JP2002271683A

JP2002271683A - 撮影装置

Info

Publication number: JP2002271683A
Application number: JP2001071811A
Authority: JP
Inventors: Mutsuhiro Yamanaka; 睦裕山中
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】複数回撮影して得られる複数フレームの画像
データを合成して１フレームの画像データを生成する場
合であっても、撮影者の目で捉えられた通りに被写体を
撮影することができるようにした撮影装置を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】複数回撮影して得られる複数フレームの
画像データを合成して１フレームの画像データを生成す
る撮影装置において、各撮影での露光期間１３、１４、
１５を合計すると、被写体の輝度の変動周期Ｔ_Lにおけ
る全ての位相が均等に含まれるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数回撮影して得
られる複数フレームの画像データを合成して１フレーム
の画像データを生成する撮影装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】手ぶれのない撮影やＳ／Ｎを向上させた
撮影を可能とするために、複数回撮影して得られる複数
フレームの画像データを合成して１フレームの画像デー
タを生成する（以下、「分割撮影」と称する）という技
術が従来から知られている。尚、手ぶれの防止を目的と
する場合、一般的には、撮像素子からの読み出し時間よ
りも各撮影での露光時間の方が短くなり、その結果、分
割撮影を開始してから終了するまでの間には露光空白期
間（露光しない期間）が含まれることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、蛍光灯などの
照明下にある物体、ラスタスキャンを行うディスプレイ
や単位時間当たりの発光時間を制御することにより階調
を表現するディスプレイに表示されている画像などが被
写体に含まれる場合には、被写体の輝度が周期的に変動
することになる。

【０００４】しかしながら、従来は、分割撮影を行う場
合、被写体の輝度が周期的に変動する場合があることを
考慮に入れることなく、各撮影における露光時間や露光
を開始する間隔を設定していたので、各撮影での露光期
間を合計したときに被写体の輝度の変動周期における全
ての位相が均等に含まれておらず、その結果、撮影者の
目で捉えられている通りに被写体を撮影できない場合が
あった。

【０００５】そこで、本発明は、輝度が周期的に変動す
る被写体を分割撮影した場合であっても、撮影者の目で
捉えられた通りに被写体を撮影することができるように
した撮影装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、複数回撮影して得られる複数フレーム
の画像データを合成して１フレームの画像データを生成
する撮影装置において、各撮影での露光期間を合計する
と、被写体の輝度の変動周期における全ての位相が均等
に含まれるようにしている。

【０００７】この構成により、分割撮影にて実際に撮影
された複数フレームの画像を合成して得られる１フレー
ムの画像は撮影者の目で捉えられた画像と等しくなる。
また、上記構成において、各撮影での露光時間を等しく
してもよいし、露光を開始してから次に露光を開始する
までの間隔を一定にしてもよい。

【０００８】尚、被写体の輝度の変動周期は撮像素子を
利用して測定することが可能である。また、被写体の輝
度の変動周期を測定する変動周期測定手段を撮像素子と
は別に設けてもよい。また、複数の周期を記憶している
記憶手段を設けておき、該記憶手段に記憶されている周
期に応じて被写体の輝度の変動周期の測定結果を修正す
るようにしてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形
態である撮影装置の概略構成を示すブロック図である。
撮影時には、レンズ１により結ばれた被写体の像が、撮
像素子２により電気信号に変換された後に、処理部３に
より色補正や階調変換を含む画像処理を受けて、撮影し
た画像データとして記憶部４に記憶される。

【００１０】表示部５は当該撮影装置の動作状態などの
各種の情報を表示する。周期記憶部６には様々な機器に
おいて規格化された公知の複数の周波数の逆数である周
期が記憶されている。焦点距離検出部７は撮影に用いる
レンズの焦点距離が検出される。操作部８は当該撮影装
置に対して各種の命令をユーザが入力するための部分で
ある。

【００１１】変動周期測定部９は、十分に速いサンプリ
ング周期で入射光の輝度をサンプリングし、入射光の輝
度の時間軸上における変動を解析することにより、被写
体の輝度の変動周期を測定する。尚、変動周期測定部９
は、フラッシュの調光やホワイトバランスの調整を行う
ために併用するようにしてもよい。

【００１２】制御部１０は、例えばマイクロコンピュー
タなどで構成されており、そのメモリには様々な動作手
順が格納されている。そして、制御部１０は、操作部８
から入力されるユーザの命令に対応する動作手順にした
がって各部の動作を制御する。例えば、手ぶれ補正撮影
モードにおいては、周期記憶部６、焦点距離検出部７、
及び、変動周期測定部９によって得られる情報に基づい
て撮影に関する条件を設定し、手ぶれが発生しない程度
の短い露光時間での撮影が複数回繰り返し行われ、これ
により得られる複数フレームの画像データが合成されて
１フレームの画像データが生成され、この１フレームの
画像データが被写体の撮像データとして記憶部４に格納
されるように制御する。

