JP2002027300A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速での手ぶれ検出が行えるうえ、十分な手
ぶれ検出レベルが得られるデジタルカメラを提供する。 【解決手段】 露光中に、撮像素子２０３の全画素のう
ち小領域の指定ブロックＱに含まれる画素Ｐのデータを
非破壊で読み出し、そのデータを固定パターンノイズ除
去手段２０６に送り、ノイズキャンセルされた指定ブロ
ック内の画素データを画素加算手段２１４で加算する。
そして、加算されたデータを用いてぶれが検出される。
これにより、高速処理でありながら手ぶれ検出精度が高
められるとともに、露光不足などを回避することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、手ぶれ検出機能
を有するデジタルカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】手ぶれ検出機能を有するデジタルカメラ
において、適正な手ぶれ検出を行うためには、撮像素子
の各画素のデータを高速で読み出すのが望ましい。

【０００３】しかし、撮像素子としてＣＣＤを用いた場
合、全画素のライン毎に画素信号を読み出す必要がある
ことから、高速処理にも限界がある。

【０００４】そこで、すでに、ＣＭＯＳセンサのような
非破壊読み出しが可能な撮像素子を使用し、この撮像素
子の全画素のうち小領域ブロックを複数指定し、該指定
ブロックに含まれる画素のデータを非破壊で読み出し、
これによって得られた画像データを手ぶれ検出に利用す
るものが開発されている。

【０００５】例えば、特開平５−１３０４８９号公報で
は、ブロックマッチング処理の高速化のために、ＣＭＯ
Ｓセンサのような非破壊読み出しが可能な撮像素子を使
用し、この撮像素子の全画素のうちの任意の指定ブロッ
クに含まれる画素のデータの非破壊読み出しを行い、読
み出した画素データをブロックマッチング部に送出する
ようにした構成が開示されている。この画素データの非
破壊読み出しを利用することにより、露光中に画素デー
タを高速周期で複数回、読み出して手ぶれ検出を行うこ
とができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公知例を
含めた従来のものでは、上記小領域の指定ブロックに含
まれる画素データの非破壊読み出しにより、高速処理が
実現できるものの、固定パターンノイズ（以下、ＦＰＮ
という）を撮像素子内で除去することができないので、
そのノイズが絡んで高精度な手ぶれ検出を行うことは難
しいという問題があった。また、露光中に画素データを
高速周期で読み出すことによって、反面、露光不足にな
り、手ぶれ検出レベルが小さくなるという問題もあっ
た。

【０００７】この発明は、上記問題を解消するためにな
されたものであり、高速での手ぶれ検出が行えるうえ、
十分な手ぶれ検出レベルを得ることができる手ぶれ検出
機能を備えたデジタルカメラを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、画素データ
を非破壊で読み出し可能な撮像素子と、露光中に、前記
撮像素子の全画素のうち小領域の指定ブロックに含まれ
る画素のデータを非破壊で読み出すように、前記撮像素
子を制御する制御手段と、前記指定ブロックに対応する
固定パターンノイズのテーブルを参照して、非破壊での
読み出しによって得られた指定ブロックの画素データに
対するノイズキャンセル処理を行う固定パターンノイズ
除去手段と、前記固定パターンノイズが除去された画素
データを、前記指定ブロックに含まれる画素について加
算する加算手段と、加算された画素データを用いてぶれ
を検出するぶれ検出手段と、を備えていることを特徴と
するデジタルカメラによって解決される。

【０００９】このデジタルカメラによれば、制御手段に
より撮像素子が制御されることにより、露光中に、非破
壊読み出しが可能な撮像素子の全画素のうちの小領域の
指定ブロックに含まれる画素データが非破壊で読み出さ
れる。さらに、読み出された画素データは、固定パター
ンノイズ除去手段により、ノイズキャンセル処理され
る。ノイズが除去された指定ブロックの画素データは、
画素加算手段による加算が行われ、さらにぶれ検出手段
によってぶれが検出される。

【００１０】このように、露光中に、撮像素子の全画素
のうちの小領域指定ブロックに含まれる画素データが非
破壊で読み出されるので、ぶれ検出の処理の高速化が図
れるうえ、ノイズキャンセル処理がなされるので、高精
度の手ぶれ検出が可能となる。また、ノイズキャンセル
された画素データが、ブロック内で複数加算されること
により、ブロック全体として、露光不足等が是正された
十分なぶれ検出レベルのデータが確保される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００１２】図１は、この発明の実施形態にかかるデジ
タルカメラを示す外観斜視図であり、また、図２は、同
デジタルカメラを示す背面図である。

