JP2010135904A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の間引き読み出しモードを備えた撮像素子を有する撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus having an imaging element having a plurality of thinning readout modes.
高精細の画像に対するニーズの高まりに応じるべく、撮像素子の高画素化が進んでいる。そして、1000万画素、2000万画素を越すような画素数を有する撮像素子がデジタルカメラ等の撮像装置に用いられている。このような高画素の撮像素子からは、高画素の画像信号を得ることができる。 In order to meet the increasing needs for high-definition images, the number of pixels of image sensors is increasing. An image sensor having a number of pixels exceeding 10 million pixels and 20 million pixels is used in an imaging apparatus such as a digital camera. From such a high-pixel image sensor, a high-pixel image signal can be obtained.
一方、撮像素子から毎秒30フレーム、60フレーム(30fps、60fps)といった、比較的高いフレームレートで画像信号を読み出し、液晶表示装置等に動画像を表示したり、いわゆるコントラストAFの方式によって撮影レンズの焦点調節を行う処理をしたり、動画像を記録したりすることが行われる。このような、比較的高いフレームレートで画像信号の読み出し、処理、表示、記録を行う際に、上述した1000万画素、2000万画素を越すような画素数の画像信号をそのまま読み出して処理することは、一般ユーザが用いるような撮像装置においては実際的ではない。何故ならば、画像信号を処理する処理部に求められる処理能力が高くなってしまうからで、これは処理部の高性能化によって製品コストの上昇を招いたり、電池寿命を短くしたりする可能性があるからである。また、動画像の表示、記録に際して、民生品では上述の1000万画素、2000万画素といった高い画素数は求められていないのが現状である。 On the other hand, image signals are read from the image sensor at a relatively high frame rate, such as 30 frames per second and 60 frames per second (30 fps, 60 fps), and a moving image is displayed on a liquid crystal display device or the like. Processing for adjusting the focus or recording a moving image is performed. When reading, processing, displaying, and recording an image signal at such a relatively high frame rate, the image signal having the number of pixels exceeding 10 million pixels and 20 million pixels is read and processed as it is. Is not practical in an imaging apparatus used by general users. This is because the processing power required for the processing unit that processes the image signal is increased, and this may lead to an increase in product cost due to the high performance of the processing unit and may shorten the battery life. Because there is. In addition, at the time of displaying and recording moving images, a high number of pixels such as the 10 million pixels and 20 million pixels described above are not required for consumer products.
以上のような理由から、撮像素子から比較的高いフレームレートで画像信号を読み出す場合、いわゆる画素間引き読み出しによって、撮像素子から画像信号を読み出す際の情報量を減じる処理が行われる。 For the reasons described above, when an image signal is read from the image sensor at a relatively high frame rate, processing for reducing the amount of information when reading the image signal from the image sensor is performed by so-called pixel thinning readout.
ところで、デジタルスチルカメラやムービーカメラ等の一般的な撮像装置から得られる画像は、横長の長方形の形状を有している。そのアスペクト比に関して、例えばデジタルスチルカメラからは4:3、3:2、16:9といったアスペクト比の画像を得ることが可能で、ムービーカメラからは4:3、16:9といったアスペクト比の画像を得る事が可能である。また、携帯電話等に組み込まれる撮像装置では縦長の画像が得られることが多く、そのアスペクト比は例えば3:4などに設定されている。 Incidentally, an image obtained from a general imaging device such as a digital still camera or a movie camera has a horizontally long rectangular shape. With respect to the aspect ratio, for example, an image with an aspect ratio of 4: 3, 3: 2, 16: 9 can be obtained from a digital still camera, and an image with an aspect ratio of 4: 3, 16: 9 can be obtained from a movie camera. Can be obtained. In addition, in an imaging device incorporated in a mobile phone or the like, a vertically long image is often obtained, and its aspect ratio is set to, for example, 3: 4.
以下では説明を簡略化するため、画面の横方向に沿う寸法が縦方向に沿う寸法よりも長い、横長のアスペクト比を有する画像を出力可能な撮像素子を撮像装置が有するものとする。つまり、撮像装置の上面が鉛直方向上側に、底面が鉛直方向下側に位置するような姿勢(以下ではこの姿勢を横位置=horizontal positionと称する)で撮像装置を構えて撮影したときに、上下方向よりも左右方向に長い画像(以下ではこれを横長の画像と称する)が得られるものとする。また、上記撮像装置を被写体に向けたまま横にして、撮像装置の上面が撮影者の右側または左側に向かう姿勢(以下ではこの姿勢を縦位置=vertical positionと称する)で撮像装置を構えて撮影したときに、左右方向よりも上下方向に長い画像(以下ではこれを縦長の画像と称する)が得られるものとする。 Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the imaging apparatus includes an imaging element capable of outputting an image having a horizontally long aspect ratio in which the dimension along the horizontal direction of the screen is longer than the dimension along the vertical direction. In other words, when taking an image with the imaging device in a posture in which the top surface of the imaging device is located on the upper side in the vertical direction and the bottom surface is located on the lower side in the vertical direction (hereinafter, this posture is referred to as horizontal position) It is assumed that an image that is longer in the left-right direction than the direction (hereinafter referred to as a horizontally long image) is obtained. Further, the image pickup apparatus is placed sideways while facing the subject and the image pickup apparatus is photographed in a posture in which the upper surface of the image pickup device faces the right or left side of the photographer (hereinafter, this posture is referred to as a vertical position). In this case, it is assumed that an image longer in the vertical direction than the horizontal direction (hereinafter referred to as a vertically long image) is obtained.
ユーザは、被写体を撮影する際に、被写体の形状や作画意図に従って、横位置、あるいは縦位置の姿勢で撮影をする。撮像装置の多くはカラー液晶表示素子等を用いた表示装置や電子ビューファインダ装置(EVF)を有する(以下では単に表示装置と称する)。撮影者は表示装置に表示されるライブビュー画像を見ながら撮像装置の姿勢を変え、所望の構図を得る。このとき、撮像素子からは、上述した画素間引きまたは画素加算によって情報量が減じられた画像信号が比較的高いフレームレートで読み出され、表示装置に動画像が表示される。 When shooting a subject, the user takes a picture in a horizontal position or a vertical position according to the shape of the subject and the intention of drawing. Many of the imaging devices include a display device using a color liquid crystal display element or the like and an electronic viewfinder device (EVF) (hereinafter simply referred to as a display device). The photographer changes the posture of the imaging device while viewing the live view image displayed on the display device, and obtains a desired composition. At this time, the image signal from which the amount of information has been reduced by the above-described pixel thinning or pixel addition is read from the image sensor at a relatively high frame rate, and a moving image is displayed on the display device.
ところで、撮像素子から出力される画像信号の情報量を減じるために上述した画素間引きまたは画素加算をする際に、画面水平方向の解像度に比して画面垂直方向の解像度がより大きく減じられるようにすることが一般的に行われていた。 By the way, when performing the above-described pixel thinning or pixel addition in order to reduce the amount of information of the image signal output from the image sensor, the resolution in the vertical direction of the screen is more greatly reduced than the resolution in the horizontal direction of the screen. It was generally done.
上述のように画素間引きまたは画素加算をすると、以下に説明する二つの問題を生じる場合がある。すなわち、1つはライブビュー画像の画質劣化であり、もう1つはコントラストAF(AF:Auto Focus=自動焦点調節)の精度低下である。 When pixel thinning or pixel addition is performed as described above, two problems described below may occur. That is, one is a deterioration in image quality of the live view image, and the other is a decrease in accuracy of contrast AF (AF: Auto Focus = automatic focus adjustment).
まず、ライブビュー画像の画質劣化について説明する。例えば、比較的細かい縦縞を有するような被写体に対してユーザが横位置で撮像装置を構えて対面している場合を考える。この場合、ライブビュー画像には、横長の画面の横方向に沿う方向に比較的高い画素数が維持されている。したがって、横長の画面中の横方向に沿う方向の解像度(水平方向の解像度)は比較的高いので、上記縦縞を比較的良好に再現できる。したがってモアレ等の干渉縞が出にくく、表示されるライブビュー画像中で縦縞の像は比較的良好なものとなる。 First, image quality degradation of a live view image will be described. For example, consider a case where a user faces an object having a relatively fine vertical stripe while holding the imaging device in a horizontal position. In this case, the live view image maintains a relatively high number of pixels in the direction along the horizontal direction of the horizontally long screen. Accordingly, since the resolution in the direction along the horizontal direction in the horizontally long screen (horizontal resolution) is relatively high, the vertical stripes can be reproduced relatively well. Therefore, interference fringes such as moire are difficult to occur, and the image of vertical stripes in the displayed live view image is relatively good.
次に、上記縦縞を有する被写体に対してユーザが縦位置で撮像装置を構えて対面している場合を考える。この場合、縦長の画面の横方向に沿う方向の解像度(水平方向の解像度)は上記画素間引きまたは画素加算によってより大きく減じられる。その結果、撮像素子のサンプリング空間周波数が実質的に下がり、被写体像中に存在する周期的なパターンを有する部分(上記縦縞の部分)でモアレを生じやすくなる。その結果、同じ被写体に対面しているにも拘わらず、撮像装置の姿勢によっては表示されるライブビュー画像の画質が低下する場合がある。 Next, consider a case where the user faces the subject having the vertical stripes while holding the imaging device in the vertical position. In this case, the resolution in the direction along the horizontal direction of the vertically long screen (horizontal resolution) is greatly reduced by the pixel thinning or pixel addition. As a result, the sampling spatial frequency of the image sensor is substantially lowered, and moire is likely to occur in a portion having a periodic pattern (portion of vertical stripes) present in the subject image. As a result, the image quality of the displayed live view image may be lowered depending on the posture of the imaging apparatus, even though the same subject is faced.
コントラストAFの精度低下について説明する。コントラストAFは、撮影レンズ中のフォーカシングレンズを、撮影レンズの光軸方向に沿って少しずつ移動させながら、撮像素子から出力される画像信号から被写体像のコントラスト評価値を求める処理を繰り返す方式のAFである。コントラスト評価値は、被写体像がどの程度のコントラストを有しているかを定量的に求めた値である。そして、フォーカシングレンズの移動方向とコントラスト評価値の増減傾向とから合焦位置を探索し、コントラスト評価値がピーク値(極大値)となるときのフォーカシングレンズ位置を合焦位置とする。このとき、AFの速度を高めるためには、より短い時間間隔で上記の処理を繰り返す必要があるので、ライブビュー画像表示用に撮像素子から読み出される画像信号を用いてコントラスト評価値を求めることが一般的である。 Described below is a decrease in accuracy of contrast AF. Contrast AF is a type of AF that repeats the process of obtaining the contrast evaluation value of the subject image from the image signal output from the image sensor while moving the focusing lens in the photographic lens little by little along the optical axis direction of the photographic lens. It is. The contrast evaluation value is a value obtained by quantitatively determining how much contrast the subject image has. Then, the in-focus position is searched from the moving direction of the focusing lens and the increase / decrease tendency of the contrast evaluation value, and the focusing lens position when the contrast evaluation value reaches the peak value (maximum value) is set as the in-focus position. At this time, in order to increase the AF speed, it is necessary to repeat the above processing at shorter time intervals. Therefore, it is possible to obtain a contrast evaluation value using an image signal read from the image sensor for live view image display. It is common.
建築物、植物、直立する人等、被写体は一般的に重力の作用する方向、すなわち鉛直方向に延在する輪郭あるいはエッジを多く有している。コントラストAFを行う際に、このエッジの画像からコントラスト評価値を求めることにより、良好なAF精度を得ることが可能となる。 A subject such as a building, a plant, or an upright person generally has many contours or edges extending in a direction in which gravity acts, that is, in a vertical direction. When performing contrast AF, it is possible to obtain good AF accuracy by obtaining a contrast evaluation value from the image of the edge.
