JP2012156886A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影時と再生時のフレームレートを鑑みることにより、常に一定速度のAE追従速度を実現した動画を記録することが可能な撮像装置を提供すること。
【解決手段】動画像を撮像する撮像手段と、露出制御手段と、撮影フレームレートを選択する選択手段と、撮影した動画像を再生する再生手段とを有する撮像装置において、前記選択手段により選択された記録フレームレートと、前記再生手段における再生フレームレートから前記露出制御手段の追従速度を変更することを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置に関し、特に、高速動画を撮影する際のAE/WB制御方法に関する。

近年、家庭用ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像機器が一般に普及している。これらの撮像機器で動画を撮影するときに、被写体輝度に合わせた露出制御を行うAE機能や、外光色温度に合わせた色処理を行うWB機能が搭載されている。これらの機能が自動的に制御を行うことで、ユーザーは煩雑な設定をせずとも、高品質な動画を撮影することが可能となっている。

さらに高速な撮像素子を搭載した撮像機器では高速フレームレート、例えば1000fpsでの撮影を行う機器も存在し、高速に撮影した動画を30fps程度で撮影して、スローモーション動画として使用することも可能である。

しかしながらこれらの電子カメラでは、被写体や周辺環境の変化に合わせてAE/WB制御を行うと急激に輝度や色が変化してしまい、再生された動画像は見ずらいものになってしまう。これに対し、特許文献１では、外光の色温度変化を監視して、変化によってWB追従速度を変える方法が提案されている。これらの手法を用いて、高速フレームレートの動画をスローモーション再生すると、AE/WBの追従速度もスローモーションになってしまい、被写体や周辺環境の変化に対する応答が遅くなってしまう問題があった。

特開2006-81103 号公報

本発明は、撮影時と再生時のフレームレートを鑑みることにより、常に一定速度のAE追従速度を実現した動画を記録することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。また本発明は、撮影時と再生時のフレームレートを鑑みることにより、常に一定速度のWB追従速度を実現した動画を記録することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の撮像装置は、
動画像を撮像する撮像手段と、
露出制御手段と、
撮影フレームレートを選択する選択手段と、
撮影した動画像を再生する再生手段とを有する撮像装置において、
前記選択手段により選択された記録フレームレートと、前記再生手段における再生フレームレートから前記露出制御手段の追従速度を変更することを特徴とする。

本発明に係る第２の撮像装置は、
動画像を撮像する撮像手段と、
ホワイトバランス制御手段と、
撮影フレームレートを選択する選択手段と、
撮影した動画像を再生する再生手段とを有する撮像装置において、
前記選択手段により選択された記録フレームレートと、前記再生手段における再生フレームレートから前記ホワイトバランス制御手段の追従速度を変更することを特徴とする。

本発明に係る第３の撮像装置は、第１又は第２の撮像装置において、
記録フレームレートFr_A、再生フレームレートFr_B、通常時追従速度をαとしたとき、
選択された記録フレームレートでの追従速度α’ = α × Fr_A ／Fr_B
とすることを特徴とする。

本発明によれば、撮影時と再生時のフレームレートを鑑みることにより、常に一定速度のAE追従速度を実現した動画を記録することが可能な撮像装置を提供できる。また本発明によれば、撮影時と再生時のフレームレートを鑑みることにより、常に一定速度のWB追従速度を実現した動画を記録することが可能な撮像装置を提供できる。

本実施例のブロック図である。 起動時フローを示した図である。 撮影時フローを示した図である。 通常撮影時の時定数処理を示した図である。 高速動画撮影時の時定数処理を示した図である。 再生時フローを示した図である。

本発明をデジタルカメラを例に用いて説明をおこなう。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す図である。

図1において、１００は画像処理装置である。１０は撮影レンズ、１２は絞り機能を備える機械式シャッター、１４は光学像を電気信号に変換する撮像素子、１６は撮像素子１４のアナログ信号出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。

