JP2006109079A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】複数回の撮像で手ブレの無い画像を記録する場合でも、レリーズから画像データの記録までのタイムラグを短縮することができる電子カメラを提供すること。
【解決手段】撮像部１の撮像によって得られた電気信号が読出し部２によって画素単位で順次読み出される。読出し部２によって読み出された時間的に先行する被写体に係わる第１の画像データの所定領域の画像データと時間的に後行する被写体に係わる第２の画像データの所定領域に対応する画像データとからの第２の画像データの良否が評価される。画像評価部６における評価結果が否のときには、制御部５によって読出し部２による第２の画像データの読出しが終了され、撮像部１によって次の撮像が開始される。また、画像評価部６における評価結果が良のときには、評価結果が良とされた第２の画像データが記録部４に記録される。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体像を撮像して画像データを記録する電子カメラに関し、特に手ブレが少ないなどの良好な画像データを記録することが可能な電子カメラに関する。

一般に、デジタルカメラなどを手で持った状態で撮影を行う場合には、往々にして手ブレが発生してしまう。手ブレが生じると、得られる画像は全体的にぼやけた画像となり、非常に印象が良くないものとなる。

従来、手ブレによる不具合を解消するものとしてさまざまな方法が提案されている。例えば、特許文献１では、被写体を所定の回数連続的に撮像し、撮像された複数枚の画像データを一旦保持し、撮像後に保持された画像データの評価を行い、評価値の一番良好な画像データを選択して記録することで、手ブレの少ない画像データを記録する手法が提案されている。
特開平１１−１３６５５７号公報

しかし、上記の如き電子カメラにおいては、複数回の撮像を行うために、撮影時間が恒常的に長くなり、レリーズから画像データが記録されるまでのタイムラグが長くなる問題がある。さらに、複数回の撮像とデータの記録を行うために、電力の消費が大きく、結果としてバッテリ寿命が短くなってしまうおそれがある。

また、上記の如き電子カメラにおいては複数枚の画像データを一時的に記録しておく必要があるが、近年、撮像素子の高解像度化は飛躍的に進んでいるので、画像データを一時的に記録しておくためのメモリの容量が増大してしまう。このため、コストアップにつながる。

本発明はこの点に着目しなされたものであり、複数回の撮像で手ブレの無い画像を記録する場合でも、レリーズから画像データの記録までのタイムラグを短縮することができる電子カメラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の電子カメラは、被写体の像を撮像して電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段で変換された電気信号を画素単位に順次読み出す読出し手段と、時間的に先行する被写体に係わる第１の画像データの所定領域の画像データと時間的に後行する被写体に係わる第２の画像データの前記所定領域に対応する画像データとの間の変化量を算出し、この算出した変化量を所定の閾値と比較して前記第２の画像データの良否を評価する画像評価手段と、前記画像評価手段における評価結果が否のとき、前記読出し手段による前記第２の画像データの読出しを終了させ、前記撮像手段に次の撮像を開始させる制御手段と、前記画像評価手段における評価結果が良のとき、評価結果が良とされた前記第２の画像データを記録する記録手段とを具備する。

この第１の態様によれば、画像データの一部をもとに、撮像された画像データの評価を行い、予め設定された基準値と比較して良否判定を行い、否と判断された場合は、撮像手段からの読出しを停止することにより、次の撮像を行うまでの間隔を短縮することができ、レリーズから撮影までのタイムラグが恒常的に長くなることを防止できる。さらに、不要な画像の取り込みは停止するため、余分な消費電力を低減できる。

本発明によれば、複数回の撮像で手ブレの無い画像を記録する場合でも、レリーズから画像データの記録までのタイムラグを短縮することができる電子カメラを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明のる実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子カメラにおける要部の構成について表すブロック図である。ここで、図１のカメラは、所定時間の間に被写体を連続して撮影する、所謂連続撮影が可能なカメラを想定している。

図１に示すように本電子カメラ（以下、単にカメラと称する）は、撮像部１と、読出し部２と、一時記憶部３と、記録部４と、制御部５と、画像評価部６とから構成されている。

撮像部１では、図示しない被写体の像が撮像され、この像が電気信号に変換される。特に連続撮影時には所定タイミング毎に撮像部１により複数回の撮像が行われる。このようにして撮像部１で得られた電気信号は読出し部２によって順次読み出され、画像データとして一時記憶部３に記憶される。