今、鉛直方向に延在するエッジを有する被写体の像が撮像素子のイメージエリア上に形成されているものとする。このような状況で、鉛直方向に延在するエッジの画像を抽出してコントラスト評価値を得るためには、撮像素子のイメージエリア上に形成される上記鉛直方向に延在するエッジの像に直交する方向に沿って直線的に並ぶ複数画素から得られる画像信号を処理するのが効率的である。何故ならば、一次元のデータ列からコントラスト評価値を得ることができるので、処理時間を低減することが可能であるからである。 Assume that an image of a subject having an edge extending in the vertical direction is formed on the image area of the image sensor. In such a situation, in order to obtain the contrast evaluation value by extracting the image of the edge extending in the vertical direction, the image is orthogonal to the image of the edge extending in the vertical direction formed on the image area of the image sensor. It is efficient to process an image signal obtained from a plurality of pixels lined up linearly along the direction of the image. This is because the contrast evaluation value can be obtained from the one-dimensional data string, and the processing time can be reduced.
ここで、「鉛直方向に延在するエッジの像に直交する方向に沿って直線的に並ぶ複数画素」に関して考える。撮像装置の姿勢(横位置、縦位置)によっては、この複数画素の並び方向は以下に説明するように異なることになる。例えば、横長のアスペクト比を有する撮像素子が組み込まれて、横位置で構えて撮影したときに横長の画像が得られる撮像装置を例に説明する。 Here, “a plurality of pixels lined up linearly along a direction orthogonal to the image of the edge extending in the vertical direction” will be considered. Depending on the orientation (horizontal position, vertical position) of the imaging device, the arrangement direction of the plurality of pixels differs as described below. For example, an image pickup apparatus in which an image pickup device having a horizontally long aspect ratio is incorporated and a horizontally long image can be obtained when shooting in a horizontal position will be described as an example.
上記の例において撮像装置が横位置で構えられた場合、縦・横方向に画素が二次元配列される撮像素子中、横方向(長辺方向)に沿って直線的に並ぶ複数画素が、上記「鉛直方向に延在するエッジの像に直交する方向に沿って直線的に並ぶ複数画素」となる。一方、上記撮像装置が縦位置で構えられた場合、縦・横方向に画素が二次元配列される撮像素子中、縦方向(短辺方向)に沿って直線的に並ぶ複数画素が、上記「鉛直方向のエッジの像に直交する方向に沿って直線的に並ぶ複数画素」となる。 In the above example, when the image pickup apparatus is held in a horizontal position, in the image pickup device in which the pixels are two-dimensionally arranged in the vertical and horizontal directions, a plurality of pixels lined up linearly along the horizontal direction (long side direction) “A plurality of pixels lined up linearly along a direction orthogonal to the image of the edge extending in the vertical direction”. On the other hand, when the imaging device is held in a vertical position, a plurality of pixels arranged linearly along the vertical direction (short side direction) in the imaging device in which the pixels are two-dimensionally arranged in the vertical and horizontal directions are A plurality of pixels lined up linearly along a direction orthogonal to the image of the edge in the vertical direction.
そこで、撮像装置の姿勢を検知して、撮像装置が横位置で構えられている場合には撮像素子の長辺方向に沿って直接的に並ぶ複数画素から得られる画像信号を処理し、縦位置で構えられている場合には撮像素子の短辺方向に沿って直線的に並ぶ複数画素から得られる画像信号を処理することが考えられる。 Therefore, when the orientation of the imaging device is detected and the imaging device is held in a horizontal position, the image signal obtained from a plurality of pixels arranged directly along the long side direction of the imaging element is processed, and the vertical position It is conceivable to process image signals obtained from a plurality of pixels arranged linearly along the short side direction of the image sensor.
すなわち、ライブビュー画像表示用に撮像素子から出力される二次元の画像信号中、撮像装置が横位置で構えられている場合には撮像素子の長辺方向に沿って直線的に並ぶ複数画素からの画像信号を用いてコントラスト評価値を求めればよい。一方、撮像装置が縦位置で構えられている場合には撮像素子の短辺方向に沿って直線的に並ぶ複数画素からの画像信号を用いてコントラスト評価値を求めればよい。 That is, in the two-dimensional image signal output from the image pickup device for live view image display, when the image pickup apparatus is set in the horizontal position, from a plurality of pixels lined up linearly along the long side direction of the image pickup device. The contrast evaluation value may be obtained using the image signal. On the other hand, when the imaging apparatus is held in the vertical position, the contrast evaluation value may be obtained using image signals from a plurality of pixels linearly arranged along the short side direction of the imaging element.
ところが、ライブビュー画像表示用に撮像素子から出力される二次元の画像信号は、撮像素子の長辺方向には比較的高い空間周波数の情報を含むのに対し、撮像素子の短辺方向には、先に説明した理由によって、比較的高い空間周波数の情報を含みにくい。 However, the two-dimensional image signal output from the image sensor for live view image display includes relatively high spatial frequency information in the long side direction of the image sensor, whereas in the short side direction of the image sensor. For the reasons described above, it is difficult to include relatively high spatial frequency information.
したがって、検出された姿勢に応じてコントラスト評価値を求める方向を変えることの可能な撮像装置で、縦位置で構えられているときに求められるコントラスト評価値は、被写体像の結像状態を必ずしも正確に反映したものでなくなる。そのために、AFの精度が低下し得る。つまり、同じ被写体に対して得られるAF精度が、横位置で撮影した場合と縦位置で撮影した場合とで異なる可能性がある。 Therefore, the contrast evaluation value obtained when the imaging apparatus can change the direction in which the contrast evaluation value is obtained in accordance with the detected posture and is held in the vertical position does not necessarily accurately indicate the imaging state of the subject image. It is no longer a reflection. For this reason, the accuracy of AF can be reduced. That is, there is a possibility that the AF accuracy obtained for the same subject differs between when the image is taken in the horizontal position and when the image is taken in the vertical position.
画素間引きまたは画素加算によって得られて表示される画像の画質が撮像装置の姿勢によって変化することに対処するための技術が特許文献1に開示されている。この技術は、画素間引きをして撮像装置から得られた動画像を、撮像装置に接続されるPCやTVモニタ(以下、TVモニタと称する)で表示する際に適用される。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133867 discloses a technique for dealing with a change in the image quality of an image obtained and displayed by pixel thinning or pixel addition depending on the attitude of the imaging apparatus. This technique is applied when displaying a moving image obtained from an imaging device by performing pixel thinning on a PC or a TV monitor (hereinafter referred to as a TV monitor) connected to the imaging device.
上記特許文献1中、第1の実施形態として、横位置での撮影に際しては、第1の間引きモードで得られた横長(横2,560画素、縦480画素)の画像データに基づく画像が横長のTVモニタに表示される。一方、撮像装置の姿勢が縦位置である場合、第2の間引きモードで得られた縦長(横960画素、縦2,560画素)の画像データに基づく画像が横長のTVモニタに表示される。第1、第2双方の間引きモードにおいて、横長のアスペクト比を有する撮像素子の長辺方向には画素間引きは行われず、短辺方向に画素間引きが行われる。そして、横位置での撮影に対応する第1の間引きモードにおける間引き率に比して、縦位置での撮影に対応する第2の間引きモードにおける間引き率を半分にする。これにより、縦位置で撮影して得られた画像を、縦長となるようにTVモニタに表示した際、表示された画像の水平方向に十分な解像度が得られるようにする。
In the above-mentioned
特許文献1にはまた、第2の実施形態として、横位置での撮影に対応する第1の間引きモードでは撮像素子(長辺側:2,560画素 短辺側:1,920画素)の短辺方向にのみ画素間引きを行い、縦位置での撮影に対応する第2の間引きモードでは撮像素子の長辺方向および短辺方向の双方で画素間引きを行う例も開示される。この間引き読み出しによって得られる画像のサイズは、横位置で撮影した場合、長辺側は2,560画素、短辺側は640画素の画像データが、縦位置で撮影した場合、長辺側は1,920画素、短辺側は853画素の画像データが、それぞれ得られる例が開示されている。
In
横位置で撮影して得られた画像は、横長のTVモニタ上で横長に表示される一方、縦位置で撮影して得られた画像は横長のTVモニタ上で縦長に表示される。TVモニタの水平方向の表示解像度は720であるため、横位置で撮影して得られる横長の画像の水平方向の画素数2,560画素、縦位置で撮影して得られる縦長の画像の水平方向の画素数853画素はともに表示解像度を上回っている。したがって、表示性能を上回る解像度の画像が横位置でも縦位置でも得られるので、水平解像度の低下を抑制することが可能となっている。
以上のように、特許文献1に開示される技術によれば、横位置撮影、縦位置撮影に応じて画素間引き読み出しの際の間引き率が変えられて、表示される画像の水平解像度の低下を抑制することができる。しかし、上述のように間引き読み出しをして得られた画像データをもとにコントラストAFのための画像処理を行おうとすると、以下のような問題を生じることが考えられる。
As described above, according to the technique disclosed in
すなわち、特許文献1において横位置撮影時、縦位置撮影時に間引き読み出しによって得られる水平方向の画素数は、第1の実施形態ではそれぞれ2,560画素、960画素となっており、第2の実施形態ではそれぞれ2,560画素、853画素となっている。つまり、縦位置撮影時の水平方向の画素数は、第1の実施の形態では960画素、第2の実施の形態では853画素と、横位置撮影時の水平方向の画素数(2,560画素)に比してかなり減少する。これは、縦位置撮影時に縦長の画面の水平方向に並ぶ画素列から得られる一次元の画像データ列からコントラスト検出処理を行って自動焦点調節をした場合、焦点調節精度が低下しうることを意味する。
That is, in
本発明は上述した課題に鑑み、なされたもので、撮影姿勢によらず安定したコントラストAF精度、安定した品質の表示画像を得ることが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of obtaining a display image with stable contrast AF accuracy and stable quality regardless of the shooting posture.
本発明は撮像素子と、撮影姿勢検出部と、間引き読み出しモード選択部とを有する撮像装置に適用され、
前記撮像素子は、長方形のイメージエリアを有し、前記長方形の長辺に沿う方向である長辺方向に配列される画素の配列数が、前記長方形の短辺に沿う方向である短辺方向に配列される画素の配列数を上回るように画素が配列され、前記長辺方向の間引き率である長辺方向間引き率と、前記短辺方向の間引き率である短辺方向間引き率との組み合わせが異なる複数の間引き読み出しモードでの間引き読み出しが可能に構成され、
前記撮影姿勢検出部は、前記撮像装置の撮影姿勢が横位置、あるいは縦位置に構えられていることを検出可能に構成され、
前記間引き読み出しモード選択部は、前記撮像素子で前記間引き読み出しをする際に、前記撮影姿勢検出部で検出された撮影姿勢に応じて前記撮像素子の前記複数の間引き読み出しモード中のいずれかのモードを選択することにより、得られる画像信号中における、被写体像の水平方向に沿う方向の分解能が、前記撮影姿勢によらず略一定となるようにして上述した課題を解決する。
The present invention is applied to an imaging device having an imaging device, a shooting posture detection unit, and a thinning readout mode selection unit,
The imaging element has a rectangular image area, and the number of pixels arranged in a long side direction that is a direction along the long side of the rectangle is in a short side direction that is a direction along the short side of the rectangle. Pixels are arranged to exceed the number of arranged pixels, and a combination of a long side direction thinning rate that is the thinning rate in the long side direction and a short side direction thinning rate that is the thinning rate in the short side direction is a combination It is configured to enable decimation readout in different decimation readout modes,
The photographing posture detection unit is configured to be able to detect that the photographing posture of the imaging device is set in a horizontal position or a vertical position,
The thinning-out reading mode selection unit is one of the plurality of thinning-out reading modes of the image sensor according to the photographing posture detected by the photographing posture detection unit when the thinning readout is performed by the imaging device. By selecting, the above-described problem is solved by making the resolution in the direction along the horizontal direction of the subject image in the obtained image signal substantially constant regardless of the photographing posture.
