JP5860189B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子ビューファインダを備えた撮像装置に関する。
デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等、撮像レンズによって結像した被写体の像をイメージセンサで撮像して被写体の画像を得る撮像装置が普及している。また、スマートフォンや携帯電話機、PDA、タブレット端末等の電子機器にも、撮像レンズ及びイメージセンサを有するカメラモジュールが標準的に搭載されており、これらも撮像装置として機能する。このような各種撮像装置には、撮影範囲(構図)の決定やピント合わせを行うために、ビューファインダが設けられていることが普通である。
ビューファインダとして、ファインダ光学系を有する光学ファインダや、電子画像を表示する電子ビューファインダ(EVF:Electronic View Finder)が知られている。電子ビューファインダは、液晶表示装置等で構成された表示部を備え、所定のフレームレートで撮像されたイメージセンサからの撮像信号に基づいて生成されるライブビュー画像を順次表示させる。
電子ビューファインダによるライブビュー表示は、イメージセンサからの撮像信号の読み出し、読み出した撮像信号に基づく画像の生成、生成された画像を用いた表示用画像(ライブビュー画像)の生成等、複数の信号処理を経て行われる。各信号処理では、メモリからの読み出しと、処理後の信号のメモリへの書き込みが行われる。このため、各信号処理に時間がかかるので、撮影画像(撮影指示が入力された場合に取得される画像)を完全にリアルタイムに表示することはできず、通常は1〜数フレーム程度前の画像が遅延して表示される。このため、動きが大きい被写体を撮影しようとする場合には、シャッターチャンスを逃してしまう場合がある。
こうしたことから、近年では、イメージセンサと表示部を各々別個に駆動するのではなく、これらを所定の位相差で同期して駆動することにより、電子ビューファインダの表示遅延を1フレーム周期以下に抑え、ほぼリアルタイムなライブビュー表示を可能とした撮像装置が知られている(特許文献1)。
ところで、ファインダの視野(表示するライブビュー画像の大きさ)は、ファインダの使用感を決定する重要な要素の一つである。例えば、ライブビュー画像が小さすぎると臨場感に欠け、ライブビュー画像が大きすぎると全体を見渡すために視点を移動させなければならないので確認に時間がかかり、シャッターチャンスを逃してしまう場合がある。このため、近年の電子ビューファインダを採用した撮像装置の中には、ライブビュー画像の表示サイズを可変にしたものが知られている(特許文献2)。
特開2007−243615号公報 特開2010−016669号公報
撮像装置のビューファインダとして電子ビューファインダを採用する場合には、ライブビュー画像の表示遅延をできる限り抑え、かつ、ライブビュー画像の表示サイズが可変であることが望ましい。このため、特許文献1に記載のライブビュー画像の表示遅延を抑える技術と、特許文献2に記載のライブビュー画像の表示サイズを可変にする技術を組み合わせて用いることが考えられる。しかし、特許文献1に記載の方法で表示遅延を短縮する場合には、ライブビュー画像の表示サイズを縮小することができないという問題がある。
具体的には、特許文献1は、イメージセンサから1画面分の撮像信号の読み出しが完了を待たずに、撮像信号の読み出しが完了した行(イメージセンサの画素行)の画像を、一対一に対応する表示画素の行に逐次表示させることによって表示遅延を最小限に抑えている。このように、イメージセンサと表示部とを同期制御する場合に、ライブビュー画像の表示サイズを縮小して表示画面の中央に表示させようとすると、イメージセンサの最後の行(ライブビュー画像の最も下の行)の撮像信号の読み出しが表示に間に合わない。
したがって、特許文献1のようにイメージセンサと表示部を同期制御する場合に、ライブビュー画像を縮小表示させようとすると、イメージセンサと表示部とを同期させることができず、撮像信号の読み出しがライブビュー画像の表示タイミングに間に合うように表示遅延を大きくせざるを得ない。
本発明は、ライブビュー画像の表示遅延が少なく、かつ、ライブビュー画像の表示サイズを可変とする撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の撮像装置は、イメージセンサ、信号処理部、電子ビューファインダ、視野角設定部、表示用画像生成部、表示タイミング制御部、ブランキング期間設定部を備える。イメージセンサは、被写体を撮像し、1フレーム周期毎に1枚のライブビュー画像を生成するための撮像信号を出力する。信号処理部は、撮像信号に基づいてライブビュー画像を生成する。電子ビューファインダは、所定サイズの表示画面を有し、この表示画面にライブビュー画像を表示する。視野角設定部は、電子ビューファインダの表示画面に表示される被写体の視野角を設定する。表示用画像生成部は、表示画面に対して設定された視野角に基づき縮小表示されたライブビュー画像を生成する。表示タイミング制御部は、1フレーム周期よりも短い遅延時間でイメージセンサの駆動タイミングと電子ビューファインダの表示タイミングとを同期させ、表示画面にライブビュー画像の順次表示させる。ブランキング期間設定部は、1フレーム周期の最後に、設定された視野角に応じたブランキング期間を設定する。そして、ブランキング期間の開始前に撮像信号の読み出しを完了し、かつ、表示用画像生成部が使用するタイミングよりも前に撮像信号の読み出しを完了させることにより、前記イメージセンサの駆動タイミングと電子ビューファインダの表示タイミングとの同期を維持させる。
ブランキング期間設定部は、ブランキング期間に応じて撮像信号の読み出し時間を短縮させることにより、イメージセンサと電子ビューファインダの同期を維持させることが好ましい。
ブランキング期間設定部は、イメージセンサから撮像信号を間引いて出力する間引き読み出しを行わせることによって撮像信号の読み出し時間を短縮させてブランキング期間を設定することが好ましい。この場合、ブランキング期間設定部は、複数配列された画素を行単位で間引き読み出しを行わせることが好ましい。
