JP2008092047A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】スルー画表示において適切なフレームレートを設定できるようにする。
【解決手段】スルー画表示において、高輝度時には、通常フレームレートが設定される。低輝度時においても、構図変更中であれば通常フレームレートが設定されるので、フレーミングが迅速に行える。一方、低輝度時で構図変更中でないときは、通常フレームレートよりも低い低輝度用フレームレートが設定されるので、感度アップを抑えてノイズを減らすことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像および撮像された画像の表示を繰り返し行う連続画像表示が可能な電子カメラに関する。

上記のような連続画像表示は、電子カメラにおいてはスルー画表示あるいはライブビューなどと呼ばれる。一般にスルー画表示は、カメラの電源オンあるいは撮影モードの設定に伴って開始され、例えばカメラ背面に設けた液晶パネル等に画像が逐次更新表示される。撮影者は、このスルー画を見ながらフレーミングやピント状態の確認を行うことができる。

ところで、スルー画表示のフレームレートは、３０駒／秒程度あれば問題ないが、１５駒／秒、８駒／秒になると、画像の動きがスムーズでなくなりフレーミングに支障を来す。場合によってはシャッタチャンスを逃すこともある。被写体輝度が十分高ければ問題ないが、低輝度のときに３０駒／秒のフレームレートを達成しようとすると、感度（画像信号の増幅ゲイン）を大きくアップしないと画面を適正な明るさで表示できない。しかし、感度アップは画像中のノイズを増大させるという欠点があり、例えばピント状態の確認等が難しくなる。

特許文献１には、手振れを検出し、その振れ量が所定値以上のときには、動画撮影時やスルー画表示時のフレームレートを通常よりも高くするカメラが記載されている。これは、フレームレートを高くすることで、個々の画像における振れを少なくし、振れの影響を抑制した連続画像を得ようとするものである。

特開２００６−３３１２３号公報

しかしながら、フレームレートの低下によって画像の動きがスムーズでなくなるのは、構図を大きく変更しているときであり、ある程度構図が安定してしまえば、フレームレートが低くてもスムーズさが損なわれることはない。特許文献１ではこの点は考慮されていないため、不必要な高フレームレートにより電力消費の増大、および感度アップによるノイズの増大が余儀なくされる。

本発明は、撮像および撮像された画像の表示を繰り返し行う連続画像表示が可能な電子カメラに適用され、構図変更中か否かを判定する判定手段と、被写体輝度に基づいて決定されるシャッタ秒時が所定限界秒時よりも遅くなる低輝度時において、構図変更中と判定されているときは、そうでないときよりも連続画像表示におけるフレームレートを高くするフレームレート設定手段とを具備することを特徴とする。
上記低輝度時以外は通常フレームレートを設定し、低輝度時で構図変更中でないと判定されているときは、通常フレームレートよりも低い低輝度用フレームレートを設定し、低輝度時で構図変更中であると判定されているときは、通常フレームレートを設定するようにしてもよい。
低輝度時においては、構図変更中はそうでないときよりも撮像感度を上げるようにしてもよい。
所定のモードが設定されているときは、構図変更中の有無を加味せずにフレームレートを設定するようにしてもよい。複数のシーンモードのうち選択されたシーンモードに適した露出値を設定する手段を更に有し、選択されたシーンモードに応じて構図変更中の有無をフレームレートの設定に加味するか否かを決定するようにしてもよい。ズーム倍率が所定値未満のときは、構図変更中の有無を加味せずにフレームレートを設定するようにしてもよい。
カメラの振れを検出するセンサを備え、そのセンサ出力に基づいて構図変更中か否かを判定するようにしてもよい。

本発明によれば、高フレームレートが要求される場合は確実に高フレームレートで画像が表示され、一方、高フレームレートが要求されない場合はフレームレートを抑えて省電力およびノイズ低減が図れる。