本発明において、撮像素子は、長方形のイメージエリアを有し、その長辺方向に配列される画素の配列数が、短辺方向に配列される画素の配列数を上回るように画素が配列され、長辺方向間引き率と、短辺方向間引き率との組み合わせが異なる複数の間引き読み出しモードでの間引き読み出しが可能に構成される。そして、撮影姿勢検出部で検出された撮影姿勢に応じた間引き読み出しモードを間引き読み出しモード選択部が選択し、それによって、間引き読み出しで得られた画像中において、被写体の像の水平方向に沿う方向の分解能が撮影姿勢によらず略一定となるようにすることにより、被写体像中の鉛直方向に延在するエッジを検出してオートフォーカス演算をし、焦点を検出する際の精度を撮影姿勢によらず略一定に維持することが可能となる。また、ライブビュー表示をする際にも、表示される画像の水平方向の分解能(表示分解能)を略一定に保つことが可能となり、従来の撮像装置のように、横位置に構えたときにはライブビュー画像にモアレが生じないが、縦位置に構えるとモアレを生じる、といった不具合を抑制することが可能となる。 In the present invention, the imaging device has a rectangular image area, and the number of pixels arranged in the long side direction is larger than the number of pixels arranged in the short side direction. Thinning readout is possible in a plurality of thinning readout modes in which the combination of the thinning rate in the long side direction and the thinning rate in the short side direction is different. Then, the thinning readout mode selection unit selects a thinning readout mode according to the photographing posture detected by the photographing posture detection unit, and thereby in the direction along the horizontal direction of the subject image in the image obtained by the thinning readout. By making the resolution of the image approximately constant regardless of the shooting posture, the edge extending in the vertical direction in the subject image is detected and autofocus calculation is performed, and the accuracy when detecting the focus is set to the shooting posture. Regardless, it can be maintained substantially constant. In addition, when performing live view display, the horizontal resolution (display resolution) of the displayed image can be kept substantially constant, and when viewed in a horizontal position as in a conventional imaging device, the live view is displayed. Although moire does not occur in the image, it is possible to suppress a problem such that moire occurs when the image is held in the vertical position.
図1および図2は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の外観を概略的に示す図である。撮像装置10は撮像レンズ固定式のいわゆるコンパクトデジタルスチルカメラ、レンズ交換式カメラ、一眼レフレックス式カメラ、電子ビューファインダを有するカメラ等、あらゆる形式の撮像装置に本発明は適用可能である。本発明はまた、デジタルムービーカメラにも適用可能である。撮像装置10はまた、携帯電話や携帯情報端末(PDA)などに組み込まれるものであってもよい。
1 and 2 are diagrams schematically showing an appearance of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. The present invention can be applied to any type of imaging device such as a so-called compact digital still camera with a fixed imaging lens, a lens interchangeable camera, a single-lens reflex camera, and a camera having an electronic viewfinder. The present invention is also applicable to digital movie cameras. The
以下では、撮像装置10は撮像レンズ固定式のコンパクトデジタルスチルカメラであるものとして説明をする。撮像装置10は撮影レンズ110、フラッシュ発光部142、グリップ部G、レリーズスイッチ150Rやズームスイッチ150Zを含む操作部150、表示部130等を有する。
In the following description, it is assumed that the
撮像装置10は、横長のアスペクト比を有する撮像素子(撮像素子の詳細については後述する)を有し、撮像装置10の上面Tが鉛直方向上側に向くように構えて撮影したとき、すなわち横位置で撮影したときに横長の画像が得られるものとする。また、グリップ部Gを鉛直方向上側または下側に位置するように構えて撮影したとき、すなわち縦位置で撮影したときに縦長の画像が得られるものとする。
The
表示部130は、カラー液晶表示素子や有機EL表示素子等で構成される。この表示部130には、撮影準備動作中、つまりユーザが撮像装置10を被写体に向けて構えてレリーズスイッチ150Rを押そうとしているときにライブビュー画像を表示することができる。表示部130にはまた、撮影して得られた画像(動画、静止画)を再生表示することが可能に構成される。撮像素子のイメージエリアは上述のように横長のアスペクト比を有している。すなわち、横長の長方形の形状をイメージエリアは有している。表示部130は、撮像素子のイメージエリアのアスペクト比と略同一のアスペクト比を有したものとすることができる。本発明の実施の形態において表示部130は、長辺方向に800画素、短辺方向に600画素の表示解像度を有するものとする。
The
図2には、撮像装置10を横位置で構えたときに横長のライブビュー画像が表示部130に表示される様子が示されている。図2の例では、表示部130の長辺が延在する方向に対して被写体像中の水平線Hが略平行となっている。
FIG. 2 shows a state in which a horizontally long live view image is displayed on the
図3は、本発明の実施の形態に係る撮像装置10の概略的構成を説明するブロック図である。撮像装置10は、システムコントローラ100と、AF処理部108と、撮影レンズ110と、絞り112と、シャッタ114と、AF機構116と、撮像素子120と、撮像回路122と、画像処理部124と、メモリ126と、シフト機構128と、表示部130とを有する。撮像装置10はさらに、フラッシュ制御回路140と、フラッシュ発光部142と、操作部150と、手振れセンサ、明るさセンサ、温度センサ等の、各種のセンサ152と、撮影姿勢検出部154と、メモリカードインターフェース162とを有する。記録媒体160は、撮像装置10に対して着脱自在に構成されるフラッシュメモリカードや小型ハードディスクユニット等とすることが可能である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
システムコントローラ100はASIC(特定用途向け集積回路)、CPU、あるいはハードウェアロジック等で構成することが可能で、内部に間引き読み出しモード選択部102、コントラストAF制御部104、表示制御部106を有する。
The
絞り112は、撮影レンズ110を透過する被写体光の光量を調節するためのもので、その開口状態はシステムコントローラ100により制御される。シャッタ114は、システムコントローラ100によって開放、閉成の状態が制御される。AF機構116は、撮影レンズ110中のフォーカシングレンズを撮影レンズ110の光軸方向に沿って移動させ、被写体像が撮像素子120のイメージエリア上で焦点を結ぶようにする。
The
撮像素子120は、CCDやCMOSイメージセンサで構成することが可能である。本実施の形態では、撮像素子120は点順次読み出しが可能なXYアドレス走査型のCMOSイメージセンサであるものとして説明する。
The
ここで図4、図5、図6を参照して撮像素子120を詳細に説明する。図4は、撮像素子120のイメージエリア上に複数の画素が設けられる様子を概念的に示す図である。撮像素子120のイメージエリアは長辺方向にW、短辺方向にHの寸法を有し、そのアスペクト比W:Hは4:3であるものとする。また、以下では説明を単純化して発明の理解を容易にすることを目的として、撮像素子120は長辺方向に4,000画素、短辺方向に3,000画素のピクセルサイズを有するものとする。つまり、長辺方向に配列される画素の数に対する短辺方向に配列される画素の数の比(4,000:3,000)は、イメージエリアのアスペクト比(4:3)に等しいものとする。撮像素子120はいわゆるベイヤ配列のオンチップカラーフィルタを有する。図4において、Gr、Gbは緑色の、Rは赤色の、Bは青色のオンチップカラーフィルタが各画素の上に形成されていることを示している。
Here, the
撮像素子120は、画像読み出しモードとして、全画素読み出しモードと、第1の間引き読み出しモードと、第2の間引き読み出しモードとを有する。無論、他の間引き読み出しモードを有していても良いが、ここでは説明を単純化するため、撮像素子120は間引き読み出しモードとして第1、第2の間引き読み出しモードを有するものとする。
The
全画素読み出しモードにおいては、例えば図4において符号1の付された行(以下、単に「第1行」と称する)の4,000画素分の画像信号が出力され、次いで符号2の付された行、すなわち第2行の4,000画素分の画像信号が出力され、そして最後に符号3000の付された行、すなわち第3、000行の4,000画素分の画像信号が出力され、と云うように、ラスタスキャンの方式で画像信号を読み出すことが可能に構成される。本明細書においては、上記のように画像信号が読み出されることを「長辺方向に走査されて画像信号が読み出される」と称する。
In the all-pixel readout mode, for example, an image signal for 4,000 pixels in a row labeled 1 in FIG. 4 (hereinafter simply referred to as “first row”) is output, and then labeled 2 The image signal for 4,000 pixels in the row, that is, the second row is output, and the image signal for 4,000 pixels in the row denoted by
図5、図6を参照して第1の間引き読み出しモード、第2の間引き読み出しモードについて説明する。第1、第2の間引き読み出しモードいずれにおいても、全画素読み出しモードと同様にラスタスキャンの方式で画像信号が読み出される。 The first decimation readout mode and the second decimation readout mode will be described with reference to FIGS. In both the first and second thinning readout modes, the image signal is read out by the raster scan method as in the all-pixel readout mode.
図5は、第1の間引き読み出しモードを概念的に説明する図であり、(a)は撮像素子120の全体を、(b)は(a)に示されるイメージエリアの部分Pを拡大して示す。また、(c)は、第1の間引き読み出しモードにおいて読み出しが行われる対象の画素および走査方向を示す。図5の(c)において、オンチップカラーフィルタの色(Gr、Gb、R、B)が示されている画素から画像信号が読み出されることを示している。
FIGS. 5A and 5B are diagrams conceptually illustrating the first decimation readout mode. FIG. 5A is an enlarged view of the
第1の間引き読み出しモードは、撮像装置10が横位置で構えられているときに選択される間引き読み出しモードである。つまり、撮像素子120のイメージエリア上に形成される被写体像中の水平線(水平方向)が、撮像素子120の長辺と略平行となる状態に撮像装置10が構えられているときに対応して選択される間引き読み出しモードである。
The first thinning readout mode is a thinning readout mode that is selected when the
図5に示されるように、第1の間引き読み出しモードでは走査方向は撮像素子120のイメージエリアの長辺方向と平行な方向となる。そして、間引き率が長辺方向には3に、短辺方向には12に設定される。図5の(c)に示される例では、第1行中、符号1、4、7、…、1+3×n、…、4000(nは0を含む自然数。以下同様)の付された列(以下では「第1列、第4列、…」と称する)の画素から画像信号が読み出される。次に、第14行中、上記の列の画素から画像信号が読み出される。さらに第25行中、上記の列の画素から、と云うように、第2、990行まで画像信号が読み出される。なお、間引き率が12であるのに、第1行の次に読み出される行が第13行ではないのは、第1行と第13行とではオンチップカラーフィルタの配列が同じであるためである。つまり、第1行、第13行、第25行、第37行というように間引き読み出しをすると、得られる画像信号から青の色情報を得ることができなくなるからである。そのため、第1行、第14行、第25行、第38行、第49行、…というように間引き読み出しを行う。
As shown in FIG. 5, in the first thinning readout mode, the scanning direction is parallel to the long side direction of the image area of the
以上に説明した第1の間引き読み出しモードによって、撮像素子120の長辺方向に1,333画素、短辺方向に250画素からなる画像信号を得ることが可能となる。このように第1の間引き読み出しモードで間引き読み出しをして得られる画像の総画素数は、1,333×250=333,250(画素)となる。
With the first decimation readout mode described above, an image signal composed of 1,333 pixels in the long side direction and 250 pixels in the short side direction of the
