(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を合焦させて撮像することにより得られる映像信号を受信する入力端と、
前記入力端より入力する前記映像信号のレベルを減衰させる第１利得調整手段と、
前記第１利得調整手段の出力信号の直流成分を調整する第１オフセット調整手段と、
前記映像信号に対してローパスフィルタ処理を行うローパスフィルタ手段と、
前記ローパスフィルタ手段の出力信号のレベルを減衰させる第２利得調整手段と、
前記第２利得調整手段の出力信号の直流成分を調整する第２オフセット調整手段と、
前記第１オフセット調整手段の出力信号と前記第２オフセット調整手段の出力信号とを加算する加算手段と、
前記映像信号に対してハイパスフィルタ処理を行うハイパスフィルタ手段と、
前記ハイパスフィルタ手段の出力信号を積算する積算手段と、
前記積算手段の積算値に応じて、前記第１利得調整手段の利得値、前記第１オフセット手段の直流成分量、前記第２利得調整手段の利得値、及び前記第２オフセット手段の直流成分量を定める制御手段とを備えることを特徴とする、
ソフトフォーカス処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のソフトフォーカス処理装置であって、
前記ローパスフィルタ手段は、
第１ローパスフィルタ手段と、
前記第１ローパスフィルタ手段の周波数特性とは異なる周波数特性を有する第２ローパスフィルタ手段と、
前記第１ローパスフィルタ手段の出力信号及び前記第２ローパスフィルタ手段の出力信号の内の何れか一方を選択するスイッチ手段とを備えており、
前記制御手段は、前記積算手段の前記積算値に応じて前記スイッチ手段の選択動作を制御することを特徴とする、
ソフトフォーカス処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２の何れかに記載の前記ソフトフォーカス処理装置を備えることを特徴とする、
撮像装置。
【請求項４】
請求項３記載の前記撮像装置を備えることを特徴とする、
携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置のソフトフォーカス撮像機能（既撮像の画像からソフトフォーカスのかかった画像を得る機能）に関するものである。又、本発明に係る撮像装置は、例えば携帯電話やＰＤＡ(personal digital assistant)等の携帯端末に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
「ソフトフォーカス」とは、ソフト描写とも言われる撮影技法の一つであり、明るい部分（ハイライト）の光を滲ませたりして柔らかい感じの画面効果を得ることである。従来の銀塩フィルムを用いる銀塩カメラ等においては、通常、次の様にしてソフトフォーカス撮像を行う。
【０００３】
先ず、図７に示す様に、被写体１２の像をレンズ系１によりフィルム１３上に合焦させて、１度目の撮像を行う。これにより、例えば図１０に示す様な合焦した像を撮像することが出来る。次に、図８に示す様に、レンズ系１を動かすことで被写体１２の結像を大きくぼかして、再度撮像する。これにより、図１１に示す様な、レンズ系１の合焦位置をずらしたピンぼけ画像を撮像することが出来る。この様に図７及び図８に示す二重露光を行なうことにより、図１０に示す像と図１１に示す像とをフィルム１３上で重ね合わすことが出来、その結果、図１２に示す様に、撮像した被写体をソフトフォーカスに見せることが出来る。但し、この方法は多重露光を行なうため、動きのある物については、二重露光の間に被写体が移動し、ソフトフォーカスに撮像することが出来ない。
【０００４】
又、ソフトフォーカス用のフィルタを利用する方法もある。例えば、図９に示す様に、その表面にグリス１５を塗布したフィルタ１４をカメラ１６のレンズの前に装着することで、像を柔らかくぼかした撮像を行なうことが出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の撮像装置は、以上の様な撮像方式によりソフトフォーカスの撮像を行なうため、以下に示す問題点が有る。
【０００６】
