JP3944115B2 - 信号処理装置および信号処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子の駆動速度変更可能な撮像装置に関し、特にコンピュータとこれに接続する撮像ユニットからなる撮像装置における撮像素子の電子シャッタ値制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータがPCMCIAの基準に適合した接続端子を持つ場合、この接続端子にPCMCIA基準に適合した接続端子を持った、ファックス用カード,メモリカードといった様々な機能を持ったカード状のユニットを差し込んで利用することが一般的となっている。また逆に、PCMCIA基準に適合した接続端子をもったカードは、該接続端子をもった様々なコンピュータに接続して利用することが可能である。
【0003】
PCMCIA規格の接続端子は、データの転送が高速なため、大容量のデータを必要とする画像のコンピュータへの入力手段として有効である。
【0004】
図4にPCMCIA規格の接続端子を持つ撮像ユニットと、同規格の接続端子を持つコンピュータからなる撮像システムの例を示す。
【0005】
図4において、41はPCMCIA規格の接続端子を持つ撮像ユニット、42はコンピュータ、43はコンピュータ42が持っているPCMCIA規格の接続端子、44はコンピュータ42が持っている液晶ディスプレイなどの表示装置を示す。
【0006】
撮像ユニット41内において、401はレンズユニット、402はCCD(撮像素子)、403はA/Dコンバータ、404はデジタル信号処理(DSP)、405はFIFO(先入れ先出し方式)メモリ、406はタイミングジェネレータ(TG)、407は撮像ユニットの制御ユニット、408は自動露出(AE)制御ユニット、409は自動ホワイトバランス(AWB)制御ユニット、410はPCMCIA規格の接続端子を示す。
【0007】
図4の撮像システムで撮像を行う手順は次のとおりである。撮像ユニット41がコンピュータ42に接続されている場合、コンピュータ42から撮像指示を行うことにより、まず撮像ユニット41が内蔵するレンズユニット401,CCD402で撮像を行う。この時点で撮像画像はCCD402内に電荷として蓄積されている。次に撮像画像をCCD402から画素ごとに取り出して、A/Dコンバータ403で順次デジタルデータに変換する。デジタルデータに変換されたデータは、同時にDSP404で輝度信号と色差信号、あるいはRGB信号などの様々なフォーマットの画像信号に変換され、FIFOメモリ405に順次蓄積されていく。CCD402から撮像画像を取り出して、FIFOメモリ405に蓄積していくタイミングは、タイミングジェネレータ406によって制御される。また撮像画像の露光値やホワイトバランス用のデータはDSP404を通るときに獲得され、それぞれAE制御部408,AWB制御部409に取り込まれる。
【0008】
AE制御部408,AWB制御部409に取り込まれた露光値やホワイトランス用のデータは、接続端子410,43を通じてコンピュータ42に取り込まれ、コンピュータ42内でCCD402の電子シャッタ値やホワイトバランスのパラメータを計算する。それらのデータをAE制御部408,AWB制御部409に命令として送ることによって、AE制御部408ではCCD402の電子シャッタ値を制御して、撮像画像が適正な露出となるように制御し、またAWB制御部409は撮像画像が適正な色となるように制御している。CCD402の電子シャッタ値とタイミングジェネレータ406が作り出す特定のクロックの単位幅を掛けたものがCCD402の露光時間となる。
【0009】
一方、コンピュータ42側では、FIFO405に蓄積された画像データを接続端子410,43を通じて取り込んでいく。このとき取り込んだ画像データをコンピュータ42内のメモリに記憶することによって静止画像を保存することができる。また一方で、撮像ユニット41から取り込んだ画像をコンピュータ42上の液晶ディスプレイ44に逐次表示することによって、コンピュータ42をファインダとしても使用することができる。ユーザは撮像対象の構図や大きさをファインダで確認し、気に入った図柄のところでコンピュータのキーボードやマウスで撮像指示を行うことによって、適当な静止画像を撮像することができる。
【0010】
ところで、一般的にコンピュータの液晶ディスプレイは解像度が低いため、限られた色数しか表示できないことが多い。また、図4のコンピュータ42をファインダとして使用するためには、単位時間あたりにできるだけ多くの画像を表示することが望ましいことから、コンピュータ42が撮像ユニット41から取り込む画像は、多少解像度が低くても、一画像あたりのデータ量ができるだけ少ない方がよい。
【0011】
それに対して、図4の撮像システムで静止画像を撮像する場合は、撮像した画像を最終的にはより高解像度のディスプレイで観賞することも考えられるため、できるだけ解像度の高い画像が得られた方がよい。
