JP2007243759A - ディジタル撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静止画の撮影時にオーバースペックを避けて所望の画像を得ることのできるディジタル撮像装置を提供。
【解決手段】制御回路30は、被写体の明るさが中程度の所定の範囲内である場合に、その明るさとスルー画の動き検出状態と連続AFのオン／オフ状態とに応じて手ぶれ補正をオンするか否かを決定し、さらに低感度撮影を行うか高感度撮影を行うかを決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写界を撮像するディジタル撮像装置に係り、特に手ぶれ補正機能と感度切換機能とを有するディジタル撮像装置に関するものである。

近年、静止画の撮影時に手ぶれおよび被写体ぶれを軽減する手段として、光学的手ぶれ補正や高感度撮影を行うディジタルカメラが知られている。撮影時の画像のぶれが手ぶれによるものか、または被写体ぶれによるものであるかを検出する技術として、特許文献１に記載の「デジタルカメラ」のような技術があった。また、一コマごとに感度を変えるようなブラケティング撮影については、特許文献２に「電子スチルカメラ」が開示されている。
特開２０００−２８９３７６号公報 特開平１１−４３８０号公報

しかしながらディジタルカメラに、これら光学的手ぶれ補正機能と、高感度撮影機能との両方を備えたカメラでは、高感度撮影によってより速いシャッタ速度にて撮影するとともに光学的手ぶれ補正機能により画像のぶれが低減されるので、非常に暗い撮影シーンなどでは双方の機能が相乗的に機能して効果的であるが、明るい撮影シーンなどでは両方の機能を使う必要はなく、２つの機能は画像のぶれに対象する処置としてはオーバースペックとなる。

光学手ぶれ補正機能を有し高感度撮影ができるディジタルカメラは、非常に暗い撮影シーンでは両方を使えるため特に有効である。しかし、ある程度明るいシーンでも両方を使うとオーバースペックとなって、無駄に光学手ぶれ補正をすることで消費電力が増えるという問題も発生し、無駄に高感度撮影をすることでノイズがさらに多くなるという問題が発生する。

また、撮影画像の被写体ぶれは手ぶれによるぶれとは違い、その被写体のぶれ程度についての好みは、たとえば流し撮りなどに見られるように様々であり、場合によっては、被写体ぶれがあるほうが作品上よいこともある。

本発明は、高感度撮影が可能な撮影機能を有し、さらに光学的手ぶれ補正機能を備えたディジタルカメラにおいて、静止画の撮影時にオーバースペックを避けて所望の画像を得ることのできるディジタル撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するために、手ぶれ補正機能と、撮影時の感度を切り替える感度切換機能とを有するディジタル撮像装置において、この装置は、被写界を静止画撮像し、撮像に応じた画像信号を生成する撮像手段と、撮像手段にて得られた撮像信号を処理する信号処理手段と、被写界に対する撮像を制御する制御手段とを有し、撮像手段は、結像される被写界像が手ぶれによりぶれることを補正する補正手段を含み、制御手段は、補正手段による補正の状態を切り替え、静止画撮像の際の撮影感度を切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、手ぶれ補正機能と、撮影時の感度を切り替える感度切換機能とを有するディジタル撮像装置は、手ぶれによる補正する補正手段の補正状態として手ぶれ補正の有無と、静止画撮像の際の撮影感度の高低とを自動的に切り替えることができる。この結果、状況に応じて適切に手ぶれ補正機能が選択され、また状況に応じた適切な撮影感度が選択される。

またISO感度ブラケティング機能を利用する場合には、感度変更に応じて複数段階に設定されるシャッタスピードにより撮影された複数コマの撮影画像の中から、所望のぶれ具合のコマを選択することが可能である。

次に添付図面を参照して本発明によるディジタル撮像装置の実施例を詳細に説明する。図１を参照すると、本発明が適用された実施例におけるディジタルカメラ10のブロック図が示されている。

