(57)【要約】【課題】傾き補正後の画像をいつでもプリントできる撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の撮像装置は被写体の画像データを生成する撮像装置であって、被写体の画像信号を生成する撮像手段と、自装置の傾き角を検出する傾き角検出手段と、前記画像信号に所定の処理を施して画像データを生成する信号処理手段と、前記画像データを記録する記録手段と、を備え、前記信号処理手段の前記所定の処理は、前記傾き角に基づいて前記画像信号の傾きを補正する傾き補正処理を含み、前記信号処理手段は、前記傾き角に基づいて傾き補正した画像データと傾き補正しない画像データと、を生成することを、特徴とするので、撮影直後にメモリカードを取り出しても傾き補正した画像をプリント可能であり、傾き補正しない画像も記録しているので、傾き補正による副作用があっても最適な画像を選択して利用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の画像データを生成する撮像装置であって、
被写体の画像信号を生成する撮像手段と、
自装置の傾き角を検出する傾き角検出手段と、
前記画像信号に所定の処理を施して画像データを生成する信号処理手段と、
前記画像データを記録する記録手段と、
を備え、
前記信号処理手段の前記所定の処理は、
前記傾き角に基づいて前記画像信号の傾きを補正する傾き補正処理を含み、
前記信号処理手段は、
前記傾き角に基づいて傾き補正した画像データと傾き補正しない画像データと、
を生成することを、
特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記記録手段は、
着脱可能な記録媒体を装着可能であり、
前記傾き補正した画像データ及び／又は前記傾き補正しない画像データを前記記録媒体に記録することを、
特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記信号処理手段は、
前記傾き補正した画像データと前記傾き補正しない画像データと、
を同等の解像度で生成することを、
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】
前記信号処理手段は、
前記傾き補正しない画像データを、前記傾き角を０度として前記傾き補正処理を行うことにより生成することを、
特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記信号処理手段の前記所定の処理は、
前記画像信号の高周波成分を強調する高周波成分強調処理をさらに含み、
前期信号処理手段は、
前期高周波成分強調処理を行った後に、前記傾き補正処理を行うことを、
特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記高周波成分強調処理は、
前記画像信号のエッジを強調するエッジ強調処理を強く行い、
前記画像信号の高周波成分を抑圧する高周波成分抑圧処理を弱く行う、
ことであることを、
特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記信号処理手段は、
前記傾き角が所定の角度より小さいときは、前記傾き補正した画像データを生成しないことを、
特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項８】
前記傾き角検出手段は、
自装置の光軸の向きを検出可能であり、
前記信号処理手段は、
前記自装置の光軸の向きが所定の角度より上向き又は下向きであるときは、前記傾き補正した画像データを生成しないことを、
特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】
撮影モードを接写モードに切り替える操作手段をさらに有し、
前記信号処理手段は、
前記撮影モードが接写モードであるときは、前記傾き補正した画像データを生成しないことを、
特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データを生成する撮像装置に関するものであり、特には撮像装置を水平に保持せずに撮影した場合でも、正立した画像が得られるよう工夫した撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラは大型のＬＣＤモニタを装備するものが普及し、ファインダーを覗き込む必要が無いため操作がし易くなった。それにより利用者層や利用される場面が増えて更に普及が進んで来ている。旧来の銀塩カメラではフィルムと現像のコストが高かったため、三脚を使ってカメラを水平に保った状態で撮影するのが良しとされたが、プリントするまでコストがほとんど掛からないデジタルスチルカメラでは手持ちで撮影する方が普通である。また、学校の運動会や秋祭りのような野外行事ではカメラを片手持ちで人垣の上に突き出し、下からＬＣＤモニタを見てフレーミングする人も見られる。このような方法で撮影すると、撮影画像に傾いたものが混じることが多い。