【００１３】図１，２において、デジタルカメラ１にお
けるカメラ本体１Ａの前面には、撮影レンズ２０１が装
備されている他に、前面上部には、ファインダ窓５およ
び測距窓５１などが設けられており、カメラ本体１Ａの
内部には、上記撮影レンズ２０１による光学像を受光し
て光電変換する撮像素子２０３が配設されている。この
撮像素子２０３は、この実施形態では、画素データの非
破壊読み出しが可能なＣＭＯＳセンサからなる。さら
に、カメラ本体１Ａの上面には、レリーズボタン４、撮
影モードキー８および液晶パネル９などが設けられてい
る。カメラ本体１Ａの側面には、記憶メディア２１３が
挿脱可能に挿入される挿入口７が形成されている。

【００１４】撮影モードキー８は、液晶パネル９の表示
内容を見ながら、絞り優先、シャッタースピード優先な
どの露光条件の設定、マクロ撮影の切り替え、さらにズ
ームの設定等を行うものである。

【００１５】また、カメラ本体１Ａの背面には、ライブ
ビュー表示用の液晶モニタ５３および画像処理モード設
定キー５２などが設けられている。この画像処理モード
設定キー５２は、上記液晶モニタ５３の表示内容を見な
がら、手ぶれ補正モードの選択操作等を行うものであ
る。

【００１６】このデジタルカメラ１は、通常のものと同
様に、撮像素子２０３による撮影画像を記録メディア２
１３に記録することが可能であり、また、手ぶれ補正モ
ードの設定時に実行される手ぶれ補正機能を有してい
る。もちろん、手ぶれ補正モードを設定することなく、
自動的に手ぶれ補正機能が実行されるように構成しても
よい。

【００１７】上記手ぶれ補正機能は、撮像素子２０３と
してＣＭＯＳセンサを使用し、このＣＭＯＳセンサの画
素（図３）Ｐの画素データの非破壊読み出しと、画素Ｐ
に対するアドレス読み出しを利用して手ぶれ検出を行
い、手ぶれ補正を行うようにしてある。

【００１８】図３は、撮像素子２０３を構成しているア
クティブピクセルＣＭＯＳセンサの画素構造を示す。こ
の撮像素子２０３は、周知のようにマトリックス状に配
列された多数の画素Ｐを有する。ここでは、図面の簡素
化上、２×２画素を例示してある。

【００１９】図３において、一つの画素Ｐは、リセット
スイッチを構成するＣＭＯＳ形のトランジスタ１０４に
接続された受光素子としてのフォトダイオード１０５、
フォトダイオード１０５の画素信号に対する増幅用トラ
ンジスタ１０６、増幅用トランジスタ１０６に直列接続
されて、垂直方向選択回路１０１により制御される行選
択用トランジスタ１０７等からなる。図３中、１０２は
リセットライン、１０８は行選択用アドレスライン、１
０９は信号ライン、１１０は出力ライン１１３における
出力増幅器である。また、１１１はノイズキャンセル回
路、１１２は画素列を選択する水平方向選択回路であ
る。

【００２０】このような撮像素子２０３においては、外
部から制御信号を水平方向選択回路１１２および垂直方
向選択回路１０１に印加することにより、特定の複数画
素Ｐを指定することができ、その指定された画素Ｐのフ
ォトダイオード１０５の画素データが信号ライン１０９
を介して出力ライン１１３に取り出され、出力増幅器１
１０を介して画像データとして送出される。このため、
水平方向選択回路１１２および垂直方向選択回路１０１
による所望の複数画素の指定により、必要な領域の画素
データのみを高速周期で読み出すことが可能となる。

【００２１】この種の撮像素子２０３における通常の読
み出し（破壊読み出し）については、増幅用トランジス
タ１０６の閾値等のばらつきによるＦＰＮを、撮像素子
２０３内でキャンセルすることが可能である。具体的に
は、フォトダイオード１０５により光電変換されて蓄積
された電荷を読み出し、ノイズキャンセル回路１１１で
保持し、ついで、リセット用トランジスタ１０４でリセ
ットをかけた状態で再び電荷を読み出し、ノイズキャン
セル回路１１１で保持し、これら二つの信号を減算する
ことにより、ノイズキャンセル処理を行なうことが可能
である。

