JP2009188857A - 撮像装置、撮像方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】アナログ信号の読み出しパターンに左右されることなく、アナログ信号に対する画像信号からのノイズの影響を低減する。
【解決手段】動画の撮影モードとして、「高画質モード」が設定された場合と「標準画質モード」が設定された場合とでは、CCDイメージセンサ14から読み出されるアナログ信号の読み出しパターンが異なる。本発明に係る電子カメラでは、アナログ信号の異なる読み出しパターンに応じて画像信号の出力パターンも変更させるようにし、アナログ信号の読み出しが停止される時間にのみ、信号処理プロセッサ20から画像信号を出力させる。
【選択図】 図6
【解決手段】動画の撮影モードとして、「高画質モード」が設定された場合と「標準画質モード」が設定された場合とでは、CCDイメージセンサ14から読み出されるアナログ信号の読み出しパターンが異なる。本発明に係る電子カメラでは、アナログ信号の異なる読み出しパターンに応じて画像信号の出力パターンも変更させるようにし、アナログ信号の読み出しが停止される時間にのみ、信号処理プロセッサ20から画像信号を出力させる。
【選択図】 図6
Description
本発明は電子カメラに関し、特に撮像素子から読み出されるアナログ信号に含まれるノイズを低減する技術に関する。
電子カメラでは、図9のブロック図に示すように、撮像素子であるCCDからアナログ信号(信号電荷)を順次読み出してAFE(アナログ・フロント・エンド)でデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号が信号処理プロセッサにて各種デジタル処理が施されて画像信号が生成される。生成された画像信号は信号処理プロセッサから記録媒体に順次出力されることで、画像データとして記録される。
ここで、画像信号を記録する過程において、図8に示すように、CCDから読み出されたアナログ信号が読み出されている期間と、信号処理プロセッサから画像信号が出力されている期間とが時間軸上で重複した場合、画像信号から発生するノイズがアナログ信号に干渉するため、記録される画像の画質が劣化してしまうという問題がある。
そこで、従来、アナログ信号の立上がり時と降下時にデジタルクロック信号の出力を停止させる信号混在システムがある(例えば、特許文献1)。かかる信号混在システムによれば、アナログ信号へのデジタルノイズの影響を低減させることができるとされている。
特開平9−135213号公報
ところで、近年のデジタルカメラは、複数の撮影モードを有するものが一般的ある。したがって、撮影モードに応じてCCDから読み出されるアナログ信号の読み出しパターンが異なる。
例えば、高画質モードで動画を撮影する場合、アナログ信号を読み出す時間は、標準画質モードで動画を撮影する場合のその時間より長くなる。これは、撮影する動画の画質を高めるためには記録画像数を多くしなければならず、そのためには、CCDから読み出されるアナログ信号の読み出し時間を長くして転送されるデータ量を多くしなければならないからである。また、高画質モードと標準画質モードとでは、フレームレートが異なり、アナログ信号を読み出している時間帯が異なる場合もある。
そこで、CCDからのアナログ信号の読み出しパターンによらず画像信号の記録の際のノイズの影響を低減したいという要望がある。しかしながら、従来の信号混在システムでは、アナログ信号の読み出しパターンが変更されることが前提とされていないため、上記の要望に対応できるものではない。
本発明の目的は、アナログ信号の読み出しパターンに左右されることなく、アナログ信号に対する画像信号からのノイズの影響を低減できる撮像装置、撮像方法、及びプログラムを提供することにある。
請求項1記載の発明は、
撮像部より順次出力されるアナログ信号の読み出し期間を任意に設定する設定手段と、
この設定手段によって設定された読み出し期間で前記撮像部からアナログ信号を順次出力させる第1の出力制御手段と、
この第1の出力制御手段によって出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号に所定の処理を施してデジタル画像信号を生成する画像信号生成手段と、
この画像信号生成手段によって生成されたデジタル画像信号を、前記所定の読み出し期間外のブランク期間において出力させる第2の出力制御手段と、
を備えることを特徴とする。
また、請求項2記載の発明は、
複数の撮影モードの中から一の撮影モードを設定する撮影モード設定手段を更に備え、
前記設定手段は、前記撮影モード設定手段により設定された撮影モードに応じて前記読み出し期間を設定することを特徴とする。
また、請求項3記載の発明は、
前記撮像部は、前記ブランク期間において、露光状態となることを特徴とする。
また、請求項4記載の発明は、
撮像部より順次出力されるアナログ信号の読み出し期間を任意に設定する設定ステップと、
この設定ステップにおいて設定された読み出し期間で前記撮像部からアナログ信号を順次出力させる第1の出力制御ステップと、
