (NO in step SA2), the process waits for the shutter button half-press again. If the shutter button is fully pressed without releasing the half-pressed state of the shutter button (YES in step SA7), still image shooting processing (details will be described later) under the shooting conditions determined immediately before is performed. By performing this, image data for recording is generated (step SA8), and the generated image data is compressed and recorded in the external memory 16 (step SA9). Thereafter, the process returns to step SA1 to repeat the above-described operation.
以下、前述した静止画撮影処理の詳細を説明する。図8は、前記静止画撮影処理(ステップSA8)に関するCPU5の処理の内容を示したフローチャートである。係る処理においてCPU5は、その時点で決定している撮影条件での所定のシャッタースピードと絞り(F値)とによってCCD6の露光を制御した後(ステップSB1)、その時点で決定している撮影条件での画素加算倍率に応じて以下の処理を実行する。
Details of the above-described still image shooting process will be described below. FIG. 8 is a flowchart showing the processing contents of the
まず、ステップSB2において画素加算倍率が1倍であったとき、すなわちブレ軽減モードが設定されていないとき、あるいは、ブレ軽減モードが設定されており、かつ被写体の明るさ(Lv値)が例えば「8」以上であったときの処理について説明する。係る場合には、ブレ軽減モードの設定の有無に関係なく、まず、プログラマブル・ゲインアンプ8にその時点で決定している撮影条件でのISO感度に応じたゲインを設定した状態で、通常の読み出しモードによってCCD6から全画素分の信号電荷からなる画像信号を読み出す(ステップSB3)。次に、画像処理部12に、A/D変換後の上記撮像信号(ベイヤーデータ)に対するRGB補間処理、すなわち注目画素毎が有していない色成分データを、その色成分データを有する周辺画素の画素値の平均値とする補間処理により画素毎のRGBデータを生成させ、そのRGBデータに基づきYUV変換処理によって、画素毎の輝度成分(Y)及び色差成分(Cb,Cr)の各データからなるYUVデータを生成させる(ステップSB4)。
First, when the pixel addition magnification is 1 in step SB2, that is, when the blur reduction mode is not set or when the blur reduction mode is set and the brightness (Lv value) of the subject is, for example, “ The process when it is 8 ”or more will be described. In such a case, regardless of whether or not the blur reduction mode is set, first, normal readout is performed with the gain corresponding to the ISO sensitivity under the shooting conditions determined at that time set in the
次に、前記ステップSB2において画素加算倍率が4倍であったとき、すなわちブレ軽減モードが設定されており、かつ被写体の明るさ(Lv値)が「6」以下であったときの処理について説明する。係る場合には、まず、プログラマブル・ゲインアンプ8ゲインを26db(ISO感度400)に設定した状態で、CCD6を4画素加算モードで駆動して、縦方向および横方向の画素数がそれぞれ2分の1である125万画素分の信号電荷からなる画像信号を読み出す(ステップSB5)。
Next, the processing when the pixel addition magnification is 4 in the step SB2, that is, when the blur reduction mode is set and the brightness (Lv value) of the subject is “6” or less will be described. To do. In such a case, first, with the
さらに、ここで読み出されるとともにA/D変換された後の撮像信号(ベイヤーデータ)に対して横方向及び縦方向の位相調整処理を行い、新たなベイヤーデータを取得する(ステップSB6)。 Furthermore, the phase adjustment process in the horizontal direction and the vertical direction is performed on the imaging signal (Bayer data) read out and A / D converted here, and new Bayer data is acquired (step SB6).