１８は撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路２２及びシステム制御回路５０により制御される。１２の機械式シャッター以外にも、18の撮像素子のリセットタイミングの制御によって、電子シャッタとして、蓄積時間を制御することが可能であり、動画撮影などに使用可能である。

２０は画像処理回路であり、 Ａ／Ｄ変換器１６からのデータ或いはメモリ制御回路２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また２０の画像処理回路によって画像の切り出し、変倍処理を行うことで電子ズーム機能が実現される。また、画像処理回路２０においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御回路５０が露光制御手段４０、測距制御手段４２に対して制御を行う、TTL方式のAF処理、AE処理、ＥＦ処理を行っている。さらに、画像処理回路２０においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてTTL方式のAWB（オートホワイトバランス）処理も行っている。

２２はメモリ制御回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、メモリ３０、圧縮・伸長回路３２を制御する。

Ａ／Ｄ変換器１６のデータが画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６のデータが直接メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０に書き込まれる。

２８はTFT、LCD等から成る画像表示部であり、メモリ２０に書き込まれた表示用の画像データはメモリ制御回路２２を介して画像表示部２８により表示される。

画像表示部２８を用いて撮像した画像データを逐次表示すれば、電子ファインダー機能を実現することが可能である。また、画像表示部２８は、システム制御回路５０の指示により任意に表示をON/OFFすることが可能であり、表示をOFFにした場合には画像処理装置１００の電力消費を大幅に低減することが出来る。

３０は撮影した静止画像や動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶量を備えている。これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連写撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことが可能となる。また、メモリ３０はシステム制御回路５０の作業領域としても使用することが可能である。

３１はＦｌａｓｈＲＯＭ等で構成された不揮発性メモリである。システム制御回路５０が実行するプログラムコードは不揮発性メモリ３１に書き込まれ、逐次読み出しながらプログラムコードを実行する。また、不揮発性メモリ内にはシステム情報を記憶する領域や、ユーザー設定情報を記憶する領域を設け、さまざまな情報や設定を次回起動時に読み出して、復元することを実現している。

３２は適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等により画像データを圧縮伸長する圧縮・伸長回路であり、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータをメモリ３０に書き込む。

４０は絞り機能を備えるシャッター１２を制御する露光制御手段であり、フラッシュ４８と連動することによりフラッシュ調光機能も有するものである。

４２は撮影レンズ１０のフォーカシングを制御する測距制御手段、４４は撮影レンズ１０のズーミングを制御するズーム制御手段である。

４８はフラッシュであり、AF補助光の投光機能、フラッシュ調光機能も有する。

露光制御手段４０、測距制御手段４２はTTL方式を用いて制御されており、撮像した画像データを画像処理回路２０によって演算した演算結果に基づき、システム制御回路５０が露光制御手段４０、測距制御手段４２に対して制御を行う。

５０は画像処理装置１００全体を制御するシステム制御回路である。

６０、６２、６４、６６、７０及び７２は、システム制御回路５０の各種の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。

ここで、これらの操作手段の具体的な説明を行う。

６０はモードダイアルスイッチで、電源オフ、自動撮影モード、撮影モード、パノラマ撮影モード、動画撮影モード、再生モード、PC接続モード等の各機能モードを切り替え設定することが出来る。

６２はシャッタースイッチSW1で、シャッターボタンの操作途中でONとなり、AF（オートフォーカス）処理、AE（自動露出）処理、AWB（オートホワイトバランス）処理等の動作開始を指示する。

６４はシャッタースイッチSW2で、シャッターボタンの操作完了でONとなる。フラッシュ撮影の場合、ＥＦ（フラッシュプリ発光）処理を行った後に、AE処理で決定された露光時間分、撮像素子１４を露光させ、フラッシュ撮影の場合、この露光期間中に発光させて、露光期間終了と同時に露光制御手段４０により遮光することで、撮像素子１４への露光を終了させる。撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介してメモリ30に画像データを書き込む読み出し処理、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路３２で圧縮を行う、次に記録媒体２００に画像データを書き込む記録処理という一連の処理の動作開始を指示する。

