(57)【要約】【課題】１回の撮影で被写体の動きを臨場感あふれるタッチで描写することができる撮像装置を提供する。【解決手段】所定の視野領域に含まれる被写体からの光を集光し、この集光した光を光電変換することによって得られる画像信号から視野領域における画像データを生成する撮像部２と、撮像部２の露出を制御する露出制御部９１と、撮像部２が１回の露光または撮影を行う間に、露出制御部９１が定めたタイミングにしたがって複数の感度の切り換えを行う感度切換部９２と、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の視野領域に含まれる被写体からの光を集光し、この集光した光を光電変換することによって得られる画像信号から前記視野領域における画像データを生成する撮像部と、
前記撮像部の露出を制御する露出制御部と、
前記撮像部が１回の露光または撮影を行う間に、前記露出制御部が定めたタイミングにしたがって複数の感度の切り換えを行う感度切換部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
明るさを含む前記視野領域の状態を検知するセンサ部をさらに備え、
前記露出制御部は、
前記感度切換部によって切り換えられる複数の感度の各々と各感度に対応する露光時間との積を前記複数の感度について合計した量が、通常撮影用の感度と前記センサ部の検出結果に基づいて定められる通常撮影用の露光時間との積に等しくなるように各感度に対応する露光時間を定める制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像部は、
前記画像信号を増幅するアンプを有し、
前記感度切換部は、
前記アンプのゲインを前記タイミングで変更することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記感度切換部は、
前記撮像部が画像データを生成する際に使用する画像信号の量を前記タイミングで変更することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を撮像して該画像の電子的な画像データを生成する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像を撮像してこの画像の電子的な画像データを生成するデジタルカメラ等の撮像装置では、被写体を効果的に描写するための技術として、絞りによる被写界深度の調整、シャッタースピードによる動きの表現、流し撮りなど、様々な技術が提案されてきている。このような技術の一つとして、感度、絞り、シャッタースピードが互いに異なる２つの組を用いた撮影を行った後、撮影した２つの画像を合成することによって主要な被写体と背景をそれぞれ適切な色あいで撮影する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３９９３０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、例えばスポーツの競技中の選手のように動いている被写体に対し、その被写体の動きを１回の撮影で臨場感あふれるタッチで描写することは難しかった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１回の撮影で被写体の動きを臨場感あふれるタッチで描写することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、所定の視野領域に含まれる被写体からの光を集光し、この集光した光を光電変換することによって得られる画像信号から前記視野領域における画像データを生成する撮像部と、前記撮像部の露出を制御する露出制御部と、前記撮像部が１回の露光または撮影を行う間に、前記露出制御部が定めたタイミングにしたがって複数の感度の切り換えを行う感度切換部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、明るさを含む前記視野領域の状態を検知するセンサ部をさらに備え、前記露出制御部は、前記感度切換部によって切り換えられる複数の感度の各々と各感度に対応する露光時間との積を前記複数の感度について合計した量が、通常撮影用の感度と前記センサ部の検出結果に基づいて定められる通常撮影用の露光時間との積に等しくなるように各感度に対応する露光時間を定める制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記撮像部は、前記画像信号を増幅するアンプを有し、前記感度切換部は、前記アンプのゲインを前記タイミングで変更することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記感度切換部は、前記撮像部が画像データを生成する際に使用する画像信号の量を前記タイミングで変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮像部が１回の露光または撮影を行う間に、撮像部の露出を制御する露出制御部が定めたタイミングにしたがって複数の感度の切り換えを行う感度切換部を備えているため、撮影した画像の中には複数の異なる感度で撮影されたシーンが重複して描写されることとなる。したがって、１回の撮影で被写体の動きを臨場感あふれるタッチで描写することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。同図に示す撮像装置１は、所定の視野領域に含まれる被写体からの光を集光し、この集光した光を光電変換することによって得られる画像信号からデジタルの画像データを生成する撮像部２と、明るさを含む撮像部２の視野領域の状態を検知するセンサ部３と、撮像部２が生成した画像データに対してエッジ強調、色補正、画像圧縮等の画像処理を施す画像処理部４と、画像処理部４で処理が施された画像データに対応する画像を表示する表示部５と、撮像装置１の操作信号等の入力を受け付ける入力部６と、撮影日時の判定機能やタイマー機能を有する時計７と、撮像装置１が撮影した画像データを含む各種情報を記憶する記憶部８と、センサ部３の検知結果や入力部６で入力された操作信号に応じて撮像装置１の動作を制御する制御部９と、を備える。
