JP2003198922A - ソフトフォーカス処理装置、撮像装置及び携帯端末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 得られた画像からソフトフォーカスの画像を
容易に得ることが出来る撮像装置を実現する。 【解決手段】 レンズ系１は被写体を撮像素子２上に結
像し、第１乗算器５ａは得られた映像信号Ｖ１の利得を
調整する。更に、第１加算器５ｂは利得調整後の映像信
号の直流成分を調整する。他方、ＬＰＦ５ｄは得られた
映像信号Ｖ１から低域の周波数成分のみを通過させる。
ＬＰＦ５ｄの出力信号Ｖ２はピントのぼけた画像を与え
る。第２乗算器５ｅは信号Ｖ２の利得を調整し、第２加
算器５ｆは利得調整後の信号Ｖ２の直流成分を調整す
る。第３加算器５ｃは、第１映像信号Ｖ１Ａと第２映像
信号Ｖ２Ａとを加算する。加算後の映像信号Ｖ３はソフ
トフォーカスの掛かった柔らかい印象の画像を与える。

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、撮像装置のソフ
トフォーカス撮像機能（既撮像の画像からソフトフォー
カスのかかった画像を得る機能）に関するものである。
又、本発明に係る撮像装置は、例えば携帯電話やＰＤＡ
(personal digital assistant)等の携帯端末に適用可能
である。

【０００２】

【従来の技術】「ソフトフォーカス」とは、ソフト描写
とも言われる撮影技法の一つであり、明るい部分（ハイ
ライト）の光を滲ませたりして柔らかい感じの画面効果
を得ることである。従来の銀塩フィルムを用いる銀塩カ
メラ等においては、通常、次の様にしてソフトフォーカ
ス撮像を行う。

【０００３】先ず、図７に示す様に、被写体１２の像を
レンズ系１によりフィルム１３上に合焦させて、１度目
の撮像を行う。これにより、例えば図１０に示す様な合
焦した像を撮像することが出来る。次に、図８に示す様
に、レンズ系１を動かすことで被写体１２の結像を大き
くぼかして、再度撮像する。これにより、図１１に示す
様な、レンズ系１の合焦位置をずらしたピンぼけ画像を
撮像することが出来る。この様に図７及び図８に示す二
重露光を行なうことにより、図１０に示す像と図１１に
示す像とをフィルム１３上で重ね合わすことが出来、そ
の結果、図１２に示す様に、撮像した被写体をソフトフ
ォーカスに見せることが出来る。但し、この方法は多重
露光を行なうため、動きのある物については、二重露光
の間に被写体が移動し、ソフトフォーカスに撮像するこ
とが出来ない。

【０００４】又、ソフトフォーカス用のフィルタを利用
する方法もある。例えば、図９に示す様に、その表面に
グリス１５を塗布したフィルタ１４をカメラ１６のレン
ズの前に装着することで、像を柔らかくぼかした撮像を
行なうことが出来る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像装置は、以
上の様な撮像方式によりソフトフォーカスの撮像を行な
うため、以下に示す問題点が有る。

【０００６】先ず、図７及び図８に示す第１従来技術で
は、動きのある被写体をソフトフォーカスで撮像するこ
とが出来ないと言う問題点がある。更に、レンズ系１を
動かすための機構部品が必要であるという問題点があ
る。