６６は表示切替スイッチで、画像表示部２８の表示切替をすることが出来る。この機能により、光学ファインダー１０４を用いて撮影を行う際に、TFT、LCD等から成る画像表示部への電流供給を遮断することにより、省電力を図ることが可能となる。

７０は各種ボタン、タッチパネルや回転式ダイアル等からなる操作部で、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、マルチ画面再生改ページボタン、フラッシュ設定ボタン、単写/連写/セルフタイマー切り替えボタン等がある。またメニュー移動＋（プラス）ボタン、メニュー移動−（マイナス）ボタン、再生画像移動＋（プラス）ボタン、再生画像−（マイナス）ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付/時間設定ボタン等もある。

７２はユーザーが撮像画像の倍率変更指示を行うズーム操作手段としてのズームスイッチ部である。以下、ズームスイッチ７２ともいう。このズームスイッチ７２は、撮像画角を望遠側に変更させるテレスイッチと、広角側に変更させるワイドスイッチからなる。このズームスイッチ７２を用いることにより、ズーム制御手段４４に撮影レンズ１０の撮像画角の変更を指示し光学ズーム操作を行うトリガとなる。また、画像処理回路２０による画像の切り出しや、画素補間処理などによる撮像画角の電子的なズーミング変更のトリガともなる。

８６はアルカリ電池の一次電池やNiCd電池やNiMH電池、Liイオン電池等の二次電池、ACアダプター等からなる電源手段である。

９０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体とのインタフェース、９２はメモリカードやハードディスク等の記録媒体と接続を行うコネクタである。

１０２は、画像処理装置１００のレンズ１０を含む撮像部を覆う事により、撮像部の汚れや破損を防止するバリアである保護手段である。

１０４は光学ファインダであり、画像表示部２８による電子ファインダー機能を使用すること無しに、光学ファインダのみを用いて撮影を行うことが可能である。

１１０は通信手段でUSB、IEEE1394、LAN、無線通信、等の各種通信機能を有する。

１１２は通信手段１１０により画像処理装置１００を他の機器と接続するコネクタ或いは無線通信の場合はアンテナである。

２００はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。

記録媒体２００は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０２、画像処理装置１００とのインタフェース２０４、画像処理装置１００と接続を行うコネクタ２０６を備えている。
２１０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。

図２は起動時フローを示した図である。

電源が投入されると撮像機器が起動して、Ｓ１０１にてモードを調べる。撮影モードが選択されていたらＳ１０２の撮影モード処理を実行し、再生モードが選択されていたらＳ１０４の再生モード処理を実行する。

図３は撮影時のフロー示した図である。

Ｓ２０１ではフレームレートの選択情報を取得し、設定されているフレームレートに撮像素子制御を切り替える。例えば1000fpsが選択されていたら、撮像素子を1000fpsの駆動に切り替える。

Ｓ２０２ではＡＥ制御を行う。ＡＥ制御で被写体の輝度を測定し、それに合わせた露出制御へ切り替える。但し、急激に切り替えると再生された動画が見づらくなってしまうので、図４に示すように単位時間あたりの制御量を制限して、急激に変化しないような時定数処理を行っている。しかしながら、記録されるフレームレートによらず同一な時定数処理を行うと、スローモーション再生されたときに緩やかに輝度が変化することになり、追従が非常に遅く感じてしまう。そこで本発明では、記録フレームレートと再生フレームレートの関係から露出制御の単位時間あたりの制御量を変更させて、図５のように通常動画と高速動画のスローモーション再生の輝度変化に対する追従速度を揃えることを特徴とする。

