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1. WO2005034504 - 撮像装置および撮像方法

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明 細 書

撮像装置および撮像方法

技術分野

この発明は、デジタルカラ一撮像機器において画像の圧縮処理を行う 撮像装置およびその撮像装置に用いられる撮像方法に関するものである

背景技術

第 1図は、例えば、特開平 1 1— 33 1 6 7 2号公報に示された従来 のデジ夕ルスチルカメラの概略構成を示す図であり、 圧縮前の画像デー 夕を記憶するためのフレームメモリを必要としないデジ夕ルスチルカメ ラの構成を示すものである。

第 1図において、 1 1は撮像レンズ、 1 2は絞りを兼ねるシャツ夕一 、 1 3は光電変換素子である C C D、 1 4はアナログ信号処理部( C D S / A G C ) ヽ 1 5は ADコンパ一夕、 1 6はタイミングジェネレータ ( T G) 、 1 7はデジタル信号処理部(D S P) 、 1 8は画像圧縮部( J P E Gエンコーダ)、 2 0はフラッシュメモリ、 2 1はメモリカード イン夕フェース(P CMC I A I/F) 、 2 2は制御部である。

撮像レンズ 1 1は、撮影対象からの光を C C D 1 3の受光面に結像さ せる。絞り兼シャヅ夕一 1 2は撮像レンズ 1 1から C CD 1 3に至る光 束径を規制して C CD 1 3の受光量を調節するとともに、 C CD 1 3が 光電変換を開始した後所定時間が経過した時点で閉じて、 C CD 1 3の 露光時間を制限する。 C CD 1 3は、赤(R) 、緑(G) 、青(B) の 光にそれぞれ感応する 3種の画素を交互にマトリクス状に数十万配列し て成り、画素毎に、受けた光を電荷に変換して蓄積し、蓄積電荷をアナ 口グ信号として出力する。

アナログ信号処理部 1 4は C C D 1 3の出力信号を 2重相関サンプリ ングし自動ゲイン処理する。 A Dコンパ一夕 1 5は、アナログ信号処理 部 1 4から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して、デジ夕 ル信号処理部 1 7に出力する。

タイミングジェネレータ 1 6は C C D 1 3に、ノッファ 1 6 a、 1 6 bを介して、 それぞれ水平走査および垂直走査の時期を示すタイミング 信号 S H、 S Vを与える。タイミングジェネレータ 1 6は、また、アナ 口グ信号処理部 1 4に C C D 1 3の出力信号をサンァリングする時期を 示すタイミング信号 S Sを与え、 A Dコンバータ 1 5 にアナ口グ信号処 理部 1 4の出力信号を変換する時期を示すタイミング信号 S Cを与える

デジタル信号処理部 1 7は A Dコンバータ 1 5によつてデジタル化さ れた C C D 1 3の出力信号に対して、ホワイトバランス補正、シエーデ イング、 R、 G、 Bの 3色の信号の補間、ガンマ補正等の処理を施して 、輝度信号および色信号より成る画像データを生成する。デジタル信号 処理部 1 7によって生成される一組の画像デ一夕は撮影された 1 フレー ムの画像を表すものであり、そのまま表示可能である。

画像圧縮部 1 8はデジタル信号処理部 1 7によって生成された画像デ 一夕を圧縮する。画像圧縮部 1 8は、デジタル信号処理部 1 7が出力す る画像データを所定の大きさ ( 8 x 8画素)の画素プロックごとに順次 離散コサイン変換する離散コサイン変換器 (D C T ) 1 8 a、変換され た画像データを量子化する量子化器 1 8 b、および量子化された画像デ 一夕をハフマン符号化するハフマン符号化器 1 8 cより成る。

フラッシュメモリ 2 0は画像圧縮部 1 8によって E縮された画像デ一 夕を記憶する。カードイン夕フェース 2 1はフラッシュメモリ 2 0に記 憶されている画像デ一夕をフレーム単位で、着脱自在なメモリカードに 複写する。 J P E G方式に従う他の機器は、複写された画像デ一夕をメ モリカードから読み出して、複合化、逆量子化、および逆離散コサイン 変換を施すことにより、撮影された画像を再生することが出来る。

