JP2007150439A - 撮像装置、撮像方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】画質の低下と消費電力の増大を抑止しつつ、動画像と静止画を同時に記録する。
【解決手段】録画処理が開始されると、撮像素子の画素読み出しでは、同図9Bに示すように、動画像のみ撮像時には間引きが行われ、静止画像撮像時には間引きが行われない。また、間引き部では、同図Cに示すように、静止画像撮像時にのみ間引きが行われる。そして結果的に動画像の撮像は、同図Dに示すように、録画処理が終了されるまで中断されることなく継続され、静止画像の撮像は、同図Eに示すように、静止画像撮像時にだけ行われる。本発明は、デジタルビデオカメラに適用することができる。
【選択図】図9
【解決手段】録画処理が開始されると、撮像素子の画素読み出しでは、同図9Bに示すように、動画像のみ撮像時には間引きが行われ、静止画像撮像時には間引きが行われない。また、間引き部では、同図Cに示すように、静止画像撮像時にのみ間引きが行われる。そして結果的に動画像の撮像は、同図Dに示すように、録画処理が終了されるまで中断されることなく継続され、静止画像の撮像は、同図Eに示すように、静止画像撮像時にだけ行われる。本発明は、デジタルビデオカメラに適用することができる。
【選択図】図9
Description
本発明は、撮像装置、撮像方法、およびプログラムに関し、特に、動画像および静止画像を同時に撮像できるようにした撮像装置、撮像方法、およびプログラムに関する。
従来、CCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子を備えたデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラが普及している。
デジタルスチルカメラは静止画像を撮像するものであり、デジタルビデオカメラは動画像を撮像するものであるが、動画像を撮像できる機能を有するデジタルスチルカメラや、静止画像を撮像できる機能を有するデジタルビデオカメラも存在する。ただし、これらは静止画像と動画像を同時に撮像するのではなく、いずれか一方を撮像するものであった。
例えば、静止画を記録できる従来のデジタルビデオカメラでは、動画像の記録中に静止画像の記録が指示された場合、動画像の記録動作を一旦停止し、静止画像を記録した後、再び動画像の記録を開始するものがある。しかしながら、このようなデジタルビデオカメラでは、動画像の連続性が失われてしまうという問題があった。
そこで、これまでにも、静止画像と動画像を同時に撮像するさまざまな方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
従来提案されている動画像の記録中に静止画も記録する方法としては、例えば、記録する動画像から1フレーム分の画像データを抽出し、これを静止画像として記録する方法がある。この方法の場合、撮像素子から動画像としての記録する分の画素信号だけを出力し、記録する静止画像は動画像用の処理が施されているので、動画像としての記録に適するように画枠のサイズが変換されていたり、色信号の帯域が制限されていたりする(情報量が削減されている)など、静止画像としての画質を十分に満たしていないことがある。
また例えば、常に撮像素子から全ての画素を出力し、動画像として記録するときには画素を間引いて動画像の記録に適した画枠サイズに縮小して記録し、静止画像を記録するときには画素を間引くことなく撮像素子から出力されたときの画枠サイズで記録する方法がある。この方法の場合、撮像素子から常に全ての画素を出力するので、撮像素子における消費電力が増大してしまう。通常、撮像装置はバッテリを電源としているので、消費電力はできるだけ少ないことが望ましい。
またさらに、例えば、動画像の撮像用と静止画像の撮像用のそれぞれに撮像素子を設ける方法が考えられる。この方法では、撮像素子を複数用いる必要があり、装置規模の拡大、コスト高、消費電力の増加が発生する。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画質の低下と消費電力の増大を抑止しつつ、動画像の記録と静止画の記録を同時に行えるようにするものである。
本発明の一側面である撮像装置は、動画像および静止画像を同時に撮像して記録する撮像装置において、被写体の光学像を画素信号に変換し、動画像だけを記録して静止画像を記録しないときには画素信号を間引いて後段に出力し、動画像を記録して静止画像も記録するときには画素信号を間引くことなく後段に出力する変換手段と、動画像を記録して静止画像も記録するときにだけ、前記変換手段から出力された画素信号を間引く間引き手段と、前記変換手段または前記間引き手段による間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成する動画像データ生成手段と、前記変換手段から出力された間引きが行われていない画素信号に基づいて静止画像データを生成する静止画像データ生成手段と、生成された前記動画像データおよび前記静止画像データを記録する記録手段とを含む。
前記間引き手段は、動画像だけを記録して静止画像を記録しないときにおける前記変換手段による間引きと同様に、動画像を記録して静止画像も記録するときにだけ、前記変換手段から出力された画素信号を間引くようにすることができる。
前記変換手段は、CMOSセンサとすることができる。
