JP2011103619A

JP2011103619A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2011103619A
Application number: JP2009258591A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Aihara; 雅之粟飯原; Hirofumi Okabe; 浩文岡部; Yasuhiro Morinaka; 康弘森中
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-26

Abstract

【課題】ノイズ源の測位精度への悪影響を回避しながらも、画像を撮像したときの現在位置情報を取得することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】デジタルカメラ９９は、自機の位置に関する情報を、該情報を含む電波を介して測位するＧＰＳ１５０と、被写体像を撮像し画像データを生成するＣＣＤイメージセンサー１０４と、電波と干渉する駆動周波数４０．５ＭＨｚと、電波と干渉しない駆動周波数４４ＭＨｚのいずれかを用いてＣＣＤイメージセンサー１０４による撮像の際の読み出し駆動周波数を制御するメインコントローラー１１０を備え、メインコントローラー１１０は、ＧＰＳ１５０が測位していない間においては、駆動周波数４０．５ＭＨｚにてＣＣＤイメージセンサー１０４を制御し、ＧＰＳ１５０が測位している間においては、駆動周波数４４ＭＨｚにてＣＣＤイメージセンサー１０４を制御する。
【選択図】図３

Description

測位装置を有する撮像装置に関する。特に、測位装置により取得した測位情報を撮像画像と関連付けて記録する撮像装置に関する。

撮像した画像のデータをＧＰＳにより測位した現在位置情報と関連付けて記録することができるデジタルカメラが知られている。このとき、測位される位置情報の精度が悪いと、実際に画像を撮像した位置と、ＧＰＳにより取得される位置情報とに大きな誤差が生じてしまい好ましくない。ＧＰＳの測位精度への悪影響として、デジタルカメラ内部の撮像素子であるＣＣＤセンサを駆動するためのクロックノイズなどが原因として知られている。

この問題に対して例えば特許文献１は、測位精度への悪影響を防止するために、ＧＰＳが記録すべき位置情報の測位を実行している間は、ノイズ源である撮像回路や記録回路を停止させる電子カメラを開示している。

特開平１０−２７１３７５号公報

しかしながら、特許文献１の電子カメラは、ＧＰＳ測位中において画像の撮像および記録が禁止されるため、画像の撮像と現在位置の測位とを同時に実行することができない。そのため、該画像を撮像したときの正確な現在位置情報を記録することができなかった。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ノイズ源の測位精度への悪影響を回避しながらも、画像を撮像したときの現在位置情報を取得することができる撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の撮像装置は、自機の位置に関する情報を、該情報を含む電磁波を介して測位する測位手段と、被写体像を撮像し画像データを生成する撮像手段と、電磁波と干渉する第一の駆動周波数と、電磁波と干渉しない第二の駆動周波数のいずれかを用いて撮像手段による撮像の際の読み出し駆動周波数を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、測位手段が測位していない間においては、第一の駆動周波数にて撮像手段を制御し、測位手段が測位している間においては、第二の駆動周波数にて撮像手段を制御する。

本発明により、ノイズ源の測位精度への悪影響を回避しながらも、画像を撮像したときの現在位置情報を取得することができる撮像装置を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る撮像装置の電気的構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る撮像装置の背面構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る撮像装置の動作のフローチャート

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
〔１．実施の形態１〕
本発明に係るＣＣＤイメージセンサーの駆動パルス周波数がＧＰＳ装置に干渉のすることに対する対策法は例えばデジタルカメラ等の撮像する装置に適用できる。以下図面を用いて、デジタルカメラ９９に適用した本発明の実施の形態１について説明する。

