JP5266802B2 - デジタルカメラ - Google Patents

Description

本発明は、撮影動作中の省消費電力化を図ることが可能なデジタルカメラに関する。

近年の高画素化が進んだデジタルカメラにおいては、高速の連写モードやオートフォーカスの反応速度を向上するために、ＣＣＤに代表される撮像素子から画像データを読み出すための水平転送速度の高速化が著しくなっている。

水平転送速度の高速化に伴って、撮像素子からの読み出しの際の消費電力が増大するため、様々な省電力技術を適用することにより、連続撮影枚数の確保が図られている。

デジタルカメラの消費電力を低減する手法として、例えば、バッテリの容量が基準値よりも低下したときに、駆動クロック信号の周波数を下げてバッテリの消耗を抑制する技術が提案されている(特許文献１参照)。
特開２００７−１２９５０３号公報

ところで、デジタルカメラには、特に高速な読出動作が必要とされる連写モードや大きな画面サイズを指定した動画撮影モードの他にも、利用者にファインダービューを提供するためにスルー画を取得するスルー画モードや時間間隔を空けて静止画を撮影する単写モード、比較的小さい画面サイズを指定した動画撮影モードのように、撮像素子からの読み出しに上述したような高速の水平転送速度を適用することが必須ではないモードも存在する。

本発明は、撮像素子から画像データを読み出す際の消費電力の低減が可能なデジタルカメラを提供することを目的とする。

本発明にかかわる第１のデジタルカメラは、撮像素子によって取得された画像信号の読出処理を行って、画像の表示あるいは記録処理に供する読出手段と、読出手段が画像信号の読出処理に用いる駆動信号の周波数を切り替える制御を行う制御手段とを備えるものである。

上述した制御手段は、読出手段によって読み出される画像信号からフレーム画像を作成する処理に要求される制限時間に基づいて駆動信号の周波数を決定する時間対応決定手段と、読出手段によって読み出される画像信号から作成されるフレーム画像に適用される撮影条件に基づいて駆動信号の周波数を決定する条件対応決定手段とを有する。

上述した制御手段は、時間対応決定手段および条件対応決定手段によって、制限時間としての撮影間隔が第１の閾値未満であり、または、撮影条件としてのＩＳＯ感度の設定値が第２の閾値以上である場合には、駆動信号の周波数を所定の周波数に設定し、撮影間隔が第１の閾値以上であり、かつ、ＩＳＯ感度の設定値が第２の閾値未満である場合には、撮影間隔から求められる１フレームの画像信号の読み出しに割り当て可能な許容時間に基づいて算出した分周比に従って駆動信号の周波数を所定の周波数から下げる。

本発明にかかわる第２のデジタルカメラは、上述した第１のデジタルカメラにおいて、制御手段が、読出手段によって読み出される画像信号から作成される動画像のフレームサイズに基づいて駆動信号の周波数を決定するサイズ対応決定手段を有し、動画撮影が指示された場合には、サイズ対応決定手段によって、駆動信号の周波数を設定するものである。

本発明にかかわるデジタルカメラでは、フレーム画像の作成に要する時間に余裕がある場合のように、撮像素子からの画像信号の読み出しに必ずしも高速の水平転送速度による駆動が必要とされない動作モードで画像信号の読み出しが行われる場合に、駆動信号の周波数を低減して比較的遅い水平転送速度を適用することで、そのような動作モードにおける消費電力を抑制することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１に、本発明にかかわる第１のデジタルカメラの実施形態を示す。

図１に示したデジタルカメラにおいて、撮影レンズ１によって撮像素子２上に被写体の像が結像され、その光の強度分布が撮像素子によって電気信号に変換される。この撮像素子２によって得られた画像信号は、信号処理部３を介してＣＰＵ５に渡され、このＣＰＵ５により、補間処理などのフレーム画像を形成するための画像処理が施される。このようにして形成されたフレーム画像は、液晶表示部７を介して表示されて利用者の目視に提供され、あるいはメモリ６に記録される。また、図１に示した各部は、バッテリ９からの電力供給を受けて動作する。

また、図１に示したＣＰＵ５は、操作パネル８を介して利用者が入力した指示に応じて、液晶表示部７や撮影レンズ１の制御を行うとともに、撮影制御部４を介して撮像素子２からの画像信号の読出処理を制御する。