本発明の一側面である撮像方法は、動画像および静止画像を同時に撮像して記録する撮像装置の撮像方法において、動画像だけを記録して静止画像を記録しない場合、被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引いて後段に出力し、間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成し、生成された前記動画像データを記録し、動画像を記録して静止画像も記録する場合、被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引くことなく後段に出力し、間引かれていない前記画素信号に基づいて静止画像データを生成し、生成された前記静止画像データを記録するとともに、間引かれていない前記画素信号を間引き、間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成し、生成された前記動画像データを記録するステップを含む。
本発明の一側面であるプログラムは、動画像および静止画像を同時に撮像して記録するためのプログラムであって、動画像だけを記録して静止画像を記録しない場合、被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引いて後段に出力させ、間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成させ、生成された前記動画像データを記録させ、動画像を記録して静止画像も記録する場合、被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引くことなく後段に出力させ、間引かれていない前記画素信号に基づいて静止画像データを生成させ、生成された前記静止画像データを記録させるとともに、間引かれていない前記画素信号を間引かせ、間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成させ、生成された前記動画像データを記録させるステップを含む処理をコンピュータに実行させる。
本発明の一側面においては、動画像だけを記録して静止画像を記録しない場合、被写体の光学像が画素信号に変換されてその結果得られた画素信号が間引いて後段に出力され、間引き後の画素信号に基づいて動画像データが生成され、生成された動画像データが記録される。また、動画像を記録して静止画像も記録する場合、被写体の光学像が画素信号に変換されてその結果得られた画素信号が間引かれることなく後段に出力され、間引かれていない画素信号に基づいて静止画像データが生成され、生成された静止画像データが記録されるとともに、間引かれていない画素信号が間引かれ、間引き後の画素信号に基づいて動画像データが生成され、生成された動画像データが記録される。
本発明の一側面によれば、画質の低下と消費電力の増大を抑止しつつ、動画像の記録と静止画の記録を同時に行うことができる。
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書または図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書または図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書または図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
本発明の一側面である撮像装置(例えば、図1のデジタルカメラ1)は、動画像および静止画像を同時に撮像して記録する撮像装置において、被写体の光学像を画素信号に変換し、動画像だけを記録して静止画像を記録しないときには画素信号を間引いて後段に出力し、動画像を記録して静止画像も記録するときには画素信号を間引くことなく後段に出力する変換手段(例えば、図1の撮像素子12)と、動画像を記録して静止画像も記録するときにだけ、前記変換手段から出力された画素信号を間引く間引き手段(例えば、図1の間引き部14)と、前記変換手段または前記間引き手段による間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成する動画像データ生成手段(例えば、図1の動画像用信号処理部15)と、前記変換手段から出力された間引きが行われていない画素信号に基づいて静止画像データを生成する静止画像データ生成手段(例えば、図1の静止画像用信号処理部16)と、生成された前記動画像データおよび前記静止画像データを記録する記録手段(例えば、図1の記録部17)とを含む。
本発明の一側面である撮像方法は、動画像および静止画像を同時に撮像して記録する撮像装置の撮像方法において、動画像だけを記録して静止画像を記録しない場合、被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引いて後段に出力し(例えば、図8のステップS2)、間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成し(例えば、図8のステップS3)、生成された前記動画像データを記録し(例えば、図8のステップS4)、動画像を記録して静止画像も記録する場合、被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引くことなく後段に出力し(例えば、図8のステップS6)、間引かれていない前記画素信号に基づいて静止画像データを生成し、生成された前記静止画像データを記録する(例えば、図8のステップS7)とともに、間引かれていない前記画素信号を間引き(例えば、図8のステップS8)、間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成し(例えば、図8のステップS3)、生成された前記動画像データを記録する(例えば、図8のステップS4)ステップを含む。
