(57)【要約】【課題】  撮影条件の変化に応じてアナログ信号処理回路のパワーセーブ時間を変更することで、撮影画像のノイズを抑え、かつ最適な消費電力低減を行うことを可能にした撮像装置を提供する。【解決手段】  光を電気信号に変換して撮像信号を出力する固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される撮像信号を処理し、デジタル信号に変換して出力するアナログ信号処理手段と、前記アナログ信号処理手段から出力されるデジタル信号を処理するデジタル信号処理手段と、前記アナログ信号処理手段は通常動作時よりも消費電力の少ない待機状態の動作モード（パワーセーブモード）を有し、前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ時間を制御するパワーセーブ制御手段とを備えた撮像装置であって、前記パワーセーブ制御手段は、水平同期期間の一部の期間において前記アナログ信号処理手段のパワーセーブが有効となるように、かつ撮影条件に応じて前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ有効期間を変更することを特徴とする構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気信号に変換して撮像信号を出力する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力される撮像信号を処理し、デジタル信号に変換して出力するアナログ信号処理手段と、
前記アナログ信号処理手段から出力されるデジタル信号を処理するデジタル信号処理手段と、
前記アナログ信号処理手段は通常動作時よりも消費電力の少ない待機状態の動作モードを有し、前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ時間を制御するパワーセーブ制御手段とを備えた撮像装置であって、
前記パワーセーブ制御手段は、水平同期期間の一部の期間において前記アナログ信号処理手段のパワーセーブが有効となるように、かつ撮影条件に応じて前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ有効期間を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記アナログ信号処理手段は信号を増幅する機能を有し、前記アナログ信号処理手段の信号増幅率を制御するゲイン制御手段を備え、前記パワーセーブ制御手段は、前記ゲイン制御手段の決定した信号増幅率に応じて前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ有効期間を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記デジタル信号処理手段は信号を増幅する機能を有し、前記デジタル信号処理手段の信号増幅率を制御するゲイン制御手段を備え、前記パワーセーブ制御手段は、前記ゲイン制御手段の決定した信号増幅率に応じて前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ有効期間を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
被写体像を前記固体撮像素子に結像させる撮像レンズと、前記撮像レンズにおいてズームレンズの位置を制御し被写体像を光学的にズーミングする光学ズーム手段とを更に備えた撮像装置であって、前記デジタル信号処理手段は撮像レンズの周辺光量落ちを補正するためのシェーディング補正手段を備え、前記パワーセーブ制御手段は、前記シェーディング補正の補正量に応じて前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ有効期間を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
被写体像を前記固体撮像素子に結像させる撮像レンズと、前記撮像レンズにおいてズームレンズの位置を制御し被写体像を光学的にズーミングする光学ズーム手段とを更に備えた撮像装置であって、前記デジタル信号処理手段は撮像レンズの歪曲収差を補正するためのディストーション補正手段を備え、前記パワーセーブ制御手段は、前記ディストーション補正の補正量に応じて前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ有効期間を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置において、その性能を示すスペックには様々な項目があるが、「電池寿命（撮影枚数や撮影時間）」も重要なスペックの一つである。電池寿命を向上させるためには、電池そのものの電力容量を大きくするか、撮像装置の消費電力を小さくすることが考えられる。
【０００３】
