JP4446787B2 - 撮像装置、および表示制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被写体光を撮像してデジタルの画像データを出力する撮像手段と、この撮像手段で得られた画像データをスルー画像として表示する表示手段と、画像データを取り込むタイミングを規定するタイミング信号を生成するタイミングジェネレータとを備えた撮像装置、およびこのような撮像装置で、スルー画像の表示を制御する方法に関する。

撮像装置として、ＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子で撮像した被写体光をデジタルの画像データに変換し、内蔵メモリやメモリカードなどの記憶媒体に記憶するデジタルカメラが普及している。このようなデジタルカメラでは、被写体のフレーミングの際に、ＣＣＤイメージセンサで撮像した画像データを、いわゆるスルー画像として備え付けの液晶表示器に表示している。このスルー画像は、例えば１秒間に３０フレーム程度のフレームレートで表示される。

上記のようなデジタルカメラでは、スルー画像を表示するためにかなりの電力を消費しているため、デジタルカメラの使用可能時間に影響を与えるという問題があった。この問題を解決するために、スルー画像の表示中はシステムクロックの周波数を中速に設定し、レリーズボタンの半押しに伴う自動露出調整や自動焦点調整などの撮影準備処理時にはシステムクロックの周波数を最高速に切り替えることで、消費電力を低減させることが可能なデジタルカメラが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−６０９６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のデジタルカメラでは、撮影シーンに関わりなく、レリーズボタンを半押ししない限りフレームレートが切り替わらないので、例えば運動会などのように、被写体の動きが激しい撮影シーンでは、スルー画像のフレームレートが低いと被写体の動きがスムーズに表示されず、被写体のフレーミングが困難になるという問題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、被写体のフレーミングに支障を来すことなく、スルー画像の表示による電力消費を抑えることができる撮像装置、および表示制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被写体光を撮像してデジタルの画像データを出力する撮像手段と、この撮像手段で得られた画像データをスルー画像として表示する表示手段と、前記画像データを取り込むタイミングを規定するタイミング信号を生成するタイミングジェネレータとを備えた撮像装置において、前フレームと現フレームの画像データの差分をとり、これを元に被写体の動きの大きさを検出する差分検出手段と、前記タイミング信号の周波数を変化させることで、前記スルー画像のフレームレートを切り替えるフレームレート切替手段とを設け、前記フレームレート切替手段は、前記差分検出手段により検出された前記被写体の動きの大きさに応じて前記タイミング信号の周波数を変化させることで、前記フレームレートを切り替え、自動露出調整処理および自動焦点調整処理のうち少なくとも１つを含む撮影準備処理を行う際には、前記フレームレートを通常にするように、前記タイミング信号の周波数を変化させることを特徴とする。

なお、前記フレームレート切替手段は、前記被写体の動きの大きさと、予め設定された閾値とを比較し、前記被写体の動きの大きさが前記閾値よりも小さい場合には、前記フレームレートを通常よりも下げ、前記被写体の動きの大きさが前記閾値よりも大きい場合には、前記フレームレートを通常よりも上げるように、前記タイミング信号の周波数を変化させることが好ましい。

また、装置各部に電力を供給する電力供給手段と、電力供給手段の残量を検出する残量検出手段とを備えており、前記フレームレート切替手段は、前記残量検出手段により検出される前記残量が所定量以下となったときに、前記フレームレートを通常よりも下げるように、前記タイミング信号の周波数を変化させることが好ましい。

また、前記フレームレートの切り替え設定をユーザーが行うことが可能な操作手段を設けることが好ましい。

また、本発明は、被写体光を撮像してデジタルの画像データを出力する撮像手段と、この撮像手段で得られた画像データをスルー画像として表示する表示手段と、前記画像データを取り込むタイミングを規定するタイミング信号を生成するタイミングジェネレータとを備えた撮像装置で、前記スルー画像の表示を制御する方法であって、前フレームと現フレームの画像データの差分をとり、これを元に被写体の動きの大きさを検出し、検出された前記被写体の動きの大きさに応じて、前記タイミング信号の周波数を変化させることで、前記スルー画像のフレームレートを切り替え、自動露出調整処理および自動焦点調整処理のうち少なくとも１つを含む撮影準備処理を行う際には、前記フレームレートを通常にするように、前記タイミング信号の周波数を変化させることを特徴とする。