【０００７】次に、図９に示す第２従来技術では、フィ
ルタ１４の様な別部品を必要とすると言う問題点があ
る。

【０００８】この発明は以上のような問題点を解決する
ために成されたものであり、簡易な方法によってソフト
フォーカスの画像を撮像出来る撮像装置、及び、当該撮
像装置を具備した携帯端末を実現することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ソフ
トフォーカス処理装置であって、被写体を合焦させて撮
像することにより得られる映像信号を受信する入力端
と、前記入力端より入力する前記映像信号のレベルを減
衰させる第１利得調整手段と、前記第１利得調整手段の
出力信号の直流成分を調整する第１オフセット調整手段
と、前記映像信号に対してローパスフィルタ処理を行う
ローパスフィルタ手段と、前記ローパスフィルタ手段の
出力信号のレベルを減衰させる第２利得調整手段と、前
記第２利得調整手段の出力信号の直流成分を調整する第
２オフセット調整手段と、前記第１オフセット調整手段
の出力信号と前記第２オフセット調整手段の出力信号と
を加算する加算手段とを備えることを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載のソフト
フォーカス処理装置であって、前記映像信号に対してハ
イパスフィルタ処理を行うハイパスフィルタ手段と、前
記ハイパスフィルタ手段の出力信号を積算する積算手段
と、前記積算手段の積算値に応じて、前記第１利得調整
手段の利得値、前記第１オフセット手段の直流成分量、
前記第２利得調整手段の利得値、及び前記第２オフセッ
ト手段の直流成分量を定める制御手段とを更に備えるこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２記載のソフト
フォーカス処理装置であって、前記ローパスフィルタ手
段は、第１ローパスフィルタ手段と、前記第１ローパス
フィルタ手段の周波数特性とは異なる周波数特性を有す
る第２ローパスフィルタ手段と、前記第１ローパスフィ
ルタ手段の出力信号及び前記第２ローパスフィルタ手段
の出力信号の内の何れか一方を選択するスイッチ手段と
を備えており、前記制御手段は、前記積算手段の前記積
算値に応じて前記スイッチ手段の選択動作を制御するこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明は、撮像装置であって、請
求項１乃至３の何れかに記載の前記ソフトフォーカス処
理装置を備えることを特徴とする。

【００１３】請求項５の発明は、携帯端末であって、請
求項４記載の前記撮像装置を備えることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る撮像装置の
構成を示すブロック図である。図１において、１はレン
ズ系、２は撮像素子（ＣＣＤ等）、３は増幅器、４は映
像信号処理回路、５はソフトフォーカス処理回路（ソフ
トフォーカス処理装置とも称す）、６は出力端子であ
る。以下に、本撮像装置の動作を説明する。

【００１５】レンズ系１は、被写体（図示せず）を撮像
素子２上に結像する。ここでは、被写体の像を常に撮像
素子２上に合焦させる様に、レンズ系１及び撮像素子２
は配置されている。撮像素子２は、結像した光学像を電
気信号に変換する。増幅器３は、撮像素子２の出力端か
ら出力される電気信号を増幅する。更に、映像信号処理
回路４は、本撮像装置に必要な所定の信号処理を行な
い、撮像した被写体の映像信号Ｖ１を得る。例えば、同
回路４は、撮像素子２から得られる電気信号からノイズ
成分を除去する処理を行ったり、あるいは、階調特性補
正（ガンマ補正）を行なったりする。カラー撮像装置の
場合には、同回路４は白バランス処理等をも行うが、こ
こでは、同回路４の処理内容の詳細は問わない。

【００１６】被写体が人物顔などの場合には、信号処理
回路４から得られる画像は、例えば図１０に示す様な焦
点の合ったものとなる。

【００１７】ソフトフォーカス処理回路５は、本発明の
中核を成す部分であり、信号処理回路４から得られる画
像（映像信号Ｖ１）からソフトフォーカス処理のかかっ
た画像（映像信号Ｖ３）を電気的信号処理により生成す
る回路である。ここで言う「ソフトフォーカス処理」と
は、既述した通り、柔らかい感じの画面効果を得ること
である。以下、本回路５の具体的な構成及び動作を、実
施の形態１〜４として説明する。