図6は、第2の間引き読み出しモードを概念的に説明する図であり、(a)は撮像素子120の全体を、(b)は(a)に示されるイメージエリアの部分Pを拡大して示す。また、(c)は、第2の間引き読み出しモードにおいて読み出しが行われる対象の画素および走査方向を示す。図6の(c)において、オンチップカラーフィルタの色(Gr、Gb、R、B)が示されている画素から画像信号が読み出されることを示している。
6A and 6B are diagrams conceptually illustrating the second thinning readout mode. FIG. 6A is an enlarged view of the
第2の間引き読み出しモードは、撮像装置10が縦位置で構えられているときに選択される間引き読み出しモードである。つまり、撮像素子120のイメージエリア上に形成される被写体像中の水平線(水平方向)が、撮像素子120の短辺と略平行となる状態に撮像装置10が構えられているときに対応して選択される間引き読み出しモードである。
The second thinning readout mode is a thinning readout mode selected when the
図6に示されるように、第2の間引き読み出しモードにおける走査方向は撮像素子120のイメージエリアの短辺方向と平行な方向となる。そして、間引き率が短辺方向には3に、長辺方向には12に設定される。図6の(c)に示される例では、第1列中、第1行、第4行、第7行、…、第(1+3×n)行、…、第2998行の画素から画像信号が読み出される。次に、第14列中、上記の行の画素から画像信号が読み出される。さらに、紙面の都合で表示されていないが、第25行中、第38列中、第49列中、…において、上記の行の画素から画像信号が読み出される。図6の例において、第1列の次に読み出される列が第13列ではなく、第14列となっているのは、第1列と第13列とではオンチップカラーフィルタの配列が同じであるためである。つまり、第1列、第13列、第25列、第37列というように間引き読み出しをすると、得られる画像信号から赤の色情報を得ることができなくなるからである。
As shown in FIG. 6, the scanning direction in the second thinning readout mode is a direction parallel to the short side direction of the image area of the
以上に説明した第2の間引き読み出しモードによって、撮像素子120の長辺方向に333画素、短辺方向に1,000画素からなる画像信号を得ることが可能となる。このように第2の間引き読み出しモードで間引き読み出しをして得られる画像の総画素数は、333×1,000=333,000(画素)となる。
With the second thinning readout mode described above, an image signal composed of 333 pixels in the long side direction and 1,000 pixels in the short side direction of the
再び図3を参照して撮像装置10の他の構成要素について説明する。撮像回路122は、撮像素子120から読み出されたアナログ画像信号にCDS(相関二重サンプリング)、増幅、A/D変換等の処理をしてデジタル画像信号を生成し、AF処理部108および画像処理部124に出力する。なお、撮像回路122は撮像素子120と一体に構成されていてもよい。
With reference to FIG. 3 again, other components of the
AF処理部108は、撮像回路122から出力されるデジタル画像信号の一部を入力してオートフォーカス演算の処理(例えばハイパスフィルタ処理により高い空間周波数成分の画像信号を抽出し、さらにコントラスト値を算出する処理)を行い、処理結果をシステムコントローラ100に出力する。AF処理部108はラインバッファを有しており、そのラインバッファ内にデジタル画像信号が一時的に記憶される。そして、ラインバッファから読み出される、一次元配列のデジタル画像信号値に対して上記オートフォーカス演算を行うので、比較的高速にオートフォーカス演算処理を行うことができる。
The
このとき、撮像素子120が第1の間引き読み出しモードに設定されている場合、予め定められた行から読み出されて得られる一次元配列の画像信号値が上記ラインバッファ内に格納されてオートフォーカス演算処理が行われる。また、撮像素子120が第2の間引き読み出しモードに設定されている場合、予め定められた列から読み出されて得られる一次元配列の画像信号が上記ラインバッファ内に格納されてオートフォーカス演算処理が行われる。したがって、1フレーム分の画像信号を撮像素子120から読み出す途中で、コントラスト検出対象の画素から読み出された画像信号を用いてオートフォーカス演算を行うことが可能となり、オートフォーカス処理を高速化することが可能となる。
At this time, when the
なお、ラインバッファ中に読み込む対象の行、または列は、1つであっても複数であってもよい。また、ラインバッファ中に読み込む対象の行、または列は、予め定められていても、被写体の状況に応じて動的に定められるものであってもよい。いずれの場合であっても、AF処理部108は撮像回路122から連続的に出力されるデジタル画像信号中、ラインバッファに格納される画像信号を処理すればよいので、オートフォーカス演算処理を高速に行うことが可能となる。
Note that the number of rows or columns to be read into the line buffer may be one or plural. Further, the row or column to be read into the line buffer may be determined in advance or may be determined dynamically according to the state of the subject. In any case, the
画像処理部124はASIC等で構成され、撮像回路122から出力されるデジタル画像信号に対してデモザイク、ホワイトバランス、黒レベル調整、γ調整、欠陥画素の補正処理等を行ってデジタル画像データを生成する。なお、本明細書においては、画像処理部124で処理されて生成されたものを画像データと称し、画像処理部124よりも前の段階で処理されるものを画像信号と称する。
The
メモリ126は、フラッシュメモリと比較的高速のアクセス速度を有するSDRAM等を含む。フラッシュメモリには、システムコントローラ100で実行されるプログラムや、撮像装置10の制御パラメータ等が記憶される。SDRAMは、画像処理部124およびシステムコントローラ100の双方からアクセス可能に構成される。そして、画像処理部124、システムコントローラ100が種々の処理をする際のバッファ(ワークエリア)として用いられる。
The
フラッシュ発光部142は、キセノンチューブ、反射傘、ディフューザ等を有する。フラッシュ制御回路140は、昇圧回路、発光用エネルギを蓄積するためのコンデンサ、調光回路等を有し、システムコントローラ100から発光指令信号が出力されるのに応じてフラッシュ発光部142の発光を制御する。フラッシュ発光部142およびフラッシュ制御回路140は、高輝度LEDを用いて構成されるものであってもよい。その場合、昇圧回路等を省略することが可能となる。
The flash
操作部150は、レリーズスイッチ150R、ズームスイッチ150Z(図2)やモードスイッチ等を含み、ユーザ操作に応じた信号がシステムコントローラ100に出力される。
The
各種のセンサ152は、撮像動作中の撮像装置10の手振れセンサ、明るさセンサ、温度センサ等を含む。以下、これらのセンサを総称してセンサ152と称する。
The
撮影姿勢検出部154は、撮像装置10の姿勢に応じた信号を出力可能に構成され、重錘、磁石およびホール素子等を用いた傾斜センサや、MEMSセンサ等を利用可能である。この撮影姿勢検出部154は、撮像装置10の姿勢が横位置であるか、縦位置であるかのみを検出可能なものであっても良いし、例えば横位置を基準として傾斜角度に応じた信号(情報)を出力可能に構成されていてもよい。
The photographing
シフト機構128は、撮像素子120をそのイメージエリアに平行な面内で互いに直交する二軸に沿ってシフトさせるためのものである。センサ152中の手振れセンサによって撮像装置10の振動が検出される。その振動によって生じる像ぶれを打ち消す方向およびストロークで、撮像素子120をシフト機構128によってシフトさせることにより、手振れを軽減することが可能となる。シフト機構128はシステムコントローラ100によって制御される。
The
システムコントローラ100内の機能ブロックである間引き読み出しモード選択部102、コントラストAF制御部104、表示制御部106について説明する。これらの機能ブロックは、メモリ126に記憶されたプログラムをシステムコントローラ100が実行することにより実施されるものとすることが可能である。
The thinning readout
間引き読み出しモード選択部102は、間引き読み出しモードで撮像素子120から画像信号を読み出す際に、撮影姿勢検出部154で検出された撮影姿勢に応じて、上述した第1、第2の間引き読み出しモードのうちのいずれかを選択する。
The thinning readout
コントラストAF制御部104は、AF処理部108から出力されるオートフォーカス演算結果を監視する。そして、撮像素子120のイメージエリアに形成される被写体像がより鮮鋭となるように、AF機構116を介して撮影レンズ110内のフォーカシングレンズを駆動する。
The contrast
第1または第2の間引き読み出しモードで撮像素子120から読み出されて生成された画像データに基づく画像を表示部130に表示する処理を表示制御部106が行う。
The
図7は、横位置で構えられた撮像装置10において、第1の間引き読み出しモードで撮像素子120から読み出された画像信号に基づき、画像が表示部130に表示される様子を概念的に示したものである。(a)は、撮像素子120から全画素読み出しして得られる、長辺方向に4,000画素、短辺方向に3,000画素の横長の画像を示す。(b)は、第1の間引き読み出しによって、撮像素子120の長辺方向に3、短辺方向に12の間引き率が設定されて読み出された画像信号から生成される画像データを示す。この画像データは、撮像素子120の長辺方向に1,333画素、短辺方向に250画素のピクセルサイズを有する。
FIG. 7 conceptually illustrates how the image is displayed on the
上記画像データに基づく画像を表示部130に表示する際に、表示制御部106は画像処理部124に対して以下に説明する画素数変換の処理(スケーリング処理)を行うように制御信号を発する。画像処理部124は画素数変換の処理に際し、撮像素子120の長辺方向には表示部130の表示解像度である800画素を上回る1,333画素を有しているので、間引き処理を行う。一方、撮像素子の短辺方向には表示部130の表示解像度である600画素を下回る250画素しか有していない。そのため、補間処理によって画素数を600画素に増す処理を行う。その結果、(c)に示されるような、表示部130の長辺方向に800画素、短辺方向に縦600画素の表示用画像データが生成される。表示制御部106は、この表示用画像データを表示部130に出力する。なお、上記スケーリング処理は、表示制御部106で行うようにしてもよい。
When the image based on the image data is displayed on the
図8は、縦位置に構えられた撮像装置10において、第2の間引き読み出しモードで撮像素子120から読み出された画像信号に基づき、画像が表示部130に表示される様子を概念的に示したものである。(a)は、撮像素子120から全画素読み出しして得られる、長辺方向に4,000画素、短辺方向に3,000画素の縦長の画像を示す。(b)は、第2の間引き読み出しによって、撮像素子120の長辺方向に12、短辺方向に3の間引き率が設定されて読み出された画像信号から生成される画像データを示す。この画像データは、撮像素子120の長辺方向に333画素、短辺方向に1,000画素のピクセルサイズを有する。
FIG. 8 conceptually illustrates a state in which an image is displayed on the
上記画像データに基づく画像を表示部130に表示する際に、表示制御部106は画像処理部124に対して以下に説明する画素数変換の処理(スケーリング処理)を行うように制御信号を発する。画像処理部124は画素数変換の処理に際し、撮像素子120の長辺方向には表示部130の表示解像度である800画素を下回る333画素しか有していないので、補間処理によって画素数を800画素に増す処理を行う。一方、撮像素子の短辺方向には表示部130の表示解像度である600画素を上回る1,000画素を有する。そのため、間引き処理によって画素数を600画素に減じる処理を行う。その結果、(c)に示されるような、表示部130の短辺方向に600画素、長辺方向に800画素の表示用画像データが生成される。表示制御部106は、この表示用画像データを表示部130に出力する。なお、上記スケーリング処理は、表示制御部106で行うようにしてもよい。
When the image based on the image data is displayed on the
ここで図9を参照して、第1、第2の間引き読み出しモードで撮像素子120から読み出され、ラインバッファに記憶された画像信号に対して行われるオートフォーカス演算の処理について説明する。図9の(a)は、撮像装置10が横位置で構えられ、第1の間引き読み出しモードが選択されて、撮像素子120の長辺方向に走査して読み出された画像信号がラインバッファLB中に記憶される様子を示す。(b)は、撮像装置10が縦位置で構えられ、第2の間引き読み出しモードが選択されて、撮像素子120の短辺方向に走査して読み出された画像信号がラインバッファLB中に記憶される様子を示す。
Here, with reference to FIG. 9, a description will be given of an autofocus calculation process performed on the image signal read from the
以下の説明の前提として、図9の(a)、(b)において、撮影条件は構図のみが異なっていて、他の条件は全て同じとする。すなわち、撮影距離、撮影レンズ110の焦点距離や焦点調節位置は全て同じであるものとする。
As a premise for the following description, in FIGS. 9A and 9B, the imaging conditions differ only in composition, and all other conditions are the same. That is, the shooting distance, the focal length of the
図9の(a)、(b)には、撮像素子120のイメージエリア上に被写体像(倒立逆像)が形成されているのを撮像装置10の正面側から見た様子が示されている。(a)において、第1の間引き読み出しモードで撮像素子120から読み出される画像信号の、被写体像中の水平方向Hに沿う方向の画素数は1,333である。(b)において、第2の間引き読み出しモードで撮像素子120から読み出される画像信号の、被写体像中の水平方向Hに沿う方向の画素数は1,000である。これらの画素数(1,333画素、1,000画素)の比と、撮像素子120のアスペクト比(4:3)とを比較すると、
1333÷1000=1.333
4÷3≒1.333
と、略等しい。つまり、第1、第2の間引き読み出しモードで読み出されてラインバッファLBに記憶された画像信号が有する分解能は略等しい。
FIGS. 9A and 9B show a state in which a subject image (an inverted inverted image) is formed on the image area of the
1333 ÷ 1000 = 1.333
4 ÷ 3 ≒ 1.333
Is almost equal. That is, the resolutions of the image signals read in the first and second thinning readout modes and stored in the line buffer LB are substantially equal.