係る処理を図に従って説明する。すなわち4画素加算により取得したベイヤーデータを構成する各画素は、CCD6の露光面の画素空間において画素加算された元の4画素の重心に位置するため、先に図6で示したように各々の間隔が同一となっていない。そのため上記ベイヤーデータに対してRGB補間を行うとき、つまり図9に示したように、例えば注目画素200がR画素であれば、その周辺に位置する4つのG画素に基づき注目画素のG成分データを生成し、また周辺に位置する4つのB画素に基づき注目画素のB成分データを生成するとき、正しいG成分データやB成分データを得ることができないため、色成分に位相のずれが生じてしまい最終的に得られる画像にジャギーを生じさせることとなる。
Such processing will be described with reference to the drawings. That is, each pixel constituting the Bayer data acquired by adding the four pixels is located at the center of gravity of the original four pixels added in the pixel space on the exposure surface of the
位相調整処理はそれを回避するため、前記ベイヤーデータを構成する各画素の画素値を、画素空間において隣接する画素同士の間隔が等しい画素の画素値に変換することによって前記ベイヤーデータを再構築する処理である。図10は、横方向の位相調整処理を示した模式図である。同一の水平ライン上で互いに隣接する同色の2画素の間に、一方からの距離と他方からの距離の比が3:5となる位置にそれぞれ同色の新たな画素を配置すれば、新たな画素同士の間隔は全て同一となる。また、係る新たな画素の画素値は、その両側に位置する同色の元の画素の各々の画素値を、当該新たな画素までの距離に応じて加重平均した値とすることにより得ることができる。 In order to avoid the phase adjustment processing, the Bayer data is reconstructed by converting the pixel value of each pixel constituting the Bayer data into a pixel value of a pixel having an equal interval between adjacent pixels in the pixel space. It is processing. FIG. 10 is a schematic diagram showing the phase adjustment process in the horizontal direction. If a new pixel of the same color is arranged at a position where the ratio of the distance from one to the distance from the other is 3: 5 between two pixels of the same color adjacent to each other on the same horizontal line, a new pixel The intervals between them are all the same. In addition, the pixel value of the new pixel can be obtained by calculating a weighted average of the pixel values of the original pixels of the same color located on both sides according to the distance to the new pixel. .
したがって、例えば図に示したR画素201,202の間には、R画素201からの距離が3/8、R画素202からの距離が5/8となる位置に新たなR画素200を配置し、係る新たなR画素200の画素値は、R画素201,202の画素値を新たなR画素200までの距離に応じて加重平均した値(R画素201の値×5/8+R画素202の値×3/8)とし、係る新たなR画素200等のデータによってベイヤーデータを再構築する。また、図11は、縦方向の位相調整処理を示した模式図であり、縦方向についても横方向の場合と同様の手法によって新たな画素のデータを取得し、それによってベイヤーデータを再構築する。
Therefore, for example, a
そして、位相調整後には、再構築したベイヤーデータに対するRGB補間処理、及びそれにより生成されるRGBデータに対するYUV変換処理を行い、画素毎の輝度成分(Y)及び色差成分(Cb,Cr)の各データからなるYUVデータを生成させる(ステップSB7)。さらに、生成したYUVデータに対して縦横方向にそれぞれ2倍の拡大処理を施し、4画素加算により消失した分の画素を補間することにより、画素加算倍率が「1倍」であるときと同様の画素数(500万画素)の記録用の画像データを生成する(ステップSB8)。係る拡大処理時における補間は、例えば周知のデジタルズームにおける場合と同様の手法(隣接する周辺画素からの線形補間等)によるものである。 Then, after the phase adjustment, RGB interpolation processing is performed on the reconstructed Bayer data, and YUV conversion processing is performed on the RGB data generated thereby, and each of the luminance component (Y) and color difference components (Cb, Cr) for each pixel is performed. YUV data consisting of data is generated (step SB7). Further, the generated YUV data is subjected to a double enlargement process in the vertical and horizontal directions, and the same amount as when the pixel addition magnification is “1” is obtained by interpolating pixels lost by the addition of four pixels. Image data for recording having the number of pixels (5 million pixels) is generated (step SB8). The interpolation at the time of the enlargement process is, for example, by a method similar to that in the known digital zoom (such as linear interpolation from adjacent peripheral pixels).