〔１−１．構成〕
〔１−１−１．概要〕
図１に実施の形態１の電気的構成のブロック図を示す。

本発明に係るデジタルカメラ９９は、被写体像を光学系１００を通してCCDイメージセンサー１０４で撮像する。撮像により作成された画像データは前処理部（AFE）１０５や画像処理部１０６において各種処理を施される。画像データはフラッシュメモリ１２０やメモリカード１２２に保存される。フラッシュメモリ１２０やメモリカード１２２に保存された画像データは、使用者による操作部１３０の操作を受け付けて液晶ディスプレイ１４０上に再生表示される。以下でデジタルカメラ９９における各電気的構成の詳細を説明する。

〔１−１−２．電気的構成〕
フォーカスレンズ１０１は焦点距離の調節に用いられる。ズームレンズ１０２は拡大縮小倍率の調節に用いられる。絞り１０３は絞りの開き具合の調節に用いられる。フォーカスレンズ１０１、ズームレンズ１０２、絞り１０３の動作は駆動装置を介してメインコントローラー１１０により制御される。なお、光学系１００は収差補正等のためレンズ構成は何枚でも何郡でもよい。また、光学系１００に光学式手ぶれ補正レンズOIS（Optical Image Stabilizer）（図示せず）を含んでいてもよい。

CCDイメージセンサー１０４は光学系１００を通して集光された光を電気信号へと変換する。CCDイメージセンサー１０４の受光面には多数のフォトダイオードが2次元的に配列されている。被写体からの光は光学系１００を通過したのちにCCDイメージセンサー１０４上の受光面に結像される。そして、被写体からの光は受光面にて光電効果により電荷として蓄えられる。各受光面で蓄えられた電荷は垂直CCDおよび水平CCDによってアンプに転送される、その結果、画像信号が生成される。なお、本発明は、インターライントランスファー方式のCCDイメージセンサーに限らない。例えば、フレームトランスファー方式や、フレームインターライントランスファー方式など、他の転送方式のCCDイメージセンサーでもよい。

前処理部１０５は、CCDイメージセンサー１０４で生成された画像信号に対して、相関二重サンプリング、ゲイン調整、およびアナログ形式の画像データからデジタル形式の画像データへの変換を施す。その後、前処理部１０５はRGB信号の画像データを画像処理部１０６に出力する。

画像処理部１０６は、入力されたRGB信号の画像データに対して自動露出検出やJPEG形式への圧縮等の処理を施す。
自動露出検出をするために画像処理部１０６は、画像データから得られる画像を複数の小領域に分割し、分割した小領域ごとにRGB信号の積算値を算出し、メインコントローラー１１０に出力する。メインコントローラー１１０は、RGB信号に基づいて被写体の輝度を検出し、撮影に適した露出値を算出する。メインコントローラー１１０は、算出された露出値と所定のプログラム線図に従って、絞り値とシャッタースピードを決定する。自動露出検出の過程で得られる画像の輝度の値は本発明において使用可能である。
JPEG形式への圧縮は、大別してダウンサンプリング、離散的コサイン変換、量子化、ハフマン符号化の手順で行われる。なお、ダウンサンプリングの過程において、RGB信号は輝度と色情報であるYCbCrや輝度と色差情報であるYUVに分解される。JPEG形式への圧縮の過程で得られる画像の輝度の値は本発明に使用可能である。
画像処理部１０６が施す各種処理としては、他にもガンマ補正、ホワイトバランス補正、YC変換処理、電子ズーム処理、動画圧縮・伸張処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの一部を欠く構成としてもよい。画像処理部１０６は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピューターなどで構成してもよい。またメインコントローラー１１０などとともに１つの半導体チップで構成してもよい。

液晶ディスプレイ１４０は、画像処理部１０６で処理された表示用の画像データが示す画像を表示する。また、画像の他、デジタルカメラ９９の設定条件等を表示可能である。本実施例では、表示手段の一例として液晶ディスプレイ１４０を示すが、本発明はこれに限らない。例えば、有機ELディスプレイ等の表示手段を用いてもよい。