この分解能は、被写体像中に距離Dを隔てて存在する2点を2点として識別できる能力と考えることができる。上述した構成によって、第1、第2の間引き読み出しモードで画像信号が読み出される際の、被写体像中の水平方向Hに沿う方向に並ぶ、間引き読み出し対象画素のピッチは横位置、縦位置の撮影姿勢によらず略一定となる。したがって、これらの読み出し対象画素から得られる画像信号は、略等しい分解能を有する。図9の(a)、(b)には、被写体像中の同じ位置から第1、第2の間引き読み出しモードのそれぞれで読み出されてラインバッファLBに記憶された画像信号から得られる空間周波数が略等しくなる様子が模式的に描かれたグラフによって示されている。 This resolution can be considered as the ability to identify two points present in the subject image at a distance D as two points. With the configuration described above, when the image signal is read out in the first and second thinning readout modes, the pitch of the thinning readout target pixels arranged in the direction along the horizontal direction H in the subject image is the horizontal position and the vertical position shooting. It is almost constant regardless of the posture. Therefore, the image signals obtained from these readout target pixels have substantially the same resolution. 9A and 9B show the spatial frequencies obtained from the image signals read out from the same position in the subject image and stored in the line buffer LB in the first and second decimation readout modes. Is shown by a graph drawn schematically.
なお、ラインバッファLBに記憶する対象の画像信号は、1,333画素分、1,000画素分全てである必要は無い。つまり、撮像素子120から連続して読み出される画像信号中から、連続する50画素分、連続する100画素分というように、連続する一部の画像信号だけがラインバッファLBに記憶されるように構成されていてもよい。また、撮影画面中の左側部分、中央部分、右側部分と云った、複数の部分の画像信号が順次ラインバッファLBに記憶されてオートフォーカス演算が行われるように構成されていてもよい。このようにして、いわゆる多点焦点検出を行うことが可能となる。
Note that the image signals to be stored in the line buffer LB need not be all for 1,333 pixels and 1,000 pixels. That is, only a part of the continuous image signals are stored in the line buffer LB, such as 50 continuous pixels or 100 continuous pixels from the image signals continuously read out from the
以上に説明した、撮像装置10の姿勢(横位置、縦位置)に応じた間引き読み出しモードで撮像素子120から画像信号を読み出して表示やオートフォーカス演算を行うためにシステムコントローラ100によって行われる処理手順について、図10から図13を参照して説明する。
The processing procedure performed by the
図10から図13のフローチャートに示される処理手順は、メモリ126中に格納されたプログラムをシステムコントローラ100が読み出して解釈・実行することにより行われる。さらに詳しくは、プログラムはメモリ126中のフラッシュメモリにファームウェアとして格納されたものとすることができる。通常、このプログラムは撮像装置10の製造過程でフラッシュメモリ中に格納されるものである。あるいは、撮像装置10のユーザがインターネット、あるいは磁気ディスク、光ディスクやメモリカードなどの記憶媒体等を介して入手した新たなプログラムをフラッシュメモリ内に格納することも可能である。フラッシュメモリ内に格納されるプログラムは、メモリ126内のRAMに転送され、それをシステムコントローラ100が順次読み込んで解釈・実行する。
The processing procedures shown in the flowcharts of FIGS. 10 to 13 are performed when the
撮像装置10内に電池が装着され、電池蓋が閉じられてリセット信号が発せられたときに図10から図13のフローチャートに示す処理の実行が開始される。S1000においてシステムコントローラ100は、初期設定の処理を行う。初期設定の処理とは、露出モード、撮像素子120の設定ISO感度、ホワイトバランスのモード(タングステン光、蛍光灯、晴天、曇天、自動、手動等)、測光モード、AFモード、記録画素数、画像データを記録する際のデータ圧縮率、間引き読み出しモード等を初期値に設定する(デフォルトの設定、あるいはユーザによって予め選択されている設定にする)処理である。本発明の実施の形態において、間引き読み出しモードが初期値に設定された場合、第1の間引き読み出しモードが選択されるものとする。
When a battery is mounted in the
S1002においてシステムコントローラ100は、撮像装置10のパワースイッチがオンされているか否かを判定し、この判定が否定される間はS1002の判定を繰り返し行って、パワースイッチがオンされるのを待つ。一方、S1002の判定が肯定されると、システムコントローラ100はS1004で設定モード判定の処理を行う。設定モードの判定処理とは、ユーザによって設定された撮像装置10の動作モードを判定する処理である。
In S1002, the
S1004の判定処理で、記録モード以外の動作モードに設定されていると判定されると、処理はS1010に進み、設定されたモードに応じた処理が行われ、その後処理はS1002に戻る。記録モード以外の動作モードとしては、再生モードが代表的なものである。一方、S1004の判定で、記録モードに設定されていると判定されると処理はS1006に進み、現状で設定されている内容(S1000で初期設定された内容や、S1004で判定された動作モード)を表示する処理を行う。 If it is determined in the determination process of S1004 that an operation mode other than the recording mode is set, the process proceeds to S1010, a process corresponding to the set mode is performed, and then the process returns to S1002. As an operation mode other than the recording mode, a reproduction mode is typical. On the other hand, if it is determined in S1004 that the recording mode is set, the process proceeds to S1006, and the contents currently set (the contents initially set in S1000 and the operation mode determined in S1004). Process to display.
S1008においてシステムコントローラ100は、ライブビュー表示がオフに設定されているか否かを判定し、この判定が肯定される(ライブビュー表示はオフであると判定される)とS1012に進み、以下に説明するライブビュー表示をしない状態での記録モードの動作制御を行う。S1008での判定が否定される(ライブビュー表示はオンであると判定される)と、処理は図11のS1100に進む。
In S1008, the
S1008での判定が肯定された場合の分岐先であるS1012において、システムコントローラ100はレリーズスイッチ150R(図1、図2)の半押しがオンであるか否かを判定し、この判定が否定されるとS1002に戻る。S1012での判定が肯定される(半押しはオンであると判定される)と、処理はS1014に進み、システムコントローラ100は明るさ(撮像素子120のイメージエリアに入射する光の量)が基準値を上回っているか否かを判定する。
In S1012, which is a branch destination when the determination in S1008 is affirmed, the
この基準値は、以下に説明するように定められている。すなわち、被写界輝度が相対的に暗い場合には、撮像素子120のイメージエリアに入射する被写体光の光量が低下してノイズが増える。そのような場合には、フレームレートを下げて蓄積時間を伸ばしたり、間引き読み出しに際しての間引き率をさらに上げて画素加算処理をしたりしてノイズを低減する処理を行う。
This reference value is determined as described below. That is, when the field luminance is relatively dark, the amount of subject light incident on the image area of the
上記基準値は、上記ノイズを低減する必要があるか否かを判定するのに対応するものである。明るさが基準値を上回っている場合、上記ノイズを低減する処理は行われず、S1016で撮影姿勢に対応したAF制御が行われる。その結果撮影レンズ110の焦点調節が行われて、被写体の鮮鋭な像が撮像素子120のイメージエリア上に形成される。この、S1014で行われる処理の詳細については後で図12のフローチャートを参照して詳細に説明する。
The reference value corresponds to determining whether the noise needs to be reduced. If the brightness exceeds the reference value, the noise reduction processing is not performed, and AF control corresponding to the shooting posture is performed in S1016. As a result, the focus of the
一方、明るさが基準値を上回っていないとS1014で判定された場合、上記ノイズを低減する処理を含むAF制御がS1024で行われる。S1016またはS1024でのAF制御が行われた後、処理はS1018に進む。 On the other hand, if it is determined in S1014 that the brightness does not exceed the reference value, AF control including processing for reducing the noise is performed in S1024. After AF control in S1016 or S1024 is performed, the process proceeds to S1018.
S1018においてシステムコントローラ100は、撮影準備動作を行う。すなわち、センサ152(図3)から得られる手振れ量や明るさ、そして撮影レンズ110で設定される焦点距離やF値、撮影距離等の情報を入力して、手振れ補正をするのに必要な撮像素子120(図3)のシフト方向およびシフト量を決定し、露光量を決定し、決定されたこれらの量に基づいて撮像素子シフトの制御および露光量の制御を行う。
In step S1018, the
S1020においてシステムコントローラ100は、レリーズスイッチ150Rの全押しがオンであるか否かを判定し、この判定が否定されるとS1012に戻る。S1020での判定が肯定される(全押しはオンであると判定される)と、処理はS1022に進み、撮影(撮像素子120からの全画素読み出し処理)・画像処理・画像データ圧縮・圧縮画像データを記録媒体160(図3)に記録する処理等を行う。その後、システムコントローラ100はS1002の処理に戻る。
In S1020, the
S1008での判定が否定された(ライブビュー表示はオンであると判定された)ときの処理について図11を参照して説明する。 A process performed when the determination in S1008 is negative (live view display is determined to be on) will be described with reference to FIG.
S1100においてシステムコントローラ100は、手振れ軽減動作を行う。すなわち、センサ152(図3)から得られる手振れ量、そして撮影レンズ110で設定される焦点距離、撮影距離等の情報を入力して、手振れ補正をするのに必要な撮像素子120(図3)のシフト方向およびシフト量を決定し、決定された量に基づいて撮像素子シフトの制御を行う。
In S1100, the
S1102においてシステムコントローラ100は、デフォルト設定でのライブビュー表示の処理を行う。本発明の実施の形態において、デフォルト設定でのライブビュー表示は、図5、図7を参照して説明した、撮像装置10が横位置で構えられている場合に対応するライブビュー表示である。つまり、間引き読み出しモードが第1の間引き読み出しモードに設定されて、撮像素子100の長辺方向に走査が行われ、表示部の長辺方向に1,333画素、短辺方向に250画素を有する画像データが生成される。この画像データに対して、表示部の長辺方向に800画素、短辺方向に600画素となるように間引き・補間をして表示する処理が行われる。
In step S1102, the
S1104においてシステムコントローラ100は、ライブビュー表示条件を更新する処理を行う。このライブビュー表示条件を更新する処理とは、被写界輝度等の変化に対応して撮像素子120で画素間引き読み出しをする際のフレームレート(フレーム/秒)や解像度等の条件を更新する処理である。つまり、被写界輝度が相対的に暗い場合には、撮像素子120のイメージエリアに入射する被写体光の光量が低下してノイズが増える。その結果、表示部130に表示されるライブビュー画像はざらざらとして見づらいものとなる。そのような状況が予想される場合には、フレームレートを下げて蓄積時間を伸ばしたり、間引き読み出しに際しての間引き率をさらに上げて画素加算処理をしたりしてノイズを低減する処理を行う。
In step S1104, the
S1106においてシステムコントローラ100は、レリーズスイッチ150R(図1、図2)の半押しがオンであるか否かを判定し、この判定が否定されるとS1002に戻る(分岐C)。一方、S1106での判定が肯定される(半押しはオンであると判定される)と、処理はS1108に進み、システムコントローラ100は明るさ(撮像素子120のイメージエリアに入射する光の量)が基準値を上回っているか否かを判定する。この基準値は、上述したノイズが増えるのを抑制するため、フレームレートを下げて蓄積時間を伸ばしたり、間引き読み出しに際しての間引き率をさらに上げて画素加算処理をしたりする処理を行う必要があるか否かを判定するのに対応するものである。
In S1106, the
S1108の判定が肯定された場合、すなわち上記ノイズを低減する必要がないと判定された場合の分岐先であるS1110において、撮影姿勢に対応したオートフォーカス制御が行われ、その結果撮影レンズ110の焦点調節が行われる。その結果、被写体の鮮鋭な像が撮像素子120のイメージエリア上に形成される。この、S1110で行われる処理については後で図12のフローチャートを参照して説明する。
When the determination in S1108 is affirmative, that is, in S1110, which is a branch destination when it is determined that it is not necessary to reduce the noise, autofocus control corresponding to the shooting posture is performed. Adjustments are made. As a result, a sharp image of the subject is formed on the image area of the
続くS1112においてシステムコントローラ100は、撮影姿勢に対応した表示制御の処理を行う。この、撮影姿勢に対応した表示制御の処理については後で図13のフローチャートを参照して説明する。
In subsequent S1112, the
