JP2003534733A - 被写体の動きによって生じるデジタル画像のぶれを防止するカメラおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被写体の動きによって生じるぶれを除去するデジタルカメラを提供する。 【解決手段】 デジタルカメラは、シーン撮像中に、電荷がアレイ内の個々のセンサによって収集される速度をモニタすることによって被写体の動きのぶれを除去するセンサアレイを有する。もし、フォトン（８０）のセンサに衝突する速度が変化するなら、センサが見る画像の輝度は変化せざるを得ない。センサアレイに内蔵された回路（６８）が、画像の輝度が変化していると検知する時、収集される電荷量は保存され、輝度変化が検知された時間が記録される。露光が中断した各々のセンサに対応する各々の画素は、そのセンサに対応する画素が、全体画像のダイナミックレンジに対応する強度を有するように、センサが受け取った露光を線形外挿することによって、適切な露光に調整される。その画像検知アレイは、好ましくは、アクティブ画素センサＣＭＯＳ画像センサとして実行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、一般に、センサアレイによるデジタル画像の撮像に関し、特に、デ
ジタル露光の間の被写体の動きによって生じる撮像画像のぶれを防止する技術に
関する。

【０００２】 （背景技術） デジタル写真は、従来の３５ｍｍ写真から、かなりのシェアを獲得しそうであ
る。これは、特に、家族、友人および休暇のスナップ写真を撮るプロでない撮影
者にあてはまる。デジタルカメラの解像度は、従来の３５ｍｍスナップショット
の効果的な解像度に急速に近づいている。デジタル写真は、画像を電子メールで
送ることができる、または、ウェブページ上に画像を掲載できるという便宜とと
もに、撮影後すぐに写真をプレビューできるという便宜を提供する。

【０００３】 また、デジタル写真は、事業目的および商業目的の使用を増大させている。新
聞および業界紙の製造に使用されるソフトウェアと同様に、デジタル画像が、即
時の転換性をもって、かつ、簡便に電子文書に組み込めることは、多くの週刊新
聞社、不動産代理人、カタログ会社および他の会社が、画像を記録するためにデ
ジタル写真に移行することを意味する。

【０００４】 概念上、デジタルカメラは、従来のフィルム写真に使用されるカメラと多くの
類似点を有する。カメラレンズは、従来の感光性写真フィルムに取って代わるセ
ンサアレイに画像を投影する。そのカメラレンズは、従来の合焦技術を用いてよ
い。そのレンズの焦点距離比またはＦ値を調整するために、開口絞りが使用され
てもよい。露光長を制御するためにシャッターが使用され、周囲光に代わって、
または、周囲光を補うためにフラッシュが使用されてもよい。これら全ての構成
要素は、従来のフィルムベースのカメラにおいて使用される構成要素と類似して
おり、その差異は、画像を記録するデジタルセンサに特有の特別な条件に関連す
る。

【０００５】 デジタル写真および従来のフィルムベース写真の両方とも、レンズを用いて撮
像される実際のシーンから画像の各々の部分が受け取るフォトンの相対数につい
ての情報を検知および記録する。従来のフィルムベース写真は、感光性化学物質
を採用する。典型的には、ハロゲン化銀である。その感光性化学物質は、複数の
光のフォトンの吸収によって、化学的に活性化する。反応したハロゲン化銀の結
晶は、その後、化学反応によって現像され、画像を形成する。フィルムの特定部
分に衝突する光が多ければ多いほど、多くのハロゲン化結晶が活性化し、現像の
結果得られる画像が暗くなる。

【０００６】 フィルムベース写真の解像度は、個々のハロゲン化銀粒子の大きさによる。そ
のハロゲン化銀粒子は、フィルムの表面に堆積される乳剤を形成する。典型的に
は、フィルム解像度とフィルム感光性との間にトレードオフが存在する。感光性
が大きいことは、画像を形成するのに用いられる露光が短期間で済むため、効果
的である。現在の写真乳剤は、比較的効率が高く、フィルムに衝突するフォトン
のおよそ２０％から３０％を検知する。

【０００７】 従来のフィルムベースのカメラについて、画像品質は、フィルム選択、カメラ
の機械的および光学的品質、および、画像のフィルム平面への適切な合焦、およ
び適切な露光タイミングによる。

