JP4003151B2

JP4003151B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4003151B2
Application number: JP19410698A
Authority: JP
Inventors: 哲郎芦田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2018-07-09
Also published as: US6833864B1; JP2000032303A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に係り、特に輝度域が広い被写体を良好に撮像することができるデジタルカメラ等の撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子を有するデジタルカメラ等の撮像装置は、ＣＣＤ等の固体撮像素子のダイナミックレンジが銀塩フイルムに比べて狭いため、輝度域が広い被写体の場合には黒潰れや、白飛びが生じるという問題があった。
そのため、従来、固体撮像素子のダイナミックレンズを拡大するために、同一シーンにおいて露光量の異なる複数枚の画像を取得し、各画像から１枚の画像を合成するようにした装置が提案されている（特開平８−２１４２１１号公報、特開平９−２７５５２７号公報）。
【０００３】
特開平８−２１４２１１号公報に記載の装置は、最初に撮像した画像に基づいてダイナミックレンジの拡大が必要か否かを自動判別し、ダイナミックレンジの拡大が必要であると判別したときのみ露光量を変更して再度撮像するものであり、これによりダイナミックレンジの拡大が不要な場合には１回の撮像のみとし、撮像時間の短縮化を図っている。
【０００４】
また、特開平９−２７５５２７号公報に記載の装置は、同時に撮像可能な複数枚のＣＣＤを有し、各ＣＣＤの露光時間を変えて１回の撮像動作で複数枚の画像を取り込み、これらの画像を合成するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−２１４２１１号公報に記載の装置の場合には、ダイナミックレンジの拡大が必要なシーンでは必ず２回撮像するため、主要被写体が動いたり、手振れが生じると各画像間で主要被写体の位置ずれが生じ、合成画像の画質が低下するという問題が生じる。
【０００６】
一方、特開平９−２７５５２７号公報に記載の装置は、複数枚の画像を同時に取り込むため上記問題はないが、複数枚のＣＣＤを設ける必要があり、装置が高価になるとともに大型化するという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮像した各画像に時間差があっても各画像間で主要被写体の位置ずれがほとんどなく良好な画像合成ができ、かつダイナミックレンジの広い画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、被写体を示す画像データを取得する撮像手段と、被写体の明るさに基づいて前記撮像手段での露光量を制御する露光制御手段と、所定の時間間隔をもって複数回撮影する際に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別されたときのみ、前記撮像手段により所定の時間間隔をもって複数回撮影させるとともに、前記露光制御手段によって制御する露光量を各撮像ごとに変更させる制御手段と、を備え、前記判別手段は、撮像装置が三脚に取り付けられたことを検出する検出手段、セルフタイマーモードが選択されたことを検出する検出手段、及びリモートコントロールモードが選択されたことを検出する検出手段のうちの少なくとも１つの検出手段を含み、少なくとも１つの検出手段による検出時に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別することを特徴としている。
【０００８】
即ち、本願請求項１に係る発明によれば、主要被写体の動きがほとんどなく、各コマ画像間において位置ずれが生じないと判別されたときのみ、ダイナミックレンジを広げるために露光量を変更して複数回撮影するようにしている。