【００１３】この手ぶれ補正撮影モードにおける連続撮
影動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、変動周期測定部９により被写体の輝度の変動周期
を測定する（＃１０１）。次に、＃１０１での測定結果
を周期記憶部６に記憶されている周波数を用いて修正す
る（＃１０２）。

【００１４】具体的には、周期記憶部６に記憶されてい
る周期であって、＃１０１での測定結果に最も近いもの
を被写体の輝度の変動周期Ｔ_Lとすることによって、変
動周期測定部９での測定誤差を吸収する。但し、＃１０
１での測定結果と、これに最も近い周期記憶部６に記憶
されている周期との差が、変動周期測定部９での測定誤
差範囲に含まれない程度に大きい場合は、＃１０１での
測定結果を被写体の輝度の変動周期としてそのまま採用
する。

【００１５】次に、撮影条件を設定する（＃１０３）。
＃１０３について図３に示すフローチャートを用いて説
明する。まず、被写体の輝度に応じて適正露光時間Ｔ₀
を求める（＃２０１）。ここでの被写体の輝度として
は、例えば、被写体の輝度の１変動周期における平均値
とすることが考えられる。次に、被写体の変動周期をＴ
_Lとすると、ｘ₁＝Ｔ₀／Ｔ_Lを算出する（＃２０２）。次
に、（ｘ₁の整数部分）＋１をｎ₁とし（＃２０３）、総
露光時間Ｔ_a＝ｎ₁×Ｔ_Lを算出する（＃２０４）。

【００１６】次に、それよりも長くなると手ぶれが発生
すると予想される手ぶれ警戒露光時間Ｔ_Vをレンズの焦
点距離に応じて求める（＃２０５）。次に、ｘ₂＝Ｔ_a／
Ｔ_Vを算出する（＃２０６）。次に、（ｘ₂の整数部分）
＋１を露光分割数ｎ₂とし（＃２０７）、単独露光時間
Ｔ_s＝Ｔ_a／ｎ₂を算出する（＃２０８）。

【００１７】次に、撮像素子読み出し時間（撮像素子２
からの全画素データの読み出しに要する時間）をＴ_rと
すると、ｘ₃＝Ｔ_r／Ｔ_Lを算出する（＃２０９）。次
に、（ｘ ₃の整数部分）＋１をｎ₃とし（＃２１０）、露
光空白期間Ｔ_b＝ｎ₃×Ｔ_Lを算出する（＃２１１）。最
後に、露光開始間隔Ｔ_i＝Ｔ_s＋Ｔ_bを算出する（＃２１
２）。

【００１８】図２に戻って、＃１０４以降の処理につい
て説明する。＃１０３で設定された撮影条件や被写体の
輝度の変動周期を示す情報を表示部５により表示する
（＃１０４）。次に、＃１０３で設定した単独露光時間
Ｔ_Sで被写体の撮影を行う（＃１０５）。次に、撮影回
数が＃１０３で設定された露光分割数ｎ₂に等しいか否
かを判定する（＃１０６）。

【００１９】等しければ（＃１０６のＹｅｓ）、連続撮
影動作は終了となる。一方、等しくなければ（＃１０６
のＮ）、最後に露光を開始してから＃１０３で設定され
た露光開始間隔Ｔ_iが経過するまで待機し（＃１０
７）、その後、前述した＃１０５へ移行する。したがっ
て、単独露光時間Ｔ_Sでの撮影が露光開始間隔Ｔ_iを設け
て露光分割数ｎ₂回だけ行われる。

【００２０】尚、連続撮影動作が終了した後は、この連
続撮影動作により得られた全フレームの画像データを、
例えば特開２０００−３４１５７７号や特開２０００−
３２２５６７号の公報に開示されている手法を用いて合
成することにより、Ｓ／Ｎ比が確保された手ぶれのない
１フレームの画像データが生成される。そして、この１
フレームの画像データが被写体の撮像データとして記憶
部４に格納される。

【００２１】さて、蛍光灯の照明と白熱灯の照明との両
方が存在するシーンを撮影する場合について考えてみ
る。白熱灯の照明下の被写体の輝度は図４（ａ）中に１
２で示すように一定であるが、蛍光灯の照明下にある被
写体の輝度は図４の（ａ）中に１１で示すように時間の
経過とともに周期的に変動する。