ブランキング期間設定部は、撮像信号を読み出すため回路の動作クロックを上げて撮像信号の読み出し時間を短縮させることによりブランキング期間を設定しても良い。また、ブランキング期間設定部は、撮像信号のデータビット長を低減させて撮像信号の読み出し時間を短縮させることによりブランキング期間を設定しても良い。さらに、ブランキング期間設定部は、2以上の画素の信号を混合して読み出す画素混合読み出しを行わせることによって撮像信号の読み出し時間を短縮させ、ブランキング期間を設定しても良い。
ブランキング期間設定部は、1フレーム周期を延長することにより、ブランキング期間を設定しても良い。
ブランキング期間設定部は、間引き読み出し、動作クロックを上げること、撮像送信号のデータビット長の低減、画素混合読み出しのうち少なくとも一つと、1フレーム周期の延長とを組み合わせて撮像信号の読み出し時間を短縮させることが好ましい。そして、予め複数の撮影モードが設けられている場合には、間引き読み出し、動作クロックを上げること、撮像送信号のデータビット長の低減、画素混合読み出しのうち少なくとも一つと、1フレーム周期の延長との組み合わせ方が撮影モード毎に予め設定されていることが好ましい。
ライブビュー画像を表示画面に全画面表示した状態から、縮小表示されたライブビュー画像の表示に切り替える場合に、縮小表示されたライブビュー画像を表示させるフレームの前の少なくとも1フレームで、縮小表示されたライブビュー画像が適用される領域を示すマスクデータを全画面サイズのライブビュー画像に重畳して表示させることが好ましい。
本発明の撮像装置は、ライブビュー画像を縮小表示する場合、撮像信号の読み出し動作にブランキング期間(読み出しを行わない期間)を設け、少なくとも表示画面の生成に使用する前に撮像信号の読み出しを完了させるので、イメージセンサと表示部の同期を維持して表示遅延を最小限に抑え、かつ、ライブビュー画像の縮小表示を行うこともできる。
撮像装置の正面図である。 撮像装置の背面図である。 撮像装置のブロック図である。 全画面表示の説明図である。 縮小表示の説明図である。 撮像装置の動作を示すフローチャートである。 全画面表示する場合のタイミングチャートである。 ブランキング期間を設けずに縮小表示する場合のタイミングチャートである。 間引き読み出しによりブランキング期間を設けて縮小表示する場合のタイミングチャートである。 表示遅延を大きくして縮小表示をする場合のタイミングチャートである。 画素混合読み出しによりブランキング期間を設けて縮小表示する場合のタイミングチャートである。 1フレーム周期の延長によりブランキング期間を設けて縮小表示する場合のタイミングチャートである。 遅延時間を短縮する場合のタイミングチャートである。 読み出し画素数とフレームレートの好適な組み合わせを示す説明図である。 読み出し画素数とフレームレートの好適な組み合わせを示す説明図である。 表示サイズを変更(縮小)する場合の表示画面の変遷を示す説明図である。 表示サイズを変更(縮小)する場合の表示画面の変遷を示す説明図である。
図1において、撮像装置10は、イメージセンサ13等が内蔵されたほぼ直方体状の本体11と、本体11の前面に取り付けられた撮像レンズ12を備えるデジタルカメラである。撮像装置10は、撮像レンズ12によってイメージセンサ13に被写体の像を結像させ、イメージセンサ13によって被写体の像を撮像し、イメージセンサ13から出力される撮像信号に基づいて被写体の撮影画像を生成する。本体11の上面には、例えば、撮影指示を入力するための撮影指示入力スイッチ14、予め複数用意されている撮影モードを切り換えるためのモード切り替えダイヤル16等が設けられている。
図2において、本体11の背面には、第1表示部17、第2表示部18、ズームキー21、マルチファンクションキー22等が設けられている。
第1表示部17は、イメージセンサ13が所定フレームレートで逐次出力する撮像信号に基づいて生成されるライブビュー画像をほぼリアルタイムに表示する小型の表示装置であり、撮影範囲の確認やピント合わせのために使用される電子ビューファインダである。第1表示部17は、液晶ディスプレイ等の表示装置17a、接眼レンズ17b、観察窓17c等(図3参照)で構成されている。ユーザは、表示装置17aに表示されるライブビュー画像を、観察窓17cから接眼レンズ17bを通して覗くことにより観察することができる。
第2表示部18は、第1表示部17よりも大きい表示画面を有する液晶ディスプレイであり、撮像装置10の各種設定を行うためのメニュー画面や過去の撮影画像が表示される。撮像装置10は、設定により、第1表示部17の代わりに(あるいは第1表示部17とともに)、第2表示部18を電子ビューファインダとして機能させることも可能である。本実施形態では、第1表示部18を電子ビューファインダとして用いる。
ズームキー21は、撮像レンズ12の焦点距離を変更するズーム制御のために使用される操作キーである。マルチファンクションキー22は、第2表示部18に表示されるメニューや撮影画像の選択や決定に使用される操作キーである。ズームキー21やマルチファンクションキー22は、撮影指示入力スイッチ14やモード切り替えダイヤル16とともに操作部23を構成する。
図3において、撮像レンズ12は複数のレンズ12aを有している。これらの複数のレンズ12aには、焦点距離の調節のために光軸L1に沿って移動するレンズ(レンズ群)と、ピント調節のために光軸L1に沿って移動するフォーカシングレンズ(レンズ群)と、これらを駆動するための各種駆動機構とが含まれる。
また、複数のレンズ12aには、光軸L1に対して垂直な方向に移動可能に設けられ、手振れを打ち消す向きに移動される補正レンズや、露光量を調節するための絞り等も含まれる。なお、図3では、撮像レンズ12として3枚のレンズを示しているが、レンズの枚数は任意であり、各種光学フィルタ等のレンズ以外の光学要素や、実質的にパワーがないレンズ等を含んでいても良い。
撮像装置10は、撮像レンズ12、イメージセンサ13、操作部23の他に、レンズ制御部32、センサドライバ33、信号処理部34、RAM36、画像処理部37、画像記憶部38、表示画像生成部39、同期制御部41等を備えている。これらの撮像装置10の各部は、バス42を介して相互に接続されている。また、撮像装置10の各部のうち一部は図示しないCPUの機能として実現されており、使用する制御プログラムや設定データ等は、ROM43に予め記憶されている。