次に、前記ステップSB2において画素加算倍率が2倍であったとき、すなわちブレ軽減モードが設定されており、かつ被写体の明るさ(Lv値)が例えば「6」〜「7」の間であったときの処理について説明する。係る場合には、まず、プログラマブル・ゲインアンプ8ゲインを26db(ISO感度400)に設定した状態で、CCD6を2画素加算モードで駆動して、縦方向の画素数が2分の1である250万画素分の信号電荷からなる画像信号を読み出す(ステップSB9)。
Next, when the pixel addition magnification is 2 in Step SB2, that is, the blur reduction mode is set and the brightness (Lv value) of the subject is between “6” and “7”, for example. The processing at that time will be described. In such a case, first, the
さらに、ここで読み出されるとともにA/D変換された後の撮像信号(ベイヤーデータ)に対して縦方向の位相調整処理を行い、新たなベイヤーデータを取得する(ステップSB10)。係る処理は、先に説明した画素加算倍率が4倍である場合の縦方向の位相調整処理と同様である。 Further, vertical phase adjustment processing is performed on the image signal (Bayer data) that has been read out and A / D converted, and new Bayer data is acquired (step SB10). This process is the same as the vertical phase adjustment process in the case where the pixel addition magnification described above is four times.
そして、位相調整後には、再構築したベイヤーデータに対するRGB補間処理、及びそれにより生成されるRGBデータに対するYUV変換処理を行い、画素毎の輝度成分(Y)及び色差成分(Cb,Cr)の各データからなるYUVデータを生成させる(ステップSB11)。さらに、生成したYUVデータに対して縦方向に2倍の拡大処理を施し、2画素加算により消失した分の画素を補間することにより、画素加算倍率が「1倍」であるときと同様の画素数(500万画素)の記録用の画像データを生成する(ステップSB12)。係る拡大処理時における補間は、例えば周知のデジタルズームにおける場合と同様の手法(隣接する周辺画素からの線形補間等)によるものである。 Then, after the phase adjustment, RGB interpolation processing is performed on the reconstructed Bayer data, and YUV conversion processing is performed on the RGB data generated thereby, and each of the luminance component (Y) and color difference components (Cb, Cr) for each pixel is performed. YUV data composed of data is generated (step SB11). Further, the generated YUV data is subjected to a double enlargement process in the vertical direction, and the same pixel as when the pixel addition magnification is “1 ×” is obtained by interpolating the pixels lost by the two-pixel addition. A number (5 million pixels) of image data for recording is generated (step SB12). The interpolation at the time of the enlargement process is, for example, by a method similar to that in the known digital zoom (such as linear interpolation from adjacent peripheral pixels).
そして、CPU5は、上述したステップSB4、ステップSB8、ステップSB12のいずれかの処理が終了した時点で静止画撮影処理を完了した後、図7の処理に戻り、上記いずれかの処理によって生成したYUVデータを記録用の画像データとして圧縮し、外部メモリ16への記録する。
Then, the
ここで、上述した静止画撮影処理では、RGB補間を行う以前に、CCD6により撮像した画像における画素加算(2画素加算や4画素加算)を行うことに起因してRGB補間後のRGBデータに生ずる色成分の位相のずれを防止するための位相調整をベイヤーデータに対して行い、いったんベイヤーデータを再構築した後、RGB補間を行うようにしたが、上記位相調整は、RGB補間処理の中で行うようにしてもよい。
Here, in the above-described still image shooting processing, pixel addition (two-pixel addition or four-pixel addition) is performed on an image captured by the
すなわち図12は、前記静止画撮影処理の変形例を示した、図8に対応するフローチャートである。 That is, FIG. 12 is a flowchart corresponding to FIG. 8, showing a modification of the still image shooting process.