なお、前記被写体の動きの大きさと、予め設定された閾値とを比較し、前記被写体の動きの大きさが前記閾値よりも小さい場合には、前記フレームレートを通常よりも下げ、前記被写体の動きの大きさが前記閾値よりも大きい場合には、前記フレームレートを通常よりも上げるように、前記タイミング信号の周波数を変化させることが好ましい。

また、前記撮像装置は、装置各部に電力を供給する電力供給手段と、電力供給手段の残量を検出する残量検出手段とを備えており、前記残量検出手段により検出される前記残量が所定量以下となったときに、前記フレームレートを通常よりも下げるように、前記タイミング信号の周波数を変化させることが好ましい。

また、前記撮像装置は、前記フレームレートの切り替え設定をユーザーが行うことが可能な操作手段を備えており、この操作手段の操作に応じて、前記フレームレートの切り替えを行うことが好ましい。

本発明の撮像装置、および表示制御方法によれば、差分検出手段で前フレームと現フレームの画像データの差分をとり、これを元に被写体の動きの大きさを検出し、フレームレート切替手段により、検出された被写体の動きの大きさに応じて、タイミング信号の周波数を変化させることで、スルー画像のフレームレートを切り替えるので、被写体のフレーミングに支障を来すことなく、スルー画像の表示による電力消費を抑えることができる。

図１および図２において、本発明を適用したデジタルカメラ２の前面には、撮像レンズ１０を保持するレンズ鏡胴１１が組み込まれている。デジタルカメラ２の上面には、レリーズボタン１２、電源スイッチ１３、およびモードダイヤル１４が設けられており、側面には、メモリカード４９（図３参照）が着脱自在に装填されるメモリカードスロットを覆う蓋１５が設けられている。また、底面には、バッテリー５１（図３参照）が着脱自在に装填されるバッテリー装填室を覆う蓋（図示せず）が設けられている。

デジタルカメラ２の背面には、電子ビューファインダを構成するファインダ接眼窓１６、液晶表示器（ＬＣＤ）１７、および操作部１８が設けられている。ＬＣＤ１７には、撮影した画像やいわゆるスルー画像（例えば、通常フレームレート＝３０フレーム／秒）、各種メニュー画面が表示される。操作部１８は、撮像レンズ１０のズームレンズをワイド側、テレ側に変倍するズーム操作ボタン１９や、ＬＣＤ１７にメニュー画面を表示させる際や、選択内容を決定する際に操作されるメニューボタン２０、およびメニュー画面内でカーソルを移動させる十字キー２１などから構成される。

デジタルカメラ２では、静止画撮影を行う静止画撮影モード、動画撮影を行う動画撮影モード、撮影した画像をＬＣＤ１７に表示する再生モード、および各種設定を行う設定モードが選択可能となっている。これらのモードの切り替えは、モードダイヤル１４を回動操作させることで行われる。動画撮影モードでは、動画の撮影とともに、図示しないマイクロホンを介して周囲の音声が収録される。

レリーズボタン１２は、２段階押しのスイッチとなっている。電子ビューファインダまたはＬＣＤ１７による被写体のフレーミングの後に、レリーズボタン１２を軽く押圧（半押し）すると、自動露出調整（ＡＥ）、自動焦点調整（ＡＦ）などの各種撮影準備処理が施される。この状態でレリーズボタン１２をもう１度強く押圧（全押し）すると、撮影準備処理が施された１画面分の撮像信号が画像データに変換された後、後述する画像処理および圧縮処理が施され、メモリカード４９に記録される。

