JP3738654B2 - Digital camera - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルカメラに関し、特に、記録指示に応じて複数の画像を撮影して記録する連写機能を有するデジタルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルカメラは、画像を略一定の周期で繰り返し撮影して表示し、その間に使用者より与えられる記録指示に応じて、記録用の画像を撮影してその画像を表す画像データを記録媒体に記録する。デジタルカメラの中には、記録指示が与えられると画像の撮影、画像データの生成および画像データの記録を1回のみ行う単写機能に加えて、記録指示が与えられると画像の撮影から画像データの記録までの処理を複数回行う連写機能を有するものがある。
【0003】
一般に、撮像素子は2次元の電荷結合素子(CCD)として構成されており、画素であるフォトダイオードの垂直方向の列ごとに設けられた垂直転送レジスタと、出力用の水平転送レジスタを備える。各画素は光電変換を行って画像の1点を表す信号として電荷を蓄積し、その信号を対応する垂直転送レジスタに出力する。各垂直転送レジスタは、画素から出力された信号を水平転送レジスタに転送する。水平転送レジスタには水平方向の画素列の信号が同時に与えられることになり、撮像素子の信号は水平方向の画素列ごとに読み出される。なお、垂直転送レジスタおよび水平転送レジスタは遮光されている。
【0004】
撮像素子からの信号の読み出しには、インターレース方式とプログレッシブ方式がある。インターレース方式は、奇数列目の画素列の信号の読み出しと、偶数列目の画素列の信号の読み出しとを分けて行うものである。各回の読み出しで解像度の粗い1フィールド分の信号が得られ、2フィールドの信号を合成することにより1フレームの画像データを生成する。プログレッシブ方式は、奇数列目と偶数列目に分けることなく、画素列の順に電荷を読み出すものである。1回の読み出しで1フレームの画像データを生成することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
インターレース方式とプログレッシブ方式のいずれにも長所があり、また短所がある。インターレース方式では、1回目の読み出しを行っている間は2回目に読み出す信号を各画素が保持しておくから、この間に光電変換が進むと信号強度が変化する。このため、インターレース方式を採用するデジタルカメラでは、撮像素子に入射する光の光路上にシャッターを備えて、撮影終了後は撮像素子の露光を機械的に遮断する必要がある。しかも、インターレース方式では、読み出し動作を2回行うから、読み出しに要する時間が長くなり、次の撮影を速やかに開始することが難しい。特に、連写機能を利用する際の撮影間隔を短くすることの大きな障害となっている。ただし、シャッターを使用することで、スミアのない質の高い画像を提供することができる。
【0006】
撮像素子の信号の読み出しを1回で行うプログレッシブ方式では、光電変換終了後各画素から直ちに信号を出力すればよく、このため、プログレッシブ方式を採用するカメラではシャッターを備える必要がなく、構成が簡素になる。また、複数の画素列に1列の割合で信号を読み出すようにすることも可能であり、これにより、読み出しに要する時間を短縮することができる。近年では、きわめて多くの画素を備えた撮像素子の開発が進み、一部の画素列の信号を用いて画像データを生成しても、撮影条件に適する解像度の画像を得ることができる場合も多い。ただし、シャッターを用いないため、撮影対象中に光源等のきわめて明るい部分があると、その光が遮光された垂直転送レジスタに回り込んでスミアが発生することがある。
【0007】
従来のデジタルカメラでは、撮像素子の信号の読み出しはインターレース方式またはプログレッシブ方式に固定されており、両方式の特長を生かすことはできない。本発明は、撮影条件に応じて両方式の特長を生かすことが可能なデジタルカメラ、特に、連写機能を利用するか否かに応じて両方式を使い分けることが可能なデジタルカメラを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、画素が2次元に配列された撮像素子を備え、与えられる記録指示に応じて、記録用の画像を撮影し、撮影した画像を表す画像データを生成して記録媒体に記録するデジタルカメラであって、記録指示が与えられたときに、画像の撮影と画像データの生成と画像データの記録を1回行う単写モードと、記録指示が与えられたときに、画像の撮影と画像データの生成と画像データの記録を複数回行う連写モードとを有するものにおいて、単写モードでは、インターレース方式で撮像素子から信号を読み出して画像データを生成し、連写モードでは、プログレッシブ方式で撮像素子から信号を読み出して画像データを生成するものとする。
【0009】
単写モードでは、インターレース方式で信号を読み出すことにより、質の高い画像データを記録することが可能である。一方、連写モードでは、プログレッシブ方式で信号を読み出すことにより、撮影間隔を短くすることができる。
【0010】
ここで、撮像素子が受ける光の光路上にシャッターを備え、単写モードのみで、画像を撮影した後にシャッターにより撮像素子の露光を遮るようにするとよい。このようにすると、単写モードで記録する画像の質を確実に高くすることができる上、連写モードでは、シャッターを閉じる動作に起因する遅れを避けることができて、確実に撮影間隔を短くすることが可能である。
【0011】
撮像素子が受ける光の光路上にシャッターを備え、単写モードと連写モードの双方で、画像を撮影した後にシャッターにより撮像素子の露光を遮るようにしてもよい。単写モードだけでなく、連写モードで記録する画像データの質も高くすることができる。
【0012】
