(57)【要約】【課題】  動画撮影中において十分な解像度を持った静止画を撮影することができるとともに、静止画撮影による動画のコマ落ちを防止することを可能とする撮影装置。【解決手段】  動画撮影中において静止画撮影指示がなされると、ＣＣＤイメージセンサの駆動方式を２画素混合の全画素走査から飛び越し走査に切り替え、奇数フィールドおよび偶数フィールドを取得する。取得した奇数フィールドおよび偶数フィールドから静止画ファイルを生成するとともに、この奇数フィールドおよび偶数フィールドをそれぞれ動画フレームの一部とみなして動画ファイルを生成する。また、輝度差を補正するため、奇数フィールドおよび偶数フィールドに対する露光時間ｔ２を、動画フレームに対する露光時間ｔ１の約２倍とする。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行い、被写体を撮像して画像信号を出力する固体撮像素子を備え、動画撮影中における静止画撮影機能を有する撮影装置であって、
前記動画撮影中に静止画撮影指示がなされた場合に、前記固体撮像素子の駆動方式を前記全画素走査から一時的に飛び越し走査に切り替え、奇数フィールドおよび偶数フィールドを出力させる走査切替制御手段と、
前記奇数フィールドおよび偶数フィールドから静止画ファイルを生成するとともに、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドをそれぞれ動画フレームの一部とみなして動画ファイルを生成するファイル生成手段とを設けたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記静止画撮影指示がなされた際に、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドの輝度を前記動画フレームの輝度に合わせるように、前記固体撮像素子の露光時間を変更する露光時間制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
前記露光時間制御手段は、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドに対する露光時間を、前記動画フレームに対する露光時間に比して、全画素走査時における画素混合数分だけ増倍することを特徴とする請求項２記載の撮影装置。
【請求項４】
前記奇数フィールドおよび偶数フィールドの輝度を前記動画フレームの輝度に合わせるように、信号増幅率を変更する信号増幅率制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項５】
前記信号増幅率制御手段は、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドに対する信号増幅率を、前記動画フレームに対する露光時間に比して、全画素走査時における画素混合数分だけ増倍することを特徴とする請求項４記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラなどの撮影装置に関し、特に、動画撮影中における静止画撮影機能を有する撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ等の固体撮像素子によって撮像された画像データをデジタルデータに変換して、メモリに記憶させるデジタルカメラが一般に普及している。このようなデジタルカメラには、静止画撮影機能に加えて動画撮影機能を備えたものがあり、通常、静止画撮影モードと動画撮影モードとがキー操作等によって切り替えられるように構成されている。
【０００３】
また、動画撮影中に静止画撮影を行うことを可能としたデジタルカメラが知られている（特許文献１，２参照）。特許文献１のデジタルカメラは、動画撮影中にレリーズボタンが押下されると、動画撮影を中断して静止画撮影を行い、得られた静止画を中断時の動画フレームとして適用する。特許文献２のデジタルカメラは、動画撮影中においてレリーズボタンが押下された時点の動画フレームにマーキングを施し、プリントの対象とする。
【特許文献１】特開２００４−２０１２８２号公報
【特許文献２】特開２００４−６４６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、静止画撮影は動画撮影と比べて１フレーム当たりの撮影時間が長いため、上記特許文献１の手法では、得られた静止画で動画中断時の動画フレームを補填できず、動画再生を行うとコマ落ち部分で滑らかさが損なわれるといった問題がある。
【０００５】