【0012】
このため、図4の撮像システムにおいて、静止画像を撮像する場合は、ファインダとして使用する場合よりも高い解像度の画像信号を撮像ユニット41からコンピュータ42へ取り込むことが行われている。例えば、コンピュータの液晶ディスプレイ44が256色のパレットのモードの場合、取り込む画像データは1画素あたり8ビットのデータ量となる。一方、フルカラーの静止画像を撮像しようとすると、取り込む画像データは1画素あたり16ビット、あるいは1画素あたり24ビットのデータ量となる。
【0013】
ここで、コンピュータ42が接続端子410,43を通じて単位時間に取り込むデータの量は一定であることから、ファインダとして使用する場合に対して静止画像を撮像する場合は、FIFOメモリ405に蓄積される画像があふれてしまうことのないように、CCD402から撮像画像を取り出してFIFOメモリ405に蓄積するタイミングを制御しているタイミングジェネレータ406のクロックの速度を遅くする必要がある。
【0014】
すなわち、先の例で接続端子を通じて単位時間にコンピュータが撮像ユニットから取り込むデータ量を一定にしようとすると、静止画像を撮像する場合はファインダ表示をする場合と比べて、タイミングジェネレータ406のクロックを半分、あるいは1/3の速度にする必要がある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
前記撮像システムにおいて、撮像画像を逐次液晶ディスプレイ44にファインダ表示している状態では、撮像画像が適切な露出となるようにAE制御部がAEデータからCCDの電子シャッタ値を計算し、逐次設定している。
【0016】
しかし、この状態でユーザが静止画像の撮像指示を行った場合、タイミングジェネレータ406のクロックの速度を遅くすることから、そのままのCCD402の電子シャッタ値では撮像画像の露出がオーバとなってしまう。
【0017】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、撮像素子駆動速度変更後において適正な露出の画像の得られる撮像装置を提供することを目的とするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、信号処理装置を次の(1)、(2)のとおりに構成し、信号処理方法を次の(3)のとおりに構成する。
(1)撮像素子から取り出された撮像データを蓄積する記憶手段と、
前記撮像素子から撮像データを取り出して前記記憶手段に蓄積する際の前記撮像素子の動作タイミングを制御するクロックの速度を制御しているタイミング制御手段と、
前記タイミング制御手段によって制御されるクロックの数に基づいて前記撮像素子の露光時間を制御する電子シャッタ手段とを有し、
前記タイミング制御手段によるクロックの速度の変更があった場合に、当該クロックの速度の変更に伴い前記撮像素子の露光時間が変化しないように当該クロックの速度の変更前の露光時間を示す情報に基づいて前記電子シャッタ手段を制御することを特徴とする信号処理装置。
(2)前記信号装置は、前記クロックの速度をファインダー表示のための速度から静止画像の撮像を行うための速度へ変えた際に、当該クロックの速度の変更に伴い前記撮像素子の露光時間が変化しないように当該クロックの速度の変更前の露光時間を示す情報に基づいて前記電子シャッタ手段を制御することを特徴とする前記(1)記載の信号処理装置。
(3)撮像素子から取り出された撮像データを記憶手段に蓄積する記憶ステップと、
前記撮像素子から撮像データを取り出して前記記憶手段に蓄積する際の前記撮像素子の動作タイミングを制御するクロックの速度を制御しているタイミング制御ステップと、
前記タイミング制御手段によって制御されるクロックの数に基づいて前記撮像素子の露光時間を制御する電子シャッタステップとを有し、
前記タイミング制御ステップによるクロックの速度の変更があった場合に、当該クロックの速度の変更に伴い前記撮像素子の露光時間が変化しないように当該クロックの速度の変更前の露光時間を示す情報に基づいて前記電子シャッタステップを制御することを特徴とする信号処理方法。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、静止画像撮像装置の実施例により詳しく説明する。なお本発明は、静止画像撮像装置に限らず、撮像素子駆動速度可変の適宜の撮像装置において実施することができる。
【0025】
【実施例1】
(実施例1)
本実施例の静止画像撮像装置では、図4と同様のハードウエア構成を用いるので、その説明は省略する。
【0026】
図1は本実施例において、撮像画像を液晶ディスプレイにファインダ表示している状態から、ユーザが撮像指示を行ったことによって静止画像を撮像するときの電子シャッタ値の推測手法および該推測値の設定方法を示したフローチャートである。
【0027】
