JP2007293337A - デジタル撮像装置においてシャッタ遅れを低減する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル撮像装置におけるシャッタ遅れを低減する方法及び装置を提供する。
【解決手段】デジタルカメラ等のデジタル撮像装置は、装置のユーザが、写真がまもなく撮影されるということを指示する前に、焦点設定および露出設定等のいくつかの取り込みパラメータを決定することにより、シャッタ遅れを最小にする。パラメータは、写真がまもなく撮影されるという指示の前に、装置がほぼ静止状態になるとき、更新される。
【選択図】図１

Description

本発明はデジタル撮像に関する。

シャッタ遅れは、デジタルカメラのユーザにとって永続的な問題である。シャッタ遅れは、カメラユーザが、写真が撮影されることを指示する時点と、カメラが実際に写真を撮影する時点との間の間隔である。この間隔の間、カメラは、撮影される写真のために自動焦点合せ及び最適な露出設定の決定等のタスクを実行する可能性がある。これらの動作には時間がかかり（通常、従来のフィルムカメラより時間がかかる）、その遅延により撮影者がフラストレーションを感じ、写真撮影の機会を逃すことになる可能性がある。

以前のカメラは、シャッタ遅れの問題に対しさまざまな方法で対処していた。多くのカメラが、２位置シャッタボタンを使用する。シャッタボタンが押下される際に順次２つの状態Ｓ１及びＳ２に入る。Ｓ１状態は、ボタンが部分的に押下される時に発生し、Ｓ２状態は、ボタンが完全に押下される時に発生する。対応するシャッタボタン位置もまたＳ１及びＳ２と呼ばれる場合がある。Ｓ１は、写真がまもなく撮影される可能性があることを示すものであり、Ｓ２は、写真が直ちに撮影されるべきことを示すものである。１つの従来の方法では、焦点及び露出は、Ｓ１において決定され「固定される」。そして、固定された設定を使用して、Ｓ２に達した時に写真が撮影される。このように、熟知しているユーザは、焦点を合わせ、最適なシーンの構図を待ち、その後、それ以上の焦点計算又は露出計算は行われないため、シャッタボタンをＳ２まで押すことによりそれ以上の遅延を最小限にして写真を撮影することができる。しかしながら、この方法は、予め焦点合せする時間が短すぎる場合、ほとんど役に立たず、写真が即座に撮影されることを期待して単にカメラを向けシャッタボタンを完全に押下することを望む可能性のある気軽な「向けて押すだけの（point and shoot）」撮影者には役に立たない。

第２の従来の方法では、Ｓ１に達する前であっても、撮影者が写真の構図を決めている間に、焦点及び露出が連続的に更新される。Ｓ１及びＳ２を高速に連続して行き来する場合であっても、更新された最新の焦点設定及び露出設定を使用して、写真を即座に撮影することができる。しかしながら、自動焦点機構を駆動するために使用されるモータは、著しい電気エネルギを消費する。焦点及び露出を連続的に更新することにより、カメラのバッテリを迅速に消耗させる可能性があり、この場合もまたユーザがフラストレーションを感じ写真撮影の機会を逃す結果となる。

本出願と同じ発明者により且つ本出願と譲受人が共通である係属中の米国特許出願第１０／７６２，８７２号は、シャッタ遅れを最小限にする第３の方法について述べている。この方法では、カメラのディスプレイに表示される「ライブビュー」のために使用されるような連続した予備写真を分析して、シーンの安定性が評価される。焦点設定及び露出設定はシーンが変化する度に行われるが、シーンが安定したままである間は再度行われない。シーンが安定している間にシャッタボタンが押されると、最新の設定を使用して最小限の遅延で写真を撮影することができる。この方法では、フォーカスモータが散発的にしか駆動されないため、上記第２の方法と比較してバッテリ容量が節約される。