先ず、図７及び図８に示す第１従来技術では、動きのある被写体をソフトフォーカスで撮像することが出来ないと言う問題点がある。更に、レンズ系１を動かすための機構部品が必要であるという問題点がある。
【０００７】
次に、図９に示す第２従来技術では、フィルタ１４の様な別部品を必要とすると言う問題点がある。
【０００８】
この発明は以上のような問題点を解決するために成されたものであり、簡易な方法によってソフトフォーカスの画像を撮像出来る撮像装置、及び、当該撮像装置を具備した携帯端末を実現することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ソフトフォーカス処理装置であって、被写体を合焦させて撮像することにより得られる映像信号を受信する入力端と、前記入力端より入力する前記映像信号のレベルを減衰させる第１利得調整手段と、前記第１利得調整手段の出力信号の直流成分を調整する第１オフセット調整手段と、前記映像信号に対してローパスフィルタ処理を行うローパスフィルタ手段と、前記ローパスフィルタ手段の出力信号のレベルを減衰させる第２利得調整手段と、前記第２利得調整手段の出力信号の直流成分を調整する第２オフセット調整手段と、前記第１オフセット調整手段の出力信号と前記第２オフセット調整手段の出力信号とを加算する加算手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
しかも、請求項１の発明は、前記映像信号に対してハイパスフィルタ処理を行うハイパスフィルタ手段と、前記ハイパスフィルタ手段の出力信号を積算する積算手段と、前記積算手段の積算値に応じて、前記第１利得調整手段の利得値、前記第１オフセット手段の直流成分量、前記第２利得調整手段の利得値、及び前記第２オフセット手段の直流成分量を定める制御手段とを更に備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載のソフトフォーカス処理装置であって、前記ローパスフィルタ手段は、第１ローパスフィルタ手段と、前記第１ローパスフィルタ手段の周波数特性とは異なる周波数特性を有する第２ローパスフィルタ手段と、前記第１ローパスフィルタ手段の出力信号及び前記第２ローパスフィルタ手段の出力信号の内の何れか一方を選択するスイッチ手段とを備えており、前記制御手段は、前記積算手段の前記積算値に応じて前記スイッチ手段の選択動作を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、撮像装置であって、請求項１又は２の何れかに記載の前記ソフトフォーカス処理装置を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、携帯端末であって、請求項３記載の前記撮像装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、１はレンズ系、２は撮像素子（ＣＣＤ等）、３は増幅器、４は映像信号処理回路、５はソフトフォーカス処理回路（ソフトフォーカス処理装置とも称す）、６は出力端子である。以下に、本撮像装置の動作を説明する。
【００１５】
レンズ系１は、被写体（図示せず）を撮像素子２上に結像する。ここでは、被写体の像を常に撮像素子２上に合焦させる様に、レンズ系１及び撮像素子２は配置されている。撮像素子２は、結像した光学像を電気信号に変換する。増幅器３は、撮像素子２の出力端から出力される電気信号を増幅する。更に、映像信号処理回路４は、本撮像装置に必要な所定の信号処理を行ない、撮像した被写体の映像信号Ｖ１を得る。例えば、同回路４は、撮像素子２から得られる電気信号からノイズ成分を除去する処理を行ったり、あるいは、階調特性補正（ガンマ補正）を行なったりする。カラー撮像装置の場合には、同回路４は白バランス処理等をも行うが、ここでは、同回路４の処理内容の詳細は問わない。
【００１６】
被写体が人物顔などの場合には、信号処理回路４から得られる画像は、例えば図１０に示す様な焦点の合ったものとなる。
【００１７】