これにより、良好な画像合成ができ、かつダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、本願請求項２に係る発明は、被写体を示す画像データを取得する撮像手段と、被写体の明るさに基づいて前記撮像手段での露光量を制御する露光制御手段と、所定の時間間隔をもって複数回撮影する際に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別されたときのみ、前記撮像手段により所定の時間間隔をもって複数回撮影させるとともに、前記露光制御手段によって制御する露光量を各撮像ごとに変更させる制御手段と、を備え、前記判別手段は、マクロ撮影モードを検出する検出手段、遠景撮影モードが選択されたことを検出する検出手段、撮像装置本体に対して撮像ヘッドが一定以上回転し、撮影者自身を撮影可能な状態になっていることを検出する検出手段、シャッタスピードがある閾値よりも遅いことを検出する検出手段、及び複数回撮影させるための複数回撮影モードを検出する検出手段のうちの少なくとも１つの検出手段を含み、少なくとも１つの検出手段による検出時に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本願請求項３に係る発明は、被写体を示す画像データを取得する撮像手段と、被写体の明るさに基づいて前記撮像手段での露光量を制御する露光制御手段と、所定の時間間隔をもって複数回撮影する際に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じるか否かを判別する第１の判別手段及び第２の判別手段と、前記第１の判別手段及び第２の判別手段によって各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別されたときのみ、前記撮像手段により所定の時間間隔をもって複数回撮影させるとともに、前記露光制御手段によって制御する露光量を各撮像ごとに変更させる制御手段と、を備え、前記第１の判別手段は、撮像装置が三脚に取り付けられたことを検出する検出手段、セルフタイマーモードが選択されたことを検出する検出手段、及びリモートコントロールモードが選択されたことを検出する検出手段のうちの少なくとも１つの検出手段を含み、少なくとも１つの検出手段による検出時に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別し、前記第２の判別手段は、マクロ撮影モードを検出する検出手段、遠景撮影モードが選択されたことを検出する検出手段、撮像装置本体に対して撮像ヘッドが一定以上回転し、撮影者自身を撮影可能な状態になっていることを検出する検出手段、シャッタスピードがある閾値よりも遅いことを検出する検出手段、及び複数回撮影させるための複数回撮影モードを検出する検出手段のうちの少なくとも１つの検出手段を含み、少なくとも１つの検出手段による検出時に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別することを特徴とする。
【００１１】
また、本願請求項４に係る撮像装置は、前記撮像手段が取得した露光量が異なる各画像データを受入し、各画像データから１枚の画像を示す画像データを生成する画像合成手段を有することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る撮像装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明に係る撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。
同図に示す撮像装置は、シャッタボタン（図示せず）の操作により静止画を記録媒体（メモリカード）３０に記録するデジタルカメラであり、主として撮影レンズ１０、絞り装置１２、光学ローパスフィルタ１４及び固体撮像素子１６からなる撮像部と、デジタル処理部２０と、露光制御部３２と、中央処理装置（ＣＰＵ）３４と、三脚検出スイッチ３６等から構成されている。
【００１３】
被写体を示す画像光は、撮影レンズ１０、絞り装置１２、及び光学ローパスフィルタ１４を介して固体撮像素子１６の受光面に結像される。固体撮像素子１６は、受光面に結像された画像光をその光量に応じた量の信号電荷として蓄積し、この蓄積した信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）を読み出す。尚、絞り装置１２は、例えば絞り径の異なる複数の絞り孔が形成されたターレット絞りを有し、適宜の絞り孔が撮影レンズ１０の光軸上に位置するように露光制御部３２を介して制御される。
【００１４】
また、固体撮像素子１６には、シャッタゲートを介してシャッタドレインが設けられており、露光制御部３２から加えられるシャッタゲートパルスによってシャッタゲートを駆動することにより、蓄積した信号電荷をシャッタドレインに掃き出すことができる。即ち、この固体撮像素子１６は、シャッタゲートパルスによって各センサに蓄積される電荷の蓄積時間（シャッタ速度）を制御する、いわゆる電子シャッタ機能を有している。上記固体撮像素子１６から読み出された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１８でＲ、Ｇ、Ｂのデジタル信号に変換されたのち、デジタル処理部２０に加えられる。
