JP4084222B2

JP4084222B2 - ディジタル・カメラおよびその制御方法

Info

Publication number: JP4084222B2
Application number: JP2003086884A
Authority: JP
Inventors: 政勝久保田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004297432A

Description

【０００１】
【技術分野】
この発明は，ディジタル・カメラおよびその制御方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ＣＣＤなどの固体電子撮像素子は，ダイナミック・レンジが比較的狭い。このために，被写体を撮像し，高感度の画像データと低感度の画像データとを得，高感度の画像データと低感度の画像データとを合成し，合成画像データを得ることが考えられている（例えば，特許文献１参照）。ダイナミック・レンジの広い画像が得られる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平9-205589号公報
【０００４】
高感度画像データと低感度画像データとをシリアルに出力する場合とパラレルに出力する場合とが考えられる。シリアルに出力する場合には，ハードウエアの構成が比較的簡単となるが一駒分の画像データの出力が終了するまでの時間が比較的長くかかる。画像データの出力が終了しなければ，シャッタ・レリーズができないので，次の駒の撮像を行うまでの時間がかかり，シャッタ・チャンスを逃してしまうことがある。高感度画像データと低感度画像データとをパラレルに出力する場合には，一駒分の画像データの出力が終了するまでの時間が比較的短くて済むが，ハードウエアの構成が比較的煩雑となる。
【０００５】
【発明の開示】
この発明は，高感度画像データと低感度画像データとをシリアルに出力する場合であっても，次の駒の撮像を行うまでの時間を短縮できるようにすることを目的とする。
【０００６】
この発明によるディジタル・カメラは，シャッタ・レリーズにより被写体を撮像し，被写体像を表す高感度画像データの出力後に上記被写体像を表す低感度画像データを出力する固体電子撮像装置，上記固体電子撮像装置からの上記高感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズを禁止し，上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズを許可するシャッタ・レリーズ制御手段，上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったかどうかを判定する判定手段，ならびに上記判定手段により上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったと判定されたことに応じて上記高感度画像データを記録媒体に記録し，上記判定手段により上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがなかったと判定されたことに応じて上記高感度画像データおよび上記低感度画像データを記録媒体に記録する記録制御手段を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この発明は，上記ディジタル・カメラに適した制御方法も提供している。すなわち，この方法は，シャッタ・レリーズにより被写体を撮像し，被写体像を表す高感度画像データの出力後に上記被写体像を表す低感度画像データを固体電子撮像装置から出力し，上記固体電子撮像装置からの上記高感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズを禁止し，上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズを許可し，上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったかどうかを判定し，上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったと判定されたことに応じて上記高感度画像データを記録媒体に記録し，上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがなかったと判定されたことに応じて上記高感度画像データおよび上記低感度画像データを記録媒体に記録するものである。
【０００８】
この発明によると，被写体を撮像することにより，被写体像を表す高感度画像データと低感度画像データとが出力される。低感度画像データは高感度画像データの出力後に出力される。高感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズが禁止されるが，低感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズが許可される。
【０００９】