レンズ制御部32は、ズームキー21が操作されることによって操作部23から入力されるズーム信号に基づいて撮像レンズ12の焦点距離を調節する。また、自動的にピント調節を行う撮影モードに設定されている場合には、レンズ制御部32は、信号処理部34から入力される焦点評価値に基づいてフォーカシングレンズの位置を調節することにより、焦点調節(ピント合わせ)を行う。この他、レンズ制御部32は、絞りの開口量等も調節する。
イメージセンサ13は、撮像レンズ12の背後に、撮像面13aを撮像レンズ12側に向けて配置されている。撮像面13aは、複数の画素が二次元に配列された領域である。被写体の像は、撮像面13aに結像される。イメージセンサ13は、結像された被写体の像を画素毎に光電変換することによって撮像を行い、画素行毎に撮像信号を出力する。
イメージセンサ13は、予め設定された所定のフレームレート(1/TF1)で逐次撮像信号を出力する。フレームレート(1/TF1)は、例えば60fpsである。このフレームレート(1/TF1)で出力される撮像信号は、ライブビュー画像の生成に使用される。また、操作部23の操作(撮影指示入力スイッチ14の押圧操作)によって撮影指示が入力された場合に出力する撮像信号は、保存用の撮影画像の生成に使用される。
なお、撮像面13aには、被写体の撮像に寄与しない画素(例えば、遮光された画素)も含まれている。撮像面13aの被写体の撮像に寄与する有効画素領域は、撮像面13aの中央を含む矩形領域である。本実施形態では、イメージセンサ13をCMOS型としているが、CCD型であっても良い。
センサドライバ33は、イメージセンサ13の動作を制御する。例えば、ライブビュー画像用の撮像信号を出力するためのフレームレート(1/TF1)や、撮像信号の読み出し方式(間引き読み出しや画素混合読み出し)、保存用の撮影画像を撮影する場合のシャッタースピード(露光時間)等を設定に応じて制御する。なお、センサドライバ33は、駆動タイミング制御部51から入力される駆動タイミング信号に基づいて、一定の時間間隔でライブビュー画像用の撮像信号を出力させることにより、フレームレート(1/TF1)を制御する。
信号処理部34は、イメージセンサ13が出力する撮像信号にデモザイク処理等の各種信号処理を施すことにより、画像データ(撮影画像やライブビュー画像)を生成する画像エンジンである。信号処理部33が生成した画像データは、RAM36に一時的に記憶される。
信号処理部34は、設定によっては、入力された撮像信号に基づいて最適なホワイトバランスを検出し、画像データのホワイトバランスを調節する。また、信号処理部34は、入力された撮像信号を用いて焦点評価値を算出する。検出したホワイトバランスや焦点評価値は、レンズ制御部32に入力され、自動焦点調節や露光量(絞りの開口量)の調節に用いられる。
信号処理部34が生成した画像データが保存用の撮影画像である場合には、RAM36に記憶された撮影画像は、画像処理部37によって読み出され、γ補正処理や階調変換処理等の各種画像処理が施された後、画像記憶部38に記憶される。一方、信号処理部34が生成した画像データがライブビュー画像である場合には、RAM36に記憶されたライブビュー画像は、表示用画像生成部39に読み出され、第1表示部17に表示するための表示用画像の生成に用いられる。
表示用画像生成部39は、RAM36から読み出したライブビュー画像を、第1表示部17の表示画面のサイズに合わせて拡大または縮小することにより、表示用画像を生成する。また、表示用画像生成部39は、第1表示部17の表示画面のサイズに対して縮小された領域にライブビュー画像を適用した表示用画像を生成する場合がある。この場合、画面サイズよりも縮小されたライブビュー画像の周辺は、ブランクデータ(例えば、黒色データ)で埋められる。このため、第1表示部17では、表示画面の中央部にライブビュー画像が表示される。表示用画像生成部39は、ライブビュー画像の視野角を調節するための視野角設定部39aを備えている。
視野角設定部39aは、操作部23等による操作入力等に基づき、第1表示部17に表示するライブビュー画像(被写体)の視野角を設定する。具体的には、視野角設定部39aによる視野角の設定は、表示用画像中のライブビュー画像の表示サイズ(表示画面に対する縮小率)を指定することにより行われる。ライブビュー画像の視野角(縮小率)は、任意に変更可能である。また、縮小表示されるライブビュー画像の表示位置も任意に変更可能であるが、本実施形態では、第1表示部17の表示画面の中央にライブビュー画像を縮小表示する。なお、表示用画像生成部39は、予め選択した撮影モード等の設定パラメータを表す文字や記号、インジケータ等を表示用画像に重畳させる場合がある。
表示用画像生成部39が生成した表示用画像は、VRAM36aに一時的に記憶される。VRAM36aは、表示用画像を一時記憶するためのメモリ領域であり、RAM36内に予め確保されている。もちろん、VRAM36aを、RAM36とは別に設けても良い。VRAM36aに記憶された表示用画像は、電子ビューファインダとして用いられる第1表示部17の表示装置17aに逐次読み出されて表示される。第2表示部18を電子ビューファインダとして用いる設定の場合には、表示用画像は、第2表示部18に読み出されて表示される。
同期制御部41は、駆動タイミング制御部51、表示タイミング制御部52、ブランキング期間設定部53を備えており、イメージセンサ13と第1表示部17の動作タイミングを同期制御する。
駆動タイミング制御部51は、イメージセンサ13の駆動タイミングを制御するための駆動タイミング信号を発生し、センサドライバ33に入力する。センサドライバ33は、入力された駆動タイミング信号で定まるフレームレート(1/TF1)でライブビュー画像用の撮像信号を出力させる。
表示タイミング制御部52は、ライブビュー画像の表示サイズの設定に応じて、第1表示部17の表示タイミングを制御するための表示タイミング信号を発生し、第1表示部17(表示装置17a)に入力する。第1表示部17は、入力された表示タイミング信号にしたがってVRAM36aから表示用画像を読み出して表示する。表示タイミング信号は、駆動タイミング信号に対して所定の遅延時間(位相差)をもって同期されている。このため、第1表示部17の表示フレームレートは、イメージセンサ13の駆動(撮像)フレームレート(1/TF1)と等しい。なお、第2表示部18を電子ビューファインダとして使用する設定の場合には、表示タイミング制御部52は、第2表示部18に表示タイミング信号を入力する。