【００１８】（実施の形態１）図２は、実施の形態１に
係るソフトフォーカス処理回路５を備えた撮像装置の構
成を示す図である。図２中、図１と同一の参照符号を有
するものは、同一のものを示す。図２において、ＩＴは
入力端、５ａは第１乗算器（第１利得調整手段に該
当）、５ｂは第１加算器（第１オフセット調整手段に該
当）、５ｃは第３加算器（加算手段に該当）、５ｄはＬ
ＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）（ローパスフ
ィルタ手段に該当）、５ｅは第２乗算器（第２利得調整
手段に該当）、５ｆは第２加算器（第２オフセット調整
手段に該当）である。次に、ソフトフォーカス処理回路
５の動作について記載する。

【００１９】先ず、被写体を撮像素子２に合焦させて同
素子２で結像した光学像を撮像して得られる電気信号
は、増幅された上で、映像信号処理回路４によって所定
の処理を受ける。そして、同回路４から出力される映像
信号Ｖ１は、入力端ＩＴで受信される。

【００２０】次に、第１乗算器５ａは、入力した映像信
号Ｖ１に対して１よりも小さい定数ｋ１（ｋ１＜１）を
乗算することにより、映像信号Ｖ１の利得を調整する
（レベル減衰）。更に、第１加算器５ｂは、利得調整後
の映像信号Ｖ１に対して定数ｋ２を加算することによ
り、同映像信号の直流成分を調整する。その結果、上記
処理により得られる第１映像信号Ｖ１Ａ（＝ｋ１×Ｖ１
＋ｋ２）は、その信号レベルを減衰させられ、且つ、一
定の値分のオフセットを加えられた信号となる。

【００２１】他方、ＬＰＦ５ｄは、入力した映像信号Ｖ
１の低周波成分のみを通過させる。このローパスフィル
タ処理により得られる信号Ｖ２が与える画像は、ピント
のボケた様な画像となる。例えば、図１０に示す顔画像
は、図１１に示す様な画像となる。更に、第２乗算器５
ｅは、ＬＰＦ５ｄを介して得られた映像信号Ｖ２に対し
て定数ｉ１（ｉ１＜１）を乗算して、映像信号Ｖ２の利
得を調整する（レベル減衰）。更に、第２加算器５ｆ
は、利得調整済みの映像信号Ｖ２に対して定数ｉ２を加
算することにより、同映像信号の直流成分を調整する。
その結果、上記一連の処理により得られる、低周波成分
のみから成る第２映像信号Ｖ２Ａ（＝ｉ１×Ｖ１＋ｉ
２）は、その信号レベルを減衰させられ、且つ、一定の
値分のオフセットを加えられた信号となる。

【００２２】次に、第３加算器５ｃは、第１加算器５ｂ
が出力する第１映像信号Ｖ１Ａと、第２加算器５ｆが出
力する第２映像信号Ｖ２Ａとの加算処理を行う。これに
より、例えば、図１０の焦点が合った顔画像と図１１の
焦点が合っていない顔画像とが加算された状態となり、
映像信号Ｖ３が与える画像は、図１２に示す様な、柔ら
かい印象を与えるソフトフォーカスの掛かった画像とな
る。即ち、映像信号Ｖ３が与える画像は、焦点の合った
画像を単にぼかせただけの画像とは明白に異なる。以上
の信号処理によって得られる画像は、出力端子６より出
力される。

【００２３】図１３は、図１０の顔画像を与える映像信
号Ｖ１に対してローパスフィルタ処理を行った後の出力
信号Ｖ２の顔画像が図１２の顔画像に近くなる様に、Ｌ
ＰＦ５ｄの周波数特性を変えることにより得られた顔画
像の一例を示す図である。しかしながら、図１３に示す
顔画像は、やはり単なるピントのボケた顔画像であっ
て、合焦した画像でありながら柔らかい印象を与えるソ
フトフォーカス画像とは異なる。

【００２４】ここで、第１乗算器５ａ及び第２乗算器５
ｅは、第３加算器５ｃによって２つの画像が合成される
ことで映像信号Ｖ３が飽和しない様にするために、その
信号レベルを減衰させるものである。又、第１加算器５
ｂ及び第２加算器５ｆによってＤＣ成分を加算すること
で画像にオフセットを与えることになり、柔らかい感じ
のする画像を得ることが出来る。

