JP2007033543A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露出を決定する組合せの選択範囲を、手ぶれの状況に適切に対応させた撮影装置を提供する。
【解決手段】デジタルカメラ１００において、ＣＣＤ固体撮像素子１１２上に被写体像を結像する焦点距離可変の撮影レンズ１１１３と、撮影前の手ぶれを検出することにより撮影時の手ぶれを予測する角速度検出センサ１１０１と、手ぶれ検出結果と撮影レンズ１１１３の撮影時の焦点距離との双方に応じて異なる最長シャッタ秒時以内に制限されたシャッタ秒時を採用して露出を制御するメインＣＰＵ１１０とを備える。
【選択図】 図７

Description

本発明は、撮像素子を備え、その撮像素子上に被写体像を結像して画像信号を生成する撮影装置に関する。

近年、撮影レンズを経由して入射してきた被写体光をＣＣＤ撮像素子やＭＯＳ撮像素子等の撮像素子で捉えて画像信号を生成する、いわゆるデジタルカメラが急速に普及してきている。このデジタルカメラでは、従来の写真フイルムを装填してその写真フイルム上に写真撮影を行なうタイプのカメラと同様、露出を決定する条件であるシャッタ秒時や絞り値の組合せを被写体の明るさや撮影者の好みに応じて選択でき、さらに従来のカメラに比べ一層の小型化、軽量化が可能である。

デジタルカメラが小型化、軽量化されるに伴いクローズアップされてきた大きな問題の１つは、手ぶれの問題である。デジタルカメラが小型化、軽量化されてくると撮影時にどうしてもカメラが動きがちとなり、手ぶれが一層発生しやすい状況となっている。

この手ぶれの問題を解決する試みが種々提案されている（特許文献１、２参照）。

特許文献１には、ぶれ補正装置を備えたカメラにおいて、ぶれ補正装置を駆動しながらスローシンクロ撮影を行なう時のシャッタ秒時を、ぶれ補正装置の能力限界から予め定められた最長シャッタ秒時よりも短くして被写体のぶれを抑える技術が開示されている。また特許文献２には、動画像の撮影において被写体像の動きを検出することで被写体像のぶれを抑える技術が開示されている。
特開平７−２８１２３９号公報 特開平５−７３２８号公報

しかしながら、特許文献１のカメラでは、ぶれ補正装置を駆動するときの最長シャッタ秒時が手ぶれ補正装置の能力限界で定められているため、露出を決定する条件の選択範囲はぶれ補正装置を駆動しただけで狭まってしまう。また、特許文献２の技術は、被写体像の動き検出の結果により、動画像におけるフィールドごとの画像間相互のぶれを補正するものであり、静止画像に相当する１フィールドの画像での被写体像のぶれを抑えることはできない。

本発明は上記事情に鑑み、静止画撮影時での被写体像のぶれを低減しつつ、露出を決定する条件の選択範囲が広い撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の撮影装置のうちの第１の撮影装置は、撮影素子と、この撮像素子上に被写体像を結像する焦点距離可変の撮影レンズとを備え、結像された被写体像に応じて画像信号を生成する撮影装置であって、
撮影前の手ぶれを検出することにより撮影時の手ぶれを予測する手ぶれ検出部と、
上記手ぶれ検出部による手ぶれ検出結果と上記撮影レンズの撮影時の焦点距離との双方に応じて異なる最長シャッタ秒時以内に制限されたシャッタ秒時を採用して露出を制御する露出制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第１の撮影装置では最長シャッタ秒時が手ぶれ検出結果と焦点距離との双方に応じて異なるため、最長シャッタ秒時が能力限界に合わせて一律に短くされる場合に比べ、より広い範囲から露出を決定する条件を採用して露出を決定することが可能になる。例えば、初心者による撮影など手ぶれが大きい状況では、最長シャッタ秒時を短くすることより短いシャッタ秒時が採用されるようにし、逆に、上級者による撮影など手ぶれが小さい状況では長いシャッタ秒時も採用されるようにして、より被写界深度の深い大きな絞り値を組み合わせることにより広範囲にピントを合わせて撮影を行なうことが可能になる。

ここで、本発明の第１の撮影装置において、上記露出制御部は、上記手ぶれ検出部による手ぶれ検出結果と上記撮影レンズの撮影時の焦点距離との双方に応じた最長シャッタ秒時と設定可能ないずれの絞り値との組合せであっても露出アンダの場合に撮影感度を上げるものであることが好ましい。

画像信号に対するノイズの影響は、撮影感度が低いほど小さい。ここで、シャッタ時間が、採用可能な上限の最長シャッタ秒時まで長くなってもなお露出アンダの場合にはじめて高い撮影感度を採用するので、手ぶれを低減しつつも、可能な限り低い撮影感度を維持してノイズの少ない撮影を行なうことができる。

また、上記目的を達成する本発明の撮影装置のうちの第２の撮影装置は、撮影素子上に被写体像を結像して画像信号を生成する撮影装置であって、
撮影前の被写体像の動きを検出することにより撮影時の被写体像のぶれを予測するぶれ検出部と、
上記ぶれ検出部による被写体像の動きの検出結果に応じて異なる最長シャッタ秒時以内に制限されたシャッタ秒時を採用して露出を制御する露出制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第２の撮影装置によれば、露出を決定する条件の選択範囲を、角速度検出センサ等の手ぶれ検出手段を用いることなく被写体像のぶれに適切に対応させることができる。また、被写体像のぶれには、撮影装置の姿勢変動である手ぶれによるものの他に、被写体そのものが動くことによるものがあるが、本発明の第２の撮影装置によれば、露出を決定する条件の選択範囲を、被写体が動くことによる被写体像のぶれにも対応させることができる。