制御部 2 2は、絞り兼シャヅ夕一 1 2の開き具合を調節して C C D 1 3に結像する像の明るさを調節する。 また、不図示の操作部に設けられ たレリーズボタンが操作され、画像の記憶を開始する指示が与えられた ときに、動作開始を命じる制御信号 S◦を画像圧縮部 1 8に与える。 制御信号 S 0を与えられた画像圧縮部 1 8は制御信号 S Tをタイミン グジェネレータ 1 6に与える。これに応じてタイミングジェネレータ 1 6は、 タイミング信号 S H、 S V、 S S、 S Cを C C D 1 3、アナログ 信号処理部 1 4、および A Dコンバータ 1 5に出力して、各部を所定の 夕イミングで動作させる。夕イミング信号 S H、 S Sおよび S Cの出力 周期は、画像圧縮部 1 8が 8ライン分の画像デ一夕を圧縮するのに要す る時間の 1 / 8に設定されている。

画像圧縮部 1 8は制御信号 S Tを出力した後、 8ライン分の画像デー 夕を圧縮するのに要する時間が経過した時点で、制御信号 S Pをデジ夕 ル信号処理部 1 7に与え、次の制御信号 S Tをタイミングジェネレータ 1 6に与える。デジタル信号処理部 1 7に与えられる制御信号 S Pは生 成した 8ライン分の画像デ一夕を出力することを要求する信号である。 画像圧縮部 1 8は制御信号 S Pに応じてデジタル信号処理部 1 7が出力 する画像デ一夕を圧縮し、各部は制御部 2 2から次の指示が与えられる まで動作を休止する。

制御部 2 2はレリーズボタンの操作によって画像の記憶が指示される までは絞り兼シャツ夕一 1 2を閉じさせておき、レリ一ズボタンの操作

がなされた時点で絞り兼シャツ夕一 1 2を適切な範囲まで開かせる。そ して略 1 / 3 0秒に設定された所定時間が経過した時点で、絞り兼シャ ヅ夕ー 1 2を再び閉じさせる。この制御により、 C C D 1 3の露光時間 は従来通りとなり、 C C D 1 3が飽和してしまったり、撮影対象の移動 やカメラぶれにより撮像した画像にぶれが生じたりする不都合が防止さ れる。

デジ夕ルスチルカメラは生成された画像データを一時的に記憶してお くためのフレームメモリを必要としており、このフレームメモリがなけ れば画像デ一夕圧縮処理を適切に行うことが出来ないという問題点があ つた。上記の従来のデジタルスチルカメラはこの問題点を鑑み、圧縮前 の画像デ一夕を記憶するためのフレームメモリを必要と しないものであ る。

しかしながら、上記の従来のデジ夕ルスチルカメラでは C C Dの動作 を間欠的に停止させることによってフレームメモリを不要としているた め、 1 フレームの画像を撮影するために要する時間が畏くなるという課 題があった。

また画像の圧縮処理では、使い勝手をよくするために、記録媒体に記 録する圧縮画像の枚数を予め定めておくのが一般的であ る。このため、 1 フレームの画像に割り当てられる記録容量は画像の種類にかかわらず 一定であり、どのような画像データも一定量を超えない範囲で、その一 定量に近い圧縮データとされる。データのこのような圧縮の方法は定レ —ト制御と呼ばれる。一般に圧縮デ一夕のサイズは、面像デ一夕の性質 によって大きく異なるため、定レート制御を行うには量子化処理で使用 する量子化テーブル内容等の画像圧縮処理のパラメータ を動的に変更し て、一定量以下の圧縮データを得るまで圧縮を繰り返すことが必要であ るが、上記従来のデジタルスチルカメラでは圧縮の際のパラメ一夕を動 的に変更する竽段を持たないため、定レート制御を行うことが出来ない

定レート制御を行う方法として、例えば特開平 1 1 一 2 3 4 6 6 9号 公報には、高域抽出回路を用いて画像のデジタル信号に含まれる高周波 成分を抽出し、その結果に基づいて画像圧縮処理の際の圧縮パラメ一夕 を制御する方法が開示されている。

