JP2005086488A - 電子スチルカメラおよび画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】夜景を背景とする撮影時のノイズを抑えるようにした電子スチルカメラを得る。
【解決手段】ＣＰＵ１８は、一度の撮影開始指示に応じて、フラッシュ撮影およびフラッシュオフ撮影を続けて行う。フラッシュ撮影時において、ＣＰＵ１８は、主要被写体である人物が適正に露光される最低限の撮像感度を設定する。最低限の撮像感度にすることで、ノイズの影響を極力抑えることができる。フラッシュオフ撮影時において、ＣＰＵ１８は、手ブレが問題とならない露光時間（たとえば、１／４秒）で背景となる夜景が適正に露光されるように、撮像感度をＩＳＯ４００相当に高める設定をする。夜景露光時の手ブレを軽減できる上に、主要被写体である人物１１に重畳するノイズが目立たなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子スチルカメラおよび電子画像を処理するプログラムに関する。

ＣＣＤイメージセンサなどで構成される撮像素子は、限られた素子サイズの中で画素数を増加させると、１画素当たりの受光面積が小さくなる。このため、各画素の集光量が減少することにより、素子サイズが大きな撮像素子に比べて撮像感度が低下する。このような撮像素子を備える電子カメラで、夜景を背景とするスローシンクロ撮影をする場合を想定する。撮影時に閃光装置を発光させると、閃光装置による照明光が届きやすい近景に対応する主要被写体は適正露出で撮影される。照明光が届きにくい背景で適正露出を得るためには、長い露光時間が必要である。露光時間は、撮像素子の感度が低いほど長く必要であるが、長い露光時間は手ブレ発生の要因になりやすい。露光時間を短縮させるために撮像感度を高めると、撮影画像にノイズが重畳しやすくなるという問題もある。

特許文献１には、閃光装置を発光させる撮影と閃光装置を発光させない撮影とをそれぞれ行い、両撮影画像の相関を検出し、検出した相関に基づいて撮影画像を補正する技術が記載されている。

特開２０００−１０２０２２号公報

閃光装置を発光させて撮影した画像と、閃光装置を発光させないで撮影した画像とを用いて撮影画像を補正しても、補正前の画像のノイズが消えることはない。

本発明による電子スチルカメラは、被写体像を撮像する撮像手段と、主要被写体を照明する閃光装置を用いる撮影時の撮像感度を所定範囲の中で最低の第１の撮像感度に設定するとともに、閃光装置を用いない撮影時の撮像感度を所定の露光時間で夜景を適正露出にする第２の撮像感度に設定する感度制御手段と、一度の撮影指示に応じて、閃光装置を用いる撮影と閃光装置を用いない撮影とを続けて行うように、撮像手段および感度制御手段をそれぞれ制御する撮影制御手段とを備えることを特徴とする。
上記電子スチルカメラはさらに、主要被写体までの距離を検出する測距手段と、測距手段による測距値および閃光装置のガイドナンバーを用いて露出演算を行う演算手段とを備えてもよい。この場合の感度制御手段は、演算手段によって演算され、主要被写体を適正露出にするために必要な最低の撮像感度を第１の撮像感度とすることもできる。
電子スチルカメラはさらに、撮影レンズのフォーカス調節を行うフォーカス調節手段を備えてもよい。この場合の撮影制御手段は、閃光装置を用いる撮影時のフォーカス位置を主要被写体に対応させるとともに、閃光装置を用いない撮影時のフォーカス位置を主要被写体および無限遠のいずれか一方に対応させるように、フォーカス調節手段をさらに制御することもできる。
上記所定の露光時間は、手ブレ限界の露光時間としてもよい。
本発明による画像処理プログラムは、所定範囲の中で最低の第１の撮像感度に設定された撮像手段によって閃光装置を用いて撮影された第１の画像のデータと、手ブレ限界の露光時間で夜景を適正露出にする第２の撮像感度に設定された撮像手段によって閃光装置を用いずに撮影された第２の画像のデータとを、対応する画素データを足し合わせるように合成する処理をコンピュータ装置で実行することを特徴とする。
本発明による電子スチルカメラは、被写体像を撮像する撮像手段と、主要被写体を照明する閃光装置を用いる撮影時の撮像感度を所定範囲の中で最低値に設定する感度制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明による電子スチルカメラでは、夜景を背景とする撮影画像のノイズを抑え、高品位の画像を得ることができる。
本発明による画像処理プログラムでは、夜景を背景とする高品位の画像を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による電子スチルカメラのブロック図である。電子スチルカメラを制御するＣＰＵ１８は、後述する各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づいて制御信号を各ブロックへ出力する。撮像素子１０は、ＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。撮像素子１０は、撮影レンズ（不図示）を通過した被写体光による像を撮像し、撮像信号をアナログ信号処理回路１１へ出力する。撮像素子１０は、ドライバ１６からの駆動信号によって所定の動作タイミングで駆動される。ドライバ１６は、タイミングジェネレータ１７で生成されるタイミング信号によって駆動される。