また、上記特許文献２の手法では、得られる静止画は、１つの動画フレームが切り出されたものであり、動画フレームの解像度は静止画フレームの解像度より一般に低く設定されているため、静止画としての十分な解像度が得られないといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、動画撮影中において十分な解像度を持った静止画を撮影することができるとともに、静止画撮影による動画のコマ落ちを防止することを可能とする撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の撮影装置は、光電変換を行い、被写体を撮像して画像信号を出力する固体撮像素子を備え、動画撮影中における静止画撮影機能を有する撮影装置であって、前記動画撮影中に静止画撮影指示がなされた場合に、前記固体撮像素子の駆動方式を前記全画素走査から一時的に飛び越し走査に切り替え、奇数フィールドおよび偶数フィールドを出力させる走査切替制御手段と、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドから静止画ファイルを生成するとともに、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドをそれぞれ動画フレームの一部とみなして動画ファイルを生成するファイル生成手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
なお、前記静止画撮影指示がなされた際に、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドの輝度を前記動画フレームの輝度に合わせるように、前記固体撮像素子の露光時間を変更する露光時間制御手段を設けたことが好ましい。また、前記露光時間制御手段は、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドに対する露光時間を、前記動画フレームに対する露光時間に比して、全画素走査時における画素混合数分だけ増倍することが好ましい。
【０００９】
また、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドの輝度を前記動画フレームの輝度に合わせるように、信号増幅率を変更する信号増幅率制御手段を設けることも好ましい。また、前記信号増幅率制御手段は、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドに対する信号増幅率を、前記動画フレームに対する露光時間に比して、全画素走査時における画素混合数分だけ増倍することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の撮影装置は、光電変換を行い、被写体を撮像して画像信号を出力する固体撮像素子を備え、動画撮影中における静止画撮影機能を有する撮影装置であって、前記動画撮影中に静止画撮影指示がなされた場合に、前記固体撮像素子の駆動方式を前記全画素走査から一時的に飛び越し走査に切り替え、奇数フィールドおよび偶数フィールドを出力させる走査切替制御手段と、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドから静止画ファイルを生成するとともに、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドをそれぞれ動画フレームの一部とみなして動画ファイルを生成するファイル生成手段とを設けたので、動画撮影中において十分な解像度を持った静止画を撮影することができるとともに、静止画撮影による動画のコマ落ちを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１において、本発明を実施したデジタルカメラ１０は、バス１１を介して、ＣＰＵ１２により全体を統括的に制御される。デジタルカメラ１０は、ＣＰＵ１２、光学系１３、ＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ）１４、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）１５、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６、バッファメモリ１７、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）１８、圧縮伸長処理回路１９、操作部２０、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２１などから構成される。
【００１２】
光学系１３は、フォーカスレンズやズームレンズからなる撮像レンズ２３および絞り２４からなる。撮像レンズ２３にはレンズモータ２５、絞り２４にはアイリスモータ２６がそれぞれ接続されている。これらのモータ２５，２６は、ステッピングモータからなり、ＣＰＵ１２に接続されたモータドライバ２７から送信される駆動パルスにより動作制御される。
【００１３】