【００２２】ここで、人間の目では輝度の変動が平均化
されること、及び、撮像素子では被写体の輝度が時間積
分されることからして、図４（ｂ）に示すように、１回
の露光で撮影を行った場合、その露光時間Ｔ_eが被写体
の輝度の変動周期Ｔ_Lの整数倍であれば、撮影者の目で
捉えられている通りに撮影されることになる。

【００２３】これに対して、第１実施形態の撮影装置に
おける手ぶれ補正撮影モードでは、先に説明したように
処理を行うので、被写体の輝度の変動周期をＴ_Lとする
と、例えば図４（ｃ）に１３、１４、及び、１５で示す
ように、露光開始間隔Ｔ_i＝２・Ｔ_Lを設けて、単独露光
時間Ｔ_s＝Ｔ_L／３での撮影が３回行われ、３つの露光期
間１５、１６、１７を合計すると、被写体の輝度の変動
周期Ｔ_Lにおける全ての位相が均等に含まれる。

【００２４】図５は図４（ｃ）中の露光期間１３、１
４、１５でそれぞれ撮影された画像２１、２２、２３と
それらを合成して得られた画像２４の模式図である。図
４（ｃ）中の斜線部分の面積が露光量を示すことになる
ので、白熱灯２８の照明下にある物体２６については３
つの画像２１、２２、２３において露光量が一定である
のに対して、蛍光灯２７の照明下にある物体２５につい
ては３つの画像２１、２２、２３において露光量に差が
ある。しかしながら、上述したように、露光期間１３、
１４、１５を合計すると、被写体の輝度の変動周期Ｔ_L
における全ての位相が均等に含まれるので、３つの画像
２１、２２、２３を合成して得られた画像２４は撮影者
の目で捉えられた画像と等しくなる。

【００２５】また、ＣＲＴディスプレイでは、画面上の
発光点を２次元的にスキャンさせることにより表示を行
っているので、スキャン周期（１画面分をスキャンする
のに要する時間）よりも短い露光時間で撮影した場合に
は、ＣＲＴディスプレイに表示されている画面全体を撮
影することができない。しかしながら、ＣＲＴディスプ
レイに表示された画像を含む被写体を本実施形態の手ぶ
れ補正撮影モードで撮影すると、例えば図６に模式図を
示すように、３フレームの画像３１、３２、３３が撮影
されるが、各撮影での露光期間を合計すると、ＣＲＴデ
ィスプレイ３５のスキャン周期における各位相が均等に
含まれるので、３つの画像３１、３２、３３を合成して
得られる画像３４は撮影者の目で捉えられた画像と等し
くなる。

【００２６】尚、ＣＲＴディスプレイでは、表示画面モ
ードに応じてスキャン周期が規格化されているので、こ
れらのスキャン周期を周期記憶部６に記憶させておけ
ば、図２の＃１０２での処理により、正確に変動周期を
把握することができる。

【００２７】その他には、単位時間当たりの発光時間を
制御することにより階調を表現するディスプレイに表示
されている画像を含む被写体であっても、本実施形態の
撮影装置により手ぶれ補正撮影モードで撮影された複数
の画像を合成して得られる１つの画像は撮影者の目で捉
えられた画像と等しくなる。

【００２８】まとめると、本実施形態の撮影装置による
手ぶれ補正撮影モードでは、複数回撮影して得られる複
数フレームの画像データを合成して１フレームの画像デ
ータを生成するが、各撮影での露光時間の合計が被写体
の輝度の変動周期の正の整数倍であるとともに、各撮影
での露光期間を合計すると、被写体の輝度の変動周期に
おける全ての位相が均等に含まれるので、撮影者の目で
捉えられた通りに被写体を撮影することができる。

【００２９】本発明の第２実施形態である撮影装置の概
略構成を示すブロック図を図７に示す。尚、上記第１実
施形態の撮影装置と同一部分については同一符号を付し
て説明を省略する。第２の実施形態の撮影装置において
も、上記第１の実施形態の撮影装置と同様に、手ぶれ補
正撮影モードでは図２及び図３に示したフローチャート
にしたがって処理が行われる。第２実施形態の撮影装置
における、上記第１実施形態の撮影装置との相違点は、
変動周期測定部９を備えておらず、図２の＃１０１での
被写体の輝度の変動周期の測定を撮像素子２を利用して
行う点である。以下、この点について説明する。