また、連写モードで、複数の画素列に1画素列の割合で撮像素子から信号を読み出し、読み出した各画素列の信号の一部のみを用いて、撮影した画像と同じ画角の画像を表す画像データを生成するようにするとよい。複数の画素列に1画素列の割合で信号を読み出すことで、読み出しに要する時間が大幅に短縮され、撮影間隔を一層短くすることができる。また、撮影した画像全体を表す画像データが得られ、しかも、画像データの記録に必要な記録媒体の容量が少なくなる。
【0013】
連写モードで、複数の画素列に1画素列の割合で撮像素子から信号を読み出し、読み出した画素列の信号に補間処理を施して、撮影した画像と同じ画角の画像を表す画像データを生成するようにしてもよい。このようにしても、信号の読み出しに要する時間が大幅に短縮され、撮影間隔を一層短くすることができる。また、撮影した画像全体を表す画像データが得られ、しかも、その画像の解像度も高くなる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のデジタルカメラの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のデジタルカメラ1の外観を図1〜図3に示し、その回路構成の概略を図4に模式的に示す。図1はデジタルカメラ1の正面図、図2は背面図、図3は上面図である。
【0020】
デジタルカメラ1は前面に撮影レンズ11を有し、背面に2つの表示部12、13を有する。上面には押しボタン式のシャッタースイッチ14、回転式のスイッチ15、および押しボタン式のスイッチ16が設けられている。図示しないが、デジタルカメラ1の底面には記録媒体であるメモリカード18(図4参照)を装着するための挿入口が設けられている。
【0021】
図4に示すように、撮影レンズ11の瞳位置にはシャッターを兼ねる絞り11aが備えられており、また、撮影レンズ11の後方には撮像素子21が配置されている。デジタルカメラ1は、撮影レンズ11を透過した撮影対象からの光を撮像素子21で光電変換して電荷とすることにより画像を撮影し、撮像素子21が蓄積した電荷を後述の諸回路で処理することにより、画像を表す画像データを生成する。生成した画像データが表す画像は表示部12、13に表示され、また、シャッタースイッチ14の操作により与えられる記録指示に応じて、画像データはメモリカード18に記録される。画像の撮影や表示は略一定の周期、例えば1/30秒で繰り返し行われる。
【0022】
一方の表示部12は、大型の液晶表示器(LCD)より成る。使用者は数十cm以上離れたところから表示部12に表示された画像を観察することができる。以下、表示部12をモニターともいう。他方の表示部13は、小型のLCD13a、凸レンズ13bおよび反射ミラー13cより成る。使用者は数cm以下の距離からレンズ13bおよびミラー13cを介してLCD13aを見ることにより、表示された画像をさらに拡大して観察することができる。レンズ13bは接眼レンズである。以下、表示部13を電子ビューファインダあるいはファンイダともいう。
【0023】
使用者は、モニター12または電子ビューファインダ13に表示される画像を見ながら構図を設定したり、撮影対象に対する撮影レンズ11の合焦状態を確認したりすることができる。モニター12およびファインダ13のLCDはいずれも、水平(横)方向に640、垂直(縦)方向に480の画素を有する。
【0024】
撮像素子21は、水平方向に2560、垂直方向に1920の画素を有するエリアセンサである。各画素には赤色(R)光、緑色(G)光または青色(B)光を選択的に透過させるフィルターのいずれかが設けられており、全ての画素はR光用、G光用およびB光用の3種に分類される。これら3種の画素はベイヤー型に配列されている(図7参照)。
【0025】
デジタルカメラ1の回路構成について、図4を参照して説明する。デジタルカメラ1は、撮像素子21よりアナログ信号として出力される電荷を処理する相関二重サンプリング(CDS)回路22および自動ゲイン制御(AGC)回路23、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ24、デジタル信号を処理して撮影された画像を表す画像データを生成する画像処理CPU25、ならびに画像処理CPU25が一時的な記憶に利用する画像メモリ26を備えている。
【0026】
CDS回路22は撮像素子21が出力するアナログ信号のノイズを低減させ、AGC回路23は、そのゲインによってCDS回路22からの全ての信号のレベルを調整する。A/Dコンバータ24は、AGC回路23からのアナログ信号を10ビットのデジタル信号に変換する。
【0027】
画像処理CPU25は、デジタル化された信号に画素補間25a、解像度変換25b、カラーバランス調整25c、およびガンマ補正25dの処理を行って、撮影された画像を表す画像データを生成する。また、メモリカード18に記録する画像データについては、画像圧縮25eの処理を行う。画像処理CPU25は、A/Dコンバータ24からのデジタル信号をまず画像メモリ26に書き込み、その後画像メモリ26からの信号の読み出しと画像メモリ26への信号の書き込みを行いながら画素補間25a〜画像圧縮25eの処理を進めていく。
【0028】
画素補間25aは、撮像素子21の各画素の位置において欠落する信号(例えばG光用の画素の位置でのRおよびBの信号)を周囲の画素の信号から生成するものである。これにより、各画素に対応してR、G、Bの3つの信号が得られる。Gの信号については4画素の信号の中間2値の平均値、RおよびBの信号については2画素の信号の平均値を求める。
【0029】
解像度変換25bは、画素補間後の信号から所定数の信号を抽出し、または画素補間後の信号にさらに補間処理を行って、解像度を変換するものである。信号の抽出および補間は、撮像素子21からの信号の読み出しの方式に関連して行われる。
【0030】
カラーバランス調整25cは、適正なホワイトバランスとなるように、R、G、Bの信号群ごとの強度を調整するものである。具体的には、R、G、Bの信号の強度と分布に基づいて本来白色である部分を推測し、その部分について、R、G、Bの信号のそれぞれについての平均値を求めて、G/Rの強度比とG/Bの強度比からR、G、Bの各信号の強度を補正する。