本発明に係るデジタルカメラ９９全体の動作はメインコントローラー１１０によって統括制御される。メインコントローラー１１０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピューターなどで構成してもよい。また、画像処理部１０６などと共に1つの半導体チップで構成してもよい。また、メインコントローラー１１０は内部メモリを備えるようにしてもよい。

メインコントローラー１１０は、垂直同期信号を定期的に生成する。メインコントローラー１１０は、垂直同期信号をタイミング発生器（TG）１０７に出力する。

タイミング発生器１０７は、垂直同期信号に基づいて、CCDイメージセンサー１０４、前処理部１０５、画像処理部１０６を駆動するための同期信号を生成する。

タイミング発生器１０７は駆動パルスを定期的に生成し、ＣＣＤイメージセンサー１０４を駆動する。すなわち、ＣＣＤイメージセンサー１０４は、駆動パルスに応じて、ＣＣＤイメージセンサー１０４内に多数存在する受光面で生成された電荷を垂直CCDに読み出し、続いて水平CCDに転送する。続いて、生成された電荷はアンプに転送され、ここで電気信号に変換される。その後、CCDイメージセンサー１０４は、この電気信号を前処理部１０５に転送する。駆動パルスの周波数が高くなるとCCDイメージセンサー１０４の電荷転送速度は速くなり、一方、駆動パルスの周波数が低くなるとCCDイメージセンサー１０４の電荷転送速度は遅くなる。

バッファメモリ１１９は、画像処理部１０６やメインコントローラー１１０のワークメモリとして機能する記憶手段である。バッファメモリ１１９はDRAM（Dynamic Random Access Memory）などで実現できる。

フラッシュメモリ１２０は、画像データ等を記憶するための内部メモリとして機能する。メインコントローラー１１０は、画像処理部１０６で処理される画像データをフラッシュメモリ１２０に記憶させたり、メモリカード１２２に記憶させたりする。

カードスロット１２１は、メモリカード１２２を着脱可能な接続手段である。カードスロット１２１は、メモリカード１２２を電気的及び機械的に接続可能である。また、カードスロット１２１は、メモリカード１２２を制御する機能を備えてもよい。

メモリカード１２２は、内部にフラッシュメモリ等の記憶部を備えた外部メモリである。メモリカード１２２は、画像処理部１０６で処理される画像データなどのデータを記憶可能である。本実施例では、外部メモリの一例としてメモリカード１２２を示すが、本発明はこれには限らない。例えば、光ディスク等の記憶媒体を外部メモリとしてもよい。

ＧＰＳ１５０はメインコントローラー１１０の指示を受け測位を行う。メインコントローラー１１０は、ＧＰＳ１５０によって測位した位置情報を撮影画像と関連付けてフラッシュメモリ１２０やメモリカード１２２に記録する。

ここで、ＧＰＳ１５０が受信する位置情報を有する電波の周波数とＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数の関連について簡単に説明する。本実施の形態１のデジタルカメラ９９においては、ＧＰＳ１５０の受信する位置情報を有する電波が、ＣＣＤイメージセンサー１０４を４０．５ＭＨｚの駆動パルス周波数で駆動したきに、互いに干渉して正確な位置情報を得ることができないとする。この課題は、ＧＰＳ１５０の動作中において、ＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数の切り替えを行うことで解決できる。周波数を低周波側に切り替えを行うと電荷伝送速度が遅くなり処理に時間がかかるため高周波側に切り替えることが望ましい。しかしながらＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数を高くすると、消費電力が高くなってしまう。そのため、ＧＰＳ１５０が動作していないときは、消費電力を抑えるため低周波数（例えば４０．５ＭＨｚ）にてＣＣＤイメージセンサー１０４を駆動する。そして、ＧＰＳ１５０が受信する電波と、駆動パルス周波数が互いに干渉する場面に限り、ＣＣＣイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数をＧＰＳ１５０が受信する位置情報を有する電波の周波数に対して干渉が最小となる周波数（例えば４４ＭＨｚ）に切り替える。

