JP2019220830A - 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents

撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】連続撮影時に異なる種類の画像を取得してそれらの画像を表示する場合に、連続的に表示される画像の違和感を低減する。【解決手段】被写体像を撮像する撮像素子と、撮像素子から、撮像素子の画素部のうち、第1の画素数の部分に相当する第1の画像と、第1の画素数よりも少ない第2の画素数の部分に相当する第2の画像を読み出す読み出し部と、第1の画像と第2の画像とを切り替えて表示する表示部と、第1の画像の表示部における表示範囲と、第2の画像の表示部における表示範囲とが異なる場合に、第1の画像の表示範囲と、第2の画像の表示範囲とを一致させるように、第1の画像と第2の画像のいずれかを調整する調整部とを備える。【選択図】 図4

Description

本発明は、ライブビュー表示を行う撮像装置に関する。
デジタルカメラ等の撮像装置の中には、主被写体に対して撮像面位相差方式の自動焦点検出(撮像面位相差AF)を行いながら静止画の連続撮影を行う連写(連続撮影)機能が備えられているものがある。この連写機能の実行中、撮像装置は背面モニタ等にライブビュー(LV)画像として表示させる画像と、静止画像として記録するための記録画像を各々読み出して、リアルタイムに表示と記録を行う。
例えば、連写時に焦点検出を行いながら撮像素子から取得した画像をライブビュー画像(LV画像)として表示装置に表示させる際に、主被写体への追従性を向上させる技術が知られている。特許文献1では、表示装置に、解像度の異なる画像を逐次表示するか高解像度画像のみを表示するかを切り替える技術が提案されている。特許文献1によれば、フレームレートが低い連写においても、LV画像の表示時間間隔を短縮してフレーミング時の主被写体への追従性を向上させることが出来る。
特開2015−144346号公報
しかしながら、特許文献1で提案されている技術では、解像度の異なる画像を表示装置に逐次表示する際に、解像度が異なる画像同士の露出の違いや信号読み出し条件の違いなどに応じて画像同士の画角に差が生じる場合がある。このように、表示される画像同士に画角の差が生じると、画角が異なる画像が交互に表示されるため、ユーザにとって違和感のある不自然な表示となってしまう。
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、連続撮影時に異なる種類の画像を取得してそれらの画像を表示する場合に、連続的に表示される画像の違和感を低減することである。
本発明に係わる撮像装置は、被写体像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子から、該撮像素子の画素部のうち、第1の画素数の部分に相当する第1の画像と、前記第1の画素数よりも少ない第2の画素数の部分に相当する第2の画像を読み出す読み出し手段と、前記第1の画像と前記第2の画像とを切り替えて表示する表示手段と、前記第1の画像の前記表示手段における表示範囲と、前記第2の画像の前記表示手段における表示範囲とが異なる場合に、前記第1の画像の表示範囲と、前記第2の画像の表示範囲とを一致させるように、前記第1の画像と前記第2の画像のいずれかを調整する調整手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、連続撮影時に異なる種類の画像を取得してそれらの画像を表示する場合に、連続的に表示される画像の違和感を低減することが可能となる。
本発明の第1の実施形態における撮像素子の概略構造図。 第1の実施形態における撮像素子の画素配列図。 第1の実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図。 第1の実施形態における連写動作を示すフローチャート。 第1の実施形態における交互表示のタイミング図。 第2の実施形態における画角調整処理の動作を示すフローチャート。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。以下の各実施形態では、瞳分割された焦点検出画素を有する撮像素子を備え、被写体に焦点を合せながら連続撮影(AF連写)を行う撮像装置について説明する。連続撮影において、静止画の表示用画像とライブビュー(LV)の表示用画像の画角差が小さくなるように画像処理制御を行うことにより、表示品質を維持しつつ、フレーミング中の追従性の低下を抑制することができる。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態における撮像素子の構成例を示す概略ブロック図である。図1において、撮像素子306は複数の単位画素101を2次元アレイ状に配置した構成を有する。各単位画素101に対して、垂直出力線102、転送信号線103、リセット信号線104、行選択信号線105がそれぞれ接続されている。カラムADCブロック111は、単位画素101に接続された垂直出力線102から出力される信号を、A/D変換(アナログデジタル変換)して出力する。行走査回路112は転送信号線103、リセット信号線104、行選択信号線105を介して単位画素101に接続される。複数の列走査回路113は、水平信号線115a,115bを介して、複数のカラムADCブロック111に接続される。タイミング制御回路114は、カラムADCブロック111、列走査回路113にそれぞれタイミング制御信号を出力して制御を行う。