【0031】
ガンマ補正25dは、モニター12、ファインダ13、あるいはメモリカード18を介して画像データを使用する外部機器に適合するように、信号強度に非線形化を施すものである。画像圧縮25eは、JPEG方式に従って離散コサイン変換(DCT)およびハフマン符号化を行い、画像データを圧縮するものである。なお、メモリカード18に記録した画像データを読み出してモニター12に再生表示することも可能であり、その場合、画像処理CPU25は、読み出した画像データに圧縮の逆処理を施して、圧縮前の画像データを再生する。
【0032】
デジタルカメラ1は、このほか、カメラ制御CPU31、絞りドライバ32、センサドライバ33、ビデオエンコーダ34、カードドライバ35を備えている。カメラ制御CPU31はデジタルカメラ1の全体を制御する。カメラ制御CPU31は、シャッタースイッチ14をはじめとする前述の諸スイッチを含む操作部36に接続されており、操作部36から与えられる信号に応じてデジタルカメラ1の動作を制御する。絞りドライバ32はシャッターを兼ねる絞り11aを駆動し、センサドライバ33は、光電変換によって蓄積した電荷の出力のタイミングを示す制御信号を生成して撮像素子21に与える。
【0033】
シャッタースイッチ14により記録指示が与えられるまでの撮影においては、絞り11aを開放した状態とし、撮像素子21の光電変換時間(電子シャッター速度)を調整することにより露光量を制御する。記録指示が与えられたとき、すなわち記録用の画像を撮影するときは、あらかじめ定められた関係に従って絞り11aの口径と光電変換時間を設定して、露光量を制御する。露光量の制御は、撮像素子21の中央部の一部の領域からの信号の強度に基づいて行う。
【0034】
ビデオエンコーダ34は画像処理CPU25から与えられる画像データを、NTSC方式またはPAL方式でエンコードして、モニター12およびファインダ13に出力する。カードドライバ35は、画像処理CPU25から与えられる画像データをメモリカード18に書き込み、また、メモリカード18から画像データを読み出して画像処理CPU25に与える。
【0035】
デジタルカメラ1は、シャッタースイッチ14の操作により記録指示が与えられたときに、記録用の画像の撮影、撮影した画像を表す画像データの生成、生成した画像データの記録を1回のみ行う単写モードと、記録指示が与えられたときに、記録用の画像の撮影から画像データの記録までを複数回連続して行う連写モードを有する。連写モードで撮影する画像の数は3に設定されている。単写モードと連写モードの切り換えはスイッチ15の操作によってなされる。
【0036】
デジタルカメラ1は、また、撮像素子21からの電荷(信号)の読み出し方式として、インターレース方式とプログレッシブ方式の双方を有する。読み出し方式と上記のモードは対応しており、単写モードではインターレース方式で、連写モードではプログレッシブ方式で信号を読み出す。
【0037】
デジタルカメラ1は、記録用の画像を表す画像データの生成に関して、フルモードとハーフモードを有する。フルモードは、撮像素子21の画素数と同じ水平方向2560、垂直方向1920の信号数の画像データを生成して記録するものである。ハーフモードは、水平方向、垂直方向共に、フルモードの半分の信号数の画像データを生成して記録するものである。フルモードとハーフモードのいずれにおいても、画像データが表す画像の画角は、撮像素子21で撮影した画像の画角に等しい。
【0038】
単写モードおよび連写モードとフルモードおよびハーフモードの関係に制約はなく、単写モードと連写モードのいずれにおいても、フルモードとハーフモードを選択することができる。スイッチ16を操作するごとにフルモードとハーフモードが切り換わり、設定されたモードがモニター12およびファインダ13に表示される。
【0039】
表示のみに用いる画像を表す画像データは、モニター12およびファインダ13のLCDの画素数と同じ水平方向640、垂直方向480の信号数とする。また、表示のみに用いる画像の信号の撮像素子21からの読み出しはプログレッシブ方式で行う。
【0040】
撮像素子21の構成を図5に模式的に示す。撮像素子21は、画素としてフォトダイオード21aを備えている。フォトダイオード21aは、前述のように、水平方向に2560、垂直方向に1920配列されている。フォトダイオード21aの垂直方向の列ごとに、電荷結合素子(CCD)として形成された垂直転送レジスタ21bが設けられており、各フォトダイオード21aは、光電変換によって蓄積した電荷(信号)を垂直転送レジスタ21bの対応部位に出力する。
【0041】
各垂直転送レジスタ21bは、同じくCCDとして形成された水平転送レジスタ21cに接続されており、各フォトダイオード21aが出力した信号を水平転送レジスタ21cの対応部位に順次出力する。また、水平転送レジスタ21cは増幅器21dに接続されており、水平転送レジスタ21cの出力は増幅器21dによって増幅されて、図外のCDS回路22に与えられる。なお、垂直転送レジスタ21bおよび水平転送レジスタ21cは遮光されている。
【0042】
フォトダイオード21aから垂直転送レジスタ21bへの信号の出力、垂直転送レジスタ21b内での信号の転送、水平転送レジスタ21c内での信号の転送は、前述のようにセンサドライバ33から与えられる制御信号によって制御される。一方、カメラ制御CPU31は、センサドライバ33を制御して、単写モードであるか連写モードであるかに応じて、また、フルモードであるかハーフモードであるかに応じて、電荷を出力させるフォトダイオード21aや、垂直転送レジスタ21bおよび水平転送レジスタ21cの転送速度を変化させる。
【0043】