【００２５】（実施の形態２）本実施の形態は、実施の
形態１の改良に関するものであり、撮像素子より得られ
る映像信号Ｖ１の高周波成分の積算値に基づいて既述の
各定数ｋ１，ｋ２，ｉ１，ｉ２の設定値を変更する点に
特徴を有する。

【００２６】図３は、実施の形態２に係るソフトフォー
カス処理回路５Ａを備えた撮像装置の構成を示す図であ
る。図３中、図２と同一の参照符号を有するものは、同
一のものを示す。図３において、７は映像信号Ｖ１に対
してハイパスフィルタ処理を行うＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐ
ａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）（ハイパスフィルタ手段に該
当）、８は積算回路（積算手段に該当）、９はマイクロ
コンピュータ（以下、マイコンと称する）である。尚、
後述する通り、マイコン９は、「積算手段の積算値に応
じて、上記第１利得調整手段の利得値、上記第１オフセ
ット手段の直流成分量、上記第２利得調整手段の利得
値、及び上記第２オフセット手段の直流成分量の各々を
定める制御手段」として、機能する。以下に、図３の撮
像装置における特徴部分の動作を説明する。

【００２７】ＨＰＦ７は、信号処理回路４から得られる
画像から高周波成分のみを通過させる。更に、積算回路
８は、ＨＰＦ７から出力される映像信号Ｖ１の高周波成
分を積算し、その積算値をマイコン９へ出力する。マイ
コン９は、得られた積算値から、その画像の種類を判別
する。即ち、得られた積算値が相対的に高いときには、
撮像した画像は高周波成分を多く含む画像である。逆
に、得られた積算値が相対的に低いときには、撮像した
画像は、高周波成分を多く含まない画像であるか、ある
いは、レンズ系１の状態に起因して被写体の合焦度が不
十分な画像である。そこで、マイコン９は、得られた積
算値に応じて、定数ｋ１，ｋ２，ｉ１，ｉ２の設定値を
変更する。例えば、定数ｋ１と定数ｋ２との比におい
て、定数ｋ２の値を大きく設定し、定数ｋ１の値を小さ
く設定すれば、ソフトフォーカスの感じとしてはより一
層柔らかな感じの画像が得られる。

【００２８】以上の通り、本実施の形態によれば、ソフ
トフォーカスの度合いを、得られた画像の種類に応じて
変更することが可能となる。

【００２９】（実施の形態３）本実施の形態は、実施の
形態２の改良に関するものである。尚、以下に述べる本
実施の形態の特徴部分（構成要素５ｇ，５ｈ，５ｉ，
７，８，９）を図１のソフトフォーカス処理回路５に適
用することも可能である。

【００３０】図４は、実施の形態３に係るソフトフォー
カス処理回路５Ｂを備えた撮像装置の構成を示す図であ
る。図４中、図３と同一の参照符号を有するものは、同
一のものを示す。図４の装置が図３の装置と構成上異な
る点は、ＬＰＦ５ｄに代えて、第１ＬＰＦ５ｇ、第２Ｌ
ＰＦ５ｈ及びスイッチ５ｉ（スイッチ手段に該当）を備
えた点にある。しかも、第１ＬＰＦ５ｇが有する、その
通過させる信号の第１周波数特性と、第２ＬＰＦ５ｈが
有する、その通過させる信号の第２周波数特性とは、互
いに異なる。以下、図４に示す撮像装置の動作の内で、
図３に示した撮像装置のそれと異なる動作についてのみ
記載する。