図１は、本発明の例示的な一実施形態によるデジタル撮像装置の一例としての役割を果たすデジタルカメラ１００の簡易ブロック図を示す。レンズ１０１は、シーンから発する光を収集し、光１０２を電子アレイ光センサ１０３に向けなおす。センサ１０３は、画素と呼ばれることが多い感光素子のアレイを備える。アレイ１０３の各画素は、レンズ１０１の動作により特定のシーンの位置に対応する。一般的なタイプの電子アレイ光センサは、各画素において、その画素に当たる光の強度に比例する割合で電荷を生成し、これらの電荷を電荷結合素子（ＣＣＤ）に蓄積する。こうしたセンサは、「ＣＣＤセンサ」又は単に「ＣＣＤ」と呼ばれることが多い。他の種類のセンサ、たとえばアクティブピクセル相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサを同様に使用してもよい。多くのカメラでは、各センサ画素はまた、シーンに関する色情報が得られるようにカラーフィルタも備える。当業者は、本発明の少なくともいくつかの態様を、カラー機能のあるカメラで実装してもカラー機能のないカメラで具現化してもよい、ということを理解するであろう。センサ１０３は、画像データ信号１０４をロジック１１０に通信する。ロジック１１０は、アナログデジタル変換器、マイクロプロセッサ若しくはデジタル信号プロセッサ、又は他の種類の回路、若しくはこれらのうちの任意のものの任意の組合せを備えることができる。

ロジック１１０は、画像データ信号１０４を、センサ画素位置において測定される光強度を表すデジタル値に変換する。各々が特定のシーンの位置の明るさ、色又は両方を表すこれらのデジタル値の順序付きアレイを、デジタル画像、デジタル写真、若しくは単に画像又は写真と呼ぶことができる。センサ１０３上の画素位置に対応するデジタル値を、画素値と呼ぶことができる。デジタル画像が適当に解釈され表示される時、元のシーンの表現をデジタル画像から再現することができる。

ロジック１１０はまた、カメラ１００の動作を包括的に制御すること、制御信号１０５を通してセンサ１０３を制御すること、ディスプレイ１０９及びユーザコントロール１１２を通してカメラのユーザと対話すること、デジタル画像を処理すること、及びデジタル画像を処理、表示又は印刷のために他の機器に送信すること等、他の機能を実行することができる。ロジック１１０は、レンズ制御信号１１３をレンズ１０１に送出することにより、自動焦点合せを実行することができる。

フラッシュ又はストロボユニット１０６が、ストロボ用電子回路１０８の制御下でシーンに対し補助光１０７を提供してもよく、ストロボ用電子回路１０８はロジック１１０によって制御される。メモリ１１１が、カメラによって取り込まれたデジタル画像のための、並びにカメラ構成情報、ロジック１１０に対するプログラム命令及び他の項目のための記憶装置を提供する。メモリ１１１は、不揮発性メモリ（フラッシュメモリ等）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、プロセッサレジスタ又はこれらの種類及び他の種類のメモリの任意の組合せを含んでもよい。ユーザコントロール１１２は、ボタン、ダイヤル、スイッチ、又はユーザがカメラ１００の動作を制御する際に用いる他のデバイスを含んでもよい。

例としてのカメラ１００はまた、動き検知モジュール１１４も備え、それは、画像安定化システムの一部であってもよいがそうでなくてもよい。動き検知モジュール１１４は、カメラの視野を大幅に変更する可能性のあるカメラ１００の動きを検出する。図２は、カメラ１００の斜視図を示し、カメラの動きについて説明するために都合のよい座標系を示す。重要な主な動きは、Θ_X及びΘ_Yで示しそれぞれピッチ及びヨーと呼ばれることが多い、Ｘ軸及びＹ軸を中心とする回転であるが、他の動きを同様に測定してもよい。本開示の目的のために、動きの検知には、動きのないことを検知することも含まれる。

図３は、動き検知モジュール１１４の一部をより詳細に示す。図３のシステムは、Ｙ軸を中心とするカメラの回転を測定する。同様の構成要素のセットを使用して、他の軸を中心とする回転を測定してもよい。この例示的な実施形態では、カメラの回転は、レートジャイロ３０１によって検知される。レートジャイロ３０１は、たとえば、日本国、京都の村田製作所から市販されているＥＭＣ−０３ＭＡレートジャイロであってもよい。レートジャイロ３０１は、カメラ１００の角速度を示す信号３０２を生成する。角速度信号３０２は積分器３０３に進み、積分器３０３はその信号を積分して角度位置信号３０４を生成する。積分器３０３はアナログ回路であってもよく、又はカメラロジック１１０が積分をデジタルに実行してもよい。ロジック１１０は、角度位置信号３０４を検査することにより、カメラ１００が動いたか否か、動いた場合どれくらい動いたかを決定することができる。

他の多くの構成も可能である。たとえば、動きを、レートジャイロではなく加速度計を使用して検知してもよい。ロジック１１０は、角速度信号３０２を直接検査しそこからのカメラの動きに関する情報を推測することができる。１つ又は複数の軸におけるカメラ１００の並進を、好ましくは１つ又は複数の加速度計を用いて測定し監視してもよい。