本発明の一側面であるプログラムは、動画像および静止画像を同時に撮像して記録するためのプログラムであって、動画像だけを記録して静止画像を記録しない場合、被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引いて後段に出力させ(例えば、図8のステップS2)、間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成させ(例えば、図8のステップS3)、生成された前記動画像データを記録させ(例えば、図8のステップS4)、動画像を記録して静止画像も記録する場合、被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引くことなく後段に出力させ(例えば、図8のステップS6)、間引かれていない前記画素信号に基づいて静止画像データを生成させ、生成された前記静止画像データを記録させる(例えば、図8のステップS7)とともに、間引かれていない前記画素信号を間引かせ(例えば、図8のステップS8)、間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成させ(例えば、図8のステップS3)、生成された前記動画像データを記録させる(例えば、図8のステップS4)ステップを含む処理をコンピュータに実行させる。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態であるデジタルカメラの構成例を示している。このデジタルカメラ1は、動画像の撮像を中断することなく、静止画像も撮像できるものである。以下、動画像のみを撮像しているときを、「動画像のみ撮像時」と称し、動画像を撮像しつつ、静止画像も撮像するときを静止画像撮像時と称する。
デジタルカメラ1は、被写体の光学像を撮像素子12に集束させるレンズ群11、集束された光学像を電気信号(画素)に変換し、動画像のみ撮像時には画素を間引いて後段に出力し、静止画像撮像時には画素を間引くことなく後段に出力する撮像素子12、撮像素子12から出力されるアナログ信号の画素をデジタル信号に変換するアナログフロントエンド(AFE)部13、AFE部13の出力に対して画素の間引きを行う間引き部14、間引き部14から入力される画素に基づいて動画像データを生成する動画像用信号処理部15、AFE部13から入力される画素に基づいて静止画像データを生成する静止画像用信号処理部16、動画像データと静止画像データを記録媒体(不図示)に記録する記録部17、ユーザの操作を受け付ける操作部18、およびデジタルカメラ1の全体を制御する制御部19から構成される。
撮像素子12はCMOSセンサより成り、例えば図2Aに示す原色ベイヤ配列のカラーフィルタによってその受光面が覆われている。なお、図2はカラーフィルタのうち、5×5画素の領域を示したものであり、Rは赤、Bは青、Grは赤のラインにおける緑、Gbは青のラインにおける緑を示している。
撮像素子12を成すCMOSは、水平方向に隣接する4画素を同時に出力できるものとする。したがって、例えば、図2Aの左上の画素Rを基準とした場合、R,Gr,R,Grの4画素が同時に出力される。撮像素子12の読み出しタイミングを108メガヘルツとすれば、1フレーム周期(1/60秒)当たり、7.2(=108×4/60)メガピクセルの読み出しが可能であるので、撮像素子12の全画素数が7.2×106以下であれば、1フレーム周期ごとに全画素を読み出すことができる。
撮像素子12による間引きは、動画像のみ撮像時にだけ行われるが、この間引きは、例えば、図2Bに斜線で示す9画素を加算して1画素を生成するなどの方法により行われ、元の画枠サイズの縦横が縮小される。いまの例の場合、元の画枠サイズの縦横がそれぞれ1/3に縮小される。なお、間引きの方法と縮小率は上述した例に限定されるものではない。
AFE部13は、撮像素子12から出力される画素をサンプリングするサンプル・ホールド処理、サンプリングした画素のゲインを調整するAGC(Automatic Gain Control)処理、およびAGC処理済みの画素をデジタル化するA/D(Analog/Digital)変換を実行する。
間引き部14は、静止画像撮像時にAFE部13から入力される、間引かれていない画素に対し、撮像素子12による動画像のみ撮像時における間引き処理と同様の間引き処理を施して動画像用信号処理部15に出力する。また、動画像のみ撮像時にAFE部13から入力される間引かれた画素はそのまま動画像用信号処理部15に出力する。なお、間引き部14の構成例については、図3乃至図6を参照して後述する。
動画像用信号処理部15は、動画像のみ撮像時および静止画像撮像時において、間引き部14から入力される間引かれた画素に基づき、動画像データを生成して記録部17に出力する。静止画像用信号処理部16は、静止画像撮像時にのみ、AFE部13が出力する、間引かれていない画素に基づき、静止画像データを生成して記録部17に出力する。
操作部18は、デジタルカメラ1の筐体に設けられたスイッチやボタンなどから成り、動画像の撮像開始や終了、静止画像の撮像タイミング(シャッタタイミング)を指示するユーザの操作を受け付け、対応する操作信号を制御部19に出力する。制御部19は、操作部18からの操作信号に対応し、デジタルカメラ1の全体を制御する。特に、撮像素子12において間引きを行うか否か、間引き部14で間引きを行うか否かも制御する。