レンズモータ２５は、撮像レンズ２３内のズームレンズをワイド側またはテレ側に移動させる。また、レンズモータ２５は、ズームレンズの変倍などに応じて撮像レンズ２３内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２６は、絞り２４を動作させて露出調整を行う。これらのモータ２５，２６による焦点調整、および露出調整は、ＤＳＰ１８に含まれる自動焦点調節（ＡＦ）演算部１８ａおよび自動露出調節（ＡＥ）演算部１８ｂの演算結果に基づいて行われる。
【００１４】
ＣＣＤ１４は、光学系１３を介して入射された被写体光を光電変換して画像信号を出力する。ＣＣＤ１４は、図２に示すように、被写体光をその光量に応じた信号電荷に変換して蓄積する複数個の光電変換素子（ＰＤ）４０と、ＰＤ４０の垂直列毎に設けられ、各ＰＤ４０から信号電荷を読み出して垂直転送する複数本の垂直転送路（ＶＣＣＤ）４１と、ＶＣＣＤ４１から転送される１ライン分の信号電荷を水平転送する水平転送路（ＨＣＣＤ）４２と、ＨＣＣＤ４２によって転送された信号電荷を信号電圧（画像信号）に変換して外部出力する出力回路４３とから構成されている。なお、ＰＤ４０の上には、カラーフィルタやマイクロレンズ（図示せず）が積層されている。
【００１５】
ＣＣＤ１４は、ＣＣＤドライバ２８から供給されるパルスによって駆動される。ＣＣＤドライバ２８は、ＶＣＣＤ４１に読み出しパルスおよび垂直転送パルスを供給するＶドライバ２８ａと、ＨＣＣＤ４２に水平転送パルスを供給するＨドライバ２８ｂと、出力回路４３にリセットパルスを供給するＲＳドライバ２８ｃと、ＰＤ４０にオーバーフロードレイン（ＯＦＤ）パルスを供給するＯＦＤドライバ２８ｄとからなる。なお、ＯＦＤパルスに基づいて、ＰＤ４０の電荷排出が行われ、露光時間（電荷蓄積時間，電子シャッタ速度）が制御される。
【００１６】
ＣＣＤドライバ２８のパルス発生動作は、ＴＧ１６によって制御される。ＴＧ１６は、動画用ＴＧ１６ａと静止画用ＴＧ１６ｂとからなり、動画用ＴＧ１６ａおよび静止画用ＴＧ１６ｂは、ＣＰＵ１２の制御に基づいて選択的に使用される。動画用ＴＧ１６ａは、ＣＣＤドライバ２８を制御し、ＣＣＤ１４に２画素混合の全画素走査（プログレッシブスキャン）を行わせ、動画フレームを出力させる。また、静止画用ＴＧ１６ｂは、ＣＣＤドライバ２８を制御し、ＣＣＤ１４に飛び越し走査（インターレーススキャン）を行わせ、奇数フィールドおよび偶数フィールドを出力させる。このように、ＴＧ１６は、走査切替制御手段として機能する。
【００１７】
全画素走査においては、図３に示すように、一度にすべてのＰＤ４０から信号電荷を読み出すとともに、上下に隣接する奇数行と偶数行の２画素の信号電荷をＶＣＣＤ４１中で混合するため、垂直解像度が半分に低下する。一方、飛び越し走査においては、まず、図４（Ａ）に示すように、奇数行のＰＤ４０から信号電荷を読み出して垂直・水平転送を行った後、図４（Ｂ）に示すように、偶数行のＰＤ４０から信号電荷を読み出して垂直・水平転送を行うので、解像度の低下は生じない。なお、全画素走査の走査時間は、飛び越し走査の１フィールド分の走査時間に等しい。
【００１８】
図１に戻り、Ａ／Ｄ１５は、ＣＣＤ１４から出力された画像信号に対して所定の処理を施してデジタル化し、デジタル化された画像データとしてバッファメモリ１７に入力する。また、Ａ／Ｄ１５には、ゲイン補正回路（ＧＡＩＮ）２９が含まれており、ＧＡＩＮ２９は、タイミングジェネレータ１６から入力される制御信号に基づいて画像信号のゲイン補正を行う。バッファメモリ１７は、入力された画像データを一時的に記憶する。
【００１９】
ＤＳＰ１８は、バッファメモリ１７に記憶された画像データに対して、同時化（色補間）、ＹＣ変換、ガンマ補正、輪郭補正、ホワイトバランス補正などの周知の各種画像処理を施す機能を有する。また、ＤＳＰ１８は、ＡＦ演算部１８ａおよびＡＥ演算部１８ｂ、を備えている。バッファメモリ１７に記憶された画像データは、ＬＣＤドライバ３０によって随時、ＬＣＤ２１にスルー画として表示される。
【００２０】
ＡＦ演算部１８ａは、画像信号の高周波成分を積算して焦点評価値を求める。静止画撮影時にはワンショットＡＦが適用され、動画撮影時にはサーボＡＦが適用される。ワンショットＡＦは、撮像レンズ２３内のフォーカスレンズを移動させながら、複数の検出ポイントでＡＦ演算を行い、各検出ポイントで算出された焦点評価値が極大となるレンズ位置を合焦位置とするＡＦ処理である。サーボＡＦは、いわゆる「山登り方式」の連続的なＡＦ処理であり、フォーカスレンズを光軸に沿って前後に微動させ、焦点評価値の増減方向をチェックしながら、焦点評価値の極大点までフォーカスレンズを移動させる。
【００２１】
ＡＥ演算部１８ｂは、１画面を複数のエリアに分割し、各エリアごとに画像信号を積算して被写体の明るさ（被写体輝度）を求め、撮影に適した露出値を求める。この露出値に基づいて、絞りおよび露光時間が決定される。