表示タイミング制御部52は、駆動タイミング信号に対する表示タイミング信号の遅延時間をΔTaまたはΔTbに設定する。遅延時間ΔTaは、第1表示部17にライブビュー画像を全画面表示する場合に、表示用画像生成部39によるVRAM36aへの表示画像の記憶(書き込み)と、第1表示部17によるVRAM36aからの表示画像の読み出しを正常に行わせるための最短のタイムラグであり、イメージセンサ13から1画面分の撮像信号の読み出し動作を行う1フレーム周期TF1よりも短い。
遅延時間ΔTbは、第1表示部17にライブビュー画像を縮小表示し、かつ、ブランキング期間設定部53によってブランキング期間TBLを設定しない場合に、表示用画像生成部39によるVRAM36aへの表示画像の記憶(書き込み)と、第1表示部17によるVRAM36aからの表示画像の読み出しを正常に行わせるためのタイムラグである。遅延時間ΔTbは、遅延時間ΔTaより長く、1フレーム周期TF1より短く設定される(TF1>ΔTb>ΔTa)。
なお、遅延時間ΔTbは、仕様上の制限等によってイメージセンサ13や第1表示部17にブランキング期間TBLに対応する適切な動作を行わせることができない場合にのみ設定される。第1表示部17にライブビュー画像を縮小表示する場合においても、イメージセンサ13や第1表示部17にブランキング期間TBLに対応する適切な動作を行わせることができる場合には、表示タイミング制御部52は、遅延時間をΔTaに設定し、ライブビュー画像を全画面表示する場合の設定を維持する。
ブランキング期間設定部53は、ライブビュー画像を第1表示部17に縮小表示する場合に、1フレーム周期TF1中に読み出し動作を行わないブランキング期間TBLを設定する。このブランキング期間TBLの長さは、ライブビュー画像の視野角(縮小率)に応じて算出される。
また、ブランキング期間設定部53は、1フレーム周期TF1からブランキング期間TBLを除いた期間(TF1−TBL)内で、1画面分の撮像信号の読み出しを完了させるために、イメージセンサ13からの撮像信号の読み出し方式の設定を変更するパラメータをセンサドライバ33に入力する。センサドライバ33は、ブランキング期間設定部53から読み出し方式を設定するパラメータが入力されると、このパラメータに応じた読み出し方式でイメージセンサ13から撮像信号の読み出しを行う。
例えば、ブランキング期間設定部53は、設定するブランキング期間TBLの長さに応じて、間引き読み出しの行数を設定するパラメータをセンサドライバ33に入力し、行毎に行われる撮像信号の読み出しを、1行おき、2行おき等、所定間隔で間引いて行わせる。これにより、ブランキング期間TBLを除いた読み出し期間(TF1−TBL)内で、1画面分の撮像信号の読み出しが行われる。
上述のように構成された撮像装置10では、第1表示部17に表示するライブビュー画像の大きさ(表示サイズ)をほぼ任意に設定可能であり、大別して、全画面表示と縮小表示の2種類の表示設定を選択できる。図4に示すように、全画面表示では、イメージセンサ13の有効画素領域を含む行L〜Lから取得された撮像信号を用いて生成されるライブビュー画像61は、第1表示部17の表示画面62の大きさに一致して表示される。また、図5に示すように、縮小表示では、表示画面62の中央に縮小領域63が設定され、縮小領域63にライブビュー画像61が表示され、縮小領域63以外の周辺領域64は空白(黒色表示)とされる。
図6に示すように、ライブビュー画像の表示サイズは、撮影の前、あるいは撮影の途中で、第2表示部18に設定メニューを表示し、操作部23により全画面表示または縮小表示を選択することにより設定される(S10)。縮小表示が選択された場合には、さらに視野角(縮小率)を設定することにより、縮小領域63の大きさが設定される。
全画面表示が選択された場合(S11でYes判定)には、表示タイミング制御部52は、表示タイミング信号の駆動タイミング信号からの遅延時間をΔTaに設定し(S12)、ライブビュー表示をする(S16)。
一方、縮小表示が選択された場合(S11でNo判定)には、ブランキング期間設定部53は、設定された視野角(縮小率)に応じてブランキング期間TBLの長さを算出する。そして、算出したブランキング期間TBLに合わせた読み出し動作をイメージセンサ13に行わせることができるか否かを判別する(S13)。
イメージセンサ13がブランキング期間TBLに合わせた読み出し動作を行うことが可能な場合(S13でYes判定)には、1フレーム周期TF1からブランキング期間TBLを除いた期間(TF1−TBL)内で、1画面分の撮像信号の読み出しを完了させる読み出し方式を指定するためのパラメータをセンサドライバ33に入力することにより、1フレーム周期TF1内にブランキング期間TBLを設定する(S14)。
また、イメージセンサ13に算出したブランキング期間TBLに合わせた読み出し動作を行わせることができるか否かの判別結果は表示タイミング制御部52に通知され、イメージセンサ13がブランキング期間TBLに合わせた読み出し動作を行うことが可能な場合には、表示タイミング制御部52は、表示タイミング信号の駆動タイミング信号からの遅延時間をΔTaに設定する(S15)。これにより、撮像装置10は、全画面表示の場合と同じ最短の遅延時間ΔTaを維持したままライブビュー画像を縮小表示する(S17)。
一方、イメージセンサ13の仕様等により、イメージセンサ13がブランキング期間TBLに合わせた読み出し動作を行うことができない場合(S13でNo判定)には、ブランキング期間設定部53は、ブランキング期間TBLの設定を行わず、表示タイミング制御部52は、表示タイミング信号の駆動タイミング信号からの遅延時間をΔTbに設定する(S16)。これにより、撮像装置10は、全画面表示と比較すると遅延時間が長くなるが、表示用画像生成部39によるVRAM36aへの表示画像の記憶と、第1表示部17によるVRAM36aからの表示画像の読み出しを正常に行わせる遅延時間ΔTbを確保し、正常にライブビュー画像を縮小表示する(S17)。
以下、ライブビュー画像を全画面表示する場合と、ブランキング期間TBLを設定してライブビュー画像を縮小表示する場合と、ブランキング期間TBLを設定せずにライブビュー画像を縮小表示する場合とのそれぞれについて、イメージセンサ13と第1表示部17との動作タイミングについて詳述する。