以下、撮像素子21の電荷の読み出しから画像データのメモリカード18への記録またはモニター12およびファインダ13への画像の表示までの処理について具体例を掲げて説明する。各例で使用する符号のうち、P1は撮像素子21から電荷を読み出す処理、P2は画像を表す画像データを生成する処理、P3はモニター12またはファインダ13に画像を表示する処理を表す。また、S1は撮像素子21に蓄積された電荷、S2は処理P1で読み出されデジタル化された信号、S3は処理P2で画像を表す画像データとされた信号を表す。
【0044】
第1の例の信号処理を図6に示す。この例は、記録指示が与えられるまでの処理、すなわち表示のみに用いる信号の処理である。この例では、プログレッシブ方式で撮像素子21の電荷を4画素列に1画素列の割合で読み出して、垂直方向の間引き処理を行う。また、読み出しに際し、垂直転送レジスタ21b上で隣合う同色の画素の電荷を加算する。
【0045】
電荷を読み出す画素列を図7に示す。16画素列ごとに4画素列の電荷が読み出され、これらの画素列の中には、G光用の画素とR光用の画素を含む2つの画素列と、G光用の画素とB光用の画素を含む2つの画素列が含まれる。R光用の2画素の電荷は加算され、B光用の2画素の電荷も加算され、G光用の4画素の電荷も2画素ずつ加算される。結局、読み出し後の信号S2の水平方向の列の数は240になる。この読み出し処理P1は水平方向の全ての画素列を個別に読み出すときの8倍の速度で行うことができる。
【0046】
画像データ生成処理P2では、水平方向の信号列それぞれについて、4画素に1画素の割合で信号を抽出して、信号S3の数を水平方向640、垂直方向240とする。この水平方向の信号数はモニター12やファインダ13のLCDの水平方向の画素数に一致し、垂直方向の信号数はLCDの垂直方向の画素数の半分になる。そこで、表示処理P3では、水平方向の各信号列を2回ずつ出力する。これで、撮像素子21の全体に対応する画角の画像が、モニター12やファインダ13の全体に表示される。
【0047】
第2の例の信号処理を図8に示す。この例は、単写モードかつフルモードにおいて、記録指示が与えられたときの信号処理である。読み出し処理P1では撮像素子21の全画素列の電荷をインターレース方式で2回に分けて読み出す。電荷を読み出す画素列を図9に示す。1回目の読み出しではGおよびRの信号を含む1フィールド分の信号が得られ、2回目の読み出しではGおよびBの信号を含む1フィールド分の信号が得られる。各フィールドの信号S2の数は水平方向2560、垂直方向960である。
【0048】
信号の読み出しに際してセンサドライバ33から撮像素子21に与える制御信号と、シャッター11aの開閉状態を図10に模式的に示す。SHはシャッター11aの状態を表している。VDはフォトダイオード21aに電荷の出力を指令するパルスである。ここでは、出力指令パルスVDは1列おきのフォトダイオードに与えられる。VTは垂直転送レジスタ21bに転送を指令するパルスである。転送指令パルスVTの先頭の部分Hは垂直転送レジスタ21b上の電荷を無くすためのものであり、出力指令パルスVDが与えられた後の信号の転送を指令する部分よりも周期がきわめて短い。出力指令パルスVDおよび転送指令パルスVTは2回与えられ、その期間全体にわたってシャッター11aは閉じられる。
【0049】
画像データ生成処理P2では、各フィールドの信号を先頭列から交互に配置して1フレームの画像を表す信号S3とする。この信号S3は、撮像素子21の解像度をそのまま反映するものとなる。信号S3はメモリカード18に記録する。
【0050】
第3の例の信号処理を図11に示す。この例は、単写モードかつハーフモードにおいて、記録指示が与えられたときの信号処理である。読み出し処理P1では撮像素子21の全画素列の電荷をインターレース方式で2回に分けて読み出す。電荷を読み出す画素列を図12に示す。読み出しに際しては、垂直転送レジスタ21b上で隣合う同色の画素の電荷を加算する。これにより、転送速度を高くすることができて、読み出しに要する時間は第2の例の半分程度となる。各フィールドの信号S2の数は水平方向2560、垂直方向480である。
【0051】
画像データ生成処理P2では、各フィールドの信号を先頭列から交互に配置して1フレームの画像を表す信号S3とする。ただし、各信号列の全ての信号を用いるのではなく、2画素に1画素のの割合で信号を抽出する。これにより、信号S3の数は水平方向1280、垂直方向960となる。信号S3が表す画像の画角はフルモードのときと同じである。解像度は半分程度になるが、読み出しに際して隣合う同色の信号を加算しているため、モアレは生じない。信号S3はメモリカード18に記録する。
【0052】
第4の例の信号処理を図13に示す。この例は、連写モードかつハーフモードにおいて、記録指示が与えられたときの信号処理である。読み出し処理P1では撮像素子21の電荷をプログレッシブ方式で2画素列に1画素列の割合で読み出す。電荷を読み出す画素列を図14に示す。電荷を読み出す画素列は全画素列の半分であるから、転送速度を高くすることができて、読み出しに要する時間は短い。読み出した信号S2の数は水平方向2560、垂直方向960である。
【0053】
画像データ生成処理P2では、信号S2の各信号列から2画素に1画素の割合で信号を抽出して、画像を表す信号S3とする。これにより、信号S3の数は水平方向1280、垂直方向960となる。信号S3が表す画像の画角はフルモードのときと同じであるが、その解像度は半分になる。信号S3はメモリカード18に記録する。
【0054】
信号の読み出しに際して撮像素子21に与える制御信号と、シャッター11aの開閉状態を図15に模式的に示す。ここでは、出力指令パルスVDは半分のフォトダイオードに与えられる。フォトダイオードが出力した電荷が垂直転送レジスタ21b上にある期間全体にわたって、シャッター11aを閉じる。これにより、スミアのない画像が得られる。
【0055】
なお、図16に示すように、シャッター11aを閉じずに読み出しを行ってもよい。この場合、スミアが発生する可能性はあるが、シャッターが閉じるのを待つ必要がなくなり、読み出しに要する時間を短縮することができる。
【0056】