【０００８】 デジタル写真は、センサアレイに依存する。アレイにおける各々のセンサは、
最終的に得られる画像の最小分解能要素、すなわち、画素に対応する。デジタル
カメラは、典型的に、長方形のアレイに配列された百万から数百万のセンサを有
する。そのセンサアレイは、１個のシリコンベースチップまたは他の半導体基板
上に形成されるマイクロ電子素子である。それらの素子は、例えば、蒸着、イオ
ンプレーティング、フォトレジストの塗布、その後に続くエッチングその他の従
来の半導体素子形成技術を用いて作成される。典型的なセンサは、ポテンシャル
井戸内に電荷を捕らえる半導体素子である。その電荷は、半導体素子によって吸
収されるフォトンの数に比例している。

【０００９】 センサアレイが露光された後、アレイ内の各々のセンサのポテンシャル井戸に
おける電荷量が測定され、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル値に変換される。デジ
タルアレイを構成する半導体素子は、量子効率、すなわち、検知されるフォトン
の割合を有する。それは、約６０％であってよい。それぞれ個々のハロゲン化銀
結晶が活性化されたり、活性化されなかったりする感光乳剤と異なり、アレイ内
の各々の半導体センサは、０から数千の電子対を有することが可能である。従っ
て、アレイ内の各々のセンサは、感光乳剤を構成する基本的に両極性の結晶より
も、ずっと大きなダイナミックレンジを有する。

【００１０】 任意のセンサアレイ上に１つの画像を形成する理想的な露光に近いものは、そ
の画像の最も明るい部分が、アレイセンサを飽和状態にする露光である。このよ
うにすれば、センサアレイのダイナミックレンジがいっぱいに利用される。しか
し、典型的な半導体センサアレイのダイナミックレンジは、フィルムよりもずっ
と大きいので、センサのダイナミックレンジの一部しか利用しない露光で、条件
を満たす画像が得られる。それにもかかわらず、従来のデジタル写真において、
ダイナミックレンジにおけるその後の調整を可能にし、かつ、ノイズの問題を克
服するために、センサアレイの全ダイナミックレンジを使用することが望ましい
。熱雑音およびマイクロ電子素子内の他の要因によって個々のセンサ内に累積す
る無関係な電荷は、少数のフォトンしか蓄積しないセンサについて、より不具合
がある。

【００１１】 デジタル画像を得る以外に、デジタルカメラは、画像を撮像する場合に従来の
フィルムベースのカメラとほとんど同じように機能する。必要なものは、固有の
特性に基づいた新しい機能を提供し、画像の撮像に新しい技術を導入するデジタ
ルカメラである。

【００１２】 （発明の開示） （発明の概要） 本発明のデジタルカメラは、撮像される被写体の動きによって生ずるぶれを画
像から除去することができるセンサアレイを用いる。これは、シーンが撮像され
ている間、電荷がアレイ内の個々のセンサによって収集される速度をモニタする
ことによって達成される。もし、フォトンがそのセンサに衝突する速度が変化す
るなら、センサが受け取る画像の輝度は、変化せざるを得ない。画像の輝度を変
化させることは、撮像されている被写体が動いていることを意味する。センサア
レイに内蔵された回路が、画像輝度が変化していることを検知するとき、収集さ
れる電荷量が保護され、動きが検知された時間が記録される。収集される電荷量
は、１つの特定センサの正面にある液晶シャッター等の光学シャッターを閉じる
ことによって、または、電荷を記憶領域に移動させることによって保護されても
よい。露光が完了するとき、動きが検知されなかった画像部分は、通常のダイナ
ミックレンジの画像強度を有する。動きが検知された、従って、露光が完了する
前に露光が中断した画像部分は、ダイナミックレンジが減少する。露光が中断し
た各々のセンサに対応する各々の画素は、センサに対応する画素が画像全体のダ
イナミックレンジに対応する強度を有するように、センサが受け取った露光を線
形外挿することによって、適切な露光に調整される。従って、例えば、動きが検
知される前に、全露光時間の１０分の１の間しか露光されなかった特定のセンサ
に関しては、センサに対応する値が、１０の因数によって乗じられるであろう。