別の例示的な実施形態では、カメラの動きは、予備写真、たとえばライブビューに使用される画像を分析することによって検出される。画像分析によって検出されるようなシーンの変化は、カメラの動きの結果であると想定される。画像分析は、異なる時点で撮影された画像の間の相関を計算すること、異なる時点で撮影された画像の間のシーンの明るさの変化を検出すること、ＭＰＥＧ−４等の圧縮アルゴリズムによって生成される動きベクトルを分析すること、又はこれらの種類及び他の種類の画像分析の任意の組合せを含んでもよい。

本開示の目的のために、一括した用語「取り込みパラメータ」を、焦点設定、露出時間若しくはレンズ絞り設定等の露出設定、又はカメラが写真を撮影する際に使用する可能性のある他の設定を含むように使用する。選択された取り込みパラメータを使用して撮影された最終的な写真を、取り込みパラメータを決定するためか又はライブビュー表示を提供するためにカメラが撮影する可能性のある予備画像から識別するために、「最終」写真と呼ぶ。

図４は、本発明の例示的な一実施形態による方法４００のフローチャートを示す。この例示的な実施形態では、方法４００は、カメラ１００に含まれるロジック１１０の制御の下で実行される。ステップ４０１において、方法が開始する。方法４００は、カメラのユーザが構図を決めて最終写真を撮影している間に発生することが好ましく、カメラのライブビューが開始する時に開始してもよい。ライブビューは、ユーザコントロール１１２のうちの１つによって起動されることが多い。ステップ４０２において、変数ＦＯＣＵＳ＿ＬＯＣＫがゼロに初期化される。これには、現カメラステータスは焦点が固定されていないというものであることを示すフラグを設定する、という働きがある。ＦＯＣＵＳ＿ＬＯＣＫを、たとえばビット、バイト、又はメモリ１１１の他の単位で格納してもよい。ステップ４０３において、写真がまもなく撮影される、すなわちシャッタボタンがＳ１位置に達したという指示が受け取られたか否かが判断される。Ｓ１に達していない場合、制御はステップ４０４に移り、カメラ１００が動いているか否かが判断される。その判断を、たとえば角度位置信号３０４を検査することによるか、又は画像分析によって行ってもよい。カメラが動いている場合、制御はステップ４０２に戻る。言い換えれば、カメラ１００が実質的に静止するか又はＳ１に達するまで、ステップ４０２〜４０３が繰り返される。

カメラ１００が動いているか否かの判断を、いくつかの方法のうちの任意のもので行ってもよい。一例の方法では、動き検知モジュール１１４によって測定されるような任意の軸における回転速度が、所定閾値、たとえば１度／秒を超えている場合に、カメラが動いていると判断してもよい。別の例の方法では、ステップ４０４においてカメラ位置が最後に検査されて以来、任意の軸を中心に所定量を超えて回転した場合に、カメラ１００が動いていると判断してもよい。別の例示的な実施形態では、２つのライブビュー画像の間で計算された相関係数が所定値を超えている場合に、カメラ１００が動いていると判断してもよい。別の例示的な実施形態では、２つのライブビュー画像間のシーンの明るさの変化が所定閾値を超える場合に、カメラ１００が動いているものと判断してもよい。カメラ１００が動いているか否かを判断する他の多くの基準を考えることができ、カメラ設計者は、カメラの能力及び意図された用途に応じて方法及び適当な閾値量を選択することができる。カメラは、実質的に静止しているか又はもはや動いていないものと判断されるように真に不動である必要はない。本開示の目的で、カメラは、真に不動である場合か、又はその動きが無視されるほど十分に小さい、たとえば上述したような閾値量を下回る場合に、動いていないか又は実質的に静止している。

ステップ４０４において、カメラ１００がもはや動いていないと判断される場合、制御はステップ４０５に移り、ＦＯＣＵＳ＿ＬＯＣＫの状態が検査される。焦点が固定されている場合、制御はステップ４０３に戻る。しかしながら、焦点が固定されていない場合、制御はステップ４０６に移り、いくつかの取り込みパラメータが選択される。すなわち、自動焦点合せが実行され、適当な露出設定が決定される。次に、ステップ４０７において、後に使用するために基準画像が撮影される。この基準画像は、カメラの最大解像度で撮影されてもよいがされなくてもよい。たとえば、ステップ４０７で撮影された画像は、ライブビュー表示のフレームであってもよい。そして、ステップ４０８において、好ましくは少なくとも１つの取り込みパラメータが選択されたという指示をメモリに格納することにより、ＦＯＣＵＳ＿ＬＯＣＫは１に設定される（なお、焦点以外の取り込みパラメータを「固定」してもよい。）。そして、制御はステップ４０３に戻る。