第5の例の信号処理を図17に示す。この例は、連写モードかつフルモードにおいて、記録指示が与えられたときの信号処理である。読み出し処理P1では撮像素子21の電荷をプログレッシブ方式で2画素列に1画素列の割合で読み出す。電荷を読み出す画素列は図14に示したものと同じである。読み出した信号S2の数は水平方向2560、垂直方向960である。
【0057】
画像データ生成処理P2では、信号S2に垂直方向の補間処理を施して新たな信号列を生成し、画像を表す信号S3とする。これにより、信号S3の数は水平方向2560、垂直方向1920となる。信号S3はメモリカード18に記録する。信号S3の解像度は第2の例よりも低くなるが、補間処理を行うため、単に信号列の複写を行う場合と異なり、1/2まで低下することはない。また、読み出し処理P1に要する時間が短いため、撮影間隔を短くすることができる。
【0058】
なお、本実施形態のカメラでは、連写モードで撮影し記録する画像の数や、記録する画像データの信号数を一定としているが、これらを可変としてもよい。また、ここでは、画素、読み出し処理の対象とする信号列等の具体的な数値を示したが、これらは例にすぎず、他の値とすることもできる。今後もより多くの画素を有する撮像素子が開発されると期待されるが、読み出し処理の対象とする信号数や画像データに含める信号数は撮像素子の画素数に応じて定めればよい。
【0059】
【発明の効果】
記録指示が与えられたときに、画像の撮影と画像データの生成と画像データの記録を1回行う単写モードと、記録指示が与えられたときに、画像の撮影と画像データの生成と画像データの記録を複数回行う連写モードとを有し、単写モードでは、インターレース方式で撮像素子から信号を読み出して画像データを生成し、連写モードでは、プログレッシブ方式で撮像素子から信号を読み出して画像データを生成する本発明のデジタルカメラでは、質の高い画像を撮影して記録するという単写モードの目的と、短い時間間隔で複数の画像を撮影して記録するという連写モードの目的の双方を十分に達成することができる。
【0060】
画像を撮影した後にシャッターにより撮像素子の露光を遮ることを単写モードのみで行うと、単写モードで記録する画像の質を確実に高くすることができる上、連写モードでは、シャッターを閉じる動作に起因する遅れを避けることができて、確実に撮影間隔を短くすることが可能である。
【0061】
画像を撮影した後にシャッターにより撮像素子の露光を遮ることを単写モードと連写モードの双方で行うと、単写モードだけでなく、連写モードで記録する画像データの質も高くすることができる。
【0062】
連写モードで、複数の画素列に1画素列の割合で撮像素子から信号を読み出し、読み出した各画素列の信号の一部のみを用いて、撮影した画像と同じ画角の画像を表す画像データを生成すると、信号の読み出しに要する時間が大幅に短縮され、撮影間隔を一層短くすることができる。また、撮影した画像全体を表す画像データが得られる。しかも、画像データの記録に必要な記録媒体の容量も少なくなる。
【0063】
連写モードで、複数の画素列に1画素列の割合で撮像素子から信号を読み出し、読み出した画素列の信号に補間処理を施して、撮影した画像と同じ画角の画像を表す画像データを生成しても、信号の読み出しに要する時間が大幅に短縮され、撮影間隔を一層短くすることができる。また、撮影した画像全体を表す画像データが得られ、その画像の解像度も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態のデジタルカメラの正面図。
【図2】 上記デジタルカメラの背面図。
【図3】 上記デジタルカメラの上面図。
【図4】 上記デジタルカメラの回路構成の概略を模式的に示すブロック図。
【図5】 上記デジタルカメラの撮像素子の構成を模式的に示す図。
【図6】 上記デジタルカメラの信号処理の第1の例を示す図。
【図7】 上記撮像素子の画素の配置および第1の例で読み出す画素列を示す図。
【図8】 上記デジタルカメラの信号処理の第2の例を示す図。
【図9】 第2の例で読み出す画素列を示す図。
【図10】 第2の例の読み出し処理で撮像素子に与える制御信号とシャッターの状態を模式的に示す図。
【図11】 上記デジタルカメラの信号処理の第3の例を示す図。
【図12】 第3の例で読み出す画素列を示す図。
【図13】 上記デジタルカメラの信号処理の第4の例を示す図。
【図14】 第4の例で読み出す画素列を示す図。
【図15】 第4の例の読み出し処理で撮像素子に与える制御信号とシャッターの状態を模式的に示す図。
【図16】 第4の例の読み出し処理で撮像素子に与える制御信号とシャッターの別の状態を模式的に示す図。
【図17】 上記デジタルカメラの信号処理の第5の例を示す図。
【符号の説明】
1 デジタルカメラ
11 撮影レンズ
11a シャッター兼絞り
12 モニター
13 電子ビューファインダ
13a LCD
13b 接眼レンズ
14 シャッタースイッチ
15、16 スイッチ
18 メモリカード
21 撮像素子
21a フォトダイオード
21b 垂直転送レジスタ
21c 水平転送レジスタ
22 CDS回路
23 AGC回路
24 A/Dコンバータ
25 画像処理CPU
25a 画素補間処理
25b 解像度変換処理
25c カラーバランス調整処理
25d ガンマ補正処理
25e 画像圧縮処理
26 画像メモリ
31 カメラ制御CPU
32 絞りドライバ
33 センサドライバ
34 ビデオエンコーダ
35 カードドライバ
36 操作部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital camera, and more particularly to a digital camera having a continuous shooting function that captures and records a plurality of images according to a recording instruction.
