JP4141800B2 - デジタルカメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタルカメラ、詳しくはデジタルカメラにおける画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラにおいて、撮像素子の画素数は、画素サイズの小型化に伴い、一般的に普及機で使用される1/3〜1/2型クラスのＣＣＤであっても300万〜500万画素と多画素化が進んでいる。一方、内蔵されるＬＣＤなどの表示手段は、依然10万画素前後の物が使われている。これはＬＣＤの画素サイズが小さくなるよりも、機器の小型化が先行したため、カメラ本体の大きさに寄与率の高いＬＣＤは、使用される画面サイズが、年々小さくなってきていることが原因の一つとしてあげられる。
【０００３】
ＣＣＤにおいては、構造的に小型化に有利なインターレースタイプが主流となっている。しかし、インターレースタイプのＣＣＤであっても、画素サイズの小型化に伴い、垂直転送路のポテンシャル井戸の容量低下から、従来の２フィールドに分けての全画素読出し方式から、３フィールドや４フィールドに分けて全画素を読み出すタイプのものが主流になりつつある。
【０００４】
３フィールドなどの奇数フィールドで読み出す原色フィルタタイプのＣＣＤであれば、１フィールド内に３原色全てが揃うことになるため、１フィールドだけで１枚の画像を構成することができる。このとき例えば、アスペクト比４：３の500万画素のＣＣＤであれば、記録に使用される垂直段数は通常1944ラインで、３フィールドで読み出す場合であれば、１フィールドあたりはその１／３の648ラインということになる。
【０００５】
通常ＣＣＤは、最低２つの駆動方式を持つ。モニタリング時のフレーミングの為に、垂直方向で読み出すラインを限定し、垂直ライン数を、テレビ用の映像信号の片フィールドのライン数に近い２５０ライン前後で読み出すと共に、１画面を読み出す時間も、フレーミングに支障をきたさないよう画面の更新スピードを1/60〜1/15sec程度にする所謂ドラフトモードと、上述の全画素を読み出すためのフレーム読出しモードがそれである。なお、上述の500万画素ＣＣＤの例の場合、フレーム読出しモードの１フィールドを読み出す時間は、垂直ライン数が約３倍なので、ドラフトモードと水平駆動周波数を変更しなければ、1/20〜1/5secとなる。
【０００６】
このように異なる垂直ライン数で、異なる解像度の画像を得るのに、ＣＣＤの駆動モードを変更することで、比較的高速に得ることができるようなＣＣＤが近年多くなってきている。また、ＣＭＯＳセンサのようにランダムアクセスが可能な撮像素子であれば、全画角の中から任意に一部分を切り出し、撮像素子から出力される画像の解像度を変更できることは言うまでもない。しかし、現在デジタルカメラで使用される撮像素子としては、固定パターンノイズの問題等でＣＭＯＳセンサを使用することは稀である。
本発明の説明では、基本的に表示素子のサイズそのものは取り上げないので、解像度という用語は垂直あるいは水平の画素数のことを言う。特に、垂直の画素数は、ライン数と表現することがある。
【０００７】
ここで最初に説明したＬＣＤの状況と合わせて考えたとき、上述のように撮像素子としては、比較的高速に異なる解像度のモニタリングができるにも係わらず、垂直段数200ライン程度のＬＣＤに出力するのであればドラフトモードを使用すれば解像度的には問題なく、わざわざフレーム読出しモードを使ってモニタリングを行うということは、電力消費が大きくなるなどの理由で、考えられていなかった。
【０００８】
しかしながら、高い解像度を必要とするモニタリング状態が、フォーカス調整手段を持つデジタルカメラを使用する上で存在する。合焦状態を確認する場合がそれに当たる。撮影者が表示手段に出力されるモニタリング画像を見ながらフォーカス位置を調整するマニュアルフォーカス機能を持たせ、合焦状態を確認するために、画面の一部を拡大表示させるようにしたデジタルカメラがある（例えば、特許文献１、特許文献２ 参照。）。オートフォーカスの場合でも、合焦状態を確認するために画像の一部、或いはフォーカスエリアを、オートフォーカス動作が終了した際、一時的に画面全体、或いは一部に拡大画像を表示する機能を持たせたデジタルカメラなどが種々考案されている（例えば特許文献３ 参照。）。
【０００９】
これらの例では、従来からＣＣＤに用意されているドラフトモードを使用したまま、画像処理ＬＳＩで拡大表示しているために、結局表示手段の解像度に対し、撮像素子から得られる映像信号の解像度の方が低くなってしまい、拡大したにもかかわらず、あまり合焦状態が分からないといった状態に陥っている。
【００１０】
逆に表示手段よりも多数の画素をもつ撮像素子を常に全画素読み出すようにし、画像処理ＬＳＩで間引き処理を施すようにした例がある（例えば、特許文献２参照。）。150万画素クラスのプログレッシブタイプのＣＣＤであれば1/7.5sec程度で全画素の読出しが可能であった。近年使用されている300万画素クラスのＣＣＤでは、プログレッシブタイプのものはまだ存在しない。またそのような撮像素子が今後出来たと仮定して、常に撮像素子で許容される最高の周波数で水平駆動をし、１画面を得るようになっても、単純計算で150万画素の倍の時間がかかり、且つ高速に駆動するために周辺ＩＣの消費電力が、定常的に多くなってしまう。逆に水平駆動周波数を遅くした場合は、消費する電力は減少するものの、モニタリング中の画面の更新レートが遅くなってしまい、合焦のための操作をする以前に、非常に使い勝手の悪いカメラになってしまう。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１９６３０１号公報（請求項１、第５図）
【特許文献２】
特開平１１−２９８７９１号公報（請求項１、第３図）
【特許文献３】
特開２００１−２１１３５１号公報（第４頁 段落００３０、第５、６図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたもので、２種類以上の画素数読み出しのできる駆動モードを有し、表示手段よりも画素数の多い撮像素子を用い、マニュアルフォーカスの際などに、撮影者がより正確な合焦状態の確認ができるよう、撮像素子の駆動方法を、解像度を増すような駆動に変更すると共に、その変更により生ずる筈のフレームレートの低下を回避するよう回路構成を工夫することで、更に撮影者の使い勝手を向上させようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１では、２種類以上の画素数読み出しのできる駆動モードを有する撮像素子と、該撮像素子の全画素数よりも少ない画素数を有する画像表示手段と、前記撮像素子を駆動するタイミングジェネレータと、該タイミングジェネレータの入力クロックを任意の周波数に変更するためのクロックジェネレータと、前記撮像素子から得られる全体画像の一部の領域を、所定の拡大率までの任意の拡大率に拡大して前記画像表示手段に表示させ得る拡大表示設定手段とを有し、拡大表示させるべき領域の解像度が、前記画像表示手段の解像度以上となるよう前記駆動モードのうち拡大表示前の駆動モードに比べ読み出す画素数が多い駆動モードを選択し、前記駆動モード選択時に前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を変更することで、前記撮像素子から１画面分が出力される画像の更新レートを変えないようにすることができ、前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を変更しても、前記撮像素子に出力される電子シャッタのパルス間隔を変更しないことによって露光量を変えないことを特徴とする。
【００１４】
請求項２では、請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、表示画像内の任意の場所を指定するための指定手段を更に具備し、前記表示画像の拡大は、前記指定手段によって指定した場所を中心に行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項３では、請求項１または２に記載のデジタルカメラにおいて、マニュアルフォーカス機能をさらに有し、該マニュアルフォーカス機能を使用中は、自動的に、もしくは前記拡大表示設定手段への入力により、前記画像表示手段に拡大画像を表示することを特徴とする。
【００１７】