ステップ４０３において、Ｓ１に達したと判断される場合、制御はステップ４１１に移り、ＦＯＣＵＳ＿ＬＯＣＫのステータスが検査される。なお、ステップ４０３の検査の結果は、ユーザがシャッタボタンを部分的に押下してＳ１で停止する場合、又はユーザがシャッタボタンを完全に押下し、迅速にＳ１を通過して即座にＳ２に進む場合、「はい」であるとみなされる。焦点が固定されていない場合、制御はステップ４１２に移り、焦点合せが実行され、露出設定が決定される。そして制御はステップ４１３に移り、シャッタボタンのステータスが検査される。カメラ１００がＳ１状態で静止している場合、制御はステップ４１３に留まる。Ｓ２に達した場合は、ステップ４１４において最終写真が撮影される。シャッタボタンがもはや全く押されない場合、制御はステップ４０２に戻る。

ステップ４１１において焦点が固定されていることが分かった場合、これは、Ｓ１に達する前に焦点合せがすでに実行されていることを示すものであり、制御はステップ４２１に移り、カメラの動きの状態が検査される。動き検知モジュール１１４によって示されるようにカメラが動いた場合、制御はステップ４１２に移り、取り込みパラメータが再選択される。すなわち、この例では、再び焦点合せが実行され露出設定が決定される。カメラが動いたか否かの決定を、多数の方法のうちの任意のもので行ってもよい。たとえば、ステップ４０６において焦点合せが実行されて以来の位置の角度変化を決定し、閾値量、たとえば３度と比較することができる。差が閾値量を超える場合、カメラが動いたと判断してもよい。カメラ設計者は、依然として許容可能な焦点の合った画像をもたらす、起こり得る動きの最大量に基づいて、適当な閾値量を選択することができる。この許容可能な動きの量は、センサ画素サイズ、現絞り設定及び現ズーム設定等のさまざまなカメラパラメータによって決まる。

ステップ４２１において、カメラが動いていないと判断される場合、本来発生する可能性のあるシャッタ遅れの大部分を回避する機会が発生する。この場合、制御はステップ４２２に移り、現画像が取り込まれる。この画像は、カメラの最大解像度で撮影されてもよいがそうでなくてもよく、たとえばライブビューフレームであってもよい。この現画像が、ステップ４２３において、ステップ４０７において先に撮影された基準画像と比較されることにより、焦点が固定されて以来被写体が大きく動いたか否かが判断される。この比較は、既知の相関技法を使用して行われることが好ましいが、他の方法を同様に使用してもよい。カメラが動いた場合、この方法ステップには達しないため、いかなる画像の変化も被写体の動きによるものと推定される。被写体が動かなかったと判断するためには完全な相関は必要でない。ステップ４２４において判断されるように、被写体が動いた場合、取り込みパラメータの再選択が必要であることが想定され、制御はステップ４１２に移る。しかしながら、被写体が動かなかった場合、ステップ４０６において決定された焦点設定及び露出設定はそのシーンに対して依然として正しく、これらの動作は再び実行される必要はない。制御は、直接ステップ４１３に移り、ステップ４１２をバイパスしかなりの時間を節約する。ステップ４２２、４２３及び４２４のシーケンスを、ステップ４１２におけるように焦点合せを実行し露出設定を決定するより大幅に迅速に実行することができる。この例としての時間を節約するシーケンスは、図４のフローチャートにおいて太い連結線によって示されている。なお、これらのステップのうちの少なくともいくつか、たとえば比較ステップ４０７、４２２、４２３及び４２４を、予備画像の分析によってカメラの動きが検出される場合、まったく実行する必要がなくてもよいことに留意されたい。

例としての方法４００によれば、シャッタ遅れは、少なくとも（１）ユーザがカメラを撮影されるシーンに向け、Ｓ１に達する前に焦点合せが行われるのに十分長く、カメラを比較的安定して保持する場合、及び（２）Ｓ１の前に焦点が固定された後に被写体が動いていない場合、大幅に低減する。これは、一般的な写真撮影シーケンスである。いくつかの時間のかかる操作、たとえば焦点合せ及び露出決定は、シャッタボタンが押される前に実行され、したがってシャッタ遅れの要因とはならない。これらの動作は必要に応じてのみ実行されるため、バッテリエネルギが節約される。