【００１３】 従来のデジタルカメラまたはフィルムベースカメラで撮像されるシーン内の動
きの結果物は、動いた被写体のぶれであり、その動く被写体が通過する画像部分
の覆いである。本発明のデジタルカメラに関して、露光中の被写体の動きの効果
は、単に、ダイナミックレンジを減じること、および、動いた被写体およびその
動く被写体によって覆われた画像部分に関連するノイズをやや増大させることで
ある。減じられたダイナミックレンジおよび増大する画像のノイズの効果は、動
きによって生じるぶれよりも見た目に明らかでない。

【００１４】 画像検知アレイは、好ましくは、アクティブ画素センサとして、ＣＭＯＳにお
いて実行される。ＣＭＯＳ技術は、安いコストを提供し、動きの検知を実行する
ために必要な追加のオンチップ回路の費用効率の高い実行、および、ぶれ除去機
能を可能にする。

【００１５】 本発明の目的は、被写体の動きによって生じるぶれを除去するデジタルカメラ
を提供することである。

【００１６】 本発明のもう１つの目的は、１回の露光中に、ぶれた画像とぶれる前の画像の
両方の画像を撮像できるデジタルカメラを提供することである。

【００１７】 本発明の更なる目的は、微光条件の下でぶれを減じるデジタルカメラを提供す
ることである。

【００１８】 本発明の更なる目的は、被写体の動きによるぶれ防止を組み込むデジタルカメ
ラ用の低コストデジタルセンサを提供することである。

【００１９】 （好ましい実施の形態の説明） 以下に、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。 特に、同様の部品には同様の符号が付されている図１から図６を参照すると、
図３には、写真の被写体であるシーン２０が示される。シーン２０内には、その
シーンのデジタル撮像中には静止したままである大きな四角２２がある。第２の
小さな四角２４は、露光の最初の１０％の間は静止しているが、その後、図３に
示されるように、経路２８に沿って、大きな四角２２を横断して、位置２６まで
一定の速度で動く。図４は、従来のデジタルカメラまたはフィルムによって記録
される際の図３のシーンを示す。図４における経路２８によって示されるように
、小さい四角２４の画像は、図４の画像を横断してぶれる。

【００２０】 図５に示されるように、望まれる画像は、小さな四角２４の動きによって生じ
るぶれが除去された状態の図３のシーン２０を示す。ぶれ防止の機構は、フォト
センサアレイ３２における個々のフォトセンサ３０のレベルで達成される。図６
は、長方形アレイに配置された５００個のセンサ３０を含む２０×２５個のセン
サ３０を含むフォトセンサアレイ３２を図式的に示す。アレイ内の個々のセンサ
３０は、単一の画像素子すなわち画素３４に対応する。

【００２１】 図７に示されるデジタルカメラ３６は、シャッター４０を通してセンサアレイ
３２に向かって風景２０の画像を投影するレンズ３８を有する。そのシャッター
４０は、電子的または機械的であってよい。センサアレイ３２は、個々のフォト
ンのシーン２０の別々の部分からの到着を検知できるセンサ３０を含む。従来の
デジタルカメラにおいて、個々のセンサは、センサアレイに向かって画像が投影
される期間中に特定のセンサにより受け取られるフォトンの数に比例する電荷を
累積する。各々の画素に関して、フォトンの数、すなわち、露光中に累積される
電荷の数は、その後、電圧として測定される。その電圧は、Ａ／Ｄコンバータに
よって、特定のセンサに当たるフォトンの数に対応するデジタル値に変換される
。その後、フォトンの数は、特定の画素の最終画像において、輝度と相関付けら
れる。

【００２２】 露光中における小さな四角２４等の被写体の動きは、センサに累積する電荷の
、時間に関する二次導関数をモニタすることによって検知できる。センサに累積
する電荷の時間に関する一次導関数は、フォトンが検知され、センサ上に電荷が
累積する速度を示す。累積電荷の時間に関する二次導関数は、センサ上の累積電
荷の速度における変化率を示す。もし、特定のフォトセンサに結像された被写体
の輝度が一定のままであるなら、センサに累積する電荷の蓄積率は、一定のまま
であり、従って、累積電荷の時間に関する二次導関数は０である。特定のセンサ
に関する累積電荷の二次導関数の値が０でないことは、特定のセンサがモニタし
ている画像の一部の輝度が変化していることを意味する。画像の一部の輝度が変
化している場合、輝度の変化は、撮像される被写体の動きに起因すると確実にみ
なせる。被写体の輝度の変化の他の唯一の原因は、被写体の照度の変化である。
典型的な画像が撮像される１／１０秒から１／１００秒の間に、被写体の照度の
変化があるとは考えられない。