しかしながら、デジタルスチルカメラでは、撮影対象画像を確認する ために液晶表示装置に画像デ一夕を常時表示する場合と、 シャッ夕一動 作により画像を記録媒体に記録する場合とで C C Dの動作状態おょぴ電 荷蓄積時間、絞りの入射光量設定といった設定値を変更することが多い 。これは撮影対象画像確認時には画像データの転送量を減らし、画像の 更新周期を上げることによって操作性の向上を図るとともに、 画像を記 録する際には画像の転送量を増やし精緻な画像の記録を行う という、二 つの目的を両立させるためである。しかも撮影する画像のサイズや、デ ジ夕ルズーム処理により、撮影対象画像確認時、撮像時、それぞれの動 作で必要な画像の大きさは変化するため、 C C Dの動作状態の切り替え にも複数のパターンが存在する。このような制御において定レ一ト制御 を行う場合、 C C Dや絞りの設定条件を同一にした上で高域抽出回路等 による圧縮パラメ一夕の制御を行う必要があり、シャツ夕一動作を行つ てから、画像が記録媒体に記録されるまでの時間が長くなるという課題 があった。

また、画像が記録されるまでの時間が長いことにより、動きの激しい 被写体の撮像時にシャッター動作を行った時の画像と実際に記録媒体に 記録される画像の差異が大きくなるという課題があつた。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、撮影 対象画像を確認するために液晶表示装置に画像データを常時表示する場 合と、シャッ夕一動作により画像を記録媒体に記録する場合とで C C D の動作状態および電荷蓄積時間、絞りの入射光量設定といった設定値を 変更する場合においても、. 画像が記録媒体に記録される時間を伸ばすこ となく定レート制御を行うことを目的とする。

発明の開示

この発明に係る撮像装置は、固体撮像素子より得られた映像信号から 圧縮時の符号量を予測するための指標値を抽出する指標値算出手段と、 指標値算出手段によって求められた指標値に基づいてデータ圧縮手段で 使用する圧縮係数を制御する圧縮係数制御手段とを備え、 圧縮係数制御 手段が、撮像前の撮影画像確認動作時に指標値算出手段が求めた指標値 を用い、撮像動作時には圧縮係数を決定しているものである。

このことによって、撮像動作が指示された後すぐに画像の圧縮、記録 動作を行うことができ、シャツ夕一操作のレスポンスがよくなるという 効果がある。

図面の簡単な説明

第 1図は、従来のデジ夕ルスチルカメラの概略構成を示す図である。 第 2図は、この発明の実施の形態 1による撮像装置の構成を示すプロ ック図である。

第 3図は、指標値とフアイルサイズの関係を示す説明図である。

第 4図は、指標値補正係数テーブルを示す説明図である。

第 5図は、指標値の変動幅と追加補正係数の関係を示す説明図である

第 6図は、この発明の実施の形態 4による撮像装置の構成を示すプロ ック図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するた めの最良の形態について、添付の図面にしたがって説明する。

実施の形態 1.

第 2図は、この発明の実施の形態 1による撮像装置の構成を示すプロ ヅク図である。

図において、 1 1は撮像レンズ、 1 2は光電変換素子である C C D、 1 3はアナ口グ信号処理部(CD S/AG C) 、 1 4 は ADコンバ一夕 、 1 5はデジタル信号処理部(D S P) 、 1 6は画像デ一夕から圧縮時 の符号量を予測するための指標値を抽出する指標値算出回路、 1 7は指 標値算出回路 1 6によって求められた指標値に基づいて後述する画像圧 縮部で使用する圧縮係数を制御する圧縮係数制御回路、 1 8は画像圧縮 部 ( J P E Gエンコーダ)、 1 9は画像を記録するための記録媒体、 2 0は C C Dを駆動するためのタイミングジェネレータ( T G ) 、 2 1は 各処理部分の動作を制御するための制御部、 2 2はシャッターボ夕ンで める。

次に動作について説明する。

まず、撮像レンズ 1 1は、撮影対象からの光を C C D 1 2の受光面に 結像させる。 C CD 1 2は赤(R) 、緑(G) 、青( B) の光にそれそ れ感応する 3種の画素を交互にマトリクス状に数十万配列して成り、画 素毎に受けた光を電荷に変換して蓄積し、蓄積電荷をアナログ信号とし て出力する。