図１に示した撮影制御部４に備えられたタイミングジェネレータ１０は、ＣＰＵ５から入力されるクロック信号(ＣＬＫ)に基づいて、撮像素子２から画像信号を読み出すための駆動信号である水平転送信号および垂直転送信号を生成し、撮像素子２に供給する機能を有している、
このタイミングジェネレータ１０において、上述したクロック信号は、分周回路１１により、ＣＰＵ５から受け取った分周指示に従って分周された上でアンドゲート１２に入力され、ブランキング信号との論理積処理に供される。最終的には、このアンドゲート１２の出力信号が水平転送信号として撮像素子２と信号処理部３とに入力される。

図１に示したタイミングジェネレータ１０において、レジスタ１３は、ＣＰＵ５からの分周指示としてクロック信号に対する分周比１／Ｎを受け取って保持し、フレーム同期信号ＶＤに同期して、この分周比１／Ｎを分周器１１に設定する。この分周比１／Ｎの設定に応じて、分周器１１により、クロック信号の１／Ｎ周波数の信号が生成される。

以下、図１に示したデジタルカメラにおいて、静止画撮影の際に水平転送速度を切り替える動作について説明する。

図２に、静止画撮影中の水平転送速度切り替え動作を表す流れ図を示す。

利用者が液晶表示部７に表示されたスルー画を見ながら撮影チャンスを待っている状態では、図２に示したステップＳ１の否定判定となり、ＣＰＵ５(図１参照)は、スルー画モードを適用あるいは継続し(ステップＳ２)、タイミングジェネレータ１０に設けられたレジスタ１３にスルー画モードに対応する分周比１／Ｎｔを入力する(ステップＳ３)。

ステップＳ３で入力された分周比は、フレーム同期信号に同期して分周器１１に設定され、これに応じて、そのフレームの画像信号は、クロック信号の周波数(例えば、４０ＭＨｚ)をＣＰＵ５から指示された分周比(例えば、１／２)に従って低減した水平転送信号に同期して撮像素子２から読み出される(ステップＳ４)。

その後、ＣＰＵ５は、操作パネル８の電源スイッチ(図示せず)がオフにされたか否かを判定し(ステップＳ５)、否定判定の場合は、ステップＳ１に戻って処理を継続する。

したがって、図１に示したデジタルカメラでは、スルー画モードが継続している間は、このようにして生成された比較的低い周波数の水平転送信号に同期して、撮像素子２から画像信号が間引き読み出しされ、得られた画像信号から形成されたスルー画が、液晶表示部７による表示処理に供される。スルー画を構成する画素数は、撮影画像に比べて少ないので、例えば、分周比１／２を適用してクロック信号の半分の周波数を持つ水平転送信号に同期して撮像素子２からの画像信号の間引き読み出しを行うことにより、構図決めのための視野観察に十分なフレームレート(例えば、３０フレーム／秒)を確保することができる。つまり、利用者に自然なファインダービューを提供しつつ、水平転送信号の周波数を低減したことによる消費電力抑制を実現することができる。

その後、利用者によってレリーズボタン(図示せず)が押下されたことを検出すると(ステップＳ１の肯定判定)、図１に示したＣＰＵ５は、操作パネル８を介して利用者が設定した撮影情報を収集し(ステップＳ６)、収集した撮影情報に基づいて、まず、撮影間隔Ｔが所定の閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する(ステップＳ７)。

例えば、図１に示した操作パネル８による設定で単写モードが選択されていることが示されている場合や上述した閾値Ｔｔｈよりも長い撮影間隔が指定された連写モードが選択されていることが示されている場合に、ＣＰＵ５は、ステップＳ７の肯定判定として、次に、撮影情報に含まれるＩＳＯ感度の設定値Ｓに基づいて、低ＩＳＯ感度撮影が指示されているか否かを判定する(ステップＳ８)。

例えば、図１に示した操作パネル８によって、所定の閾値Ｓｔｈよりも低い設定値Ｓが設定されていた場合に(ステップＳ８の肯定判定)、ＣＰＵ５は、クロック信号の周波数よりも低い周波数の水平転送信号によって静止画を形成するための画像信号の読み出しが可能であると判断する。

このとき、ＣＰＵ５は、上述した撮影間隔Ｔに基づいて、１フレームの画像信号の読み出しに割り当て可能な許容時間Ｔａを求め、得られた許容時間Ｔａに基づいて、適用すべき分周比１／Ｎｓを算出し(ステップＳ９)、タイミングジェネレータ１０のレジスタ１３に算出した分周比１／Ｎｓを入力して、水平転送信号の周波数切り替えを指示する(ステップＳ１０)。これに応じて、タイミングジェネレータ１０により、クロック信号の１／Ｎｓの周波数の水平転送信号が生成され、この水平転送信号に従って撮像素子２の全ての画素についてフレーム撮影モードによる画像信号の読み出しが行われ、得られた画像信号から形成された画像データがメモリ６への記録処理に供される。