デジタルカメラ２の電気的構成を示す図３において、撮像レンズ１０には、レンズモータ３０が接続されている。また、絞り３１には、アイリスモータ３２が接続されている。これらのモータ３０、３２はステッピングモータからなり、ＣＰＵ３３に接続されたモータドライバ３４、３５から送信される駆動パルスにより動作制御され、レリーズボタン１２の半押しに伴う撮影準備処理を行う。

レンズモータ３０は、ズーム操作ボタン１９の操作に連動して、撮像レンズ１０のズームレンズをワイド側、あるいはテレ側に移動させる。また、被写体距離やズームレンズの変倍に応じて撮像レンズ１０のフォーカスレンズを移動させ、撮影条件が最適となるように焦点調整を行う。アイリスモータ３２は、絞り３１を動作させ、露出調整を行う。

撮像レンズ１０の背後には、撮像レンズ１０を透過した被写体光が撮像されるＣＣＤ３６が配置されている。ＣＣＤ３６には、ＣＰＵ３３によって制御されるタイミングジェネレータ（ＴＧ）３７が接続され、このＴＧ３７から入力されるタイミング信号（クロックパルス）により、電子シャッタのシャッタ速度が決定される。

ＣＣＤ３６から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）３８に入力され、ＣＣＤ３６の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ、Ｇ、Ｂの画像データとして出力される。ＣＤＳ３８から出力された画像データは、増幅器（ＡＭＰ）３９で増幅され、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４０でデジタルの画像データに変換される。

画像入力コントローラ４１は、バス４２を介してＣＰＵ３３に接続され、ＣＰＵ３３の制御命令に応じてＣＣＤ３６、ＣＤＳ３８、ＡＭＰ３９、およびＡ／Ｄ４０を制御する。Ａ／Ｄ４０から出力された画像データは、ＳＤＲＡＭ４３に一旦格納され、ＬＣＤドライバ４４を介してＬＣＤ１７に表示される。または、図示しない電子ビューファインダドライバを介して電子ビューファインダに表示される。

画像信号処理回路４５は、ＳＤＲＡＭ４３から画像データを読み出して、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理を施し、この画像データを再度ＳＤＲＡＭ４３に格納する。ＹＣ変換処理回路４６は、画像信号処理回路４５で各種処理を施された画像データをＳＤＲＡＭ４３から読み出し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに変換する。圧縮伸長処理回路４７は、この変換された画像データに対して、所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す。圧縮された画像データは、メディアコントローラ４８を経由してメモリカード４９に記録される。

ＣＰＵ３３には、前述のレリーズボタン１２、操作部１８の他に、ＥＥＰＲＯＭ５０、バッテリー５１、およびクロックジェネレータ（ＣＧ）５２が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ５０には、各種制御用のプログラムや設定情報などが記録されている。ＣＰＵ３３は、これらの情報をＥＥＰＲＯＭ５０から作業用メモリであるＳＤＲＡＭ４３に読み出して、各種処理を実行する。

バッテリー５１は、アルカリ乾電池などの１次電池や、ニッケルーカドミウム、ニッケルー水素、リチウム電池などの充電可能な２次電池からなり、デジタルカメラ２の各部に電力を供給する。このバッテリー５１には、残量検出部５３が接続されている。残量検出部５３は、バッテリー５１の端子間電圧を測定することで、バッテリー５１の残量を検出し、この検出結果をＣＰＵ３３に送信する。残量検出部５３で検出されたバッテリー５１の残量は、ＬＣＤ１７に表示される。

ＣＧ５２は、デジタルカメラ２の各部の動作に必要なクロック信号を生成し、このクロック信号をデジタルカメラ２の各部に供給する。デジタルカメラ２の各部は、ＣＧ５２から供給されるクロック信号に基づいて、その動作を制御される。