この第1の出力制御ステップにおいて出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、
この変換されたデジタル信号に所定の処理を施してデジタル画像信号を生成する画像信号生成ステップと、
この画像信号生成ステップにおいて生成されたデジタル画像信号を、前記所定の読み出し期間外のブランク期間において出力させる第2の出力制御ステップと、
を含むことを特徴とする。
また、請求項5記載の発明は、
撮像装置のコンピュータを、
撮像部より順次出力されるアナログ信号の読み出し期間を任意に設定する設定手段、
この設定手段によって設定された読み出し期間で前記撮像部からアナログ信号を順次出力させる第1の出力制御手段、
この第1の出力制御手段によって出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号に所定の処理を施してデジタル画像信号を生成する画像信号生成手段、
この画像信号生成手段によって生成されたデジタル画像信号を、前記所定の読み出し期間外のブランク期間において出力させる第2の出力制御手段、
として機能させる。
撮像部より順次出力されるアナログ信号の読み出し期間を任意に設定する設定手段と、
この設定手段によって設定された読み出し期間で前記撮像部からアナログ信号を順次出力させる第1の出力制御手段と、
この第1の出力制御手段によって出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号に所定の処理を施してデジタル画像信号を生成する画像信号生成手段と、
この画像信号生成手段によって生成されたデジタル画像信号を、前記所定の読み出し期間外のブランク期間において出力させる第2の出力制御手段と、
を備えることを特徴とする。
また、請求項2記載の発明は、
複数の撮影モードの中から一の撮影モードを設定する撮影モード設定手段を更に備え、
前記設定手段は、前記撮影モード設定手段により設定された撮影モードに応じて前記読み出し期間を設定することを特徴とする。
また、請求項3記載の発明は、
前記撮像部は、前記ブランク期間において、露光状態となることを特徴とする。
また、請求項4記載の発明は、
撮像部より順次出力されるアナログ信号の読み出し期間を任意に設定する設定ステップと、
この設定ステップにおいて設定された読み出し期間で前記撮像部からアナログ信号を順次出力させる第1の出力制御ステップと、
この第1の出力制御ステップにおいて出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、
この変換されたデジタル信号に所定の処理を施してデジタル画像信号を生成する画像信号生成ステップと、
この画像信号生成ステップにおいて生成されたデジタル画像信号を、前記所定の読み出し期間外のブランク期間において出力させる第2の出力制御ステップと、
を含むことを特徴とする。
また、請求項5記載の発明は、
撮像装置のコンピュータを、
撮像部より順次出力されるアナログ信号の読み出し期間を任意に設定する設定手段、
この設定手段によって設定された読み出し期間で前記撮像部からアナログ信号を順次出力させる第1の出力制御手段、
この第1の出力制御手段によって出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号に所定の処理を施してデジタル画像信号を生成する画像信号生成手段、
この画像信号生成手段によって生成されたデジタル画像信号を、前記所定の読み出し期間外のブランク期間において出力させる第2の出力制御手段、
として機能させる。
本発明によれば、アナログ信号の読み出しパターンによらず、アナログ信号に対する画像信号からのノイズの影響を低減できる。
図1は本発明に係る電子カメラの背面図である。この電子カメラの背面には、図1に示すように、電源ボタン1、メニュー画面を表示させるためのメニューキー4、選択した内容を実行させるための実行キー5、メニュー画面での項目の選択、コマ送り等の指示を行うためのマルチファンクションの十字キー6、及びLCDモニタ10が設けられている。
また、カメラ上面には、モードダイアル3が設けられている。モードダイアル3を回転させることにより、動画撮影モード、静止画撮影モード、再生モードなどのうちいずれかの動作モードを設定できるようになっている。また、モードダイアル3の中央には、シャッタボタン2が設けられている。シャッタボタン2は、押下されることにより撮影開始もしくは撮影終了を指示する操作信号を出力する。
図2は、図1に示した電子カメラの内部構成を示すブロック図である。図2において、被写体像が撮影レンズ12を介してCCDイメージセンサ14の受光面に結像される。結像された被写体像は受光面に配置された各フォトダイオードで光の入射光量に応じた量の信号電荷に光電変換され、CCDイメージセンサ14の各画素に蓄積されることで、CCDイメージセンサ14の露光がなされる。
蓄積された信号電荷は、クロック発生回路16から加えられるタイミング信号出力(撮像クロック)に基づいて、信号電荷に応じたアナログ信号(CCD出力)として1フレーム(画像)分単位で順次読み出される。CCDイメージセンサ14から1フレーム分のアナログ信号を読み出すには、一定時間の読み出し期間を要する。