【００１２】
撮像部２は、所定の視野領域にある被写体からの光を集光する撮影レンズ２１と、撮影レンズ２１が集光した光の入射量を調整する絞り２２と、レリーズ入力に応じて動作するシャッタ２３と、絞り２２およびシャッタ２３を通過した入射光を受光して電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子２４と、撮像素子２４から出力されるアナログ信号に対して増幅やホワイトバランスを含む各種信号処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによってデジタルの画像データを生成する信号処理部２５とを有する。このうち、撮影レンズ２１は、一または複数のレンズによって構成される光学系であり、レンズ駆動部１０によって駆動される。また、絞り２２は絞り駆動部１１によって駆動され、シャッタ２３はシャッタ駆動部１２によって駆動される。
【００１３】
図２は、撮像部２の要部の構成を示す図である。信号処理部２５は、撮像素子２４の画素２４１から出力される光電流を増幅するアンプ２５１と、アンプ２５１の出力を積分する積分回路２５２とを備える。アンプ２５１は、制御部９が有する感度切換部９２によってゲインが切り換えられる。
【００１４】
表示部５は、液晶または有機ＥＬ等からなり、表面が矩形状を有する表示パネルを用いて実現され、画像データのほかに撮像装置１の操作情報や撮影に関する情報を適宜表示する。
【００１５】
入力部６は、撮像装置１の電源ボタン、撮像指示を与えるシャッターボタン、撮像装置１で設定可能な各種動作モードの切替を行うモード切替ボタン、画像データの再生や編集の指示を含む制御ボタンなどを有する。また、入力部６として表示部５にタッチパネルを積層することにより、ユーザが表示部５の上で操作信号の入力を行えるようにしてもよい。
【００１６】
記憶部８は、撮像部２が撮影し、画像処理部４によって処理が施された撮影済みの画像データを記憶する画像データ記憶部８１と、本実施の形態１に係る撮像装置用プログラムを含み、撮像装置１が実行する各種プログラムを記憶するプログラム記憶部８２とを有する。記憶部８は、撮像装置１の内部に固定的に設けられるフラッシュメモリやＲＡＭ等の半導体メモリを用いて実現される。なお、記憶部８が、外部から装着されるメモリカード等の記録媒体に対して情報を記録する一方、記録媒体が記録する情報を読み出す記録媒体インターフェースとしての機能を有していてもよい。
【００１７】
制御部９は、撮像装置１の露出を制御する露出制御部９１と、撮像装置１の感度を切り換える感度切換部９２とを有する。露出制御部９１は、センサ部３の検出結果や入力部６によって入力された操作指示に基づいて露光時間（シャッタースピード）や絞りを調整する。感度切換部９２は、上述したように、信号処理部２５のアンプ２５１のゲインを切り換えることによって感度の切換を行う。制御部９は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等を用いて実現され、制御対象である撮像装置１の各構成部位とバスラインを介して接続されている。
【００１８】
以上の構成を有する撮像装置１においては、撮影モードにおいて動体の残像を撮影する動体残像モードを設定することができる。動体残像モードは、動いている被写体についてその動きの残像を含めた画像の画像データを１回の撮影によって生成するモードである。
【００１９】
図３は、動体残像モードに設定された撮像装置１を用いて撮影する典型的な状況を示す図である。図３において、撮像装置１は、被写体１００のゴルフのスイングを撮影する。この際、撮像装置１のユーザは、クラブ１１０がトップの位置（図３の破線で示す位置）にある時にレリーズボタンを押す。これにより、撮像装置１は、被写体１００がクラブ１１０でボール１２０をインパクトするタイミングまでを一つの画像に撮影する。
【００２０】
図４は、動体残像モードに設定された撮像装置１が撮影するときにの感度の時間的な変化を示す図である。図４に示す場合、撮像装置１は、レリーズされた後、時間ＳＳ１だけ第１の感度ＩＳＯ1で露光した後、第１の感度ＩＳＯ1よりも高い第２の感度ＩＳＯ2に切り換えて時間ＳＳ２だけ露光する。ここで、第１の感度ＩＳＯ1は、予め設定された通常撮影用の感度ＩＳＯ0よりも小さい値として設定される（ＩＳＯ1＜ＩＳＯ0）。また、第２の感度ＩＳＯ2は、通常撮影用の感度ＩＳＯ0以上の値として設定される（ＩＳＯ2≧ＩＳＯ0）。露出制御部９１は、動体残像モードにおける１回の撮影の露出量が通常撮影モードにおける１回の撮影の露出量と等しくなるような制御を行う。なお、露光時間ＳＳ１と露光時間ＳＳ２の和ＳＳは予め設定される。
【００２１】