アナログ信号処理回路１１は、アナログ撮像信号に対してゲインコントロール、雑音除去等のアナログ処理を施し、アナログ処理後の信号をＡ／Ｄ変換回路１２へ出力する。Ａ／Ｄ変換回路１２は、アナログ撮像信号をディジタル信号に変換する。アナログ信号処理回路１１およびＡ／Ｄ変換回路１２は、タイミングジェネレータ１７で生成されるタイミング信号によってそれぞれの動作タイミングが制御される。

電子スチルカメラは、撮像感度を所定の範囲内で変更可能に構成されている。撮像感度とは、撮像素子１０の各画素に蓄積される信号電荷を検出する感度、もしくはアナログ信号処理回路１１内の増幅回路のゲインを変化させる被制御量のことをいう。撮像感度は、相当するＩＳＯ感度値で示される。

ＡＳＩＣなどで構成される画像処理回路１３は、ディジタル変換後の信号に所定の画像処理を行う。画像処理は、輪郭補償処理、ガンマ補正処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理を含む。バッファメモリ１９は、画像処理回路１３によって信号処理される前の画像データや信号処理された後の画像データを一時的に格納する。圧縮回路１４は、バッファメモリ１９に格納されている画像データをＪＰＥＧなどの形式で圧縮する圧縮処理、圧縮処理後のデータを伸長する伸長処理を行う。圧縮処理や伸長処理が行われた画像データも、バッファメモリ１９内に格納される。

表示画像作成回路２０は、バッファメモリ１９に一時格納されている画像データを用いてモニタ２１に表示するための表示画像データを生成し、生成した表示画像データを表示モニタ２１へ出力する。表示モニタ２１は、ＬＣＤなどで構成され、入力された表示画像データによる再生画像を表示する。

記録媒体２７は、電子スチルカメラに着脱可能なフラッシュメモリなどによって構成される。記録媒体２７は、バッファメモリ１９に格納されている画像データを記録する。

半押しスイッチ２８は、不図示のレリーズボタンの押下げ操作に連動して半押し操作信号をＣＰＵ１８へ出力する。レリーズスイッチ２９は、レリーズボタンの押下げ操作に連動して全押し操作信号をＣＰＵ１８へ出力する。メインスイッチ２２は、電源オン／オフを切換えるための操作信号をＣＰＵ１８へ出力する。モードスイッチ３０は、閃光装置の動作モード切換え操作に応じて、少なくとも夜景を背景とする撮影モードのオン／オフを切換えるための操作信号をＣＰＵ１８へ出力する。

ＣＰＵ１８は、電子スチルカメラに撮影レンズ（不図示）が装着されると、レンズ通信回路２３を介して撮影レンズ側のＣＰＵと通信を行うように構成されている。レンズに設定されている絞り値や距離環などの情報がＣＰＵ１８に送信される。ＣＰＵ１８はさらに、電子スチルカメラに閃光装置（不図示）が装着されると、閃光装置通信回路２４を介して閃光装置側のＣＰＵと通信を行うように構成されている。閃光装置のガイドナンバなどの情報がＣＰＵ１８に送信される。閃光装置は、ＣＰＵ１８から閃光装置通信回路２４を介して送信される発光タイミングおよび発光量を示す制御信号に基づいて、所定の光量で発光するように構成されている。

測光回路２５は、被写体光量を検出して被写体輝度を算出し、算出結果をＣＰＵ１８へ出力する。焦点検出装置２６は、撮影レンズによる焦点検出状態を検出し、検出情報をＣＰＵ１８へ送出する。

上述した電子スチルカメラは、夜景を背景とする撮影モードがオンにされると、閃光装置を発光させるフラッシュ撮影と閃光装置を発光させないフラッシュオフ撮影とを続けて行う。夜景を背景とする撮影モードがオフにされると、閃光装置を発光させるフラッシュ撮影および閃光装置を発光させないフラッシュオフ撮影のうち、いずれか一方の撮影を行う。撮影時に閃光装置を発光させるか否かは、モードスイッチ３０により設定されている閃光装置の動作モードによって決定される。