バス４２には、露出量、すなわち電子シャッタのシャッタ速度、および絞り３１の絞り値が撮影に適切か否かを検出するとともに、ホワイトバランスが撮影に適切か否かを検出するＡＥ／ＡＷＢ検出回路５４と、撮像レンズ１０の焦点調整が撮影に適切か否かを検出するＡＦ検出回路５５と、ストロボ装置５６の動作を制御するストロボ制御回路５７と、パーソナルコンピュータなどの外部機器とのデータの送受信を行う通信Ｉ／Ｆ５８と、被写体の動きの大きさを検出する差分検出回路５９とが接続されている。

ＡＥ／ＡＷＢ、ＡＦ検出回路５４、５５は、レリーズボタン１２の半押し時に、バス４２を介してＣＰＵ３３に検出結果を逐次送信する。ＣＰＵ３３は、これらの検出回路５４、５５から送信される検出結果に基づいて、撮像レンズ１０、絞り３１、およびＣＣＤ３６の動作を制御する。

差分検出回路５９は、ＳＤＲＡＭ４３に格納された前フレームと現フレームの画像データの差分をとり、周知の画像認識・抽出技術を用いて、被写体の動きの大きさを検出する。図４に示すように、被写体Ｏが画面の左から右方向に移動する撮影シーンを例に説明すると、現フレームと前フレームの画像データの差分は、差分フレーム中のハッチングで示す領域Ｄの面積に相当する。（Ｂ）に示すように、被写体Ｏの移動速度が早い（動きが激しい）場合には、（Ａ）の場合と比較して領域Ｄの面積は大きくなる。

ＣＰＵ３３は、差分検出回路５９で求めた被写体の動きの大きさと、予め設定された閾値とを比較し、被写体の動きの大きさが閾値よりも小さい場合には、スルー画像のフレームレートを通常よりも下げるように（例えば１５フレーム／秒）、ＴＧ３７のタイミング信号の周波数を変化させる。一方、被写体の動きの大きさが閾値よりも大きい場合には、スルー画像のフレームレートを通常よりも上げるように（例えば４５フレーム／秒）、ＴＧ３７のタイミング信号の周波数を変化させる。ＣＰＵ３３は、これら一連の制御を、例えば１フレーム分の画像データを取り込む毎に実行する。

また、ＣＰＵ３３は、残量検出部５３で検出されたバッテリー５１の残量が所定量以下となったときに、フレームレートを通常よりも下げるように、ＴＧ３７のタイミング信号の周波数を変化させる。

また、デジタルカメラ２では、操作部１８を操作することにより、スルー画像のフレームレートの切り替え設定を行うことが可能となっている。ユーザーは、例えば風景などの静止物を撮影する際には、スルー画像のフレームレートを通常よりも下げるように設定する。一方、例えば走行車輛などを撮影する際には、フレームレートを通常よりも上げるように設定する。

さらに、ＣＰＵ３３は、レリーズボタン１２の半押しに伴う撮影準備処理を行う際には、フレームレートを通常にするように、ＴＧ３７のタイミング信号の周波数を変化させる。

ここで、フレームレートを切り替える手法としては、ＣＧ５２のクロック信号の周期を変化させることで、ＴＧ３７のタイミング信号の周期を変化させる。あるいは、ＣＧ５２のクロック信号は変化させずに、ＴＧ３７に分周器を設け、この分周器でＣＧ５２からのクロック信号を分周することで変化させてもよい。

次に、上記構成を有するデジタルカメラ２の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。まず、デジタルカメラ２で被写体の撮影を行う際には、電源スイッチ１３を操作してデジタルカメラ２の電源を投入し、モードダイヤル１４を操作して静止画撮影モード、あるいは動画撮影モードを選択する。

撮影モード下において、撮像レンズ１０、絞り３１を介して入射した被写体光は、ＣＣＤ３６により光電変換され、ＣＤＳ３８でサンプリングされる。ＣＤＳ３８から出力された画像データは、ＡＭＰ３９で増幅され、Ａ／Ｄ４０でデジタルの画像データに変換される。

