JP2004023745A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】Ｒｅｄ・Ｇｒｅｅｎ・Ｂｌｕｅの各成分を含むｎフィールド（ｎ＝２×ｍ＋１：ｍは自然数）の画像データを転送するインターレース式ＣＣＤの特性を活かし、夜景を背景としかつ適正露出の人物を撮影可能にする。
【解決手段】電子シャッタ信号出力終了から第１フィールド読み出し信号出力までの露光Ａ１期間においてＣＰＵがストロボ発光の命令信号を出力し、人物にストロボ光を照射して露出を行い、さらに電子シャッタ信号出力終了から第ｎフィールドの読み出し信号出力までの露光Ｂ１期間において人物と背景の露出を行い、ここで得られた第１フィールドと第ｎフィールドの２枚の画像を画像処理ＩＣで処理することで１枚の静止画を作成する。
【選択図】　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラの小型化と撮像部の高画素化が進むことにより、飽和信号量・感度・Ｓ／Ｎの各特性の向上を実現としたＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）が要望されている。そこで、従来、静止画撮影時に３フィールド転送をすることにより、一度に垂直転送路を流れる電荷量の減少化を達成することで結果的に飽和信号量の増加を可能にしたＣＣＤがある。またこのＣＣＤは３フィールド（奇数）転送であることから２ライン飛び越し走査となり、各フィールド内にＲ，Ｇ，Ｂの３色が含まれるようになり、各フィールド単位で１枚の画像として使用することができるという特徴を持っている。例えば縦１５００画素×横２０００画素の３００万画素ＣＣＤならば、１フィールドは縦５００画素×横２０００画素の画像データとなるため最終的には縦４８０画素×横６４０画素のＶＧＡクラスの静止画像を得ることができる。
【０００３】
また、従来におけるこの種の技術としては、特開２０００−３０７９４１号公報に記載されたデジタルカメラがある。このデジタルカメラは、スローシンクロ撮影において１回の撮影操作があったときにシンクロ画像と定常光画像との２つの画像を連続して撮影することで意図した適正な画像を得ることができるというものである。具体的には、シンクロ画像と、シンクロ画像と同程度の蓄積時間で撮影した定常光画像とを、画像処理部内の加算合成部においてユーザーが操作スイッチから入力した比率でアンプ処理と加算処理を行うことによって、シンクロ画像と定常光画像との比率を撮影後も調節することを可能にしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００−３０７９４１号公報記載のデジタルカメラによれば、人物用（シンクロ撮影）と背景用（定常光撮影）の静止画を２枚別々に撮影し、かつ背景撮影は長秒時露光の代わりにカメラの画像処理部においてデジタル的にアンプすることによって露光時間の短縮化を狙っている。しかしながら、デジタルアンプ処理によって背景画像の階調性が失われるという副作用が発生する。
【０００５】
また、従来、スローシンクロ撮影と呼ばれるストロボ光照射と長秒時露光の組み合わせで行う手段がある。しかしながら、スローシンクロ撮影や特開２０００−３０７９４１公報記載の技術では、絞りが開放状態かもしくは固定のため、被写界深度が浅い状態で焦点を人物に合わせると背景はボケるために、夜景を背景とした撮影には適さない。
【０００６】
また別の従来技術として最初にシンクロ撮影で人物を主に撮影し、続いてレンズ系を駆動し背景に焦点を合わせてから、長秒時撮影を行うことで人物と背景の双方の焦点を合せるという手法がある。しかし、レンズ系の移動に要する時間分だけ撮影時間を要しかつ制御は複雑になる、という問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決し、前述した３フィールド転送の特性を活かして、例えば人物の露出が適正でかつ夜景が撮れる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】