CCDイメージセンサ14から1フレーム分のアナログ信号が読み出される度にAブランク期間が発生する。Aブランク期間とは、CCDイメージセンサ14からのアナログ信号の読み出しが停止される時間である。Aブランク期間中は、CCDイメージセンサ14は露光状態となっている。
CCDイメージセンサ14から順次読み出されたアナログ信号はAFE18に加えられる。AFE18は、図3に示すようにCDS回路18A、アンプ18B、A/D変換器18C等を有し、CDS回路18Aはクロック発生回路16から加えられるサンプリングパルスに基づいて入力するアナログ信号を相関二重サンプリング処理する。即ち、CDS回路18Aは、CCDイメージセンサ14から入力するアナログ信号を、サンプリングパルスDS1、DS2によって相関二重サンプリングして画像信号成分のみを抽出する。
CDS回路18Aによって処理された信号は、アンプ18Bによってゲインコントロールされたのち、A/D変換器18Cに入力される。A/D変換器18Cは、クロック発生回路16から加えられるADクロックに基づいて、入力された信号をCCDイメージセンサ14の画素ごとにデジタル信号に変換する。
上記AFE18によってアナログ処理、A/D変換などの前処理が行われたデジタル信号は、大規模集積回路(LSI)からなる信号処理プロセッサ20内のラインメモリ201に取り込まれる。その取り込まれたデジタル信号はRAM22にDMA転送される。デジタル信号がRAM22に転送されると、再びAFE18からデジタル信号がラインメモリ201に取り込まれる。
信号処理プロセッサ20は、図1に示したシャッタボタン2、モードダイアル3、実行キー5、十字キー6などを含む操作部24からの入力に基づいて、各回路を統括制御するものである。信号処理プロセッサ20は、カメラ制御プログラム等が記録されているROM26から必要なプログラムを読み込み、そのプログラムにしたがって種々の動作を実行することで、設定手段、第1の出力制御手段、画像信号生成手段、第2の出力制御手段、撮影モード設定手段として機能する。
また、信号処理プロセッサ20は、動画撮影モードにて動画撮影が行われると、上記のようにしてRAM22に取り込まれたCCDイメージセンサ14の全ライン分(1画面全体)のデジタル信号に対してホワイトバランス調整、ガンマ補正、YC処理、圧縮処理等の各種のデジタル処理を施して、所定のフォーマットに圧縮された画像信号を生成する。
その後、生成された画像信号は1フレーム分単位でメモリカード28に対して順次出力されメモリカード28に記録される。1フレーム分の画像信号をメモリカード28に記録するには、一定時間の出力期間を要する。
信号処理プロセッサ20から1フレーム分の画像信号が記録される度にDブランク期間が発生する。Dブランク期間とは、信号処理プロセッサからの画像信号の出力が停止される期間である。信号処理プロセッサ20からの画像信号の出力動作は、CCDイメージセンサ14からのアナログ信号の読み出し動作と並行して実行される。
図5は、本発明に係る電子カメラの動作を説明するためのフローチャートである。モードダイアル3を回転させて、動作モードを動画撮影モードに設定して電源ボタン1をオンにすると、信号処理プロセッサ20は前記プログラムに従って動作することにより、図5のフローチャートに示すように処理を実行する。すなわち、信号処理プロセッサ20は、CCDイメージセンサ14から取り込まれRAM22に蓄積された1フレーム(画面)分の画像データに基づくスルー画像をLCDモニタ10に表示させる(ステップS1)。
この状態において、ユーザが実行キー5を操作すると、LCDモニタ10にはメニュー画面が表示される。そして、ユーザの操作によりメニュー画面から撮影モード設定画面にLCDモニタ10の表示が切り替わる(ステップS2)。撮影モード設定画面には、図4に示すように「高画質モード」と「標準画質モード」の選択項目が表示される。「高画質モード」の方が「標準画質モード」よりも画像信号の記録画素数が多くなり、画質のよい動画を記録できる。
撮影モード設定画面において、ユーザによる十字キー6等の操作により「高画質モード」、「標準画質モード」の何れかの項目に対する選択入力がなされると、信号処理プロセッサ20は選択入力に応じた撮影モードを設定する(ステップS3)。そして、信号処理プロセッサ20は、設定された撮影モードに応じて、クロック発生回路15によるタイミング信号出力動作と画像信号の出力動作とを制御する。
図6は、動画撮影モードとして「高画質モード」が設定された場合における、アナログ信号の信号波形と画像信号の信号波形とを示すタイミング図である。同図において時間軸は右向きに設定される。
動画撮影モードとして「高画質モード」が設定された場合には図6に示すように、信号処理プロセッサ20は、1フレーム分のアナログ信号の読み出し期間100が約58ms、Aブランク期間101が約8ms、になるようにクロック発生回路15によるタイミング信号出力動作を制御して、CCDイメージセンサ14からアナログ信号を1フレーム分ずつ順次読み出す(ステップS4)。また、「高画質モード」では、フレームレートが15fps、1フレーム期間102が約66msとなる。