【００２２】
圧縮伸長処理回路１９は、静止画撮影時には、飛び越し走査によって得られ、ＤＳＰ１８によって所定の画像処理が施された奇数フィールドと偶数フィールドとを所定の圧縮方式（例えば、ＪＰＥＧ方式）で圧縮するとともに、静止画ファイルを生成（合成）する。圧縮伸長処理回路１９は、動画撮影時には、全画素走査によって得られ、ＤＳＰ１８によって所定の画像処理が施された動画フレームを所定の圧縮方式（例えば、ＭＰＥＧ方式やモーションＪＰＥＧ方式）で圧縮するとともに、動画ファイルを生成する。また、圧縮伸長処理回路１９は、動画撮影中に静止画撮影が行われた際には、上記のようにして静止画ファイルを生成するとともに、飛び越し走査によって得られた奇数フィールドと偶数フィールドとを動画フレームの一部とみなして動画ファイルを生成する。このように、圧縮伸長処理回路１９は、ファイル生成手段として機能する。
【００２３】
圧縮伸長処理回路１９によって生成された画像ファイル（静止画ファイルまたは動画ファイル）は、カードインターフェース（Ｉ／Ｆ）３１によってメモリカード３２に記録される。また、圧縮伸長処理回路１９は、再生時には、カードインターフェース（Ｉ／Ｆ）３１によってメモリカード３２から読み出された圧縮状態の画像ファイルを伸長して元の形式に戻す。この伸長された画像ファイルは、ＬＣＤドライバ３０によってＬＣＤ２１に再生表示される。
【００２４】
操作部２０は、静止画撮影用レリーズボタン２０ａ、動画撮影用レリーズボタン２０ｂ、およびモード切替スイッチ２０ｃを含み、これらの操作信号をＣＰＵ１２に入力する。モード切替スイッチ２０ｃは、静止画撮影モード、動画撮影モード、および再生モードの間で動作モードを切り替える際に操作される。
【００２５】
静止画撮影用レリーズボタン２０ａは、２段階押し式となっており、半押しされると、ＡＥおよびワンショットＡＦなどの各種撮影準備処理が施され、この状態で全押しされると、撮影準備処理が施された１画面分の画像信号が静止画ファイルとしてメモリカード３２に記録される。動画撮影用レリーズボタン２０ｂは、１段押し式であり、押下されると、ＡＥおよびサーボＡＦなどが作動するとともに動画撮影が実行され、再び押下されると、動画撮影動作が停止して、動画ファイルがメモリカード３２に記録される。
【００２６】
次に、図５のフローチャートに基づいて、デジタルカメラ１０の動画撮影動作について説明する。モード切替スイッチ２０ｃが操作され動画撮影モードに設定されると、ＬＣＤ２１にスルー画が表示される（ステップＳ１）。動画撮影用レリーズボタン２０ｂが押下されると（ステップＳ２のＹｅｓ）、ＡＥおよびサーボＡＦが開始する（ステップＳ３）。このとき、ＣＣＤ１４は、前述の全画素走査によって駆動され、バッファメモリ１７に画像データ（動画フレーム）が順次に保存される（ステップＳ４）。バッファメモリ１７に保存された動画フレームは、ＤＳＰ１８によって所定の画像処理が施されるとともに、圧縮伸長処理回路１９によって圧縮処理が施される（ステップＳ５）。
【００２７】
この動画撮影処理中に静止画撮影用レリーズボタン２０ａが半押しされると（ステップＳ６のＹｅｓ）、ＡＥおよびワンショットＡＦが実施される（ステップＳ７）。そして、さらに静止画撮影用レリーズボタン２０ａが全押しされると（ステップＳ８のＹｅｓ）、ＣＰＵ１２がＴＧ１６を制御して、動画用ＴＧ１６ａから静止画用ＴＧ１６ｂに切り替え、ＣＣＤ１４の駆動方式が全画素走査から飛び越し走査に変更される（ステップＳ９）。このとき、ＣＰＵ１２は、ＴＧ１６を介してＯＦＤドライバ２８ｄを制御してＯＦＤパルスのパルス幅を変更し、ＣＣＤ１４の露光時間を約２倍とする。この露光時間で、奇数フィールドおよび偶数フィールドが取得され、バッファメモリ１７に保存される（ステップＳ１０）。
【００２８】
次いで、ＣＰＵ１２がＴＧ１６を制御して、静止画用ＴＧ１６ｂから動画用ＴＧ１６ａに切り替え、ＣＣＤ１４の駆動方式が飛び越し走査から全画素走査に変更される（ステップＳ１１）。このとき、バッファメモリ１７に保存された奇数フィールドおよび偶数フィールドは、ＤＳＰ１８によって所定の画像処理が施されるとともに、圧縮伸長処理回路１９によって圧縮処理が施され、静止画ファイルとして合成される（ステップＳ１２）。この静止画ファイルは、メモリカード３２に記録される（ステップＳ１３）。
【００２９】
この後、ステップＳ３〜Ｓ５の動画撮影処理が再開し、動画フレームが順次取得される。再び動画撮影用レリーズボタン２０ｂが押下されると（ステップＳ１４のＹｅｓ）、圧縮伸長処理回路１９によって、バッファメモリ１７に保存されている複数の動画フレームから動画ファイルが生成される（ステップＳ１５）。このとき、ステップＳ１０で取得された奇数フィールドおよび偶数フィールドは、動画フレームとみなされて動画ファイルに組み込まれる。この動画ファイルは、メモリカード３２に記録される（ステップＳ１６）。