ここで、本発明の第２の撮影装置において、上記ぶれ検出部は、撮影画角内の複数の領域の中から選択されたいずれかの領域について被写体像の動きを検出するものであることことが好ましい。

撮影画角内の複数の領域の中から例えば注目度が高い部分としていずれかの領域が選択された場合に、この領域について被写体像のぶれを検出することにより、この領域での被写体像のぶれに合わせた露光条件の組合せを採用することができる。

また、本発明の第２の撮影装置は、上記撮影画角内の人物の顔位置を認識する顔認識部を備え、
上記ぶれ検出部は、前記顔認識部で認識された顔位置について被写体像の動きを検出するものであることことが好ましい。

上記顔認識部で認識された顔位置は、一般に撮影画角内でも注目度が高い。このような顔位置での被写体像のぶれを検出することにより、この領域での被写体像のぶれに合わせた露光条件の組合せを採用することができる。

以上、説明したように、本発明によれば、被写体像のぶれを低減しつつ、より広い範囲からシャッタ秒時を採用して露出を決定することが可能な撮影装置が実現される。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１および図２は本発明の第１実施形態であるデジタルカメラを示す図であり、図１は正面斜め上方から見た図であり、図２は背面斜め上方から見た図である。

図１に示すように、本実施形態のデジタルカメラ１００ではレンズ鏡胴１７０内に内蔵された撮影レンズ１１１３を通してデジタルカメラ１００内部に配備されているＣＣＤ固体撮像素子まで被写体の像が導かれる。このデジタルカメラ１００では、後述するＣＣＤ固体撮像素子でスルー画や撮影画像を表す画像信号が生成される他、その画像信号に基づいてＴＴＬ測距およびＴＴＬ測光が後述するメインＣＰＵにより行なわれて被写体距離や被写体輝度が検出されるようにもなっている。

ＴＴＬ測距においては、撮影画角内が二次元的に分割された複数の測距領域それぞれについて測距を行ない、ＴＴＬ測光においても、撮影画角内が二次元的に分割された複数の測光領域それぞれについて測光を行なう。

ＣＣＤ固体撮像素子上に被写体像を結像する撮影レンズ１１１３の焦点距離は可変であり、このため操作に応じて撮影画角を調整することができる。

図１に示すデジタルカメラ１００のレンズ鏡胴１７０上方には、ファインダ１０５および発光部１６０が配備されている。発光部１６０はＬＥＤ１６０ａを備え、これらのＬＥＤ１６０ａを発光することにより被写体に向けて撮影補助光を照射する。

また、図２に示すように本実施形態のデジタルカメラ１００の背面および上面には、ユーザがこのデジタルカメラ１００を使用するときにいろいろな操作を行なうための操作スイッチ群が設けられている。

この操作スイッチ群１０１の中にはデジタルカメラ１００を作動させるための電源スイッチ１０１ａの他、十字キー１０１ｂ、メニュー／ＯＫキー１０１ｃ、キャンセルキー１０１ｄ、モードレバー１０１ｅ、ズームキー１０１ｆなどがある。これらの操作子群の中のモードレバー１０１ｅによって再生モードと撮影モードの切替や撮影モードの中でさらに動画モード、静止画モードの切替が行なわれる。このモードレバー１０１ｅが撮影モードに切り替えられるとスルー画が表示され、スルー画が表示されている状態でレリーズ釦１０２が押されると被写体の撮影が行なわれ、再生側に切り替えられると既撮影画像の再生表示がＬＣＤパネル１５０上に行なわれる。また、ズームキー１０１ｆの操作に応じて、撮影レンズ１１１３の焦点距離が調節される。

また、デジタルカメラ１００には、撮影モードの中にエリア選択ＡＦモードやオートエリアＡＦモード等の多彩なＡＦモードが搭載されており、撮影モードに切り替えられているときにメニュー／ＯＫキー１０１ｃの操作によってＡＦモードのうちのエリア選択ＡＦモードが選択されると、図２に示すように撮影画角内を複数に分割する分割補助線１５００がスルー画とともにＬＣＤパネル１５０上に表示される。この状態にあるときにユーザによってそれらの分割された領域１５０１の中のいずれかの領域が十字キー１０１ｂの操作により選択されると、選択された領域がピントを合わせる測距領域、すなわちＡＦエリアとして設定される。

なお、レリーズ釦１０２は半押しと全押しの２つの操作態様を有しており、半押しされたときにＴＴＬ測光とＴＴＬ測距との双方が行なわれ測光値に応じた開口を持つ絞りが光軸にセットされ、またピント領域内の測距結果に応じた位置にフォーカスレンズが配置された後、全押し操作に応じて撮像素子に電子シャッタが設定され露光が行なわれて撮影が行なわれる。もしも半押し時に撮影補助光の照射が必要であると判定された場合には、全押し時に発光部１６０から照射領域に向けて撮影補助光が照射される。

図３は図１および図２のデジタルカメラ１００の内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。

図３を参照してデジタルカメラ１００内にある信号処理部の構成を説明する。

デジタルカメラ１００ではすべての処理がメインＣＰＵ１１０によって制御されていて、このメインＣＰＵ１１０の入力部には図２に示した操作部の操作スイッチ群１０１からの操作信号がそれぞれ供給されている。また、デジタルカメラ１００には、デジタルカメラ１００の手ぶれを検出する角速度検出センサ１１０１が備えられいる。角速度検出センサ１１０１は、デジタルカメラ１００の手ぶれを、図４に示すような回転Ｒｘ、Ｒｙの回転角速度として検出し、手ぶれ情報としてメインＣＰＵ１１０の入力部に供給する。ここで、角速度センサにより検出された手ぶれは撮影時でも継続することを前提とするため、メインＣＰＵ１１０に供給された手ぶれ情報により撮影時の手ぶれが予測されることになる。