図２は、実施の形態１に係わるデジタルカメラの背面構成を示ブロック図である。デジタルカメラ９９本体の背面および上面は液晶パネル１４０、レリーズキー１８１、ズームダイヤル１８２、中央キー１８３、上キー１８４、右キー１８５、下キー１８６，左キー１８７、ＧＰＳ測位キー１９０等により構成される。なお液晶ディスプレイ１４０はタッチパネル方式であっても良い。これらの構成は、図１の操作部１３０に対応する。操作部１３０は使用者による操作を受け付ける。ＧＰＳ測位キー１９０を使用者が押下することによりメインコントローラー１１０からＧＰＳ１５０に位置測定の指示が出される。

〔１−１−３．本発明との対応関係〕
ＧＰＳ１５０は、本発明の測位手段の一例である。ＣＣＤイメージセンサー１０４は、本発明の撮像手段の一例である。４０．５ＭＨｚは、本発明の第一の駆動周波数の一例である。４４ＭＨｚは、本発明の第二の駆動周波数の一例である。メインコントローラー１１０は、本発明の制御手段の一例である。

〔１−２．動作〕
〔１−２−１．概要〕
本実施の形態１に係るデジタルカメラ９９は、ＧＰＳ１５０の動作に応じてCCDイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数を変化させる。以下で、本発明のＣＣＤイメージセンサー１０４とＧＰＳ１５０の駆動パルス周波数の干渉現象の対策について、図を用いて順に説明する。

〔１−２−２．ＧＰＳの駆動状況に応じたＣＣＤ駆動〕
図３を用いて、ＧＰＳの駆動状況に応じたＣＣＤ駆動方法について説明する。
本実施の形態１に係るデジタルカメラ９９において、まず始めに撮影モード中のＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数はメインコントローラー１１０の指示により４０．５ＭＨｚで動作する（Ｓ３００）。ＣＣＤイメージセンサー１０４は受光部で生成された電荷を４０．５ＭＨｚで読み出し、電荷情報を前処理部１０５に転送する。その後画像処理部１０６にてデータを処理して画像を液晶ディスプレイ１４０へ映し出す。
続いてＧＰＳ１５０がメインコントローラー１１０からの信号により起動する（Ｓ３０１）。ＧＰＳ１５０は一定の時間間隔で自動的にデジタルカメラ９９の現在位置を測定し、メインコントローラー１１０に測位情報の信号を送信する。このとき、メインコントローラー１１０はＧＰＳ１５０の測位動作状況を常に監視している（Ｓ３０２）。
ＧＰＳ１５０の測位動作がメインコントローラー１１０によって検出された場合、ＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数を４４ＭＨｚに切り替える（Ｓ３０３）。ＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数が４４ＭＨｚに切り替えられた後もメインコントローラー１１０はＧＰＳ測位動作を一定時間後に監視し、ＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数の判定を行う（Ｓ３０２）。ＧＰＳ１５０による測位動作が引き続き行われていた場合は、ＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数を４４ＭＨｚで動作させ続け（Ｓ３０３）、ＧＰＳ１５０の測位動作が終了していた場合にはＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数を４０．５ＭＨｚに戻す（Ｓ３０４）。
以降はＧＰＳの測位状態を検知してステップＳ３０３或いはステップＳ３０４の動作を繰り返し行う。