[0002]
[Prior art]
The digital camera repeatedly captures and displays images at a substantially constant period, and in response to recording instructions given by the user, captures an image for recording and records image data representing the image on a recording medium. To do. In some digital cameras, in addition to a single shooting function that performs image shooting, image data generation, and image data recording only once when a recording instruction is given, image data is acquired from image shooting when a recording instruction is given. Some cameras have a continuous shooting function for performing the process up to recording a plurality of times.
[0003]
In general, the imaging device is configured as a two-dimensional charge coupled device (CCD), and includes a vertical transfer register provided for each vertical column of photodiodes as pixels and a horizontal transfer register for output. Each pixel performs photoelectric conversion, accumulates electric charge as a signal representing one point of the image, and outputs the signal to a corresponding vertical transfer register. Each vertical transfer register transfers a signal output from the pixel to the horizontal transfer register. The horizontal transfer register is simultaneously supplied with the signal of the pixel column in the horizontal direction, and the signal of the image sensor is read out for each pixel column in the horizontal direction. The vertical transfer register and the horizontal transfer register are shielded from light.
[0004]
There are an interlace method and a progressive method for reading a signal from the image sensor. In the interlace method, reading of signals of odd-numbered pixel columns and reading of signals of even-numbered pixel columns are performed separately. A signal for one field having a coarse resolution is obtained by reading each time, and one frame of image data is generated by synthesizing the signals of two fields. In the progressive method, charges are read out in the order of pixel columns without being divided into odd and even columns. One frame of image data can be generated by one reading.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Both interlaced and progressive methods have advantages and disadvantages. In the interlace method, each pixel holds a signal read for the second time while the first reading is performed, and thus the signal intensity changes as the photoelectric conversion progresses during this time. For this reason, in a digital camera that employs an interlace method, it is necessary to provide a shutter on the optical path of light incident on the image sensor, and to mechanically block the exposure of the image sensor after completion of shooting. In addition, in the interlace method, since the reading operation is performed twice, the time required for reading becomes long, and it is difficult to start the next shooting promptly. In particular, this is a major obstacle to shortening the shooting interval when using the continuous shooting function. However, by using the shutter, it is possible to provide a high-quality image without smear.
[0006]
In the progressive method in which the signal of the image sensor is read out once, it is only necessary to output a signal immediately from each pixel after the photoelectric conversion is completed. For this reason, a camera adopting the progressive method does not need to have a shutter and has a simple configuration. become. In addition, it is possible to read out signals at a rate of one column to a plurality of pixel columns, thereby shortening the time required for reading. In recent years, development of an image sensor having an extremely large number of pixels has progressed, and even when image data is generated using signals of a part of pixel columns, an image having a resolution suitable for shooting conditions can often be obtained. . However, since the shutter is not used, if there is a very bright part such as a light source in the object to be photographed, the light may wrap around the shielded vertical transfer register and smear may occur.
[0007]
In the conventional digital camera, the signal reading from the image sensor is fixed to the interlace method or the progressive method, and the features of both methods cannot be utilized. The present invention provides a digital camera that can make use of the features of both types according to shooting conditions, and in particular, a digital camera that can use both types according to whether or not to use the continuous shooting function. With the goal.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, an image pickup device in which pixels are two-dimensionally arranged is provided, a recording image is taken according to a given recording instruction, and image data representing the taken image is generated. A digital camera for recording on a recording medium, and when a recording instruction is given, a single shooting mode in which an image is photographed, image data is generated, and image data is recorded once, and a recording instruction is given In some cases, having a continuous shooting mode in which image shooting, image data generation, and image data recording are performed multiple times, in single shooting mode, signals are read from the image sensor in an interlaced manner to generate image data, In the continuous shooting mode, a signal is read from the image sensor in a progressive manner to generate image data.
[0009]
In the single shooting mode, it is possible to record high-quality image data by reading out signals in an interlaced manner. On the other hand, in the continuous shooting mode, the shooting interval can be shortened by reading the signal in a progressive manner.
[0010]
Here, a shutter may be provided on the optical path of the light received by the image sensor, and the exposure of the image sensor may be blocked by the shutter after taking an image only in the single shooting mode. In this way, it is possible to reliably improve the quality of images recorded in the single shooting mode, and in the continuous shooting mode, it is possible to avoid the delay caused by the operation of closing the shutter and to reliably shorten the shooting interval. Is possible.
[0011]
A shutter may be provided on the optical path of the light received by the image sensor, and the exposure of the image sensor may be blocked by the shutter after taking an image in both the single shooting mode and the continuous shooting mode. The quality of image data recorded in the continuous shooting mode as well as the single shooting mode can be improved.
[0012]
In continuous shooting mode, a signal is read from the image sensor at a rate of one pixel row to a plurality of pixel rows, and only a part of the read signal of each pixel row is used to obtain an image having the same angle of view as the captured image. It is preferable to generate image data to represent. By reading out signals at a rate of one pixel column to a plurality of pixel columns, the time required for readout can be greatly shortened, and the photographing interval can be further shortened. Further, image data representing the entire captured image is obtained, and the capacity of the recording medium necessary for recording the image data is reduced.