前記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、静止画駆動においてＲｅｄ・Ｇｒｅｅｎ・Ｂｌｕｅの各成分を含むｎフィールド（ｎ＝２×ｍ＋１：ｍは自然数）の画像データを転送するインターレース式ＣＣＤと、このＣＣＤから画像データを転送させるタイミングを取るための垂直同期信号を生成する信号発生手段と、撮影開始を指示する信号を生成するレリーズ釦と、夜景を背景とする被写体撮影用の撮影モードを含む各種撮影モードから１つ選択するモード選択手段と、夜景を背景とする被写体撮影用の撮影モードを選択した時に、前記レリーズ釦を押下した直後でかつ前記ＣＣＤの第１フィールドの画像データを転送する直前の垂直同期信号期間において被写体に対してストロボ光の照射を行うようにストロボ手段を制御する制御手段と、第１フィールドと第ｎフィールドの画像データを用い、前記ＣＣＤ全画素の１／ｎ^２倍の画素からなる静止画を作成する画像処理手段とを有することを特徴とする。このように、各フィールド単位でＲ，Ｇ，Ｂの３色が揃ったインターレース式ＣＣＤとストロボを使用し、人物の露出が適正な第１フィールドの画像と、夜景が比較的美しく撮れている第ｎフィールドの画像に基づいて静止画を作成することにより、人物の露出が適正でかつ夜景が撮れるスローシンクロ撮影と同等の効果が得られる。
【０００９】
請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、ズーム機能を有するレンズ系と、少なくとも開放，小絞り，遮断の３段階を有し、前記ＣＣＤへの入光量を機械的に制御する絞り手段とを備え、夜景を背景とする被写体撮影用の撮影モードの選択により、前記レンズ系をＷｉｄｅ端に移動させ、前記ＣＣＤの第１フィールドの読み出しを開始するまで前記絞り手段を開放にし、第１フィールドの読み出しを開始直後に小絞りに切り替えることを特徴とする。このように、レンズ系をＷｉｄｅ端に移動しかつストロボ光の照射後に小絞りへ切り替えることで被写界深度を高くして人物と背景にピントがあった画像を得ることができる。
【００１０】
請求項３にかかる発明は、請求項２にかかる発明において、前記レリーズ釦の押下直後に絞りを閉じ、ストロボ発光開始直前に前記絞り手段を開放に切り替えることを特徴とする。このように、ストロボ発光直前まで絞り（シャッタ）を閉じることで、人物の露光の際に絞りが開放のためピントがぼけた背景画像データが記録される影響を軽減することができる。
【００１１】
請求項４にかかる発明は、請求項１，２または３にかかる発明において、撮影前のモニタリング駆動時にＡＥ評価値を予め取得し、このＡＥ評価値に基づいて第ｎフィールドの読み出しタイミングを設定とすることを特徴とする。このように、第ｎフィールドの読み出し信号の出力タイミングを可変とすることで背景の長秒時露光を行うことができる。
【００１２】
請求項５にかかる発明は、請求項１〜４のいずれか１項にかかる発明において、撮影前のモニタリング駆動時にホワイトバランス評価値を予め取得し、第１フィールドの画像データに対して、前記ホワイトバランス評価値にストロボ光の色温度による補正をかけた値を使用してホワイトバランス処理を行い、第ｎフィールドの画像データに対して前記ホワイトバランス評価値を使用してホワイトバランス処理を行うことを特徴とする。このように、第１フィールドと第ｎフィールドのデータを各々１枚の画像として処理が可能であるので、第１フィールドのデータに対してストロボ光照射によるＷＢズレの補正を行い、人物と背景ともに適正なＷＢの夜景ポートレート画像を得ることができる。
【００１３】
請求項６にかかる発明は、請求項１〜５のいずれか１項にかかる発明において、第１フィールドと第ｎフィールドの画像データに対して色バランス処理・エッジ強調処理・γ処理の少なくとも１つを行うことを特徴とする。このように、第１フィールドと第ｎフィールドの画像データを各々１枚の画像として処理が可能であるので、第１フィールドの画像データに対しては人物の肌が美しく見える色バランス・エッジ強調・γ処理を行い、第ｎフィールドの画像データに対しては夜景が美しく見える色バランス・エッジ強調・γ処理を行うことで、人物と背景ともに適正な画処理を行った夜景ポートレート画像を得ることができる。