請求項４では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、オートフォーカス機能をさらに有し、撮影のためのレリーズの動作を２段押しとし、その１段目の操作でフォーカス動作と共に前記画像表示手段に拡大画像を表示することを特徴とする。
請求項５では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記画像表示手段に拡大画像が表示されていても、画像撮影のためのレリーズが押されたときは全画像が記録されることを特徴とする。
【００１８】
請求項６では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記拡大表示設定手段に拡大を指定する入力があっても、１回目の入力では、前記ＣＣＤの駆動モードを変更させない状態での最大の拡大画像を表示することを特徴とする。
請求項７では、請求項６に記載のデジタルカメラにおいて、前記拡大表示設定手段に対し２回目の入力があったとき、前記撮像素子の駆動モードを変更することを特徴とする。
【００１９】
請求項８では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記拡大表示設定手段に拡大を指定する入力が所定時間以上連続した場合、前記撮像素子の駆動モードを変更することを特徴とする。
請求項９では、請求項３ないし８のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記撮像素子の駆動モードの変更があったとき、前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を変更させるか否かの設定を切り替える切り替えスイッチを設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０では、請求項９に記載のデジタルカメラにおいて、電源容量チェック手段をさらに有し、該チェック機能が、電源容量が所定量より小さくなったことを検知したら、前記切り替えスイッチの設定如何に関わらず、前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を大きくさせないことを特徴とする。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明を実施するためのデジタルカメラの回路例である。
同図において、符号０は鏡胴ユニット、１はＣＣＤ、２はズーム機構、３はシャッタ機構、４はフォーカス機構、５はタイミングジェネレータ（ＴＧ）、６はコリレートダブルサンプリング（ＣＤＳ）、７はオートゲインコントローラ（ＡＧＣ）、８はアナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）、９は画像処理ＬＳＩ、１０は画像処理部、１１は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、１２はモータドライバ、１３はクロックジェネレータ、１４は液晶表示装置（ＬＣＤ）、１５はビデオアンプ、１６は外部テレビ、１７は拡大表示設定手段、１８は拡大表示位置指示手段、１９はＳＤＲＡＭ、２０はプログラムＲＡＭ、２１はカードコントローラ、２２は記録メディア、２３、２４はクロック発生用発振器、２５は電源容量チェック手段をそれぞれ示す。以下参照するときは括弧内に表記のあるものはその表記で代用する。
【００２５】
本実施例の動作を簡単に説明する。
ＣＣＤ１としては、300万画素タイプのものを用いた。このＣＣＤ１はインターレースタイプで、全画素の読出し、すなわち、フレーム読出しは３フィールドに分けて行われるタイプのものとする。フィルタタイプは原色フィルタとする。
撮影者によって、鏡胴ユニット０のなかのズーム機構２、およびフォーカス機構４がモータドライバ１２を経由して操作され、ＣＣＤ１に所望の被写体領域が画像として投影される。ＣＣＤ１はＴＧ５からのクロックで駆動され、得られた画像データは、ＣＤＳ６でダブルサンプリングされてリセットノイズを取り除かれ、ＡＧＣ７で信号レベルを調整されて、ＡＤＣ８に入りアナログデータがデジタルデータに変換される。
【００２６】
このデジタルデータは画像処理ＬＳＩ９の中の画像処理部１０に取り込まれ、プログラムＲＡＭ２０から処理手順を読み込んだＣＰＵ１１からの指令により各種の処理が行われる。処理の１つとして、ＬＣＤ１４への画像表示がある。ＬＣＤ１４への画像表示のため、ＣＣＤ１は基本的には後述のドラフトモードで駆動される。フォーカス状態をより詳しく確認したいとき、撮影者が拡大表示設定手段１７を操作することによって、ＬＣＤ１４に画像の一部が拡大されて表示される。このとき、ＣＣＤ１の駆動モードを後述のフレームモードに切り換えることができ、必要があればそれに伴って、水平駆動周波数を高めることもできる。水平駆動周波数は画像処理ＬＳＩ９からの指令により、クロックジェネレータ１３の駆動周波数を変えてＴＧ５に供給することで変更する。また、駆動モードの切り替え、露光量制御のための電子シャッタの出力なども、ＣＰＵ１１から制御されＴＧ５から相応のパルスが出力される。
以下必要に応じてさらに詳しく説明する。
【００２７】
図２はフレーム読み出しモードの概要を説明するためのＣＣＤの構成の一部を示す図である。
同図において、符号２５、２６は第１フィールドの垂直画素列、２７、２８は第２フィールドの垂直画素列、２９、３０は第３フィールドの垂直画素列、３１、３２、３３は各フィールド用の水平転送路、３４、３５、３６は各フィールド用の出力アンプをそれぞれ示す。
図３はドラフトモードの概要を説明するための図２と同様の図である。
同図において、符号３７、３８は垂直画素列、３９は水平転送路、４０は出力アンプをそれぞれ示す。
【００２８】
また、両図において、符号Ｒは赤フィルタのかかった画素、Ｇｂ、Ｇｒは緑フィルタのかかった画素、Ｂは青フィルタのかかった画素をそれぞれ示す。
両図において、斜線のかかった画素が対応するフィールドにおいて読み出しの対象となっている画素である。
図２で分かるように、フレーム読出しモードにおけるどの１フィールドでも、全ての色が揃うようになっている。また、図３に示すドラフトモードは、垂直１２画素中の２画素が読み出される駆動モードになっているものとする。
【００２９】
それぞれのモードにおける垂直段数は、300万画素の場合、2048×1536画素を記録画素数とすることが一般的であるので、ドラフトモードの場合は、1536×(2／12)で有効256ライン、フレーム読出しモードの１フィールド当たりの垂直段数は、1536／3で有効512ラインであるものとする。なお、アスペクト比を維持するために、水平方向の間引きを、後段の画像処理ＬＳＩ９の画像処理部１０内で行われるものとする。また、それぞれのモードで一画面をＣＣＤ１から読み出すための時間は、水平転送周波数を変更しなければ、有効垂直ライン数の比に等しくなるものとする。
【００３０】
このＣＣＤ１で動作保証される最も速い水平駆動周波数を24MHzとし、その周波数で駆動した場合、ドラフトモードでのフレームレートは30fps（フレーム／秒）になるものとする。但し、このデジタルカメラは消費電力の低下を目的に、ドラフトモードでの駆動は12MHzで行われ、フレームレートは15fpsで通常のモニタリングは行われているものとする。
【００３１】
ＴＧ５の発振源となっているのがクロックジェネレータ１３で、その周波数は、ＣＰＵ１１からの制御により、任意に周波数を変更できる機能を持っているものとする。また、この例におけるカメラは、固定絞りで、ＴＧ５から出力される電子シャッタによってのみ、露出の制御が可能になっているものとする。露出の制御は、画像処理部１０から出力される露出評価値をＣＰＵ１１が受け、その評価値に基ずいて、ＣＰＵ１１から適正となるための電子シャッタ本数をＴＧ５に設定している。
【００３２】
また、フォーカス手段４を持ちあわせており、記録の際には自動的にピント合わせをする、所謂山登りＡＦが行われる。更に手動でのフォーカス位置調整も行えるようになっており、マニュアルフォーカスの際、ピント状態を視認しやすくするために、ＬＣＤ１４の表示画面の或る一部を拡大する機能を持っている。ＬＣＤ１４は例えば320×240の約8万画素のものとする。
【００３３】