一時記憶部３に記憶された画像データは、制御部５によって制御された画像評価部６によってその良否が評価される。この評価は、所定領域分の画像データが読み出され、一時記憶部３に記憶された時点で行われ、この評価において良とされた画像データのみ、その後の読出しが継続されて記録部４に画像データが記録される。一方、前記評価において否とされた場合には、読出し部２による画像データ読み出しが中止され、撮像部１による次のフレームの撮像動作が開始される。このような読出し部２及び撮像部１の制御は制御部５によって行われる。ここで、画像評価部６における画像データ評価については後で詳しく説明する。

図３は、図１のような構成を含むカメラの詳細な構成を示すブロック図である。即ち、図３のカメラは、光学系３０１と、固体撮像素子３０２と、撮像素子駆動回路３０３と、移動ベクトル算出回路３０４と、メモリカード３０５と、画像メモリ３０６と、画像処理回路３０７と、マイクロプロセッサー３０８と、レリーズ釦３０９と、表示装置３１０とから構成されている。

ここで、光学系３０１と固体撮像素子３０２とは図１の撮像部１に対応する。また、撮像素子駆動回路３０３は図１の読出し部２に対応する。更に画像メモリ３０６は図１の一時記憶部３に対応する。また、メモリカード３０５は図１の記録部４に対応し、マイクロプロセッサー３０８は図１の制御部５に対応し、移動ベクトル算出回路３０４と画像処理回路３０７とは図１の画像評価部６に対応する。

図３においては、光学系３０１により図示しない被写体の像が固体撮像素子３０２上に結像される。固体撮像素子３０２では、結像された被写体の像が電気信号に変換される。

固体撮像素子３０２で変換された電気信号は固体撮像素子３０２の画素単位で撮像素子駆動回路３０３を介して順次読み出される。即ち、撮像素子駆動回路３０３は、固体撮像素子３０２から画素単位に順次電気信号の読出しを行うためのタイミング信号を生成する。特に連続撮影時においては所定の間隔でタイミング信号が生成され、所定タイミングごとに電気信号の読出し動作が行われる。ここで、図３では図示を省略しているが、撮像素子駆動回路３０３で読み出された電気信号は増幅や波形整形などの前処理がなされた後、デジタル信号（画像データ）に変換される。

撮像素子駆動回路３０３を介して固体撮像素子３０２から順次読み出された電気信号に基づく画像データは、揮発性メモリにより構成された画像メモリ３０６に一時記憶される。特に連続撮影時には、時間的に先行する被写体に係わる第１の画像データの所定領域の画像データと時間的に後行する第２の画像データの所定領域の画像データとが記憶される。

画像メモリ３０６に第１の画像データの所定領域の画像データに加えて第２の画像データの所定領域の画像データとが記憶されると、これらの画像データから移動ベクトル算出回路３０４と画像処理回路３０７とから構成される画像評価部によって第２の画像データの良否が評価される。

即ち、移動ベクトル算出回路３０４では、固体撮像素子３０２から時間的に先行するフレームにおいて読み出された第１の画像データの所定領域における画像データと固体撮像素子３０２から時間的に後行するフレームにおいて読み出された第２の画像データの所定領域における画像データとの間の変化量が算出される。これら第１の画像データの所定領域における画像データと第２の画像データの所定領域における画像データとの間の変化量の算出は、例えばオプティカルフローや相互相関値により移動ベクトルを算出することにより行われる。更に、移動ベクトル算出回路３０４では、算出された移動ベクトルがブレ許容範囲の基準値と比較され、移動ベクトルがブレ許容範囲の基準値と比較して小さい場合には、画像データに発生しているブレは、ブレ許容範囲内であると評価される。ここで、ブレ許容範囲の基準値は、撮像に先立って行われる露光調整時に決定された露光時間に基づいて算出される移動ベクトルの最大値を示す基準ベクトル量である。

移動ベクトル算出回路３０４における評価結果は、マイクロプロセッサー３０８に出力される。

一方、画像処理回路３０７では、第２の画像データの空間周波数成分が算出され、この算出された空間周波数成分が予め設定された閾値と比較される。画像処理回路３０７における評価結果は、マイクロプロセッサー３０８に出力される。また、画像処理回路３０７では読み出された画像データを表示や記録等に適する形式のデータに変換する処理も行われる。