図１〜図５により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態における電子カメラのブロック図である。
ＣＣＤなどから成るイメージセンサ１は、撮影レンズ２、絞り３、光学フィルタ４を通過した被写体光束を受光して光電変換し、タイミングジェネレータＴＧから供給される垂直転送クロックおよび水平転送クロックに同期して、画素毎に蓄積された電荷を１ラインずつ撮像信号として出力する。各画素の電荷蓄積時間（シャッタ秒時に相当）は、タイミングジェネレータＴＧから与えられる電子シャッタ駆動信号によって決定される。

出力された撮像信号は、相関二重サンプリング回路ＣＤＳ、オートゲインコントローラＡＧＣ、Ａ／ＤコンバータＡＤＣから成るアナログ信号処理回路に入力される。相関二重サンプリング回路ＣＤＳはアナログ信号のノイズを除去し、オートゲインコントローラＡＧＣはアナログ信号の増幅ゲインを自動調整する。このゲインは、撮像感度（銀塩カメラにおいてはフィルム感度）に相当する被制御量であり、以下では感度ゲインと呼ぶ。Ａ／ＤコンバータＡＤＣは、アナログ信号をデジタル変換して画像データを生成し、画素毎にＲ、Ｇ、Ｂの濃度値を持つＲＡＷデータとしてＣＰＵ／画像処理ＤＳＰ１１に入力する。なお、アナログ信号処理回路にはタイミングジェネレータＴＧからタイミング信号が供給され、イメージセンサ１からの電荷取り込みタイミングと同期がとられる。

ＣＰＵ／画像処理ＤＳＰ（以下、単にＣＰＵと呼ぶ）１１は、画像入力コントローラ、画像処理回路、圧縮処理回路、メディアコントローラ、ビデオエンコーダ、ＡＦ回路、ＡＥ回路、ＡＷＢ回路等を有する。画像入力コントローラは、アナログ信号処理回路からＲＡＷデータを取り込んでメモリ１２に書き込む。画像処理回路は、取り込んだＲＡＷデータに対して、ガンマ補正、シャープネス補正、コントラスト補正などの画質補正処理を施すとともに、データを輝度信号であるＹデータと、青色色差信号であるＣｂデータおよび赤色色差信号であるＣｒデータとに変換するＹＣ処理を施す。

圧縮処理回路は、各種処理が施された画像データを所定の形式で圧縮し、画像ファイルを生成する。メディアコントローラは、画像ファイルを記録媒体１３に記録する。ビデオエンコーダは、デジタル画像データをビデオ信号に変換して表示部１４に表示する。ＡＦ回路は、画像データに基づいて焦点位置を検出し、撮影レンズ２のフォーカシングを行う。ＡＥ回路は、画像データから被写体輝度を測定し、ＡＥ演算を行って絞り値やシャッタ秒時等を決定する。ＡＷＢ回路は、撮影時のホワイトバランスを自動調整する。

表示部１４は、カメラ背面等に設けられる液晶モニタや電子ビューファインダ、およびその駆動回路から成る。表示部１４には、画像やメニュー画面等が表示可能とされる。操作部１５は、レリーズボタンを始めとする種々の操作部材、およびそれに連動するスイッチ群から成る。

また、本実施形態のカメラは光学式手振れ補正が可能とされ、これを実現するために、カメラボディあるいは撮影レンズ２の振れを検出する振れ検出部２１と、撮影レンズ２の一部である振れ補正レンズを駆動する補正駆動部２２とを有している。補正駆動部２２は、補正レンズ駆動用のアクチュエータ２２ａや、アクチュエータを駆動制御する手振れ補正ＩＣ２２ｂ、補正レンズの位置を検出する位置検出部などから成る。

一方、振れ検出部２１は、図２に示すようにカメラ（レンズ）の振れに応じた角速度信号を出力する角速度センサ２１ａと、角速度信号の高周波成分をカットするローパスフィルタ２１ｂと、ローパスフィルタ２１ｂの出力を増幅する増幅器２１ｃと、増幅された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２１ｄとを有する。デジタル化された信号はＣＰＵ１１に入力され、ＣＰＵ１１は、入力信号にハイパスフィルタリングを施して成る「０」を中心とするデータを振れ量情報とする。