かかる変形例においても、CPU5は、その時点で決定している撮影条件での所定のシャッタースピードと絞り(F値)とによってCCD6の露光を制御した後(ステップSC1)、その時点で決定している撮影条件での画素加算倍率に応じて以下の処理を実行する。
Also in this modified example, the
まず、画素加算倍率が1倍であったとき(ステップSC2で「1倍」)については、図8のフローチャートにおけるステップSB3,SB4と同一の処理を実施し(ステップSC3〜SC3)、画像処理部12にYUVデータを生成させる(ステップSC3〜SC5)
First, when the pixel addition magnification is 1 (“1” in Step SC2), the same processing as Steps SB3 and SB4 in the flowchart of FIG. 8 is performed (Steps SC3 to SC3), and the
次に、前記ステップSC2において画素加算倍率が4倍であったときの処理について説明する。係る場合には、まず、プログラマブル・ゲインアンプ8ゲインを26db(ISO感度400)に設定した状態で、CCD6を4画素加算モードで駆動して、縦方向および横方向の画素数がそれぞれ2分の1である125万画素分の信号電荷からなる画像信号を読み出す(ステップSC6)。
Next, processing when the pixel addition magnification is 4 in the step SC2 will be described. In such a case, first, with the
引き続き、画像処理部12に、A/D変換後の上記撮像信号(ベイヤーデータ)に対する横方向及び縦方向の位相調整を含むRGB補間処理を行わせる(ステップSC7)。係る処理では、ステップSC4における一般的な補間処理とは異なり、注目画素毎にその画素が有していない色成分データを、その色成分データを有する周辺画素の画素値の単純な平均値とするのではなく、周辺画素の各々の画素値に注目画素との距離に応じた重み付けを行った上での平均値(加重平均)とする。
Subsequently, the
より具体的に説明すると、仮に注目画素が図9に示したようにR成分を有するR画素であれば、その周辺に位置する4つのG画素に基づきG成分データを生成し、かつ周辺に位置する4つのB画素に基づきB成分データを生成する。このとき、各画素は、既に説明した4画素加算により読み出されたものであり、CCD6の露光面を想定したときの各画素の位置関係(実際には、加算された4画素分の重心位置の関係)においては、図示したように注目画素(R画素)と周辺4画素(G画素、又はB画素)の各々との間の距離は同一とならない。したがって、周辺画素値の単なる平均値を注目画素の画素値とした場合には、色成分に位相のずれが生じてしまい最終的に得られる画像にジャギーを生じさせることとなるため、上記処理では、注目画素に反映させる周辺4画素の画素値に、いったん前記距離の違いに応じた重み付け係数を乗じる重み付けを行った後、それらの平均値を注目画素の画素値とする。
More specifically, if the target pixel is an R pixel having an R component as shown in FIG. 9, G component data is generated based on four G pixels located in the periphery of the R pixel, and the pixel is located in the periphery. B component data is generated based on the four B pixels. At this time, each pixel is read by the four-pixel addition described above, and the positional relationship of each pixel when the exposure surface of the
すなわち図10に即して説明すると、ある注目画素200について、その周辺画素のうち、横方向の同一ラインに存在する2つの周辺画素(ここではR画素)201,202の間の横方向の距離が「8」で、かつ左側の周辺画素201から注目画素200までの横方向の距離が「3」、右側の周辺画素201から注目画素200までの横方向の距離「5」であるときには、左側の周辺画素201に重み付け係数として5/8倍を設定し、かつ右側の周辺画素202に重み付け係数として3/8倍を設定する。そして、双方の周辺画素201,202の画素値に上記の重み付け係数を乗じ、それらの平均値を注目画素200の画素値とする。なお、ここでは周辺画素の重み付け方法を横方向のみに限定して説明したが、実際には横方向だけでなく、縦方向についても同様の方法による重み付けを行う。
That is, with reference to FIG. 10, for a
しかる後、上述した位相調整を含むRGB補間処理によって生成した画素毎のRGBデータに基づきYUV変換処理によってYUVデータを生成させ(ステップSC8)、さらに、生成したYUVデータに対して縦横方向にそれぞれ2倍の拡大処理を施し、4画素加算により消失した分の画素を補間することにより、画素加算倍率が「1倍」であるときと同様の画素数(500万画素)の記録用の画像データを生成する(ステップSC9)。 Thereafter, YUV data is generated by YUV conversion processing based on the RGB data for each pixel generated by the RGB interpolation processing including the phase adjustment described above (step SC8), and further, 2 in the vertical and horizontal directions with respect to the generated YUV data. The image data for recording having the same number of pixels (5 million pixels) as when the pixel addition magnification is “1 ×” is obtained by performing the double enlargement process and interpolating the pixels lost by the four-pixel addition. Generate (step SC9).