また、 C CD 1 2は、例えば全ての蓄積電荷を順次出力する駆動モ一 ドと、 1ラインおきの蓄積電荷のみを順次出力する駆動モードといった 複数の駆動モードを持ち、タイミングジェネレータ 2 0からの制御によ り動的に駆動モードを変更することが可能な仕組みを備える。 アナログ信号処理部 1 3は、 C C D 1 2からの出力信号を 2重相関サ ンプリングし、ゲイン制御を行う。 A Dコンパ一夕 1 4はアナログ信号 処理部 1 3から入力されるアナ口グ信号をデジタル信号に変換して、デ ジ夕ル信号処理部 1 5に出力する。

タイミングジェネレータ 2 ◦は、 C C D 1 2に対して水平走査および 垂直走査の時期を示すタイミング信号を与える。またタイミングジエネ レー夕 2 0から出力される信号を制御することにより C C D 1 2の持つ 複数の駆動モードを動的に切り替える機能を有する。

デジタル信号処理部 1 5は、 A Dコンバ一夕 1 4によってデジタル化 された C C D 1 2の出力信号に対して、ホワイトノ、ランス調整、欠陥画 素補正、 R、 G、 B 3色の信号の補間、ガンマ補正、色変換等の処理を 行い、輝度信号および色差信号から成る画像データを生成する。

画像圧縮部 1 8は、デジタル信号処理部 1 Ίによって生成された画像 データを圧縮する。画像圧縮部 1 8は、デジタル信号処理部 1 7が出力 する画像デ一夕を所定の大きさ ( 8 X 8画素)の画素プロックごとに順 次離散コサイン変換する離散コサイン変換器 (D C T ) 1 8 a、変換さ れた画像データを量子化する量子化器 1 8 b、および量子化された画像 デ一夕をハフマン符号化するハフマン符号化器 1 8 cから成る。

また、画像圧縮部 1 8は、圧縮した画像データを記憶媒体 1 9に記憶 させる。 J P E G方式に従う他の機器は、複写された画像データを記録 媒体から読み出して、復号化、逆量子化、および逆コサイン変換を施す ことにより、画像デ一夕を再生することができる。

指標値算出回路 1 6は、デジタル信号処理部 1 5 によって生成された 画像データから、圧縮時の符号量を予測するための指標値を算出する。 指標値として、例えば画像信号の高周波成分を抽出し、画像に含まれる 周波数成分の量を数値化したもの等が考えられる。

シャッターボ夕ン 2 2は、使用者が撮像動作を指示する際に操作され る。シャッターボタン 2 2は使用者の操作により、画像の記録が指示さ れたことを制御部 2 1に伝える。

制御部 2 1は、シャツ夕一ボタン 2 2が押された際に、タイミングジ エネレー夕 2 0、アナ口グ信号処理部 1 3、デジタル信号処理部 1 5の 動作設定を対象画像確認用の設定から画像撮影用の設定に切り替える。 この切り替えにおいて、撮影対象画像確認時、撮像時のそれそれの動作 設定は、使用者によって指定される撮影画像サイズゃデジタルズーム倍 率設定等に応じて異なる。よって切り替えのパターンも撮影対象画像確 認時、撮像時のそれそれの動作設定の組み合わせにより、複数存在する ことになる。制御部 2 1は、圧縮係数制御回路 1 7に対しても、シャツ 夕一ボタン 2 2が押されたことを通知するとともに、その際のタイミン グジヱネレ一夕 2 0、アナログ信号処理部 1 3、デジタル信号処理部 1 5の動作設定変更内容を合わせて通知する。

圧縮係数制御回路 1 7では、指標値算出回路 1 6によって算出された 指標値に基づき、厕像圧縮部 1 8で使用する圧縮係数を制御する。ここ で圧縮係数とは画像圧縮部 1 8に含まれる量子化器 1 8 bにおいて、量 子化の精度を規定するためのパラメ一夕 (以下、 Q値と記載する)を指 す。 Q値の値を大きくすると、離散コサイン変換されたデータの量子化 精度が上がるため、圧縮された画像の画質は向上する。それと同時に生 成される符号量が増加するため、生成される圧縮画像デ一夕のサイズは 大きくなる。