デジタル変換された画像データは、画像信号処理回路４５で各種画像処理が施された後、画像入力コントローラ４１を介してＳＤＲＡＭ４３に順次格納され、電子ビューファインダまたはＬＣＤ１７にスルー画像として表示される。この状態でレリーズボタン１２が半押しされると、ＡＥ／ＡＷＢ検出回路５４、ＡＦ検出回路５５により露出量、ホワイトバランス、焦点が検出され、この検出結果に基づいて撮影準備処理が施される。

撮影準備処理後、レリーズボタン１２の全押しにより撮影が実行されると、静止画撮影モード下では、そのときＳＤＲＡＭ４３に格納されている画像データがＹＣ変換処理回路４６に読み出され、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに変換された後、圧縮伸長処理回路４７で圧縮処理が施され、メディアコントローラ４８を経由してメモリカード４９に記録される。

一方、動画撮影モード下では、レリーズボタン１２が再度全押しされるまで、一定のフレームレート（例えば３０フレーム／秒）で画像データが記録される。また、これと同時にマイクロホンを介して周囲の音声が収録される。マイクロホンで収録された音声は、画像データと関連付けられてメモリカード４９に記録される。

静止画、あるいは動画撮影における被写体のフレーミングの際には、差分検出回路５９でＳＤＲＡＭ４３に格納された前フレームと現フレームの画像データの差分が求められ、これを元に被写体の動きの大きさが検出される。検出された被写体の動きの大きさは、ＣＰＵ３３に送信される。

ＣＰＵ３３では、差分検出回路５９で求めた被写体の動きの大きさと、予め設定された閾値とが比較される。そして、被写体の動きの大きさが閾値よりも小さい場合には、スルー画像のフレームレートを通常よりも下げるように、ＴＧ３７のタイミング信号の周波数が変化させられる。一方、被写体の動きの大きさが閾値よりも大きい場合には、スルー画像のフレームレートを通常よりも上げるように、ＴＧ３７のタイミング信号の周波数が変化させられる。

また、電源スイッチ１３の投入と同時に、残量検出部５３でバッテリー５１の残量検出が開始される。残量検出部５３で検出されたバッテリー５１の残量が所定量以下となった場合は、フレームレートを通常よりも下げるように、ＣＰＵ３３によりＴＧ３７のタイミング信号の周波数が変化させられる。

また、ユーザーにより操作部１８が操作され、フレームレートの切り替え設定が行われた場合は、この操作部１８の操作に応じてフレームレートの切り替えが行われるように、ＣＰＵ３３によりＴＧ３７のタイミング信号の周波数が変化させられる。

さらに、レリーズボタンの半押しに伴う撮影準備処理時には、フレームレートを通常にするように、ＣＰＵ３３によりＴＧ３７のタイミング信号の周波数が変化させられる。

上記のように、被写体の動きが激しい場合にはスルー画像のフレームレートを上げ、被写体の動きが少ない場合にはフレームレートを下げるようにしたので、前者の場合に被写体の動きがスムーズに表示されず、被写体のフレーミングが困難になるおそれがなく、後者の場合は、消費電力を低減させることができる。

また、バッテリー５１の残量が少ない場合に、スルー画像のフレームレートを下げるようにしたので、バッテリー５１の残量が少なくなっても、ある程度の時間は撮影を行うことができる。また、操作部１８を操作することにより、フレームレートの切り替え設定を行えるようにしたので、ユーザーの意志を即座に反映させることができる。さらに、撮影準備処理時には、フレームレートを通常にするようにしたので、撮影前の被写体のフレーミングの確認を手間取り、シャッターチャンスを逃すといった不具合が生じることがない。

上記実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラ２を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、他の撮像装置、例えばカメラ付き携帯電話などにも適用することができる。