次に、図3は間引き部14の構成例を示している。間引き部14は、同一水平ライン上に並ぶ同色6画素を2色分出力する水平方向6画素同時出力部21、同一水平ライン上に並ぶ同色6画素を配置順に3画素ずつ加算する水平方向画素加算フィルタ22および23、水平方向画素加算フィルタ22および23の演算結果を所定のライン分垂直方向に加算する垂直方向画素加算フィルタ24および25、並びに垂直方向画素加算フィルタ24および25の出力を所定のタイミングで後段に出力する出力ライン選択部28から構成される。
水平方向6画素同時出力部21は、AFE部13から同時に入力される水平方向に隣接した4画素P1,P2,P3,P4の出力タイミングを調整し、同一水平ライン上に並ぶ同色の6画素を水平方向画素加算フィルタ22または23に出力する。ここで、AFE部13からあるタイミングに同時入力される水平方向に隣接した4画素を、例えば図4に示すように、4画素P1−1,P2−1,P3−1,P4−1とし、その次のタイミングには4画素P1−2,P2−2,P3−2,P4−2が同時に出力され、その次のタイミングには4画素P1−3,P2−3,P3−3,P4−3が同時に出力されるとする。
水平方向6画素同時出力部21は、図5に示すように8個の遅延部(D)31乃至38から構成され、入力される画素を最大2クロック分遅延することにより、同一水平ライン上に並ぶ同色の6画素を水平方向画素加算フィルタ22または23に出力する。例えば、図4に示された最上段の画素のうち、Rの6画素P1−1,P3−1,P1−2,P3−2,P1−3,P3−3が同時に水平方向画素加算フィルタ22に出力される。また、Grの6画素P2−1,P4−1,P2−2,P4−2,P2−3,P4−3が同時に水平方向画素加算フィルタ23に出力される。
水平方向画素加算フィルタ22は、図6に示すように、前段から入力される同色の6画素を任意に選択する画素選択部41、および、画素選択部41によって選択された画素を加算する加算部42から構成される。画素選択部41において選択する画素を変更することにより、水平方向の間引き率や加算後の位相を任意に設定することが可能である。なお、水平方向画素加算フィルタ23の構成については、水平方向画素加算フィルタ22と同様であるので、その説明は省略する。
垂直方向画素加算フィルタ24は、図7に示すように、水平方向画素加算フィルタ22の出力または加算部53の出力を後段に供給するセレクタ51、セレクタ51の出力を保持するディレイライン52、水平方向画素加算フィルタ22の出力とディレイライン52に保持された値を加算する加算部53、および加算部53の出力に所定の係数を乗算する乗算部54から構成される。
垂直方向画素加算フィルタ24においては、水平方向画素加算フィルタ22の出力である水平方向に加算された画素がディレイライン52によって遅延され、水平方向の位置が等しい他のラインにおいて加算された画素と加算される。加算する垂直ライン数は任意に変更することができ、この変更によって垂直方向の間引き率や加算後の位相を任意に設定することが可能である。なお、垂直方向の加算値に乗算する係数は、水平および垂直方向に加算した画素の総数に基づき、その信号レベルが撮像素子12の出力と同程度になるように決定した値を用いる。垂直方向画素加算フィルタ25の構成については、垂直方向画素加算フィルタ24と同様であるので、その説明は省略する。
次に、デジタルカメラ1の録画処理について、図8のフローチャートを参照して説明する。この録画処理は、操作部18に対してユーザから動画像の撮像(録画)開始が指示されたときに開始される。
ステップS1において、制御部19は、操作部18に対してユーザから静止画像の撮像が指示されたか否かを判定し、静止画像の撮像が指示されていないと判定した場合、処理をステップS2に進める。
ステップS2において、撮像素子12は、制御部19からの制御に従い、動画像の画枠サイズに適するように画素を間引きして後段に出力する。この後、間引きされた画素はAFE部13によりデジタル信号に変換され、間引き部14をそのまま通過して動画像用信号処理部15に供給される。
ステップS3において、動画像用信号処理部15は、間引かれた画素に基づき、動画像データを生成して記録部17に出力する。ステップS4において、記録部17は、動画像用信号処理部15から入力された動画像データを記録媒体に記録する。
ステップS5において、制御部19は、操作部18に対してユーザから動画像の撮像(録画)の終了が指示されたか否かを判定し、録画の終了が指示されていないと判定した場合、ステップS1に戻り、それ以降の処理を繰り返す。すなわち、動画像データの記録を継続する。
なお、ステップS1において、静止画像の撮像が指示されたと判定された場合、処理をステップS6に進める。
ステップS6において、撮像素子12は、制御部19からの制御に従い、間引くことなく全ての画素を後段に出力する。この後、間引かれていない画素はAFE部13によりデジタル信号に変換され、間引き部14および静止画像用信号処理部16に供給される。
間引かれていない画素が供給された一方の静止画像用信号処理部16は、ステップS7において、間引かれていない画素に基づき、静止画像データを生成して記録部17に出力する。記録部17は、静止画像用信号処理部16から入力された静止画像データを記録媒体に記録する。
他方の間引き部14は、ステップ8において、ステップS2の処理における撮像素子12の間引きと同様に、前段から入力された、間引かれていない画素の間引きを行い、動画像用信号処理部15に供給する。