【０００３】
特許文献１は、このような画像を修正できるよう特に工夫した撮像装置に関するものであり、「重力の方向を検出してその検出信号を出力する重力センサと、そのセンサからの検出信号に基づき、カメラ本体の傾き角を算出してその傾き角信号を出力する傾き角算出手段と、カメラ本体の傾き角を、そのとき撮影された撮影画像と関連させて記憶すると共にその記憶した情報を画像信号として出力可能な画像記憶手段と、出力時、傾き角だけ逆方向に傾けて略水平状態に直した画像に修正する画像処理手段と、を設ける」ことを特徴とする。上記技術によれば、撮影時にカメラの傾きを測定して画像とともに記録し、再生時に傾きを補正して表示することにより、カメラが傾いた状態で撮影した画像も正立した画像として表示されるようになる。
【０００４】
しかし特許文献１の撮像装置では、正立した画像を得るためには特許文献１の撮像装置で再生する必要がある、という問題がある。デジタルスチルカメラはフィルムの代わりに画像をメモリカードに記録するのでプリントが非常に簡単なことも特徴の一つである。メモリカードを挿し込むと、その場で指定した画像を印刷できるプリント端末がコンビニエンスストアや駅や大規模商業施設や娯楽施設に設置されており、手軽に待たずにプリントできる環境が広がって来ている。特許文献１の撮像装置では記録画像に傾き角の情報が付加されているが、一般のプリント端末は傾き角の情報を用いて画像を補正する機能を持たないので、正立した画像をプリントする為には撮影したデジタルスチルカメラからメモリカードを抜いてプリント端末に挿す前に、撮影したデジタルスチルカメラで画像を再生して傾いているものを探して表示し、傾き補正された画像をメモリカードに記録し直す必要がある。
【０００５】
また、記録した画像を再生し、傾き補正して記録し直すと解像度が劣化することも問題である。傾きを補正する画像処理は再生画像の画素列に対して斜め方向に画素列を再サンプリングするフィルタ処理であり、傾き補正後の画像のエッジ部が不自然にならないようにするためには再サンプリングフィルタに高域を阻止する特性を持たせる必要があるので、傾きを補正すると必然的に補正前より解像度が劣化する。画素数の多いデジタルスチルカメラで撮影した画像を小さくプリントする場合は多少の解像度の劣化は問題にならないが、携帯電話に内蔵される画素数の小さいデジタルスチルカメラでは問題になる。また、画素数の多いデジタルスチルカメラで撮影した画像でも大判にプリントしたり大型ディスプレイに表示したりする人にとっては、わずかの解像度劣化でも問題である。
【０００６】
さらに、傾きを補正した画像は元の画像を回転したものなので、必然的に重ならない部分が生じる。すると場合によっては元の画像に写っている人の顔や足が、傾き補正によって画像の端から出てしまい、「頭切れ」、「足切れ」の状態になることがある。このように、傾き補正後の画像は補正前の画像より悪い画像になることもある。
【特許文献１】特開２００６−１２９３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は傾き補正された画像をメモリカードに記録し直す必要があることと、傾き補正に伴って解像度が劣化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の撮像装置は被写体の画像データを生成する撮像装置であって、被写体の画像信号を生成する撮像手段と、自装置の傾き角を検出する傾き角検出手段と、前記画像信号に所定の処理を施して画像データを生成する信号処理手段と、前記画像データを記録する記録手段と、を備え、前記信号処理手段の前記所定の処理は、前記傾き角に基づいて前記画像信号の傾きを補正する傾き補正処理を含み、前記信号処理手段は、前記傾き角に基づいて傾き補正した画像データと傾き補正しない画像データと、を生成することを、特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮影時に傾き補正した画像も記録されるので撮影直後にプリントしても正立したプリント画像が得られる。傾き補正すると画像の一部が欠落する問題があるが、傾き補正しない画像も記録されるので、欠落の無い画像を選択してプリントすることも出来る。傾き補正しない画像も傾き角を０度として傾き補正処理を行うので、傾き補正した画像と同等の解像度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施例におけるカメラの構成を示すブロック図である。図１において、１０は撮像回路、１１はメインメモリ、１２は傾き検出回路、１３は制御回路、１４は画像処理回路、１５は傾き補正回路、１６は圧縮回路、１７は記録回路、１９は操作回路である。