ＡＧＣ７においては、ＣＣＤ１とＡＤＣ８のダイナミックレンジの整合をとるため基準ゲインとよばれるゲイン量がかけられる。適正な信号量になった映像信号はＡＤＣ８でアナログ信号からデジタル信号へ変換され、画像処理部１０へ送られる。画像処理部１０の内部では、ぺデスタル処理、色分離処理、補間処理、ホワイトバランス処理、γ処理、ＲＧＢ→ＹＵＶ処理などがなされ、モニタリングの場合は、画像が連続的にＬＣＤ１４に出力される。
【００３４】
画像記録の際は記録フレームの露光後、メカニカルのシャッタ機構３を閉じ、ＣＣＤ１の駆動をフレーム読出しモードに設定し、全画素を読み出した後、モニタリングと同様の処理を施し、ＪＰＥＧ圧縮し、記録メディア２２に記録する。以上が本実施例におけるデジタルカメラの基本動作である。
【００３５】
次に、ＣＣＤ１の有効垂直ライン数とＬＣＤ１４の垂直ライン数との関係について述べる。
図４は撮像素子上の画像と、表示素子上の画像の様子を、縦横の画素数との関係で模式的に示した図である。
同図において符号４１はＣＣＤの有効画面、４２は直線で代表される画像、４３はＣＣＤ１から出力された出力データ、４４はＬＣＤに表示された画像、４５は拡大表示されるべき画像データをそれぞれ示す。
同図において、ハッチングを施した部分は撮影すべき被写体の画角の縦横とも1/2、画像上の面積的な表現で言えば1/4の範囲を示す。
図４（ａ）はＣＣＤ１上に投影された画像を示す図である。ＣＣＤ１の有効画面４１の範囲に、直線で代表される画像４２が写し込まれている。同図（ｂ）はドラフトモードで垂直方向が間引かれた出力データ４３を示す図である。水平方向が元の画素数のままなので横長の画像になる。同図（ｃ）は、アスペクト比を維持するために、水平方向の間引きを行った結果をＬＣＤ１４に表示した図で、後述のように解像度の調整が行われている。
【００３６】
モニタリングの際は、上述のようにＣＣＤ１はドラフトモードで駆動されており、有効垂直ライン数は256ラインである。一方ＬＣＤ１４は240ライン固定なので、ＣＣＤ１の有効垂直ライン数＞ＬＣＤ１４の垂直ライン数の関係になっている。なお、前述の通り、このときのフレームレートは、15fpsになっている。垂直段数の256−240＝16ラインの違いは、前述の画像処理部１０で間引き処理を行って解像度の調整をし、ＣＣＤ１で得られた画像を100%の画角で、図４（ｃ）に示すようにＬＣＤ１４に表示するものとする。
【００３７】
次にマニュアルフォーカスモードにして、拡大表示させた場合について説明する。まずここでＣＣＤの駆動がドラフトモードのままだったとすると、前述の間引いた１６ライン分に相当する6.７%拡大させただけで、ＣＣＤの有効垂直ライン数＝ＬＣＤの垂直ライン数となってしまう。それ以上の拡大をすると、ＬＣＤで表現できる解像度をフルに引き出せないことになる。
【００３８】
例えば図４（ｄ）に示すように表示画像の中央部を含むハッチング領域を拡大するものとする。ドラフトモードのときは、上記間引きした１６ライン分の他には、ここに表示された以上の画像データはないので、図４（ｅ）に示す拡大表示されるべき画像データ４５を単に比例拡大するだけになり、図４（ｆ）に示すように図４（ｃ）の一部がただ大きく表示されただけで、より詳しい表示になったわけではない。
このように、せっかく拡大表示しても、ぼやけた画像しか表示できない。被写界深度の浅いマクロ撮影で求められるような、正確なピント合わせの際などでは、特に撮影者に不安を与えることになってしまう。
【００３９】
そこで、本発明では、拡大表示設定手段１７で拡大表示が指示されると、ＣＣＤ１の駆動モードをフレーム読出しモードに切り替えるべく、ＣＰＵ１１からＴＧ５へ命令を送るようにする。このようにすることで、図４（ｇ）に示すようにＣＣＤ１から得られる出力データ４３の有効垂直ライン数は１フィールドでも512ラインになる。従って、同図でハッチングを施した全体画像の一部の領域、例えば画角において中心部付近の縦横とも1/2、面積的に言えば1/4を、図４（ｈ）に示すように、拡大表示するべき画像データ４５を切り出して、図４（ｉ）に示すように、ＬＣＤ１４の画面全体に拡大表示させても、有効垂直ライン数は256ラインあるので、ＣＣＤ１の有効垂直ライン数＞ＬＣＤ１４の垂直ライン数を維持できる。
【００４０】
本発明では、上記両ライン数が等しくなるところまでは拡大できるので、本実施例に示したシステムでは最大約２１３％まで拡大が可能である。このように、本発明では、両ライン数が等しくなるときの拡大率を所定の拡大率として、該所定の拡大率までの任意の拡大率を選択することができる。
【００４１】
本実施例では300万画素を前提としているが、もっと画素数の大きいＣＣＤ１を用いる場合であれば、ドラフトモードのままでも、もう少し大きい拡大率が得られる。仮に、上記実施例の２倍の600万画素の場合で計算すると、ドラフトモードのままでも150％の拡大率が得られる。そこで、例えば、拡大表示設定手段１７を押しボタンのような構成にし、そのボタンを１回押したらドラフトモードのままで拡大画像を表示するようにする。さらにもう１回ボタンを押すことによってＣＣＤ１の駆動モードをフレームモードに切り替えて拡大表示するようにしても良い。フレームモードへの切換を、２回目のボタン押しで行う他に、最初からボタンを長押しすることによって直接フレームモードに入るようにしても良い。
【００４２】
フレームモードへの切換のとき、ＣＣＤ１の水平駆動周波数が12MHzのままだと、垂直段数が倍になっているので、フレームレートはドラフトモードで駆動しているときの半分、7.5fpsになってしまう。フレームレートが遅くなると、実際にピント合わせをしているピント位置での画像がＬＣＤ１４に出力されるまでの遅れ、いわゆるディレーが多くなってしまい、ピント合わせがしにくくなってしまう。
【００４３】
そこで、前述のクロックジェネレータ１３の出力を12MHzから24MHzにする。これによって、ドラフトモードでのフレームレートを維持しつつ、解像度の高い拡大画面を得ることができるようになり、カメラの使い勝手を更に良くすることができる。ただし、上記のように、ＣＣＤ１の駆動周波数を高くすると、必然的に消費電力が大きくなる。携帯型のカメラとしてはこれはあまり好ましいことではないので、消費電力の増加を避けるために、わざとフレームレートを遅くなるままにしておくようにしても良い。いずれも一長一短なので、どちらにするかを、撮影者が選択できるように、クロックジェネレータ１３の出力クロック周波数を大きくさせるか否かの設定を切り替える切り替えスイッチＳＷを設けると良い。
【００４４】
電源の残容量が少なくなったときは、消費電力の大きい動作は好ましくないので、上記の切り替えスイッチにかかわらず、ＣＣＤ１の駆動周波数をドラフトモードの時の値のままにしておく方がよい。通常、デジタルカメラは、電源の残容量を絶えずチェックして、撮影者に分かるように表示するための電源容量チェック手段２５を有しているので、そのデータが利用できる。
更には、フレームレートが変わることで、出力信号レベル、いわゆる露光量が変わってはいけないので、フレームレートにあわせ、蓄積期間を変えないように何らかの調節をする必要がある。
【００４５】
図５は本発明の実施例に用いるタイミングチャートである。
電子シャッタのタイミングパルスは、通常、水平同期信号ＨＤに同期して出力されるものである。水平駆動周波数を１２ＭＨｚから２４ＭＨｚへ倍増したとき、電子シャッタのパルス本数を変えないままだと、その間の経過時間が倍増前の半分の時間になってしまう。その減少した時間は、露光のための時間に繰り込まれてしまうため、露光量が適正量をオーバーすることになる。その対策の１つとして、図５に示したように電子シャッタのパルス間隔を狭め、電子シャッタのパルス本数を増大する方法がある。この方法によれば露光時間は１２ＭＨｚのときと、２４ＭＨｚのときで変わらず、適正露光量が得られる。
【００４６】
別の対策として、電子シャッタのパルス本数を変えないで、水平同期信号ＨＤからのパルスを１本おきに間引いて電子シャッタ用パルスとする方法がある。この方法では電子シャッタのパルス間隔が１２ＭＨｚのときと同じになり、露光時間には何も影響を与えない。
【００４７】
図６は電子シャッタのパルス間隔を変えない例を説明するタイミングチャートである。
同図において、水平駆動周波数が１２ＭＨｚのときは、水平同期信号ＨＤの各パルスに対応して電子シャッタのパルスを発生させているが、水平駆動周波数が２４ＭＨｚのときは、水平同期信号ＨＤの時間間隔が半分になって単位時間当たりのパルス数が２倍になるので、水平同期信号ＨＤの１個おきのパルスに対応して電子シャッタのパルスを発生させている。水平同期信号ＨＤのパルスと電子シャッタのパルスの対応関係は一部のみ点線で示した。
【００４８】