本発明を適用したデジタルカメラの正面外観斜視図である。 デジタルカメラの背面外観図である。 デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 撮影シーンの一例を示す図であり、（Ａ）は被写体の動きが少ない場合、（Ｂ）は被写体の動きが大きい場合をそれぞれ示す。 デジタルカメラの動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２ デジタルカメラ
１０ 撮像レンズ
１２ レリーズボタン
１７ 液晶表示器（ＬＣＤ）
１８ 操作部
３３ ＣＰＵ
３６ ＣＣＤ
３７ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
４３ ＳＤＲＡＭ
４５ 画像信号処理回路
４９ メモリカード
５１ バッテリー
５２ クロックジェネレータ（ＣＧ）
５３ 残量検出部
５９ 差分検出回路

Claims (8)

1. 被写体光を撮像してデジタルの画像データを出力する撮像手段と、この撮像手段で得られた画像データをスルー画像として表示する表示手段と、前記画像データを取り込むタイミングを規定するタイミング信号を生成するタイミングジェネレータとを備えた撮像装置において、
   前フレームと現フレームの画像データの差分をとり、これを元に被写体の動きの大きさを検出する差分検出手段と、
   前記タイミング信号の周波数を変化させることで、前記スルー画像のフレームレートを切り替えるフレームレート切替手段とを設け、
   前記フレームレート切替手段は、前記差分検出手段により検出された前記被写体の動きの大きさに応じて前記タイミング信号の周波数を変化させることで、前記フレームレートを切り替え、自動露出調整処理および自動焦点調整処理のうち少なくとも１つを含む撮影準備処理を行う際には、前記フレームレートを通常にするように、前記タイミング信号の周波数を変化させることを特徴とする撮像装置。
2. 前記フレームレート切替手段は、前記被写体の動きの大きさと、予め設定された閾値とを比較し、前記被写体の動きの大きさが前記閾値よりも小さい場合には、前記フレームレートを通常よりも下げ、
   前記被写体の動きの大きさが前記閾値よりも大きい場合には、前記フレームレートを通常よりも上げるように、前記タイミング信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 装置各部に電力を供給する電力供給手段と、電力供給手段の残量を検出する残量検出手段とを備えており、
   前記フレームレート切替手段は、前記残量検出手段により検出される前記残量が所定量以下となったときに、前記フレームレートを通常よりも下げるように、前記タイミング信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記フレームレートの切り替え設定をユーザーが行うことが可能な操作手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 被写体光を撮像してデジタルの画像データを出力する撮像手段と、この撮像手段で得られた画像データをスルー画像として表示する表示手段と、前記画像データを取り込むタイミングを規定するタイミング信号を生成するタイミングジェネレータとを備えた撮像装置で、前記スルー画像の表示を制御する方法であって、
   前フレームと現フレームの画像データの差分をとり、これを元に被写体の動きの大きさを検出し、
   検出された前記被写体の動きの大きさに応じて前記タイミング信号の周波数を変化させることで、前記スルー画像のフレームレートを切り替え、
   自動露出調整処理および自動焦点調整処理のうち少なくとも１つを含む撮影準備処理を行う際には、前記フレームレートを通常にするように、前記タイミング信号の周波数を変化させることを特徴とする表示制御方法。
6. 前記被写体の動きの大きさと、予め設定された閾値とを比較し、前記被写体の動きの大きさが前記閾値よりも小さい場合には、前記フレームレートを通常よりも下げ、
   前記被写体の動きの大きさが前記閾値よりも大きい場合には、前記フレームレートを通常よりも上げるように、前記タイミング信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項５に記載の表示制御方法。
7. 前記撮像装置は、装置各部に電力を供給する電力供給手段と、電力供給手段の残量を検出する残量検出手段とを備えており、
   前記残量検出手段により検出される前記残量が所定量以下となったときに、前記フレームレートを通常よりも下げるように、前記タイミング信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項５又は６に記載の表示制御方法。
8. 前記撮像装置は、前記フレームレートの切り替え設定をユーザーが行うことが可能な操作手段を備えており、
   この操作手段の操作に応じて、前記フレームレートの切り替えを行うことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の表示制御方法。

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