【００３１】マイコン９は、実施の形態２と同様に、
積算回路８の積算値に応じて定数ｋ１，ｋ２，ｉ１，ｉ
２の値を変えると共に、積算回路８の積算値に応じて
スイッチ５ｉを切り替える（上記積算値に応じてその指
令内容が定まる制御信号ＶＣＴによってスイッチ５ｉの
選択動作を制御する）。これにより、スイッチ５ｉは、
第１ＬＰＦ５ｇの出力信号及び第２ＬＰＦ５ｈの出力信
号の何れか一方を、低周波数成分のみから成る映像信号
Ｖ２として選択する。

【００３２】この様に、スイッチ５ｉにおいて２種類の
ＬＰＦを選択することで、ソフトフォーカスのソフト感
を変えることが出来る。

【００３３】（実施の形態４）実施の形態１〜３におい
て記載したソフトフォーカス処理装置５、５Ａ、５Ｂの
各々を、信号処理可能なマイコンを用いてソフトウェア
によって実現することは、可能である。そこで、以下で
は、一例として、本実施の形態を実施の形態１に適用し
た場合について、説明する。

【００３４】図５は、実施の形態１に係るソフトフォー
カス処理装置５の機能をプログラム制御の下でソフトウ
ェアによって実現して成るソフトフォーカス処理装置５
Ｃの処理手順を記載したフローチャートである。その処
理手順は以下の通りである。

【００３５】先ず、本装置５ＣのＣＰＵ（図示せず）
は、撮像素子２（図１）によって得られた入力映像信号
Ｖ１の低域周波数成分だけを通過させるローパスフィル
タ処理を行なう（ステップＳ１）。次に、上記ＣＰＵ
は、ステップＳ１の処理を行なった後の信号レベルを減
衰させる利得調整処理及びオフセットを加算するＤＣ調
整処理を、順次に実行する（ステップＳ２）。次に、上
記ＣＰＵは、入力映像信号Ｖ１の信号レベルを減衰させ
る利得調整及びＤＣ調整（オフセット調整）の各処理を
順次に行なう（ステップＳ３）。最後に、上記ＣＰＵ
は、ステップＳ２の処理を行なった後の画像とステップ
Ｓ３の処理を行なった後の画像とを加算する。

【００３６】以上の処理により、ソフトウェアを用いた
電気信号処理により、容易にソフトフォーカス処理を実
現することが出来る。

【００３７】尚、図５のステップＳ３を最初に行い、そ
の後に、ステップＳ１及びステップＳ２を行う様にして
も良いことは、勿論である。

【００３８】（応用例）図６は、図１に示す撮像装置
（図２乃至図５の何れかのソフトフォーカス処理装置を
含む）を具備した携帯電話１０を模式的に示す斜視図で
ある。携帯電話１０の一部に上記撮像装置を組み込み、
本撮像装置によって撮像した画像をＬＥＤ等の表示装置
１１上に表示したり、あるいは当該画像を伝送したりす
る。

【００３９】又、本発明に係る上記撮像装置を、携帯端
末の一つであるＰＤＡ用カメラとして用いることも可能
である。

【００４０】

【発明の効果】請求項１、４及び５の発明によれば、多
重撮像を行なったり、あるいはレンズ系を移動させたり
すること無く、得られた画像からソフトフォーカスのか
かった画像を電気信号処理によって容易に得ることが出
来ると言う効果がある。

【００４１】請求項２の発明によれば、ソフトフォーカ
スの度合いを、得られた画像に応じて変えることが出来
ると言う効果がある。

【００４２】請求項３の発明によれば、ソフトフォーカ
スのボケ度合いを、得られた画像に応じて変えることが
出来ると言う効果がある。

【００４３】請求項５の発明によれば、ソフトフォーカ
ス撮像の出来る撮像装置を具備した携帯端末を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る撮像装置の構成を示すブロック
図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係るソフトフォーカ
ス処理装置を含む撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】 本発明の実施の形態２に係るソフトフォーカ
ス処理装置を含む撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】 本発明の実施の形態３に係るソフトフォーカ
ス処理装置を含む撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】 本発明の実施の形態４に係るソフトフォーカ
ス処理装置における信号処理アルゴリズムを示すフロー
チャートである。