【００２３】 一旦、動きが特定のセンサに検知されると、その動きの効果は、２つの値を記
憶することよって除去されうる。１つの値は、動きが検知される時間に対応する
、露光全体に占める割合としての値であり、もう１つの値は、動きが検知される
前にセンサによって受け取られた光の量に対応する値である。その後、各々のセ
ンサに対応する電圧を読み取る間または読み取った後に、動きが検知されたこれ
ら特定のセンサについての電圧値が、動きが検知される前に各々の特定のセンサ
によって受け取られた光の線形外挿に基づいて計算された値によって置換される
。

【００２４】 図６は、動きの検知が個々のセンサレベルで行われるアレイ３２が、図３に示
されるシーン２０に対して露光された後の、そのアレイの各々のセンサに対応す
る値を示す。図６において、各々の画素３４に割り当てられる値は、動きが特定
の画素３４に関して検知された時点で、センサによって記録される値、または、
特定のセンサで動きが全く検知されないなら、露光中の積分の最終値に相当する
画素値である。それらの数は、センサアレイ３２が記録できる最大輝度と比較し
たときの被写体の輝度を百分率で示す。大きな四角２２の表面輝度は６０であり
、小さな四角２４の表面輝度は４０であり、背景の表面輝度は２０である。

【００２５】 図３に示されるシーンにおいて、露光の最初の１０％の間には全く動きが起こ
らない。その後、小さな四角２４が、大きな四角２２に向かって一定の速度で動
き始める。小さな四角２４の移動速度は、大きな四角２２に向かって、露光が完
了するまで露光が５％追加される毎に、１画素、すなわち１つのセンサ分だけ動
くのに十分である。図５に示される最終画像において、背景に対応する各々の画
素に割り当てられる値は２０であり、小さな四角２４に対応する各々の画素に割
り当てられる値は４０であり、大きな四角２２に対応する各々の画素に割り当て
られる値は６０である。それ故、図６に示されるように実際に記録される値は、
特定のセンサによる露光の積分が動きを検知した結果中断したという事実を補正
するために、線形外挿による補正を要する。

【００２６】 ４の値を有する個々の画素４２は、小さな四角２４が右に動き、背景を露光し
、その検知された動きに応じて電荷の累積が中止する前の１０％の露光の間に小
さな四角２４を撮像したそれらのセンサを示す。動きが全く起こらないなら記録
されたであろう露光を線形外挿するために、実際に記録された値は、露光全体に
占める割合で割られ、４０の値が与えられる。次の列４４における画素は、１５
％の露光が完了するまで動きが検知されないので、６の値を有する。１５％は、
動きが発生する前の１０％と、動きは発生したが輝度の変化がないときの５％を
示す。小さな四角２４は、均一な輝度を有すると想定される。６の値は、１５％
で割られ、もし動きが全く起こらないならその四角が記録されたであろう値を示
す４０の値を得る。画素の第３の列４６は、露光の２０％が完了するまで動きが
検知されないので、８の値を有する。８の値は、２０％で割られ、４０の値が生
成される。

【００２７】 第４の列４８の画素は、前進する小さな四角２４によって覆われ、かつ、１０
％の露光をその背景の速度で受け取った背景を表わし、結果として２の値を得る
。その２の値は、１０％で割られ、結果として、画素４８に対して２０の値を得
る。小さな四角は、背景を横断して進むので、小さな四角が背景画素の前を動く
以前にその背景画素が累積する値は増加し、一方、背景画素が露光されたその露
光の割合も増す。従って、大きな四角２２のちょうど前にある画素の列５０は、
その値が８であり、全露光の４０％に達する露光を有する。また、８は４０％で
割られ、２０の背景レベルとなる。