本発明は、夜景を背景とする撮影モードにおける撮影、すなわち、一度の撮影開始指示に応じてフラッシュ撮影およびフラッシュオフ撮影を続けて行うとともに、それぞれの撮影時に必要最低限の撮像感度にすることに特徴を有する。

ＣＰＵ１８で行われる撮影処理の流れについて、図２のフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ１８は、夜景を背景とする撮影モードに設定された状態で、半押しスイッチ２８から半押し操作信号が入力されると図２による処理を開始する。なお、モードスイッチ３０による閃光装置の動作モード設定は、あらかじめ図２による処理と別に行われている。

図２のステップＳ１１において、ＣＰＵ１８は、シャッターボタン（レリーズボタン）が押下される、すなわち、レリーズスイッチ２９から全押し操作信号が入力されると、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２において、ＣＰＵ１８は、焦点検出装置２６から入力される焦点検出情報に基づいて、主要被写体である人物までの測距処理を行い、ステップＳ１３へ進む。測距値は、フォーカスレンズを合焦位置へ移動させる際のレンズ駆動量の演算や露出演算に使用される。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ１８は、最低設定感度において人物に適正露光を与えられるか否かを判定する。最低設定感度は、電子スチルカメラに設定できる撮像感度の最低値であり、本実施形態ではＩＳＯ５０相当である。ＣＰＵ１８は、閃光装置のガイドナンバおよび測距値を用いて露出演算を行い、設定されているシャッタ速度（たとえば、１／６０秒）および設定されている絞り値で主要被写体が適正露出となる場合にステップＳ１３を肯定判定し、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４において、ＣＰＵ１８は、撮像感度を最低値のＩＳＯ５０相当に設定し、ステップＳ１７へ進む。

一方、ＣＰＵ１８は、主要被写体が適正露出とならない場合（主として閃光装置による発光量が不足する場合）にステップＳ１３を否定判定し、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５において、ＣＰＵ１８は、主要被写体を適正露出にするために最低限必要な撮像感度を算出し、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６において、ＣＰＵ１８は、撮像感度をステップＳ１５で算出した値に高める設定を行い、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７において、ＣＰＵ１８は、閃光装置を発光させてフラッシュ撮影を行う。具体的には、撮影レンズ内のフォーカスレンズ（不図示）を主要被写体に対応する合焦位置へ移動させ、ドライバ１６に電荷蓄積開始を指示し、閃光装置通信回路２４を介して閃光装置へ発光指示を送信し、電荷蓄積を開始してから経過した時間がシャッター速度に対応する時間（この場合は１／６０秒）に達すると、ドライバ１６に電荷蓄積終了を指示する。ＣＰＵ１８はさらに、ドライバ１６に対して電荷読み出し（吐き出し）を指示してステップＳ１８へ進む。これにより、バッファメモリ１９にフラッシュ撮影による画像データ（画像１とする）が格納される。

図３は、画像１を説明する図である。図３において、主要被写体である人物１１は、閃光装置からのフラッシュ光が照射され、適正に露光されている。背景の街灯１２および建物１３は、露光アンダーになっている。

図２のステップＳ１８において、ＣＰＵ１８は、撮像感度を夜景露光用の値（たとえば、ＩＳＯ４００相当）に設定し、ステップＳ１９へ進む。夜景露光用の撮像感度値は、あらかじめＣＰＵ１８内に格納されている。なお、測光回路２５から入力される輝度情報に基づいて露出演算を行い、夜景露光用の撮像感度を決定してもよい。

ステップＳ１９において、閃光装置を発光させないフラッシュオフ撮影を行う。具体的には、撮影レンズ内のフォーカスレンズ（不図示）を無限遠に対応するフォーカス位置へ移動させ、ドライバ１６に電荷蓄積開始を指示し、電荷蓄積を開始してから経過した時間がシャッター速度に対応する時間（たとえば、１／４秒）に達すると、ドライバ１６に電荷蓄積終了を指示する。ＣＰＵ１８はさらに、ドライバ１６に対して電荷読み出し（吐き出し）を指示してステップＳ２０へ進む。これにより、バッファメモリ１９にフラッシュオフ撮影による画像データ（画像２とする）が格納される。

図４は、画像２を説明する図である。図４において、主要被写体である人物１１は、フラッシュ光が照射されないので露光アンダーになっている。背景の街灯１２は、ランプ部分が夜景撮影として適正に露光されている。背景の建物１３についても、夜景撮影として適正に露光されている。