【００３０】
図６において、ＣＣＤ１４の露光時間は、ＯＦＤパルスの立ち下りから読み出しパルスの立ち上がりまでの期間で決定される。すなわち、ＯＦＤパルスが“Ｈｉｇｈ”の場合にはＰＤ４０の信号電荷が強制的に基板へ排出されており、ＯＦＤパルスが“Ｌｏｗ”となると同時に電荷排出が中止され、ＰＤ４０での信号電荷の蓄積が開始する。読み出しパルスが“Ｈｉｇｈ”となったとき、ＰＤ４０に蓄積された信号電荷は、ＶＣＣＤ４１に読み出される。
【００３１】
露光時間ｔ１の間蓄積された信号電荷は、全画素走査によって転送され、動画フレームとして出力される。露光時間ｔ２の間蓄積された信号電荷は、飛び越し走査によって転送され、奇数フィールドまたは偶数フィールドとして出力される。前述のように、露光時間ｔ２は、露光時間ｔ１の約２倍に設定されている。これは、全画素走査時は２画素混合が実施され、飛び越し走査は画素混合が実施されず、奇数フィールド／偶数フィールドの輝度が動画フレームの輝度の約半分になっているので、この輝度差を補正するためである。
【００３２】
このように、動画撮影中の静止画撮影によって取得された静止画ファイルは、飛び越し走査による奇数フィールドと偶数フィールドとが合成されたものであるため、静止画として十分な解像度を有する。また、この奇数フィールドおよび偶数フィールドは、動画フレームとしてそのまま動画ファイルに組み込まれるため、静止画撮影によって動画ファイルがコマ落ちすることなく、動画像の滑らかさが損なわれることはない。
【００３３】
なお、上記実施形態では、露光時間制御手段としてＯＦＤドライバ２８ｄを用いることによって露光時間を制御するようにしているが、本発明はこれに限定されず、これに代えて、露光時間制御手段としてメカシャッタを用いることによって露光時間を制御するようにしてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、露光時間を調整することによって、奇数フィールド／偶数フィールドと動画フレームとの輝度差を補正しているが、本発明はこれに限定されず、これに代えて、図７に示すように、飛び越し走査時にＧＡＩＮ２９の信号増幅率を高める（飛び越し走査時の信号増幅率ｇ２を全画素走査時の信号増幅率ｇ１の約２倍とする）ことによって、上記輝度差を補正してもよい。この場合に、ＧＡＩＮ２９は、信号増幅率制御手段として機能する。
【００３５】
また、上記実施形態では、動画撮影中において静止画撮影指示が静止画撮影用レリーズボタン２０ａによってなされた直後に静止画ファイルを生成してメモリカード３２に記録するようにしているが、本発明はこれに限定されず、これに代えて、動画撮影終了後に、バッファメモリ１７に保存されている奇数フィールドおよび偶数フィールドから静止画ファイルを生成してメモリカード３２に記録するようにしてもよい。つまり、図５のステップＳ１２〜Ｓ１４を、ステップＳ１７の後に移動してもよい。
【００３６】
さらに、上記実施形態では、撮影装置としてデジタルカメラ１０を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、他の撮影装置、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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】デジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＣＤイメージセンサの構成を示すブロック図である。
【図３】全画素走査の電荷転送動作を示す説明図である。
【図４】飛び越し走査の電荷転送動作を示す説明図である。
【図５】デジタルカメラの動画撮影動作を示すフローチャートである。
【図６】露光時間の設定例を示すタイミングチャートである。
【図７】信号増幅率の設定例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  デジタルカメラ
１２  ＣＰＵ
１４  ＣＣＤイメージセンサ
１５  Ａ／Ｄ変換回路
１６  タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１６ａ  動画用ＴＧ
１６ｂ  静止画用ＴＧ
１８  デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）
１８ａ  ＡＦ演算部
１８ｂ  ＡＥ演算部
１８ｃ  ファイル生成部
２０  操作部
２０ａ  静止画撮影用レリーズボタン
２０ｂ  動画撮影用レリーズボタン
２０ｃ  モード切替スイッチ
２８  ＣＣＤドライバ
２９  ゲイン補正回路
【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】
2007013776.tif 000009