メインＣＰＵ１１０はＥＥＰＲＯＭ１１０ａを有しており、このＥＥＰＲＯＭ１１０ａの中にはデジタルカメラ１００として動作するために必要なプログラムが書き込まれている。このような構成を持つデジタルカメラの電源スイッチ１０１ａが投入されると、ＥＥＰＲＯＭ１１０ａ内のプログラムの手順にしたがってＣＰＵ１１０によりこのデジタルカメラ１００全体の動作が統括的に制御される。

まず画像信号の流れを、図３を参照して説明する。

電源スイッチ１０１ａ（図１参照）が投入されたら、メインＣＰＵ１１０により電源スイッチ１０１ａが投入されたことが検知され、電源１３０からメインＣＰＵ１１０、測光・測距ＣＰＵ１２０などの各ブロックに電力が供給される。電源１３０が投入されたときにモードレバー１０１ｅ（図１参照）が撮影側に切り替えられていた場合には、まずＣＣＤ固体撮像素子１１２に結像された被写体像が画像信号として所定の間隔ごとに間引かれて出力され、その出力された画像信号に基づく被写体像が画像表示ＬＣＤ１５のＬＣＤパネル１５０上に表示される。このＣＣＤ固体撮像素子１１２にはクロックジェネレータ（以下、ＣＧという）１１２１からタイミング信号が供給されており、このタイミング信号によって所定の間隔ごとに、画像信号が間引かれて出力される。このＣＧ１１２１はＣＰＵ１１０からの指示に基づいてタイミング信号を出力しており、そのタイミング信号は、ＣＣＤ固体撮像素子１１２の他、後段のＡ／Ｄ部１１３、およびホワイトバランス調整・γ処理部１１４にも供給されている。したがって、ＣＣＤ固体撮像素子１１２、Ａ／Ｄ部１１３、ホワイトバランス・γ処理部１１４ではそのタイミング信号に同期して順序良く画像信号の処理が流れるように行なわれる。

このようにＣＰＵ１１０の指示に応じてＣＧ１１２１から出力されるタイミング信号に同期してＡ／Ｄ部１１３、ホワイトバランスγ処理部１１４で順序良く処理が行なわれた後、ホワイトバランス処理部からＹＣ処理部へと画像信号がバスを通して供給される。このバスを通して画像信号を供給するにあたって、ホワイトバランスγ処理部で順次処理されて出力されてくる画像信号をそのままバスを通してＹＣ処理部へ転送するようにしてしまうと、ホワイトバランスγ処理部１１４とＹＣ処理部１１６との双方の処理タイミングにずれが生じてしまうことがあるため、後段にバッファメモリ１１５を設けて、ＹＣ処理部１１６への供給タイミングを調整することができるようにしている。そのバッファメモリ１１５からは古い時刻に記憶された画像信号から先にＹＣ処理部１１６へ供給される。そのＹＣ処理部１１６に供給された画像信号は、ＲＧＢ信号からＹＣ信号に変換され、その後バス１２１を経由してその変換されたＹＣ信号が画像表示ＬＣＤ１５側に供給される。この画像表示ＬＣＤ１５の前段にはＹＣ信号をＲＧＢ信号に変換するＹＣ→ＲＧＢ変換部１５１があり、このＹＣ→ＲＧＢ変換部１５１でＹＣ信号が再びＲＧＢ信号に変換され、その変換されたＲＧＢ信号がドライバ１５２を経由して画像表示ＬＣＤ１５に供給される。この供給されたＲＧＢ信号に基づいて画像表示ＬＣＤ１５のＬＣＤパネル１５０上に被写体像の画像表示が行なわれる。前述したＣＧ１１２１から出力されるタイミング信号に同期してＣＣＤ固体撮像素子１１２、Ａ／Ｄ部１１３、ホワイトバランスγ処理部１１４が動作して、所定の間隔ごとにＣＣＤ固体撮像素子１１２で生成された画像信号が処理されている訳であるから、この画像表示ＬＣＤ１５のＬＣＤパネル１５０上には撮影レンズが向けられた方向の被写体が被写体像として常に表示され続ける。この表示され続けている被写体像を視認しながら、シャッタチャンスにレリーズ釦１０２が押されると、レリーズ釦１０２の押下タイミングを起点として所定の時間を経た後、ＣＣＤ固体撮像素子１１２に結像された画像信号すべてがＲＧＢ信号となって出力される。このＲＧＢ信号はＹＣ処理部１１６でＹＣ信号に変換されてさらに圧縮・伸張部１１７でＹＣ信号が圧縮され、その圧縮された画像信号がメモリカード１１９に記録される。この圧縮・伸張部１１７では静止画についてはＪＰＥＧ規格に準拠した圧縮方法で圧縮が行なわれてメモリカード１１９に画像信号が記録される。ヘッダ部には圧縮情報や撮影情報などが書き込まれており、このデジタルカメラ１００のモードレバー１０１ｅが再生側に切り替えられたら、メモリカード１１９からそのファイルのヘッダがまず読み出され、そのヘッダ内の圧縮情報に基づいてファイル内の圧縮画像信号が伸張されて画像信号が元に復元された後、その画像信号に基づく被写体像がＬＣＤパネル１５０上に表示される。

また、この実施形態のデジタルカメラ１００には、メインＣＰＵ１１０の他に焦点調整、焦点距離調整および露出調整を行なうための測光・測距ＣＰＵ１２０が設けられており、この測光・測距ＣＰＵ１２０によって、フォーカスレンズ１１１０の位置制御、レンズ１１１１の位置制御、および絞りの制御が行なわれている。