図7に示すように、ライブビュー画像を全画面表示する場合には、駆動タイミング制御部51は一定の時間間隔(1フレーム周期TF1)で読み出し動作を開始させる駆動タイミング信号をセンサドライバ33に入力する。センサドライバ33は、駆動タイミング信号にしたがってイメージセンサ13の各行から順に撮像信号を出力させる。但し、イメージセンサ13の撮像面13aには被写体の撮像に利用されない部分があるので、この部分の撮像信号を掃き出すために、被写体を撮像するための有効画素領域を含む最初の行Lから撮像信号を出力させるまでには一定の時間tが必要である。同様に、有効画素領域を含む最後の行Lの読み出しが完了してから、次の1フレーム周期TF1までの時間tは、有効画素領域を含まない行の撮像信号の掃き出し等を行うために必要な時間である。
したがって、有効画素領域を含む行L〜Lからの各撮像信号の読み出しは、1フレーム周期TF1から、時間t,tを差し引いた時間S(=TF1−t−t)内に行われる。なお、イメージセンサ13の各画素は、撮像信号の読み出しが行われると、蓄積した電荷が破棄(リセット)され、直ちに次の1フレーム周期TF1のための蓄積動作を開始する。
各行L1〜LNの撮像信号の読み出しから、VRAM36aに表示用画像65の各行のデータが書き込まれるまでには、時間tが必要である。この時間tは、信号処理部34が各行L〜Lの撮像信号からライブビュー画像61の各行のデータを順次生成してRAM36に一時記憶し、さらに、このライブビュー画像61の各行のデータを用いて表示用画像生成部39が表示用画像65を生成して、VRAM36aに書き込むまでに要する最短の時間である。すなわち、VRAM36aへの表示用画像65の書き込み開始タイミングは、行Lの撮像信号の読み出し開始から時間tだけ遅延し、VRAM36aへの表示用画像65の書き込み完了タイミングは、行Lの撮像信号の読み出し完了から時間tだけ遅延する。
ライブビュー画像61を第1表示部17に全画面表示する場合には、ライブビュー画像61の各行と表示用画像65(表示画面62)の各行はそれぞれ対応しているので、表示用画像65をVRAM36aに書き込むための時間はSであり、イメージセンサの各行L〜Lの撮像信号の読み出しに要する時間Sに等しい。イメージセンサ13が1行分の撮像信号の読み出しを行う時間をαとすれば、「S=α×N」である。
表示用画像生成部39によるVRAM36aへの表示用画像65の書き込みと、第1表示部17によるVRAM36aからの表示用画像65の読み出しとは、ほぼ並行して(例えば表示用画像65の行毎に交互に)行うことができるが、当然ながら、読み出されたデータへのアクセスは、そのデータがVRAM36aに書き込まれた後でなければならない。このため、表示用画像65のVRAM36aへの書き込みと読み出しの間には時間tのタイムラグを設けておく必要がある。この時間tは、例えば、表示用画像65の1行分のデータをVRAM36aに書き込むのに要する時間である。
これらのことから、駆動タイミング信号の入力から第1表示部17が表示用画像65のデータをVRAM36aから読み出して表示するまでの最短の遅延時間は、少なくとも時間t,t,tの合計ΔTa(=t+t+t)が必要である。このため、表示タイミング制御部52は、駆動タイミング信号に対して最小の遅延時間ΔTaだけ遅延して同期した表示タイミング信号を生成する。
以上のように、ライブビュー画像61を第1表示部17に全画面表示する場合には、撮像装置10は、遅延時間ΔTaで駆動タイミング信号に同期された表示タイミング信号にしたがって第1表示部17を動作させるので、ほぼリアルタイム(1フレーム周期TF1よりも短い遅延時間)でライブビュー画像を表示することができる。例えば、VRAM36aに表示用画像65の全行のデータの書き込みが完了するのを待ってから、第1表示部17に表示用画像65を読み出させる場合よりも、速くライブビュー画像を表示可能である。
一方、図8に示すように、ライブビュー画像61を縮小表示する場合の表示用画像66は、先頭及び末尾から所定数の行がブランクデータ67a,67bであり、これらの間がが、ライブビュー画像61が適用される縮小領域63を含む行のデータ68である。このデータ68は、行単位で記憶されるので、各行のデータの両端にはブランクデータも含まれているが、以下では、簡単のためライブビュー画像61が適用される縮小領域63を含む行のデータ68を、縮小ライブビュー画像68と称する。
以下、駆動タイミング信号に対する表示タイミング信号の遅延時間を、全画面表示の場合と同じ遅延時間ΔTaに維持する場合を考える。この場合、縮小ライブビュー画像68の先頭行のデータ(縮小ライブビュー画像68を示す帯(斜線)の左端のデータ)の生成には、イメージセンサ13の有効画素領域を含む最初の行Lのデータが必要であるが、ブランクデータ67aのVRAM36aへの書き込み時間があるので、先頭行のデータをVRAM36aに書き込むまでに、時間tよりも長い時間tを確保することができる。
一方、縮小ライブビュー画像68の末尾行のデータ(縮小ライブビュー画像68を示す帯(斜線)の右端のデータ)の生成には、イメージセンサ13の有効画素領域を含む最後の行Lのデータが必要であるが、末尾行のデータをVRAM36aに書き込む時間は、全画面表示の場合よりも繰り上がってしまうので、ライブビュー画像61を生成するための信号処理等に要する時間tを確保することはできない。特に、ライブビュー画像61の視野角(縮小率)によっては、イメージセンサ13の行Lの撮像信号の読み出し完了よりも前(時間tだけ前)に、縮小ライブビュー画像68の末尾行のデータをVRAM36aに書き込んでおかなければならないが、もちろん、このようなことは実現できない。
そこで、図9に示すように、ライブビュー画像61を縮小表示する場合には、撮像装置10は、ブランキング期間設定部53によって1フレーム周期TF1の最後に撮像信号の読み出しを行わないブランキング期間TBLを設定する。そして、1フレーム周期TF1からブランキング期間TBLを除いた期間(TF1−TBL)内で1画面分の撮像信号を完了させることにより、イメージセンサ13の行Lの撮像信号の読み出し完了から、縮小ライブビュー画像68の末尾行のデータをVRAM36aに書き込むまでの時間tを確保する。これにより、駆動タイミング信号に対する表示タイミング信号の遅延時間を、全画面表示の場合(図7参照)と同じ遅延時間ΔTaに維持しつつ、ライブビュー画像61の縮小表示することができる。