【００３０】第２実施形態の撮影装置での変動周期測定
における動作を図８に示すフローチャートを用いて説明
する。まず、第１のフレームレートを設定する（＃３０
１）。次に、フレーム内で輝度の変動が大きな部分を特
定するために、第１のフレームレートで撮像素子２から
読み出し可能な画素数での間引き撮影を少なくとも２回
行う（＃３０２）。次に、＃３０２で撮影された複数フ
レームの画像データにおける輝度の周期的な変動による
変化を測定する（＃３０３）。

【００３１】＃３０３での測定の結果、輝度の周期的な
変動による変化が検出されなければ（＃３０４のＮ
ｏ）、第１のフレームレートよりも低い第２のフレーム
レートを設定する（＃３０５）。次に、フレーム内で輝
度の変動が大きな部分を特定するために、第２のフレー
ムレートで撮像素子２から読み出し可能な画素数での間
引き撮影を少なくとも２回行う（＃３０６）。尚、＃３
０２及び＃３０６では、フレーム全体にわたって均等に
間引いて撮影を行う。

【００３２】次に、＃３０６で撮影された複数フレーム
の画像データにおける輝度の周期的な変動による変化を
測定する（＃３０７）。＃３０７での測定の結果、輝度
の周期的な変動による変化が検出されなければ（＃３０
８のＮｏ）、第１のフレームレートと第２のフレームレ
ートとの最小公倍数の逆数を被写体の輝度の変動周期と
して求める（＃３０９）。

【００３３】一方、＃３０４または＃３０８にて輝度の
変化が検出された場合には（＃３０４のＹｅｓまたは＃
３０８のＹｅｓ）、第１のフレームレートよりも高い第
３のフレームレートを設定する（＃３１０）。次に、被
写体の輝度の変動周期を測定するために、所定値より大
きな輝度の変化が検出された部分が含まれる領域を、前
記第１のフレームレートよりも高い第３のフレームレー
トで撮像素子２から読み出し可能な画素数で複数回撮影
する（＃３１１）。次に、＃３１１で撮影された複数フ
レームの画像データにおける輝度の変動周期を被写体の
輝度の変動周期として求める（＃３１２）。

【００３４】ここで、フレームレートが高くなると、露
光時間が短くなって適切な露光量に満たない場合がある
が、この場合には、複数の画素毎にそれらの輝度の平均
値を用いて輝度の変動周期を求めるようにすれば、Ｓ／
Ｎ比を確保することができる。

【００３５】尚、上記の各実施形態における被写体の輝
度の変動周期の測定手法では、それぞれ異なる変動周期
で輝度が変動する複数の物体が被写体に含まれる場合に
は、それらの最大公約数が変動周期として検出されてし
まい、その結果、１回の露光時間が極端に短くなって
（言い換えれば、撮影回数が極端に多くなって）、１フ
レームの画像を撮影するのに極端に長い時間がかかって
しまうおそれがある。

【００３６】そこで、１フレームを複数の領域に分割
し、その各領域毎に輝度の変動周期と振幅を求め、振幅
が最大となる輝度の変動周期に基づいて撮影条件を設定
するようにしてもよい。このようにすれば、輝度の変動
振幅が最も大きな部分、すなわち、最も目につきやすい
部分については撮影者の目で捉えられた通りに撮影され
るようにした上で、上記問題を解決することができる。

【００３７】また、図３にて＃２０９を終えると、露光
空白期間Ｔ_bを、＃２１０及び＃２１１の処理により設
定する代わりに、以下のように設定してもよい。Ｔ_b＝｛（ｘ₃の整数部分）＋α／ｎ₂｝×Ｔ_L ここで、αは以下の式１及び式２を満足する最も小さな
正の整数である。 α／ｎ₂≧ｘ₃の小数部分 … 式１（ｎ₁＋α）×（ｎ₂−１）＜ｎ₂／ｎ₁とｎ₁＋αとの最小公倍数 … 式２