このように、図１に示したデジタルカメラでは、単写モードによる撮影や撮影間隔が比較的長い連写モードでの静止画の撮影の際に、水平転送信号の周波数を低減させ、撮像素子２から画像信号を読み出す際に消費される電力を抑制することができる。

なお、上述したように、周波数を低く抑えた水平転送信号による画像信号の読み出しを適用する対象から高いＩＳＯ感度が設定された撮影を除外して、撮影間隔にかかわらずクロック信号と同等の周波数の水平転送信号を適用することにより、撮像素子に蓄積された電荷が暗電流による影響を受けることを防ぎ、高ＩＳＯ感度撮影画像の精度の低下を防ぐことができる。

一方、ステップＳ６で収集した撮影情報によって、上述した閾値Ｔｔｈよりも短い撮影間隔が指定された連写モードが選択されていることが示されている場合(ステップＳ７の否定判定)や上述した閾値Ｓｔｈよりも高い設定値Ｓが設定されていた場合に(ステップＳ８の否定判定)、ＣＰＵ５は、クロック周波数と同等の周波数の水平転送信号による画像信号の読み出しが適切であると判断する。

例えば、図３に示すように、クロック信号の１／２の周波数の水平転送信号が適用されたスルー画モードで動作中に、レリーズ操作によって高速の連写モードでの撮影が指示されると、ＣＰＵ５により、タイミングジェネレータ１０のレジスタ１３に算出した分周比１が入力される(ステップＳ１１、図３(ｂ)参照)。その後、図３(ａ)に示した次のフレーム同期信号に同期して、レジスタ１３に保持された分周比１が分周器１１に設定され、クロック信号と同等の周波数を持つ水平転送信号が生成されて画像信号の読み出しに供される(ステップＳ４、図３(ｃ)参照)。

同様に、レリーズボタンの操作により、連続撮影状態が解除されたことが示されたことがＣＰＵ５によって検出され、再びスルー画モードが選択されると、スルー画モードに適合する分周比(例えば、１／２)が再びタイミングジェネレータ１０のレジスタ１３に格納され、次のフレーム区切りに同期してこの分周比が分周器１１に設定されて水平転送信号の周波数が切り替えられる。

このように、フレームの区切りと分周器１１への設定の切り替えタイミングとを同期させることにより、個々のフレームの画像に影響を及ぼすことなく画像信号の読み出しに用いられる水平転送信号の周波数を切り替えることができる。

なお、ＣＰＵ５により、タイミングジェネレータ１０に備えられたレジスタ１３に設定中の分周比と新たに求めた分周比とを比較して、分周比の変更の要否を判定し、分周比の変更が必要な場合についてのみタイミングジェネレータ１０のレジスタ１３に新たな分周比を更新する構成とすることも可能である。

また、オートフォーカス処理や動きの速い被写体の追跡などのために、高いフレームレート(例えば、６０フレーム／秒)のスルー画が必要とされる際の動作モードを通常のスルー画モードと分離し、この動作モードの際には、ＣＰＵ５からタイミングジェネレータ１０に１分周を指示して、クロック信号と同じ周波数の水平転送信号を生成させることも可能である。

次に、動画撮影用の間引きモードとフレームレートの組み合わせを工夫して、水平転送速度の低減を図る方法について説明する。

図１に示したＣＰＵ５は、動画撮影時には、撮影制御部４を介して撮像素子２に２／８間引きモードあるいは４／１６間引きモードでの画像信号出力を指示し、また、タイミングジェネレータ１０のレジスタ１３に分周比を入力して、フレームレートを制御する。

図４に、動画撮影中の水平転送速度切り替え動作を表す流れ図を示す。

操作パネル８を介して動画撮影が指示されると(ステップＳ２１)、ＣＰＵ５は、動画撮影に適用される画像サイズがＱＶＧＡ(Quarter Video Graphics Array)サイズ以下であるか否かを判定する(ステップＳ２２)。

このステップＳ２２の肯定判定の場合に、ＣＰＵ５は、撮像素子２にＱＶＧＡサイズに適合する４／１６間引きモードを設定するとともに(ステップＳ２３)、適用画像サイズの画像を形成するための画像信号を適切なフレームレート(例えば、３０フレーム／秒)で読み出せる程度の水平転送速度を得るために必要な分周比１／Ｎｖ(例えば、１／２)を求め、得られた分周比１／Ｎｖをタイミングジェネレータ１０のレジスタ１３に格納して、水平転送速度の切り替えを指示する(ステップＳ２４)。