マイクロプロセッサー３０８は、移動ベクトル算出回路３０４及び画像処理回路３０７から入力された評価結果に基づいて、撮像素子駆動回路３０３による固体撮像素子３０２の駆動制御や固体撮像素子３０２からの電気信号の読出し制御を行う。また、マイクロプロセッサー３０８は、移動ベクトル算出回路３０４や画像処理回路３０７における各種処理の制御や、表示装置３１０における画像表示の制御、画像データの記録制御などの制御も行う。

また、図３の測光部３１１は、受光センサー等から構成され、被写体輝度の測定が行われる。この測光部３１１における測定結果は、露光調整やブレ許容範囲の基準値の算出に用いられる。ここで、前記ブレ許容範囲の基準値は、測光部３１１の測定結果に基づいて算出される。即ち、ブレ許容範囲の基準値は、露光時間が短い場合には大きくし、露光時間が長い場合には小さくする。このようなブレ許容範囲の基準値の選択は、露光時間に基づいて、予め設定しておいたテーブルよりマイクロプロセッサー３０８によって選択されるようにすれば良い。

また、レリーズ釦３０９はマイクロプロセッサー３０８にレリーズ実行指示を与えるための操作釦である。レリーズ釦３０９が押されると、マイクロプロセッサー３０８に対して撮像開始信号が入力され、マイクロプロセッサー３０８は前記したような一連の処理の制御を開始させる。また、表示装置３１０には、撮像によって得られた画像が表示される。

次に、図３に示すカメラの作用について説明する。図２は、図３の構成を有するカメラの連続撮影時における制御手順について示すフローチャートである。

まず、マイクロプロセッサー３０８は、レリーズ釦３０９が押され、撮像開始信号が入力されるのを待つ。レリーズ釦３０９が押されると、マイクロプロセッサー３０８は、測光部３１１からの信号をもとに光学系３０１を制御して露光の調整を行う（ステップＳ１）とともに、露光調整時に決定された露光時間に基づいてブレ許容範囲の基準値を決定する（ステップＳ２）。

次に、マイクロプロセッサー３０８は撮像素子駆動回路３０３を起動して固体撮像素子３０２に蓄積された不要電荷の排出を行う（ステップＳ３）。不要電荷の排出後、固体撮像素子３０２は電荷を蓄積する（ステップＳ４）。次に、マイクロプロセッサー３０８は、現在の撮像が１枚目の画像の撮像であるか否かを判定する（ステップＳ５）。１枚目の場合（ステップＳ５でＹＥＳ）には、所定の露光時間後に、マイクロプロセッサー３０８は、撮像素子駆動回路３０３を制御して固体撮像素子３０２から電気信号を読み出し、読み出した電気信号に基づく１画面分の画像データを画像メモリ３０６に記憶させる（ステップＳ６）。その後、ステップＳ３に戻り、再び不要電荷の排出、露光を実行させる。

一方、ステップＳ５の判定において現在の撮像が１枚目の画像の撮像でない場合（ステップＳ５でＮＯ）には、マイクロプロセッサー３０８は、固体撮像素子３０２から読み出した画像データを、画像メモリ３０６の１枚目の画像データが格納されている領域とは異なる領域に格納する（ステップＳ７）。

次に、マイクロプロセッサー３０８は、固体撮像素子３０２から画像データの評価を行うための所定ライン数の画像データの読出しが終了したか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８の判定において所定ライン数の画像データの読出しが終了していない場合にはステップＳ５に戻り画像データの読出し及び記憶を継続させる。一方、ステップＳ８の判定において所定ライン数の画像データの読出しが終了した場合には撮像素子駆動回路３０３はマイクロプロセッサー３０８に対して割り込みを発生する。

撮像素子駆動回路３０３からの割り込みを検出したマイクロプロセッサー３０８は、移動ベクトル算出回路３０４及び画像処理回路３０７に画像評価の開始を指示する。マイクロプロセッサー３０８からの指示を受けた移動ベクトル算出回路３０４は、先行フレーム（ここでは、１枚目の画像データに係るフレーム）において画像メモリ３０６に記憶された第１の画像データにおける所定ライン数の画像データと後行フレームにおいて画像メモリ３０６に記憶された第２の画像データにおける所定ライン数の画像データとから移動ベクトルを算出し、この移動ベクトルを前記ブレ許容範囲の基準値と比較し、その評価結果をマイクロプロセッサー３０８に返す。マイクロプロセッサー３０８は移動ベクトル算出回路３０４からの結果に基づいてブレ量がブレ許容範囲内であるか否かを判定する。ここでは、移動ベクトルがブレ許容範囲の基準値を超える場合には許容範囲外の手ブレが発生したと評価され、基準値以内であれば手ブレが許容範囲内であると評価される。