通常動画の露出制御時定数処理は
露出制御量 ＝ 目標値 − 現在値
時定数制御量 ＝ Lim(露出制御量)α
として、単位時間当たりの露出制御量をαを上限に制限される。

これに対して、高速動画時の露出制御時定数処理は
露出制御量 ＝ 目標値 − 現在値
時定数α’ ＝ α × 記録フレームレート ／ 再生フレームレート
時定数制御量 ＝ Lim(露出制御量)α’
として、新たな時定数制御量に基づいて、露出制御を行う。

Ｓ２０３のホワイトバランス制御もＳ２０２の露出制御と同様な時定数制御を行う。

通常動画のホワイトバランス制御時定数処理は
ホワイトバランス制御量 ＝ 目標値 − 現在値
時定数制御量 ＝ Lim(露出制御量)α
として、単位時間当たりのホワイトバランス制御量をαを上限に制限される。

これに対して、高速動画時のホワイトバランス制御時定数処理は
ホワイトバランス制御量 ＝ 目標値 − 現在値
時定数β’ ＝ β × 記録フレームレート ／ 再生フレームレート
時定数制御量 ＝ Lim(露出制御量)β’
として、新たな時定数制御量に基づいて、ホワイトバランス制御を行う。

Ｓ２０４では記録指示がなされているかを調べ、記録指示がなされているならば、Ｓ２０５で記録メディアに対して、動画記録を行う。動画記録は記録指示が解除されるまで記録を続ける。記録メディアには動画映像と、再生時フレームレートをファイルヘッダ部に書き込む。

図６は再生時のフロー示した図である。

再生モードに移行したならば、Ｓ３０１で動画ファイルを読み込み、Ｓ３０２で動画ファイルのヘッダ部に記録された再生フレームレートを取得する。高速動画の再生フレームレートが通常速度（３０ｆｐｓ程度）が指示されることにより、様々な機器でスローモーション動画を簡単に実現することが可能である。Ｓ３０３ではＳ３０２で取得した再生フレームレートに基づいて、動画ファイルの再生を行う。

１０：撮影レンズ １２：シャッター １４：撮像素子 １６：Ａ／Ｄ変換器 １８：タイミング発生回路
２０：画像処理回路 ２２：メモリ制御回路 ２８：画像表示部 ３０：メモリ ３２：画像圧縮・伸長回路
４０：露光制御手段 ４２：測距制御手段 ４４：ズーム制御手段 ４８：フラッシュ
５０：システム制御回路
６０：モードダイアルスイッチ ６２：シャッタースイッチSW1 ６４：シャッタースイッチSW2
６６：表示切替スイッチ ７０：操作部 ７２：ズームスイッチ
９０：インタフェース ９２：コネクタ
１００：画像処理装置 １０２：保護手段 １０４：光学ファインダ
１１０：通信手段 １１２：コネクタ（またはアンテナ）
２００：記録媒体 ２０２：記録部 ２０４：インタフェース ２０６：コネクタ

Claims (3)

1. 動画像を撮像する撮像手段と、
   露出制御手段と、
   撮影フレームレートを選択する選択手段と、
   撮影した動画像を再生する再生手段とを有する撮像装置において、
   前記選択手段により選択された記録フレームレートと、前記再生手段における再生フレームレートから前記露出制御手段の追従速度を変更することを特徴とする撮像装置。
2. 動画像を撮像する撮像手段と、
   ホワイトバランス制御手段と、
   撮影フレームレートを選択する選択手段と、
   撮影した動画像を再生する再生手段とを有する撮像装置において、
   前記選択手段により選択された記録フレームレートと、前記再生手段における再生フレームレートから前記ホワイトバランス制御手段の追従速度を変更することを特徴とする撮像装置。
3. 記録フレームレートFr_A、再生フレームレートFr_B、通常時追従速度をαとしたとき、
   選択された記録フレームレートでの追従速度α’ = α × Fr_A ／ Fr_B
   とすることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。