まずステップ11で、現在のファインダ表示でのCCDの電子シャッタ値Sfを得る。本実施例では、露光値が一定範囲内であれば電子シャッタ値Sfが撮像システムが備えるAE制御部によって適正な値をとることによって、ファインダ表示での撮像画像は適正な露出となっている。また本実施例では、電子シャッタ値は1〜Sの整数値をとり、電子シャッタ値にタイミングジェネレータで作り出される特定のクロックの単位幅を掛けたものが露光時間となり、電子シャッタ値が1のとき最も露光時間が短く、Sのとき最も露光時間が長いものとする。
【0028】
次に、ステップ12で、CCD駆動速度をファインダでの駆動速度であるAHzから、静止画像での駆動速度であるBHzに変更する。本実施例では静止画像の方がファインダ画像よりも高解像度のためA>Bとなる。
【0029】
次に、ステップ13でステップ11で求めた電子シャッタ値SfおよびファインダでのCCD駆動速度A、静止画像撮像でのCCD駆動速度Bから、静止画像を撮像するときの適正な電子シャッタ値Sxを推測する。
【0030】
静止画像撮像のときの電子シャッタ値は次の式(1)で推測する。
【0031】
Sx=Sf×B/A×P1 ……(1)
ここでP1はある特定の正の値である。
【0032】
式(1)の結果Sx=0のときは、Sx=1とする。
【0033】
次にステップ14でCCDの電子シャッタ値をステップ13で求めたSxに設定する。次にステップ15で静止画像の撮像を行う。次にステップ16でCCDの電子シャッタ値をファインダ表示での電子シャッタ値であるSfに戻す。最後にステップ17でCCD駆動速度をファインダでの駆動速度であるAHzに変更して終了する。
【0034】
以上説明したように、本実施例によれば、CCD駆動速度の変更にかかわらず、適正な露出の静止画像を得ることができる。
【0035】
(実施例2)
本実施例の静止画像撮像装置においても、図4と同様のハードウエア構成を用いる。以下本実施例を図2および図3を用いて説明する。
【0036】
実施例1において、P1をA/B以下の値とすると、CCD駆動速度A,BにおいてA>Bの関係があることから、ファインダ表示における電子シャッタ値Sfと図1のステップ13で求められた静止画像撮像における電子シャッタ値Sxとの間には、Sf>Sxの関係がある。
【0037】
電子シャッタ値Sfは最大値Sまでしか制御できないことから、ファインダ表示において、露光値が一定値以下のときは露出制御が不可となる。
【0038】
しかし、ファインダ表示において露出制御が不可の場合でも、静止画像撮像では露出を適正にすることができることがある。
【0039】
ところが実施例1では、ファインダ表示における電子シャッタ値は1からSの値をとることから、静止画像撮像における電子シャッタ値の最大値はSより小さくなり、電子シャッタによって制御可能な撮像画像の露出範囲が狭められてしまっている。
【0040】
そこで、本実施例では、ファインダ表示における露出制御が不可である場合で、ファインダ表示における撮像画像の露光値が一定値以上であるときの、静止画像を適正な露出で撮像できる電子シャッター値を推測する手法を示す。
【0041】
図2は図1と同様に、図4の撮像システムにおいて、撮像画像を液晶ディスプレイにファインダ表示している状態から、ユーザが撮像指示を行ったことによって静止画像を撮像するときの電子シャッタ値の推測手法および該推測値の設定方法を示したフローチャートである。
【0042】
まずステップ21で、現在のファインダ表示でのCCDの電子シャッタ値Sfを得る。電子シャッタSfは実施例1の場合と同様の特徴を持つ。
【0043】
次に、ステップ22でファインダ表示での電子シャッタ値Sfによって、ファインダ表示において露出制御不可であるか否かを判断する。ステップ21で得た電子シャッタ値SfがSでないとき(すなわちSf<Sのとき)、実施例1の手法で制御可能な露出範囲であるので、ステップ29に移り、実施例1の手法にしたがって静止画像撮像の電子シャッタ値Sxを得る。ステップ21で得た電子シャッタ値SfがSのとき、実施例1の手法では制御不可能な露出範囲であるので、以降の手法で電子シャッタ値Sxを得る。
【0044】
まずステップ23で、ファインダ表示状態での撮像画像の露光値Exを得る。次に、ステップ24で、CCD駆動速度をファインダでの駆動速度であるAHzから、静止画像での駆動速度であるBHzに変更する。次に、ステップ25でステップ23で求めたExから、次に述べる手法で静止画像を撮像するときの適正な電子シャッタ値Sxを推測する。
【0045】
まず、露光値Exが一定値以下のとき、CCD駆動速度変更後において撮像画像の露出制御が不可の露光範囲であるので、電子シャッタ値Sxを最大値Sとする。露光値Exが一定値以上のとき、以下の手順に従う。図3は本実施例での静止画像を撮像するときの適正な電子シャッタ値Sxを推測する手法を示したものである。図3でE1およびE2はCCD駆動速度変更前のファインダ表示における任意の2点の露光値であり、S1およびS2はファインダ表示における露光値がそれぞれE1およびE2であるときに、CCD駆動速度を遅く変更して静止画像を撮像した場合、適正な露出の撮像画像が得られる電子シャッタ値とする。