次に、前記ステップSB2において画素加算倍率が2倍であったときの処理について説明する。係る場合には、まず、プログラマブル・ゲインアンプ8ゲインを26db(ISO感度400)に設定した状態で、CCD6を2画素加算モードで駆動して、縦方向の画素数が2分の1である250万画素分の信号電荷からなる画像信号を読み出す(ステップSC10)。
Next, processing when the pixel addition magnification is 2 in the step SB2 will be described. In such a case, first, the
そして、画像処理部12に、A/D変換後の上記撮像信号(ベイヤーデータ)に対する縦方向の位相調整を含むRGB補間処理を行わせる(ステップSC11)。係る処理では、前述したステップSC7と異なり、注目画素毎にその画素が有していない色成分データを、その色成分データを有する周辺画素の画素値から求めるとき、周辺画素の画素値に、いったん注目画素に対する縦方向の距離の違いのみに応じた重み付け係数を乗じる重み付けを行った後、それらの平均値を注目画素の画素値とする。それにより色成分に位相のずれがない画素毎のRGBデータを生成させる。
Then, the
しかる後、上述した位相調整を含むRGB補間処理によって生成した画素毎のRGBデータに基づきYUV変換処理によってYUVデータを生成させ(ステップSC12)、さらに、生成したYUVデータに対して縦方向に2倍の拡大処理を施すことにより、2画素加算により消失した分の画素を補間し、画素加算倍率が「1倍」であるときと同様の画素数(500万画素)の記録用の画像データを生成する(ステップSC13)。係る変形例によっても、画像にジャギーが生じることを防止することができる。 Thereafter, YUV data is generated by YUV conversion processing based on the RGB data for each pixel generated by the RGB interpolation processing including the phase adjustment described above (step SC12), and further doubled in the vertical direction with respect to the generated YUV data. By performing the enlargement process, the pixels lost by the two-pixel addition are interpolated to generate image data for recording with the same number of pixels (5 million pixels) as when the pixel addition magnification is “1”. (Step SC13). This modification can also prevent the image from being jaggy.
以上説明したように本実施の形態のデジタルカメラ1においては、撮影時にブレ軽減モードが設定されているときには、被写体の明るさが、通常モードではシャッタースピードの制御速度が手ぶれが生じると予想される速度よりも低速となる明るさであっても、前述した2画素加算や4画素加算により撮影された画像の明るさが増幅されることによって、適正露出が確保される。したがって、カメラ本体の揺れ検出用の角速度センサや、光学系の駆動機構等を用いなくとも、シャッター速度をより高速側に維持することにより、撮影時の手ぶれによる画像の劣化を軽減することができる。その結果、デジタルカメラにより低コストで信頼性の高い手ぶれ防止機能を付加することが可能となる。
As described above, in the
また、被写体が暗い場合はもとより被写体が明るい場合においても、カメラ本体の揺れに起因する手ぶれと同時に、被写体の移動による画像揺れ(被写体ぶれ)にも対応することができる。 Even when the subject is dark as well as when the subject is bright, it is possible to deal with image shake (subject shake) due to movement of the subject as well as camera shake caused by the shake of the camera body.
しかも、シャッター速度のより高速側への維持は、前述した2画素加算や4画素加算により撮影画像の明るさを増幅されることによって実現されるものであるため、シャッター速度のより高速側への維持をプログラマブル・ゲインアンプ8のゲインを上げることにより実現する場合とは異なり、ノイズの増大による画像の劣化もない。
In addition, maintaining the shutter speed on the higher speed side is realized by amplifying the brightness of the photographed image by the above-described two-pixel addition or four-pixel addition. Unlike the case where the maintenance is realized by increasing the gain of the
また、明るい被写体を撮影する場合には、2画素加算や4画素加算が行われることなく、CCD6から全画素の画像データが読み出されるため、その場合には、取得画素数の無用な低下、つまり撮影画像の質が低下することがない。
When shooting a bright subject, the image data of all the pixels is read from the
なお、本実施の形態では、撮影時における被写体の明るさ(Lv値)に基づき画素加算のモード(本実施の形態ではCCD6からの画像信号の読み出しモード)を切り替えるようにしたが、画素加算のモードを、AE制御によっていったん決定したシャッタースピードに基づき切り替えるようにしてもよい。 In this embodiment, the pixel addition mode (in this embodiment, the image signal reading mode from the CCD 6) is switched based on the brightness (Lv value) of the subject at the time of shooting. The mode may be switched based on the shutter speed once determined by AE control.