ステップS4に次いで、信号処理プロセッサ20は、シャッタボタン2が全押しされない限り(ステップS5;NO)、撮影開始指示を検知すべく待機状態となっている(ステップS5)。この状態でシャッタボタン2が全押しされると、信号処理プロセッサ20は、シャッタボタン2からの撮影開始を指示する操作信号を検知し(ステップS5;YES)、「高画質モード」による動画撮影が行われる。
すなわち、「高画質モード」においては、読みだされたアナログ信号はデジタル信号にA/D変換された後、RAM22に取り込まれる。RAM22に取り込まれたデジタル信号は、信号処理プロセッサ20にて各種のデジタル処理が施され画像信号が生成される。そして、信号処理プロセッサ20は、1フレーム分の画像信号の出力期間104が約4ms、Dブランク期間103が約62msになるように画像信号を1フレーム分ずつ順次出力しメモリカード28に記録させる(ステップS6)。なお、第1フレーム(アナログ信号の読み出し開始後、最初に読み出されるフレーム)分の画像信号は、アナログ信号の読み出し開始から約60ms後に出力が開始される。また、「高画質モード」における記録画素数は、1308×490(水平画素数×垂直画素数)である。
このようにすれば、「高画質モード」において、Aブランク期間101が発生する時間にのみ画像信号を出力することになる。すると、アナログ信号の読み出し期間100と画像信号の出力期間104とが時間軸上で重複することがなくなるので、アナログ信号に対する画像信号からのノイズの影響を低減することができる。
図7は、動画の撮影モードとして「標準画質モード」が設定された場合における、アナログ信号の信号波形と画像信号の信号波形とを示すタイミング図である。同図において時間軸は右向きに設定される。
動画撮影モードとして「標準画質モード」が設定された場合には図7に示すように、信号処理プロセッサ20は、1フレーム分のアナログ信号の読み出し期間110が約29ms、Aブランク期間111が約4msになるように、クロック発生回路15によるタイミング信号出力動作を制御して、CCDイメージセンサ14からアナログ信号を1フレーム分ずつ順次読み出す(ステップS7)。「標準画質モード」では、フレームレートが30fps、1フレーム期間112が約33msとなる。
ステップS7に次いで、信号処理プロセッサ20は、シャッタボタン2が全押しされない限り(ステップS8;NO)、撮影開始指示を検知すべく待機状態となっている(ステップS8)。この状態でシャッタボタン2が全押しされると、信号処理プロセッサ20は、シャッタボタン2からの撮影開始を指示する操作信号を検知し(ステップS8;YES)、「標準画質モード」による動画撮影が行われる。
すなわち、「標準画質モード」においては、読みだされたアナログ信号はデジタル信号にA/D変換された後、RAM22に取り込まれる。RAM22に取り込まれたデジタル信号は、信号処理プロセッサ20にて各種のデジタル処理が施され画像信号が生成される。そして、信号処理プロセッサ20は、1フレーム分の画像信号が出力期間114が約2ms、Dブランク期間113が約31msになるように画像信号を1フレーム分ずつ順次出力しメモリカード28に記録させる(ステップS9)。なお、第1フレーム分の画像信号は、アナログ信号の読み出し開始から約30ms後に出力が開始される。また、「高画質モード」における記録画素数は、1308×245(水平画素数×垂直画素数)である。
このようにすれば、「標準画質モード」において、Aブランク期間111が発生する時間にのみ画像信号を出力することになる。すると、アナログ信号の読み出し期間110と画像信号の出力期間114とが時間軸上で重複することがなくなるので、アナログ信号に対する画像信号からのノイズの影響を低減することができる。
ステップS6またはステップS9に引き続き、シャッタボタン2が再度全押しされない
限り(ステップS11;NO)、信号処理プロセッサ20は、画像信号のメモリカード28への記録、つまり動画の記録を継続する(ステップS10)。動画の記録中にシャッタボタン2が全押しされると、信号処理プロセッサ20は、シャッタボタン2からの撮影終了を指示する操作信号を検知し(ステップS11;YES)、動画の記録を終了する。以上で、図5のフローチャートによる動作が終了する。
限り(ステップS11;NO)、信号処理プロセッサ20は、画像信号のメモリカード28への記録、つまり動画の記録を継続する(ステップS10)。動画の記録中にシャッタボタン2が全押しされると、信号処理プロセッサ20は、シャッタボタン2からの撮影終了を指示する操作信号を検知し(ステップS11;YES)、動画の記録を終了する。以上で、図5のフローチャートによる動作が終了する。