低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったかどうかが判断される。低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあった場合には，高感度画像データが記録媒体に記録され，低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがなかった場合には，高感度画像データおよび低感度画像データが記録媒体に記録される。
【００１０】
低感度画像データの出力中であってもシャッタ・レリーズが許可されるので，撮像後から次の駒の撮像を許可するまでの時間が短縮される。シャッタ・チャンスを逃してしまうことを未然に防止できる。
【００１１】
上記記録制御手段は，たとえば，上記判定手段により上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったと判定されたことに応じて上記高感度画像データのレベルを上げて記録媒体に記録し，上記判定手段により上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがなかったと判定されたことに応じて上記高感度画像データと上記低感度画像データとの合成画像データを記録媒体に記録するものである。
【００１２】
低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあった場合には，高感度画像データのレベルが上げられて（係数倍画像データ）記録媒体に記録される。比較的明るい画像が得られる。低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあった場合には，低感度画像データと高感度画像データとが合成され，合成画像データが記録媒体に記録される。ダイナミック・レンジの広い画像が得られる。
【００１３】
シャッタ・レリーズは，たとえば，シャッタ・レリーズ・ボタンの押下に応じて行われる。
【００１４】
上記判定手段により，上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったと判定されたことに応じて，上記記録媒体に記録された対応する低感度画像データをクリアするクリア手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００１５】
【実施例の説明】
図１は，この発明の実施例によるディジタル・スチル・カメラに用いられるＣＣＤ１の一部を模式的に示している。
【００１６】
ＣＣＤ１には，多数のフォトダイオード２または３が水平方向および垂直方向に配列されている。奇数列奇数行には高感度用フォトダイオード２が配列され，偶数列偶数行には低感度用フォトダイオード３が配列されている。高感度用フォトダイオード２の受光領域は，低感度用フォトダイオード３の受光領域よりも大きい（例えば，４倍）。
【００１７】
高感度用フォトダイオード２の右側には，高感度用フォトダイオード２に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送させるための第１の垂直転送路４が形成されている。低感度用フォトダイオード３の右側には，低感度用フォトダイオード３に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送させるための第２の垂直転送路５が形成されている。第１の垂直転送路４および第２の垂直転送路５の出力側には信号電荷を水平方向に転送するための水平転送路６が形成されている。水平転送路６の出力側には増幅回路７が形成されている。
【００１８】
高感度用フォトダイオード２に蓄積された信号電荷が高感度映像信号としてＣＣＤ１から出力される。また，低感度用フォトダイオード３に蓄積された信号電荷が低感度映像信号として高感度映像信号の出力後にＣＣＤ１から出力される。
【００１９】
図２は，高感度映像信号と低感度映像信号とを合成（加算）する様子を示している。
【００２０】
横軸がＣＣＤ１の露光量であり，縦軸が得られる映像信号レベルを示している。
【００２１】
上述したように，高感度用フォトダイオード２の受光領域は，低感度用のフォトダイオード３の受光領域よりも大きい。このために，同じ輝度の被写体を撮像して得られる映像信号のレベルは，低感度映像信号よりも高感度映像信号の方が高い。高感度映像信号は所定のしきい値th以上の露光量となると飽和する。この実施例によるディジタル・スチル・カメラにおいては，高感度映像信号と低感度映像信号とが加算され，合成映像信号が生成される。合成映像信号によりダイナミック・レンジが広がった被写体像が得られる。
【００２２】
図３は，高感度映像信号のレベルを調整した様子を示している。
【００２３】
横軸がＣＣＤの露光量であり，縦軸が得られる映像信号レベルを示している。
【００２４】
この実施例においては，高感度映像信号と低感度映像信号とを加算して合成映像信号を生成できるほか，高感度映像信号に所定の係数を乗じた映像信号（係数倍映像信号）を生成することもできる。係数倍することにより，被写体輝度が低い場合でも比較的明るい被写体像を得ることができる。
【００２５】