ここで、フォーカスレンズの位置制御による焦点調整にあっては、例えばＡＦモードのうちの中央一点固定モードが指定されていた場合には、中央の領域がピントを合わせる測距領域すなわちＡＦエリアとして選択され、この選択された測距領域内の測距結果に応じて撮影レンズ１１１３が備えるフォーカスレンズ１１１０が駆動される。またオートエリアＡＦモードが指定されていた場合には図２に示した分割補助線１５００で分割された複数の測距領域ごとに被写体コントラストが検出されて最も被写体コントラストの大きくなる領域がピントを合わせる測距領域すなわちＡＦエリアとされ、フォーカスレンズはＡＦエリア内の測距結果に応じた位置に駆動される。前述したＡＦエリア選択モードが指定されていた場合には、操作に応じて選択されたＡＦエリア内での測距が行なわれ、この測距結果に応じた位置に、撮影レンズ１１１３を構成するフォーカスレンズ１１１０が駆動されピントが合わせられる。

焦点距離を変更する場合には、スイッチ群１０１の中のズームキー１０１ｆが操作されたことをメインＣＰＵ１１０が検知し、メインＣＰＵ１１０から焦点距離の変更指示が測光・測距ＣＰＵ１２０に伝えられる。測光・測距ＣＰＵ１２０が変更指示に応じて撮影レンズ１１１３が備えるズームレンズ１１１１を駆動すると、撮影レンズの焦点距離が変更される。

露出を調整する場合には、上記ＡＦエリア（領域）の測光結果およびその他の領域の測光結果がメインＣＰＵ１１０から測光・測距ＣＰＵ１２０に伝えられ、測光・測距ＣＰＵ１２０によって例えば平均的な輝度が算出され算出された輝度に応じて絞り値すなわち絞り１１１２の開口の大きさが調節されることによりＣＣＤ固体撮像素子１１２の撮影面に与えられる光量が調節される。また、メインＣＰＵ１１０により、上述の絞り値の他に撮影時のシャッタ秒時、および撮像素子の感度である撮影感度も算出される。撮影感度は、ＣＣＤから読み出した画像信号を増幅するアンプゲインを制御することにより調節される。これら撮影時の露出を決定する条件である絞り値、シャッタ秒時および撮影感度の組合せは、後述するように、角速度検出センサ１１０１により検出される手ぶれおよび撮影レンズ１１１３の撮影時の焦点距離との双方に応じて決定される。

また、メインＣＰＵ１１０は測光・測距ＣＰＵ１２０に指示を送信して、ＬＥＤ発光制御部１６ａを制御することにより発光部１６０の発光を制御している。なお、デジタルカメラ１００には、照射タイミングを画像フレームの処理タイミングに合わせるため、撮影補助光（フラッシュ）発光タイミング制御部１４０が設けられている。

ここで、デジタルカメラ１００の露出制御について説明する。

図５は、デジタルカメラ１００の露出制御の一例を示すプログラム線図である。このプログラム線図は、検出される手ぶれが予め定められた所定のレベルより小さく焦点距離がワイド側に設定されている条件で、デジタルカメラ１００のメインＣＰＵ１１０が採用する絞り値、シャッタ秒時、および撮影感度の組合せの範囲を示している。本実施形態のデジタルカメラにおいて、シャッタ秒時が選択される範囲を制限する最長シャッタ秒時は、この最長シャッタ秒時当たりの被写体像のぶれが予め設定された許容錯乱円の範囲に収まるように設定されており、結果として、手ぶれ検出結果と焦点距離との双方に応じて異なる。

例えば、図５に示すプログラム線図において、最長シャッタ秒時はＴＶ６に設定されており、シャッタ秒時としては、ＴＶ６以内に制限された値が採用される。例えば、被写体の明るさがＥＶ１１の場合に対し露出を決定する条件の組合せとして、シャッタ秒時ＴＶ７と絞り値Ｆ４の組合せか、またはシャッタ秒時ＴＶ８と絞り値Ｆ２．８の組合せかのいずれかを選択できる。ここで、これらの組合せのうちの絞り値がより高く、したがって被写界深度がより深いＦ４の方の組合せを採用すれば、広範囲にピントを合わせた状態で撮影を行なうことができる。

ここで、撮影初心者による撮影のようにデジタルカメラの保持が良好でない状況で所定レベルを超える手ぶれが検出され、ＴＶ６のシャッタ秒時当たりの被写体像のぶれが許容錯乱円の範囲に収まらない場合には、最長シャッタ秒時がより短く例えばＴＶ８に設定され、シャッタ秒時はＴＶ８以内に制限された値から採用されることとなる。例えば、被写体の明るさがＥＶ１１の場合に対してシャッタ秒時ＴＶ７を採用することはできず、採用できるのは、シャッタ秒時ＴＶ８と絞り値Ｆ２．８の組合せのみとなる。

また、撮影レンズの焦点距離がテレ側に設定された場合には、手ぶれが小さくとも被写体像のぶれは拡大されるため、ＴＶ６のシャッタ秒時当たりの被写体像のぶれが許容錯乱円の範囲に収まらなくなる。この場合には、所定レベルを超える手ぶれが検出される場合と同様に、最長シャッタ秒時がより短く例えばＴＶ８に設定され、シャッタ秒時はＴＶ８以内に制限された値から採用される。例えば、被写体の明るさがＥＶ１１の場合に対して、シャッタ秒時ＴＶ７を採用することはできず、採用できるのは、シャッタ秒時ＴＶ８と絞り値Ｆ２．８の組合せのみとなる。