以上のように、動画撮影モードとして「高画質モード」が設定された場合と「標準画質モード」が設定された場合とでは、CCDイメージセンサ14から読み出されるアナログ信号の読み出しパターンが異なる。そこで、本実施の形態に係る電子カメラでは、アナログ信号の異なる読み出しパターンに応じて画像信号の出力パターンも変更させるようにし、アナログ信号の読み出しが停止される時間(Aブランク期間が発生する時間)にのみ画像信号を出力するようにした。その結果、アナログ信号の読み出しパターンによらず、アナログ信号の読み出し期間と画像信号の出力期間とが時間軸上で重複することがなくなり、アナログ信号に対する画像信号からのノイズの影響を低減することができる。
本発明は、前述した実施の形態において説明した電子カメラに限定されるものではなく、撮影機能を有した携帯電話機、PDA(personal digital assistant)等に適用することができる。また、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更ができる。
1 電源ボタン
2 シャッタボタン
3 モードダイアル
4 メニューキー
5 実行キー
6 十字キー
10 LCDモニタ
12 撮像レンズ
14 CCDイメージセンサ
16 クロック発生回路
18 AFE
20 信号処理プロセッサ
22 RAM
24 操作部
26 ROM
28 メモリカード
100、110 アナログ信号の読み出し期間
101、111 Aブランク期間
103、113 Dブランク期間
104、114 画像信号の出力期間
2 シャッタボタン
3 モードダイアル
4 メニューキー
5 実行キー
6 十字キー
10 LCDモニタ
12 撮像レンズ
14 CCDイメージセンサ
16 クロック発生回路
18 AFE
20 信号処理プロセッサ
22 RAM
24 操作部
26 ROM
28 メモリカード
100、110 アナログ信号の読み出し期間
101、111 Aブランク期間
103、113 Dブランク期間
104、114 画像信号の出力期間
Claims (5)
- 撮像部より順次出力されるアナログ信号の読み出し期間を任意に設定する設定手段と、
この設定手段によって設定された読み出し期間で前記撮像部からアナログ信号を順次出力させる第1の出力制御手段と、
この第1の出力制御手段によって出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号に所定の処理を施してデジタル画像信号を生成する画像信号生成手段と、
この画像信号生成手段によって生成されたデジタル画像信号を、前記所定の読み出し期間外のブランク期間において出力させる第2の出力制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 複数の撮影モードの中から一の撮影モードを設定する撮影モード設定手段を更に備え、
前記設定手段は、前記撮影モード設定手段により設定された撮影モードに応じて前記読み出し期間を設定することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 前記撮像部は、前記ブランク期間において、露光状態となることを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。
- 撮像部より順次出力されるアナログ信号の読み出し期間を任意に設定する設定ステップと、
この設定ステップにおいて設定された読み出し期間で前記撮像部からアナログ信号を順次出力させる第1の出力制御ステップと、
この第1の出力制御ステップにおいて出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、
この変換されたデジタル信号に所定の処理を施してデジタル画像信号を生成する画像信号生成ステップと、
この画像信号生成ステップにおいて生成されたデジタル画像信号を、前記所定の読み出し期間外のブランク期間において出力させる第2の出力制御ステップと、
を含むことを特徴とする撮像方法。 - 撮像装置のコンピュータを、
撮像部より順次出力されるアナログ信号の読み出し期間を任意に設定する設定手段、
この設定手段によって設定された読み出し期間で前記撮像部からアナログ信号を順次出力させる第1の出力制御手段、
この第1の出力制御手段によって出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号に所定の処理を施してデジタル画像信号を生成する画像信号生成手段、
この画像信号生成手段によって生成されたデジタル画像信号を、前記所定の読み出し期間外のブランク期間において出力させる第2の出力制御手段、
として機能させるプログラム。
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JP2005073077A (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
JP2006262086A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 撮像装置の駆動方法 |
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2008
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