これによって、図５においては電子シャッタのタイミング図と、蓄積時間のタイミング図のパルス間隔が、２４ＭＨｚの領域と１２ＭＨｚの領域とで異なっているが、本方式では図６に示すように、両者全く同じになる。
なお、表示画面上では拡大画像が表示されていても、それは、画像処理上の産物であって、その状態で撮影を実施しても、記録される撮影画像は元々の全体画像である。
【００４９】
以上のような処理をすることによって、拡大表示から通常の表示に戻ったときも、これまでの説明と逆の処理手順を踏むことによって、表示画像の変化に特に違和感を覚えることがなくなる。
【００５０】
この例では拡大表示をする部分について触れなかったが、一般的にはフォーカスエリアを拡大表示するだけでも良い。しかし、特にマニュアルフォーカスを行うような場合は、ピントを合わせたい被写体がフォーカスエリア内にあるとは限らない場合がある。そこで、画面内の任意の場所を中心にして拡大表示ができるように、撮影者の意図する場所を指示するための指示手段１８を具備することで、より使い勝手の良いカメラにすることができる。
【００５１】
本実施例で言及している拡大画像の表示方法・ＣＣＤ１の駆動切り替えタイミングに限らず、例えば、オートフォーカス機能を有する場合に、山登りＡＦ中のピント状態を確認するために、いわゆる２段押しのレリーズの１段目の操作、すなわち第一レリーズに同期して、ＣＣＤ１の駆動を切り替え、拡大画面を表示するようにしても良い。
【００５２】
これまでの説明では、ＣＣＤ１の駆動モードをドラフトモードからフレームモードに切り替えたとき、３フィールドの内の１フィールドのみを用いて画像表示手段に表示させるとしてきたが、特に拡大率を大きくしたい場合に、３フィールド全部を用いることもできる。３フィールド全部の画像を用いると、これまで説明してきた拡大率のさらに３倍の拡大率まで実現できる。ただし、３フィールドすべてを用いると言うことは、記録のための画像撮影と同じだけの情報を取り込むことになるので、連続的な画像更新は難しくなる。
【００５３】
例えば、上記のオートフォーカスの際の第一レリーズで、これまでの説明通りの拡大画面を表示しながらＡＦ動作を行い、ＡＦ完了でフォーカスが確定した瞬間の画像を拡大画像表示用に用いる。３フィールドのデータはフィールド毎の時系列で出力されるので、３フィールド全部取り込むためには、転送中のデータの変化を避けるため、通常の撮影と同様、一度メカニカルシャッタを閉じなければならない。
【００５４】
また、３フィールド分のデータの合成をする必要があるため、１フィールドのみの場合に比べて表示までに時間がかかる。そのため、連続的な画像更新は難しいので、表示用の拡大画像をメモリに保存して、一時的に静止画像で表示すると良い。撮影者がピント状態を確認できる程度の時間だけ静止画像で表示させても、まだ第二レリーズが押されなかったら、また通常の拡大画像か、全体画像に戻す。被写体側や、カメラ側に動きがあったりするので、静止時間はあまり長くない方がよい。ピントの良否を判断できればよいので１秒程度あれば良い。
【００５５】
一時的にせよ静止画像が表示されるのを好まない撮影者のために、３フィールド分のデータの使用による拡大画像表示はオプションとして、その表示の可否を任意に設定可能にしておく方がよい。その選択は例えば、拡大表示設定手段１７の一部として、スライドスイッチ、あるいはシーソースイッチなどの形で設けておけばよい。
また、せっかく十分なデータ量を用いて拡大表示するのであるから、最大の拡大率で表示するのが良い。ただ、被写体によっては、拡大した範囲にピント状態の分かるパターンが入らないようなこともあり得るので、最大の拡大率で固定するのは好ましくない。指定がなければ最大の拡大率で表示し、指示に応じて、例えば、押しボタンの押した回数により、順次拡大率を下げられるようにする方がよい。この押しボタンとしては、前述のドラフトモード／フレームモードの切り換えに用いた押しボタンが兼用できる。
【００５６】
マニュアルフォーカスの時も同様な機能を付加することができる。すなわち、撮影者がレンズを動かして合焦動作をしているとき、合焦に至るまでは、ドラフトモードによる全体画像か、フレームモードの１フィールドによる拡大画像のいずれかを指定により表示しており、合焦が完了した時点で一時的に３フィールドによる拡大画像を静止画として表示する。
【００５７】
また、拡大画像を画面全体に表示する場合や、全体画像の一部に重ね合わせるように拡大画面を挿入するようにした場合において、予め拡大表示される範囲を、拡大表示設定手段１７で実際に拡大表示が指示されるまで、ＯＳＤ（オン スクリーン ディスプレイ：On Screen Display）などで枠だけを表示するようにしておくことも、撮影者の使い勝手の向上になる。いずれにせよ、拡大表示を実行する際に、ＣＣＤ１の駆動モードを変更することにより、本発明のメリットが得られることは言うまでもない。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、表示手段よりも画素数の多い撮像素子を用い、マニュアルフォーカスの際などに、撮影者がより正確な合焦状態の確認ができるよう、撮像素子の駆動方法を、解像度を増す駆動に変更すると共に、その変更により生ずる筈のフレームレートの低下を回避するよう回路構成を工夫することで、更に撮影者の使い勝手を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するためのデジタルカメラの回路例である。
【図２】フレーム読み出しモードの概要を説明するためのＣＣＤの構成の一部を示す図である。
【図３】ドラフトモードの概要を説明するための図２と同様の図である。
【図４】撮像素子上の画像と、表示素子上の画像の様子を、縦横の画素数との関係で模式的に示した図である。
【図５】本発明の実施例に用いるタイミングチャートである。
【図６】電子シャッタのパルス間隔を変えない例を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ ＣＣＤ
４ フォーカス機構
５ タイミングジェネレータ
１０ 画像処理部
１１ ＣＰＵ
１３ クロックジェネレータ
１４ ＬＣＤ
１７ 拡大表示設定手段
１８ 拡大表示位置指示手段
２５〜３０、３８ 垂直画素列
４３ 出力データ
４４ ＬＣＤに表示された画像
４５ 拡大表示されるべき画像データ
Ｒ 赤フィルタのかかった画素
Ｇｂ 緑フィルタのかかった画素
Ｇｒ 緑フィルタのかかった画素
Ｂ 青フィルタのかかった画素
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタルカメラ、詳しくはデジタルカメラにおける画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラにおいて、撮像素子の画素数は、画素サイズの小型化に伴い、一般的に普及機で使用される1/3〜1/2型クラスのＣＣＤであっても300万〜500万画素と多画素化が進んでいる。一方、内蔵されるＬＣＤなどの表示手段は、依然10万画素前後の物が使われている。これはＬＣＤの画素サイズが小さくなるよりも、機器の小型化が先行したため、カメラ本体の大きさに寄与率の高いＬＣＤは、使用される画面サイズが、年々小さくなってきていることが原因の一つとしてあげられる。
【０００３】
ＣＣＤにおいては、構造的に小型化に有利なインターレースタイプが主流となっている。しかし、インターレースタイプのＣＣＤであっても、画素サイズの小型化に伴い、垂直転送路のポテンシャル井戸の容量低下から、従来の２フィールドに分けての全画素読出し方式から、３フィールドや４フィールドに分けて全画素を読み出すタイプのものが主流になりつつある。
【０００４】
３フィールドなどの奇数フィールドで読み出す原色フィルタタイプのＣＣＤであれば、１フィールド内に３原色全てが揃うことになるため、１フィールドだけで１枚の画像を構成することができる。このとき例えば、アスペクト比４：３の500万画素のＣＣＤであれば、記録に使用される垂直段数は通常1944ラインで、３フィールドで読み出す場合であれば、１フィールドあたりはその１／３の648ラインということになる。
【０００５】
通常ＣＣＤは、最低２つの駆動方式を持つ。モニタリング時のフレーミングの為に、垂直方向で読み出すラインを限定し、垂直ライン数を、テレビ用の映像信号の片フィールドのライン数に近い２５０ライン前後で読み出すと共に、１画面を読み出す時間も、フレーミングに支障をきたさないよう画面の更新スピードを1/60〜1/15sec程度にする所謂ドラフトモードと、上述の全画素を読み出すためのフレーム読出しモードがそれである。なお、上述の500万画素ＣＣＤの例の場合、フレーム読出しモードの１フィールドを読み出す時間は、垂直ライン数が約３倍なので、ドラフトモードと水平駆動周波数を変更しなければ、1/20〜1/5secとなる。