【００２８】 小さな四角２４は、大きな四角２２を横切るので、小さな四角２４によって隠
れる画素の第１の列５３は、２７の値をもち、露光全体の４５％に相当する露光
を有し、表面輝度が６０である。同様に、動きが検知される全てのセンサが、フ
ォトンの累積を中止し、検知された露光を全露光長に対応する同等の露光に調整
するように正規化される。結果は、図５に示されるように、動きの結果の全てが
除去され、それによって、小さな四角２４の動きによって生じるぶれを除去する
。

【００２９】 もちろん、撮影される被写体の動きによって生じるぶれの防止は、損失がない
わけではない。ぶれの検知および除去に関連する積分期間の短さは、結果として
、ダイナミックレンジを減少させ、記録される信号上のノイズの効果を増大させ
る。これらの効果は、均一に照らされた大きな表面上でより顕著であるが、ぶれ
がどこで防止されたとしても、本質的に存在する。しかし、これら画像劣化の小
さな原因は、画像のぶれと比較して、ずっと顕著ではなく、かつ、美学的にずっ
と好ましい。

【００３０】 画像のぶれを除去する概念が、例えばＣＣＤアレイを含む多くの技術で実行さ
れる一方、もし、ＣＭＯＳファウンドリを利用する技術が採用されるなら、追加
のオンボード処理の必要性が、集積チップに最も効果的に組み込まれる。従って
、図１および図２等に示される好ましい実施の形態は、製造の容易さと、画素の
ノイズレベルを判断し、かつ、それを相殺する各々の画素における回路とを組み
合せることができるアクティブ画素センサである。アクティブ画素センサ技術の
実行は、多くの電荷結合素子に匹敵し、より解像度の高い、より大きい画像アレ
イを構成するために使用できる。

【００３１】 図１は、アクティブ画素センサの回路図である。図１において、ＮＭＯＳトラ
ンジスタ５４のドレインは、定電圧源５６に接続され、ＮＭＯＳトランジスタ５
４のソースは、フォトダイオード５８のカソードに接続され、フォトダイオード
５８のアノードは、接地される。

【００３２】 ＮＭＯＳトランジスタ６０のドレインは、定電圧源５６に結合され、第２のト
ランジスタ６０のソースは、第３のＮＭＯＳトランジスタ６４のドレインに結合
される。第２のＮＭＯＳトランジスタ６０のゲートは、フォトダイオード５８の
カソードに結合される。

【００３３】 図１に示されるアクティブ画素センサは、フォトダイオード５８を利用して、
光の強度を検知し、それを、電気信号に変換する。その後、その電気信号は、Ｎ
ＭＯＳトランジスタ６４のソースから出力される。アクティブ画素センサの動作
は、当業者によって理解される。

【００３４】 第１の期間中に、ＮＭＯＳトランジスタ６４は、トランジスタ６４のゲートに
印可される信号によってオンされる。その第１の期間中、ＮＭＯＳトランジスタ
５４はオンされず、ノード６６の電圧は、第２のＮＭＯＳトランジスタ６０およ
び第３のＮＭＯＳトランジスタ６４によって増幅され、よって、第３のＮＭＯＳ
トランジスタ６４のソースから第１の電圧が得られる。この第１の電圧は、ノイ
ズを示す。第２の期間において、第１のＮＭＯＳトランジスタ５４は、リセット
信号によってオンされる。フォトダイオード５８によって光誘導電流が生成され
、定電圧源５６から第１のＮＭＯＳトランジスタ５４およびフォトダイオード５
８を通って、接地に向かって流れる。それ故、ノード６６の電圧を、第２の電圧
まで充電する。第３の期間において、第１のＮＭＯＳトランジスタ５４はオフさ
れ、ノード６６の第２の電圧は、第２のＮＭＯＳトランジスタ６０および第３の
ＮＭＯＳトランジスタ６４によって増幅される。よって、端子から読み出される
値から第２の電圧が得られる。第２の電圧と第１の電圧との差は、フォトダイオ
ード５８によって検知される光の強度に対応する。