これに応じて、例えば、ＱＶＧＡサイズの画像が３０フレーム／秒のフレームレートで撮影され、得られた動画像がメモリ６に記録される(ステップＳ２５)。

このように、ＱＶＧＡサイズ以下の比較的小さいサイズの動画撮影を行う場合に、撮影の際のフレームレートを下げて低い水平転送速度での画像信号読み出しを適用することにより、このような比較的小さいサイズの動画撮影の際に消費される電力を低減することができる。

ここで、ＱＶＧＡサイズに適合する４／１６間引きモードが適用されている場合に、撮像素子２からクロック信号と同等の周波数の水平転送信号に従って画像信号を読み出すことにより、毎秒６０フレームの動画撮影を実現することが可能である。しかし、高速に動く物体の撮影のような特殊な用途以外では、フレームレートは毎秒３０フレームで十分である。したがって、上述したようにして、ＱＶＧＡサイズ以下の比較的小さいサイズで動画撮影を行う際に、水平転送速度を低速に切り替えてフレームレートを抑制したことにより、利用者に動画像の画質が劣化した印象を与えることはない。つまり、上述したように水平転送速度を制御することにより、利用者が画質の劣化を意識しない程度のフレームレートを確保しつつ、動画撮影時の消費電力を抑制することが可能である。

一方、利用者によってＱＶＧＡサイズ以上の画像サイズが選択されていた場合は(ステップＳ２２の否定判定)、ＣＰＵ５により、ＱＶＧＡサイズ以上の動画撮影に適合する２／８間引きモードが撮像素子２に設定され(ステップＳ２６)、また、分周比１がレジスタ１３を介して分周器１１に設定される(ステップＳ２７)。

これに応じて、クロック信号と同等の周波数の水平転送信号に同期して、２／８間引きモードでの画像信号の読み出しが行われ、選択された画像サイズの画像が３０フレーム／秒のフレームレートで撮影され、得られた動画像がメモリ６に記録される(ステップＳ２５)。

なお、高速に移動する物体を撮影する場合のように、利用者によって高いフレームレートが意識的に指示されている場合には、分周比１を適用し、クロック信号と同等の周波数の水平転送信号に従って高速で画像信号の読み出しを行って、ＱＶＧＡサイズの動画撮影を高いフレームレートで実現することもできる。

以上に説明したように、本発明によれば、液晶表示に用いられるスルー画や撮影画像の形成に用いられる画像信号の読み出しに消費される電力を低減することができるので、デジタルカメラなどの映像機器分野においてきわめて有用である。

本発明にかかわるデジタルカメラの実施形態を示す図である。 静止画撮影中の水平転送速度切り替え動作を表す流れ図である。 水平転送信号の周波数切り替え動作を説明するタイミング図である。 動画撮影中の水平転送速度切り替え動作を表す流れ図である。

符号の説明

１…撮影レンズ、２…撮像素子、３…信号処理部、４…撮影制御部、５…ＣＰＵ、６…メモリ、７…液晶表示部、８…操作パネル、９…バッテリ、１０…タイミングジェネレータ、１１…分周器、１２…アンドゲート、１３…レジスタ。

Claims (2)

1. 撮像素子によって取得された画像信号の読出処理を行って、画像の表示あるいは記録処理に供する読出手段と、
   前記読出手段が画像信号の読出処理に用いる駆動信号の周波数を切り替える制御を行う制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記読出手段によって読み出される画像信号からフレーム画像を作成する処理に要求される制限時間に基づいて前記駆動信号の周波数を決定する時間対応決定手段と、
   前記読出手段によって読み出される画像信号から作成されるフレーム画像に適用される撮影条件に基づいて前記駆動信号の周波数を決定する条件対応決定手段とを有し、
   前記時間対応決定手段および前記条件対応決定手段によって、前記制限時間としての撮影間隔が第１の閾値未満であり、または、前記撮影条件としてのＩＳＯ感度の設定値が第２の閾値以上である場合には、前記駆動信号の周波数を所定の周波数に設定し、撮影間隔が前記第１の閾値以上であり、かつ、ＩＳＯ感度の設定値が前記第２の閾値未満である場合には、撮影間隔から求められる１フレームの画像信号の読み出しに割り当て可能な許容時間に基づいて算出した分周比に従って前記駆動信号の周波数を前記所定の周波数から下げる
   ことを特徴とするデジタルカメラ。
2. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記制御手段は、前記読出手段によって読み出される画像信号から作成される動画像のフレームサイズに基づいて前記駆動信号の周波数を決定するサイズ対応決定手段を有し、動画撮影が指示された場合には、前記サイズ対応決定手段によって、前記駆動信号の周波数を設定する
   ことを特徴とするデジタルカメラ。

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