逆に Q値の値を小さくすると、離散コサイン変換されたデ一夕の量子 化精度が下がり、圧縮された画像の画質は悪化する。この場合生成され る符号量は減少し、生成される圧縮画像データのサイズは小さくなる。 よって圧縮係数制御回路 1 7では、指標値算出回路 1 6.から出力される 指標値から、生成される圧縮画像データのデ一夕サイズが大きくなると 予測される場合は、 Q値を小さくする制御を行い、圧縮画像データのサ ィズを低く抑える。また生成される圧縮画像デ一夕のサイズが小さくな ると予測される場合は、 Q値を大きくする制御を行い、圧縮画像の画質 を向上させる。

また実施の形態 1の圧縮係数制御回路 1 7は、制御部 2 1からの信号 を受け取る仕組みを持っており、圧縮係数制御回路 1 7の動作は、制御 部 2 1を介してシャツ夕一ボタン 2 2が押されたことを通知された場合 に限られる。これは、画像圧縮部 1 8の動作が、シャッ夕一ボタン 2 2 が押され、圧縮画像デ一夕を記憶媒体 1 9に記憶させる場合にのみ必要 なためである。このとき圧縮係数制御回路 1 7は、制御部 2 2から、夕 イミングジ 'エネレー夕 2 0、アナ口グ信号処理部 1 3、デジタル信号処 理部 1 5の動作がどのように変更されるかという情報を受け取り、その 情報に基づいて指標値算出回路 1 6によって出力される指標値から Q値 を制御する方法を変化させる。

液晶画面 2 3は、使用者によって撮像が指示される前の撮影画像確認 動作時に撮像対象を随時表示するためのものである。 撮影画像確認動作 時には、タイミングジェネレータ 2 0の設定により C C D 1 2から蓄積 電荷を間欠的に読み出す制御を行い、画像 1 フレームの読み出しに必要 な時間を減らすことでフレームの更新レートを上げ、 使用者が撮影画像 の画角を調整する際の操作性を向上させる。またアナログ信号処理部 1 3やデジタル信号処理部 1 5は C C D 1 2の駆動モードに合わせて、出 力される画像サイズや画素デ一夕の並び順が変更されるため、 C C D 1 2の駆動モードに合致した動作設定が行われている必要がある。 撮像動 作確認動作時の画像デ一夕は、逐一圧縮および記録する必要がないため

、デジタル信号処理部 1 5にて画像処理を行ったものが圧縮処理部 1 8 を通過することなくそのまま液晶画面 2 3に送られ、撮影画像確認用の 画像として表示される。

ここでシャツ夕一ボタン 2 2による撮影画像確認動作から撮影動作へ の切り替えの際の圧縮係数制御回路 1 7の動作について詳しく述べる。 第 3図は、指標値とファイルサイズの関係を示す説明図である。この 図は、指標値算出回路 1 6から出力される指標値と圧縮後のファイルサ ィズの関係をグラフ化したものである。圧縮係数制御回路 1 7では、こ のグラフに相当する指標値とファイルサイズの対応情幸艮をデ一夕として 保持しておく。このデータは、実際に画像を撮影した場合の圧縮結果か ら予め測定しておく必要がある。第 3図のグラフにおいて各折れ線は、 ある特定の Q値設定における指標値と圧縮後のフアイジレサイズの関係を 示している。 Q値が大きくなると、同じ指標値に対する圧縮後のフアイ ルサイズが大きくなるので、グラフは上方にずれる。 Q値が小さくなる と、圧縮後のファイルサイズが小さくなるので、グラフは下方にずれる

この第 3図のグラフを使用して、圧縮係数制御回路 1 7が Q値を決定 するための方法について述べる。ここでは指標値算出回路 1 6によって 現在撮影中の画像に対応する指標値が算出されているので、 指標値と予 め決めておいた目標ファイルサイズとの交点を求める。 ここで、この目 標フアイルサイズと指標値の交点を超えることなく、最も上方に位置す る折れ線が、目標フアイルサイズを超えない範囲で使用可能な最大の Q 値を表すことになる。よってこの折れ線に対応する Q値を参照し、画像 圧縮部 1 8の制御を行えばよい。

上記の方法は、撮像動作時にシステムの動作設定の変更がない場合に ついて述べたものである。実際には撮像動作時にシステムの動作設定が 変更されるため、指標値に基づいて決定した Q値による圧縮フアイルザ ィズが、目標ファイルサイズから大きく外れた値となってしまう可能性 がある。