より具体的な例として、図３に示す状況下で動体残像モードによる撮影を行う場合を説明する。この場合、２つの感度の露光時間の和ＳＳは、ゴルフスイング時のトップからダウンスイングを経てインパクトに至るまでの時間に対応して設定される。以下、ＳＳ＝１／３０（秒）とする。また、ここでは通常撮影用の感度ＩＳＯ0および第２の感度ＩＳＯ2が２００と設定される一方、第１の感度ＩＳＯ1が５０に設定されているものとする。加えて、入力部６のレリーズボタンがレリーズされた時、露出制御部９１はセンサ部３の検知結果に基づいて通常撮影用の露光時間ＳＳ０を１／６０秒に設定したとする。露出制御部９１は、露光時間ＳＳ１、ＳＳ２を次の２式から算出する。
５０×ＳＳ１＋２００×ＳＳ２＝２００×１／６０  ・・・（１）
ＳＳ１＋ＳＳ２＝１／３０                        ・・・（２）
ここで、式（１）は、動体残像モードの露出量の合計を通常撮影モードの露出量に等しくとることを意味している。また、式（２）は、２つの露光時間の和ＳＳとして１／３０を代入した式である。露出制御部９１は、式（１）、（２）から、ＳＳ１＝１／４５、ＳＳ２＝１／９０を算出する。このように、動体撮影モードでは、相対的に高い感度（ＩＳＯ2）の露光時間ＳＳ２が、相対的に低い感度（ＩＳＯ1）の露光時間ＳＳ１よりも短ければより好ましい。
【００２２】
図５は、動体残像モードに設定された撮像装置１が、図３に示す状態で撮影した画像を示す図である。同図に示す画像２００は、１回の撮影で、スイングの残像をかすかに残しながら被写体１００がボール１２０をインパクトした瞬間の像を最も鮮明に撮影したものである。より具体的には、第１の感度ＩＳＯ1で被写体１００がアドレスの状態でトップからボール１２０をインパクトするまでの間を第１の感度ＩＳＯ1で露光し、インパクトの瞬間を第２の感度ＩＳＯ2で露光する。このようにして、高感度である第２の感度ＩＳＯ2の露光時間の期間内にボール１２０のインパクトの瞬間が含まれるような撮影を行うことにより、決定的な瞬間を撮影することができる。加えて、その決定的な瞬間に至るまでの動作を低感度である第１の感度ＩＳＯ1で撮影し、薄い画像として記録することにより、被写体１００およびクラブ１１０の動きを臨場感あふれるタッチで描写することができる。
【００２３】
次に、図６に示すフローチャートを参照して、撮像装置１の処理の概要を説明する。図６において、撮像装置１が撮影モードに設定されている場合（ステップＳ１：撮影モード）、表示部５は、撮像部２が撮像している画像（スルー画）を表示する（ステップＳ２）。続いて、制御部９はピント調整を行う（ステップＳ３）。
【００２４】
この後の処理は、入力部６の一部をなすレリーズボタンが押下されることによってレリーズ信号が入力されたか否かに応じて異なる。まず、レリーズ信号が入力されなかった場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、設定モードの変更が入力されれば（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、撮像装置１は入力された内容に応じてモードの設定を行い（ステップＳ６）、ステップＳ１に戻る。ステップＳ５において設定モードの変更が入力されなければ（ステップＳ５：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１に戻る。
【００２５】
一方、レリーズボタンが押下された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、撮像装置１は、動体残像モードに設定されているか否かに応じて異なる処理を行う。まず、撮像装置１が動体残像モードに設定されている場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）を説明する。この場合、感度切換部９２は、アンプ２５１のゲインを変更して第１の感度ＩＳＯ1に切り換える（ステップＳ８）。その後、撮像部２は、第１の感度ＩＳＯ1による露光を開始する（ステップＳ９）。
【００２６】
撮像部２が第１の感度ＩＳＯ1による露光を開始してから所定時間（図４の露光時間ＳＳ１）が経過した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、感度切換部９２は、アンプ２５１のゲインを変更して第２の感度ＩＳＯ2に切り換え（ステップＳ１１）、第２の感度ＩＳＯ2による露光を行う（ステップＳ１２）。撮像部２が第１の感度ＩＳＯ1による露光を開始してから所定時間が経過しない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ９に戻る。
【００２７】
撮像部２が第２の感度ＩＳＯ2による露光を開始してから所定時間（図４の露光時間ＳＳ２）が経過した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、撮像部２は露光を終了する（ステップＳ１４）。撮像部２が第２の感度ＩＳＯ2による露光を開始してから所定時間が経過しない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１２に戻る。
【００２８】
その後、制御部９は、撮像部２によって生成され、画像処理部４によって画像処理が施された画像データに対し、時計７の出力を参照してデータ生成日時等の情報を付加し、画像データ記憶部８１に記録する（ステップＳ１５）。
【００２９】