ソフトフォーカス処理回路５は、本発明の中核を成す部分であり、信号処理回路４から得られる画像（映像信号Ｖ１）からソフトフォーカス処理のかかった画像（映像信号Ｖ３）を電気的信号処理により生成する回路である。ここで言う「ソフトフォーカス処理」とは、既述した通り、柔らかい感じの画面効果を得ることである。以下、本回路５の具体的な構成及び動作を、実施の形態１〜４として説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図２は、実施の形態１に係るソフトフォーカス処理回路５を備えた撮像装置の構成を示す図である。図２中、図１と同一の参照符号を有するものは、同一のものを示す。図２において、ＩＴは入力端、５ａは第１乗算器（第１利得調整手段に該当）、５ｂは第１加算器（第１オフセット調整手段に該当）、５ｃは第３加算器（加算手段に該当）、５ｄはＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）（ローパスフィルタ手段に該当）、５ｅは第２乗算器（第２利得調整手段に該当）、５ｆは第２加算器（第２オフセット調整手段に該当）である。次に、ソフトフォーカス処理回路５の動作について記載する。
【００１９】
先ず、被写体を撮像素子２に合焦させて同素子２で結像した光学像を撮像して得られる電気信号は、増幅された上で、映像信号処理回路４によって所定の処理を受ける。そして、同回路４から出力される映像信号Ｖ１は、入力端ＩＴで受信される。
【００２０】
次に、第１乗算器５ａは、入力した映像信号Ｖ１に対して１よりも小さい定数ｋ１（ｋ１＜１）を乗算することにより、映像信号Ｖ１の利得を調整する（レベル減衰）。更に、第１加算器５ｂは、利得調整後の映像信号Ｖ１に対して定数ｋ２を加算することにより、同映像信号の直流成分を調整する。その結果、上記処理により得られる第１映像信号Ｖ１Ａ（＝ｋ１×Ｖ１＋ｋ２）は、その信号レベルを減衰させられ、且つ、一定の値分のオフセットを加えられた信号となる。
【００２１】
他方、ＬＰＦ５ｄは、入力した映像信号Ｖ１の低周波成分のみを通過させる。このローパスフィルタ処理により得られる信号Ｖ２が与える画像は、ピントのボケた様な画像となる。例えば、図１０に示す顔画像は、図１１に示す様な画像となる。更に、第２乗算器５ｅは、ＬＰＦ５ｄを介して得られた映像信号Ｖ２に対して定数ｉ１（ｉ１＜１）を乗算して、映像信号Ｖ２の利得を調整する（レベル減衰）。更に、第２加算器５ｆは、利得調整済みの映像信号Ｖ２に対して定数ｉ２を加算することにより、同映像信号の直流成分を調整する。その結果、上記一連の処理により得られる、低周波成分のみから成る第２映像信号Ｖ２Ａ（＝ｉ１×Ｖ１＋ｉ２）は、その信号レベルを減衰させられ、且つ、一定の値分のオフセットを加えられた信号となる。
【００２２】
次に、第３加算器５ｃは、第１加算器５ｂが出力する第１映像信号Ｖ１Ａと、第２加算器５ｆが出力する第２映像信号Ｖ２Ａとの加算処理を行う。これにより、例えば、図１０の焦点が合った顔画像と図１１の焦点が合っていない顔画像とが加算された状態となり、映像信号Ｖ３が与える画像は、図１２に示す様な、柔らかい印象を与えるソフトフォーカスの掛かった画像となる。即ち、映像信号Ｖ３が与える画像は、焦点の合った画像を単にぼかせただけの画像とは明白に異なる。以上の信号処理によって得られる画像は、出力端子６より出力される。
【００２３】
図１３は、図１０の顔画像を与える映像信号Ｖ１に対してローパスフィルタ処理を行った後の出力信号Ｖ２の顔画像が図１２の顔画像に近くなる様に、ＬＰＦ５ｄの周波数特性を変えることにより得られた顔画像の一例を示す図である。しかしながら、図１３に示す顔画像は、やはり単なるピントのボケた顔画像であって、合焦した画像でありながら柔らかい印象を与えるソフトフォーカス画像とは異なる。
【００２４】
ここで、第１乗算器５ａ及び第２乗算器５ｅは、第３加算器５ｃによって２つの画像が合成されることで映像信号Ｖ３が飽和しない様にするために、その信号レベルを減衰させるものである。又、第１加算器５ｂ及び第２加算器５ｆによってＤＣ成分を加算することで画像にオフセットを与えることになり、柔らかい感じのする画像を得ることが出来る。
【００２５】
（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１の改良に関するものであり、撮像素子より得られる映像信号Ｖ１の高周波成分の積算値に基づいて既述の各定数ｋ１，ｋ２，ｉ１，ｉ２の設定値を変更する点に特徴を有する。
【００２６】