ＣＰＵ１１は、上記振れ量に基づき、補正駆動部２２を介して振れ補正レンズを光軸と直交する方向に移動させることで、カメラが振れても撮影レンズ２の結像面が常に同位置に維持されるようにフィードバック制御を行う。

以上のように構成されたカメラにおいて、ＣＰＵ１１は、撮影モードが設定されているときにはスルー画表示を行う。スルー画表示は、イメージセンサ１からの画像取り込み、および取り込んだ画像の表示部１４への表示を連続的に繰り返す動作を指す。スルー画はいわば動画であり、撮影者はスルー画を見ながらフレーミングを行うことができる。

スルー画表示のフレームレートは、通常フレームレートと低輝度用フレームレートとがあり、通常フレームレートは３０駒／秒、低輝度用フレームレートは１５駒／秒とされる。通常フレームレートの方が単位時間における表示駒数が多いため、画像の動きがスムーズとなるが、その分電力消費は大きい。フレーミングにあたっては、フレームレートが３０駒／秒あれば十分であり、本実施形態では３０駒／秒を上限とすることで省電力を図っている。

次に、通常フレームレートと低輝度用フレームレートの使い分けについて説明する。
３０駒／秒の通常フレームレートを実現するには、シャッタ秒時を遅くとも１／３０秒にする必要がある。シャッタ秒時は、上記感度ゲインを高くするほど高速とすることができるが、感度ゲインを高くするほど画像のノイズが増大する。被写体輝度が十分高ければ、標準の感度ゲインで１／３０秒かそれより高速のシャッタ秒時を達成できるので、通常フレームレートを用いてスルー画表示を行う。標準の感度ゲインを使用しているので、ノイズは無視できるほど小さい。

一方、被写界が暗くて標準感度ゲインではシャッタ秒時が１／３０秒よりも遅くなってしまう場合は、基本的にはシャッタ秒時を１／１５秒とし、フレームレートを低輝度用フレームレート（１５駒／秒）とする。感度ゲインは、画像が適正な明るさで表示され得る値に設定されるが、フレームレートを下げた（シャッタ秒時を遅くした）ことで、感度ゲインアップを最小限にしてノイズの抑制が図れる。

ただし、標準感度ゲインでは１／３０秒が得られない場合でも、構図変更中に限っては通常フレームレート（３０駒／秒）を使用する。すなわち、構図変更中に画面の動きがスムーズでないと構図決定が迅速に行えないため、低輝度でも通常フレームレートでスルー画表示を行う。構図変更中か否かの判定方法については後述する。

ところで、上記のように低輝度時に通常フレームレートを使用すると、画面を適正な明るさにするために感度ゲインアップが余儀なくされるが、構図変更中はノイズ低減よりもスムーズな画像の動きが優先されるので、ノイズの発生はやむを得ないこととする。また、構図変更中にはピントの確認等を行うことはないので、ノイズはさほど問題とならないということもできる。

その後に構図が確定すると、低輝度の場合はフレームレートが自動的に１５駒／秒に下がり、それに応じて感度ゲインも修正されるので、ノイズが低減され、ピント確認等が行い易くなる。また、システムクロックを下げることができ、省電力化が図れる。さらに、構図が安定しているためフレームレートが低くても画像の動きがぎくしゃくすることはない。

このように構図変更中か否かでフレームレートを変える制御は、カメラで特定のモード（以下、フレーミング優先モードと称する）が設定されているときのみ行うことが望ましい。画像のスムーズな動きよりもノイズの低減を優先させたい撮影者もいるからである。フレーミング優先モードの設定／解除は、特定のボタン操作あるいはメニュー画面で行えるようにすればよい。

図３は上述の制御をソフト的に実現するためのフローチャートを示している。
カメラの電源オンに伴ってＣＰＵ１１がこのプログラムを起動し、ステップＳ１で撮像を行い画像データを得る。ステップＳ２では、得られた画像データに基づく画像をスルー画として表示部１４に表示する。ステップＳ３では、画像データから被写体の輝度を検出し、その輝度値と標準感度ゲインを用いてＡＥ演算（露出演算）を行う。演算の結果、適正露出を得るための絞り値およびシャッタ秒時が求まる。