【０００６】
このように異なる垂直ライン数で、異なる解像度の画像を得るのに、ＣＣＤの駆動モードを変更することで、比較的高速に得ることができるようなＣＣＤが近年多くなってきている。また、ＣＭＯＳセンサのようにランダムアクセスが可能な撮像素子であれば、全画角の中から任意に一部分を切り出し、撮像素子から出力される画像の解像度を変更できることは言うまでもない。しかし、現在デジタルカメラで使用される撮像素子としては、固定パターンノイズの問題等でＣＭＯＳセンサを使用することは稀である。
本発明の説明では、基本的に表示素子のサイズそのものは取り上げないので、解像度という用語は垂直あるいは水平の画素数のことを言う。特に、垂直の画素数は、ライン数と表現することがある。
【０００７】
ここで最初に説明したＬＣＤの状況と合わせて考えたとき、上述のように撮像素子としては、比較的高速に異なる解像度のモニタリングができるにも係わらず、垂直段数200ライン程度のＬＣＤに出力するのであればドラフトモードを使用すれば解像度的には問題なく、わざわざフレーム読出しモードを使ってモニタリングを行うということは、電力消費が大きくなるなどの理由で、考えられていなかった。
【０００８】
しかしながら、高い解像度を必要とするモニタリング状態が、フォーカス調整手段を持つデジタルカメラを使用する上で存在する。合焦状態を確認する場合がそれに当たる。撮影者が表示手段に出力されるモニタリング画像を見ながらフォーカス位置を調整するマニュアルフォーカス機能を持たせ、合焦状態を確認するために、画面の一部を拡大表示させるようにしたデジタルカメラがある（例えば、特許文献１、特許文献２ 参照。）。オートフォーカスの場合でも、合焦状態を確認するために画像の一部、或いはフォーカスエリアを、オートフォーカス動作が終了した際、一時的に画面全体、或いは一部に拡大画像を表示する機能を持たせたデジタルカメラなどが種々考案されている（例えば特許文献３ 参照。）。
【０００９】
これらの例では、従来からＣＣＤに用意されているドラフトモードを使用したまま、画像処理ＬＳＩで拡大表示しているために、結局表示手段の解像度に対し、撮像素子から得られる映像信号の解像度の方が低くなってしまい、拡大したにもかかわらず、あまり合焦状態が分からないといった状態に陥っている。
【００１０】
逆に表示手段よりも多数の画素をもつ撮像素子を常に全画素読み出すようにし、画像処理ＬＳＩで間引き処理を施すようにした例がある（例えば、特許文献２参照。）。150万画素クラスのプログレッシブタイプのＣＣＤであれば1/7.5sec程度で全画素の読出しが可能であった。近年使用されている300万画素クラスのＣＣＤでは、プログレッシブタイプのものはまだ存在しない。またそのような撮像素子が今後出来たと仮定して、常に撮像素子で許容される最高の周波数で水平駆動をし、１画面を得るようになっても、単純計算で150万画素の倍の時間がかかり、且つ高速に駆動するために周辺ＩＣの消費電力が、定常的に多くなってしまう。逆に水平駆動周波数を遅くした場合は、消費する電力は減少するものの、モニタリング中の画面の更新レートが遅くなってしまい、合焦のための操作をする以前に、非常に使い勝手の悪いカメラになってしまう。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１９６３０１号公報（請求項１、第５図）
【特許文献２】
特開平１１−２９８７９１号公報（請求項１、第３図）
【特許文献３】
特開２００１−２１１３５１号公報（第４頁 段落００３０、第５、６図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたもので、２種類以上の画素数読み出しのできる駆動モードを有し、表示手段よりも画素数の多い撮像素子を用い、マニュアルフォーカスの際などに、撮影者がより正確な合焦状態の確認ができるよう、撮像素子の駆動方法を、解像度を増すような駆動に変更すると共に、その変更により生ずる筈のフレームレートの低下を回避するよう回路構成を工夫することで、更に撮影者の使い勝手を向上させようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１では、２種類以上の画素数読み出しのできる駆動モードを有する撮像素子と、該撮像素子の全画素数よりも少ない画素数を有する画像表示手段と、前記撮像素子を駆動するタイミングジェネレータと、該タイミングジェネレータの入力クロックを任意の周波数に変更するためのクロックジェネレータと、前記撮像素子から得られる全体画像の一部の領域を、所定の拡大率までの任意の拡大率に拡大して前記画像表示手段に表示させ得る拡大表示設定手段とを有し、拡大表示させるべき領域の解像度が、前記画像表示手段の解像度以上となるよう前記駆動モードのうち拡大表示前の駆動モードに比べ読み出す画素数が多い駆動モードを選択し、前記駆動モード選択時に前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を変更することで、前記撮像素子から１画面分が出力される画像の更新レートを変えないようにすることができ、前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を変更しても、前記撮像素子に出力される電子シャッタのパルス間隔を変更しないことによって露光量を変えないことを特徴とする。
【００１４】
請求項２では、請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、表示画像内の任意の場所を指定するための指定手段を更に具備し、前記表示画像の拡大は、前記指定手段によって指定した場所を中心に行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項３では、請求項１または２に記載のデジタルカメラにおいて、マニュアルフォーカス機能をさらに有し、該マニュアルフォーカス機能を使用中は、自動的に、もしくは前記拡大表示設定手段への入力により、前記画像表示手段に拡大画像を表示することを特徴とする。
【００１７】
請求項４では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、オートフォーカス機能をさらに有し、撮影のためのレリーズの動作を２段押しとし、その１段目の操作でフォーカス動作と共に前記画像表示手段に拡大画像を表示することを特徴とする。
請求項５では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記画像表示手段に拡大画像が表示されていても、画像撮影のためのレリーズが押されたときは全画像が記録されることを特徴とする。
【００１８】
請求項６では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記拡大表示設定手段に拡大を指定する入力があっても、１回目の入力では、前記ＣＣＤの駆動モードを変更させない状態での最大の拡大画像を表示することを特徴とする。
請求項７では、請求項６に記載のデジタルカメラにおいて、前記拡大表示設定手段に対し２回目の入力があったとき、前記撮像素子の駆動モードを変更することを特徴とする。
【００１９】
請求項８では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記拡大表示設定手段に拡大を指定する入力が所定時間以上連続した場合、前記撮像素子の駆動モードを変更することを特徴とする。
請求項９では、請求項３ないし８のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記撮像素子の駆動モードの変更があったとき、前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を変更させるか否かの設定を切り替える切り替えスイッチを設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０では、請求項９に記載のデジタルカメラにおいて、電源容量チェック手段をさらに有し、該チェック機能が、電源容量が所定量より小さくなったことを検知したら、前記切り替えスイッチの設定如何に関わらず、前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を大きくさせないことを特徴とする。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明を実施するためのデジタルカメラの回路例である。