図３は、実施の形態２に係るソフトフォーカス処理回路５Ａを備えた撮像装置の構成を示す図である。図３中、図２と同一の参照符号を有するものは、同一のものを示す。図３において、７は映像信号Ｖ１に対してハイパスフィルタ処理を行うＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）（ハイパスフィルタ手段に該当）、８は積算回路（積算手段に該当）、９はマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）である。尚、後述する通り、マイコン９は、「積算手段の積算値に応じて、上記第１利得調整手段の利得値、上記第１オフセット手段の直流成分量、上記第２利得調整手段の利得値、及び上記第２オフセット手段の直流成分量の各々を定める制御手段」として、機能する。以下に、図３の撮像装置における特徴部分の動作を説明する。
【００２７】
ＨＰＦ７は、信号処理回路４から得られる画像から高周波成分のみを通過させる。更に、積算回路８は、ＨＰＦ７から出力される映像信号Ｖ１の高周波成分を積算し、その積算値をマイコン９へ出力する。マイコン９は、得られた積算値から、その画像の種類を判別する。即ち、得られた積算値が相対的に高いときには、撮像した画像は高周波成分を多く含む画像である。逆に、得られた積算値が相対的に低いときには、撮像した画像は、高周波成分を多く含まない画像であるか、あるいは、レンズ系１の状態に起因して被写体の合焦度が不十分な画像である。そこで、マイコン９は、得られた積算値に応じて、定数ｋ１，ｋ２，ｉ１，ｉ２の設定値を変更する。例えば、定数ｋ１と定数ｋ２との比において、定数ｋ２の値を大きく設定し、定数ｋ１の値を小さく設定すれば、ソフトフォーカスの感じとしてはより一層柔らかな感じの画像が得られる。
【００２８】
以上の通り、本実施の形態によれば、ソフトフォーカスの度合いを、得られた画像の種類に応じて変更することが可能となる。
【００２９】
（実施の形態３）
本実施の形態は、実施の形態２の改良に関するものである。尚、以下に述べる本実施の形態の特徴部分（構成要素５ｇ，５ｈ，５ｉ，７，８，９）を図１のソフトフォーカス処理回路５に適用することも可能である。
【００３０】
図４は、実施の形態３に係るソフトフォーカス処理回路５Ｂを備えた撮像装置の構成を示す図である。図４中、図３と同一の参照符号を有するものは、同一のものを示す。図４の装置が図３の装置と構成上異なる点は、ＬＰＦ５ｄに代えて、第１ＬＰＦ５ｇ、第２ＬＰＦ５ｈ及びスイッチ５ｉ（スイッチ手段に該当）を備えた点にある。しかも、第１ＬＰＦ５ｇが有する、その通過させる信号の第１周波数特性と、第２ＬＰＦ５ｈが有する、その通過させる信号の第２周波数特性とは、互いに異なる。以下、図４に示す撮像装置の動作の内で、図３に示した撮像装置のそれと異なる動作についてのみ記載する。
【００３１】
マイコン９は、▲１▼実施の形態２と同様に、積算回路８の積算値に応じて定数ｋ１，ｋ２，ｉ１，ｉ２の値を変えると共に、▲２▼積算回路８の積算値に応じてスイッチ５ｉを切り替える（上記積算値に応じてその指令内容が定まる制御信号ＶＣＴによってスイッチ５ｉの選択動作を制御する）。これにより、スイッチ５ｉは、第１ＬＰＦ５ｇの出力信号及び第２ＬＰＦ５ｈの出力信号の何れか一方を、低周波数成分のみから成る映像信号Ｖ２として選択する。
【００３２】
この様に、スイッチ５ｉにおいて２種類のＬＰＦを選択することで、ソフトフォーカスのソフト感を変えることが出来る。
【００３３】
（実施の形態４）
実施の形態１〜３において記載したソフトフォーカス処理装置５、５Ａ、５Ｂの各々を、信号処理可能なマイコンを用いてソフトウェアによって実現することは、可能である。そこで、以下では、一例として、本実施の形態を実施の形態１に適用した場合について、説明する。
【００３４】
図５は、実施の形態１に係るソフトフォーカス処理装置５の機能をプログラム制御の下でソフトウェアによって実現して成るソフトフォーカス処理装置５Ｃの処理手順を記載したフローチャートである。その処理手順は以下の通りである。
【００３５】