【００１１】
本発明の撮像手段である撮像回路１０は入射光の像をＲＧＢ三原色に分解して画像信号であるデジタル化したＲＡＷデータに変換し、メインメモリ１１にＲＡＷデータを書き込む。画像処理回路１４はメインメモリ１１からＲＡＷデータを読み出し、色空間変換を行ってＲＡＷデータをＹＣデータに変換し、生成したＹＣデータを傾き補正回路１５に出力する。傾き補正回路１５はＹＣデータに傾き補正を施してからメインメモリ１１に書き出す。圧縮回路１６はメインメモリ１１からＹＣデータを読み出してＪＰＥＧ圧縮変換を行い、画像データである生成したＪＰＥＧファイルをメインメモリ１１に書き出す。本発明の記録手段である記録回路１７はメインメモリ１１からＪＰＥＧファイルを読み出して記録回路１７のスロット内に納められた記録媒体であるメモリカードに書き込む。なお、画像処理回路１４、傾き補正回路１５、圧縮回路１６は、本発明の信号処理手段を構成する。
【００１２】
本発明の傾き角検出手段である傾き検出回路１２は回転するコマ、即ちジャイロを内蔵しており、カメラの向きが変わってもコマにトルクが伝わらないよう支持されている。コマの重心は支持位置より下にしてあるので、ジャイロが静止している時はコマの軸は鉛直になる。ジャイロを回転させると回転モーメントにより軸の方向が鉛直のまま固定されるので、軸に対するカメラの角度を計測することにより、カメラの傾き角を得ることが出来る。
【００１３】
制御回路１３はマイコンにより構成してあり、カメラ内の全ての回路の監視と制御を行う。操作回路１９はシャッター釦を含むスイッチ回路であり、制御回路１３は操作回路１９の状態に従って撮影動作を制御する。操作回路１９でシャッター釦が押されると制御回路１３は撮像回路１０に指示して画像の取り込みを開始すると同時に、傾き検出回路１２から傾き角θを取得して記憶する。撮像回路１０がＲＡＷデータを出力し始めた時点で制御回路１３は画像処理回路１４に指示してＲＡＷデータをＹＣデータに変換する処理を開始させる、と同時に制御回路１３は傾き補正回路１５に指示して傾き角θを補正する処理を開始させる。
【００１４】
図２は傾き補正の動作を説明する概念図である。実際の１画面当たりの画素は図示してある画素よりはるかに多いが、書ききれないため、あくまで概念図として理解されたい。図２（Ａ）は出力画像の画素位置を、水平画素数と垂直画素数を幅と高さとする矩形領域内の、画素ピッチを升目とする正方格子上の白丸で示したものである。図１の傾き補正回路１５から出力されるＹＣデータは図２（Ａ）の白丸で示される。
【００１５】
図２（Ｂ）は入力画像の画素位置を図中の四角点で示したものであり、同じく矩形領域内の正方格子上の点である。図１の傾き補正回路１５に入力されるＹＣデータは入力画素に相当し、図２（Ｂ）の四角点で示される。
【００１６】
図２（Ｂ）の白丸は出力画像の画素位置を回転して入力画像の座標系上に写像したものである。入力画像の座標系は出力画像の座標系に対して傾いているので、出力画像の画素位置の大半は入力画像の画素位置と重ならない。そのため、出力画像を得る為には入力画像の画素列から補間により出力画素を合成する再サンプリング処理が必要である。
【００１７】
図２（Ｃ）の白丸は補間処理により入力画像の画素列から合成した出力画素を、出力画像の座標系上に配列したものである。図２（Ｂ）に示すように、入力画像の範囲と出力画像の範囲は完全には重ならないので、図２（Ｂ）の黒丸で示す画素は補間による合成ができない。本実施例では、この傾き補正回路１５で合成できない位置の画素が黒になるよう、予め出力画像の領域を黒のデータで初期化しておき、補間処理により合成した出力画素を出力画像の領域に書き込んで、合成できない画素は放置するようにしている。
【００１８】
以下、図１に戻って撮影時の動作の説明を再開する。傾き補正回路１５が傾き補正した画像をメインメモリ１１に書き終えた時点で、制御回路１３は圧縮回路１６に指示して傾き補正した画像のＪＰＥＧ圧縮変換を開始させると同時に、画像処理回路１４と傾き補正回路１５に指示して傾きを補正しない画像処理を開始させる。通常、画像処理ではエッジを強調して解像感を引き立たせる処理（エッジ強調処理）と、信号の高周波成分を抑圧してノイズ感を抑える処理（高周波成分抑圧処理）の、相反する二つの処理を行うが、本実施例の構成では、画像処理の段階でエッジを強めに強調し、信号の高周波成分を抑圧する度合いは弱めにしている。これは傾き補正は補間により出力画素を合成する再サンプリング処理であって信号の高周波成分を抑圧する性質を持つことから、画像処理回路１４と傾き補正回路１５の両方を通過した時に、高周波成分の抑圧度が最適となるよう、予め画像処理回路１４の段階で高周波成分の抑圧度を弱めに調整しているのである。
【００１９】