図２のステップＳ２０において、ＣＰＵ１８は、画像１および画像２を合成してステップＳ２１へ進む。２つの画像の合成処理は、両画像間で対応する画素データをそれぞれたし合わせることによって行う。

図５は、合成処理後の画像を説明する図である。図５において、主要被写体である人物１１は、画像１による画素データによって適正露光が得られている。背景の街灯１２および建物１３は、それぞれ画像２による画素データによって夜景撮影として適正に露光されている。画像１および画像２間で共通に露光アンダーの部分は、画素データをたし合わせた後も露光アンダーである。

図２のステップＳ２１において、ＣＰＵ１８は、合成処理後の画像データについて所定の画像処理および圧縮処理を行うように指示し、処理後の画像データをファイルとして記録媒体２７に記録し、図２による処理を終了する。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子スチルカメラは、一度の撮影開始指示（ステップＳ１１）に応じて、閃光装置を発光させるフラッシュ撮影（ステップＳ１７）、および閃光装置を発光させないフラッシュオフ撮影（ステップＳ１９）を続けて行うようにした。この結果、撮影するたびに閃光装置の発光／非発光の設定を変えて２回のレリーズ操作を行うことなしに、フラッシュ撮影画像およびフラッシュオフ撮影画像をそれぞれ得ることができる。

（２）フラッシュ撮影時において、主要被写体である人物１１が適正に露光される最低限の撮像感度を設定した（ステップＳ１４、ステップＳ１５およびステップＳ１６）。一般に、撮像素子１０の感度を高く設定するとノイズによる画質劣化が生じやすくなる。これに対して本実施形態では、最低限の撮像感度に設定するようにしたのでノイズの影響を極力抑えることができ、人物１１に関して高品位の画像を得ることができる。

（３）フラッシュオフ撮影時において、手ブレが問題とならない露光時間（たとえば、１／４秒）で背景となる夜景が適正に露光されるように、撮像感度をＩＳＯ４００相当に高める設定をした（ステップＳ１８）。フラッシュオフ撮影時の撮像感度Ｓ(OFF)は、フラッシュ撮影時の撮像感度Ｓ(ON)、手ブレ限界の露光時間Limit,および撮像感度Ｓ(ON)で夜景の適正露光に必要な時間Ｔを用いて次式（１）で算出される。
Ｓ(OFF)＝Ｓ(ON)×Ｔ／Limit （１）
たとえば、Limitを１／４秒、Ｔを２秒、Ｓ(ON)をＩＳＯ５０相当とすれば、Ｓ(OFF)＝５０×８＝４００（ＩＳＯ）相当が得られる。夜景露光時の手ブレを軽減できる上に、主要被写体である人物１１は露光アンダーなので、人物１１に重畳するノイズが目立たない。

（４）フラッシュ撮影による画像１（図３）のデータと、フラッシュオフ撮影による画像２（図４）のデータとを対応する画素ごとにそれぞれたし合わせて合成した（図５）ので、主要被写体である人物１１、および背景となる夜景１２、１３に関して適正露光が得られる。いわゆるスローシンクロ撮影の場合と同様の作画効果が得られるが、従来のスローシンクロ撮影画像に比べて、主要被写体に重畳されるノイズが少ない上に、背景となる夜景の手ブレも生じにくく、高品位の画像を得ることができる。

（５）フラッシュオフ撮影時（ステップＳ１９）に、撮影レンズ内のフォーカスレンズ（不図示）を無限遠に対応する位置へ移動させるようにしたので、背景にピントを合わせて撮影することができる。

上述した説明では、閃光装置を発光させるフラッシュ撮影を行った後に、閃光装置を発光させないフラッシュオフ撮影を行うようにしたが、撮影順序を逆にしてもよい。

電子スチルカメラは、閃光装置を内蔵するカメラであっても、外付けの閃光装置を使用するタイプのカメラでもいずれでもよい。

フラッシュオフ撮影時（ステップＳ１９）のフォーカス調節位置は、無限遠に対応するフォーカス位置へ移動させずに、フラッシュ撮影時（ステップＳ１７）の主要被写体に対応するフォーカス位置のままにしてもよい。

フラッシュオフ撮影時（ステップＳ１９）のフォーカス調節位置を、無限遠に対応するフォーカス位置、および主要被写体に対応するフォーカス位置のいずれかに選択できるようにしてもよい。