続いて、入力部６によって撮影の終了指示が入力された場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、撮像装置１は一連の処理を終了する。一方、入力部６によって撮影の終了指示が入力されない場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１に戻る。
【００３０】
ステップＳ７において、撮像装置１が動体残像モードに設定されていない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、撮像装置１は通常の露出制御を行って画像を撮影（ステップＳ１７）した後、ステップＳ１５へ進む。
【００３１】
次に、撮像装置１が再生モードに設定されている場合を説明する（ステップＳ１：再生モード）。この場合、撮像装置１は、入力部６によって選択入力された画像を再生表示する（ステップＳ１８）。その後、入力部６によって再生の終了指示が入力された場合（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、撮像装置１は一連の処理を終了する。一方、入力部６によって再生の終了指示が入力されなかった場合（ステップＳ１９：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１に戻る。
【００３２】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、撮像部が１回の露光を行う間に、撮像部の露出を制御する露出制御部が定めたタイミングにしたがって複数の感度の切り換えを行う感度切換部を備えているため、撮影した画像の中には複数の異なる感度で撮影されたシーンが重複して描写されることとなる。したがって、１回の撮影で被写体の動きを臨場感あふれるタッチで描写することが可能となる。
【００３３】
ここまで、本発明を実施するための最良の形態を詳述してきたが、本発明は上述した一実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、本発明において、撮像素子２４の画素２４１の中で画像データに用いる画素２４１の数を変えることによって感度の切換を行ってもよい。図７は、低感度にした場合に有効な画素を示す図であり、網掛けを施している画素２４１が有効な画素である。図７に示す場合には、撮像素子２４が有する全画素の１／４の画素を使用するため、感度は全画素使用時のほぼ１／４となる。この場合には、画素２４１ごとにスイッチを設けておき、露出制御部９１が画素２４１からの出力のオンオフを制御するようにすればよい。
【００３４】
また、本発明において、１回の露光を行う間に感度を切り換える際には、撮影の最初の部分の感度を高くしてもよいし、撮影途中の感度を高くしてもよい。また、１回の露光で３つ以上の異なる感度を組み合わせて撮影を行ってもよい。
【００３５】
また、本発明において、１回の撮影を行う間に、互いに感度が異なる複数回の露光を続けて行うようにしてもよい。
【００３６】
また、本発明において、加速度センサまたはジャイロセンサからなる動き検出部を具備させてもよい。この場合には、動き検出部の検出結果に応じて、被写体が動いている場合には動体残像モードに自動的に設定するようにしてもよい。
【００３７】
また、本発明において、撮像装置に対し他の撮像装置などとの間で無線または有線による情報の通信を行う機能や、ＧＰＳ（Global Positioning System）から送信されてくる位置情報を受信して撮像装置の位置を検出する機能を具備させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る撮像装置が備える撮像部の要部の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る撮像装置を動体残像モードに設定して撮影する典型的な状況を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る撮像装置が動体残像モードに設定された場合の感度の時間的な変化を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る撮像装置が動体残像モードに設定された場合に撮影した画像の表示例を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る撮像装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図７】本発明の別の実施の形態に係る撮像装置における感度切換の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  撮像装置
２  撮像部
３  センサ部
４  画像処理部
５  表示部
６  入力部
７  時計
８  記憶部
９  制御部
１０  レンズ駆動部
１１  絞り駆動部
１２  シャッタ駆動部
２１  撮影レンズ
２２  絞り
２３  シャッタ
２４  撮像素子
２５  信号処理部
８１  画像データ記憶部
８２  プログラム記憶部
９１  露出制御部
９２  感度切換部
１００  被写体
１１０  クラブ
１２０  ボール
２００  画像
２４１  画素
２５１  アンプ
２５２  積分回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010171825.tif 000007
【図６】
2010171825.tif 000008
【図７】
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