さらに、撮影レンズの焦点距離がテレ側に設定され、かつ所定レベルを超える手ぶれが検出された場合には、ＴＶ８のシャッタ秒時当たりの被写体像のぶれさえも許容錯乱円の範囲に収まらなくなる。この場合には、例えば最長シャッタ秒時がさらに短いＴＶ９に設定され、シャッタ秒時はＴＶ９以内に制限された値から採用される。例えば、被写体の明るさがＥＶ１１の場合に対して、シャッタ秒時ＴＶ７またはＴＶ８を採用することはできず、採用できるのは、シャッタ秒時ＴＶ９となる。ただし、撮影感度がＩＳＯ２００では、最長シャッタ秒時であるＴＶ９と設定可能ないずれの絞り値との組合せであっても露出アンダとなってしまう。この場合は、撮影感度をより高いＩＳＯ４００に上げることより、シャッタ秒時ＴＶ９と絞り値Ｆ２．８の組合せにより適正露出を得ることができる。

ここで、図３に示すＥＥＲＰＯＭ１１０ａ内に記述されているプログラム中のメイン処理を説明して、次にそのメイン処理内の、露光処理についてその詳細を説明する。

まず、メインＣＰＵ１１０が行なうメイン処理を、図６を参照して説明する。

図６は、撮影を行なうときの、メインＣＰＵ１１０が行なうメイン処理の手順を示すフローチャートである。

メインＣＰＵ１１０は、まずステップＳ４０１でレリーズ釦１０２が半押しされたら、ＡＥ処理つまりＴＴＬ測光を行ない、その結果に応じて絞り値およびシャッタ秒時を決定する。このステップでは、手ぶれがなく、かつ撮影レンズ１１１３の焦点距離がワイド側に設定されていると仮定し、例えば、撮影感度をノイズの影響が最も少ない最低感度ＩＳＯ２００に設定し、最長シャッタ秒時をＴＶ６に設定する。この場合、絞り値およびシャッタ秒時は、図５のプログラム線図に示す範囲から選ばれる。例えば、例えば、被写体の明るさがＥＶ１１の場合に対し露出を決定する条件の組合せとして、シャッタ秒時ＴＶ７と絞り値Ｆ４の組合せを選択する。メインＣＰＵ１１０は決定した絞り値に基づいて測光・測距ＣＰＵ１２０に絞り１１１２の開口を調節させる。また、撮影補助光の照射が必要であると判断した場合に、照射時間の算出も行なう。

次のステップＳ４０２で、メインＣＰＵ１１０はＡＦ処理を行なう。本実施形態のデジタルカメラ１００は、中央一点固定ＡＦモードや選択エリアＡＦモードやオートエリアＡＦモードといった多彩なＡＦモードを有しているので、このステップＳ４０２のＡＦ処理により、各領域ごとに輝度のサンプリングを行なって各領域ごとに被写体コントラストを求めて各領域内それぞれで最適な合焦点を検出したり、選択されたエリアに関してのみ合焦点を検出したり、中央の領域のみ合焦点を検出したりすることができる。

ここでは、ＡＦ処理を行なうにあたって、いずれのＡＦモードであっても測光・測距ＣＰＵ１２０にフォーカスレンズを移動させることを指示し、そのフォーカスレンズを移動させている最中に所定の測距領域の被写体コントラストをサンプリングすることにより合焦点を検出して被写体までの測距を行ない、測距された被写体距離を測光・測距ＣＰＵ１２０に通知するようにして、それらのＡＦ情報に応じて測光・測距ＣＰＵ１２０にフォーカスレンズ１１１０の合焦点位置への移動を行なわせている。その後のステップＳ４０３でレリーズ釦１０２の全押し操作タイミングを検知したら今度はその検知タイミングを測光・測距ＣＰＵ１２０に指示して測光・測距ＣＰＵ１２０の制御の下、ＣＧ１１２１にＣＣＤ１１２へ向けて露光開始信号を供給させてＣＣＤ１１２に露光を開始させ、撮影補助光を発光させる必要がある場合には発光部１６０に撮影補助光を照射させる。シャッタ秒時が経過した後に露光終了信号をＣＧ１１２１からＣＣＤ１１２へ供給させて電子シャッタを閉とし、次のステップＳ４０４でＣＣＤ１１２から画像信号をＡ／Ｄ部１１３へと出力させる。ステップＳ４０５で、Ａ／Ｄ部１１３にアナログの画像信号からデジタルの画像信号への変換を行なわせてホワイトバランスγ処理部１１４へ供給させ、ステップＳ４０６でホワイトバランスγ処理部１１４に画像処理を行なわせて画像処理を行なわせた画像信号をバッファメモリ１１５に出力させる。そのバッファメモリ１１５に出力させた画像信号を、タイミングを計ってＹＣ処理部１１６に供給させてＹＣ処理部１１６に画像処理を行なわせ、次のステップへ進んでＳ４０７で圧縮・伸張部１１７に画像圧縮させた後、Ｉ／Ｆ１１８に媒体であるメモリカード１１９への記録を行なわせてこのフローの処理を終了する。

ここで、本実施形態のデジタルカメラ１００では、手ぶれ検出結果と撮影レンズ１１１３の焦点距離との双方に応じて異なる最長シャッタ秒時以内に制限されたシャッタ秒時を採用して露出を制御しているので、ステップＳ４０３の露光処理の詳細を説明する。

図７は、ステップＳ４０３の露光処理の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ４０３１で、メインＣＰＵ１１０は、角速度センサから供給された手ぶれ情報および焦点距離から単位時間当たりの手ぶれを算出し、次のステップＳ４０３２で、算出された単位時間当たりの手ぶれと、ステップＳ４０１のＡＥ処理で算出したシャッタ秒時と焦点距離から、算出したシャッタ秒時当たりの被写体像のぶれを算出する。