ステップＳ４では、演算されたシャッタ秒時が１／３０秒よりも遅いか否かを判定し、否定されるとステップＳ５に進む。ステップＳ４が否定されたということは、上述した輝度が十分高いケースに相当し、ステップＳ５では、次の撮像に際してのシャッタ秒時をステップＳ３での演算値（１／３０秒以上）に設定する。ステップＳ６では感度ゲインを標準値に設定し、ステップＳ７でフレームレートを通常フレームレートの３０駒／秒に設定する。

ステップＳ４でシャッタ秒時が１／３０秒よりも遅いと判定された場合、つまり低輝度の場合は、ステップＳ８で上記フレーミング優先モードが設定されているか否かを判定する。設定されていない場合はステップＳ９に進み、次の撮像に際してのシャッタ秒時を１／１５秒に設定する。ステップＳ１０では、画面を適正な明るさで表示するための感度ゲインを演算し、ステップＳ１１でその演算値を最大値と比較する。感度ゲインの演算値が最大値を超える場合はステップＳ１２で最大値に設定し、超えない場合はステップＳ１３で演算値に設定する。ステップＳ１４では、フレームレートを低輝度用フレームレートの１５駒／秒に設定する。

ステップＳ８でフレーミング優先モードが設定されていると判定された場合は、ステップＳ１５で構図変更中であるか否かを判定する。

図４および図５を参照して構図変更中か否かの判定方法を説明する。
本実施形態では、手振れ検出部２１の検出出力である振れ量情報を用いてこの判定を行う。図４は振れ量の時間的変化の一例を示し、図５は構図判定処理ルーチンを示す。図５のステップＳ１０１での初期設定の後、ステップＳ１０２で手振れ検出部２１の出力を入力し、上述したように「０」を中心とする振れ量情報を生成する。

ステップＳ１０３では、振れ量の絶対値を判定値１（図４参照）と比較し、判定値１以上であれば構図変更中と判断し、ステップＳ１０４で後述のタイマをストップするとともに、ステップＳ１０５で構図変更フラグを「１」に設定する。判定値１は、それ以上の大きな振れは構図変更中でなければ発生し得ないような値に設定される。なお、撮影レンズ２がズームレンズの場合は、焦点距離によって画像の見え方が変わるため、上記判定値１は焦点距離ごとに設定してメモリに記憶させておくことが望ましい。
その後、処理はステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０３が否定された場合はステップＳ１０６に進み、手振れ量の絶対値を判定値２と比較する。図４から分かるように、判定値２は判定値１よりも大幅に小さい値である。手振れ量が判定値２より大きい場合、つまり振れ量が中程度のときは、ある程度構図が決まり、構図を安定させようとしてる状態、あるいは逆に安定状態から構図を変更しようとしてる状態である可能性が高く、この場合は構図変更フラグを現在の設定に維持してステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０６で手振れ量が判定値２以下と判定されたときは、構図がある程度安定している、あるいは安定しかかっていると判断し、この場合はステップＳ１０７に進んででタイマ作動中か否かを判定する。作動中であればステップＳ１０９に進み、作動中でなければステップＳ１０８でタイマをスタートさせてステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、タイマスタートから所定時間経過したか否かを判定する。まだ経過していなければステップＳ１０２に戻り、経過している場合はステップＳ１１０に進む。この場合は、振れの小さい状態が所定時間継続したということであるから、構図がほぼ決まったと判断し、ステップＳ１１０で構図変更フラグを「０」に設定し、ステップＳ１０２に戻る。

このように、光学式手振れ補正用の手振れ検出部２１の出力を用いて構図変更の有無を検出できるので、構図変更の有無を検出するための専用のセンサ等を敢えて設ける必要はなく、コストダウンが図れる。

図３のステップＳ１５の判定は、上記構図変更フラグの判定である。構図変更フラグが「０」の場合は上記ステップＳ９に進み、「１」の場合はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６ではシャッタ秒時を１／３０秒に設定し、ステップＳ１７で画面を適正な明るさで表示するための感度ゲインを算出し、ステップＳ１９でフレームレートを通常フレームレートの３０駒／秒に設定する。