切り替え部116は、水平信号線115aと115bからの各信号を切り替えて、パラレル・シリアル変換部(以下、P/S変換部と呼ぶ)117に出力する。P/S変換部117は切り替え部116の出力を取得し、パラレル・シリアル変換を行う。P/S変換部117は変換した信号を外部に出力する。
本実施形態の撮像素子306は、複数の単位画素101が水平方向(行方向)において転送信号線103、リセット信号線104、および行選択信号線105に接続され、垂直方向(列方向)において垂直出力線102に接続されている。垂直出力線102の各々は読み出し行単位に接続先が異なる。単位画素101から読み出される信号はカラムADCブロック111を介して、チャンネル毎に水平信号線115a、水平信号線115bから出力され、切り替え部116に送られる。切り替え部116で選択された画像信号は、タイミング制御回路114のタイミングに合わせてP/S変換部117でパラレル・シリアル変換され、撮像素子306の外部に出力される。
画素信号の読み出し方式としては、全画素を読み出す方式、垂直方向において画素を間引いて読み出す方式、水平方向において画素を加算して読み出す方式、垂直間引き水平加算方式等を適宜に選択可能である。垂直間引き水平加算方式は、垂直方向において間引き読み出しを行い水平方向において画素を加算して読み出す方式である。
本実施形態では、静止画の読み出しに全画素を読み出す方式(第1の読み出しモード)を採用する。第1の読み出しモードでは、第1の画素数の画素部として撮像素子の全ての画素部から画素信号が読み出される。読み出し画素数が多いため、所定時間内に限られた枚数の画像しか取得できないので、動体である被写体が高速で移動する場合、正確に被写体を画角内に捉え難くなる。一方、ライブビュー読み出しの方式には垂直間引き水平加算方式(第2の読み出しモード)を採用する。第2の読み出しモードでは、第1の画素数よりも少ない第2の画素数の画素部(部分)から画素信号が読み出される。読み出し画素数が少ないため、処理の高速化に適している。しかしながら、間引き率によっては画像処理に必要な画素が足りなくなる場合がある。このとき、ライブビュー画像と静止画像との撮像領域(表示範囲)に差が生じる。
図2は、本実施形態における撮像面位相差AFで使用する撮像素子306の画素配列を模式的に示す図である。撮像素子306は、1つのオンチップマイクロレンズ201に対応して複数の光電変換部が配置された単位画素を複数有する構成である。カラーフィルタにはベイヤー配列が適用され、R/G行で示す奇数行の画素には、左から順に赤(RED)と緑(GREEN)のカラーフィルタが交互に設けられる。また、G/B行で示す偶数行の画素には、左から順に緑(GREEN)と青(BLUE)のカラーフィルタが交互に設けられる。オンチップマイクロレンズ201はカラーフィルタの上に構成されている。オンチップマイクロレンズ201の内側に配置された複数の光電変換部を複数の矩形で示す。
瞳分割型撮像素子において、1つのマイクロレンズ201に対して配置される対をなす光電変換部を、それぞれA画素101a、B画素101bと表記する。第1の画素群に含まれるA画素101aからの出力によって第1の視点画像であるA画像が生成される。第2の画素群に含まれるB画素101bからの出力によって第2の視点画像であるB画像が生成される。演算部はA画像とB画像の相対的な像ずれ量を相関演算により検出し、所定の焦点検出領域のデフォーカス量を算出する。デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズが移動されてレンズ部301(図3参照)の焦点調節動作が行われる。また、A画像の信号とB画像の信号は撮像素子内で加算され、表示用および記録用の画像信号が生成される。なお、図2に示したように1つの単位画素に複数の光電変換部を設ける画素構成とせずに、光電変換部の受光面の一部を遮光する形態であってもよい。
図3は、撮像素子306を用いた撮像装置300の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の撮像装置300は、一例として動画像または静止画像を取得可能なデジタルカメラであるが、これに限られるものではない。例えば監視カメラやスマートフォン等の携帯機器や車載カメラ等の移動体にも本発明は適用可能である。