S1108での判定が否定された場合、すなわち上記ノイズを低減する必要があると判定された場合の分岐先であるS1118において、システムコントローラ100は低輝度時オートフォーカス制御を行う。つまり、撮像素子120のイメージエリアに入射する被写体光の光量が少ない場合、ノイズが原因で正確なオートフォーカス演算をすることが困難となる場合がある。このような場合、上述のようにフレームレートを下げて蓄積時間を伸ばしたり、間引き読み出しに際しての間引き率をさらに上げて画素加算処理をしたりする処理をする。そして、ノイズの減じられた画像信号を用いてオートフォーカス演算処理を行い、その結果に基づいてフォーカシングレンズの位置を制御する。
When the determination in S1108 is negative, that is, in S1118, which is a branch destination when it is determined that the noise needs to be reduced, the
続いてシステムコントローラ100は、S1120において低輝度時表示制御を行う。つまり、撮像素子120のイメージエリアに入射する被写体光の光量が少ない場合、ノイズが原因で表示部130に表示されるライブビュー画像が見苦しいものとなる場合がある。このような場合、上述のようにフレームレートを下げて蓄積時間を伸ばしたり、間引き読み出しに際しての間引き率をさらに上げて画素加算処理をしたりする処理をする。そして、ノイズの減じられた画像信号を用いてライブビュー表示を行う。この場合、ライブビュー画像のフレームレートが低下し、解像感が低下して見える場合があるが、表示される画像のノイズは低減される。
Subsequently, the
以上に説明したS1118の低輝度時オートフォーカス制御、S1120の低輝度時表示制御においては、いずれもノイズを低減するということに主眼が置かれる。そのため、S1110、S1112で行われる、撮影姿勢に応じたオートフォーカス制御や表示制御は行われない。なお、上述したノイズを低減するための処理をして得られる画像信号の画素数がなおも表示部130の画素数を上回っているようであれば、S1110、S1112で行われるような撮影姿勢に応じたオートフォーカス制御や表示制御をS1118、S1120で行っても良い。
In the low-brightness autofocus control in S1118 and the low-brightness display control in S1120 described above, the main point is to reduce noise. For this reason, the autofocus control and display control corresponding to the shooting posture, which are performed in S1110 and S1112, are not performed. If the number of pixels of the image signal obtained by performing the above-described processing for reducing noise still exceeds the number of pixels of the
S1112またはS1120の処理に続くS1114においてシステムコントローラ100は、レリーズスイッチ150Rの全押しがオンであるか否かを判定する。この判定が否定されるとS1104に戻る。S1114での判定が肯定される(全押しはオンであると判定される)と、処理はS1116に進み、撮影(撮像素子120からの全画素読み出し処理)・画像処理・画像データ圧縮・圧縮画像データを記録媒体160(図3)に記録する処理等を行う。その後、システムコントローラ100はS1104の処理に戻る。
In S1114 following the process of S1112 or S1120, the
システムコントローラ100により実行される、撮影姿勢に対応したAF制御について図12のフローチャートを参照して説明する。
The AF control corresponding to the shooting posture executed by the
S1200においてシステムコントローラ100は、センサ152(図3)から撮像装置10の姿勢(傾斜角度)に関連する情報を入力する。なお、センサ152は、二値(撮影姿勢が横位置であるか/縦位置であるかのみ)を出力可能なタイプのものと、多値(撮像装置10の傾斜角度に対応する値)を出力可能なタイプのものとがある。本発明の実施の形態において、センサ152は多値を出力可能なものとして説明する。
In S1200, the
システムコントローラ100はS1202において撮影姿勢を判定する処理を行う。つまり、センサ152から出力される情報に基づき、撮像素子120のイメージエリア上に形成される被写体像の水平方向(以下、「被写体像の水平方向」と称する)が、撮像素子120の長辺方向および短辺方向のうち、どちらに角度的に近いかを判定する処理をする。被写体像の水平方向が撮像素子120の短辺方向よりも長辺方向に角度的に近いと判定される場合、撮影姿勢は横位置であると判定される。逆に、被写体像の水平方向が撮像素子120の短辺方向が長辺方向よりも角度的に近いと判定される場合、撮影姿勢は縦位置であると判定される。なお、被写体像の水平方向が撮像素子120の短辺方向と長辺方向とのちょうど中間である場合には、横位置と判定してもよい。
In step S1202, the
S1202で撮像装置10の撮影姿勢が横位置であると判定された場合の分岐先であるS1204においてシステムコントローラ100は、第1の間引き読み出しモードで画像信号が読み出されるように撮像素子120および撮像回路122を設定する。この設定により、撮像素子120から第1の間引き読み出しモードで画像信号が出力される。
In S1202, which is a branch destination when it is determined in S1202 that the imaging posture of the
S1206においてシステムコントローラ100は、第1のオートフォーカス演算処理を行う。すなわち、図9の(a)を参照して説明したように、被写体像の水平方向に沿う方向に角度的に近い方(この場合、撮像素子の長辺方向)の走査方向に撮像素子120から読み出された画像信号中の連続する一部分に基づく一次元配列の画像データに対してハイパスフィルタ処理を行う。このハイパスフィルタ処理をして得られた結果からコントラスト評価値を得る。
In step S1206, the
S1202で撮像装置10の撮影姿勢が縦位置であると判定された場合の分岐先であるS1208においてシステムコントローラ100は、第2の間引き読み出しモードで画像信号が読み出されるように撮像素子120および撮像回路122を設定する。この設定により、撮像素子120から第2の間引き読み出しモードで画像信号が出力される。
In S1208, which is a branch destination when it is determined in S1202 that the shooting posture of the
S1210においてシステムコントローラ100は、第2のオートフォーカス演算処理を行う。すなわち、図9の(b)を参照して説明したように、被写体像の水平方向に沿う方向に角度的に近い方(この場合、撮像素子の短辺方向)の走査方向に撮像素子120から読み出された画像信号中の連続する一部分に基づく一次元配列の画像データに対してハイパスフィルタ処理を行う。このハイパスフィルタ処理をして得られた結果からコントラスト評価値を検出する。
In step S1210, the
S1206またはS1210での処理が完了すると、システムコントローラ100はS1212において、S1206またはS1210で求められたコントラスト評価値が極大であるか否かを判定する。つまり、いわゆる山登りAFの方式でフォーカシングレンズを移動させながらコントラスト評価値の変化を監視し、現状のフォーカシングレンズの位置でピーク値あるいはそれに近いコントラスト評価値が得られるか否かを判定する。
When the processing in S1206 or S1210 is completed, the
S1212での判定が肯定されるとシステムコントローラ100はリターンする。一方、S1212での判定が否定されるとS1214に分岐してフォーカシングレンズを移動する処理を行い、S1200に戻る。なお、図12のフローチャートでは、S1206またはS1210で得られたコントラスト評価値が低すぎて合焦・非合焦の判定が困難である場合の処理については、本発明の理解を容易にすることを目的として省略する。
If the determination in S1212 is positive, the
図13のフローチャートを参照して、システムコントローラ100により実行される、撮影姿勢に対応した表示制御について説明する。
With reference to the flowchart of FIG. 13, display control corresponding to the shooting posture executed by the
S1300においてシステムコントローラ100は、センサ152(図3)から撮像装置10の姿勢(傾斜角度)に関連する情報を入力する。先にも説明したとおり、本発明の実施の形態において、センサ152は多値を出力可能なものとして説明する。
In S1300, the
システムコントローラ100はS1302において撮影姿勢を判定する処理を行う。つまり、センサ152から出力される情報に基づき、被写体像の水平方向が、撮像素子120の長辺方向および短辺方向のうち、どちらに角度的に近いかを判定する処理をする。被写体像の水平方向が撮像素子120の短辺方向よりも長辺方向に角度的に近いと判定される場合、撮影姿勢は横位置であると判定される。逆に、被写体像の水平方向が撮像素子120の長辺方向よりも短辺方向に角度的に近いと判定される場合、撮影姿勢は縦位置であると判定される。なお、被写体像の水平方向が撮像素子120の短辺方向と長辺方向とのちょうど中間である場合には、横位置と判定してもよい。
In step S1302, the
S1302で撮像装置10の撮影姿勢が横位置であると判定された場合の分岐先であるS1304においてシステムコントローラ100は、第1の間引き読み出しモードで画像信号が読み出されるように撮像素子120および撮像回路122を設定する。この設定により、撮像素子120から第1の間引き読み出しモードで画像信号(撮像素子120の長辺方向に1,333画素、短辺方向に250画素の画像信号)が出力される。
In S1304, which is a branch destination when it is determined in S1302 that the imaging posture of the
S1306においてシステムコントローラ100は、第1の画像表示処理を行う。すなわち、図7を参照して説明したように、撮像素子120の長辺方向に1,333画素、短辺方向に250画素を有する画像データに間引き・補間の処理を施し、それぞれ800画素、600画素の表示用画像データを生成するように、画像処理部124に制御信号を発する。この表示画像データに基づく画像を表示部130に表示する。
In step S1306, the
S1302で撮像装置10の撮影姿勢が縦位置であると判定された場合の分岐先であるS1308においてシステムコントローラ100は、第2の間引き読み出しモードで画像信号が読み出されるように撮像素子120および撮像回路122を設定する。この設定により、撮像素子120から第2の間引き読み出しモードで画像信号(撮像素子120の長辺方向に333画素、短辺方向に1,000画素の画像信号)が出力される。
In S1308, which is a branch destination when it is determined in S1302 that the shooting posture of the
S1310においてシステムコントローラ100は、第2の画像表示処理を行う。すなわち、図8を参照して説明したように、撮像素子120の長辺方向に333画素、短辺方向に1,000画素を有する画像データに間引き・補間の処理を施し、それぞれ800画素、600画素の表示用画像データを生成するように、画像処理部124に制御信号を発する。この表示画像データに基づく画像を表示部130に表示する。
In step S1310, the
以上に説明した、撮影姿勢に他応した表示制御の処理を完了し、システムコントローラはリターンする。 The display control process according to the shooting posture described above is completed, and the system controller returns.
以上に説明したように、本発明の実施の形態に係る撮像装置10において、撮像素子120はイメージエリアの長辺方向、短辺方向の間引き率の組み合わせが異なる複数の間引き読み出しモードを有する。そして、検出された撮影姿勢に応じた間引き読み出しモードを選択し、それによって、間引き読み出しで得られた画像信号中において、被写体の像の水平方向に沿う方向の分解能が撮影姿勢によらず略一定となるようにする。
As described above, in the
このようにすることにより、被写体像中の鉛直方向に延在するエッジを検出してオートフォーカス演算をし、焦点を検出する際の精度を撮影姿勢によらず略一定に維持することが可能となる。また、ライブビュー表示をする際にも、表示される画像の水平方向の分解能(表示分解能)を略一定に保つことが可能となり、従来の撮像装置のように、横位置に構えたときにはライブビュー画像にモアレが生じないが、縦位置に構えるとモアレを生じる、といった不具合を抑制することが可能となる。 By doing this, it is possible to detect the edge extending in the vertical direction in the subject image, perform autofocus calculation, and maintain the accuracy when detecting the focus substantially constant regardless of the shooting posture. Become. In addition, when performing live view display, the horizontal resolution (display resolution) of the displayed image can be kept substantially constant, and when viewed in a horizontal position as in a conventional imaging device, the live view is displayed. Although moire does not occur in the image, it is possible to suppress a problem such that moire occurs when the image is held in the vertical position.
さらに、撮影姿勢に応じて間引き読み出しモードを切り替える際に、撮像素子120の長辺方向間引き率および短辺方向間引き率に関して、横位置では長辺方向間引き率に比して短辺方向間引き率が大きくなるように、縦位置では短辺方向間引き率に比して長辺方向間引き率が大きくなるようにする。このようにすることにより、間引き読み出しモードを切り替えて読み出される画像信号の容量(画素数)が、撮影姿勢を変えたときに大きく変化するのを抑制することが可能となる。このようにして、画像信号の読み出しや処理に際してのスループットの変化を抑制することが可能となる。 Further, when switching the thinning readout mode according to the shooting posture, the short side direction thinning rate is longer in the horizontal position than the long side direction thinning rate in terms of the long side direction thinning rate and the short side direction thinning rate. In the vertical position, the thinning rate in the long side direction is set to be larger than the thinning rate in the short side direction. By doing so, it is possible to suppress a large change in the capacity (number of pixels) of the image signal read by switching the thinning readout mode when the photographing posture is changed. In this way, it is possible to suppress changes in throughput during reading and processing of image signals.