シャッタ・レリーズ・ボタンの押下に応じて，被写体が撮像され，高感度映像信号および低感度映像信号が順に出力される。この実施例によるディジタル・スチル・カメラにおいては，高感度映像信号の出力中は，次の駒の撮像のためにシャッタ・レリーズ・ボタンを押下することは禁止されるが，低感度映像信号の出力中は，シャッタ・レリーズ・ボタンの押下が許可される。次の駒の撮像までの間隔を短縮でき，シャッタ・チャンスを逃さずに済む。
【００２６】
高感度映像信号と低感度映像信号とが得られた場合には，合成映像信号（合成画像データ）が生成される。生成された合成画像データがメモリ・カードに記録される。低感度映像信号の出力中にシャッタ・レリーズ・ボタンが押されて高感度映像信号が得られた場合には，係数映像信号（係数画像データ）が生成される。生成された係数画像データがメモリ・カードに記録される。
【００２７】
図４は，ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【００２８】
ディジタル・スチル・カメラの全体の動作は，ＣＰＵ10によって統括される。
【００２９】
ディジタル・スチル・カメラには，操作装置11が含まれている。この操作装置11には，二段ストローク・タイプのシャッタ・レリーズ・ボタン，モード設定スイッチ，ストロボ発光スイッチなどが含まれている。操作装置11からの出力信号は，ＣＰＵ10に与えられる。
【００３０】
ディジタル・スチル・カメラは，ストロボ撮影が可能であり，そのためにＣＰＵ10によって発光制御されるストロボ発光装置12が含まれている。また，ストロボ発光装置12からの発光量を一定に保つために受光センサ13が設けられている。受光センサ13から出力される受光信号は，ＣＰＵ10に入力する。
【００３１】
ＣＣＤ１の受光面前方には，レンズ駆動回路14によってそのズーム量が制御されるズーム・レンズ17，絞り駆動回路15により絞り値が制御される絞り18，赤外線カット・フィルタ19および光学的ロウ・パス・フィルタ20が設けられている。これらのズーム・レンズ17，絞り18，赤外線カット・フィルタ19および光学的ロウ・パス・フィルタ20を透過した光はＣＣＤ１の受光面上に入射し，被写体像が結像する。撮像素子駆動回路16によってＣＣＤ１が駆動させられ，ＣＣＤ１から被写体像を表す高感度映像信号および低感度映像信号が順に出力される。
【００３２】
高感度映像信号および低感度映像信号は，アナログ信号処理回路21においてガンマ補正，白バランス調整などの所定のアナログ信号処理が行われる。アナログ信号処理回路21から出力された映像信号は，アナログ／ディジタル変換回路22においてディジタル画像データに変換される。
【００３３】
ディジタル画像データは，ディジタル信号処理回路25において輝度データおよび色差データの生成など所定のディジタル信号処理が行われる。生成された輝度データおよび色差データが表示制御回路30に与えられる。表示装置31の表示画面上に撮像された被写体像が表示される。
【００３４】
シャッタ・レリーズ・ボタンの第１段階の押下があると，上述のようにして生成された輝度データは，ＣＰＵ10に与えられ，合焦量および露光量が算出される。算出された合焦量にもとづいて合焦するように，ズーム・レンズ17が制御され，かつ算出された露光量にもとづいて適正露光となるように，絞り18の絞り値およびシャッタ速度がそれぞれ決定される。
【００３５】
シャッタ・レリーズ・ボタンの第２段階の押下があると，被写体が撮像され，ＣＣＤ１からは高感度映像信号および低感度映像信号が順に出力される。上述したように，低感度映像信号から低感度の輝度データおよび色差データが生成され，高感度映像信号から高感度の輝度データおよび色差データが生成される。生成された低感度の輝度データおよび色差データならびに高感度の輝度データおよび色差データが積算回路27に与えられ，図２に示したように加算処理が行われる。加算処理により得られた合成画像データが，圧縮／伸張処理回路26に与えられる。圧縮／伸張処理回路26においてＪＰＥＧ（joint photographic experts group）にもとづくデータ圧縮が行われる。圧縮された合成画像データがメモリ制御回路28によってメモリ・カード29に記録される。メモリ・カード29には，ダイナミック・レンジの広い被写体像を表す画像データが記録されることとなる。
【００３６】
上述したように，ＣＣＤ１から高感度映像信号が出力されている間は次の駒の撮像のためにシャッタ・レリーズ・ボタンの押下は禁止されるが，低感度映像信号が出力されている間は次の駒の撮像のためにシャッタ・レリーズ・ボタンの押下は許可される。低感度映像信号が出力されている間にシャッタ・レリーズ・ボタンが押されると，ＣＣＤ１から出力された高感度映像信号は，上述のようにして高感度画像データに変換される。変換された高感度画像データは，図３に示したように，そのレベルが係数倍される。係数倍された画像データ（輝度データおよび色差データ）が圧縮／伸張処理回路26において圧縮され，メモリ・カード29に記録される。
【００３７】
ディジタル・スチル・カメラは再生機能も有しているが，ここでは説明を省略する。
【００３８】
図５は，ディジタル・スチル・カメラの処理手順を示すフローチャートである。
【００３９】