先ず、本装置５ＣのＣＰＵ（図示せず）は、撮像素子２（図１）によって得られた入力映像信号Ｖ１の低域周波数成分だけを通過させるローパスフィルタ処理を行なう（ステップＳ１）。次に、上記ＣＰＵは、ステップＳ１の処理を行なった後の信号レベルを減衰させる利得調整処理及びオフセットを加算するＤＣ調整処理を、順次に実行する（ステップＳ２）。次に、上記ＣＰＵは、入力映像信号Ｖ１の信号レベルを減衰させる利得調整及びＤＣ調整（オフセット調整）の各処理を順次に行なう（ステップＳ３）。最後に、上記ＣＰＵは、ステップＳ２の処理を行なった後の画像とステップＳ３の処理を行なった後の画像とを加算する。
【００３６】
以上の処理により、ソフトウェアを用いた電気信号処理により、容易にソフトフォーカス処理を実現することが出来る。
【００３７】
尚、図５のステップＳ３を最初に行い、その後に、ステップＳ１及びステップＳ２を行う様にしても良いことは、勿論である。
【００３８】
（応用例）
図６は、図１に示す撮像装置（図２乃至図５の何れかのソフトフォーカス処理装置を含む）を具備した携帯電話１０を模式的に示す斜視図である。携帯電話１０の一部に上記撮像装置を組み込み、本撮像装置によって撮像した画像をＬＥＤ等の表示装置１１上に表示したり、あるいは当該画像を伝送したりする。
【００３９】
又、本発明に係る上記撮像装置を、携帯端末の一つであるＰＤＡ用カメラとして用いることも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１、３及び４の発明によれば、多重撮像を行なったり、あるいはレンズ系を移動させたりすること無く、得られた画像からソフトフォーカスのかかった画像を電気信号処理によって容易に得ることが出来ると言う効果がある。
【００４１】
請求項１の発明によれば、ソフトフォーカスの度合いを、得られた画像に応じて変えることが出来ると言う効果がある。
【００４２】
請求項２の発明によれば、ソフトフォーカスのボケ度合いを、得られた画像に応じて変えることが出来ると言う効果がある。
【００４３】
請求項４の発明によれば、ソフトフォーカス撮像の出来る撮像装置を具備した携帯端末を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  本発明の実施の形態１に係るソフトフォーカス処理装置を含む撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図３】  本発明の実施の形態２に係るソフトフォーカス処理装置を含む撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  本発明の実施の形態３に係るソフトフォーカス処理装置を含む撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図５】  本発明の実施の形態４に係るソフトフォーカス処理装置における信号処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６】  撮像装置を具備した携帯電話を示す図である。
【図７】  従来のソフトフォーカス撮影の方法を示す図である。
【図８】  従来のソフトフォーカス撮影の方法を示す図である。
【図９】  従来の他のソフトフォーカス撮影方法を示す図である。
【図１０】  焦点を合わして撮像したときの被写体の一例を示す図である。
【図１１】  被写体のピントをぼかして撮像したときの被写体の一例を示す図である。
【図１２】  ソフトフォーカス処理の掛かった被写体の一例を示す図である。
【図１３】  ソフトフォーカス処理の掛かった被写体に近づける様にピントの合った映像信号にＬＰＦ処理を加えたときの画像を示す図である。
【符号の説明】
１  光学系（レンズ系）、２  撮像素子、３  増幅器、４  信号処理回路、５ソフトフォーカス処理回路、５ａ  第１乗算器、５ｂ  第１加算器、５ｃ  第３加算器、５ｄ  ＬＰＦ、５ｅ  第２乗算器、５ｆ  第２加算器、５ｇ  第１ＬＰＦ、５ｈ  第２ＬＰＦ、５ｉ  スイッチ、６  出力端子、７  ＨＰＦ、８  積算回路、９  マイコン、１０  携帯電話、１１  表示装置、１２  被写体、１３フィルム、１４  フィルタ、１５  グリス、１６  カメラ。
【図１】
0003682021.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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