次のステップＳ４０３３で、算出されたシャッタ秒時当たりの被写体像のぶれが予め設定された許容錯乱円の範囲に収まるか否かを判別する。ここで、ぶれが予め設定された許容錯乱円の範囲に収まり、ステップＳ４０１のＡＥ処理で算出したシャッタ秒時でぶれが許容できると判別された場合には、ステップＳ４０３４に進み、このシャッタ秒時、例えばＴＶ７と絞り値Ｆ４の組合せを採用して、ステップＳ４０３９に進む。この場合には、比較的長いシャッタ秒時と高い絞り値の組合せが採用されるので、他の場合に比べて広範囲にピントが合わせて撮影を行なうことができる。

一方、ぶれが許容錯乱円の範囲に収まらず、ステップＳ４０１のＡＥ処理で算出したシャッタ秒時ではぶれが許容できないと判別された場合には、ステップＳ４０３５に進み、最長シャッタ秒時を、この最長シャッタ秒時での被写体のぶれが許容錯乱円の範囲に収まるよう短くする。例えば、最長シャッタ秒時を、ＴＶ６からＴＶ８へと短くする。次のステップＳ４０３６で、短縮した最長シャッタ秒に基づいて露出を再び算出する。例えば、被写体の明るさがＥＶ１１でシャッタ秒時ＴＶ８に対し、絞り値Ｆ２．８が算出される。次のステップＳ４０３７で、算出により求めたシャッタ秒時および絞り値により適正露出が得られるか否かを判別する。ここで、適正露出が得られると判別された場合には、手ぶれ検出結果と焦点距離との双方に応じた短い最長シャッタ秒時以内に制限されたシャッタ秒時で適正露出が得られたとして、ステップＳ４０３６算出されたシャッタ秒時および絞り値、例えばシャッタ秒時ＴＶ８および絞り値Ｆ２．８の組合せを採用しステップＳ４０３９に進む。この一方、適正露出が得られない、すなわち、被写体のぶれが許容錯乱円の範囲に収まるような最長シャッタ秒時では、いずれの絞り値との組合せで合っても露出アンダとなると判別された場合にはステップＳ４０３８に進み、適正露出が得られるように撮影感度を上げて、ステップＳ４０３９に進む。例えば、被写体の明るさがＥＶ１１の場合に対して、撮影感度をＩＳＯ２００からＩＳＯ４００に上げると、シャッタ秒時ＴＶ９と絞り値Ｆ２．８の組合せにより適正露出を得ることができる。

次のステップＳ４０３９では、測光・測距ＣＰＵ１２０に採用されたシャッタ秒時、絞り値および撮影感度を送信し、測光・測距ＣＰＵ１２０を介して、クロックジェネレータ１１２１に露光開始信号をＣＣＤ固体撮像素子１１２へ向けて供給させることにより電子シャッタを開ける。次のステップＳ４０３８で、採用されたシャッタ秒時の経過後電子シャッタを閉じ、このフローの処理を終了する。なお、撮影補助光が必要である場合には、ステップＳ４０３９、Ｓ４０４０で、発光部１６０に撮影補助光の発光および発光の停止を行なわせる。

以上説明したように、本実施形態のデジタルカメラ１００では、採用されるシャッタ秒時の上限である最長シャッタ秒時が、手ぶれ検出結果と焦点距離との双方に応じて異なる。したがって、例えば、初心者による撮影など手ぶれが大きい状況では、ステップＳ４０３５の処理で説明したように最長シャッタ秒時を短くすることより短いシャッタ秒時が採用されるようにして被写体のぶれを低減する。またこの逆に、上級者による撮影など手ぶれが小さい状況では長いシャッタ秒時も採用できるようにし、より被写界深度の深い大きな絞り値を組み合わせ広範囲にピントを合わせて撮影するというように、より広い範囲からシャッタ秒時を採用して露出を決定することが可能になる。

また、本実施形態のデジタルカメラ１００では、シャッタ時間が上限の最長シャッタ秒時まで長くなっても露出アンダの場合にはじめて高い撮影感度を採用するので、手ぶれを低減しつつも、可能な限り低い撮影感度でノイズの少ない撮影を行なうことができる。なお、本発明はこれに限られず、例えば、撮影感度を高めてもノイズの影響が少ない場合には、最長シャッタ秒時と設定可能な絞り値との組合せで最適露出が得られる場合であっても撮影感度を上げることとしてもよい。

ここで、図７に示すステップＳ４０３１の処理が図３に示すメインＣＰＵ１１０で実行されたときの、メインＣＰＵ１１０、角速度検出センサ１１０１等のハードウェアとステップＳ４０３１の処理との組合せが、本発明の撮影装置にいう手ぶれ検出部の一実施形態に相当する。

また、図７に示すステップＳ４０３２からステップＳ４０４０までの処理が図３に示すメインＣＰＵ１１０で実行されたときの、メインＣＰＵ１１０および測光・測距ＣＰＵ１２０等のハードウェアとステップＳ４０３２からステップＳ４０４０までの処理との組合せが、本発明の第１の撮影装置にいう露出制御部の一実施形態に相当する。

なお、本実施形態では、図７に示すステップＳ４０３２からステップＳ４０４０までの処理が本発明の露出制御部の一実施形態に相当するとして説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ステップＳ４０３２からステップＳ４０４０までの処理のうち、シャッタ秒時を採用するまでの処理を、例えば図６に示すステップＳ４０１のＡＥ処理の中で行なってもよい。

また、本実施形態では、シャッタ秒時あるいは撮影感度を算出する処理をメインＣＰＵ１１０による逐次的な判別により説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、手ぶれおよび焦点距離に対応し、最長シャッタ秒時が互いに異なる複数のプログラム線図の情報を予め記憶しておき、この中からＴＴＬ測光の結果に適合するシャッタ秒時および絞り値の組合せを読み出すようにしてもよい。

また、本実施形態では、手ぶれ検出部の一部として角速度検出センサ１１０１の例を説明したが本発明はこれに限るものではなく、撮影装置の手ぶれを検出するものであれば他のセンサを用いてもよい。