ディジタル・スチル・カメラの電源がオンされ，撮像モードが設定されると，シャッタ・レリーズ・ボタンの押下が許可される（ステップ41）。シャッタ・レリーズ・ボタンが押されると（第１段階の押下）（ステップ42でＹＥＳ），撮像により得られる画像データ（合成画像データまたは係数倍画像データ）のメイン・メモリ24への記録位置（アドレス）が設定される（ステップ43）。すると，高感度映像信号の出力中に次の駒の撮像は行われないようにするために，シャッタ・レリーズ・ボタンの押下は禁止される（ステップ44）。
【００４０】
上述したようにして輝度データが生成され，生成された輝度データにもとづいてＡＥ（自動露光）処理およびＡＦ（自動合焦）処理が行われる。シャッタ・レリーズ・ボタンの第２段階の押下に応じて，ＣＣＤ１が露光される（ステップ45）。ＣＣＤ１から被写体像を表す高感度映像信号の出力が開始される（ステップ46）。高感度映像信号は，上述したように，高感度画像データに変換され，メイン・メモリ24に書き込まれていく。高感度映像信号の出力が終了し，高感度画像データのメイン・メモリ24への記録が終了すると（ステップ47でＹＥＳ），次の駒の被写体像を表す画像データを記録できるほどの空き容量がメイン・メモリ24にあるかどうかが確認される（ステップ48）。
【００４１】
空き容量がメイン・メモリ24にあれば（ステップ48でＹＥＳ），ＣＣＤ１から高感度映像信号の出力が終了しているので，シャッタ・レリーズ・ボタンの押下が許可される（ステップ49）。高感度映像信号の出力につづいてＣＣＤ１から低感度映像信号の出力が開始される（ステップ50）。低感度映像信号は，低感度画像データに変換され，メイン・メモリ24に順次書き込まれていく。
【００４２】
低感度映像信号の出力中にシャッタ・レリーズ・ボタンが押されなければ（ステップ51でＮＯ，ステップ58でＹＥＳ），高感度画像データと低感度画像データとから合成画像データが生成される。生成された合成画像データがメモリ・カード29に記録される（ステップ57）。
【００４３】
低感度映像信号の出力中にシャッタ・レリーズ・ボタンが押されると（ステップ51でＹＥＳ），ＣＣＤ１に残っている低感度信号電荷が高速に掃き出される（ステップ52）。低感度画像データが記録された領域上に次の撮像によって得られる高感度画像データが書き込まれていくように，メイン・メモリ24への記録位置が設定される（ステップ53）。次の撮像によって得られる高感度画像データがメイン・メモリ24に書き込まれることにより，低感度画像データは，消去されることとなる。高感度画像データから係数倍画像データが生成され，生成された係数倍画像データがメモリ・カード29に記録される（ステップ54）。
【００４４】
高感度画像映像信号の出力が終了したときに，メイン・メモリ24に空き容量が無ければ（ステップ48でＮＯ），シャッタ・レリーズ・ボタンの押下は許可されない。ＣＣＤ１から低感度映像信号の読み出しが開始され（ステップ55），低感度画像データがメイン・メモリ24に順次書き込まれていく。ＣＣＤ１からの低感度映像信号の出力が終了すると（ステップ56でＹＥＳ），上述したように高感度画像データと低感度画像データとから合成画像データが生成され，メモリ・カード29に記録される（ステップ57）。
【００４５】
図６は，ディジタル・スチル・カメラを用いた撮像処理を示すタイム・チャートである。
【００４６】
時刻ｔ01においてシャッタ・レリーズ・ボタンの第１段階の押下があると，被写体が撮像され，上述のように輝度データが得られる。得られた輝度データにもとづいてＡＥおよびＡＦが行われる。シャッタ・レリーズ・ボタンの第二段階の押下に応じて，露光され被写体が撮像される（１駒目の撮像）。時刻ｔ02となると，シャッタ18が閉じられ，露光が終了する。
【００４７】
時刻ｔ02となると，ＣＣＤ１から高感度映像信号が出力され，高感度画像データがメイン・メモリ24に書き込まれていく。時刻ｔ03となると，メイン・メモリ24への高感度画像データの書き込みが終了する。ＣＣＤ１から高感度映像信号が出力されている間（高感度画像データがメイン・メモリ24に書き込まれている間）は，上述したように，シャッタ・レリーズ・ボタンの押下が禁止される。
【００４８】
時刻ｔ03となると，ＣＣＤ１から低感度映像信号が出力され，低感度画像データがメイン・メモリ24に書き込まれていく。ＣＣＤ１からの高感度映像信号出力が終了した時刻ｔ03となると，シャッタ・レリーズ・ボタンの押下が許可される。したがって，１駒目から次の２駒目までの最短撮像間隔は（ｔ03−ｔ01）となる。ＣＣＤ１からの低感度映像信号の出力が時刻ｔ04において終了すると，メイン・メモリに記録された高感度画像データおよび低感度画像データが読み出され，合成画像データが生成される。生成された合成画像データを用いて時刻ｔ07までの間にＹＣ処理が行われ，輝度データおよび色差データが生成される。
【００４９】
その後，時刻ｔ07からｔ08までの間にＪＰＥＧ圧縮処理が行われる。そして，時刻ｔ09からｔ10までの間に，圧縮された画像データがメモリ・カード29に記録される。
【００５０】