【００３５】 モニタノード６６に接続される動き検知回路６８は、フォトダイオード５８の
カソードにおける時間に関する電圧変化を検知する。動き検知回路６８は、ダイ
オード５８に対する光束が変化しているかどうかの判断に対応するノード６６に
おける電圧の二次導関数を抽出する。ダイオード５８に対して変化する光束は、
そのダイオードによって表示される画素に関して動きが生じていることを示す。
動きが検知されるとき、動き検知回路６８が、時間を記録し、余分な光がフォト
ダイオード５８に到達することを防ぐ液晶シャッター７０を閉じるために使用で
きる。時間は、ランプ電圧源７１の電圧を記憶することによって記録されてもよ
い。電圧源７１は、各々のフォトダイオード５８に関する動き検知回路６８に供
給される。電圧源７１は、露光が完了するまで、露光の最初から安定した比率で
絶えず上昇する。任意の瞬間に電圧源７１から得られる電圧は、経過した露光の
割合に対応する。動きが検知され、液晶シャッタ７０が閉められたとき、または
、ノード６６の値が記憶されるとき、電圧源７１の電圧が同時に記憶される。

【００３６】 液晶シャッタ７０は、動きが検知される前にフォトダイオードによって得られ
た値を保存する。その後、続けて、その動き以前の値が読み出される。この読み
出された値は、上述されたように、図６に示される画素４２、４４、４６、４８
、５０および５２の値に対応する。各々の画素毎に得られた値は、特定のフォト
ダイオード５８ごとに、記録された全露光の割合で割ることによって調整しなけ
ればならず、その割合は、ランプ電圧源７１から記録される値によって示される
。

【００３７】 ダイオードアレイにおける各々のフォトダイオード５８について、時間の値に
対応する電圧が読み取られてもよい。あるいは、各々のフォトダイオードに対し
て記録された電圧値は、フォトダイオードが露光された全露光の割合によって割
ることによって調整される。

【００３８】 多くの方法が、被写体が動くことによって画像がぶれることを防ぐために必要
な情報を収集するために使用できる。電圧または電荷は、露光の終わりに、また
は、動きが検知されるとすぐに記憶装置に移されることが可能である。露光の終
わりに、累積された電荷は、各々のフォトセンサ３０に対して順次読み出される
ことが可能である。平行に配置された記憶装置の集合が、電圧７１を記録するた
めに使用でき、それは、特定のフォトセンサに対応する電圧が記録される時間を
記録する。

【００３９】 液晶シャッタ７０が液晶シャッタアレイ（図示されない）の一部を形成すると
き、シャッターが閉められた時間を記録するために、液晶の起動が使用されても
よい。

【００４０】 また、動き検知およびぶれ防止が、センサアレイ内の個々のセンサレベルで生
じるように、動き検知回路６８が、問題の画素の値の線形外挿を判断し、かつ、
この値を直接リードアウトに供給するために必要な計算を、簡単に実行すること
も可能である。

【００４１】 フォトダイオード５８内に少量のノイズが存在しうるので、全電荷、従ってフ
ォトダイオードにおける電圧が小さい場合に、ノイズが、ノード６６における電
圧を、ゼロでない二次導関数を有するようにみせる場合がある。従って、動きの
検知の条件が、フォトダイオードによって受光された全ての検知光におけるノイ
ズの効果を考慮に入れる減少オフセットを含むことが望ましい。

【００４２】 従って、特定の画素に関して動きを検知する名目上の条件は、二次導関数が０
でないことであり、フォトンが個々のセンサによって捕らえられ、または、収集
される速度が変化することである。しかし、実際の装置においては、特に、積分
期間の始めあたりの、ノイズのランダム性、および、光の統計性が、フォトンの
収集速度を変化しているようにみせる可能性があるときには、ノイズが考慮され
なくてはならない。

【００４３】 図２は、順に接地７６に接続される、下にあるＮ型材料７４に結合されたＰ型
材料７２から成るＣＭＯＳフォトダイオード５８を示す。電圧は、導電ストリッ
プ７８によって供給される。その導電ストリップを通して、電圧が、Ｐ型材料に
印加される。Ｐ型材料に進入するフォトン８０は、電子対およびホール対を生成
する。そのホール対は、電子対をそのまま残して接地に移動する。電子対は、次
に図１のノード６６でモニタされる導電ストリップ７８における電圧を低減する
。