【００１４】
請求項７にかかる発明は、請求項１〜６のいずれか１項にかかる発明において、第１フィールドの画像データに対してフィルタリング処理によって被写体のエリア切り出し処理を行い、切り出し画像をバッファメモリに一旦保持し、更に第ｎフィールドによる画像に対して第１フィールドの切り出し画像を合成処理することを特徴とする。このように、第１フィールドの画像データに対して人物像のみを切り出し画処理を行い第ｎフィールドによる画像と合成することで第ｎフィールドにおける長時間露光による人物像への影響を排除しているため撮影シーンによらず安定してきれいな夜景ポートレート画像が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図であり、１は開放，小絞り，最小絞りの少なくとも３段階以上の絞りが可能な絞り・メカシャッタ、２はズーム，フォーカス機能を有するレンズユニット、３はｎフィールド（ｎ＝２×ｍ＋１：ｍは自然数）の画像データを転送するインターレース式撮像素子であるＣＣＤを示す。なお、以下、絞り・シャッタ１、レンズユニット２、ＣＣＤ３をまとめて撮影部と称する。４は相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路およびＡ／Ｄ変換回路を有しＣＣＤ３からの電気信号から画像信号に変換するＣＤＳ／ＡＤ部、５は、ＣＣＤ３を駆動させる垂直同期信号（ＶＤ）を生成するタイミングジェネレータ、および垂直同期信号に基づいてＣＣＤ３を駆動させる垂直ドライバを有するＴＧ／Ｖｄｒ部、６は画像処理ＩＣを示し、この画像処理ＩＣ６によって、自動露出調整（ＡＥ）処理、自動焦点調整（ＡＦ）処理、自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）処理、黒レベル補正、γ処理、色バランス、エッジ強調、画像切り出し／合成、ＪＰＥＧ圧縮等が行われる。
【００１７】
７は画像データに基づいて画像表示を行う画像表示部、８は、カメラ本体に内蔵され、撮像した画像データやメモリカードに記憶されたファイルからのリードデータを一時期保持する画像データバッファメモリ、９は各種プログラムを記憶したプログラム用メモリ、１０は絞りシャッタ１およびレンズユニット２を電気的に駆動制御させる光学系駆動部、１１はストロボユニット、１２はデジタルカメラ全体を制御するＣＰＵ、１３は画像データを記録する画像データ記録部、１４は外部装置に無線あるいは有線接続してデータの入出力を行う通信系、１５は外部操作によってＣＰＵ１２に各種の命令信号を出力する操作系ＳＷ、１６は電源部を示す。
【００１８】
画像処理ＩＣ６，プログラム用メモリ９，ＣＰＵ１２，画像データ記録部１３，通信系１４はアドレス／データバスを介して互いに信号の入出力が可能である。
【００１９】
操作系ＳＷ１５には、撮影モード、再生モード、通信系１４を介して外部装置とデータの入出力を行うＰＣモード、各種設定を行うセットアップモード等の各種モード切り替えを行う切替ダイヤル、通常の撮影モードや夜景ポートレート撮影用の夜景ポートレートモード等被写体ごとに撮影モードの設定を切り替える切り替えスイッチ、被写体のズームに用いるズームキーさらに２段階に切り替え可能なレリーズ釦などが備えられている。
【００２０】
撮影待機状態においては、ＣＣＤ３からモニタリング用として画像データを取り込み画像表示部７にモニタ表示させる。また、モニタリング用の画像データからＡＥ評価値、ＡＷＢ（Ａｕｔｏ　Ｗｈｉｔｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）評価値、ＡＦ評価値を求め、これらの評価値に基づいて絞り値や露光時間を設定するＡＥ設定値、ホワイトバランス調整用のＷＢ設定値、被写体に対してピントが合うように補正するＡＦ設定値が演算によって求められ、ＡＦ設定値に基づいてＣＰＵ１２が光学系駆動部１０を駆動制御することにより自動焦点合わせが行われる。レリーズ釦を１段階切り替えると、ＡＥ設定値、ＷＢ設定値、ＡＦ設定値がロックされ、レリーズ釦を２段階切り替えると、ＡＥ設定値による絞り値および露光時間に基づいて撮影が行われ、画像データが画像データ記録部１３に記録される。またＣＰＵ１２が予め露光不足と判断した場合には、ストロボユニット１１がＣＰＵ１２によって発光制御が行われ、ストロボ光が被写体に照射される。