第 4図は、指標値補正係数テーブルを示す説明図である。図示したも のは、上記のようなファイルサイズのずれを防止するために利用する指 標値補正係数テーブルの一例である。例えば撮像動作において、 C C D 動作モードが間引き読み出しから全画素読み出しに変更される場合には 、撮影画像確認動作時が間引き読み出し、撮影動作時が全画素読み出し となる項を参照し、得られた係数を補正係数として、算出された指標値 に乗ずる。これにより、動作設定の変更による指標値の誤差を修正し、 目標ファイルサイズに対して適切な Q値を求めることができる。

なお、この指標値補正係数テーブルの係数は実際に C C D動作モード を切り替えて画像を撮影した場合の指標値の変化を測定し、 測定結果に 基づいて予め算出しておく必要がある。

C C D動作モードの変化するパターンは、使用者によって指定される 撮影画像サイズやデジタルズーム倍率設定等に応じて異なる可能性があ るが、第 4図のように C C D 1 2が対応する全ての動作モードについて 組み合わせのテーブルを用意しておけば、変化のパタ一ンにかかわらず 適切な補正係数を選択することが出来る。

以上のように、実施の形態 1によれば、撮像動作に入る前の指標値情 報を利用して、撮像時の圧縮パラメ一夕を適切に決定するようにしたの で、撮像動作が指示された後すく、に画像の圧縮、記録動作を行うことが でき、シャツ夕一操作のレスポンスがよくなる効果 sある。

また、圧縮前の画像を一旦記録するためのフレームバッファを備える 必要がないようにしたので、撮像装置の構成に必要なコストを削減する ことができる効果がある。

また、指標値を算出し、適切な補正を行った後、その値を利用して圧 縮時の係数を決定するようにしたので、撮像動作時と撮影画像確認動作 時との間で C C D 1 2の動作モードが異なる場合にも目標ファイルサイ ズに対して誤差の少ない定レート制御を実現することができる効果があ る。

また、撮像動作時における、撮像装置の動作設定変更に対する補正を 、テーブルを利用して行うようにしたので、撮影対象画像確認時、撮像 時のそれそれの動作設定の組み合わせにより、多数の動作切り替えパ夕 —ンが存在する場合でも、全てのパターンに対して誤差の少ない定レ一 ト制御を実現することができる効果がある。

また、画像圧縮部 1 8の動作がシャツ夕一ボタン 2 2を操作した際の 撮像動作時に限られるようにしたので、消費電力を抑え、電池による駆 動時間の長いシステムを実現することができる効果がある。

実施の形態 2 .

前述の実施の形態 1では、指標値は単独の値であり、その値に基づい て圧縮係数制御回路が画像圧縮部の Q値を制御していた。 ところがフレ —ムバッファを持たない撮像装置において、画像圧縮部以前の画像デー 夕の転送レ一トに対して画像圧縮部以降の画像デ一夕の転送レートをよ り低い値に制限している場合がある。これは画像圧縮によってデ一夕量 が減少することを見込み、画像圧縮後は必要最低限の転送レ一トのみを 確保するようにして、当該装置全体のコストを削減することを狙ったも のである。こういった撮像装置においては、画像全体での圧縮デ一夕量 が目標データ量と合致するように制御されていたとしても、 局所的に圧 縮デ一夕サイズが大きくなると、デ一夕転送量が転送能力をオーバーし 、正常に画像圧縮処理を行えない現象が発生する可能性がある。

このようなフレームバッファを持たない撮像装置において、 2種類の 指標値を利用し、適切な画像圧縮処理を行う実施の形態 2よる撮像装置 を説明する。

実施の形態 2による撮像装置は、第 2図に示した実施の形態 1 による 撮像装置と同様に構成される。ここでは、実施の形態 2による撮像装置 の構成の説明を省略する。

次に動作について説明する。

実施の形態 2による撮像装置は、動作も実施の形態 1で説明したもの と概ね同様で、実施の形態 1による撮像装置と同様な動作について、そ の説明を省略し、実施の形態 2による撮像装置の特徴となる動作につい て説明する。実施の形態 2による撮像装置は、第 2図に示した指標値算 出回路 1 6および圧縮係数制御回路 1 7の動作が実施の形態 1で説明し たものと異なる。