また、「本体サイズ（小型であること）」も主要なスペックの一つであるが、特にデジタルスチルカメラでは、「電池寿命」と同じくらい、あるいはそれ以上に重要なスペックであると考えられる。そのため、安易に電池を大型化して容量を増やすわけにはいかず、消費電力を抑えることで電池寿命を向上させることが望まれている。
【０００４】
撮像装置の消費電力を低減させる手法の一つとして、垂直または水平ブランキング期間中にアナログ信号処理回路への電力供給を停止する方法が提案されている。しかしこの方法では、電力供給再開時に電源波形に歪みが発生し、画像にサグ等のノイズが発生してしまうという弊害があった。
【０００５】
この問題を解決するため、特許文献１では、黒画像を撮影してノイズを検出し、ノイズが許容出来る範囲内で消費電力低減を行うように電力供給再開タイミングを調整する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５９２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に開示された従来技術では、そもそもノイズ検出のための黒画像を撮影するのにも電力が必要であるため、消費電力低減の目的のために余分な電力を消費してしまうという矛盾があった。
【０００８】
またノイズ検出のための黒画像撮影時は映像信号出力が途切れてしまうため、いつでも最適なタイミングで黒画像撮影を実行出来るとは限らない。そのため、特に動画撮影中は回路ゲイン・被写体の明るさ・光学ズーム位置・画像補正などの撮影条件の変化に追随して最適な消費電力低減を行うことが出来ないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、撮影条件の変化に応じてアナログ信号処理回路のパワーセーブ有効期間を変更することにより、撮影画像のノイズを抑え、かつ最適な消費電力低減を行うことを可能にした撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る撮像装置の構成は、光を電気信号に変換して撮像信号を出力する固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される撮像信号を処理し、デジタル信号に変換して出力するアナログ信号処理手段と、前記アナログ信号処理手段から出力されるデジタル信号を処理するデジタル信号処理手段と、前記アナログ信号処理手段は通常動作時よりも消費電力の少ない待機状態の動作モードを有し、前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ時間を制御するパワーセーブ制御手段とを備えた撮像装置であって、前記パワーセーブ制御手段は、水平同期期間の一部の期間において前記アナログ信号処理手段のパワーセーブが有効となるように、かつ撮影条件に応じて前記アナログ信号処理手段のパワーセーブ有効期間を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮影画像のノイズを抑え、かつ撮影条件の変化に応じて最適な消費電力低減を行うことを可能にした撮像装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に関わる撮像装置のアナログ信号処理回路周辺の構成を示すブロック図である。
【図２】アナログ信号処理回路のパワーセーブ期間を示したタイミングチャートを説明する図である。
【図３】パワーセーブ期間と撮影画像のノイズとの関係を説明する図である。
【図４】パワーセーブ期間と撮影画像のノイズとの関係を説明する図である。
【図５】ゲインに応じてパワーセーブ期間を最適化する方法を説明する図である。
【図６】ゲインに応じてパワーセーブ期間を最適化する方法を説明する図である。
【図７】シェーディング補正の概念を説明する図である。
【図８】シェーディング補正に応じてパワーセーブ期間を最適化する方法を説明する図である。
【図９】ディストーション補正の概念を説明する図である。
【図１０】ディストーション補正に応じてパワーセーブ期間を最適化する方法を説明する図である。
【図１１】ディストーション補正に応じてパワーセーブ期間を最適化する方法を説明する図である。
【図１２】複数の条件の組み合わせに応じてパワーセーブ期間を算出する方法の一例を示した図である。
【図１３】本発明を適用し得る撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１３は、本発明を適用し得る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
本実施形態の撮像装置は、レンズ及び絞りからなる光学系１、メカニカルシャッタ（メカシャッタと図示する）２、撮像素子３、アナログ信号処理回路４、タイミング信号発生回路５、駆動回路６を有している。タイミング信号発生回路５は、アナログ信号処理回路４及び駆動回路６で必要となるタイミングを供給するためのものである。