また、横位置では長辺方向の間引き率が小さくなるようにし、縦位置では短辺方向の間引き率が小さくなるようにすることにより、被写体像の水平方向に沿う方向の分解能を常に高めに維持することが可能となる。このことは、被写体像中に比較的多く含まれる垂直方向のエッジを検出してオートフォーカスの精度を高める上で効果的である。 In addition, the resolution in the horizontal direction of the subject image is always kept high by reducing the thinning rate in the long side direction at the horizontal position and decreasing the thinning rate in the short side direction at the vertical position. It becomes possible to do. This is effective in increasing the accuracy of autofocus by detecting vertical edges that are included in the subject image in a relatively large amount.
以上では撮像素子120がXYアドレス走査型のCMOSイメージセンサである場合を例に説明したが、撮像素子120はCCD等であってもよい。なお、CCDは、その画像信号読み出しの原理上、XYアドレス走査の方式での画像信号読み出しは困難である。これについて、CCDからの画像信号読み出しの原理を示す図14(a)を参照して説明する。
Although the case where the
CCDは一般に、各画素で蓄積された電荷を垂直転送路Vに移動させ、次に1行分の画像信号を水平転送路Hに移動させて、この水平転送路Hから1画素ずつ画像信号を読み出す構成を有する。したがって、ラスタスキャンの方式で走査する際の走査方向は、図14(a)の左右方向に平行な方向のみ、ということになる。なお、図14(a)では長辺方向の間引き率が2に、短辺方向の間引き率が3に設定されている例が示されている。 In general, the CCD moves the charge accumulated in each pixel to the vertical transfer path V, then moves the image signal for one row to the horizontal transfer path H, and outputs the image signal pixel by pixel from the horizontal transfer path H. It has a configuration for reading. Therefore, the scanning direction at the time of scanning by the raster scanning method is only a direction parallel to the left-right direction in FIG. FIG. 14A shows an example in which the thinning rate in the long side direction is set to 2 and the thinning rate in the short side direction is set to 3.
今、図14(b)に示されるように、縦位置で撮影が行われ、領域Sの画像信号をもとにオートフォーカス演算処理を行うものとする。この場合、図14(c)に示されるように、水平転送路から順次出力される、D1、D2、D3、…の画像信号中から領域Sに対応する画素の画像信号(ハッチングを施したもの)をラインバッファLBに順次記憶させることが可能である。そして、必要な画像信号をラインバッファLBに記憶し終えたら、このラインバッファLB中の画像信号に対してオートフォーカス演算の処理をすることができる。 Now, as shown in FIG. 14B, it is assumed that shooting is performed in the vertical position, and autofocus calculation processing is performed based on the image signal of the region S. In this case, as shown in FIG. 14 (c), the image signals of the pixels corresponding to the region S from the image signals of D1, D2, D3,. ) Can be sequentially stored in the line buffer LB. When the necessary image signals are stored in the line buffer LB, the autofocus calculation process can be performed on the image signals in the line buffer LB.
ラインバッファLBに記憶すべき画像信号は、検出された撮影姿勢に応じてコントラストAF制御部104で決定され、AF処理部108に制御信号が出力される。AF処理部108は、コントラストAF制御部104から出力される制御信号に基づき、撮像回路122から順次出力される画像信号中から必要な画像信号を抽出してラインバッファLB中に記憶するように構成される。
The image signal to be stored in the line buffer LB is determined by the contrast
以上、本発明の実施の形態に係る撮像装置10がAF処理用としてラインバッファLBを有する例について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、2次元配列された画像信号を記憶可能なバッファ(以下ではこれをエリアバッファと称する)を有していてもよい。このエリアバッファは、間引き読み出しによって撮像素子120から読み出された1フレーム分の画像信号全てを記録できるものであっても、一部の画像信号を記録できるものであってもよい。以下、撮像装置10がエリアバッファを有する例について図15、図16を参照して説明する。
The example in which the
図15は撮像装置10がエリアバッファを有する場合における第2の間引き読み出しを説明する図であり、(a)は走査方向を、(b)はオンチップカラーフィルタの配列を、(c)は第2の間引き読み出しおける読み出し対象の画素を示す。
FIGS. 15A and 15B are diagrams for explaining the second thinning readout when the
撮像装置10がエリアバッファを有する場合、以下に説明するように、第2の間引き読み出しが図6に示されるのと異なる。第1の間引き読み出しについては図5を参照して先に説明したものと同じであるのでその説明を省略する。
When the
撮像装置10がエリアバッファを有する場合の第2の間引き読み出しについて、図6に示されるものとの違いを中心に、図15を参照して説明する。図15に示される第2の間引き読み出しモードにおける走査方向は、図5に示される第1の間引き読み出しモードと同様に、撮像素子120のイメージエリアの長辺方向と平行な方向である点が図6のものと相違する。
The second decimation readout in the case where the
その一方で、間引き率が短辺方向には3に、長辺方向には12に設定される点は図5に示されるものと同様である。結果として、図15の(c)に示されるように、第1列中、第1行、第14行、第25行、第38行、第49行、…、第(1+24×n)行、第(14+24×n)行、…、第3985行、第3998行の画素から画像信号が読み出される。同様に、第4列、第7列、…、第(1+3×n)列、…、第2998列中における上記の行の画素から画像信号が読み出される。 On the other hand, the thinning rate is set to 3 in the short side direction and 12 in the long side direction, which is the same as that shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 15C, in the first column, the first row, the 14th row, the 25th row, the 38th row, the 49th row,..., The (1 + 24 × n) row, Image signals are read out from the pixels in the (14 + 24 × n) th row,..., The 3985th row, and the 3998th row. Similarly, an image signal is read out from the pixels in the above row in the fourth column, the seventh column,..., The (1 + 3 × n) column,.
図15の例において、第1行の次に読み出される行が第13行ではなく、第14行となっているのは、第1行と第13行とではオンチップカラーフィルタの配列が同じであるためである。つまり、第1行、第13行、第25行、第37行、第49というように間引き読み出しをすると、得られる画像信号から赤の色情報を得ることができなくなるからである。 In the example of FIG. 15, the row read next to the first row is not the thirteenth row but the fourteenth row. The first row and the thirteenth row have the same arrangement of on-chip color filters. Because there is. That is, if thinning readout is performed as in the first row, the 13th row, the 25th row, the 37th row, and the 49th row, red color information cannot be obtained from the obtained image signal.
以上に説明した第2の間引き読み出しモードによって、撮像素子120の長辺方向に333(4000÷12)画素、短辺方向に1,000(3000÷3)画素からなる画像信号を得ることが可能となる。つまり、撮像素子120上に形成される被写体像の水平方向に角度的に近い方の向きに1,000画素、鉛直方向に角度近い方の向きに333画素の、333,000画素からなる画像信号を、以上で図15を参照して説明した第2の間引き読み出しによって得ることが可能となる。
With the second decimation readout mode described above, an image signal composed of 333 (4000 ÷ 12) pixels in the long side direction and 1,000 (3000 ÷ 3) pixels in the short side direction can be obtained. It becomes. That is, an image signal composed of 333,000 pixels of 1,000 pixels in the direction closer to the horizontal direction of the subject image formed on the
このようにして得られる画像信号は、結果として図8に示されるものと同じである。このように、撮影位置によらず一定の走査方向で間引き読み出しを行う理由は、走査方向を変えてもエリアバッファに二次元配列の画像信号を記憶させ終えるまでの時間に差を生じにくいことが多いからである。つまり、ラインバッファLBに画像信号を記憶させる場合には、図9(b)を見ても明らかなように、走査方向を変えることが画像信号記憶開始から完了までの時間を短縮する上で有効である。しかし、エリアバッファに二次元配列の画像信号を記憶させる場合、走査方向の違いがエリアバッファへの画像信号記憶開始から完了までに要する時間の差を生じにくいことが多い。 The resulting image signal is the same as that shown in FIG. As described above, the reason for performing thinning readout in a constant scanning direction regardless of the photographing position is that even if the scanning direction is changed, it is difficult to cause a difference in the time until the two-dimensional array image signal is stored in the area buffer. Because there are many. That is, when the image signal is stored in the line buffer LB, as is apparent from FIG. 9B, changing the scanning direction is effective in shortening the time from the start to the completion of the image signal storage. It is. However, when a two-dimensional array of image signals is stored in the area buffer, a difference in scanning direction often does not easily cause a difference in time required from the start to completion of image signal storage in the area buffer.
ただし、間引き読み出しして得られた画像信号中の、一部の二次元配列画像信号のみをエリアバッファに記憶する場合、どのような部分領域を切り取って記憶するかによっては、その部分領域の形状等に応じて、走査方向を変えた方が上記時間の短縮をする上で有効な場合もある。そのような場合には、第2の間引き読み出しに際して、図6、図15を参照して説明した間引き読み出しのうち、いずれか適した方で行えばよい。以下では、第2の間引き読み出しに際して、図15を参照して説明した間引き読み出しが行われるものとする。 However, in the case of storing only a part of the two-dimensional array image signal in the image signal obtained by thinning-out reading in the area buffer, depending on what partial area is cut out and stored, the shape of the partial area In some cases, changing the scanning direction is effective in reducing the time. In such a case, the second thinning readout may be performed by any one of the thinning readouts described with reference to FIGS. 6 and 15. Hereinafter, it is assumed that the thinning-out reading described with reference to FIG. 15 is performed in the second thinning-out reading.
図16は、撮像装置10がエリアバッファを有する場合に、第1、第2の間引き読み出しモードで撮像素子120から読み出され、エリアバッファに記憶された画像信号に対して行われるオートフォーカス演算の処理について説明する図である。図16の(a)は、撮像装置10が横位置で構えられ、第1の間引き読み出しモードが選択されて、撮像素子120の長辺方向に走査して読み出された画像信号がエリアバッファAB中に記憶される様子を示す。(b)は、撮像装置10が縦位置で構えられ、第2の間引き読み出しモードが選択されて、撮像素子120の長辺方向に走査して読み出された画像信号(第1の間引き読み出しモードの場合と比して、長辺方向および短辺方向の間引き率が異なっていることに注意されたい)がエリアバッファAB中に記憶される様子を示す。
FIG. 16 shows an autofocus operation performed on an image signal read from the
以下の説明の前提として、図16の(a)、(b)において、撮影条件は構図のみが異なっていて、他の条件は全て同じとする。すなわち、撮影距離、撮影レンズ110の焦点距離や焦点調節位置は全て同じであるものとする。
As a premise for the following description, in FIGS. 16A and 16B, it is assumed that the shooting conditions differ only in composition, and all other conditions are the same. That is, the shooting distance, the focal length of the
図16の(a)、(b)には、撮像素子120のイメージエリア上に被写体像(倒立逆像)が形成されているのを撮像装置10の正面側から見た様子が示されている。(a)において、第1の間引き読み出しモードで撮像素子120から読み出される画像信号の、被写体像中の水平方向Hに沿う方向の画素数は1,333である。(b)において、第2の間引き読み出しモードで撮像素子120から読み出される画像信号の、被写体像中の水平方向Hに沿う方向の画素数は1,000である。これらの画素数(1,333画素、1,000画素)の比と、撮像素子120のアスペクト比(4:3)とを比較すると、
1333÷1000=1.333
4÷3≒1.333
と、略等しい。つまり、第1、第2の間引き読み出しモードで読み出されてエリアバッファLBに記憶された画像信号中、被写体像中の水平方向Hに沿う方向の分解能は略等しい。
FIGS. 16A and 16B show a state in which a subject image (an inverted inverted image) is formed on the image area of the
1333 ÷ 1000 = 1.333
4 ÷ 3 ≒ 1.333
Is almost equal. That is, the resolution in the direction along the horizontal direction H in the subject image among the image signals read out in the first and second thinning-out reading modes and stored in the area buffer LB is substantially equal.
上述した構成によって、第1、第2の間引き読み出しモードで画像信号が読み出される際の、被写体像中の水平方向Hに沿う方向に並ぶ、間引き読み出し対象画素のピッチは横位置、縦位置の撮影姿勢によらず略一定となる。 With the configuration described above, when the image signal is read out in the first and second thinning readout modes, the pitch of the thinning readout target pixels arranged in the direction along the horizontal direction H in the subject image is the horizontal position and the vertical position shooting. It is almost constant regardless of the posture.