図示のディジタルカメラ10は、撮像レンズ12によって結像される被写界像を固体撮像素子14にて光電変換し、固体撮像素子14から出力される画素信号を処理して、処理された信号をたとえば半導体メモリ等の情報記憶媒体に記憶させる。

本実施例における撮像レンズ12は、焦点距離が可変のズームレンズ構成が有利に適用され、また、その焦点位置（ピント）の調節は、駆動回路16から供給されるレンズ駆動信号18によって制御される。また、撮像レンズ12には不図示の絞りが備えられている。さらに光学レンズ12は、レンズ駆動信号18に応じて光軸に対するレンズ位置を調節するぶれ補正機能を有している。

撮像レンズ12の結像面に配置される固体撮像素子14は、カラーCCD（電荷結合素子）等のイメージセンサが有利に適用される。固体撮像素子14は、駆動回路16から供給される垂直および水平転送クロックおよび各種制御電圧等の駆動信号20により駆動されて、撮像面に配置されているフォトダイオードにて受光および生成した信号電荷を画素信号として読み出してその出力22に出力する。なお、撮像レンズ12と固体撮像素子14との間にはメカニカルシャッタが備えられ、固体撮像素子14への電子シャッタ駆動とともにシャッタ速度が規定される。

固体撮像素子14の出力22に接続されたアナログ回路24は、入力される画素信号を相関二重サンプル(CDS)および自動利得制御(AGC)するアナログ信号処理回路である。本実施例におけるアナログ回路24は、制御回路30の制御に応じて自動利得制御(AGC)における利得を増減させてISO感度を調節するISO感度調節機能を有している。アナログ回路24の出力26は、信号処理回路28に接続されている。

信号処理回路28は、アナログ回路26の出力を、たとえばγ補正、ホワイトバランス調整および画素補間処理等の信号処理をディジタルにて行って画像データを生成するディジタル信号処理回路である。信号処理回路28の入力側には不図示のアナログ−ディジタル変換回路が備えられている。なお、この処理回路28にてISO感度を高精度のディジタル演算処理により調節する機能を備えるようにしてもよい。

本実施例における信号処理回路28は、色成分を有するカラー画素信号をそれぞれ輝度および色差成分からなる各輝度および色差信号を生成する機能を有している。本ディジタルカメラ10にて自動焦点調節(AF)を行う際に、信号処理回路28は、処理された画素信号から輝度信号を制御回路30の制御を受けて生成し、AF用の輝度信号を接続線32を介して接続された制御回路30に供給する。

また、信号処理回路28は、ディジタル信号処理を行って生成した画像データを出力34に接続された記録回路36に供給する。記録回路36は、信号処理回路28にて処理された画像データを情報記録媒体に記録する回路である。本記録回路36に画像データを圧縮符号化する処理回路を備え、撮像により得られた画像データの情報量を圧縮する機能を有している。

制御回路30は、操作部40から与えられる各種指示信号に応動してディジタルカメラ10の各構成を制御する回路である。制御回路30は、操作部40への操作に応じて、高感度撮影モードおよび手ぶれ補正モードを自動的に選択する自動設定モードを有している。また、制御回路30は、たとえば所定の露出値における撮影時に、それぞれISO感度を変更して複数コマの撮影を行うISO感度ブラケティング制御機能を有している。さらに制御回路30は、自動露出(AE)により撮像を行うAE処理部32を備えている。このAE処理機能により、たとえばシャッタ速度やISO感度を変更した場合における露光量を他のパラメータとして絞り値を補正することにより適正露出を得ることが可能となる。

操作部40は、レリーズSW 50、自動設定モードSW 52および感度ブラケティングモードSW 54を備えている。操作部40はさらに絞り値、シャッタ速度およびをISO感度をそれぞれ設定するためのスイッチ60,62,64を備えている。

レリーズSW 50は、撮影開始を指示する指示信号を制御部30に指示する操作スイッチである。自動設定モードSW 52は、高感度撮影のオン／オフと手ぶれ補正のオン／オフとを自動的に制御して撮影を行う自動設定モードを制御部30に指示する操作スイッチである。