なお、図9の場合、ブランキング期間設定部53は、1行おき(L,L,…,LN−2,L)に読み出しを行う間引き読み出しをさせるパラメータをセンサドライバ33に入力して、イメージセンサ13からの撮像信号の読み出し行数を減らすことにより、ブランキング期間TBLを設定している。このため、有効画素を含む行L,L,…,LN−2,Lの読み出し時間の総計は、全画面表示の場合の半分(S/2)である。また、この読み出し方式の変更により、有効画素領域を含まない行の撮像信号を掃き出すための各時間t,tも全画面表示の場合の半分である(t=t/2,t=t/2)。もちろん、ブランキング期間設定部53は、ブランキング期間TBLの長さの算出に、これらの各時間の長さの変化を考慮している。また、図9に示す例では、1行おきに間引き読み出しを行わせることによりブランキング期間TBLを設定しているが、間引きする行数は、ブランキング期間TBLに応じて決定される。
なお、イメージセンサ13の仕様等によっては、ブランキング期間設定部53が求めたブランキング期間TBLに対応する動作を行わせることができない場合がある。例えば、イメージセンサ13が間引き読み出しに対応していない場合である。また、ブランキング期間TBLを設定するために2行おきの間引き読み出しが必要な場合に、イメージセンサ13が1行おきの間引き読み出しにしか対応していない(2行おきの間引き読み出しができない)場合もある。さらに、ブランキング期間TBLを設定するために1.5行おきの間引き読み出しが必要である場合、通常のイメージセンサ13ではこうした中途半端な行数の間引き読み出しには対応できない。
このようにブランキング期間TBLを設定できない場合には、図10に示すように、ブランキング期間TBLを設定する代わりに、表示タイミング制御部52が、駆動タイミング信号に対する表示タイミング信号の遅延時間をΔTbに延長し、表示用画像66のVRAM36aからの読み出しタイミングを全体的に後ろにシフトさせる。これにより、表示用画像66のVRAM36aへの書き込みタイミングも後ろにシフトするので、イメージセンサ13の行Lの撮像信号の読み出し完了から、縮小ライブビュー画像68の末尾行のデータをVRAM36aに書き込むまでの時間tが確保される。遅延時間ΔTaに対する遅延時間ΔTbの延長量(ΔTb−ΔTa)は、最大でS/2程度であるので、少なくとも1フレーム周期TF1よりは短い。したがって、全画面表示の場合と同じ遅延時間ΔTaを維持することができないが、ブランキング期間TBLを設定せずに、ライブビュー画像を縮小表示する場合としては最もリアルタイムに近いライブビュー表示をすることができる。
なお、ブランキング期間設定部53は、イメージセンサ13に間引き読み出しをさせることによってブランキング期間TBLを設定しているが、図11に示すように、イメージセンサ13の各行から撮像信号を読み出す時間を短縮(例えばα/2)にすることによって、ブランキング期間TBLを設定しても良い。イメージセンサ13の各行から撮像信号を読み出す時間を短縮する方法としては、同じ行にある複数の画素を混合して同時に読み出す画素混合読み出しを行う方法、イメージセンサ13を構成するスイッチング素子やA/D変換器等の読み出し用回路の動作クロックを上げる方法、読み出す撮像信号のデータビット長を減らす方法等がある。
画素混合読み出しでは、例えば、2画素を混合して撮像信号を読み出すと、全画素を読み出す場合の半分の時間で撮像信号の読み出しを完了することができる。動作クロックは、読み出し速度を規定するものであるので、動作クロックを上げることにより、撮像信号の読み出しを高速化することができる。撮像信号のデータビット長を、例えば、2ビット短くすると、データ量は1/4倍になる。これにより、撮像信号の読み出し速度を向上させることができる。
また、ブランキング期間設定部53は、イメージセンサ13の動作方式(読み出し方式)を変更することによりブランキング期間TBLを設定しているが、その方法でブランキング期間TBLを設定しても良い。例えば、図12に示すように、1フレーム周期の長さをTF2(>TF1)に延長し、表示用画像66の縮小ライブビュー画像68の部分をVRAM36aに書き込む時間を、全画面表示する場合と同じSに延長する。これにより、イメージセンサ13の動作方式を変更しなくても、行Lの撮像信号の読み出し完了から、縮小ライブビュー画像68の末尾行のVRAM36aへの書き込みまでの間に時間tを確保し、駆動タイミング信号に対する表示タイミング信号の遅延時間を、全画面表示の場合と同じ遅延時間ΔTaに維持しつつ、縮小表示をすることができる。
なお、ブランキング期間設定部53は、イメージセンサ13の行Lの撮像信号の読み出し完了から、縮小ライブビュー画像68の末尾行のVRAM36aへの書き込みまでの間に時間tを確保できるようにブランキング期間TBLを設定しているが、ブランクデータ67aは予め決まっているデータなので、イメージセンサ13から撮像信号を読み出す前にVRAM36aに書き込んでおくことができる。具体的には、図13に示すように、イメージセンサ13からの撮像信号の読み出し以前に、ブランクデータ67aのVRAM36aへの書き込みを開始させ、イメージセンサ13の行Lの読み出し開始からVRAM36aへの縮小ライブビュー画像86の先頭行の書き込み開始までの期間と、イメージセンサ13の行Lの撮像信号の読み出し完了から縮小ライブビュー画像68の末尾行のVRAM36aへの書き込みまでの期間とが、ともに時間tになるように、ブランキング期間TBL2を設定することができる。
この場合、駆動タイミング信号に対する表示タイミング信号の遅延時間を、全画面表示の場合の遅延時間ΔTaよりも短い遅延時間ΔTcに設定することができる。ライブビュー画像61の視野角(縮小率)及びブランクデータ67aの長さ(行数)によっては、遅延時間ΔTcが「0」や負の値になり、ライブビュー画像の実質的な表示遅延を極めて小さくすることができる場合がある。なお、時間t10,t11は、有効画素領域を含まない行の撮像信号の掃き出し等に必要な時間である。
なお、上述のようにイメージセンサ13の行Lの読み出し開始からVRAM36aへの縮小ライブビュー画像86の先頭行の書き込み開始までの期間が時間tになるようにブランキング期間TBL2を設定する方法(図13)は、1フレーム周期を延長する方法(図12参照)と組み合わせると特に効果的である。例えば、イメージセンサ13から撮像信号を読み出す行数(ライブビュー画像の解像度)を維持し、かつ、フレームレートの低下を抑えながら、遅延時間を短くできる場合があるからである。