【００４４】 フォトセンサのアレイが、ビデオまたは動画を収集するために使用される場合
、被写体の動きによって生じるぶれの効果は、脳に重要な手掛かりを与える。こ
れらの手掛かりは、動画を見ることを容易にする。従って、単一のカメラが、動
画と静止画を両方とも撮像するために使用される場合、ぶれのある画像およびぶ
れのない画像の両方の画像を収集することは役立つ。このようにして、もしビデ
オの単一のフレームが望まれるなら、ぶれなしで示され得る。これは、動き検知
回路に、動きが検知される時間のノード６６における電圧をモニタおよび記録さ
せ、そうでないとしても、フォトダイオード５８によって収集される光の全体値
に影響を与えさせないことによって達成できる。その後、ぶれのないフレームを
構成することが望まれているとき、動き検知回路の結果は、オフチップで追加さ
れる。

【００４５】 ぶれ防止技術の実行は、例えばＣＣＤアレイで採用される、ＣＭＯＳまたは他
の製造システムにおいて実行できる種々のデバイスレベルの解決策を含んでもよ
いことが理解されるべきだ。さらに、ＣＭＯＳ実装に関して、フォトダイオード
５８によって記憶された電荷は、中間電荷記憶領域に移され、単独で、または、
ぶれの検知に続いて収集される画像のぶれ部分とともに順次読み出されてもよい
。

【００４６】 概念的には、ぶれ防止機能を持つフォトアレイは、調整可能マスクに結合され
た感光アレイとしてみなされてもよいことが理解されるべきだ。その調整可能マ
スクは、フォトアレイの一部を、動いている画像の一部から保護するために使用
される。そのマスクおよびフォトアレイは、さらに、調整可能マスクの効果を補
償するために必要とされる画像強度の選択的向上システムに結合される。

【００４７】 デジタルカメラの生成物として形成される画像における１つの特定の画素は、
色を記録するため、または、他の理由のために、多くの実センサから集められた
情報を使用してもよいことが理解されるべきだ。他方、もし、デジタルズーム機
能が使用されるなら、単一のセンサが、記録されたデジタル画像における複数の
画素に対応してもよい。ここでは、特定のセンサとデジタル画像の特定の画素と
の間に明確な相関が存在する限り、画素とセンサとの１対１の対応が存在すると
定義される。

【００４８】 本発明は、本明細書で図示され説明された特定の構成および変形に限定されず
、特許請求の範囲に近いその変形等を含む。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のフォトダイオードアレイの一部の回路図である。