また、CCD6により撮像した画像における画素加算(2画素加算や4画素加算)を、CCD6から撮像信号を読み出す際にCCD6内部で行うものについて説明したが、同様の画素加算を、例えばCCD6から出力された後の画像データに対して、任意のハードウェアを用いたり、CPU5等のコンピュータによるソフト処理によって行うようにしてもよい。
In addition, pixel addition (two-pixel addition or four-pixel addition) in an image captured by the
また、上記画素加算は、必ずしもベイヤーデータの状態の画素について行う必要はなく、RGB補間後のRGBデータや、YUV変換後のY,Cb,Crデータについて行うようにしてもよい。 The pixel addition is not necessarily performed for pixels in the Bayer data state, but may be performed for RGB data after RGB interpolation or Y, Cb, Cr data after YUV conversion.
また、画素加算に起因してRGB補間後のRGBデータに生ずる色成分の位相のずれを防止するための位相調整は、本実施の形態のようにRGB補間処理の前処理として行ってもよいし、先に図12に示した変形例のように、RGB補間処理の中で行うようにしてもよい。なお、本実施の形態のようにRGB補間を行う以前にベイヤーデータに対して予め位相調整を行う場合には、RGB補間処理を簡素化することができるとともに、既存の補間処理回路や補間処理ソフトをそのまま使用できる。また、変形例のようにRGB補間処理の中で行う場合には、ベイヤーデータを再構築するためだけの位相調整回路や位相調整ソフトが不要となる。 Further, the phase adjustment for preventing the phase shift of the color component generated in the RGB data after the RGB interpolation due to the pixel addition may be performed as a pre-process of the RGB interpolation process as in the present embodiment. As in the modification shown in FIG. 12, it may be performed in the RGB interpolation process. Note that when phase adjustment is performed in advance on Bayer data before RGB interpolation is performed as in the present embodiment, the RGB interpolation processing can be simplified and existing interpolation processing circuits and interpolation processing software can be used. Can be used as is. Further, in the case of performing the RGB interpolation processing as in the modification, a phase adjustment circuit and phase adjustment software only for reconstructing Bayer data are not required.
また、4画素加算を行ったときには縦横両方向の位相調整を行うようにしたが、それを縦横いずれか一方のみとしてもよい。なお、当然のごとく、本実施の形態のように縦横両方向について行った方が良質の画像を得ることができる。 In addition, when 4-pixel addition is performed, the phase adjustment in both the vertical and horizontal directions is performed. As a matter of course, a higher quality image can be obtained by performing in both the vertical and horizontal directions as in the present embodiment.
また、撮影時における被写体の明るさ(Lv値)に基づき画素加算のモード(本実施の形態ではCCD6からの画像信号の読み出しモード)を自動的に切り替えるようにしたが、画素加算のモードはユーザーが必要に応じて手動操作により切り替えることができるようにしてもよい。 The pixel addition mode (in this embodiment, the image signal readout mode from the CCD 6) is automatically switched based on the brightness (Lv value) of the subject at the time of shooting. May be switched by manual operation as required.
また、撮影時における被写体の明るさ(Lv値)に基づき画素加算のモード(本実施の形態ではCCD6からの画像信号の読み出しモード)を切り替えるようにしたが、画素加算のモードを、AE制御によっていったん決定したシャッタースピードに基づき切り替えるようにしてもよい。 In addition, the pixel addition mode (in this embodiment, the image signal readout mode from the CCD 6) is switched based on the brightness (Lv value) of the subject at the time of shooting, but the pixel addition mode is changed by AE control. You may make it switch based on the shutter speed once determined.