実施の形態 2による撮像装置の指標値算出回路 1 6および圧縮係数制 御回路 1 7の動作について詳しく説明する。

指標値算出回路 1 6では、実施の形態 1 と同様に、入力画像の全面に 対応した指標値を算出すると同時に、入力画像を複数のェリァに分割し 、個々のエリァに対する指標値を算出する。分割したエリアに対する指 標値のうち最も値の大きいものを、エリア分割時の最大指標値として、 該画像全面の指標値と共に圧縮係数制御回路 1 7 に出力する。

圧縮係数制御回路 1 7では、実施の形態 1 と同様に予め定めた目標フ アイルサイズに加え、画像圧縮部 1 8以降の画像デ一夕転送レ一トを元 に、限界圧縮サイズを定める。

限界圧縮サイズは、圧縮前の画像サイズとの比率が、画像圧縮部 1 8 以降と画像圧縮部 1 8以前の画像データ転送レートの比率に一致するよ う定めておけば、局所的にデ一夕転送量が転送能力をオーバ一すること がなくなる。

圧縮係数制御回路 1 7では、実施の形態 1 と同様に、第 3図に示した 指標値とフアイルサイズの相関関係、 および第 4図に示した指標値補正 係数テーブルを参照し、画像圧縮部 1 8の制御を行うための適切な Q値 を求める。この際、画像のエリア全面の指標値と目標ファイルサイズの 組み合わせによる Q値と、該ェリア分割時の最大指標値と限界フアイル サイズの組み合わせによる Q値の 2つの値が求められる。

この二つの Q値のうち、値の小さい方を使用して画像圧縮部 1 8の制 御を行うことにより、ファイルサイズが目標ファイルサイズを超えるこ となく、なおかつ局所的なデ一夕転送量オーバーも発生しないように画 像の圧縮を行うことが可能である。

以上のように、実施の形態 2によれば、目標ファイルサイズに加えて 、データ転送レートによる局所的なファイルサイズの増大を考慮した Q 値の制御を行うようにしたので、画像圧縮後の出力データの転送レート が制限されている撮像装置でも、該転送レート制限を加味した上で最も 適切な圧縮フアイルサイズの制御を行うことができる効果がある。

実施の形態 3 .

前述の実施の形態 2では、デ一夕圧縮時の符号量を予測するための指 標値として、直前のフレームで算出された指標値のみを使用している。 この時、特に撮影対象画像確認時の C C D駆動モードが間引き読み出し であり、撮像動作時に間引き読み出しから全画素読み出しに C C D駆動 モ一ドが変更されるような場合には、画像の間引きによって撮影対象画 像確認時の画像データにおいて一部の情報が失われている状態となるた め、第 4図の指標値補正係数テ一プルによる補正を行っても、補正誤差 が残ってしまうケースが考えられる。 '

このようなケースで、さらに時系列での指標値の変化に基づいて補正 誤差を抑える実施の形態 3による撮像装置を説明する。

実施の形態 3による撮像装置は、第 2図に示した実施の形態 1による 撮像装置と同様に構成される。 ここでは、実施の形態 3による撮像装置 の構成の説明を省略する。

次に動作について説明する。

実施の形態 3による撮像装置は、動作も実施の形態 1で説明したもの と概ね同様で、実施の形態 1による撮像装置と同様な動作について、そ の説明を省略し、実施の形態 3による撮像装置の特徴となる動作につい て説明する。実施の形態 3による撮像装置は、第 2図に示した指標値算 出回路 1 6の動作が、実施の幵態 1で説明したものと異なる。

実施の形態 3による指標値算出回路 1 6は、実施の形態 1 と同じくデ ジ夕ル信号処理部 1 5 によって生成された画像デ一夕に基づき、圧縮時 の符号量を予測するための指標値を算出する。 ここで指標値算出回路 1 6は、 直近の複数フレームに関して算出した指標値を記憶しておく。 例えば、指標値として画像の高周波成分を抽出する場合を考えると、 C C D 1 2が間引き読み出し,醫区動時の指標値に対して補正係数による補 正を行ったものと、 C C D 1 2が全画素読み出し駆動時の指標値との間 に誤差が発生するのは、画像が全画素読み出しでは認識できるが、間引 きモードでは消えてしまうような特定の高周波成分を多く含む場合であ ると考えられる。このような時、間引きモードにおける画像は、 C C D 1 2の撮像面の撮像素子同士の間隔と画像の高周波成分との位相関係に よって、大きく画素値が変動するため、指標値自体の時系列による変化 が激しくなることが予想される。