図８、図９および図１０は、本発明の第２実施形態を説明する図である。

図８は、本実施形態のデジタルカメラの内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。本実施形態のデジタルカメラは、図３に示す第１実施形態のデジタルカメラに対し、角速度検出センサ１１０１を備えておらず、代わりに、動きベクトル検出部１１０３を備えている点が異なる。ここで、動きベクトル検出部１１０３は、バッファメモリ１１５より画像信号を読み出して以前に読み出した画像信号と比較することにより、ＣＣＤ固体撮像素子１１２上に結像した被写体像の動きを検出し、動きベクトルとして出力するものである。ここで、動きベクトル検出部１１０３が検出するのは、ＣＰＵ１１０により指定された領域の被写体像の動きである。メインＣＰＵ１１０は、複数の測距領域のうちピントを合わせる領域として選択した測距領域すなわちＡＦエリアをベクトル検出部１１０３に対して指定することにより、ベクトル検出部１１０３にＡＦエリアの被写体像の動きを検出させて、撮影時の被写体像のぶれを予測する。

図９には、撮影画角内が３×３の二次元的に分割された、複数の測距領域１５０１１，１５０１２，１５０１３，１５０１４，１５０１５，１５０１６，１５０１７，１５０１８，１５０１９が示されている。図９に示す例では、複数の測距領域１５０１１〜１５０１９のうち、測距領域１５０１６がＡＦエリアとして選択され、この領域の被写体１５０１６Ａにピントが合っている状態を示す。この場合、動きベクトル検出部１１０３は、測距領域１５０１６の被写体像の動きを検出する。

本実施形態のデジタルカメラにおける信号処理部での他の構成および外観は、それぞれ図３、図１および図２に示す第１実施形態のものと同様であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１０は、本実施形態のデジタルカメラのメインＣＰＵ１１０が行なう露光処理の詳細を示すフローチャートである。なお、本実施形態についてのメイン処理は、図５に示す第１実施形態についてのメイン処理と同様であるので図示および説明を省略する。

まず図１０のステップＳ１４０３１で、メインＣＰＵ１１０は、ＡＦ処理で被写体にピントを合わせた測距領域すなわちＡＦエリアでの被写体像の動きから単位時間当たりの被写体の動きを算出する。具体的には、動きベクトル検出部１１０３に被写体像の動きを検出させるＡＦエリアを指定し、動きベクトル検出部１１０３が供給する動きベクトルから、単位時間当たりの被写体像の動きを算出する。このステップにより、選択された領域についての被写体像の動きから、被写体像のぶれが直接的に算出される。

次のステップＳ１４０３２で、単位時間当たりの被写体像の動きと、ステップＳ４０１で算出したシャッタ秒時から、このシャッタ秒時当たりの被写体像のぶれを算出する。

次のステップＳ４０３３以降の処理は、図５での処理に同じであり、説明を省略する。

このようにして、第２実施形態のデジタルカメラは、例えば角速度検出センサ等による手ぶれ検出手段によらずに被写体像のぶれを低減することができる。また、被写体像のぶれには撮影装置の手ぶれによるもの以外に、被写体そのものが動くことによるものがあるが、このような被写体像のぶれも低減することができる。

ここで、第２実施形態は、本発明の第２の撮影装置の一実施形態に相当する。

また、図１０に示すステップＳ１４０３１およびステップＳ１４０３２の処理が図８に示すメインＣＰＵ１１０で実行されたときの、メインＣＰＵ１１０および動きベクトル検出部１１０３等のハードウェアとステップＳ１４０３１およびステップＳ１４０３の処理との組合せが、本発明の第２の撮影装置にいうぶれ検出部の一実施形態に相当する。

また、図１０に示すステップＳ４０３３からステップＳ４０４０までの処理が図８に示すメインＣＰＵ１１０で実行されたときの、メインＣＰＵ１１０および測光・測距ＣＰＵ１２０等のハードウェアとステップＳ４０３３からステップＳ４０４０までの処理との組合せが、本発明の第２の撮影装置にいう露出制御部の一実施形態に相当する。

なお、本実施形態では、ぶれ検出部の一部として動きベクトル検出部１１０３，１１０７で説明したが本発明はこれに限るものではなく、動きベクトル検出部はメインＣＰＵの処理として実現されるものでもよく、あるいは、圧縮・伸張部が動画のフレーム間圧縮のために備える動きベクトル検出部と兼用するものであってもよい。

また、本実施形態では、被写体像の動きが検出される、選択された領域をＡＦエリアでしたが本発明はこれに限るものではなく、被写体像の動きが検出される領域は測光を重点的に行なう領域や、操作により直接に選択されるものであってもよい。

図１１、図１２および図１３は、本発明の第３実施形態を説明する図である。

図１１は、本実施形態のデジタルカメラの内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。本実施形態のデジタルカメラは、図３に示す第１実施形態のデジタルカメラに対し、角速度検出センサ１１０１を備えておらず、代わりに、画像処理によって顔位置を検出する顔認識部１１０５と、顔認識部１１０５により検出された顔位置を含む領域での被写体像の動きを検出する動きベクトル検出部１１０７を備えている点が異なる。

本実施形態のデジタルカメラの信号処理部の他の構成および外観は、図３、図１および図２に示す第１実施形態のデジタルカメラのものと同様であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１２には、本実施形態のデジタルカメラにおける撮影画角内が３×３の二次元的に分割された、複数の測距領域１５０１１，１５０１２，１５０１３，１５０１４，１５０１５，１５０１６，１５０１７，１５０１８，１５０１９が示されている。図１２は一例として、複数の測距領域１５０１１〜１５０１９のうちの測距領域１５０１６で顔位置が検出されている状態を示す。この場合、動きベクトル検出部１１０７は、測距領域１５０１６について、被写体１５０１６Ｂのぶれを検出する。