[0013]
In continuous shooting mode, a signal is read from the image sensor at a rate of one pixel row to a plurality of pixel rows, and interpolation processing is performed on the signal of the read pixel row, and image data representing an image having the same angle of view as the captured image You may make it produce | generate. Even in this case, the time required to read out the signal is greatly shortened, and the photographing interval can be further shortened. In addition, image data representing the entire captured image is obtained, and the resolution of the image is also increased.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a digital camera of the present invention will be described with reference to the drawings. The external appearance of the
[0020]
The
[0021]
As shown in FIG. 4, a stop 11 a that also serves as a shutter is provided at the pupil position of the
[0022]
One
[0023]
The user can set the composition while viewing the image displayed on the
[0024]
The
[0025]
The circuit configuration of the
[0026]
The CDS circuit 22 reduces the noise of the analog signal output from the
[0027]
The
[0028]
The pixel interpolation 25a generates a signal missing at each pixel position of the image sensor 21 (for example, R and B signals at the G light pixel position) from signals of surrounding pixels. Thereby, three signals of R, G, and B are obtained corresponding to each pixel. For the G signal, the average value of the intermediate binary values of the four pixel signals is obtained, and for the R and B signals, the average value of the two pixel signals is obtained.
[0029]
In the resolution conversion 25b, a predetermined number of signals are extracted from the signal after pixel interpolation, or the signal after pixel interpolation is further subjected to interpolation processing to convert the resolution. Signal extraction and interpolation are performed in association with a method of reading a signal from the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
In addition, the
[0033]
In photographing until a recording instruction is given by the
[0034]
The
[0035]
When a recording instruction is given by operating the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
There is no restriction on the relationship between the single shooting mode and the continuous shooting mode and the full mode and the half mode, and the full mode and the half mode can be selected in either the single shooting mode or the continuous shooting mode. Each time the
[0039]
Image data representing an image used only for display has the same number of signals in the
[0040]
The configuration of the
[0041]
Each
[0042]
Signal output from the photodiode 21a to the
[0043]
Hereinafter, processing from reading of electric charges of the
[0044]
The signal processing of the first example is shown in FIG. This example is processing until a recording instruction is given, that is, processing of a signal used only for display. In this example, the charge of the
[0045]
FIG. 7 shows a pixel column from which charges are read. The charges of 4 pixel columns are read out every 16 pixel columns. Among these pixel columns, two pixel columns including G light pixels and R light pixels, G light pixels, and B light Two pixel columns including pixels for light are included. The charges of the two pixels for R light are added, the charges of the two pixels for B light are added, and the charges of the four pixels for G light are also added by two pixels. Eventually, the number of horizontal columns of the signal S2 after reading is 240. This reading process P1 can be performed at a speed eight times that for reading all the pixel columns in the horizontal direction individually.
[0046]
In the image data generation process P2, signals are extracted at a rate of one pixel per four pixels for each horizontal signal sequence, and the number of signals S3 is set to the
[0047]
The signal processing of the second example is shown in FIG. This example is signal processing when a recording instruction is given in the single shooting mode and the full mode. In the reading process P1, the charges of all the pixel columns of the
[0048]
FIG. 10 schematically shows a control signal given from the
[0049]
In the image data generation process P2, the signals of each field are alternately arranged from the top row to obtain a signal S3 representing an image of one frame. This signal S3 reflects the resolution of the
[0050]
The signal processing of the third example is shown in FIG. This example is signal processing when a recording instruction is given in the single shooting mode and the half mode. In the reading process P1, the charges of all the pixel columns of the
[0051]
In the image data generation process P2, the signals of each field are alternately arranged from the top row to obtain a signal S3 representing an image of one frame. However, instead of using all signals in each signal sequence, signals are extracted at a rate of one pixel per two pixels. As a result, the number of signals S3 becomes the horizontal direction 1280 and the
[0052]
The signal processing of the fourth example is shown in FIG. This example is signal processing when a recording instruction is given in the continuous shooting mode and the half mode. In the reading process P1, the charge of the
[0053]
In the image data generation process P2, a signal is extracted from each signal sequence of the signal S2 at a rate of one pixel per two pixels, and is set as a signal S3 representing an image. As a result, the number of signals S3 becomes the horizontal direction 1280 and the
[0054]
FIG. 15 schematically shows a control signal given to the
[0055]
As shown in FIG. 16, the reading may be performed without closing the shutter 11a. In this case, although smear may occur, it is not necessary to wait for the shutter to close, and the time required for reading can be shortened.
[0056]
The signal processing of the fifth example is shown in FIG. This example is signal processing when a recording instruction is given in continuous shooting mode and full mode. In the reading process P1, the charge of the
[0057]
In the image data generation process P2, a vertical signal interpolation process is performed on the signal S2 to generate a new signal sequence, which is a signal S3 representing an image. As a result, the number of signals S3 becomes the
[0058]
In the camera of this embodiment, the number of images captured and recorded in the continuous shooting mode and the number of signals of image data to be recorded are constant, but these may be variable. Further, here, specific numerical values such as a pixel and a signal sequence to be read out are shown, but these are merely examples, and other values may be used. Although it is expected that an image sensor having more pixels will be developed in the future, the number of signals to be read and the number of signals included in image data may be determined according to the number of pixels of the image sensor.