【００２２】一方また、この種の撮像素子２０３では、
非破壊読み出し、つまり、フォトダイオード１０５によ
り光電変換されて蓄積された画素データを破壊すること
なく、読み出すことが可能である。それは、前記破壊読
み出しとは異なり、リセット状態での読み出しを行わな
いからであり、これにより、例えば、露光中でも、フォ
トダイオード１０５に蓄積された電荷を失わずに、読み
出すことができるのである。

【００２３】しかし、上記非破壊読み出しにおいては、
リセット状態での読み出しを行わないので、撮像素子２
０３内でノイズキャンセル処理を行うことができない。
そこで、この実施形態では、メモリにＦＰＮテーブルと
して、一画面分の暗時出力を記憶させておき、画素デー
タから対応する暗時出力を減算してノイズキャンセル処
理を行うようにしている。

【００２４】図４は、上記デジタルカメラ１の電気的構
成を示すブロック図である。

【００２５】このデジタルカメラ１は、撮像素子駆動部
２０２、カメラ全体を制御する制御ＣＰＵ２０４、撮像
素子２０３によるアナログ画像信号をデジタル画像信号
に変換するＡ／Ｄ変換器２０５、手ぶれを検出するぶれ
検出部２０９、ぶれ補正部２１１、画像メモリ２１２お
よび記録メディア２１３などを有している他に、ＦＰＮ
除去部２０６、指定ブロックＱに対応するＦＰＮテーブ
ル２０７、デジタル画像データの送出先を切り換える切
り換え部２０８、ぶれ軌跡記憶メモリ兼複数ブロック画
像記憶メモリ２１０、画素加算部２１４およびフレーム
間減算部２１５を備えている。

【００２６】撮像素子駆動部２０２は、後述する手ぶれ
検出のために、露光中に撮像素子２０３の受光面２０３
ａを構成する全画素うちの複数の小領域指定ブロック
（図５）Ｑに含まれる画素を、それらのデータが非破壊
読み出しされるようにアドレス指定し、露光が終了した
ときは、撮像素子２０３の全画素Ｐをそれらのデータが
破壊読み出しされるようにアドレス指定するものであ
る。

【００２７】制御ＣＰＵ２０４は、撮像素子駆動部２０
２を介して上記撮像素子２０３の画素データの読み出し
を制御する他、ＦＰＮ除去部２０６、ＦＰＮテーブル２
０７、さらには、ぶれ軌跡記憶メモリ兼複数ブロック画
像記憶メモリ２１０を制御する。

【００２８】上記の各指定ブロックＱは、手ぶれ検出に
使用するために、図５に示すように、撮像素子２０３に
おける全画素Ｐのうちから選択された任意の領域からな
る。

【００２９】図示の指定ブロックＱだけを読み出すのに
要する時間は、全画素を読み出す時間に比べてはるかに
短くなる。例えば、全画素を１２０万画素とし、全画素
信号を１００ｍｓで読み出すとすると、各ブロックＱを
２００×２５０＝５万画素とした場合、６つの指定ブロ
ック（合計３０万画素）Ｑの画素信号をすべて読み出す
のに要する時間は、全画素の１／４、つまり２５ｍｓと
なる。これは、手ぶれ検出が２５ｍｓ周期で可能である
ことを示している。

【００３０】もっと速い周期で手ぶれ検出を行いたい場
合は、指定ブロックＱのサイズを小さくするか、指定ブ
ロックＱの数を少なくすればよく、逆に、もっと遅い周
期でもよい場合は、指定ブロックＱのサイズを大きくし
たり、指定ブロックＱの数を多くすればよい。

【００３１】ＦＰＮ除去部２０６は、切り換え部２０８
により切り換えられて、露光中に指定ブロックＱから画
素データが非破壊で読み出される際に、撮像素子２０３
内で処理できないＦＰＮを、各指定ブロックＱに対応す
るＦＰＮテーブル２０７のデータを参照して除去する機
能を有する。

【００３２】画素加算部２１４は、手ぶれ検出に必要な
信号レベルになるように、各指定ブロックＱに含まれる
複数画素Ｐの画素データを加算するものである。また、
フレーム間減算部２１５は、加算された画素データから
前回の加算画素データを減算して、今回のフレームデー
タを求めるものである。

【００３３】ぶれ軌跡記憶メモリ兼複数ブロック画像記
憶メモリ２１０は、前回の加算画素データを記憶すると
ともに、フレーム間減算部２１５で減算された今回のフ
レームデータを記憶する。