また、本実施の形態においては、撮影した画像を記録するときの画像サイズ(画素サイズ)が、CCD6で撮像可能な最大サイズに固定されているものとしたが、デジタルカメラにおいては、記録可能な画像サイズが複数種用意されており、ユーザーが所望の画像サイズを適宜選択して設定することができるのが一般的である。したがって、本実施の形態では、前述した静止画撮影処理(図8、図12)ではYUVデータを、単にそのときの画素加算倍率(2倍、4倍)のみに応じた拡大率で拡大させたが、画像サイズが選択可能な構成においては、例えば図8のステップSB8,ステップSB12の処理を以下のような拡大又は縮小処理に変更することが望ましい。
Further, in the present embodiment, the image size (pixel size) when recording a photographed image is fixed to the maximum size that can be captured by the
まず、その時点で設定(選択)されている記録画像サイズを確認し、次に、その記録画像サイズと、その時点のYUVデータのサイズ(これは画素加算倍率から判断してもよい。)とを比較する。ここで、記録画像サイズの方が大きければ、YUVデータをそのサイズに拡大するのに必要な拡大率を計算し、逆に記録画像サイズの方が小さければ、YUVデータをそのサイズに縮小するのに必要な拡大率を計算する。しかる後、計算した倍率でYUVデータを拡大又は縮小する。
但し、上記の拡大倍率や縮小倍率の計算に際しては、その時点の画素加算倍率が2倍であってYUVデータの縦横比が通常の縦横比と異なっているときには、縦方向と横方向の倍率を個別に計算し、YUVデータを縦方向と横方向とに異なる倍率で拡大又は縮小する。また、当初、記録画像サイズとYUVデータのサイズとを比較したとき、両者のサイズが同じであった場合には、前述した倍率計算や拡大又は縮小処理を行わず、そのまま静止画撮影処理を完了するようにする。
First, the print image size set (selected) at that time is confirmed, and then the print image size and the YUV data size at that time (this may be determined from the pixel addition magnification). Compare Here, if the recorded image size is larger, the enlargement ratio necessary for enlarging the YUV data to that size is calculated. Conversely, if the recorded image size is smaller, the YUV data is reduced to that size. Calculate the required zoom factor. Thereafter, the YUV data is enlarged or reduced at the calculated magnification.
However, when calculating the enlargement magnification or reduction magnification described above, if the pixel addition magnification at that time is 2 times and the aspect ratio of the YUV data is different from the normal aspect ratio, the magnifications in the vertical direction and the horizontal direction are set. Individually calculated, the YUV data is enlarged or reduced at different magnifications in the vertical and horizontal directions. In addition, when the recorded image size and the YUV data size are compared initially, if the two sizes are the same, the still image shooting process is completed without performing the above-described magnification calculation and enlargement / reduction process. To do.
以上のようにすれば、撮影した画像を、そのときの画素加算倍率つまり被写体の明るさに関係なく、その時々に設定されている記録画像サイズで記録させることができる。したがって、例えば被写体の明るさの違いに起因して、撮影する毎に記録される画像のサイズが変化してしまうことが防止でき、撮影した後の記録画像の使い勝手や、デジタルカメラの品質感を維持することができる。また、1回の拡大又は縮小処理で記録画像サイズを得ることができ、無駄な拡大又は縮小処理を無くすことができる。 In this way, the photographed image can be recorded with the recording image size set at that time regardless of the pixel addition magnification at that time, that is, the brightness of the subject. Therefore, for example, it is possible to prevent the size of the recorded image from changing every time the image is taken due to the difference in brightness of the subject, and the usability of the recorded image after shooting and the quality of the digital camera can be reduced. Can be maintained. Further, the recorded image size can be obtained by one enlargement or reduction process, and unnecessary enlargement or reduction process can be eliminated.
また、本実施の形態では、静止画撮影記録時に本発明を適用した場合について説明したが、動画撮影記録時やスルー画表示時に本発明を適用することもできる。すなわち、図2に示したようなプログラム線図にしたがって、動画撮影記録時やスルー画表示時にAE制御を行うようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the present invention is applied at the time of still image shooting / recording has been described. However, the present invention can also be applied at the time of moving image shooting / recording or during live view display. That is, according to the program diagram as shown in FIG. 2, the AE control may be performed at the time of moving image recording / recording or when displaying a through image.