フレームレート決定後、ステップＳ２０でスルー画表示完了と判定されるまで上述の処理が繰り返され、上記決定されたフレームレートでのスルー画表示が行われる。スルー画表示中に例えばレリーズ操作がなされると、ステップＳ２０が肯定され、不図示のレリーズ処理が行われる。

なお、以上では構図優先モードの設定／解除が可能な例を示したが、かかるモードを持たず、低輝度時には必ず構図変更の有無によるフレームレート設定が行われるようにしてもよい。あるいは、シーンモードやその他のカメラ設定に応じて構図優先モードの設定／解除が自動的になされるよう構成してもよい。シーンモードは、風景モード、ポートレートモード、スポーツモードなどからいずれかを選択すると、カメラがそのシーンに最適な絞り値とシャッタ秒時の組み合わせを設定する機能である。例えば動きの激しい被写体を追うスポーツモードでは、構図優先モードを自動的に設定するが、被写体の動きの少ない風景モードでは構図優先モードを自動的に解除するような制御が可能である。さらに、ズーム倍率（焦点距離）が所定値以上の場合、つまりカメラの振れが表示画像に大きく反映されるときは自動的に構図優先モードが設定され、ズーム倍率が所定値未満の場合は構図優先モードが解除されるようにしてもよい。

また以上では、２種類のフレームレートを切り替え可能な例を示したが、輝度に応じて３種類以上のフレームレートからいずれかを選択するものでもよい。例えば３０駒／秒と１５駒／毎秒の他に、超低輝度に対応するフレームレート８駒／秒があってもよい。

さらに、カメラの振れに基づいて構図変更中か否かを判定する例を示したが、例えば画像データの輝度の変化に基づいて判定することも可能である。あるいは、コントラストＡＦで用いる焦点評価値に基づき、最大コントラストの被写体の移動を検出して構図変更の有無を検出してもよい。

一実施形態における電子カメラの制御ブロック図。 手振れ検出部の構成を示す図。 スルー画表示におけるフレームレート設定処理の一例を示すフローチャート。 構図変更の有無を判定する制御を説明する振れの波形図。 構図変更の有無を判定する制御の処理手順を説明するフローチャート。

符号の説明

１ イメージセンサ
２ 撮影レンズ
１１ ＣＰＵ
１４ 表示部
２１ 手振れ検出部

Claims (7)

1. 撮像および撮像された画像の表示を繰り返し行う連続画像表示が可能な電子カメラにおいて、
   構図変更中か否かを判定する判定手段と、
   被写体輝度に基づいて決定されるシャッタ秒時が所定限界秒時よりも遅くなる低輝度時において、構図変更中と判定されているときは、そうでないときよりも前記連続画像表示におけるフレームレートを高くするフレームレート設定手段とを具備することを特徴とする電子カメラ。
2. 前記フレームレート設定手段は、前記低輝度時以外は通常フレームレートを設定し、前記低輝度時で構図変更中でないと判定されているときは、前記通常フレームレートよりも低い低輝度用フレームレートを設定し、前記低輝度時で構図変更中であると判定されているときは、前記通常フレームレートを設定することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
3. 前記低輝度時においては、構図変更中はそうでないときよりも撮像感度を上げることを特徴とする請求項１または２に記載の電子カメラ。
4. 前記フレームレート設定手段は、所定のモードが設定されているときは、構図変更中の有無を加味せずにフレームレートを設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子カメラ。
5. 複数のシーンモードのうち選択されたシーンモードに適した露出値を設定する手段を更に有し、前記フレームレート設定手段は、選択されたシーンモードに応じて構図変更中の有無をフレームレートの設定に加味するか否かを決定することを特徴とする請求項４に記載の電子カメラ。
6. 前記フレームレート設定手段は、ズーム倍率が所定値未満のときは、構図変更中の有無を加味せずにフレームレートを設定することを特徴とする１〜３のいずれかに記載の電子カメラ。
7. カメラの振れを検出するセンサを備え、前記判定手段は、該センサの出力に基づいて構図変更中か否かを判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子カメラ。

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