エリアバッファAB中の画像信号に対して行われるAF演算処理について説明する。AF演算処理は、エリアバッファABに記憶される二次元配列の画像信号中、いずれの方向にもハイパスフィルタ処理を行うことが可能である。しかし、本発明の実施の形態に係る撮像装置10においては、上述したように、エリアバッファAB中の二次元画像信号が、被写体像中の水平方向Hに沿う方向に比較的高い分解能を有するように構成されている。したがって、被写体像中の水平方向Hに沿う方向の連続する一部分に基づく一次元配列の画像データに対してハイパスフィルタ処理を行うことが以下の点で望ましい。すなわち、被写体像中の垂直エッジを検出するようにAF演算処理を行い、なおかつ被写体像中の水平方向に沿う方向に有する比較的高い分解能を有効に活用するようにAF演算をすることが、より高いAF精度を得る上で望ましい。
The AF calculation process performed on the image signal in the area buffer AB will be described. The AF calculation processing can perform high-pass filter processing in any direction in the two-dimensional array of image signals stored in the area buffer AB. However, in the
上記のような観点から、撮像装置10がエリアバッファABを有する場合、AF処理部108(図3)は、撮影姿勢に応じて、エリアバッファAB中に記憶される画像信号に対してハイパスフィルタ処理を行う際の方向を図16(a)、(b)中で符号L、Tを付した矢印に沿う方向とし、得られた結果からコントラスト評価値を検出する。
From the above viewpoint, when the
図16の(a)、(b)には、上述のようにしてラインバッファLBに記憶された二次元画像信号中で、横位置・縦位置撮影で得られる被写体像中のほぼ同じ位置に対応する部分の一次元画像信号から得られる空間周波数が略等しくなる様子が模式的に描かれたグラフによって示されている。 16 (a) and 16 (b) correspond to substantially the same position in the subject image obtained by horizontal / vertical position shooting in the two-dimensional image signal stored in the line buffer LB as described above. A state in which the spatial frequencies obtained from the one-dimensional image signal of the part to be substantially equal is shown by a graph drawn schematically.
なお、先に説明したように、間引き読み出しによって得られた画像信号の全てがエリアバッファABに記憶される必要は無い。つまり、撮像素子120から連続して読み出される画像信号中から、連続する一部の画像信号だけがエリアバッファLBに記憶されるように構成されていてもよい。また、撮影画面を複数の領域に分割し、それぞれの分割領域に対応する複数の部分の画像信号がエリアバッファABに記憶されて、上述したオートフォーカス演算が上記複数の部分のそれぞれに対して行われるように構成されていてもよい。このようにして、いわゆる多点焦点検出を行うことが可能となる。
As described above, it is not necessary to store all of the image signals obtained by the thinning-out reading in the area buffer AB. That is, it may be configured such that only a part of the continuous image signals are stored in the area buffer LB from the image signals continuously read out from the
撮像装置10がエリアバッファABを有するものにおいても、撮像装置10の姿勢に応じた間引き読み出しモードで撮像素子120から画像信号を読み出して表示やAF演算を行う際のシステムコントローラ100の処理手順は、図10から図13に示されるものと、以下で説明する部分を除いて略同じである。
Even in the case where the
図12のS2104、図13のS1304では、図5を参照して説明した第1の間引き読み出しが行われる。同様に、S1208、S1308では、図15を参照して説明した第2の間引き読み出しが行われる。 In S2104 in FIG. 12 and S1304 in FIG. 13, the first decimation readout described with reference to FIG. 5 is performed. Similarly, in S1208 and S1308, the second thinning readout described with reference to FIG. 15 is performed.
S1206で行われる第1のAF演算の処理では、図16の(a)に示されるように、エリアバッファABに記憶される二次元画像信号中、撮像素子120の長辺方向に沿う方向に並ぶ信号に対してハイパスフィルタ処理が行われ、コントラスト評価値が求められる。つまり、図16の(a)中、符号Lの付された矢印の方向にハイパスフィルタ処理が行われ、コントラスト評価値が求められる。
In the first AF calculation process performed in S1206, as shown in FIG. 16A, the two-dimensional image signals stored in the area buffer AB are arranged in a direction along the long side direction of the
また、S1210で行われる第2のAF演算処理では、図16の(b)に示されるように、エリアバッファABに記憶される二次元画像信号中、撮像素子120の短辺方向に沿う方向に並ぶ信号に対してハイパスフィルタ処理が行われ、コントラスト評価値が求められる。つまり、図16の(b)中、符号Tの付された矢印の方向にハイパスフィルタ処理が行われ、コントラスト評価値が求められる。
Further, in the second AF calculation process performed in S1210, as shown in FIG. 16B, in the two-dimensional image signal stored in the area buffer AB, in the direction along the short side direction of the
以上では、撮像素子120から全画素読み出しをして得られる画素数(撮像素子120の長辺方向に4,000画素、短辺方向に3,000画素)よりも減じられた画素数の画像信号を読み出す際に、間引き読み出しをする例について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、いわゆる画素加算の技術を用いて読み出す画像信号の画素数を減じるようにしてもよい。 In the above, the image signal having the number of pixels reduced from the number of pixels obtained by reading all pixels from the image sensor 120 (4,000 pixels in the long side direction and 3,000 pixels in the short side direction). An example in which thinning-out reading is performed when reading is described. However, the present invention is not limited to this, and the number of pixels of the image signal to be read out may be reduced using a so-called pixel addition technique.
本発明に係る撮像装置は、撮影レンズ固定式または交換式のスチルカメラ、ムービーカメラとすることができる。また、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、ノートPC等に組み込まれるカメラにも本発明を適用可能である。 The imaging apparatus according to the present invention can be a photographic lens fixed or interchangeable still camera or movie camera. Further, the present invention can be applied to a camera incorporated in a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a notebook PC, or the like.
10 … 撮像装置
100 … システムコントローラ
102 … 間引き読み出しモード選択部
104 … コントラストAF制御部
106 … 表示制御部
108 … AF処理部
110 … 撮影レンズ
112 … 絞り
114 … シャッタ
116 … AF機構
120 … 撮像素子
122 … 撮像回路
124 … 画像処理部
126 … メモリ
130 … 表示部
140 …フラッシュ制御回路
142 … フラッシュ発光部
150 … 操作部
152 … センサ
154 … 撮影姿勢検出部
160 … メモリカード
162 … メモリカードインターフェース
LB … ラインバッファ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記撮像素子は、長方形のイメージエリアを有し、前記長方形の長辺に沿う方向である長辺方向に配列される画素の配列数が、前記長方形の短辺に沿う方向である短辺方向に配列される画素の配列数を上回るように画素が配列され、前記長辺方向の間引き率である長辺方向間引き率と、前記短辺方向の間引き率である短辺方向間引き率との組み合わせが異なる複数の間引き読み出しモードでの間引き読み出しが可能に構成され、
前記撮影姿勢検出部は、前記撮像装置の撮影姿勢が横位置、あるいは縦位置に構えられていることを検出可能に構成され、
前記間引き読み出しモード選択部は、前記撮像素子で前記間引き読み出しをする際に、前記撮影姿勢検出部で検出された撮影姿勢に応じて前記撮像素子の前記複数の間引き読み出しモード中のいずれかのモードを選択することにより、得られる画像信号中における、被写体像の水平方向に沿う方向の分解能が、前記撮影姿勢によらず略一定となるようにする
ことを特徴とする撮像装置。 An imaging device having an imaging element, a shooting posture detection unit, and a thinning readout mode selection unit,
The imaging element has a rectangular image area, and the number of pixels arranged in a long side direction that is a direction along the long side of the rectangle is in a short side direction that is a direction along the short side of the rectangle. Pixels are arranged to exceed the number of arranged pixels, and a combination of a long side direction thinning rate that is the thinning rate in the long side direction and a short side direction thinning rate that is the thinning rate in the short side direction is a combination It is configured to enable decimation readout in different decimation readout modes,
The photographing posture detection unit is configured to be able to detect that the photographing posture of the imaging device is set in a horizontal position or a vertical position,
The decimation readout mode selection unit selects any one of the plurality of decimation readout modes of the image sensor according to the imaging orientation detected by the imaging orientation detection unit when performing the decimation readout with the image sensor. The image pickup apparatus is characterized in that, in the obtained image signal, the resolution in the direction along the horizontal direction of the subject image becomes substantially constant regardless of the shooting posture.
前記撮像素子で撮像して得られた画像を前記画像表示部に表示するための表示処理部と
をさらに有し、
前記表示処理部は、前記撮影姿勢検出部で検出された撮影姿勢に応じて選択された間引き読み出しモードで前記撮像素子から読み出された画像信号を処理して生成された画像データの画素数を前記画像表示部に表示する際の表示画素数に合わせるようにスケーリング処理を行うように構成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の撮像装置。 An image display unit;
A display processing unit for displaying on the image display unit an image obtained by imaging with the imaging element;
The display processing unit calculates the number of pixels of the image data generated by processing the image signal read from the image sensor in the thinning readout mode selected according to the shooting posture detected by the shooting posture detection unit. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is configured to perform scaling processing so as to match a number of display pixels when displayed on the image display unit.
前記AF処理部は、前記イメージエリア上に二次元配列される画素に対応して得られる二次元配列の画像信号中、前記撮影姿勢検出部で検出された撮影姿勢に応じて、前記長辺方向および前記短辺方向のうち、前記イメージエリア上に形成される被写体像の水平方向に角度的に近い方の方向に並ぶ画素から得られる画像信号に基づく画像データに対して前記オートフォーカス演算を行うように構成されることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 An AF processing unit for processing an image signal read from the image sensor and performing an autofocus operation;
The AF processing unit is arranged in the long side direction according to the shooting posture detected by the shooting posture detection unit in a two-dimensional array of image signals obtained corresponding to pixels two-dimensionally arranged on the image area. The autofocus calculation is performed on image data based on image signals obtained from pixels arranged in the direction closer to the horizontal direction of the subject image formed on the image area in the short side direction. The imaging apparatus according to claim 4, wherein the imaging apparatus is configured as described above.
前記撮像素子からラスタ走査の方式で走査して画像信号を読み出す際の走査方向を前記長辺方向または前記短辺方向に切り替える走査方向切替部をさらに有し、
前記走査方向切替部は、前記撮影姿勢検出部で検出された撮影姿勢に応じて、前記長辺方向および前記短辺方向のうち、前記イメージエリア上に形成される被写体像の水平方向に沿う方向に角度的に近い方の走査方向に切り替えるように構成される
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 The image sensor is an XY address scanning type capable of dot-sequential readout along any direction of the long side direction and the short side direction,
A scanning direction switching unit that switches a scanning direction at the time of reading an image signal from the image sensor by a raster scanning method to the long side direction or the short side direction;
The scanning direction switching unit is a direction along a horizontal direction of a subject image formed on the image area, out of the long side direction and the short side direction, according to the photographing posture detected by the photographing posture detecting unit. The imaging apparatus according to claim 5, wherein the imaging apparatus is configured to switch in a scanning direction that is closer to the angle.
前記間引き読み出しモード選択部は、前記明るさ判定部での検出結果に基づき、前記明るさが所定の明るさ以下である場合に、前記撮影姿勢検出部で検出された撮影姿勢に応じて前記撮像素子の前記複数の間引き読み出しモード中のいずれかのモードを選択する処理を行わないように構成されることを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の撮像装置。 A brightness determination unit that determines the brightness of the subject or the brightness of light incident on the image area through the photographing lens;
The thinning readout mode selection unit, based on the detection result of the brightness determination unit, the imaging according to the shooting posture detected by the shooting posture detection unit when the brightness is equal to or lower than a predetermined brightness. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is configured not to perform a process of selecting any one of the plurality of thinning readout modes of the element.
前記前記間引き読み出しモード選択部は、前記レリーズ操作部材が半押し操作されたのに伴い、前記撮影姿勢検出部で検出された撮影姿勢に応じて前記撮像素子の前記複数の間引き読み出しモード中のいずれかのモードを選択する処理の実行を開始するように構成されることを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の撮像装置。 A release operation member;
The thinning readout mode selection unit is configured to select one of the plurality of thinning readout modes of the image sensor according to the photographing posture detected by the photographing posture detector when the release operation member is half-pressed. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is configured to start execution of a process for selecting the mode.
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