レンズ部301は、撮像光学系を構成する複数のレンズを備える。レンズ部301はカメラ本体部に装着可能な交換レンズ、またカメラ本体部に一体化されたレンズユニットである。レンズ駆動部302は、撮像光学系を構成する可動レンズ(ズームレンズ、フォーカスレンズ等)を駆動する。メカニカルシャッタ(図にはメカシャッタと表記する)303は露光時間の制御に用いられ、絞り304は光量の制御に用いられる。メカニカルシャッタ・絞り駆動部(図にはシャッタ・絞り駆動部と表記する)305は、メカニカルシャッタ303および絞り304を駆動することによって撮像素子306の露出状態を制御する。なお、露光量を制御するための手段としてNDフィルタ等の光学フィルタを設ける構成にしてもよい。
撮像素子306は、撮像光学系を通して結像される被写体からの光を受光して光電変換を行い、電気信号を出力する。積層型構成の撮像素子の場合、撮像層と回路層を有する。撮像信号処理回路307は撮像素子306の出力信号を処理し、処理後の画像信号を出力する。第1のメモリ部308は、撮像信号処理回路307が処理した画像信号等を記憶する。
全体制御演算部309は撮像装置300全体の制御を司る中枢部であり、CPU(中央演算処理部)を備える。CPUは第2のメモリ部314から読み出したプログラムを実行することにより、各部の動作を制御する。第2のメモリ部314はCPUの演算結果やユーザ操作によって撮像装置に設定されたカメラ情報等も記憶する。
記録媒体制御インターフェース(I/F)部310は、全体制御演算部309の制御指令にしたがって、画像信号等を記録媒体312に記録し、また記録媒体312から情報を読み出す処理を行う。記録媒体312は撮像装置の本体部に着脱可能である。表示部311は液晶表示パネル等の表示デバイスを備え、全体制御演算部309の制御指令にしたがって画像データ等を画面に表示する。
外部インターフェース(I/F)部313は、コンピュータ等の外部装置との間で情報を送受し合う通信処理部である。本実施形態では撮像装置300が表示部311を備えるが、表示手段のない撮像装置の場合には画像情報や関連情報が外部I/F部313を介して外部の表示装置に出力される。例えば、AF連写時の静止画像とライブビュー画像を交互に出力する処理と、ライブビュー画像だけを出力する処理が実行される。
操作部315はスイッチやタッチパネル等の入力デバイスを備え、ユーザの操作指示を受け付けて操作指示信号を全体制御演算部309に入力する。全体制御演算部309は、操作部315によってユーザが設定した撮像装置の撮像モードや露出条件等に関する情報に基づいて撮像装置300全体を制御する。
レンズ部301を通過した被写体からの光は絞り304により適切な光量に調整され、撮像素子306の撮像面上に結像される。撮像素子306の単位画素101を構成する光電変換部は被写体像を光電変換し、電気信号を出力する。電気信号にはさらにゲイン制御が行われ、A/D変換によってアナログ信号からデジタル信号へ変換された上で、R(赤),Gr(緑),Gb(緑),B(青)の信号として撮像信号処理回路307に送られる。
撮像信号処理回路307は、デジタル信号に変換された画像データを用いて所定の演算処理を行う。得られた演算結果に基づいて全体制御演算部309が露光制御および焦点調節制御を行う。これにより、TTL(スルー・ザ・レンズ)方式のAE(自動露出)処理、EF(フラッシュ自動調光発光)処理が行われる。また、撮像信号処理回路307は、撮像された画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてTTL方式のAWB(オートホワイトバランス)処理を行う。この他、撮像信号処理回路307は、ノイズを低減するローパスフィルタ処理や、シェーディング補正処理、ホワイトバランス処理等の各種の信号処理を行い、さらに各種の補正および画像信号の圧縮等を行う。
撮影中のレンズ部301は、レンズ駆動部302によってズーム駆動およびフォーカス駆動等の制御が行われる。メカニカルシャッタ303と絞り304はそれぞれ、全体制御演算部309の制御指令にしたがってメカニカルシャッタ・絞り駆動部305により駆動される。第1のメモリ部308は撮像後の画像信号を一時的に記憶する。記録媒体制御I/F部310は、記録媒体312に画像信号を記録する処理と、記録媒体312から信号を読み出す処理を行う。表示部311は撮像された画像を画面に表示する。
次に、図4を参照して、本実施形態における連写時の処理について説明する。図4は、本実施形態の撮像装置における連写動作を説明するフローチャートである。
撮像装置300において連写が開始されると、S401では、静止画撮影用の撮像素子306の露光が行われる。露光終了後、S402では、撮像素子306から静止画像の画像信号が読み出される。S403では、全体制御演算部309は撮像信号処理回路307を制御して、表示用の静止画像の画角を調整する。すなわち、ライブビュー画像と撮像領域(表示範囲)が一致するように静止画像に対し、クロップする(切り出す)ことで画角を調整する。S404では、S403で調整された静止画像が表示部311の画面に表示される。
S405では、全体制御演算部309は、ライブビュー撮影用の撮像素子306の露光を行う。S406では、撮像素子306からライブビュー画像用の信号が読み出される。S407では、ライブビュー画像が表示部311の画面に表示される。
S408では、全体制御演算部309は、ユーザが操作部315により連写を終了する指示を行ったか否かを判断する。S408において、連写を続行すると判断された場合、S401へ戻る。S408で連写終了と判断された場合には一連の処理を終了する。