図４は本発明の傾き補正回路の構成を説明するブロック図である。図４において、１５は傾き補正回路、２１は画素位置カウンタ、２２は補正量計算部、２３は画素位置加算器、２４は位置／アドレス変換器、２５は係数発生器、２６はリサンプリングフィルタである。以下、図４を用いて傾き補正回路１５の動作を説明する。傾き補正回路１５には入力画素に同期して、同期信号が入力される。画素位置カウンタ２１は同期パルスをカウントして画素毎に画面上での水平位置、垂直位置を出力する。補正量計算部２２には傾き角θが定数として与えられており、画素位置カウンタ２１より画素毎に画素位置が与えられる。補正量計算部２２は傾き角θと画素位置から傾き補正に必要な補正量、即ち画素位置の移動量を計算する。補正量は画像の中心からの距離に比例するので、画像内の位置によって異なり、一般に小数部を持つ実数となる。この画素毎の補正量は補正量計算部２２から出力後、整数部と小数部に分けられ、整数部は画素位置加算器２３にて補正前の画素位置に加算される。補正された画素位置は位置／アドレス変換器２４で出力先アドレスに変換され、メインメモリ上の補正後の画素位置に応じたアドレスに画素データが書き込まれる事になる。
【００２０】
これにより画像は画素単位では補正されているが、補正量の小数点以下の部分が補正されていないため、このままでは不自然な画像となる。そこで係数発生器２５で補正量の小数部に応じたフィルタ係数を発生し、リサンプリングフィルタ２６で１画素以下の画素シフトを行う。
【００２１】
図５はリサンプリングフィルタ２６の仕組みを説明する概念図である。図５上段はリサンプリングフィルタ２６の構成例を示すブロック図であるが、構成は基本的にＦＩＲフィルタである。先ず入力画素をシフトするシフトレジスタがあり、係数器で重み付けした上で加算器で総和を求め、外部に出力する。基本的なＦＩＲフィルタとは異なる点は、係数が固定でなく外部から与えられる事である。図５中段はリサンプリングフィルタ２６の係数を示した図である。係数は複数の組があり、係数発生器２５で補正量の小数点以下の部分に応じて係数の組を選択する。係数は係数Ａ、係数Ｂ、係数Ｃの三つを例として示してあり、係数Ａを選択すると、シフトレジスタの左側のタップ出力の重みが増し、係数Ｃを選択すると右側のタップ出力の重みが増し、係数Ｂを選択すると左右がバランスする。シフトレジスタには画像の左側の画素から順に入力されるので、右側のタップからは左寄りの画素、左側のタップからは右寄りの画素データが出力される。従って、係数Ａを選択すると右寄りの画素の重みが増し、係数Ｃを選択すると左寄りの画素の重みが増す。これを画像で見ると、わずかに右にシフトしたり左にシフトしたりしたように見える。ここでは簡単のため１次元のフィルタで説明したが、実際に傾き補正に使用するフィルタは２次元フィルタであり、画像を上下左右にシフトすることが出来る。
【００２２】
図５の下段はリサンプリングフィルタ２６の係数の生成法を示した図である。係数Ａ、係数Ｂ、係数Ｃは共通の窓関数を３分の１ずつ位相シフトしてサンプリングしたものである。従って、係数Ａ、係数Ｂ、係数Ｃを画像に掛け合わせると３分の１画素ずつ位相シフトした画像が得られる。
【００２３】
リサンプリングフィルタ２６は係数から分かるようにローパスフィルタであり、高域成分を抑圧する性質がある。窓関数をサンプリングして係数とするフィルタの周波数特性は窓関数の周波数特性で決まるので、係数Ａ、係数Ｂ、係数Ｃのどれを選択してもリサンプリングフィルタ２６の周波数特性は同じである。傾きを補正すると場所によって右にシフトしたり左にシフトしたりした部分が混在する事になるが、どの部分も周波数特性は同じであり、傾き角θが０度で係数Ｂを常に選択していた場合と変わりは無い。
【００２４】
本実施例の構成では、傾き補正しない場合は傾き角θを０度として傾き補正回路１５で処理しているので出力画像が通過する経路の周波数特性はいつも同じになる。
【００２５】
以下、図１に戻って傾き補正後の全体の処理の流れを説明する。圧縮回路１６は制御回路１３の指示に従い、傾き補正した画像のＪＰＥＧ圧縮変換に続いて傾き補正しない画像のＪＰＥＧ圧縮変換を行う。記録回路１７は制御回路１３の指示に従い、傾き補正した画像のＪＰＥＧファイルに続いて傾き補正しない画像のＪＰＥＧファイルをメモリカードに記録する。プリントサービスを利用する時に、傾き補正した画像の方が先に表示されるので、補正に問題が無ければ次の画像はスキップして構わない。
【００２６】