1 デジタルカメラ
2 レンズブロック
3 アクチュエータブロック
4 ドライバー回路
5 CPU
6 CCD
7 相関二重サンプリング回路(CDS)
8 プログラマブル・ゲインアンプ(PGA)
9 A/D変換器(A/D)
10 タイミング発生器(T/G)
11 垂直/水平ドライバ
12 画像処理部
13 SDRAM
14 バックライト(BL)
15 液晶モニタ(LCD)
16 外部メモリ
17 フラッシュメモリ
18 キー入力部
19 バッテリー
20 電源制御回路
21 マイコン
22 ストロボ
23 マイクロホン
24 スピーカ
25 音声処理ブロック
1
6 CCD
7 Correlated double sampling circuit (CDS)
8 Programmable gain amplifier (PGA)
9 A / D converter (A / D)
10 Timing generator (T / G)
11 Vertical /
14 Backlight (BL)
15 LCD monitor (LCD)
16
Claims (11)
前記撮像素子を駆動する一方、前記撮像素子を複数フィールドで駆動し、フィールド毎に、互いに離間して隣接する同一色の複数の画素の画素信号を加算して出力させる画素加算モードを有する駆動手段を備えたことを特徴とする撮像装置。 In an imaging apparatus including an imaging device for imaging a subject,
Drive means having a pixel addition mode for driving the image sensor while driving the image sensor in a plurality of fields and adding and outputting pixel signals of a plurality of pixels of the same color that are spaced apart from each other and adjacent to each other An imaging apparatus comprising:
前記駆動手段が、前記画素加算モードにより前記撮像素子を駆動するときの前記画素加算モードの種類を切り替える画素加算モード切替手段を備えたことを特徴とする1乃至5いずれか記載の撮像装置。 The pixel addition mode is composed of a plurality of types of pixel addition modes in which the number of pixels to be added is different when the pixel signals of the plurality of pixels of the same color are added to the image sensor and output,
6. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a pixel addition mode switching unit that switches a type of the pixel addition mode when the image pickup element is driven in the pixel addition mode.
前記駆動手段による前記撮像素子の駆動モードを、前記画素加算モードと前記通常の駆動モードとに切り替える駆動モード切替手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至6いずれか記載の撮像装置。 The drive means has a normal drive mode for causing the image sensor to output pixel signals of all pixels without pixel addition,
The image pickup apparatus according to claim 1, further comprising drive mode switching means for switching a drive mode of the image pickup element by the drive means between the pixel addition mode and the normal drive mode.
前記画素加算モード切替手段は、前記取得手段に取得された被写体の明るさに基づき前記画素加算モードの種類を切り替えることを特徴とする請求項6又は7記載の撮像装置。 An acquisition means for acquiring the brightness of the subject;
8. The imaging apparatus according to claim 6, wherein the pixel addition mode switching unit switches the type of the pixel addition mode based on the brightness of the subject acquired by the acquisition unit.
前記駆動モード切替手段は、前記取得手段に取得された被写体の明るさに基づき、前記駆動手段による前記撮像素子の駆動モードを前記画素加算モードと前記通常の駆動モードとに切り替えることを特徴とする請求項7記載の撮像装置。 An acquisition means for acquiring the brightness of the subject;
The drive mode switching means switches the drive mode of the image sensor by the drive means between the pixel addition mode and the normal drive mode based on the brightness of the subject acquired by the acquisition means. The imaging device according to claim 7.
前記撮像素子を駆動するときの駆動モードを、前記撮像素子を複数フィールドで駆動させ、フィールド毎に、互いに離間して隣接する同一色の複数の画素の画素信号を加算して出力させる画素加算モードに設定することを特徴とする撮像方法。 An imaging method of an imaging apparatus including an imaging element that images a subject,
A driving mode for driving the image sensor is a pixel addition mode in which the image sensor is driven in a plurality of fields, and pixel signals of a plurality of pixels of the same color adjacent to each other are separated and output for each field. The imaging method characterized by setting to.
前記撮像素子を駆動するときの駆動モードを、前記撮像素子を複数フィールドで駆動させ、フィールド毎に、互いに離間して隣接する同一色の複数の画素の画素信号を加算して出力させる画素加算モードに設定させるためのプログラム。
In a computer included in an image pickup apparatus including an image pickup device that picks up an image of a subject,
A driving mode for driving the image sensor is a pixel addition mode in which the image sensor is driven in a plurality of fields, and pixel signals of a plurality of pixels of the same color adjacent to each other are separated and output for each field. A program to let you set.
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