なお、本実施形態では連写を終了するか否かをS407でのライブビュー表示の後に判定したが、S404の静止画表示の後に実施してもよい。ただし、次の撮影までのタイムラグを少なくすることが出来るので、ライブビュー表示(S407)の後に実施するほうが望ましい。
図5は、静止画表示とライブビュー表示を交互に行う場合のタイミングチャートである。期間T1〜T4はそれぞれ露光期間を示す。期間S1、S3は図4のS402の静止画読み出し期間をそれぞれ示し、期間S2、S4は図4のS406のライブビュー読み出し期間をそれぞれ示している。タイミングチャートには、シャッタの開閉状態(501)が示されている。表示期間(502)には、図4のS404の静止画(第1の画像)表示と図4のS407のライブビュー画像(第2の画像)表示が交互に行われることが示されている。期間D1,D3は、図4のS404の静止画の表示期間であり、期間D2,D4は図4のS407のライブビュー画像の表示期間である。合焦判定(503,504)、絞り制御(505)およびAF制御(506)のタイミングを黒塗り長方形の記号でそれぞれ示す。静止画像の合焦判定(503)およびライブビューの合焦判定(504)のタイミングはそれぞれ、読み出し期間S1〜S4の終了後である。静止画像の合焦判定(503)後に絞り制御(505)が行われ、ライブビューの合焦判定(504)後に絞り制御(505)およびAF制御(506)が行われる。
本実施形態では、静止画像の表示に関し、ライブビュー画像と撮像領域が一致するように静止画像の画角を調整する制御が行われる。これにより、ライブビュー画像の撮像領域が静止画像より小さい場合でも表示品質の維持とフレーミング中の追従性を両立させることができる。
なお、第1の実施形態において画角調整として静止画像をクロップする制御を示したが、画角の調整方法としては、ライブビュー画像の周辺部の画素を画素コピーして増やす方法や静止画像を上書きする方法を用いてもよい。
また、撮像信号処理回路307により画角を調整する制御について示したが、全体制御演算部309が、表示部311に画像を表示する際に同じ撮像領域が表示されるよう、表示制御を行ってもよい。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、画角調整処理(S403の処理)を閾値に応じて切り替える方法について説明する。なお、本実施形態において第1の実施形態と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点について説明する。また、本実施形態では、画角差が発生する場合が多い画像の垂直方向についてのみ説明するが、垂直方向のみに制御を限定するものではない。
第1の実施形態では、画角調整(S403)を常に実行している。そのため、画角調整が不要な場合でも、静止画像を表示するまでに余分な時間がかかっている。そこで、第2の実施形態では、静止画像とライブビュー画像の画角差が閾値を超えているか否かを判定することで、余分な画角調整を削減する。
図6は、第2の実施形態における画角調整動作を示すフローチャートである。
まず、S601では、閾値を算出する。例えば、静止画の読み出し画素数が4480ピクセルであれば、4480×0.1%=4ピクセルを閾値とする。S602では、ライブビューの撮像範囲の算出を行う。例えば、ライブビューの読み出し画素数が894ピクセル、間引き率が5分の1だとすると、ライブビューの撮像範囲は894×5=4470ピクセルとなる。
S603では、静止画の撮像範囲とライブビューの撮像範囲の画角差を算出する。静止画の撮像範囲は静止画の読み出し画素数と同じなので、上記の例では、画角差は4480−4470=10ピクセルとなる。S604では、画角差が閾値より大きいか否かの判定を行い、画角差が閾値より大きい場合は、S403に進み、画角調整を実行する。画角差が閾値以下であれば、画角調整を行わずに終了する。例えば、上記の例では、画角差(10ピクセル)が閾値(4ピクセル)を超えているので、S403に進み、画角調整を行う。
なお、閾値の算出において、画素数の0.1%を閾値としたが、この数値に限定されるものではなく、任意の数値を用いて計算してもよい。また、静止画の表示用画像、及びライブビューの表示用画像の画素数から算出することも可能である。なぜなら、静止画の表示用画像及びライブビューの表示用画像の画素数で1ピクセル未満の画角差は無視できるからである。例えば、静止画の表示用画像及びライブビューの表示用画像の画素数が1080ピクセルであれば、表示用画像の1ピクセルに相当する閾値は4480÷1080=4.148…ピクセルとなり、小数点以下を切り捨てて、最終的に閾値は4ピクセルと計算できる。静止画の表示用画像及びライブビューの表示用画像の画素数が少ないほど、画角調整は不要になるので、静止画の表示用画像及びライブビューの表示用画像の画素数を用いて閾値を計算することが望ましい。