感度ブラケティングモードSW 56は、所定の露出値における撮影時にそれぞれISO感度を変更して複数コマ撮影を行うISO感度ブラケティング撮影を制御部30に指示する操作スイッチである。

駆動回路16は、撮像レンズ12および固体撮像素子14を駆動する駆動信号をそれぞれ生成する回路である。駆動回路16は、シャッタ駆動部70と、絞り駆動部72と、レンズ駆動部74とを含む。シャッタ駆動部70は、固体撮像素子14に対する電子シャッタ駆動と不図示のメカニカルシャッタに対するシャッタ駆動を行う駆動信号を生成する駆動回路である。絞り駆動部72は、撮像レンズ12に備えられる絞り（図示せず）の開口量を制御する駆動信号を生成する駆動回路である。

レンズ駆動部74は、撮像レンズ12の焦点位置および焦点距離を調節するための駆動信号を生成する回路である。撮像レンズ12は、この駆動信号を受けると焦点位置および焦点距離を調節する機構部（図示せず）により内蔵するレンズの位置が制御される。本実施例におけるレンズ駆動部74はさらに、制御回路30の制御に応動して、ぶれを補正するようにレンズの光軸を調節するための駆動信号を生成して撮像レンズ12を駆動する。なお、この光学的ぶれ補正機能は、光学レンズの位置を調節する方式に限らず、たとえば撮像素子14の位置を調節することにより、ぶれを補正する方式を採用してもよい。

次に、高感度撮影モードおよび手ぶれ補正モードを自動的に選択する自動設定モードが操作部40にて指示された際の制御回路30の機能を説明する。制御回路30は、被写体の明るさLvが予め設定された最小値min以下である場合には、非常に暗い撮影シーンであることを判別して、手ぶれ補正をオンし、さらに高感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて撮像制御を行う。また、制御回路30は、被写体の明るさLvが予め設定された最大値max以上である場合には、非常に明るい撮影シーンであることを判別して、手ぶれ補正をオフし、さらに低感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて撮像制御を行う。

さらに制御回路30は、撮影して表示回路38に表示するスルー画像に基づいて被写体の動きを検出して、その動きの程度を表す評価値k1を算出する機能を有している。また、制御回路30は、自動焦点調節機能のうち、連続的に焦点調節を行うコンティニュアス自動焦点(Continuous-AF)がオンされて実行されている場合には、正の値を持つ値k2を上述の評価値k1に加算する機能を有して、評価値k1に重み付けする機能を有している。

さらに、制御回路30は、撮像レンズ12のズーム倍率に比例する評価値h1と、フォーカス位置までの距離に比例する評価値h2とを算出する演算機能を有している。制御回路30はさらに、評価値k1に評価値k2を加算した値を評価値h1と評価値h2によって除算し、その除算結果を値Kとおく演算機能を有している。つまり制御回路30は、値K＝（k1＋k2）／（h1×h2）を演算する。この場合分母の（h1×h2）は、手ぶれ補正に依存するべき値を示す評価値であり、分子の（k1＋k2）は、高感度撮影に依存すべき値を示す評価値である。

制御回路30は、上述のような演算により求めた値Kと、閾値(threshold)との大小を比較する機能を有している。この場合、制御回路30は、値Kが閾値(threshold)よりも小さいときには、手ぶれ補正をオンし、さらに低感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて撮像制御を行う。逆に、値Kが閾値(threshold)以上であるときには、手ぶれ補正をオフし、さらに高感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて撮像制御を行う。