同図において、符号０は鏡胴ユニット、１はＣＣＤ、２はズーム機構、３はシャッタ機構、４はフォーカス機構、５はタイミングジェネレータ（ＴＧ）、６はコリレートダブルサンプリング（ＣＤＳ）、７はオートゲインコントローラ（ＡＧＣ）、８はアナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）、９は画像処理ＬＳＩ、１０は画像処理部、１１は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、１２はモータドライバ、１３はクロックジェネレータ、１４は液晶表示装置（ＬＣＤ）、１５はビデオアンプ、１６は外部テレビ、１７は拡大表示設定手段、１８は拡大表示位置指示手段、１９はＳＤＲＡＭ、２０はプログラムＲＡＭ、２１はカードコントローラ、２２は記録メディア、２３、２４はクロック発生用発振器、２５は電源容量チェック手段をそれぞれ示す。以下参照するときは括弧内に表記のあるものはその表記で代用する。
【００２５】
本実施例の動作を簡単に説明する。
ＣＣＤ１としては、300万画素タイプのものを用いた。このＣＣＤ１はインターレースタイプで、全画素の読出し、すなわち、フレーム読出しは３フィールドに分けて行われるタイプのものとする。フィルタタイプは原色フィルタとする。
撮影者によって、鏡胴ユニット０のなかのズーム機構２、およびフォーカス機構４がモータドライバ１２を経由して操作され、ＣＣＤ１に所望の被写体領域が画像として投影される。ＣＣＤ１はＴＧ５からのクロックで駆動され、得られた画像データは、ＣＤＳ６でダブルサンプリングされてリセットノイズを取り除かれ、ＡＧＣ７で信号レベルを調整されて、ＡＤＣ８に入りアナログデータがデジタルデータに変換される。
【００２６】
このデジタルデータは画像処理ＬＳＩ９の中の画像処理部１０に取り込まれ、プログラムＲＡＭ２０から処理手順を読み込んだＣＰＵ１１からの指令により各種の処理が行われる。処理の１つとして、ＬＣＤ１４への画像表示がある。ＬＣＤ１４への画像表示のため、ＣＣＤ１は基本的には後述のドラフトモードで駆動される。フォーカス状態をより詳しく確認したいとき、撮影者が拡大表示設定手段１７を操作することによって、ＬＣＤ１４に画像の一部が拡大されて表示される。このとき、ＣＣＤ１の駆動モードを後述のフレームモードに切り換えることができ、必要があればそれに伴って、水平駆動周波数を高めることもできる。水平駆動周波数は画像処理ＬＳＩ９からの指令により、クロックジェネレータ１３の駆動周波数を変えてＴＧ５に供給することで変更する。また、駆動モードの切り替え、露光量制御のための電子シャッタの出力なども、ＣＰＵ１１から制御されＴＧ５から相応のパルスが出力される。
以下必要に応じてさらに詳しく説明する。
【００２７】
図２はフレーム読み出しモードの概要を説明するためのＣＣＤの構成の一部を示す図である。
同図において、符号２５、２６は第１フィールドの垂直画素列、２７、２８は第２フィールドの垂直画素列、２９、３０は第３フィールドの垂直画素列、３１、３２、３３は各フィールド用の水平転送路、３４、３５、３６は各フィールド用の出力アンプをそれぞれ示す。
図３はドラフトモードの概要を説明するための図２と同様の図である。
同図において、符号３７、３８は垂直画素列、３９は水平転送路、４０は出力アンプをそれぞれ示す。
【００２８】
また、両図において、符号Ｒは赤フィルタのかかった画素、Ｇｂ、Ｇｒは緑フィルタのかかった画素、Ｂは青フィルタのかかった画素をそれぞれ示す。
両図において、斜線のかかった画素が対応するフィールドにおいて読み出しの対象となっている画素である。
図２で分かるように、フレーム読出しモードにおけるどの１フィールドでも、全ての色が揃うようになっている。また、図３に示すドラフトモードは、垂直１２画素中の２画素が読み出される駆動モードになっているものとする。
【００２９】
それぞれのモードにおける垂直段数は、300万画素の場合、2048×1536画素を記録画素数とすることが一般的であるので、ドラフトモードの場合は、1536×(2／12)で有効256ライン、フレーム読出しモードの１フィールド当たりの垂直段数は、1536／3で有効512ラインであるものとする。なお、アスペクト比を維持するために、水平方向の間引きを、後段の画像処理ＬＳＩ９の画像処理部１０内で行われるものとする。また、それぞれのモードで一画面をＣＣＤ１から読み出すための時間は、水平転送周波数を変更しなければ、有効垂直ライン数の比に等しくなるものとする。
【００３０】
このＣＣＤ１で動作保証される最も速い水平駆動周波数を24MHzとし、その周波数で駆動した場合、ドラフトモードでのフレームレートは30fps（フレーム／秒）になるものとする。但し、このデジタルカメラは消費電力の低下を目的に、ドラフトモードでの駆動は12MHzで行われ、フレームレートは15fpsで通常のモニタリングは行われているものとする。
【００３１】
ＴＧ５の発振源となっているのがクロックジェネレータ１３で、その周波数は、ＣＰＵ１１からの制御により、任意に周波数を変更できる機能を持っているものとする。また、この例におけるカメラは、固定絞りで、ＴＧ５から出力される電子シャッタによってのみ、露出の制御が可能になっているものとする。露出の制御は、画像処理部１０から出力される露出評価値をＣＰＵ１１が受け、その評価値に基ずいて、ＣＰＵ１１から適正となるための電子シャッタ本数をＴＧ５に設定している。
【００３２】
また、フォーカス手段４を持ちあわせており、記録の際には自動的にピント合わせをする、所謂山登りＡＦが行われる。更に手動でのフォーカス位置調整も行えるようになっており、マニュアルフォーカスの際、ピント状態を視認しやすくするために、ＬＣＤ１４の表示画面の或る一部を拡大する機能を持っている。ＬＣＤ１４は例えば320×240の約8万画素のものとする。
【００３３】
ＡＧＣ７においては、ＣＣＤ１とＡＤＣ８のダイナミックレンジの整合をとるため基準ゲインとよばれるゲイン量がかけられる。適正な信号量になった映像信号はＡＤＣ８でアナログ信号からデジタル信号へ変換され、画像処理部１０へ送られる。画像処理部１０の内部では、ぺデスタル処理、色分離処理、補間処理、ホワイトバランス処理、γ処理、ＲＧＢ→ＹＵＶ処理などがなされ、モニタリングの場合は、画像が連続的にＬＣＤ１４に出力される。
【００３４】
画像記録の際は記録フレームの露光後、メカニカルのシャッタ機構３を閉じ、ＣＣＤ１の駆動をフレーム読出しモードに設定し、全画素を読み出した後、モニタリングと同様の処理を施し、ＪＰＥＧ圧縮し、記録メディア２２に記録する。以上が本実施例におけるデジタルカメラの基本動作である。
【００３５】
次に、ＣＣＤ１の有効垂直ライン数とＬＣＤ１４の垂直ライン数との関係について述べる。
図４は撮像素子上の画像と、表示素子上の画像の様子を、縦横の画素数との関係で模式的に示した図である。
同図において符号４１はＣＣＤの有効画面、４２は直線で代表される画像、４３はＣＣＤ１から出力された出力データ、４４はＬＣＤに表示された画像、４５は拡大表示されるべき画像データをそれぞれ示す。
同図において、ハッチングを施した部分は撮影すべき被写体の画角の縦横とも1/2、画像上の面積的な表現で言えば1/4の範囲を示す。
図４（ａ）はＣＣＤ１上に投影された画像を示す図である。ＣＣＤ１の有効画面４１の範囲に、直線で代表される画像４２が写し込まれている。同図（ｂ）はドラフトモードで垂直方向が間引かれた出力データ４３を示す図である。水平方向が元の画素数のままなので横長の画像になる。同図（ｃ）は、アスペクト比を維持するために、水平方向の間引きを行った結果をＬＣＤ１４に表示した図で、後述のように解像度の調整が行われている。
【００３６】
モニタリングの際は、上述のようにＣＣＤ１はドラフトモードで駆動されており、有効垂直ライン数は256ラインである。一方ＬＣＤ１４は240ライン固定なので、ＣＣＤ１の有効垂直ライン数＞ＬＣＤ１４の垂直ライン数の関係になっている。なお、前述の通り、このときのフレームレートは、15fpsになっている。垂直段数の256−240＝16ラインの違いは、前述の画像処理部１０で間引き処理を行って解像度の調整をし、ＣＣＤ１で得られた画像を100%の画角で、図４（ｃ）に示すようにＬＣＤ１４に表示するものとする。