第 5図は、指標値の変動幅と追加補正係数の関係を示す説明図である 。指標値算出回路 1 6では、複数フレームにわたって記憶した指標値の 履歴から、指標値の最大値および最小値の間の変動幅を求める。この変 動幅が大きいことは画像に高周波成分が多く、 全画素モードにおける指 標値が補正係数による補正よりもさらに大きくなる可能性が高いことを 示している。よって第 5図のような、指標値の変動幅と追加補正係数の 関係を示すテーブルを予め作成しておき、 指標値の変動幅に対応する追 加補正係数を、指標値に補正係数を適用した値に対してさらに追加して 乗ずる。

以上のように、実施の形態 3によれば、時系列での指標値の変動に基 づいて、算出された旨標値の追加補正を行うようにしたので、より精度 の高い圧縮ファイルサイズの制御を行うヒとが可能になる効果がある。

実施の形態 4 .

前述の各実施の形態では、圧縮係数制御回路 1 7で使用する圧縮符号 量予測指標値とフアイルサイズの関係性データや、 補正係数テーブルの データを予め測定し、回路内に固定データとして設定しておく必要があ る。しかし実際の使用状態を想定した場合には、上記の各種デ一夕は光 学系の性能や C C D 1 2の感度特性といった撮像装置全体としての特性 の影響を大きく受けるため、 回路の設計段階から固定値を決定しておく ことは困難である。また、これらのデータを完全な固定デ一夕として設 定しておくと、光学系の変更等による該装置全体としての特性変更に対 して柔軟に対応することができない。

このような状況を考慮し、圧縮係数制御回路 1 7で使用するデータを 、通信手段により外部から書き換え可能とする実施の形態 4による撮像 装置を説明する。

第 6図は、この発明の実施の形態 4による撮像装置の構成を示すプロ ック図である。第 2図に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ 符号を使用し、 その説明を省略する。 2 4は圧縮係数制御回路 1 7で使 用する圧縮符号量予測指標値とファイルサイズの関係性データや、 補正 係数テーブルのデ一夕を格納するためのデ一夕テーブルである。

このデータテーブル 2 4は、外部との通信機能を有し、例えばシリァ ル通信等を用いて、 後述する自ら備えるメモリに記憶保持している各デ —夕の設定値を、 自由に書き換えることができるものである。

また、データテーブル 2 4は、撮像装置全体の設定がリセッ卜された り、電源切断後再投入されたりした場合でも記憶している各デ一夕の設 定値が保存される不揮発性メモリを備える。

次に動作について説明する。

実施の形態 3による撮像装置は、実施の形態 1による撮像装置にデー 夕テーブル 2 4を備えたもので、その他は同様に構成され、動作も同様 である。前述のようにデ一夕テ一プル 2 4は、外部とシリアル通信を行 う通信手段と各種デ一夕を記憶保存する不揮発性のメモリ とを備えたも ので、予め、例えば圧縮係数制御回路 1 7で使用する圧縮符号量予測指 標値とフ アイルサイズの関係性データや、補正係数テ一プルのデータ等 をメモリ に記憶させておく。外部からデ一夕の設定値を変更するように 指示され、 変更するデータが送られてきたとき、データテーブル 2 4は 、記憶保存しているデ一夕の設定値を、この外部から送られてきたもの に書き換える。 その他の動作は、実施の形態 1で説明したものと同様で 、その説明を省略する。

以上のように、実施の形態 4によれば、外部との通信により自由に圧 縮係数制御回路 1 7で使用する各種デ一夕を書き換え可能としたので、 レンズ 1 1の特性や C C D 1 2の感度特性が変更されても、圧縮係数制 御のために使用する各種データを変更することができるため、 柔軟に該 装置の構成の変更に対応することが可能になる効果がある。

産業上の利用可能性

以上のように、 この発明に係る撮像装置および撮像方法は、撮像動作 が ί旨示された後すく、に画像の圧縮、記録動作を行い、シャッター操作の レスポンスが素早い撮像装置を実施するのに適している。