ここまでの例は、本発明を、デジタルカメラにおいて具現化され又はデジタルカメラによって実行されるものとして説明したが、本発明を、同様に他のデジタル撮像装置、たとえば画像対応携帯電話、ビデオカメラ、画像対応携帯情報端末又はいくつかの他のデジタル撮像装置において具現化し又はそれらにより実行することができる、ということが理解されよう。

本発明の例示的な一実施形態によるデジタルカメラの簡易ブロック図である。 図１のカメラの斜視図を示し、カメラの動きについて説明するために都合のよい座標系を示す図である。 図１の一例のカメラの一部をより詳細に示す図である。 本発明の例示的な一実施形態による一方法のフローチャートである。

符号の説明

１００：カメラ
１０１：レンズ
１０３：センサ
１０６：フラッシュ又はストロボユニット
１０８：ストロボ用電子回路
１０９：ディスプレイ
１１０：ロジック
１１１：メモリ
１１２：ユーザコントロール
１１４：動き検知モジュール

Claims (9)

1. シャッタ遅れを低減する方法であって、
   写真がまもなく撮影されるという指示の前の時点で、
   デジタル撮像装置の少なくとも１つの取り込みパラメータを、該デジタル撮像装置が実質的に静止していると判断される場合に選択するステップと、
   前記デジタル撮像装置が実質的に静止したままである限り、前記取り込みパラメータを固定するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記少なくとも１つの取り込みパラメータを選択するステップが、自動焦点合せを実行するステップ、及び少なくとも１つの露出設定を決定するステップのうちの一方又は両方をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記デジタル撮像装置が実質的に静止しているという前記判断が、動き検知モジュールからの信号に基づいている、請求項１に記載の方法。
4. 写真がまもなく撮影されるという指示の前に、前記少なくとも１つの取り込みパラメータが最後に選択されて以来、前記デジタル撮像装置が動いており、且つ該デジタル撮像装置が再び実質的に静止したと判断される場合、前記少なくとも１つの取り込みパラメータを再選択するステップ、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 写真がまもなく撮影されるという指示が、前記取り込みパラメータが固定された状態で受け取られる場合、該指示が受け取られる前に前記取り込みパラメータが選択されて以来、写真の被写体が動いた否かを判断するステップと、
   前記被写体がそのように動いた場合、少なくとも１つの取り込みパラメータを再選択するステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記写真の被写体が動いたか否かを判断するステップが、前記指示が受け取られる前に撮影された基準画像を、該指示が受け取られた後に撮影された現画像と比較するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 電子アレイ光センサと、
   前記電子アレイ光センサ上にシーンの画像を投影するレンズと、
   Ｓ１及びＳ２位置を有するシャッタボタンと、
   ロジックであって、前記Ｓ１位置に達する前に、
   前記カメラの動きを検知し、
   前記検知された動きに基づいて前記カメラが実質的に静止していると判断される場合に、前記レンズの自動焦点合せを実行し、
   自動焦点合せが最後に実行されて以来前記カメラが動いており、且つ前記カメラが再び実質的に静止したという判断がなされる場合にのみ、自動焦点合せを再実行する、
   ように構成されたロジックと、
   を備えているデジタルカメラ。
8. 前記ロジックは、前記Ｓ１位置に達した後に、
   Ｓ１に達する前に自動焦点合せが実行されており、
   Ｓ１に達する前に自動焦点合せが実行されて以来、前記カメラが実質的に動いておらず、且つ
   前記Ｓ２位置に達した、
   という判断がなされる場合に、自動焦点合せを再実行することなく最終写真を撮影するようにさらに構成されている、請求項７に記載のデジタルカメラ。
9. 前記ロジックは、前記Ｓ１位置に達した後に、
   Ｓ１に達する前に自動焦点合せが実行されており、
   Ｓ１に達する前に自動焦点合せが実行されて以来、前記カメラが実質的に動いておらず、
   Ｓ１に達する前に自動焦点合せが実行されて以来、写真の被写体が実質的に動いておらず、且つ
   前記Ｓ２位置に達した、
   という判断がなされる場合に、自動焦点合せを再実行することなく最終写真を撮影するようにさらに構成されている、請求項７に記載のデジタルカメラ。

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