【００１５】
また、撮影した画像データに必要な信号処理を行うデジタル信号処理回路７、信号処理された画像データを記憶する画像メモリ８、撮像装置から取り外し可能な画像記録媒体９、信号処理された画像データを画像記録媒体９に記録する記録回路１０、信号処理された画像データを表示する画像表示装置１１、画像表示装置１１に画像を表示する表示回路１２等を有している。
【００１６】
また、撮影準備指示および撮影開始指示を入力するためのシャッターボタン１４、他の撮像装置との間で無線通信を行うための無線通信部１５を有している。システム制御部１３は、前記の各ユニットを含む撮像装置全体を制御している。
【００１７】
システム制御部１３は明るさに応じて光学系１の絞りを制御することにより撮像素子３に入射する被写体光量を調整する。さらに、タイミング信号発生回路５、駆動回路６を介して撮像素子３の電荷蓄積時間を変化させて露光量を制御する。
【００１８】
撮像素子３は、受像面に結像された被写体像をその光量に応じた量の信号電荷に変換して蓄積する。蓄積された信号電荷は駆動回路６から入力される転送パルスによって転送され、出力回路で信号電圧に変換された後、順次読み出されアナログ信号処理回路４に入力される。アナログ信号処理回路４はＡ／Ｄ変換器を含んでいる。
【００１９】
アナログ信号処理回路４に含まれるＡ／Ｄ変換器においてデジタル化された信号はデジタル信号処理回路７に入力される。デジタル信号処理回路７では、デジタル画像信号に対して、色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理、画像補正処理等を行う。画像メモリ８は、信号処理中のデジタル画像信号を一時的に記憶したり、信号処理されたデジタル画像信号である画像データを記憶したりするために用いられる。
【００２０】
デジタル信号処理回路７で信号処理された画像データや画像メモリ８に記憶されている画像データは、記録回路１０において画像記録媒体９に適したデータ（例えば階層構造を持つファイルシステムデータ）に変換されて画像記録媒体９に記録されたり、デジタル信号処理回路７で解像度変換処理を実施された後、表示回路１２において画像表示装置１１に適した信号（例えばＮＴＳＣ方式のアナログ信号やＬＣＤ表示用のＲＧＢ信号等）に変換されて画像表示装置１１に表示されたりする。
【００２１】
無線通信部１５は、画像メモリ８あるいは画像記録媒体９に記憶されている画像データを他の撮像装置に対して送信したり、他の撮像装置から送信された画像データを受信したりする。
【００２２】
システム制御部１３はタイミング信号発生回路５、駆動回路６、デジタル信号処理回路７、画像メモリ８、記録回路１０、表示回路１２、無線通信部１５に対して必要な制御を行う。また、シャッターボタン１４からの出力信号に応じて必要な制御を行う。図１は、本発明の実施形態に関わる撮像装置において、特にアナログ信号処理回路周辺の構成を示すブロック図である。
【００２３】
撮像素子３から出力される映像信号はアナログ信号処理回路４に入力される。アナログ信号処理回路４は少なくともアナログゲイン部とＡ／Ｄ変換器を含んでいる。Ａ／Ｄ変換器においてデジタル化された映像信号はデジタル信号処理回路７へと出力される。デジタル信号処理回路７は少なくともデジタルゲイン部とシェーディング補正部とディストーション補正部を含んでいる。
【００２４】
本実施形態のアナログ信号処理回路４は、通常動作時よりも消費電力の少ない待機状態の動作モード（パワーセーブモード）を有しており、タイミング信号発生回路５から入力される制御信号に基づいて、ある期間においてパワーセーブ状態となる。タイミング信号発生回路５はパワーセーブ制御部を含んでいる。
【００２５】
システム制御部１３は撮影条件の変化に応じて、アナログゲイン部、デジタルゲイン部、シェーディング補正部、ディストーション補正部などに対してそれぞれ必要な指示を送る。同時にシステム制御部１３はパワーセーブ制御部に対して必要なパワーセーブ期間の情報を送る。
【００２６】
次に図２〜図４を用いて、水平および垂直ブランキング期間におけるパワーセーブ動作について説明する。
【００２７】
図２は本実施形態における、水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤおよびアナログ信号処理回路のパワーセーブ期間を示したタイミングチャートである。水平同期期間中には映像信号が出力されない水平ブランキング期間がある。同様に垂直同期期間中にも映像信号が出力されない垂直ブランキング期間がある。これらのブランキング期間は映像信号が出力されないので、アナログ信号処理回路をパワーセーブ状態とすることで、撮像装置の消費電力を低減させることが出来る。ブランキング期間とパワーセーブ期間が等しい時に消費電力低減効果が最大となり、「パワーセーブ期間が１００％である」とする。
【００２８】