【００２１】
図２はＣＣＤにおける３フィールド転送を示す概略図である。通常のインターレース式ＣＣＤは１ラインの飛び越し走査によるＯｄｄ（偶）フィールドとｅｖｅｎ（奇）フィールドの２フィールドを合成して１枚の画像を得る。この時の転送では片方のフィールドはＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ成分で構成され、もう片方のフィールドではＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅで構成される。このため片方のフィールドのみではＢｌｕｅもしくはＲｅｄ成分を欠くことになり適正な色を有する一枚の静止画像を形成することが困難である。それに対して、本実施形態のＣＣＤ３は、図２に示すように２ラインの飛び越し走査になるため第１フィールド、第２フィールド、第３フィールドの各々がＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ成分を有することになり、フィールド単位で適正な色を持った静止画を作ることができる。
【００２２】
次に、夜景ポートレートモードによる撮影時における撮影部の制御例について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（制御例１）
図３は夜景ポートレートモードによる撮影時における撮影部の駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、上から、駆動状態、ＶＤ、第１フィールド読み出し信号、第ｎフィールド読み出し信号、電子シャッタ信号、ストロボ発光タイミング、絞り・メカシャッタ１の状態をそれぞれ示している。
【００２４】
図３に示すように、ＶＤが出力されるごとに電子シャッタ信号が出力され、ＣＣＤ３からモニタリング用の画像データが転送される。そして、レリーズ釦が２段階まで押下された時点の次のＶＤに対応する電子シャッタ信号から本露光が開始される。この電子シャッタ信号出力時点から第１フィールド読み出し信号出力時点までの露光Ａ１期間においてＣＰＵ１２がストロボ発光の命令信号を出力し、ストロボ光を照射してカメラから約１〜３ｍの位置にいる人物の露出を行う。また本露光時開始となる電子シャッタ信号の出力時点から第ｎフィールドの読み出し信号出力までの露光Ｂ１期間において人物と背景の露出を行い、露光Ｂ１期間終了後に、絞り・メカシャッタ１をクローズにしてＣＣＤ３への入光を遮断する。その後、数ＶＤ期間が経過した時点でクローズ状態を解除する。
【００２５】
ここで得られた第１フィールドと第ｎフィールドの２枚の画像を画像処理ＩＣ６（図１参照）で処理することにより、人物の露出が適正でかつ夜景を背景とした１枚の静止画が得られる。
【００２６】
（制御例２）
図４は夜景ポートレート撮影時における撮影部の駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、駆動状態、ＶＤ、第１フィールド読み出し信号、第ｎフィールド読み出し信号、電子シャッタ信号、ストロボ発光タイミングについては、図３に示す制御例１と同一であるため、説明は省略する。
【００２７】
デジタルカメラにおいて使用者によって夜景ポートレート撮影モードが選択されたことを検出した場合、レンズ系をＷｉｄｅ端に移動させておく。そして、ストロボ発光を行う時に絞り・メカシャッタ１を開放にし、第１フィールド読み出し後に小絞りに切り替え、露光期間Ｂ１終了後に、絞り・メカシャッタ１が閉じられる。
【００２８】