【００３７】
次にマニュアルフォーカスモードにして、拡大表示させた場合について説明する。まずここでＣＣＤの駆動がドラフトモードのままだったとすると、前述の間引いた１６ライン分に相当する6.７%拡大させただけで、ＣＣＤの有効垂直ライン数＝ＬＣＤの垂直ライン数となってしまう。それ以上の拡大をすると、ＬＣＤで表現できる解像度をフルに引き出せないことになる。
【００３８】
例えば図４（ｄ）に示すように表示画像の中央部を含むハッチング領域を拡大するものとする。ドラフトモードのときは、上記間引きした１６ライン分の他には、ここに表示された以上の画像データはないので、図４（ｅ）に示す拡大表示されるべき画像データ４５を単に比例拡大するだけになり、図４（ｆ）に示すように図４（ｃ）の一部がただ大きく表示されただけで、より詳しい表示になったわけではない。
このように、せっかく拡大表示しても、ぼやけた画像しか表示できない。被写界深度の浅いマクロ撮影で求められるような、正確なピント合わせの際などでは、特に撮影者に不安を与えることになってしまう。
【００３９】
そこで、本発明では、拡大表示設定手段１７で拡大表示が指示されると、ＣＣＤ１の駆動モードをフレーム読出しモードに切り替えるべく、ＣＰＵ１１からＴＧ５へ命令を送るようにする。このようにすることで、図４（ｇ）に示すようにＣＣＤ１から得られる出力データ４３の有効垂直ライン数は１フィールドでも512ラインになる。従って、同図でハッチングを施した全体画像の一部の領域、例えば画角において中心部付近の縦横とも1/2、面積的に言えば1/4を、図４（ｈ）に示すように、拡大表示するべき画像データ４５を切り出して、図４（ｉ）に示すように、ＬＣＤ１４の画面全体に拡大表示させても、有効垂直ライン数は256ラインあるので、ＣＣＤ１の有効垂直ライン数＞ＬＣＤ１４の垂直ライン数を維持できる。
【００４０】
本発明では、上記両ライン数が等しくなるところまでは拡大できるので、本実施例に示したシステムでは最大約２１３％まで拡大が可能である。このように、本発明では、両ライン数が等しくなるときの拡大率を所定の拡大率として、該所定の拡大率までの任意の拡大率を選択することができる。
【００４１】
本実施例では300万画素を前提としているが、もっと画素数の大きいＣＣＤ１を用いる場合であれば、ドラフトモードのままでも、もう少し大きい拡大率が得られる。仮に、上記実施例の２倍の600万画素の場合で計算すると、ドラフトモードのままでも150％の拡大率が得られる。そこで、例えば、拡大表示設定手段１７を押しボタンのような構成にし、そのボタンを１回押したらドラフトモードのままで拡大画像を表示するようにする。さらにもう１回ボタンを押すことによってＣＣＤ１の駆動モードをフレームモードに切り替えて拡大表示するようにしても良い。フレームモードへの切換を、２回目のボタン押しで行う他に、最初からボタンを長押しすることによって直接フレームモードに入るようにしても良い。
【００４２】
フレームモードへの切換のとき、ＣＣＤ１の水平駆動周波数が12MHzのままだと、垂直段数が倍になっているので、フレームレートはドラフトモードで駆動しているときの半分、7.5fpsになってしまう。フレームレートが遅くなると、実際にピント合わせをしているピント位置での画像がＬＣＤ１４に出力されるまでの遅れ、いわゆるディレーが多くなってしまい、ピント合わせがしにくくなってしまう。
【００４３】
そこで、前述のクロックジェネレータ１３の出力を12MHzから24MHzにする。これによって、ドラフトモードでのフレームレートを維持しつつ、解像度の高い拡大画面を得ることができるようになり、カメラの使い勝手を更に良くすることができる。ただし、上記のように、ＣＣＤ１の駆動周波数を高くすると、必然的に消費電力が大きくなる。携帯型のカメラとしてはこれはあまり好ましいことではないので、消費電力の増加を避けるために、わざとフレームレートを遅くなるままにしておくようにしても良い。いずれも一長一短なので、どちらにするかを、撮影者が選択できるように、クロックジェネレータ１３の出力クロック周波数を大きくさせるか否かの設定を切り替える切り替えスイッチＳＷを設けると良い。
【００４４】
電源の残容量が少なくなったときは、消費電力の大きい動作は好ましくないので、上記の切り替えスイッチにかかわらず、ＣＣＤ１の駆動周波数をドラフトモードの時の値のままにしておく方がよい。通常、デジタルカメラは、電源の残容量を絶えずチェックして、撮影者に分かるように表示するための電源容量チェック手段２５を有しているので、そのデータが利用できる。
更には、フレームレートが変わることで、出力信号レベル、いわゆる露光量が変わってはいけないので、フレームレートにあわせ、蓄積期間を変えないように何らかの調節をする必要がある。
【００４５】
図５は本発明の実施例に用いるタイミングチャートである。
電子シャッタのタイミングパルスは、通常、水平同期信号ＨＤに同期して出力されるものである。水平駆動周波数を１２ＭＨｚから２４ＭＨｚへ倍増したとき、電子シャッタのパルス本数を変えないままだと、その間の経過時間が倍増前の半分の時間になってしまう。その減少した時間は、露光のための時間に繰り込まれてしまうため、露光量が適正量をオーバーすることになる。その対策の１つとして、図５に示したように電子シャッタのパルス間隔を狭め、電子シャッタのパルス本数を増大する方法がある。この方法によれば露光時間は１２ＭＨｚのときと、２４ＭＨｚのときで変わらず、適正露光量が得られる。
【００４６】
別の対策として、電子シャッタのパルス本数を変えないで、水平同期信号ＨＤからのパルスを１本おきに間引いて電子シャッタ用パルスとする方法がある。この方法では電子シャッタのパルス間隔が１２ＭＨｚのときと同じになり、露光時間には何も影響を与えない。
【００４７】
図６は電子シャッタのパルス間隔を変えない例を説明するタイミングチャートである。
同図において、水平駆動周波数が１２ＭＨｚのときは、水平同期信号ＨＤの各パルスに対応して電子シャッタのパルスを発生させているが、水平駆動周波数が２４ＭＨｚのときは、水平同期信号ＨＤの時間間隔が半分になって単位時間当たりのパルス数が２倍になるので、水平同期信号ＨＤの１個おきのパルスに対応して電子シャッタのパルスを発生させている。水平同期信号ＨＤのパルスと電子シャッタのパルスの対応関係は一部のみ点線で示した。
【００４８】
これによって、図５においては電子シャッタのタイミング図と、蓄積時間のタイミング図のパルス間隔が、２４ＭＨｚの領域と１２ＭＨｚの領域とで異なっているが、本方式では図６に示すように、両者全く同じになる。
なお、表示画面上では拡大画像が表示されていても、それは、画像処理上の産物であって、その状態で撮影を実施しても、記録される撮影画像は元々の全体画像である。
【００４９】
以上のような処理をすることによって、拡大表示から通常の表示に戻ったときも、これまでの説明と逆の処理手順を踏むことによって、表示画像の変化に特に違和感を覚えることがなくなる。
【００５０】
この例では拡大表示をする部分について触れなかったが、一般的にはフォーカスエリアを拡大表示するだけでも良い。しかし、特にマニュアルフォーカスを行うような場合は、ピントを合わせたい被写体がフォーカスエリア内にあるとは限らない場合がある。そこで、画面内の任意の場所を中心にして拡大表示ができるように、撮影者の意図する場所を指示するための指示手段１８を具備することで、より使い勝手の良いカメラにすることができる。
【００５１】
本実施例で言及している拡大画像の表示方法・ＣＣＤ１の駆動切り替えタイミングに限らず、例えば、オートフォーカス機能を有する場合に、山登りＡＦ中のピント状態を確認するために、いわゆる２段押しのレリーズの１段目の操作、すなわち第一レリーズに同期して、ＣＣＤ１の駆動を切り替え、拡大画面を表示するようにしても良い。
【００５２】
これまでの説明では、ＣＣＤ１の駆動モードをドラフトモードからフレームモードに切り替えたとき、３フィールドの内の１フィールドのみを用いて画像表示手段に表示させるとしてきたが、特に拡大率を大きくしたい場合に、３フィールド全部を用いることもできる。３フィールド全部の画像を用いると、これまで説明してきた拡大率のさらに３倍の拡大率まで実現できる。ただし、３フィールドすべてを用いると言うことは、記録のための画像撮影と同じだけの情報を取り込むことになるので、連続的な画像更新は難しくなる。
【００５３】