図１３は、本実施形態のデジタルカメラのメインＣＰＵ１１０が行なう露光処理の詳細を示すフローチャートである。なお、本実施形態のメインＣＰＵ１１０が行なうメイン処理は、図５に示す第１実施形態のメイン処理と同様であるので図示および説明を省略する。

まず図１３のステップＳ２４０３１で、メインＣＰＵ１１０は、顔位置を含む領域の動きベクトルから単位時間当たりの被写体の動きを算出する。本実施形態のデジタルカメラでは、顔認識部１１０５が検出した顔位置を含む領域の情報を動きベクトル検出部１１０７に供給し、動きベクトル検出部１１０７は指定された領域について被写体像の動きを検出するので、このステップにより、認識された顔位置についての被写体像の動き、すなわちぶれが算出される。

次のステップＳ２４０３２で、単位時間当たりの被写体像の動きと、ステップＳ４０１で算出したシャッタ秒時から、このシャッタ秒時当たりの被写体像のぶれを算出する。

次のステップＳ４０３３以降の処理は、図５での処理に同じであり、説明を省略する。

顔認識部１１０５で認識された顔位置は、一般に撮影画角内でも注目度が高く、被写体像のぶれが最も排除されるべき領域である。第３実施形態のデジタルカメラによれば、このような顔位置でのぶれを検出することにより、露光条件の組合せをこの領域での被写体像のぶれに合わせて採用することができる。また、顔位置でのぶれを検出することにより、顔以外にコントラストの高い部分や動きが速い部分があっても、これらの部分から影響を受けずに、顔位置での被写体像のぶれを基準として露光条件の組合せを採用することができる。

ここで、第３実施形態は本発明の第２の撮影装置の一実施形態に相当する。

また、図１３に示すステップＳ２４０３１およびステップＳ２４０３２の処理が図１１に示すメインＣＰＵ１１０で実行されたときの、メインＣＰＵ１１０および動きベクトル検出部１１０７等のハードウェアとステップＳ２４０３１およびステップＳ２４０３２の処理との組合せが、本発明の第２の撮影装置にいうぶれ検出部の一実施形態に相当する。

なお、本発明はこれに限るものではなく、顔位置によらずに被写体像のぶれを排除すべき領域を特定できる場合には、その領域を他の手法により特定するものであってもよい。

また、顔認識部はメインＣＰＵ１１０から独立したブロックとして説明したが本発明はこれに限るものではなく、顔認識部の機能は、メインＣＰＵの処理により実現されるものであってもよい。

本発明の撮影装置の第１実施形態であるデジタルカメラを示す図である。 本発明の撮影装置の第１実施形態であるデジタルカメラを示す図である。 図１のデジタルカメラ１００の内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。 デジタルカメラ１００の手ぶれの状態を示す図である。 デジタルカメラ１００の露出制御の一例を示すプログラム線図である。 メインＣＰＵ１１０が行なうメイン処理の手順を示すフローチャートである。 ステップＳ４０３の露光処理の詳細を示すフローチャートである。 第２実施形態のデジタルカメラの内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。 撮影画角内が二次元的に分割された、複数の測距領域を示す図である。 第２実施形態のデジタルカメラのメインＣＰＵ１１０が行なう露光処理を示すフローチャートである。 第３実施形態のデジタルカメラの内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。 撮影画角内が二次元的に分割された、複数の測距領域を示す図である。 第３実施形態のデジタルカメラのメインＣＰＵ１１０が行なう露光処理の詳細を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ デジタルカメラ
１１０ メインＣＰＵ
１２０ 測光・測距ＣＰＵ
１６０ 発光部
１６０ａ ＬＥＤ
１１０１ 角速度検出センサ
１１０３，１１０７ 動きベクトル検出部
１１０５ 顔認識部
１１１３ 撮影レンズ
１５０１１〜１５０１８ 測距領域

Claims (5)

1. 撮像素子と、該撮像素子上に被写体像を結像する焦点距離可変の撮影レンズとを備え、結像された被写体像に応じて画像信号を生成する撮影装置であって、
   撮影前の手ぶれを検出することにより撮影時の手ぶれを予測する手ぶれ検出部と、
   前記手ぶれ検出部による手ぶれ検出結果と前記撮影レンズの撮影時の焦点距離との双方に応じて異なる最長シャッタ秒時以内に制限されたシャッタ秒時を採用して露出を制御する露出制御部とを備えたことを特徴とする撮影装置。
2. 前記露出制御部は、前記手ぶれ検出部による手ぶれ検出結果と前記撮影レンズの撮影時の焦点距離との双方に応じた最長シャッタ秒時と設定可能ないずれの絞り値との組合せであっても露出アンダの場合に撮影感度を上げるものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
3. 撮影素子上に被写体像を結像して画像信号を生成する撮影装置であって、
   撮影前の被写体像の動きを検出することにより撮影時の被写体像のぶれを予測するぶれ検出部と、
   前記ぶれ検出部による被写体像の動きの検出結果に応じて異なる最長シャッタ秒時以内に制限されたシャッタ秒時を採用して露出を制御する露出制御部とを備えたことを特徴とする撮影装置。
4. 前記ぶれ検出部は、撮影画角内の複数の領域の中から選択されたいずれかの領域について被写体像の動きを検出するものであることを特徴とする請求項３記載の撮影装置。
5. 前記撮影画角内の人物の顔位置を認識する顔認識部を備え、
   前記ぶれ検出部は、前記顔認識部で認識された顔位置について被写体像の動きを検出するものであることを特徴とする請求項４記載の撮影装置。

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