【００１５】
デジタル処理部２０は、主として第１のフレームメモリ２２、第２のフレームメモリ２４、合成処理回路２６、及びプロセス回路２８から構成されており、合成処理回路２６は、第１のフレームメモリ２２及び第２のフレームメモリ２４に格納された画像データに基づいてダイナミックレンジを広げるための処理を行い、プロセス回路２８は、Ｒ、Ｇ、Ｂのデジタル信号のＹＣ信号（輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃ）への変換、及びＹＣ信号の圧縮又は圧縮データのＹＣ信号への伸長処理、メモリカード３０の記録再生処置等を行う。また、デジタル処理部２０は、１画面分の輝度信号Ｙを積算し、その積算値（測光値）を求める測光回路等を有し、その測光値をＣＰＵ３４に出力する。
【００１６】
ＣＰＵ３４は、カメラの各回路を統括制御するもので、測光回路が求めた被写体の明るさに基づいて絞り装置１２の絞り値や固体撮像素子１６の電子シャッタでの電荷蓄積時間（シャッタスピード）を決定し、決定した絞り値に基づいて露光制御部３２を介して絞り装置１２を制御するとともに、シャッタスピードに基づいて露光制御部３２を介して固体撮像素子１６での電荷蓄積時間を制御する。また、ＣＰＵ３４は、三脚検出スイッチ３６、モード設定部３８、各種センサ部４０等からの検出信号に基づいてダイナミックレンジ拡大のために複数回撮影を行うか否かの判別や、後述する複数回撮影を行うための処理を実行する。
【００１７】
ここで、モード設定部３８は、セルフタイマーで撮影するためのセルフタイマーモード、リモコン撮影を可能にするリモートコントロールモード、マクロ撮影モード、遠景撮影モード、複数回撮影させるための複数回撮影モード等を設定するものであり、各種センサ部４０は、交換レンズに設けられたＲＯＭからレンズ情報を読み取ったり、撮像装置本体に対して撮像ヘッドが一定以上回転しているか否かを検出するものである。尚、この撮像装置の背面には、図示しない液晶モニタが設けられており、ＣＰＵ３４は、撮像ヘッドが一定以上回転している場合には、撮影者自身を撮影する状態と判別する。
【００１８】
ＣＰＵ３４は、撮像装置が三脚に取り付けられたことを三脚検出スイッチ３６からの検出信号により検知した場合には、撮像装置は所定の位置に固定され、手振れが生じることがなく、また主要被写体も動きがないものと判断し、この場合には複数回撮影を行うための処理を実行する。また、ＣＰＵ３４は、セルフタイマーモードやリモートコントロールモードが選択されたことをモード設定部３８からの設定信号により検知した場合には、上記と同様に撮像装置は所定の位置に固定又は載置され手振れが生じることがなく、また主要被写体も動きがないものと判断し、この場合にも複数回撮影を行うための処理を実行する。
【００１９】
更に、ＣＰＵ３４は、マクロ撮影モード、撮影距離を無限遠に固定する遠景撮影モードが選択されたことをモード設定部３８からの設定信号により検知した場合、また接写撮影するためのワイドレンズが装着されたこと、又は撮像ヘッドが一定以上回転したことをセンサ部４０からの検出信号により検知した場合には、被写体の動きがほとんどないと判断し、これらの場合にも複数回撮影を行うための処理を実行する。
【００２０】
また、ＣＰＵ３４は、シャッタスピードがある閾値よりも遅い場合には、露光時間が長く被写体は止まっている可能性が高いと判断し、複数回撮影を行うための処理を実行する。尚、撮影者によって強制的に複数回撮影モードが選択された場合にもＣＰＵ３４は複数回撮影を行うための処理を実行する。
次に、本発明に係る撮像装置の作用について図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２１】
ＣＰＵ３４は、パワースイッチがＯＮされたのち、シャッタボタンが半押しされると（ステップＳ１０）、デジタル処理部２０の測光回路（図示せず）が求めた被写体の明るさに基づいて、標準的な露光となるように絞り装置１２の絞り値や固体撮像素子１６の電子シャッタでのシャッタスピードｔ0 を決定する（ステップＳ１２、Ｓ１４）。尚、被写体の明るさは、外部測光手段によって求めるようにしてもよい。
【００２２】
続いて、前述したように三脚検出スイッチ３６、モード設定部３８、各種センサ部４０からの検出信号に基づいてダイナミックレンジ拡大のために複数回撮影を行うか否かを判別する（ステップＳ１６）。