また、マイクロプロセッサー３０８からの指示を受けた画像処理回路３０７は、第２の画像データにおける所定ライン数の画像データから空間周波数を算出して第１の画像データのライン数の画像データの空間周波数と比較し、その評価結果をマイクロプロセッサー３０８に返す。ここでは、閾値を越えた場合にブレのある画像であると評価される。

マイクロプロセッサー３０８は、これら移動ベクトル算出回路３０４と画像処理回路３０７の評価結果に基づき、ブレ量が許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ９）。即ち、移動ベクトル算出回路３０４からの評価結果と画像処理回路３０７からの評価結果の何れか一方でも基準値あるいは閾値を超えた場合には、マイクロプロセッサー３０８は、ブレ許容範囲外であると判定し、ブレのある画像が撮影されたと判定する。

ステップＳ９の判定において、ブレ許容範囲外と判定された場合（ステップＳ９でＮＯ）には、マイクロプロセッサー３０８は、撮像素子駆動回路３０３を制御し、固体撮像素子３０２からの画像データの読出しを中断する。そして、ステップＳ３に戻り、再度不要電荷の排出、露光、画像データの読出し、ブレ判定を行う。これらの動作は、ブレが許容範囲内の画像が撮像されるまで繰り返す。

一方、ステップＳ９の判定において移動ベクトル算出回路３０４と画像処理回路３０７の評価結果がどちらも基準値あるいは閾値以内である場合（ステップＳ９でＹＥＳ）には、マイクロプロセッサー３０８は、第２の画像データ撮像時のブレは許容範囲内にあると判定する。この場合に、マイクロプロセッサー３０８は、固体撮像素子３０２からの画像データ（第２の画像データ）の読出しを継続させる（ステップＳ１０）。その後、１フレーム分の画像データの読出しが終了したか否かを判定し（ステップＳ１１）、１フレーム分の画像データの読出しが終了するまで待つ。

１フレーム分の画像データの読出しが終了した場合、撮像素子駆動回路３０３は、マイクロプロセッサー３０８に対して割り込みを発生する。この撮像素子駆動回路３０３からの割り込みを受けたマイクロプロセッサー３０８は、画像処理回路３０７に画像処理の指示及び表示装置３１０に画像表示の指示を行う。マイクロプロセッサー３０８からの指示を受けた画像処理回路３０７は、画像メモリ３０６に記憶された画像データを記録する形式に変換した後、メモリカード３０５に記録する。また、マイクロプロセッサー３０８からの指示を受けた表示装置３１０は、画像メモリ３０６に記憶された画像データを表示する。

なお、次回以降の撮像時にはメモリカード３０５に記録された第２の画像データを次の第１の画像データとして用いることができる。このようにすれば、以後の撮像時には第１の画像データに相当する画像データを取得する必要がなくなり、連続撮影時の撮影時間を短縮することができる。

図４は、図２に示す連続撮影時の動作の流れと撮像素子駆動回路３０３から固体撮像素子３０２に出力される制御信号との関係を表した図である。なお、この図４は、１回目の撮像が行われた後の状態を示すものであり、１回目の撮像に関する処理については図示を省略している。図４の例では、２回目、３回目の撮像時におけるブレ検出（図中ステップＳ８及びＳ９で示す）において撮像が中止され、電荷の排出が行われた後、４回目の撮像においてブレが無く１フレーム分の画像データの読み出しが行われた様子を示している。

即ち、２回目や３回目の撮像では、読み出された画像データと前フレームの画像データとから算出された移動ベクトルがブレ許容範囲の基準値を越えているか、或いは、画像処理回路３０７により算出された空間周波数が前フレームの撮像で取得された画像データの空間周波数と比較して予め設定された閾値を越えて低くなっているために、画像データが否と判定されて画像データの読み出しが中止されている。これに対し４回目の撮像では、２、３回目の撮像で取得された画像データと比較して、移動ベクトル及び空間周波数ともにブレ許容範囲内であるので画像データが良と判定され、１フレームすべての画像データが読み出されている。

図５は、ステップＳ９の判定に用いられる画像データの所定ライン（所定領域）の例について示す図である。即ち、本一実施形態においては、所定ラインを、例えば１フレーム分の画像データ５０１における有効な画像データ５０２の中の最初の１ライン目の画像データ５０３としている。これにより画像データの評価は、第２の画像データの最初の１ライン目の読出しが終了した時点で開始することができる。