【００３８】このようにして、露光空白期間Ｔ_bを設定
することにより、露光空白期間Ｔ_bが短縮されて撮影に
要する時間が短縮される。

【００３９】また、上記各実施形態の撮影装置では、分
割撮影において、各撮影での露光時間が等しくなってお
り、また、露光を開始する間隔が一定になっていたが、
必ずしもこのようにしておく必要はない。各露光期間を
合計すると、被写体の輝度の変動周期における全ての位
相が均等に含まれるという条件さえ満たしておけば、各
撮影で露光時間が異なっていてもよいし、露光を開始す
る間隔が一定でなくてもよい。但し、各撮影での露光時
間を等しくし、また、露光を開始する間隔を一定にする
ようにした方が設計が容易であるとともに、輝度が周期
的に変動する被写体を分割撮影しても撮影者の目で捉え
られた通りに被写体を撮影することができるという効果
がより確実なものなる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の撮影装置
によれば、分割撮影での各露光期間を合計すると、被写
体の輝度の変動周期における全ての位相が均等に含まれ
るので、輝度が周期的に変動する被写体を分割撮影した
場合であっても、撮影者の目で捉えられた通りに被写体
を撮影することができるようになる。このことは、撮影
者の目で捉えられた通りの撮影を確保した上で、手ぶれ
の防止やＳ／Ｎの向上が可能になることを意味する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である撮影装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２】本実施形態の手ぶれ補正撮影モードにおける
連続撮影動作のフローチャートである。

【図３】撮影条件設定動作のフローチャートである。

【図４】蛍光灯の照明と白熱灯の照明との両方が存在
するシーンを撮影する場合について説明するための図で
ある。

【図５】蛍光灯の照明と白熱灯の照明との両方が存在
するシーンを本実施形態の手ぶれ補正撮影モードにより
撮影した場合の、実際に撮影される画像とこれらを合成
して得られる画像との一例を示す模式図である。

【図６】ＣＲＴディスプレイに表示された画像を含む
被写体を本実施形態の手ぶれ補正撮影モードにより撮影
した場合の、実際に撮影される画像とこれらを合成して
得られる画像との一例を示す模式図である。

【図７】本発明の第２実施形態である撮影装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図８】第２実施形態における被写体の変動周期の測
定動作のフローチャートである。

【符号の説明】

１レンズ２撮像素子３処理部４記憶部５表示部６周期記憶部７焦点距離検出部８操作部９変動周期測定部１０制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数回撮影して得られる複数フレームの
画像データを合成して１フレームの画像データを生成す
る撮影装置において、各撮影での露光期間を合計すると、被写体の輝度の変動
周期における全ての位相が均等に含まれることを特徴と
する撮影装置。
【請求項２】各撮影での露光時間が等しいことを特徴
とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】露光を開始してから次に露光を開始する
までの間隔が一定であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の撮影装置。
【請求項４】撮像素子を用いて被写体の輝度の変動周
期を測定することを特徴とする請求項１から３のいずれ
か１つに記載の撮影装置。
【請求項５】第１のフレームレートで撮像素子から読
み出し可能な画素数で複数回撮影を行い、これにより得
られる複数フレームの画像データにおいて輝度の変化が
大きな部分が含まれる領域を、前記第１のフレームレー
トよりも高いフレームレートで撮像素子から読み出し可
能な画素数で複数回撮影し、これにより得られる複数フ
レームの画像データにおける輝度の変動周期を被写体の
変動周期として求めることを特徴とする請求項４に記載
の撮影装置。
【請求項６】前記第１のフレームレートで撮像素子か
ら読み出し可能な画素数で複数回撮影して得られる複数
フレームの画像データ間で輝度の変化が検出されない場
合には、前記第１のフレームレートより低い第２のフレ
ームレートで撮像素子から読み出し可能な画素数で複数
回撮影し、これにより得られる複数フレームの画像デー
タにおいて輝度の変化が大きな部分が含まれる領域を、
前記第１のフレームレートよりも高いフレームレートで
撮像素子から読み出し可能な画素数で複数回撮影し、こ
れにより得られる複数フレームの画像データにおける輝
度の変動周期を被写体の変動周期として求めることを特
徴とする請求項５に記載の撮影装置。
【請求項７】前記第２のフレームレートで撮像素子か
ら読み出し可能な画素数で複数回撮影して得られる複数
フレームの画像データ間でも輝度の変化が検出されない
場合には、前記第１のフレームレートと前記第２のフレ
ームレートとの最小公倍数の逆数を被写体の輝度の変動
周期として求めることを特徴とする請求項６に記載の撮
影装置。
【請求項８】被写体の輝度の変動周期を測定する変動
周期測定手段を撮像素子とは別に備えていることを特徴
とする請求項１から３のいずれか１つに記載の撮影装
置。
【請求項９】前記変動周期測定手段をフラッシュの調
光を行うために併用することを特徴とする請求項８に記
載の撮影装置。
【請求項１０】前記変動周期測定手段をホワイトバラ
ンスの調整を行うために併用することを特徴とする請求
項８に記載の撮影装置。
【請求項１１】複数の周期を記憶している記憶手段を
備えており、該記憶手段に記憶されている周期に応じて
被写体の輝度の変動周期の測定結果を修正することを特
徴とする請求項４から１０のいずれか１つに記載の撮影
装置。