時刻ｔ03において，２駒目の被写体像の撮像のためにシャッタ・レリーズ・ボタンの第１段階の押下があると，１駒目の被写体像を表す画像データについての輝度データおよび色差データの生成処理，圧縮処理，記録処理と並行して，シャッタ・レリーズ・ボタンの第２段階の押下に応じて，ＣＣＤ１の露光，高感度画像映像信号の出力（時刻ｔ05からｔ06），低感度映像信号の出力（時刻ｔ06からｔ08），輝度データおよび色差データ生成処理（時刻ｔ08からｔ10），圧縮処理（時刻ｔ10からｔ12）および記録処理（時刻ｔ12からｔ13）が行われる。
【００５１】
通常のシーケンシャル処理が行われる場合であれば，１駒目の撮像の後に２駒目の撮像のためにシャッタ・レリーズ・ボタンの押下の許可は，１駒目の被写体像を表す画像データがメモリ・カードに記録された後となるから，時刻ｔ11後となる。また，従来の並列処理であっても，１駒目の撮像の後に２駒目の撮像のためのシャッタ・レリーズ・ボタンの押下の許可は，低感度画像データがメイン・メモリ24に書き込まれた後となるから，時刻ｔ04後となる。
【００５２】
この実施例によるディジタル・スチル・カメラにおいては，高感度画像データがメイン・メモリ24に書き込まれた後の時刻ｔ03後であれば，２駒目の撮像のためのシャッタ・レリーズ・ボタンの押下が許可される。シーケンシャル処理の場合と比べて（ｔ11−ｔ03）の時間，従来の並列処理の場合と比べても（ｔ04−ｔ03）の時間，最短撮像間隔が短くなる。撮像直後のシャッタ・チャンスを逃してしまうことを未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＣＤの模式図である。
【図２】合成映像信号の生成過程を示している。
【図３】係数倍映像信号の生成過程を示している。
【図４】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図５】ディジタル・スチル・カメラの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】被写体を撮像するときのタイム・チャートを示している。
【符号の説明】
１ＣＣＤ
２高感度用フォトダイオード
３低感度用フォトダイオード
10 ＣＰＵ
11 操作装置
24 メイン・メモリ
25 ディジタル信号処理回路

Claims

シャッタ・レリーズにより被写体を撮像し，被写体像を表す高感度画像データの出力後に上記被写体像を表す低感度画像データを出力する固体電子撮像装置，
上記固体電子撮像装置からの上記高感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズを禁止し，上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズを許可するシャッタ・レリーズ制御手段，
上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったかどうかを判定する判定手段，ならびに
上記判定手段により上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったと判定されたことに応じて上記高感度画像データを記録媒体に記録し，上記判定手段により上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがなかったと判定されたことに応じて上記高感度画像データおよび上記低感度画像データを記録媒体に記録する記録制御手段，
を備えたディジタル・カメラ。
上記記録制御手段は，上記判定手段により上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったと判定されたことに応じて上記高感度画像データのレベルを上げて記録媒体に記録し，上記判定手段により上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがなかったと判定されたことに応じて上記高感度画像データと上記低感度画像データとの合成画像データを記録媒体に記録するものである，
請求項１に記載のディジタル・カメラ。
シャッタ・レリーズ・ボタンの押下に応じてシャッタ・レリーズが行われるものである，
請求項１に記載のディジタル・カメラ。
シャッタ・レリーズにより被写体を撮像し，被写体像を表す高感度画像データの出力後に上記被写体像を表す低感度画像データを固体電子撮像装置から出力し，
上記固体電子撮像装置からの上記高感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズを禁止し，上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中はシャッタ・レリーズを許可し，
上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったかどうかを判定し，
上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがあったと判定されたことに応じて上記高感度画像データを記録媒体に記録し，上記固体電子撮像装置からの上記低感度画像データの出力中にシャッタ・レリーズがなかったと判定されたことに応じて上記高感度画像データおよび上記低感度画像データを記録媒体に記録する，
ディジタル・カメラの制御方法。