このように、静止画撮影開始時のＶＤ期間は絞り開放でストロボ発光を行うことにより、到達距離向上もしくは低消費電力化が図れ、さらに、第１フィールド読み出し後に小絞りに切り替え、被写界深度を深くすることにより人物から背景まで焦点の合った静止画を得ることができる。なおこのときのレンズユニット２としてはＷｉｄｅ端で小絞りに設定したときの過焦点距離が無限遠まで到達することが望ましい。
【００２９】
（制御例３）
図５は夜景ポートレート撮影時における撮影部の駆動タイミングを示すタイミングチャートであり、図５に示すように、モニタリングのためにオープン状態にしている絞り・メカシャッタ１を、レリーズ釦を押下した時に絞り・メカシャッタを閉じた状態におき、電子シャッタ信号の出力後にストロボの発光期間に合せて開放に切り替え、発光終了後で第１フィールド読み出し信号の出力前に小絞りに切り替えている。制御例２においては露光Ａ１期間は絞り・メカシャッタが開放であるために背景には焦点が合わず、このような画像データを１ＶＤ期間取得することになる。しかし、焦点の合わない部分が含まれた画像データを長時間取得することは、鮮明な夜景を背景とした静止画が得られない可能性がある。制御例３においては第１フィールド画像の露光Ａ２期間をストロボ発光時間とほぼ同期させることにより、Ａ１＞Ａ２となりで露光時間短縮化を行っている。
【００３０】
（制御例４）
図６は夜景ポートレート撮影時における撮影部の駆動タイミングの他例を示すタイミングチャートである。実使用上、夜景の撮影には１ｓｅｃレベルの長秒時露光が必要となる。このため、例えば通常のｎ＝３フィールドＣＣＤの駆動では露光時間が不足する可能性がある。そこで、制御例４は、制御例３において、静止画撮影直前のモニタリング時に取得したＡＥ評価値より第ｎフィールド画像に必要な露光時間を演算し、静止画駆動時は第ｎ−１フィールド転送ＶＤ期間を変化させたものである。その結果、露光Ｂ３期間をΔｔだけ長くすることができ、第２フィールドにおいて夜景がより美しい画像データを得ることができる。
【００３１】
次に、画像処理ＩＣ６（図１参照）における処理について説明する。
【００３２】
通常のストロボ光は高色温度側に位置することを考慮して、第１フィールド画像は、画像処理ＩＣ６において撮影直前のモニタリングで取得したＡＷＢ評価値から決定したＷＢ設定値に対して補正をかけた値で処理をし、第ｎフィールド画像に対してはＷＢ設定値を補正なしで処理する。
【００３３】
また、人物と夜景というように全く異なる被写体の差を考慮してそれぞれの性質に適した処理を行うことができるように、各種の設定内容を変更するメニューが設けられている。例えば、人物の肌色をきれいに撮影するため第１フィールド画像に対しては画像処理ＩＣ６における色バランス処理においてＲｅｄ成分を強め、エッジ強調処理は弱めに設定することなどが上げられる。また別の例としては、ストロボ光の到達距離をかせぐため画像処理ＩＣ６のγ処理において第１フィールド画像に対しては中間輝度入力に対するγ出力を高めに設定することなどもあげられる。
【００３４】
図７は画像処理ＩＣにおける夜景ポートレート撮影時の画像処理を示す説明図である。第１フィールド画像はストロボ発光を行った画像であるため図７（ａ）に示すように人物および背景において明るい部分が映し出される。第２フィールド画像はストロボ発光後の画像であって図７（ｃ）に示すように第１フィールド画像に比較して人物は暗く背景が明るく映し出される。画像処理ＩＣ６においては、第１フィールド画像から、ソーベルフィルタ等の境界線抽出フィルタリング処理によって人物エリアを判定して切り出し、図７（ｂ）に示す画像を作成し、この画像に図７（ｃ）に示す第ｎフィールド画像を合成する。その結果、図７（ｄ）に示すように人物の露出が適正でかつ夜景を含めた静止画を得ることが可能になる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように構成された本発明によれば、各フィールド単位でＲ，Ｇ，Ｂの３色が揃ったインターレース式ＣＣＤとストロボを使用し、人物の露出が適正な第１フィールドの画像と、夜景が比較的美しく撮れている第ｎフィールドの画像に基づいて静止画を作成することにより、人物の露出が適正でかつ夜景を背景とした静止画を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図