次に、ISO感度を変更して複数コマの撮影を行うISO感度ブラケティング制御機能が操作部40にて指示された際の制御回路30の機能を説明する。制御回路30は、撮像に先だって決定された露出値xが予め設定された最小値min以下である場合には、手ぶれ補正をオンし、さらに高感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて絞り値、シャッタスピード値およびISO感度値を決定し撮像制御を行う。また、制御回路30は、撮像に先だって決定された露出値xが予め設定された最大値max以上である場合には、手ぶれ補正をオフし、さらに低感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて絞り値、シャッタスピード値およびISO感度値を決定し撮像制御を行う。

ISO感度ブラケティング制御機能が設定された制御回路30はさらに、撮像に先だって決定された露出値xが予め設定された最小値min以下ではなく、最大値maxを超えない場合、つまり露出値xが最小値minを超えて最大値max以下である場合には、絞り値、シャッタスピード値およびISO感度値の組み合わせを複数設定し、設定した複数の撮影条件にて複数コマの高速撮影を連続的に実行する制御機能を有している。

以上の構成で、ディジタル撮像装置10の動作を図２および図３を参照して説明する。まず図２を参照して、操作部40に配置された自動設定モードSW52が操作されて、自動設定モードに設定された制御回路30では、ステップS200にて、被写体の明るさLvが予め設定された最小値min以下であるか否かが判定されて、明るさLvが最小値min以下である場合にはステップS202に進む。ステップS202では、非常に暗い撮影シーンであることが判別されて、制御回路30は手ぶれ補正をオンし、さらに高感度撮影に切り替えて、これらの条件にて撮像制御を行う。

また、ステップS200にて明るさLvが最小値min以下ではなかった場合にはステップS204に進み、被写体の明るさLvが予め設定された最大値max以上であるか否かが判定されて、明るさLvが最大値max以上である場合にはステップS206に進む。ステップS206では、非常に明るい撮影シーンであることが判別されて、制御回路30は手ぶれ補正をオフし、さらに低感度撮影に切り替えて、これらの条件にて撮像制御を行う。

ステップS204にて、被写体の明るさLvが最大値max以上ではない場合には、ステップS208に進む。ステップS208に進むと制御回路30は、スルー画像に基づいて被写体の動きを検出して、その動きの程度を表す評価値k1を算出する。このとき、評価値k1が大きいほどオブジェクトの動きが大きいことを表す。

次いでステップS210に進んで、制御回路30は、コンティニュアス自動焦点(Continuous-AF)がオンされて実行されている場合には、上述の評価値k1に値k2を加算して、評価値k1に重み付けする。

さらにステップS210に進むと、制御回路30は、撮像レンズ12のズーム倍率に比例する評価値h1とフォーカス位置までの距離に比例する評価値h2とを算出して、評価値k1に評価値k2を加算した値を評価値h1と評価値h2によって除算する。制御回路30は除算結果を値Kとおいて、値K＝（k1＋k2）／（h1×h2）を求める。

次にステップS214に進むと、演算により求められ値Kと、閾値(threshold)との大小を比較して、値Kが閾値(threshold)よりも小さいときには、ステップS216に進んで、手ぶれ補正をオンし、さらに低感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて撮像制御を行う。逆に、値Kが閾値(threshold)以上であるときには、ステップS218に進んで、手ぶれ補正をオフし、さらに高感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて撮像制御を行う。

以上のようにして本実施例では、ある程度明るい撮影シーンにおいて、手ぶれ補正に頼るか、または高感度撮影に頼るかの決定する際の比重を変えることができる。どのような場合にどちらの手段に頼るべきと考えられるかを列挙すると、以下のようになる。どちらにも頼らなくてよい撮影場面は、非常に明るいときであり、手ぶれ補正に頼るべき撮影場面は、ある程度の明るさで、ズーム倍率が大きいときやフォーカス位置が遠いとき、さらにはスルー画中に動きの速いオブジェクトがないときである。

また、高感度撮影に頼るべき撮影場面は、ある程度の明るさで、ズーム倍率が小さいときやフォーカス位置が近いとき、スルー画中に動きの速いオブジェクトが存在するとき、さらに、Continuous-AFモードがオンに設定されていて、撮影者が動きのある被写体を追っていると考えられるときなどである。どちらの手段にも頼るべき場面は、非常に暗いときである。