ここで、複数回撮影を行わないと判別されると、その後、シャッタボタンが全押しされたか否かを判別し（ステップＳ１８）、シャッタボタンが全押しされると、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１４で決定した絞り値に基づいて露光制御部３２を介して絞り装置１２を制御するとともに、シャッタスピードｔ0 に基づいて露光制御部３２を介して固体撮像素子１６での電荷蓄積時間を制御し、１回の標準的な撮影を行う（ステップＳ２０）。
【００２３】
このようにして撮影された１コマ分の画像データは、図１の第１のフレームメモリ２２に一旦格納されたのち、合成処理回路２６を経由してそのままプロセス回路２８に加えられ、ここでＹＣ変換、画像圧縮等の処理が行われ、圧縮された画像データがメモリカード３０に記録される。尚、この場合には、合成処理回路２６での合成処理は行われない。
【００２４】
一方、ステップＳ１６で複数回撮影を行うと判別されると、ステップＳ１４で決定したシャッタスピードｔ0 とそれぞれ異なるシャッタスピードｔ1 、ｔ2 を決定する（ステップＳ２２）。このシャッタスピードｔ1 、ｔ2 は、ステップＳ１４で決定した標準的な露光よりもオーバー露光、及びアンダー露光となるように決定される。
【００２５】
その後、シャッタボタンが全押しされたか否かを判別し（ステップＳ２４）、シャッタボタンが全押しされると、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１４で決定した絞り値に基づいて露光制御部３２を介して絞り装置１２を制御するとともに、ステップＳ２２で決定したシャッタスピードｔ1 に基づいて露光制御部３２を介して固体撮像素子１６での電荷蓄積時間を制御して１回目の撮影を行い、続いて絞り装置１２の絞りは固定したままステップＳ２２で決定したシャッタスピードｔ2 に基づいて露光制御部３２を介して固体撮像素子１６での電荷蓄積時間を制御して２回目の撮影を行う（ステップＳ２６）。尚、１回目の撮影と２回目の撮影の時間差は短い方が好ましく、例えば1/60秒、又は1/30秒の時間間隔をもって撮影される。
【００２６】
このようにして２回撮影された２コマ分の画像データは、ダイナミックレンジが拡大されるように合成される。即ち、２コマ分の画像データは、図１の第１のフレームメモリ２２及び第２のフレームメモリ２４に一旦格納されたのち、合成処理回路２６に加えられる。合成処理回路２６では、第１のフレームメモリ２２に格納されたオーバー露光された画像データから白飛びとなる飽和領域を判別し、その飽和領域の画像データを、第２のフレームメモリ２４に格納されたアンダー露光された画像データの対応する領域の画像データで置換して合成する。尚、第２のフレームメモリ２４に格納されたアンダー露光された画像データから黒潰れとなる領域を判別し、その領域の画像データを、第１のフレームメモリ２２に格納されたオーバー露光された画像データの対応する領域の画像データで置換して合成するようにしてもよい。
【００２７】
上記合成処理回路２６で合成された画像データは、プロセス回路２８に加えられ、ここでＹＣ変換、画像圧縮等の処理が行われ、圧縮された画像データがメモリカード３０に記録される。尚、画像合成する際に用いる信号としては、色信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号など）を用いる他に、輝度信号のみを用いて合成し、その後色を付加するようにしてもよい。もちろん、ダイナミックレンジを拡大するための合成は、この実施の形態に限らず種々の方法を用いることができる。
【００２８】
この実施の形態では、ステップＳ２２で決定した標準的な露光（シャッタスピードｔ0 ）よりもオーバー露光及びアンダー露光となるシャッタスピードｔ1 、ｔ2 を求めるようにしたが、ステップＳ１４で決定した標準的な露光状態で撮影した場合に、黒潰れのみ又は白飛びのみが生じることが画像データのヒストグラムから検知できる場合には、シャッタスピードｔ1 は、シャッタスピードｔ0 と同じ値にし、シャッタスピードｔ2 をオーバー露光又はアンダー露光となるように決定してもよい。
【００２９】
更に、この実施の形態では、２回撮影するようにしたが、３回以上撮影してもよく、例えば３回撮影する場合には標準的な露光、オーバー露光及びアンダー露光の下で３回撮影すればよい。また、複数回撮影時には合成された画像データをメモリカード３０に記録するようにしたが、合成された画像データとともに合成される前のオリジナルの画像データを記録するようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る撮像装置によれば、主要被写体の動きがほとんどなく、各コマ画像間において位置ずれが生じないと判別されたときのみ、ダイナミックレンジを広げるために露光量を変更して複数回撮影するようにしたため、良好な画像合成ができ、かつダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明に係る撮像装置の作用を説明するために用いたフローチャートである。