【図２】ＣＣＤにおける３フィールド転送を示す概略図
【図３】夜景ポートレートモードによる撮影時における撮影部の駆動タイミングを示すタイミングチャート
【図４】夜景ポートレートモードによる撮影時における撮影部の駆動タイミングを示すタイミングチャート
【図５】夜景ポートレートモードによる撮影時における撮影部の駆動タイミングを示すタイミングチャート
【図６】夜景ポートレートモードによる撮影時における撮影部の駆動タイミングを示すタイミングチャート
【図７】画像処理ＩＣにおける夜景ポートレート撮影時の画像処理を示す説明図
【符号の説明】
１　絞り・メカシャッタ
２　レンズユニット
３　ＣＣＤ
６　画像処理ＩＣ
１０　光学系駆動部
１１　ストロボユニット
１２　ＣＰＵ
１３　画像データ記録部
１５　操作系ＳＷ
１６　電源部

Claims (7)

1. 静止画駆動においてＲｅｄ・Ｇｒｅｅｎ・Ｂｌｕｅの各成分を含むｎフィールド（ｎ＝２×ｍ＋１：ｍは自然数）の画像データを転送するインターレース式ＣＣＤと、このＣＣＤから画像データを転送させるタイミングを取るための垂直同期信号を生成する信号発生手段と、撮影開始を指示する信号を生成するレリーズ釦と、夜景を背景とする被写体撮影用の撮影モードを含む各種撮影モードから１つ選択するモード選択手段と、夜景を背景とする被写体撮影用の撮影モードを選択した時に、前記レリーズ釦を押下した直後でかつ前記ＣＣＤの第１フィールドの画像データを転送する直前の垂直同期信号期間において被写体に対してストロボ光の照射を行うようにストロボ手段を制御する制御手段と、第１フィールドと第ｎフィールドの画像データを用い、前記ＣＣＤ全画素の１／ｎ^２倍の画素からなる静止画を作成する画像処理手段とを有することを特徴とするデジタルカメラ。
2. ズーム機能を有するレンズ系と、少なくとも開放，小絞り，遮断の３段階を有し、前記ＣＣＤへの入光量を機械的に制御する絞り手段とを備え、夜景を背景とする被写体撮影用の撮影モードの選択により、前記レンズ系をＷｉｄｅ端に移動させ、前記ＣＣＤの第１フィールドの読み出しを開始するまで前記絞り手段を開放にし、第１フィールドの読み出しを開始直後に小絞りに切り替えることを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
3. 前記レリーズ釦の押下直後に絞りを閉じ、ストロボ発光開始直前に前記絞り手段を開放に切り替えることを特徴とする請求項２記載のデジタルカメラ。
4. 撮影前のモニタリング駆動時にＡＥ評価値を予め取得し、このＡＥ評価値に基づいて第ｎフィールドの読み出しタイミングを設定とすることを特徴とする請求項１，２または３記載のデジタルカメラ。
5. 撮影前のモニタリング駆動時にホワイトバランス評価値を予め取得し、第１フィールドの画像データに対して、前記ホワイトバランス評価値にストロボ光の色温度による補正をかけた値を使用してホワイトバランス処理を行い、第ｎフィールドの画像データに対して前記ホワイトバランス評価値を使用してホワイトバランス処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のデジタルカメラ。
6. 第１フィールドと第ｎフィールドの画像データに対して色バランス処理・エッジ強調処理・γ処理の少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のデジタルカメラ。
7. 第１フィールドの画像データに対してフィルタリング処理によって被写体のエリア切り出し処理をおこない、切り出し画像をバッファメモリに一旦保持し、更に第ｎフィールドによる画像に対して第１フィールドの切り出し画像を合成処理することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のデジタルカメラ。

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