【００３４】ぶれ検出部２０９では、送られてきた今回
のフレームデータと、前記ぶれ軌跡記憶メモリ兼複数ブ
ロック画像記憶メモリ２１０に記憶されている前回のフ
レームデータとからぶれ軌跡を算出するようになってい
る。

【００３５】つぎに、上記構成のデジタルカメラ１の動
作を図４〜図６を参照して説明する。なお、ここでは、
レンズ駆動、絞り駆動、ＬＣＤ駆動およびフラッシュ駆
動などのカメラの基本的な制御については、周知である
ので、説明を省略する。

【００３６】まず、被写体を撮影した撮影レンズ２０１
により光学像が撮像素子２０３で受光され、撮像素子２
０３により、各画素Ｐ毎の受光量に応じた光電変換が行
われる。

【００３７】レリーズボタン４が押されると、全画素Ｐ
がリセットされ、露光が開始れる。露光期間中に、制御
ＣＰＵ２０４は、撮像素子２０３における画素Ｐのう
ち、複数の指定ブロックＱの画素データを非破壊読み出
しするように、撮像素子駆動部２０２を制御し、また、
それによって得られた画像データがＦＰＮ除去部２０６
に送られるように、切り換え部２０８を制御する。

【００３８】ここで、撮像素子２０３の画素信号の読み
出しタイミングを図６に示す。なお、図中、縦軸は、撮
像素子２０３の行方向を、横軸は、時間をそれぞれ示
す。

【００３９】露光時間は、最初のリセット（露光開始）
から最後の破壊読み出し（露光終了）までである。図示
の例では、露光期間に複数の指定ブロックＱのみに対し
て、３回、非破壊読み出しを行っている。その場合、指
定ブロックＱの各行の蓄積時間が等しくなるようにする
ために、露光開始時のリセットを、非破壊読み出しする
指定ブロックＱのある行から順次行う。これに伴い、露
光終了後、全画素を読み出す順も指定ブロックＱのある
行から順に行うことになる。

【００４０】また、各指定ブロックＱの画素データは、
露光中に非破壊読み出しされるが、手ぶれ検出に必要な
のは、読み出しから次の読み出しまでに蓄積された画素
信号である。すなわち、図６の手ぶれ検出用蓄積時間に
示すように、最初は、リセットから１回目の非破壊読み
出しまであり、最後は、最終の非破壊読み出しから全画
素読み出しまでであり、それらの間は、非破壊読み出し
から非破壊読み出しまでとなる。これは、現在読み出さ
れた画素データから前回読み出された画素データを減算
することにより、得ることができる。

【００４１】なお、図６の例では、露光期間中に指定ブ
ロックを３回、非破壊読み出しを行っているが、この非
破壊読み出し回数は、これに限定されるものではない。

【００４２】図４に戻って、撮像素子２０３で非破壊読
み出しされた画素信号は、Ａ／Ｄ変換器２０５でＡ／Ｄ
変換されてデジタル画素データとなり、切り換え部２０
８を介してＦＰＮ除去部２０６に送られる。

【００４３】ＦＰＮ除去部２０６では、送られた画素デ
ータからＦＰＮテーブル２０７に記憶されている対応す
るノイズデータを減算して、ノイズキャンセル処理を行
う。ノイズキャンセル処理された画素データは、画素加
算部２１４に送られる。

【００４４】ＦＰＮ除去のテーブル２０７に必要なメモ
リ容量は、全画素分のＦＰＮテーブルを持つ場合に比し
て小さくてすむ。例えば、２００×２５０＝５万画素と
した場合では、メモリ容量は、１／４となる。また、非
破壊読み出しされた画素データは、上記ＦＰＮ除去部２
０６でノイズキャンセルされるので、手ぶれ検出を高精
度に行うことができる。

【００４５】画素加算部２１４では、指定ブロックＱ毎
に画素Ｐに対応する画素データを加算し、フレーム間減
算部２１５に送るとともに、加算された画像データを記
憶させるために、ぶれ軌跡記憶メモリ兼複数ブロック画
像記憶メモリ２１０に送出する。

【００４６】上記画素加算部２１４において、例えば、
縦２×横２＝４画素のブロックに分割し、これら４画素
Ｐのそれぞれに対応する画素データを加算して手ぶれ検
出用データの１画素の画像データとする。これにより、
高速周期の読み出しに伴う露光不足が是正され、本露光
中の画像データレベルと同程度になり、十分な手ぶれ検
出レベルが確保される。もちろん、加算する画素数、ブ
ロックＱの分割方法は、これに限られるものではなく、
手ぶれ検出に必要な信号が得られるものであれば、任意
に設定可能である。