例えば、上記のオートフォーカスの際の第一レリーズで、これまでの説明通りの拡大画面を表示しながらＡＦ動作を行い、ＡＦ完了でフォーカスが確定した瞬間の画像を拡大画像表示用に用いる。３フィールドのデータはフィールド毎の時系列で出力されるので、３フィールド全部取り込むためには、転送中のデータの変化を避けるため、通常の撮影と同様、一度メカニカルシャッタを閉じなければならない。
【００５４】
また、３フィールド分のデータの合成をする必要があるため、１フィールドのみの場合に比べて表示までに時間がかかる。そのため、連続的な画像更新は難しいので、表示用の拡大画像をメモリに保存して、一時的に静止画像で表示すると良い。撮影者がピント状態を確認できる程度の時間だけ静止画像で表示させても、まだ第二レリーズが押されなかったら、また通常の拡大画像か、全体画像に戻す。被写体側や、カメラ側に動きがあったりするので、静止時間はあまり長くない方がよい。ピントの良否を判断できればよいので１秒程度あれば良い。
【００５５】
一時的にせよ静止画像が表示されるのを好まない撮影者のために、３フィールド分のデータの使用による拡大画像表示はオプションとして、その表示の可否を任意に設定可能にしておく方がよい。その選択は例えば、拡大表示設定手段１７の一部として、スライドスイッチ、あるいはシーソースイッチなどの形で設けておけばよい。
また、せっかく十分なデータ量を用いて拡大表示するのであるから、最大の拡大率で表示するのが良い。ただ、被写体によっては、拡大した範囲にピント状態の分かるパターンが入らないようなこともあり得るので、最大の拡大率で固定するのは好ましくない。指定がなければ最大の拡大率で表示し、指示に応じて、例えば、押しボタンの押した回数により、順次拡大率を下げられるようにする方がよい。この押しボタンとしては、前述のドラフトモード／フレームモードの切り換えに用いた押しボタンが兼用できる。
【００５６】
マニュアルフォーカスの時も同様な機能を付加することができる。すなわち、撮影者がレンズを動かして合焦動作をしているとき、合焦に至るまでは、ドラフトモードによる全体画像か、フレームモードの１フィールドによる拡大画像のいずれかを指定により表示しており、合焦が完了した時点で一時的に３フィールドによる拡大画像を静止画として表示する。
【００５７】
また、拡大画像を画面全体に表示する場合や、全体画像の一部に重ね合わせるように拡大画面を挿入するようにした場合において、予め拡大表示される範囲を、拡大表示設定手段１７で実際に拡大表示が指示されるまで、ＯＳＤ（オン スクリーン ディスプレイ：On Screen Display）などで枠だけを表示するようにしておくことも、撮影者の使い勝手の向上になる。いずれにせよ、拡大表示を実行する際に、ＣＣＤ１の駆動モードを変更することにより、本発明のメリットが得られることは言うまでもない。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、表示手段よりも画素数の多い撮像素子を用い、マニュアルフォーカスの際などに、撮影者がより正確な合焦状態の確認ができるよう、撮像素子の駆動方法を、解像度を増す駆動に変更すると共に、その変更により生ずる筈のフレームレートの低下を回避するよう回路構成を工夫することで、更に撮影者の使い勝手を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するためのデジタルカメラの回路例である。
【図２】フレーム読み出しモードの概要を説明するためのＣＣＤの構成の一部を示す図である。
【図３】ドラフトモードの概要を説明するための図２と同様の図である。
【図４】撮像素子上の画像と、表示素子上の画像の様子を、縦横の画素数との関係で模式的に示した図である。
【図５】本発明の実施例に用いるタイミングチャートである。
【図６】電子シャッタのパルス間隔を変えない例を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ ＣＣＤ
４ フォーカス機構
５ タイミングジェネレータ
１０ 画像処理部
１１ ＣＰＵ
１３ クロックジェネレータ
１４ ＬＣＤ
１７ 拡大表示設定手段
１８ 拡大表示位置指示手段
２５〜３０、３８ 垂直画素列
４３ 出力データ
４４ ＬＣＤに表示された画像
４５ 拡大表示されるべき画像データ
Ｒ 赤フィルタのかかった画素
Ｇｂ 緑フィルタのかかった画素
Ｇｒ 緑フィルタのかかった画素
Ｂ 青フィルタのかかった画素
Claims (10)
- ２種類以上の画素数読み出しのできる駆動モードを有する撮像素子と、該撮像素子の全画素数よりも少ない画素数を有する画像表示手段と、前記撮像素子を駆動するタイミングジェネレータと、該タイミングジェネレータの入力クロックを任意の周波数に変更するためのクロックジェネレータと、前記撮像素子から得られる全体画像の一部の領域を、所定の拡大率までの任意の拡大率に拡大して前記画像表示手段に表示させ得る拡大表示設定手段とを有し、拡大表示させるべき領域の解像度が、前記画像表示手段の解像度以上となるよう前記駆動モードのうち拡大表示前の駆動モードに比べ読み出す画素数が多い駆動モードを選択し、前記駆動モード選択時に前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を変更することで、前記撮像素子から１画面分が出力される画像の更新レートを変えないようにすることができ、前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を変更しても、前記撮像素子に出力される電子シャッタのパルス間隔を変更しないことによって露光量を変えないことを特徴とするデジタルカメラ。
- 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、表示画像内の任意の場所を指定するための指定手段を更に具備し、前記表示画像の拡大は、前記指定手段によって指定した場所を中心に行うことを特徴とするデジタルカメラ。
- 請求項１または２に記載のデジタルカメラにおいて、マニュアルフォーカス機能をさらに有し、該マニュアルフォーカス機能を使用中は、自動的に、もしくは前記拡大表示設定手段への入力により、前記画像表示手段に拡大画像を表示することを特徴とするデジタルカメラ。
- 請求項１ないし３のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、オートフォーカス機能をさらに有し、撮影のためのレリーズの動作を２段押しとし、その１段目の操作でフォーカス動作と共に前記画像表示手段に拡大画像を表示することを特徴とするデジタルカメラ。
- 請求項１ないし４のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記画像表示手段に拡大画像が表示されていても、画像撮影のためのレリーズが押されたときは全画像が記録されることを特徴とするデジタルカメラ。
- 請求項１ないし５のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記拡大表示設定手段に拡大を指定する入力があっても、１回目の入力では、前記ＣＣＤの駆動モードを変更させない状態での最大の拡大画像を表示することを特徴とするデジタルカメラ。
- 請求項６に記載のデジタルカメラにおいて、前記拡大表示設定手段に対し２回目の入力があったとき、前記撮像素子の駆動モードを変更することを特徴とするデジタルカメラ。
- 請求項１ないし５のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記拡大表示設定手段に拡大を指定する入力が所定時間以上連続した場合、前記撮像素子の駆動モードを変更することを特徴とするデジタルカメラ。
- 請求項３ないし８のいずれか１つに記載のデジタルカメラにおいて、前記撮像素子の駆動モードの変更があったとき、前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を変更させるか否かの設定を切り替える切り替えスイッチを設けたことを特徴とするデジタルカメラ。
- 請求項９に記載のデジタルカメラにおいて、電源容量チェック手段をさらに有し、該チェック機能が、電源容量が所定量より小さくなったことを検知したら、前記切り替えスイッチの設定如何に関わらず、前記クロックジェネレータの出力クロック周波数を大きくさせないことを特徴とするデジタルカメラ。
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