しかし図３に示すように、パワーセーブ期間を１００％にして単純にブランキング期間をそのままパワーセーブ状態にするだけでは、パワーセーブ解除直後、すなわち回路動作再開タイミングの負荷変動により電源波形に歪みが発生し、その影響で画像にサグ等のノイズが現れてしまう。
【００２９】
図４のようにパワーセーブ解除タイミングを早めてパワーセーブ期間を５０％とすると、有効画素期間が始まるまでに電源変動が収まるため画像のノイズを低減させることが出来るが、電力低減効果が小さくなってしまう。そこで、本発明では電力低減とノイズ低減を両立させるために、撮影条件の変化に応じて最適なパワーセーブ期間を求めて消費電力低減を行うようにする。
【実施例１】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施例による、パワーセーブ期間を最適化する方法について説明する。
【００３１】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置において、その多くは撮影感度（ＩＳＯ感度）を変更することが可能である。撮影者自身がダイヤルを回したり、メニュー設定で選択したりして任意のＩＳＯ感度を選択出来る場合もある。あるいは、撮影シーンに応じてカメラが自動的に最適なＩＳＯ感度に設定して撮影を実行する場合もある。
【００３２】
デジタルカメラのＩＳＯ感度設定は、内部の回路ゲインを変更することで実現される。ＩＳＯ感度が低い時は回路ゲインが小さく、ＩＳＯ感度が高いときには回路ゲインが大きくなる。ここで問題としているパワーセーブ動作に起因する画像のノイズは、回路ゲインによってその影響度が変わる。ゲインが大きければノイズも一緒に増幅されてしまうからである。
【００３３】
図５および図６は、ゲインに応じてパワーセーブ期間を最適化する方法を説明する図である。
【００３４】
図５は回路ゲインが０ｄＢの場合の、パワーセーブ期間と画像ノイズ（画像の輝度レベル）との関係を示した図である。ここでの“画像の輝度レベル”は、カメラを遮光状態にして撮影した場合に得られる結果を表している。
【００３５】
図５（ａ）はパワーセーブ期間が０％、すなわちパワーセーブをしない場合である。電源変動が発生しないため、画像の輝度レベルは平らになっており問題ない。図５（ｂ）はパワーセーブ期間が１００％であり電源変動の影響で画像の輝度レベルにも変動が見られる。ただし変動の程度が小さく、実用上問題とならないレベルである（図中の斜線部は問題無いレベルの範囲を示している。）。
【００３６】
図６（ａ）は回路ゲインが６ｄＢの場合である。パワーセーブ期間が１００％のままでは画像の左端のノイズが目立ってしまうため、パワーセーブ期間を８０％に変更して輝度レベルの変更が問題とならないレベルに収まるようにする。図６（ｂ）は回路ゲインが１２ｄＢの場合である。パワーセーブ期間が１００％のままでは画像の左端のノイズが目立ってしまうため、パワーセーブ期間を６０％まで短くして輝度レベルの変動が問題とならないレベルに収まるようにする。
【００３７】
以上説明したように本実施形態によれば、ゲインに応じてパワーセーブ期間を最適化するようにしたので、撮影画像のノイズを抑え、かつ撮影条件の変化に応じて最適な消費電力低減を行うことを可能にした撮像装置を提供することが出来る。
【実施例２】
【００３８】
次に、図面を参照して、本発明の第２の実施例による、パワーセーブ期間を最適化する方法について説明する。
【００３９】
レンズを通った光が結像面に当たるときには、光軸の中心が最も明るく、中心から離れるに従って暗くなる性質があるが、これを周辺光量落ちという。周辺光量落ちの程度がひどい場合には、撮影された画像の四隅が極端に暗くなってしまう。特に広角レンズや大口径レンズほど目立つことが多い。多くの撮像装置ではこの周辺光量落ちを補正するためにシェーディング補正機能を備えている。例えば、一枚の画像データの中心からの距離に応じてゲインをかけて、補正された画像データを撮影画像として記録する。図７に示すように中心から離れるほど大きなゲインをかけて周辺を明るく見せるようにする。
【００４０】
図８は、シェーディング補正に応じてパワーセーブ期間を最適化する方法を説明する図である。
【００４１】
図８（ａ）に示すように、シェーディング補正がＯＦＦの場合（ゲインが座標によらず常に１倍である場合）は、パワーセーブ期間が１００％であっても、輝度レベルの変動が小さく実用上問題とならないレベルである。しかしシェーディング補正がＯＮの場合は画像周辺部のゲインが大きくなるため、画像左端の輝度レベル変動が増幅されて目立つようになってしまう。そこで図８（ｂ）に示すように、パワーセーブ期間を６０％に変更して輝度レベルの変更が問題とならないレベルに収まるようにする。
【００４２】
レンズの周辺光量落ちはズーム位置によってその程度が変化するので、ズーム位置によってはシェーディング補正がＯＦＦであったり、またシェーディング補正がＯＮであっても最大ゲイン値に差がある場合もある。従ってパワーセーブ期間は、シェーディング補正のＯＮ／ＯＦＦや最大ゲイン値に応じて最適な期間に設定するのがよい。