以上の各撮影場面により、手ぶれ補正処理および高感度撮影処理との比重を変える要素として、スルー画における動き検出、ズーム倍率、フォーカス位置、Continuous-AFなどがある。上記実施例では、これらの要素を総合的に判断して重み付けし、手ぶれ補正および高感度撮影処理のオン／オフを自動的に調節することができる。

ここで、被写体ぶれは手ぶれと違って、その望ましい程度は撮影者などによっては様々であると考えられる。たとえば、流し撮り撮影の場合などでは、被写体ぶれがあるほうが好ましい。しかし、もしそのような場合にも関わらず、高感度撮影に頼るべき場面であると固定的に判定されて、被写体ぶれが少なくなるように撮影されれば好ましくないことになる。また逆に、撮影者が被写体ぶれを極力少なくしたい(手ぶれ補正と高感度撮影との併用が望ましい)と思っている撮影場面でも、手ぶれ補正のみに頼るべき撮影場面であると判定されてしまうこともあり、これも好ましくない場合がある。そこで、ステップS218およびステップS216にて比重を決定した撮影を行わずに、ISO感度ブラケティング撮影を行い、ちょうどよい被写体ぶれの写真を撮影後に撮影者等が選択するということも有効であると考えられる。

詳しくは、ISO感度ブラケティング制御機能が操作部40の感度ブラケティングSW 54にて指示された際のディジタル撮像装置10の動作を説明する。図３を参照して、制御回路30は、ステップS300において、撮像に先だって決定された露出値xが予め設定された最小値min以下であるか否かが判定されて、露出値xが最小値min以下である場合にはステップS302に進んで、手ぶれ補正をオンし、さらに高感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて絞り値、シャッタスピード値およびISO感度値を決定する。逆に露出値xが最小値minを超えている場合にはステップS300からステップS304に進む。

ステップS304では、制御回路30は、撮像に先だって決定された露出値xが予め設定された最大値max以上であるか否かが判定されて、露出値xが最大値max以上である場合には、ステップS306に進んで、手ぶれ補正をオフし、さらに低感度撮影に切り替えることを決定し、これらの条件にて絞り値、シャッタスピード値およびISO感度値を決定する。これらステップS302およびステップS306に続くステップS308では、それぞれ決定された絞り値、シャッタスピード値およびISO感度値を使用して本撮像の処理がレリーズスイッチ50への操作に応じて行われる。

ステップS304にて露出値xが最大値max以上ではない場合、つまり露出値xが最小値minを超えて最大値max以下である場合には、ステップS310,S312,S314にて絞り値、シャッタスピード値およびISO感度値の組み合わせを複数設定し、設定した複数の撮影条件にて複数コマの高速撮影を連続的に実行する。

これらブラケティング撮影時の撮影条件を図４〜図６に示す。図４に示す撮影条件は、比較的明るい撮影シーンである場合の手ぶれ補正、ISO感度およびシャッタスピードの組み合わせを例示したものである。この場合、手ぶれ補正は３コマすべてでオフとして、ISO感度を値400、値800および値1600としてシャッタスピードをそれに応じて30分の１秒、60分の１秒および120分の１秒に調節する。

比較的暗い撮影シーンの場合、たとえば図５に示すように、手ぶれが起きる可能性が比較的高くなるので、手ぶれ補正を３コマともにオンにして撮影する。この場合、ISO感度を値400、値800および値1600としてシャッタスピードをそれに応じて7.5分の１秒、15分の１秒および30分の１秒に調節する。

これら２つのケースの中間の明るさの撮影シーンでは、たとえば図６に示すように、ISO感度を値400、値800および値1600としてシャッタスピードをそれに応じて15分の１秒、30分の１秒および60分の１秒に調節する。これらのうちシャッタスピードが短時間であり、手ぶれの発生が考えられるたとえば15分の１秒の撮影時には手ぶれ補正をオンにし、それ以外のより高速のシャッタ速度側では手ぶれ補正をオフに制御する。