【００４７】フレーム間減算部２１５では、加算処理さ
れた画素データから前回の加算画素データを減算して、
今回のフレームデータを求める。求められた今回のフレ
ームデータは、ぶれ検出部２０９に送られるとともに、
ぶれ軌跡記憶メモリ兼複数ブロック画像記憶メモリ２１
０に送られて記憶される。

【００４８】ぶれ検出部２０９では、送られてきた今回
のフレームデータと前記ぶれ軌跡記憶メモリ兼複数ブロ
ック画像記憶メモリ２１０に記憶されている前回のフレ
ームデータとからぶれ軌跡を算出する。算出されたぶれ
軌跡は、ぶれ軌跡記憶メモリ兼複数ブロック画像記憶メ
モリ２１０に記憶される。

【００４９】露光が終了すると、制御ＣＰＵ２０４は、
撮像素子２０３の全画素Ｐの破壊読み出しが行われるよ
うに、撮像素子駆動部２０２を制御するとともに、それ
による画素データをぶれ補正部２１１に送るように、切
り換え部２０８を制御する。

【００５０】撮像素子２０３での全画素Ｐの破壊読み出
しによる画素データは、Ａ／Ｄ変換器２０５でＡ／Ｄ変
換されてデジタルデータとなり、切り換え部２０８を介
してぶれ補正部２１１に送られる。

【００５１】ぶれ補正部２１１において、上記破壊読み
出しによる画像データは、ぶれ軌跡記憶メモリ兼複数ブ
ロック画像記憶メモリ２１０からのぶれ軌跡データを用
いてぶれ補正やぶれ復元が行われる。そして、ぶれ補正
やぶれ復元後の画像データは、画像メモリ２１２に送ら
れてから記録メディア２１３に記憶される。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、この発明は、露光中に撮
像素子の小領域指定ブロックから画素データを非破壊で
読み出して、手ぶれ検出に使用するので、高速の手ぶれ
検出が可能となるうえ、非破壊で読み出した画素データ
について、固定パターンノイズ除去処理を行うので、高
速処理でありながら手ぶれ検出精度が高められる、さら
に、固定パターンノイズ除去処理された指定ブロックの
画素データを加算するので、１つの画素データが露光不
足であったとしても、全体として手ぶれ検出に十分なレ
ベルのデータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるデジタルカメラ
を示す外観斜視図である。

【図２】同じくデジタルカメラの背面図である。

【図３】同じくデジタルカメラの撮像素子の画素構造を
示す構成図である。

【図４】同じくデジタルカメラの電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図５】同じく撮像素子の小領域指定ブロックの説明図
である。

【図６】同じく撮像素子の画素信号の読み出しタイミン
グの説明図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・デジタルカメラ ２０３・・・・・・・撮像素子 ２０４・・・・・・・制御ＣＰＵ（制御手段） ２０６・・・・・・・固定パターンノイズ除去部 ２０９・・・・・・・ぶれ検出部 ２１１・・・・・・・ぶれ補正部 ２１４・・・・・・・画素加算部 Ｐ・・・・・・・・・画素 Ｑ・・・・・・・・・小領域指定ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｐ 5/335 Ｅ 101:00 // Ｈ０４Ｎ 101:00 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ａ Ｆターム(参考） 2H054 AA01 4M118 AA05 AA10 AB01 BA14 CA03 DD20 FA06 FA42 5C022 AA13 AB37 AB55 AC42 AC69 5C024 BX01 CX04 CY21 DX04 GY31 GZ29 HX23 HX28 HX29 HX58

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素データを非破壊で読み出し可能な撮
   像素子と、 露光中に、前記撮像素子の全画素のうち小領域の指定ブ
   ロックに含まれる画素のデータを非破壊で読み出すよう
   に、前記撮像素子を制御する制御手段と、 前記指定ブロックに対応する固定パターンノイズのテー
   ブルを参照して、非破壊での読み出しによって得られた
   指定ブロックの画素データに対するノイズキャンセル処
   理を行う固定パターンノイズ除去手段と、 前記固定パターンノイズが除去された画素データを、前
   記指定ブロックに含まれる画素について加算する加算手
   段と、 加算された画素データを用いてぶれを検出するぶれ検出
   手段と、 を備えていることを特徴とするデジタルカメラ。