本実施例では説明を容易にするため、傾き補正する画像処理の後で傾き補正しない画像処理を行う手順を説明したが、図３（Ａ）のように画像処理回路１４からＹＣデータを出力する出口を二つ設け、出口１は傾き補正回路１５に出力し、出口２は直接メインメモリ１１に書き込む構成に変更することにより、傾き補正した画像と傾き補正しない画像を同時に生成することも可能である。この場合、図３（Ｂ）のように画像処理回路１４からＹＣデータを出力する出口が一つだと、直接メインメモリ１１に書き込まれるデータと傾き補正回路１５を経由してメインメモリ１１に書き込まれるデータとの間で、高周波成分の抑圧度に差ができてしまう。従って、傾き補正回路１５を経由しない経路を設ける場合は、図３（Ａ）のように傾き補正回路１５に出力する出口１とは別の新しい出口２を設け、出口２から出力される信号は出口１から出力される信号よりも傾き補正回路１５を経由しない分だけ高周波成分を抑圧する度合いを強めにしておくことにより、経路による周波数特性の差を無くすようにすべきである。
【００２７】
このような調整が可能なのは画像処理回路１４の段階で傾き補正回路１５を通過することを前提に処理系全体の周波数特性を最適化しているからであり、画像処理回路１４が出力したＹＣデータを一旦メインメモリ１１に書き込み、後で読み出して傾き補正回路１５で傾きを補正するような構成を採ると、傾き補正した画像と傾き補正しない画像の間で解像感に差が出来てしまい、少なくとも一方の画像は最適な画像ではなくなる。また、特許文献１の撮像装置のように撮影時には傾き補正をせず、再生して傾き補正した後に書き戻すような構成にした場合も同じ原理で解像度劣化が発生する。
【００２８】
このように本発明によれば撮影時に傾き補正した画像と傾き補正しない画像の両方が記録されるので、撮影直後にプリントしても正立したプリントを得ることが出来るし、傾き補正されていないかわりに欠落の無い画像を選択してプリントすることも出来る。また、傾き補正を信号処理と同時に行うことにより、傾き補正した画像も傾き補正しない画像と同じ解像感がある最適な画像にすることが出来る。
【００２９】
なお、本実施例ではメモリカードに傾き補正した画像と傾き補正しない画像の両方を記録することとしたが、操作回路１９によって、ユーザーが記録するファイルを選択できるようにしてもよい。これによって、メモリカードの容量を有効に使用することが出来る。また、傾き角が所定の角度よりも小さいときは、傾き補正した画像データを生成しないようにしてもよい。これによって、構図に大きな差がない画像データが２枚ずつ生成されるという無駄を回避することができる。
【００３０】
本実施例ではカメラのロール方向の傾き補正を説明した。図６はカメラのロール方向２７、ピッチ方向２８、光軸２９を説明する斜視図である。ロール方向２７はカメラが左右に回転する方向、ピッチ方向２８はカメラが前後に回転する方向である。また、光軸２９は複数のレンズ群で構成されたレンズ鏡筒３０の中心線である。図６から分かるように、傾き検出回路１２がピッチ方向２８の傾きを検出できる場合は、光軸２９の向きを検出することが出来る。そこで、光軸２９の向きが所定の角度より上向き又は下向きであるときは、傾き補正した画像データを生成しないようにしてもよい。例えば、橋上から眼下の清流を撮影するときや頭上を飛行する航空機を撮影するとき等は、ロール方向２７の傾きは大きな問題にならないと考えられるからである。同様に操作回路１９によって撮影モードを接写モードに切り替えることが出来る場合、接写モードにおいては傾き補正した画像データを生成しないようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、デジタルスチルカメラに適用可能であり、同様のデジタルスチルカメラ機能を持つ携帯電話またはデジタルビデオカメラ等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例における撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施例における傾き補正処理を示す概念図
【図３】本発明の実施例における撮像装置の他の構成を示すブロック図
【図４】本発明の傾き補正回路の構成を説明するブロック図
【図５】リサンプリングフィルタの仕組みを説明する概念図
【図６】カメラのロール方向、ピッチ方向、光軸を説明する斜視図
【符号の説明】
【００３３】
１０    撮像回路
１１    メインメモリ
１２    傾き検出回路
１３    制御回路
１４    画像処理回路
１５    傾き補正回路
１６    圧縮回路
１７    記録回路
１９    操作回路
２１    画素位置カウンタ
２２    補正量計算部
２３    画素位置加算器
２４    位置／アドレス変換器
２５    係数発生器
２６    リサンプリングフィルタ
２７    ロール方向
２８    ピッチ方向
２９    光軸
３０    レンズ鏡筒
【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】
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【図６】
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