本発明が適用されたディジタル撮像装置の実施例を示すブロック図である。 自動設定モードにおけるディジタル撮像装置の動作を示すフローチャートである。 ISO感度ブラケティングモードにおけるディジタル撮像装置の動作を示すフローチャートである。 ISO感度ブラケティングモードにおける手ぶれ補正のオン／オフ、ISO感度設定およびシャッタスピード設定の組み合わせ例を示す図である。 ISO感度ブラケティングモードにおける手ぶれ補正のオン／オフ、ISO感度設定およびシャッタスピード設定の組み合わせ例を示す図である。 ISO感度ブラケティングモードにおける手ぶれ補正のオン／オフ、ISO感度設定およびシャッタスピード設定の組み合わせ例を示す図である。

符号の説明

10 ディジタル撮像装置
12 撮像レンズ
16 駆動回路
24 アナログ回路
30 制御回路

Claims (9)

1. 手ぶれ補正機能と、撮影時の感度を切り替える感度切換機能とを有するディジタル撮像装置において、該装置は、
   被写界を静止画撮像し、撮像に応じた画像信号を生成する撮像手段と、
   該撮像手段にて得られた撮像信号を処理する信号処理手段と、
   前記被写界に対する撮像を制御する制御手段とを有し、
   前記撮像手段は、結像される被写界像が手ぶれによりぶれることを補正する補正手段を含み、
   前記制御手段は、前記補正手段による補正の状態を切り替え、前記静止画撮像の際の撮影感度を切り替えることを特徴とするディジタル撮像装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記制御手段は、前記補正手段による補正のオン／オフ状態を切り替えることを特徴とするディジタル撮像装置。
3. 請求項１に記載の装置において、前記制御手段は、前記被写界の明るさに応じて前記補正手段による補正の状態と、前記静止画撮像の際の撮影感度とをそれぞれ切り替えることを特徴とするディジタル撮像装置。
4. 請求項１に記載の装置において、前記制御手段は、前記撮像手段から得られる画像信号のうちスルー画像を表す画像信号から被写体の動きを検出する動き検出機能を有し、検出される動きの状態に応じて撮影時の感度設定を制御することを特徴とするディジタル撮像装置。
5. 請求項１に記載の装置において、前記制御手段は、撮像手段における撮像レンズのズーム倍率に応じて、前記補正手段による補正のオン／オフと、撮影時の感度設定とを制御することを特徴とするディジタル撮像装置。
6. 請求項１に記載の装置において、前記制御手段は、撮像手段における撮像レンズのフォーカス位置に応じて、前記補正手段による補正のオン／オフと、撮影時の感度設定とを制御することを特徴とするディジタル撮像装置。
7. 請求項１に記載の装置において、前記制御手段は、被写界に対し連続的に自動焦点調節を行う連続自動焦点調節機能を有し、連続自動焦点調節機能のオン／オフ状態に応じて、前記補正手段による補正のオン／オフと、撮影時の感度設定とを制御することを特徴とするディジタル撮像装置。
8. 請求項７に記載の装置において、前記制御手段は、撮像手段における撮像レンズのフォーカス位置と、撮像手段における撮像レンズのフォーカス位置に応じて、手ぶれ補正に依存する第１の評価値と高感度撮影に依存する第２の評価値とを算出し、該第１および第２の評価値に応じて、前記補正手段による補正および高感度撮影のいずれかに依存するかを決定し、該決定の結果に応じて撮影制御を行う特徴とするディジタル撮像装置。
9. 請求項１に記載の装置において、前記制御手段は、前記被写界の明るさに応じて決定される露出値に応じて、絞り、シャッタスピードおよび撮影感度の組み合わせを複数設定し、が設定された複数の撮影条件にて複数コマの撮像を連続して実行することを特徴とするディジタル撮像装置。