上記電子スチルカメラは、フラッシュ撮影による画像１（図３）のデータと、フラッシュオフ撮影による画像２（図４）のデータとを合成し、合成処理後の画像（図５）のデータを記録媒体２７に記録するようにした。この代わりに、画像１（図３）のデータと、フラッシュオフ撮影による画像２（図４）のデータとをそれぞれ記録媒体２７に記録してもよい。この場合には、画像データによる画像の再生表示を行う画像再生装置（画像処理装置）で、フラッシュ撮影による画像１のデータと、フラッシュオフ撮影による画像２のデータとを合成させる（ステップＳ２０に相当）とよい。

上述したステップＳ２０による処理、およびステップＳ２１による処理を行う画像処理プログラムをパソコンなどに実行させることによって、画像再生装置（画像処理装置）を構成してもよい。

一度の撮影開始指示に応じてフラッシュ撮影とフラッシュオフ撮影とを続けて行うようにしたが、スローシンクロ撮影と同様の作画を必要としない場合には、主要被写体である人物１１を適正に露光するように最低限の撮像感度を設定し、フラッシュ撮影のみを行ってもよい。最低限の撮像感度に設定することでノイズの影響を極力抑え、人物１１に関して高品位の画像を得ることができる。

特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。撮像手段は、たとえば、撮像素子１０およびアナログ信号処理回路１１によって構成される。感度制御手段、撮影制御手段および演算手段は、たとえば、ＣＰＵ１８によって構成される。測距手段およびフォーカス調節手段は、たとえば、焦点検出装置２６およびＣＰＵ１８によって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明の一実施の形態による電子スチルカメラのブロック図である。 ＣＰＵで行われる撮影処理の流れを説明するフローチャートである。 フラッシュ撮影された画像を説明する図である。 フラッシュオフ撮影された画像を説明する図である。 合成処理後の画像を説明する図である。

符号の説明

１０…撮像素子
１１…アナログ信号処理回路
１８…ＣＰＵ
１９…バッファメモリ
２４…閃光装置通信回路
２５…測光回路
２６…焦点検出装置
２９…レリーズスイッチ
３０…モードスイッチ

Claims (6)

1. 被写体像を撮像する撮像手段と、
   主要被写体を照明する閃光装置を用いる撮影時の撮像感度を所定範囲の中で最低の第１の撮像感度に設定するとともに、前記閃光装置を用いない撮影時の撮像感度を所定の露光時間で夜景を適正露出にする第２の撮像感度に設定する感度制御手段と、
   一度の撮影指示に応じて、前記閃光装置を用いる撮影と前記閃光装置を用いない撮影とを続けて行うように、前記撮像手段および前記感度制御手段をそれぞれ制御する撮影制御手段とを備えることを特徴とする電子スチルカメラ。
2. 請求項１に記載の電子スチルカメラにおいて、
   前記主要被写体までの距離を検出する測距手段と、
   前記測距手段による測距値および前記閃光装置のガイドナンバーを用いて露出演算を行う演算手段とをさらに備え、
   前記感度制御手段は、前記演算手段によって演算され、前記主要被写体を適正露出にするために必要な最低の撮像感度を前記第１の撮像感度とすることを特徴とする電子スチルカメラ。
3. 請求項１または２に記載の電子スチルカメラにおいて、
   撮影レンズのフォーカス調節を行うフォーカス調節手段をさらに備え、
   前記撮影制御手段は、前記閃光装置を用いる撮影時のフォーカス位置を前記主要被写体に対応させるとともに、前記閃光装置を用いない撮影時のフォーカス位置を前記主要被写体および無限遠のいずれか一方に対応させるように、前記フォーカス調節手段をさらに制御することを特徴とする電子スチルカメラ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の電子スチルカメラにおいて、
   前記所定の露光時間は、手ブレ限界の露光時間であることを特徴とする電子スチルカメラ。
5. 所定範囲の中で最低の第１の撮像感度に設定された撮像手段によって閃光装置を用いて撮影された第１の画像のデータと、手ブレ限界の露光時間で夜景を適正露出にする第２の撮像感度に設定された前記撮像手段によって前記閃光装置を用いずに撮影された第２の画像のデータとを、対応する画素データを足し合わせるように合成する処理をコンピュータ装置で実行することを特徴とする画像処理プログラム。
6. 被写体像を撮像する撮像手段と、
   主要被写体を照明する閃光装置を用いる撮影時の撮像感度を所定範囲の中で最低値に設定する感度制御手段とを備えることを特徴とする電子スチルカメラ。
   

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