また、評価の結果、画像データが否であると評価された場合には、その後の画像データ読出しを中止して、次の撮像を行うので、レリーズから撮影までのタイムラグが恒常的に長くなることを防止できる。さらに、不要な画像データの取り込みが停止するので、画像メモリ３０６のメモリ容量を削減でき、コストを抑える事ができるとともに、余分な消費電力を低減できる。

また、第１の画像データ及び第２の画像データをメモリカード３０５とは別のメモリに記憶するようにしているので、メモリカード３０５に記録する画像データの形式を任意に加工することができる。

また、光学的にブレを補正するための機構や加速度センサー等の動きを検出するための特別な部品を必要としないため、手ぶれした画像が記録されることを防止する電子カメラを安価に構成できる。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

例えば、測光部３１１は、固体撮像素子３０２で代用することができる。また、移動ベクトル算出回路３０４及び、画像処理回路３０７は、マイクロプロセッサー３０８を利用し、ソフトウェアで構成することもできる。また、表示装置３１０は無くても良い。

また、画像データの評価に用いる所定領域は図５で説明したものに限るものではない。例えば、図６のように固体撮像素子３０２の出力開始ラインを変更して読み出すようにすれば、画像データの中央ラインのエリア、即ち参照符号６０３で示すラインを前記所定領域とすることもできる。

このように固体撮像素子３０２の出力開始ラインを変更するようにすることにより、画像データの評価位置（前記所定領域）を変更した場合でも、固体撮像素子３０２からは常に評価位置のラインが最初に読み出される。これにより、フレーム画像データ読出し中の早い段階で画像データの評価を完了させ、読出しを停止させることできる。

また、図２のステップＳ６においては１画面分のデータを読み出すようにしているが、比較対象の所定ラインのデータのみを読み出すようにしても良い。このようにすれば、第１の画像データを短時間で取得することができるようになる。

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係る電子カメラにおける要部の構成について表すブロック図である。 図２は、カメラの連続撮影時における制御手順について示すフローチャートである。 図１のような構成を含むカメラの詳細な構成を示すブロック図である。 連続撮影時の動作の流れと撮像素子駆動回路から固体撮像素子に出力される制御信号との関係を表した図である。 画像データにおける所定領域の例について説明するための図である。 画像データにおける所定領域の変形例について説明するための図である。

符号の説明

１…撮像部、２…読出し部、３…一時記憶部、４…記録部、５…制御部、６…画像評価部、３０１…光学系、３０２…固体撮像素子、３０３…撮像素子駆動回路、３０４…移動ベクトル算出回路、３０５…メモリカード、３０６…画像メモリ、３０７…画像処理回路、３０８…マイクロプロセッサー、３０９…レリーズ釦、３１０…表示装置、３１１…測光部

Claims (5)

1. 被写体の像を撮像して電気信号に変換する撮像手段と、
   前記撮像手段で変換された電気信号を画素単位に順次読み出す読出し手段と、
   時間的に先行する被写体に係わる第１の画像データの所定領域の画像データと時間的に後行する被写体に係わる第２の画像データの前記所定領域に対応する画像データとの間の変化量を算出し、この算出した変化量を所定の閾値と比較して前記第２の画像データの良否を評価する画像評価手段と、
   前記画像評価手段における評価結果が否のとき、前記読出し手段による前記第２の画像データの読出しを終了させ、前記撮像手段に次の撮像を開始させる制御手段と、
   前記画像評価手段における評価結果が良のとき、評価結果が良とされた前記第２の画像データを記録する記録手段と、
   を具備することを特徴とする電子カメラ。
2. 前記画像評価手段は、前記記録手段に記録されている前記第２の画像データを前記第１の画像データとして用いることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
3. 前記第１の画像データの所定領域の画像データを少なくとも一時的に記憶する一時記憶手段をさらに有し、
   前記画像評価手段は、前記一時記憶手段に記憶された画像データを前記変化量の算出に用いることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
4. 前記画像評価手段は、前記第１の画像データの所定領域の画像データと前記第２の画像データの所定領域の画像データとの間の変化量を移動ベクトルとして算出し、この移動ベクトルが所定の基準ベクトル量よりも小さい場合に良とすることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
5. 前記撮像手段は、前記制御手段からの指示に従い、読み出し開始ラインを任意に変更自在に構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。

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