【符号の説明】
１０…撮影レンズ
１２…絞り装置
１６…固体撮像素子
２０…デジタル処理部
２２…第１のフレームメモリ
２４…第２のフレームメモリ
２６…合成処理回路
２８…プロセス回路
３０…メモリカード
３２…露光制御部
３４…中央処理装置（ＣＰＵ）
３６…三脚検出スイッチ
３８…モード設定部
４０…センサ部

Claims

被写体を示す画像データを取得する撮像手段と、
被写体の明るさに基づいて前記撮像手段での露光量を制御する露光制御手段と、
所定の時間間隔をもって複数回撮影する際に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別されたときのみ、前記撮像手段により所定の時間間隔をもって複数回撮影させるとともに、前記露光制御手段によって制御する露光量を各撮像ごとに変更させる制御手段と、を備え、
前記判別手段は、撮像装置が三脚に取り付けられたことを検出する検出手段、セルフタイマーモードが選択されたことを検出する検出手段、及びリモートコントロールモードが選択されたことを検出する検出手段のうちの少なくとも１つの検出手段を含み、少なくとも１つの検出手段による検出時に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別することを特徴とする撮像装置。
被写体を示す画像データを取得する撮像手段と、
被写体の明るさに基づいて前記撮像手段での露光量を制御する露光制御手段と、
所定の時間間隔をもって複数回撮影する際に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別されたときのみ、前記撮像手段により所定の時間間隔をもって複数回撮影させるとともに、前記露光制御手段によって制御する露光量を各撮像ごとに変更させる制御手段と、を備え、
前記判別手段は、マクロ撮影モードを検出する検出手段、遠景撮影モードが選択されたことを検出する検出手段、撮像装置本体に対して撮像ヘッドが一定以上回転し、撮影者自身を撮影可能な状態になっていることを検出する検出手段、シャッタスピードがある閾値よりも遅いことを検出する検出手段、及び複数回撮影させるための複数回撮影モードを検出する検出手段のうちの少なくとも１つの検出手段を含み、少なくとも１つの検出手段による検出時に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別することを特徴とする撮像装置。
被写体を示す画像データを取得する撮像手段と、
被写体の明るさに基づいて前記撮像手段での露光量を制御する露光制御手段と、
所定の時間間隔をもって複数回撮影する際に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じるか否かを判別する第１の判別手段及び第２の判別手段と、
前記第１の判別手段及び第２の判別手段によって各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別されたときのみ、前記撮像手段により所定の時間間隔をもって複数回撮影させるとともに、前記露光制御手段によって制御する露光量を各撮像ごとに変更させる制御手段と、を備え、
前記第１の判別手段は、撮像装置が三脚に取り付けられたことを検出する検出手段、セルフタイマーモードが選択されたことを検出する検出手段、及びリモートコントロールモードが選択されたことを検出する検出手段のうちの少なくとも１つの検出手段を含み、少なくとも１つの検出手段による検出時に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別し、
前記第２の判別手段は、マクロ撮影モードを検出する検出手段、遠景撮影モードが選択されたことを検出する検出手段、撮像装置本体に対して撮像ヘッドが一定以上回転し、撮影者自身を撮影可能な状態になっていることを検出する検出手段、シャッタスピードがある閾値よりも遅いことを検出する検出手段、及び複数回撮影させるための複数回撮影モードを検出する検出手段のうちの少なくとも１つの検出手段を含み、少なくとも１つの検出手段による検出時に各コマ画像間において被写体の位置ずれが生じないと判別することを特徴とする撮像装置。
前記撮像手段が取得した露光量が異なる各画像データを受入し、各画像データから１枚の画像を示す画像データを生成する画像合成手段を有することを特徴とする請求項１、２又は３の撮像装置。