この第2の実施形態によれば、画角差がほとんどない場合に、余分な制御を省くことで、表示品質の維持と、撮影のパフォーマンスを両立させることが出来る。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
(その他の実施形態)
また本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現できる。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現できる。
300:撮像装置、301:レンズ部、302:レンズ駆動部、304:絞り、305:メカニカルシャッタ・絞り駆動部、306:撮像素子、307:撮像信号処理回路、309:全体制御演算部

Claims (13)

  1. 被写体像を撮像する撮像素子と、
    前記撮像素子から、該撮像素子の画素部のうち、第1の画素数の部分に相当する第1の画像と、前記第1の画素数よりも少ない第2の画素数の部分に相当する第2の画像を読み出す読み出し手段と、
    前記第1の画像と前記第2の画像とを切り替えて表示する表示手段と、
    前記第1の画像の前記表示手段における表示範囲と、前記第2の画像の前記表示手段における表示範囲とが異なる場合に、前記第1の画像の表示範囲と、前記第2の画像の表示範囲とを一致させるように、前記第1の画像と前記第2の画像のいずれかを調整する調整手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記調整手段は、前記第1の画像を調整して、前記第1の画像の表示範囲と、前記第2の画像の表示範囲とを一致させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記調整手段は、前記第1の画像から前記第2の画像の表示範囲に対応する領域を切り出すことにより、前記第1の画像の表示範囲と、前記第2の画像の表示範囲とを一致させることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
  4. 前記調整手段は、前記第2の画像を調整して、前記第1の画像の表示範囲と、前記第2の画像の表示範囲とを一致させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  5. 前記調整手段は、前記第2の画像の周辺部の画素をコピーして増やすことにより、前記第1の画像の表示範囲と、前記第2の画像の表示範囲とを一致させることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
  6. 前記第1の画像は静止画像であり、前記第2の画像はライブビュー画像であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
  7. 前記表示手段は、前記第1の画像と前記第2の画像を交互に表示することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。
  8. 前記調整手段は、前記第1の画像と前記第2の画像の画角差が所定の閾値より大きい場合に、前記調整を行うことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。
  9. 前記所定の閾値は、前記第1の画像の画素数と、前記第2の画像の画素数とを用いて算出されることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
  10. 前記表示手段は、連続撮影して得られた前記第1の画像と前記第2の画像とを切り替えて表示することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。
  11. 被写体像を撮像する撮像素子を有する撮像装置を制御する方法であって、
    前記撮像素子から、該撮像素子の画素部のうち、第1の画素数の画素部に相当する第1の画像と、前記第1の画素数よりも少ない第2の画素数の画素部に相当する第2の画像を読み出す読み出し工程と、
    前記第1の画像と前記第2の画像とを切り替えて表示手段に表示する表示工程と、
    前記第1の画像の前記表示手段における表示範囲と、前記第2の画像の前記表示手段における表示範囲とが異なる場合に、前記第1の画像の表示範囲と、前記第2の画像の表示範囲とを一致させるように、前記第1の画像と前記第2の画像のいずれかを調整する調整工程と、
    を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  12. コンピュータを、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置の各手段として機能させるためのプログラム。
  13. コンピュータを、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置の各手段として機能させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
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