【図６】 撮像装置を具備した携帯電話を示す図であ
る。

【図７】 従来のソフトフォーカス撮影の方法を示す図
である。

【図８】 従来のソフトフォーカス撮影の方法を示す図
である。

【図９】 従来の他のソフトフォーカス撮影方法を示す
図である。

【図１０】 焦点を合わして撮像したときの被写体の一
例を示す図である。

【図１１】 被写体のピントをぼかして撮像したときの
被写体の一例を示す図である。

【図１２】 ソフトフォーカス処理の掛かった被写体の
一例を示す図である。

【図１３】 ソフトフォーカス処理の掛かった被写体に
近づける様にピントの合った映像信号にＬＰＦ処理を加
えたときの画像を示す図である。

【符号の説明】

１ 光学系（レンズ系）、２ 撮像素子、３ 増幅器、
４ 信号処理回路、５ソフトフォーカス処理回路、５ａ
第１乗算器、５ｂ 第１加算器、５ｃ 第３加算器、
５ｄ ＬＰＦ、５ｅ 第２乗算器、５ｆ 第２加算器、
５ｇ 第１ＬＰＦ、５ｈ 第２ＬＰＦ、５ｉ スイッ
チ、６ 出力端子、７ ＨＰＦ、８ 積算回路、９ マ
イコン、１０ 携帯電話、１１ 表示装置、１２ 被写
体、１３フィルム、１４ フィルタ、１５ グリス、１
６ カメラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 BA11 CE02 CE04 CE06 CH09 CH20 5C022 AB19 AB20 AB68 AC42 AC69 5C023 AA07 AA11 AA37 BA11 CA02 EA01 EA03 EA10 5C077 PP01 PP12 PP15 PQ03 TT10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を合焦させて撮像することにより
   得られる映像信号を受信する入力端と、 前記入力端より入力する前記映像信号のレベルを減衰さ
   せる第１利得調整手段と、 前記第１利得調整手段の出力信号の直流成分を調整する
   第１オフセット調整手段と、 前記映像信号に対してローパスフィルタ処理を行うロー
   パスフィルタ手段と、 前記ローパスフィルタ手段の出力信号のレベルを減衰さ
   せる第２利得調整手段と、 前記第２利得調整手段の出力信号の直流成分を調整する
   第２オフセット調整手段と、 前記第１オフセット調整手段の出力信号と前記第２オフ
   セット調整手段の出力信号とを加算する加算手段とを備
   えることを特徴とする、ソフトフォーカス処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のソフトフォーカス処理装
   置であって、 前記映像信号に対してハイパスフィルタ処理を行うハイ
   パスフィルタ手段と、 前記ハイパスフィルタ手段の出力信号を積算する積算手
   段と、 前記積算手段の積算値に応じて、前記第１利得調整手段
   の利得値、前記第１オフセット手段の直流成分量、前記
   第２利得調整手段の利得値、及び前記第２オフセット手
   段の直流成分量を定める制御手段とを更に備えることを
   特徴とする、ソフトフォーカス処理装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のソフトフォーカス処理装
   置であって、 前記ローパスフィルタ手段は、 第１ローパスフィルタ手段と、 前記第１ローパスフィルタ手段の周波数特性とは異なる
   周波数特性を有する第２ローパスフィルタ手段と、 前記第１ローパスフィルタ手段の出力信号及び前記第２
   ローパスフィルタ手段の出力信号の内の何れか一方を選
   択するスイッチ手段とを備えており、 前記制御手段は、前記積算手段の前記積算値に応じて前
   記スイッチ手段の選択動作を制御することを特徴とす
   る、ソフトフォーカス処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかに記載の前記ソ
   フトフォーカス処理装置を備えることを特徴とする、撮
   像装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の前記撮像装置を備えるこ
   とを特徴とする、携帯端末。