[0059]
【The invention's effect】
Single shooting mode in which image shooting, image data generation, and image data recording are performed once when a recording instruction is given; image shooting, image data generation, and image when a recording instruction is given It has a continuous shooting mode in which data is recorded multiple times. In the single shooting mode, it reads out signals from the image sensor using the interlace method, and in continuous shooting mode, it reads out signals from the image sensor using the progressive method. In the digital camera of the present invention for generating image data, the purpose of the single shooting mode of shooting and recording a high-quality image and the purpose of the continuous shooting mode of shooting and recording a plurality of images at short time intervals Both of these can be fully achieved.
[0060]
If only the single-shot mode is used to block the exposure of the image sensor with the shutter after taking an image, the quality of the image recorded in the single-shot mode can be reliably increased, and the shutter is closed in the continuous-shot mode. The delay due to the operation can be avoided, and the photographing interval can be surely shortened.
[0061]
If the exposure of the image sensor is blocked by the shutter after taking an image in both the single shooting mode and the continuous shooting mode, the quality of the image data recorded not only in the single shooting mode but also in the continuous shooting mode may be improved. it can.
[0062]
In continuous shooting mode, an image representing an image having the same angle of view as the captured image is obtained by reading out signals from the image sensor at a rate of one pixel row to a plurality of pixel rows and using only a part of the read signals of each pixel row. When data is generated, the time required to read out the signal is greatly shortened, and the photographing interval can be further shortened. Further, image data representing the entire photographed image is obtained. In addition, the capacity of the recording medium necessary for recording the image data is reduced.
[0063]
In continuous shooting mode, a signal is read from the image sensor at a rate of one pixel row to a plurality of pixel rows, and interpolation processing is performed on the signal of the read pixel row, and image data representing an image having the same angle of view as the captured image is obtained. Even if it is generated, the time required to read out the signal is greatly shortened, and the imaging interval can be further shortened. Further, image data representing the entire captured image is obtained, and the resolution of the image is also increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a digital camera according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a rear view of the digital camera.
FIG. 3 is a top view of the digital camera.
FIG. 4 is a block diagram schematically showing an outline of a circuit configuration of the digital camera.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration of an image sensor of the digital camera.
FIG. 6 is a diagram showing a first example of signal processing of the digital camera.
FIG. 7 is a diagram showing a pixel arrangement of the image sensor and a pixel column read out in the first example.
FIG. 8 is a diagram showing a second example of signal processing of the digital camera.
FIG. 9 is a diagram showing a pixel row to be read in a second example.
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a control signal and a shutter state given to an image sensor in a reading process of a second example.
FIG. 11 is a diagram showing a third example of signal processing of the digital camera.
FIG. 12 is a diagram showing a pixel row to be read in a third example.
FIG. 13 is a diagram showing a fourth example of signal processing of the digital camera.
FIG. 14 is a diagram showing a pixel row to be read in a fourth example.
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a control signal and a shutter state given to an image sensor in a read process according to a fourth example.
FIG. 16 is a diagram schematically illustrating another state of a control signal and a shutter that are applied to an image sensor in a read process according to a fourth example.
FIG. 17 is a diagram showing a fifth example of signal processing of the digital camera.
[Explanation of symbols]
1 Digital camera
11 Shooting lens
11a Shutter / aperture
12 Monitor
13 Electronic viewfinder
13a LCD
13b eyepiece
14 Shutter switch
15, 16 switch
18 Memory card
21 Image sensor
21a photodiode
21b Vertical transfer register
21c Horizontal transfer register
22 CDS circuit
23 AGC circuit
24 A / D converter
25 Image processing CPU
25a Pixel interpolation processing
25b Resolution conversion processing
25c Color balance adjustment processing
25d Gamma correction processing
25e Image compression processing
26 Image memory
31 Camera control CPU
32 Aperture driver
33 Sensor driver
34 Video encoder
35 Card driver
36 Operation unit
Claims (5)
記録指示が与えられたときに、画像の撮影と画像データの生成と画像データの記録を1回行う単写モードと、記録指示が与えられたときに、画像の撮影と画像データの生成と画像データの記録を複数回行う連写モードとを有するものにおいて、
単写モードでは、インターレース方式で撮像素子から信号を読み出して画像データを生成し、連写モードでは、プログレッシブ方式で撮像素子から信号を読み出して画像データを生成する
ことを特徴とするデジタルカメラ。A digital camera that includes an image sensor in which pixels are arranged two-dimensionally, captures a recording image in accordance with a given recording instruction, generates image data representing the captured image, and records the image data on a recording medium. ,
A single shooting mode in which an image is shot, image data is generated, and image data is recorded once when a recording instruction is given, and an image is shot, image data is generated, and an image is shot when the recording instruction is given. With a continuous shooting mode that records data multiple times,
A digital camera characterized in that in the single shooting mode, signals are read from the image sensor by the interlace method to generate image data, and in the continuous shooting mode, signals are read from the image sensor by the progressive method to generate image data.
単写モードのみで、画像を撮影した後にシャッターにより撮像素子の露光を遮ることを特徴とする請求項1に記載のデジタルカメラ。A shutter is provided on the optical path of the light received by the image sensor,
2. The digital camera according to claim 1, wherein the exposure of the image sensor is blocked by a shutter after taking an image only in the single shooting mode.
単写モードと連写モードの双方で、画像を撮影した後にシャッターにより撮像素子の露光を遮ることを特徴とする請求項1に記載のデジタルカメラ。A shutter is provided on the optical path of the light received by the image sensor,
The digital camera according to claim 1, wherein exposure of the image sensor is blocked by a shutter after taking an image in both the single shooting mode and the continuous shooting mode.
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