【図２】 図１のフォトダイオードの図式的な等角図。

【図３】 デジタルカメラによって撮像される、動く要素を持つシーンの図
式的な図。

【図４】 従来のデジタルカメラによって得られる図３のシーンの画像を示
す図。

【図５】 本発明の装置および方法を採用するデジタルカメラによって得ら
れる図３のシーンのデジタル画像。

【図６】 本発明のセンサアレイに採用される個々のフォトダイオードセン
サによって記録される電圧の図式的な図。

【図７】 図３に示されるシーンの画像を形成するデジタルカメラの図式的
な図。

【符号の説明】

２２ 大きな四角 ２４ 小さな四角 ３２ センサアレイ ３６ デジタルカメラ ３８ レンズ ４０ シャッター

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 写真の被写体の動きによって生じるぶれを防止する回路を組
   み込んだデジタルカメラであって、 撮像アレイに配列された複数のフォトセンサと、 前記撮像アレイに画像を投影する写真レンズと、 プログラム可能なメモリと を備え、 各々の前記フォトセンサは、そのフォトセンサによって受け取られるフォトン
   の数に比例した第１の値を生成し、 前記撮像アレイにおける各々の前記フォトセンサは、そのフォトセンサによっ
   て受け取られるフォトンの数に比例した前記第１の値の時間に関する二次導関数
   を計算できる１つの回路に接続され、 前記メモリは、各々の前記回路に接続され、各々の前記フォトセンサに関する
   露光時間の長さに対応した、各々の前記フォトセンサに関する少なくとも１つの
   時間値を記憶し、 各々の前記回路に接続された各々の前記フォトセンサに関する露光時間の前記
   長さは、動きが検知されたことを示す選択基準を満たした前記第１の値の前記二
   次導関数によって定められるデジタルカメラ。
2. 【請求項２】 前記第１の値は電圧であり、各々の前記フォトセンサはフォ
   トダイオードである請求項１に記載のデジタルカメラ。
3. 【請求項３】 さらに、複数の前記フォトセンサの各々の正面に液晶シャッ
   タを備える請求項１に記載のデジタルカメラ。
4. 【請求項４】 前記フォトセンサは、ＣＭＯＳ技術に基づく請求項１に記載
   のデジタルカメラ。
5. 【請求項５】 前記フォトセンサは、アクティブ画素センサである請求項４
   に記載のデジタルカメラ。
6. 【請求項６】 写真の被写体の動きによって生じる画像のぶれを防止する方
   法であって、 選択期間中に、フォトセンサのアレイ上に画像を形成するステップと、 前記選択期間中に、各々の前記センサに関して、そのセンサにフォトンが衝突
   する速度に比例した少なくとも１つの第１の値をモニタし、その第１の値の二次
   導関数を計算するステップと、 前記選択期間中に、各々の前記センサに関して、前記第１の値の二次導関数を
   計算し、その二次導関数と、動きと判定する基準とを比較するステップと、 前記選択期間中に、各々の前記センサに関して、動きが検知されるという条件
   下において、前記二次導関数が動きと判定する前記基準を満たすという理由で、
   経過した前記選択期間の割合に対応する第２の値を記録し、かつ、前記第１の値
   を記録するステップと を含む方法。
7. 【請求項７】 前記第１の値を記録するステップが、前記センサに光が入射
   することによって前記第１の値が変化することを防ぐために、液晶シャッタを閉
   じるステップを含む請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記第２の値は、露光中、線形に増加する電圧である請求項
   ６に記載の方法。
9. 【請求項９】 さらに、処理画像を形成するステップを含み、 その画像を構成する各々の画素は、前記アレイにおける１つのセンサに対応し
   、 その処理画像を形成するステップが、 動きがセンサで検知されなかった場合には、各々の前記画素に対し、各々のセ
   ンサによって検知される光に比例する１つの値を割り当てるステップと、 動きが特定のセンサについて検知された場合に、経過した露光の割合によって
   割られた前記第１の値の記録物に等しい１つの値を割り当てるステップと を含む請求項６に記載の方法。
10. 【請求項１０】 写真の被写体の動きによって生じる画像のぶれを防止する
    方法であって、 選択期間中に、フォトセンサの１つのアレイに画像を形成するステップと、 前記選択期間中に、各々のセンサに関して、前記センサのフォトン収集速度を
    モニタするステップと、 各々の前記センサに関して、前記フォトン収集速度が選択された量よりも多く
    変化するという条件下で、収集されるフォトンに比例した第１の値を記録し、か
    つ、経過したその選択時間の割合に比例する第２の値を記録するステップと、 各々のセンサに関して、前記フォトン収集速度が選択された量よりも多く変化
    しない場合に、前記選択期間全体にわたって収集されるフォトンに比例する第３
    の値を記録するステップと を含む方法。
11. 【請求項１１】 さらに、記憶媒体において、その各々が前記センサアレイ
    の１つのセンサと１対１の対応を有する複数の画素から成る画像を作るステップ
    と、 １つの特定の画素に対応するセンサが、そのセンサに関して記録された第１お
    よび第２の値を有するとき、特定の前記画素に、前記第２の値によって割られた
    前記第１の値に比例する値を割り当て、かつ、１つの特定の画素が、その画素に
    関して記録された第３の値を有するとき、特定の前記画素に、前記第３の値に比
    例する値を割り当てるステップと を含む請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記第１の値を記録するステップが、前記フォトセンサに
    によって収集されたフォトンが前記第１の値の記録物を形成するように、液晶シ
    ャッタを閉めるステップを含む請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 さらに、前記フォトン収集速度が選択された量よりも多く
    変化するという条件を満たし、そのために前記第１の値および前記第２の値が記
    録された各々のセンサに関して、前記選択期間全体にわたって収集されるフォト
    ンに比例する第４の値を記録するステップを含む請求項１１に記載の方法。
14. 【請求項１４】 さらに、複数の連続する画像を記録して動画を形成するス
    テップと、 動画として見られるときは、ぶれが個々の画像から除去されず、静止画として
    見られるときは、ぶれが各々のフレームから除去されるように、その動画を記憶
    媒体に記憶するステップと を含む請求項１３に記載の方法。