【００４３】
以上説明したように本実施形態によれば、シェーディング補正に応じてパワーセーブ期間を最適化するようにしたので、撮影画像のノイズを抑え、かつ撮影条件の変化に応じて最適な消費電力低減を行うことを可能にした撮像装置を提供することが出来る。
【実施例３】
【００４４】
次に、図面を参照して、本発明の第３の実施例による、パワーセーブ期間を最適化する方法について説明する。
【００４５】
レンズには必ず収差という光学的な問題があり、そのひとつにレンズ周辺部の画像が歪む「歪曲収差」（ディストーション）がある。図９（ａ）のように中央から外側に向かって膨らんだように見える収差のことを樽型の歪曲収差、図９（ｂ）のように外側から中央に向かって凹んだように見える収差のことを糸巻き型の歪曲収差という。ズームレンズでは広角と望遠の両端でそれぞれの歪曲収差が見られ、広角側では樽型の歪曲収差がおこりやすく、望遠側では糸巻き型の歪曲収差がおこりやすいのが特徴である。多くの撮像装置ではこの歪曲収差を補正するためにディストーション補正機能を備えている。例えば、樽型の歪曲収差が目立つ条件では、図９（ｃ）のようにディストーション補正を行い、直線が直線として見えるように補正された画像データを撮影画像として記録する。
【００４６】
図１０および図１１は、ディストーション補正に応じてパワーセーブ期間を最適化する方法を説明する図である。
【００４７】
図１０に示すように、ディストーション補正無しの場合、輝度レベルの変動が実用上問題とならないレベルに収めるためにはパワーセーブ期間を６０％とする必要がある。ところが、ディストーション補正無しの画像中に太線で書かれた領域よりも外側は、ディストーション補正が実行されると記録画像の外側に追いやられてしまう。すなわち、補正無しでは輝度レベルの変動が目立つ画像データの左端が、補正が実行されると記録に残らないということを意味する。
【００４８】
そこで、ディストーション補正有りの場合には、画像データの左端が外に追いやられてしまうことを見越してパワーセーブ期間を長めに設定する。図１１に示すようにパワーセーブ期間を８０％とすると、ディストーション補正後の記録画像に対して、ちょうど輝度レベルの変動が実用上問題とならないレベルとなる。
【００４９】
歪曲収差はズーム位置によってその程度が変化するので、ズーム位置によってはディストーション補正がＯＦＦであったり、またディストーション補正がＯＮであってもその補正レベルに差がある場合もある。従ってパワーセーブ期間は、ディストーション補正のＯＮ／ＯＦＦや補正レベルに応じて最適な期間に設定するのがよい。
【００５０】
以上説明したように本実施形態によれば、ディストーション補正に応じてパワーセーブ期間を最適化するようにしたので、撮影画像のノイズを抑え、かつ撮影条件の変化に応じて最適な消費電力低減を行うことを可能にした撮像装置を提供することが出来る。
【実施例４】
【００５１】
以上これまでは、ゲイン、シェーディング補正、ディストーション補正の個々の条件に対してパワーセーブ期間を最適化する方法について説明したが、複数の条件の組み合わせに応じてパワーセーブ期間を最適化するようにしてもよい。さらには、ゲイン、シェーディング補正、ディストーション補正以外の条件に対しても、必要に応じてパワーセーブ期間を最適化するようにしてもよい。
【００５２】
図１２は、複数の条件の組み合わせに応じてパワーセーブ期間を算出する方法の一例を示した図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）のように、ゲインの値、シェーディング補正の強弱、ディストーション補正の強弱に対して、パワーセーブ係数を割り当てる。例えば現在の撮影条件が点線で囲んだ条件である場合、トータルのパワーセーブ期間を７６．８％に設定する。
【００５３】
以上説明したように本実施形態によれば、各種撮影条件に応じてパワーセーブ期間を最適化するようにしたので、撮影画像のノイズを抑え、かつ撮影条件の変化に応じて最適な消費電力低減を行うことを可能にした撮像装置を提供することが出来る。
【符号の説明】
【００５４】
１  光学系、２  メカニカルシャッタ、３  撮像素子、４  アナログ信号処理回路、
５  タイミング信号発生回路、６  駆動回路、７  デジタル信号処理回路、
８  画像メモリ、９  記録媒体、１０  記録回路、１１  表示装置、１２  表示回路、
１３  システム制御部、１４  シャッターボタン、１５  無線通信部
【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015204581.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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