以上のように、本実施の形態１のデジタルカメラ９９は、自機の位置に関する情報を、該情報を含む電波を介して測位するＧＰＳ１５０と、被写体像を撮像し画像データを生成するＣＣＤイメージセンサー１０４と、電波と干渉する駆動周波数４０．５ＭＨｚと、電波と干渉しない駆動周波数４４ＭＨｚのいずれかを用いてＣＣＤイメージセンサー１０４による撮像の際の読み出し駆動周波数を制御するメインコントローラー１１０を備え、メインコントローラー１１０は、ＧＰＳ１５０が測位していない間においては、駆動周波数４０．５ＭＨｚにてＣＣＤイメージセンサー１０４を制御し、ＧＰＳ１５０が測位している間においては、駆動周波数４４ＭＨｚにてＣＣＤイメージセンサー１０４を制御する。これにより、ＧＰＳ１５０は、位置情報を有する電波をＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数の干渉を受けずに受信することができる。従って、本実施の形態１にかかるデジタルカメラ９９は、ＣＣＤイメージセンサー１０４が動作時・非動作時にかかわらず正確な位置情報をＧＰＳ１５０によって測位することが可能になる。

また、ＧＰＳ１５０が測位していない間においては、ＧＰＳ１５０が測位している間に比べ低い駆動周波数でＣＣＤイメージセンサー１０４を駆動するため消費電力を抑えることができる。また、ＧＰＳ１５０が測位している間は、ＧＰＳ１５０が測位していない間に比べ高い駆動周波数でＣＣＤイメージセンサー１０４を駆動するため消費電力の面では不利であるが、受光した電荷の高速読み出しをするのに有利である。

なお、本発明のＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数の切り替え動作に関するＧＰＳ１５０の測位開始信号はメインコントローラー１１０から一定時間間隔で自動的に発信される信号のみに限定されるものではない。例えば、図２に示されたＧＰＳ測位キー１９０で使用者の任意にＧＰＳ１５０が測位を開始させる場合も含む。この場合もＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動時にはＧＰＳ１５０が測位動作中か否かをメインコントローラー１１０にて判定し、ＧＰＳ１５０が測位動作中であると検出された場合にはＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数を４４ＭＨｚに切り替える。メインコントローラー１１０がＧＰＳ測位動作を検出しない場合は、ＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動パルス周波数を４０．５ＭＨｚにする。ＧＰＳ測位キー１９０にて測位を開始する場合、連続的にＧＰＳ測位動作を行わないため、自動的に測位する場合と比較して消費電力という面で有利である。

なお、上記ではＣＣＤイメージセンサー１０４の駆動周波数を通常動作時は４０．５ＭＨｚ、ＧＰＳ測位動作時は４５ＭＨｚとしたが、本発明ではこれを限定しない。
〔他の実施例〕
上記では、ＣＣＤイメージセンサー１０４の場合を説明したが、本発明は他の撮像素子であってもよい。

本発明はデジタルカメラに限定されるものではなく、カムコーダー、カメラ付き携帯電話など、ＧＰＳのような測位装置を搭載した撮像装置に適用することができる。

９９デジタルカメラ、
１００光学系、
１０１フォーカスレンズ、
１０２ズームレンズ、
１０３絞り
１０４ CCDイメージセンサー、
１０５前処理部（AFE）、
１０６画像処理部
１０７タイミング発生器、
１１０メインコントローラー、
１１９バッファメモリ
１２０フラッシュメモリ、
１２１カードスロット、
１２２メモリカード、
１３０操作部、
１４０液晶ディスプレイ
１５０ＧＰＳ
１８１レリーズキー
１８２ズームダイヤル
１８３中央キー
１８４上キー
１８５右キー
１８６下キー
１８７左キー
１９０ＧＰＳ測位キー

Claims

自機の位置に関する情報を、該情報を含む電磁波を介して測位する測位手段と、
被写体像を撮像し画像データを生成する撮像手段と、
前記電磁波と干渉する第一の駆動周波数と、前記電磁波と干渉しない第二の駆動周波数のいずれかを用いて前記撮像手段による撮像の際の読み出し駆動周波数を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測位手段が測位していない間においては、前記第一の駆動周波数にて前記撮像手段を制御し、前記測位手段が測位している間においては、前記第二の駆動周波数にて前記撮像手段を制御する、
撮像装置。
前記第一の駆動周波数は、前記第二の駆動周波数よりも低周波数である、
請求項１に記載の撮像装置。