なお、ステップS7の処理とステップS8の処理は実際には平行して同時に実施される。
この後、処理はステップS3に進み、それ以降の処理が繰り返される。すなわち、間引かれた画素に基づいて動画像データが生成され記録媒体に記録される。そして、ステップS5において、録画の終了が指示されたと判定された場合、各部の動作が停止されて録画が終了される。
以上説明した録画処理をまとめると図9に示すようになる。すなわち、録画処理が開始されると、撮像素子12の画素読み出しでは、同図9Bに示すように、動画像のみ撮像時には間引きが行われ、静止画像撮像時には間引きが行われない。また、間引き部14では、同図Cに示すように、静止画像撮像時にのみ間引きが行われる。そして結果的に動画像の撮像は、同図Dに示すように、録画処理が終了されるまで中断されることなく継続され、静止画像の撮像は、同図Eに示すように、静止画像撮像時にだけ行われる。
なお、記録される静止画像は画素の間引きが行われていないので、画質の低下が抑止される。また、静止画像撮像時以外は撮像素子12において間引きが行われるので、全画素読み出しを行う場合に比較して、撮像素子12の消費電力が削減される。
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。
なお、本明細書において、プログラムに基づいて実行されるステップは、記載された順序に従って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
1 デジタルカメラ, 11 レンズ群, 12 撮像素子, 13 AFE部, 14 間引き部, 15 動画像用信号処理部, 16 静止画像用信号処理部, 17 記録部, 18 操作部, 19 制御部
Claims (5)
- 動画像および静止画像を同時に撮像して記録する撮像装置において、
被写体の光学像を画素信号に変換し、動画像だけを記録して静止画像を記録しないときには画素信号を間引いて後段に出力し、動画像を記録して静止画像も記録するときには画素信号を間引くことなく後段に出力する変換手段と、
動画像を記録して静止画像も記録するときにだけ、前記変換手段から出力された画素信号を間引く間引き手段と、
前記変換手段または前記間引き手段による間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成する動画像データ生成手段と、
前記変換手段から出力された間引きが行われていない画素信号に基づいて静止画像データを生成する静止画像データ生成手段と、
生成された前記動画像データおよび前記静止画像データを記録する記録手段と
を含む撮像装置。 - 前記間引き手段は、動画像だけを記録して静止画像を記録しないときにおける前記変換手段による間引きと同様に、動画像を記録して静止画像も記録するときにだけ、前記変換手段から出力された画素信号を間引く
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記変換手段は、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)センサである
請求項1に記載の撮像装置。 - 動画像および静止画像を同時に撮像して記録する撮像装置の撮像方法において、
動画像だけを記録して静止画像を記録しない場合、
被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引いて後段に出力し、
間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成し、
生成された前記動画像データを記録し、
動画像を記録して静止画像も記録する場合、
被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引くことなく後段に出力し、
間引かれていない前記画素信号に基づいて静止画像データを生成し、
生成された前記静止画像データを記録するとともに、
間引かれていない前記画素信号を間引き、
間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成し、
生成された前記動画像データを記録する
ステップを含む撮像方法。 - 動画像および静止画像を同時に撮像して記録するためのプログラムであって、
動画像だけを記録して静止画像を記録しない場合、
被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引いて後段に出力させ、
間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成させ、
生成された前記動画像データを記録させ、
動画像を記録して静止画像も記録する場合、
被写体の光学像を画素信号に変換してその結果得られた画素信号を間引くことなく後段に出力させ、
間引かれていない前記画素信号に基づいて静止画像データを生成させ、
生成された前記静止画像データを記録させるとともに、
間引かれていない前記画素信号を間引かせ、
間引き後の画素信号に基づいて動画像データを生成させ、
生成された前記動画像データを記録させる
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
Priority Applications (3)
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