なお、ライブビュー画像の縮小表示のためにブランキング期間TBLを設定する場合には、上述の間引き読み出し、画素混合、動作クロックの変更、撮像信号のデータビット長の変更、1フレーム周期(フレームレート)の変更の各方法を組み合わせて用いることができる。これらの中でライブビュー画像61の解像度低下をともなう間引き読み出し(または画素混合,撮像信号のデータビット長の変更)と、1フレーム周期の変更とを組み合わせてブランキング期間TBLを設定する場合には、撮影モードに応じて、ライブビュー画像61の解像度と1フレーム周期とのいずれかが優先的に維持されるように、組み合わせバランスを調節することが好ましい。
例えば、間引き読み出しと1フレーム周期の延長とを組み合わせる場合には、ライブビュー画像61の生成のために撮像信号を読み出す行数が、P,P,P(P>P>P)の3段階に変更可能であるとする。また、1フレーム周期がTF1,TF2,TF3(TF1<TF2<TF3)の3段階に変更可能、すなわち、フレームレートが1/TF1,1/TF2,1/TF3に変更可能であるとする。そして、撮像装置10には、動きのある被写体を撮影する場合に選択されるシャッタスピード優先の第1撮影モード(例えばスポーツモード)と、人物や風景等動きの少ない被写体を撮影する場合に選択される第2撮影モードとがあるとする。
例えば、第1撮影モードでは、図14に示すように、ライブビュー画像61の表示サイズ(縮小領域63の大きさ)の低下に対して、フレームレートを維持しつつ、読み出し行数を優先的に低下させることによりブランキング期間TBLを設定する。第2撮影モードでは、図15に示すように、ライブビュー画像61の表示サイズの低下に対して、できる限り読み出し行数を維持しつつ、フレームレートを優先的に低下させることによりブランキング期間TBLを設定する。
このように、ライブビュー画像61の解像度低下をともなう間引き読み出し(または画素混合、撮像信号のデータビット長の変更)と、1フレーム周期の変更とを組み合わせてブランキング期間TBLを設定する場合の撮像モードに応じた設定は、撮影モード毎に予め用意しておき、撮影モードを選択することによって自動的に適用されるようにしておくことが好ましい。
なお、ライブビュー画像61を全画面表示していた場合に縮小表示に切り替えると、切り替えの途中で大きさの異なるライブビュー画像が表示画面62に混在して表示される。具体的には、図16に示すように、第1フレーム71において第1ライブビュー画像81が表示画面62に全画面表示されているとする。この場合、縮小表示設定に切り替えなければ、例えば過渡フレーム72に示すように表示画面62の上部から順に第2ライブビュー画像82が上書き表示され、第2フレーム73では第2ライブビュー画像83が表示画面62に全画面表示される。過渡フレーム72では、第1ライブビュー画像81と第2ライブビュー画像82とが上下に混在するが、第1ライブビュー画像81と第2ライブビュー画像82とは連続したフレームで撮影された画像であるために変化が少なく、かつ、表示サイズも同じなので、通常のユーザはこれらのライブビュー画像81,82が混在していることには気が付かない。
しかし、ここで縮小表示設定に切り替えると、第3フレーム75では第3ライブビュー画像83が中央に縮小表示されるが、第2フレーム73と第3フレーム75の間の過渡フレーム74では、縮小された第3ライブビュー画像83と表示画面62と同じサイズの第2ライブビュー画像82とが混在する。過渡フレーム74のように、縮小表示への切り替えによってサイズが異なる画像が混在する時間は1フレーム周期TF1よりも短く、一瞬のことではあるが、サイズが異なる画像が混在していると、通常のユーザでも違和感を覚える場合がある。このため、縮小表示設定に変更された場合には、直ちに縮小表示に切り替えるのではなく、1〜数フレーム程度を用いて縮小表示に切り替わることを視覚的に通知してから縮小表示に切り替え、サイズが異なる画像が混在する過渡フレームの違和感を低減することが好ましい。
具体的には、図17に示すように、第1フレーム91において表示画面62に第1ライブビュー画像101が全画面表示されており、縮小表示設定に切り替えられた場合には、次の第2フレーム93で直ちにライブビュー画像を縮小表示するのではなく、第2フレーム93では表示画面62と同じサイズの第2ライブビュー画像102に斜線で示すマスクデータを重畳して表示し、さらに次の第3フレーム95で第3ライブビュー画像103を縮小表示する。
マスクデータは、後にライブビュー画像が適用される箇所以外の部分を覆って、縮小されたライブビュー画像が表示される領域(図5の縮小領域63)を示すものである。また、マスクデータは、例えば半透明の灰色や黒色の半透明な画像データであり、下地の第2ライブビュー画像102を確認することを可能とする。マスクデータの重畳処理は、表示用画像生成部39で行われる。
このように、縮小表示設定に切り替えられた場合に、マスクデータを重畳した全画面サイズの第2ライブビュー画像102を表示すると、第1フレーム91と第2フレーム93の間の過渡フレーム92では、第2ライブビュー画像102と第1ライブビュー画像101が上下に混在するが、第2ライブビュー画像102と第1ライブビュー画像101の表示サイズが等しいので、ユーザは違和感を覚え難い。そして、第2フレーム93と第3フレーム95の間の過渡フレーム94では、縮小されたライブビュー画像103と全画面サイズの第2ライブビュー画像102が上下に混在するが、第2ライブビュー画像102にマスクデータが重畳されていることにより、異なるサイズのライブビュー画像が混在していることに気付き難くなる。このため、全画面表示から縮小表示に切り替えた場合の違和感を低減することができる。
なお、マスクデータは半透明でなくても良く、第2ライブビュー画像102を塗り潰すデータであっても良い。この場合、マスクデータによって第2ライブビュー画像102の表示範囲が狭窄されるので、第1フレーム91と第2フレーム93の間の過渡フレーム92では、第2ライブビュー画像102と第1ライブビュー画像101の表示サイズが実質的に異なるが、これらの境界(破線部分)の像にギャップがほぼ無いので、縮小されたライブビュー画像と全画面サイズのライブビュー画像が混在する場合よりは違和感が少ない。