【0046】
このとき、静止画像を撮像するときの適正な電子シャッタ値Sxは、図3で横軸方向をファインダ表示における露光値、縦軸方向を適正な露出の画像が得られる電子シャッタ値とする空間において、(E1,S1)と(E2,S2)を通る直線上にあり、ファインダ表示における露光値がExとなる点とする。
【0047】
式で表わすと次のとおりである。
【0048】
Sx=(S1−S2)×(Ex−E1)/(E2−E1)+S2 ……(2)
本実施例では任意の2点のファインダ表示における露光値、およびそれぞれの露光値における適正な露出が得られる電子シャッタ値を標本点としたが、標本点が3点以上とした場合も同様の手法で静止画像撮像における電子シャッタ値Sxを得ることができる。
【0049】
例えば標本点を(E1,S1)、(E2,S2)、(E3,S3)の3点(E1<E2<E3)とした場合、まずファインダ表示における露光値ExがEx<E2のときは(E1,S1),(E2,S2)を使って前述した手法で推測し、露光値ExがEx>E2のときは(E2,S2),(E3,S3)を使って推測すればよい。標本点を多くすればより確度の高い電子シャッタ値の推測が行える。
【0050】
ステップ26からステップ29は、実施例1のステップ14からステップ17と同じである。
【0051】
以上説明したように、本実施例によれば、静止画像撮像におけるより確度の高い電子シャッタ値の推定ができる。
【0052】
なお実施例では有線で撮像ユニットと外部機器を接続して通信をしているが本発明はこれに限られるものではなく、無線で画像信号及びコマンド等を通信するものも含む。
【0053】
更に本実施例では電子シャッタ値推測手段は演算により電子シャッタ値を推測する例を示したがこれをROM等を用いて実現しても良い。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮像する画像が適正な露出となるように、撮像素子駆動速度変更後の撮像素子の電子シャッタ値を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の動作を示すフローチャート
【図2】 実施例2の動作を示すフローチャート
【図3】 実施例2における電子シャッタ値推測手法の説明図
【図4】 従来例の説明図
【符号の説明】
41 撮像ユニット
42 コンピュータ
43 PCMCIA規格の接続端子
402 CCD
407 制御ユニット
408 自動露出制御部
410 外部接続用インターフェース
Claims (3)
- 撮像素子から取り出された撮像データを蓄積する記憶手段と、
前記撮像素子から撮像データを取り出して前記記憶手段に蓄積する際の前記撮像素子の動作タイミングを制御するクロックの速度を制御しているタイミング制御手段と、
前記タイミング制御手段によって制御されるクロックの数に基づいて前記撮像素子の露光時間を制御する電子シャッタ手段とを有し、
前記タイミング制御手段によるクロックの速度の変更があった場合に、当該クロックの速度の変更に伴い前記撮像素子の露光時間が変化しないように当該クロックの速度の変更前の露光時間を示す情報に基づいて前記電子シャッタ手段を制御することを特徴とする信号処理装置。 - 前記信号装置は、前記クロックの速度をファインダー表示のための速度から静止画像の撮像を行うための速度へ変えた際に、当該クロックの速度の変更に伴い前記撮像素子の露光時間が変化しないように当該クロックの速度の変更前の露光時間を示す情報に基づいて前記電子シャッタ手段を制御することを特徴とする請求項1記載の信号処理装置。
- 撮像素子から取り出された撮像データを記憶手段に蓄積する記憶ステップと、
前記撮像素子から撮像データを取り出して前記記憶手段に蓄積する際の前記撮像素子の動作タイミングを制御するクロックの速度を制御しているタイミング制御ステップと、
前記タイミング制御手段によって制御されるクロックの数に基づいて前記撮像素子の露光時間を制御する電子シャッタステップとを有し、
前記タイミング制御ステップによるクロックの速度の変更があった場合に、当該クロックの速度の変更に伴い前記撮像素子の露光時間が変化しないように当該クロックの速度の変更前の露光時間を示す情報に基づいて前記電子シャッタステップを制御することを特徴とする信号処理方法。
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JP2003139780A JP3944115B2 (ja) | 2003-05-19 | 2003-05-19 | 信号処理装置および信号処理方法 |
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