なお、イメージセンサ13は、ライブビュー画像61のために有効画素領域の全行の撮像信号を出力しているが、ライブビュー画像は撮影画像と比較すれば低解像度でも良いので、予め所定行数の間引き読み出しをすることを前提に遅延時間ΔTaが定められている場合がある。この場合、ブランキング期間TBLを、間引き読み出しによって設定するには、間引き読み出しの行数を増加させれば良い。また、画素混合等の他の方法でブランキング期間TBLを設定する場合には、所定行数の間引き読み出しを行い、さらに設定するブランキング期間TBLに応じて画素混合を行えば良い。
なお、上記実施形態では、第1表示部17及び第2表示部18に液晶ディスプレイを使用しているが、液晶ディスプレイに代えて、有機ELディスプレイ等の他の表示装置を用いても良い。
上記実施形態では、撮像レンズ12をズームレンズとしているが、撮像レンズ12の構成は任意である。すなわち、撮像レンズ12は、単焦点レンズでも良い。また、撮像レンズ12は交換式のものであっても良いし、据え付け型であっても良い。
上記実施形態では、撮像装置10をデジタルカメラとしているが、本発明は、スマートフォンやタブレット端末等にも適用可能である。スマートフォン等の場合には、第1表示部17のような専用の電子ビューファインダを有していないため、通常は第2表示部18のようなディスプレイを電子ビューファインダとして機能させるが、このディスプレイとイメージセンサ13との同期制御方法は上記実施形態と同様である。
また、スマートフォン等では、ディスプレイに設けられたタッチパネルによって操作部が構成されているが、これは上記同期制御方法には直接的な影響はない。すなわち、操作部23の形態は任意であり、操作部23の各部は必ずしも物理的なスイッチやキーでなくても良い。
10 撮像装置
12 撮像レンズ
13 イメージセンサ
17 第1表示部
18 第2表示部
39 表示用画像生成部
41 同期制御部
51 駆動タイミング制御部
52 表示タイミング制御部
53 ブランキング期間設定部
61 ライブビュー画像
62 表示画面
63 縮小領域
64 周辺領域
65,66 表示用画像
67a,67b ブランクデータ
68 縮小ライブビュー画像

Claims (10)

  1. 被写体を撮像し、1フレーム周期毎に1枚のライブビュー画像を生成するための撮像信号を出力するイメージセンサと、
    前記撮像信号に基づいて前記ライブビュー画像を生成する信号処理部と、
    所定サイズの表示画面を有し、前記表示画面に前記ライブビュー画像を表示する電子ビューファインダと、
    前記電子ビューファインダの表示画面に表示される前記被写体の視野角を設定する視野角設定部と、
    前記表示画面に対して、設定された前記視野角に基づき縮小表示されたライブビュー画像を生成する表示用画像生成部と、
    前記1フレーム周期よりも短い遅延時間で前記イメージセンサの駆動タイミングと前記電子ビューファインダの表示タイミングとを同期させ、前記表示画面に前記ライブビュー画像の順次表示させる表示タイミング制御部と、
    前記1フレーム周期の最後に、設定された前記視野角に応じたブランキング期間を設定し、前記ブランキング期間の開始前に前記撮像信号の読み出しを完了し、かつ、前記表示用画像生成部が使用するタイミングよりも前に前記撮像信号の読み出しを完了させることにより、前記イメージセンサの駆動タイミングと前記電子ビューファインダの表示タイミングとの同期を維持させるブランキング期間設定部と、
    を備える撮像装置。
  2. 前記ブランキング期間設定部は、前記ブランキング期間に応じて前記撮像信号の読み出し時間を短縮させることにより前記ブランキング期間を設定し、前記イメージセンサと前記電子ビューファインダの同期を維持させる請求の範囲第1項に記載の撮像装置。
  3. 前記ブランキング期間設定部は、前記イメージセンサから前記撮像信号を間引いて出力する間引き読み出しを行わせることによって前記ブランキング期間を設定する請求の範囲第2項に記載の撮像装置。
  4. 前記ブランキング期間設定部は、複数配列された画素を行単位で前記間引き読み出しを行わせる請求の範囲第3項に記載の撮像装置。
  5. 前記ブランキング期間設定部は、前記撮像信号を読み出すため回路の動作クロックを上げて前記撮像信号の読み出し時間を短縮させることにより前記ブランキング期間を設定する請求の範囲第2項に記載の撮像装置。
  6. 前記ブランキング期間設定部は、前記撮像信号のデータビット長を低減させて前記撮像信号の読み出し時間を短縮させることにより前記ブランキング期間を設定する請求の範囲第2項に記載の撮像装置。
  7. 前記ブランキング期間設定部は、2以上の画素の信号を混合して読み出す画素混合読み出しを行わせることによって前記撮像信号の読み出し時間を短縮させ、前記ブランキング期間を設定する請求の範囲第2項に記載の撮像装置。
  8. 前記ブランキング期間設定部は、前記1フレーム周期を延長することにより前記ブランキング期間を設定する請求の範囲第1項に記載の撮像装置。
  9. 前記ブランキング期間設定部は、間引き読み出し、動作クロックを上げること、撮像送信号のデータビット長の低減、画素混合読み出しのうち少なくとも一つと、1フレーム周期の延長とを組み合わせて前記撮像信号の読み出し時間を短縮させ、
    予め複数の撮影モードが設けられている場合に、前記間引き読み出し、前記動作クロックを上げること、前記撮像送信号のデータビット長の低減、前記画素混合読み出しのうち少なくとも一つと、前記1フレーム周期の延長との組み合わせ方が前記撮影モード毎に予め設定されている請求の範囲第1項に記載の撮像装置。
  10. 前記ライブビュー画像を前記表示画面に全画面表示した状態から、前記縮小表示されたライブビュー画像の表示に切り替える場合に、前記縮小表示されたライブビュー画像を表示させるフレームの前の少なくとも1フレームで、前記縮小表示されたライブビュー画像が適用される領域を示すマスクデータを全画面サイズの前記ライブビュー画像に重畳して表示させる請求の範囲第1〜9項のうちいずれか1項に記載の撮像装置。
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