(57)【要約】    【課題】  撮影して得られる画像の、手ぶれによる劣化を抑制する。    【解決手段】  デジタルカメラ内に備えられる画像露出システム３００は、露光動作中のカメラの揺動を動き検出器３２８によって検出する。露光動作中に所定のレベルを越す揺動が検出された場合、プロセッサ３１０は露光動作を打ち切る。露光動作の打ち切りに伴う露光量不足に対しては、イメージセンサ３０４から出力される画像信号を増幅する際のゲインを調節して、画質の劣化を抑制する。    【選択図】    図３
2005321806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像露出方法であって、
カメラの動きを検出することと、
検出された前記カメラの動きに基づき、いつ画像露出を終えるかを決定することと
を含むことを特徴とする、画像露出方法。
【請求項２】
前記カメラの動きが、予め定められたしきい値を超えたときに前記画像露出を終えることをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の画像露出方法。
【請求項３】
前記画像露出の終了に応答して、露出不足を生じた画像の利得を上げて基準露光レベルに達するようにすることをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の画像露出方法。
【請求項４】
前記カメラの加速度に基づいて前記画像の露出を終えることをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の画像露出方法。
【請求項５】
前記カメラの動きに基づき、いつ画像露出を終えるかを決定することは、前記カメラの露出動作前の動きに基づいていつ終えるかを決定することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の画像露出方法。
【請求項６】
画像露出システムであって、
カメラの動きを検出する検出装置と、
検出された前記カメラの動きに基づき、いつ画像露出を終えるかを決定するように構成されたロジックと
を備えることを特徴とする画像露出システム。
【請求項７】
前記ロジックは、前記カメラの動きが予め定められたしきい値を超えたときに前記画像露出を終えるように構成されることを特徴とする、請求項６に記載の画像露出システム。
【請求項８】
前記ロジックは、前記画像露出の終了に応答して、露出不足を生じた画像の利得を上げて基準露光レベルに達するように構成されることを特徴とする、請求項７に記載の画像露出システム。
【請求項９】
前記検出装置は、ジャイロスコープ、センサ、および加速度計のうちの少なくとも１つを有することを特徴とする、請求項６に記載の画像露出システム。
【請求項１０】
前記検出装置は、前記ロジックによって読み取り可能なセンサを備え、それによって前記センサから読み取られた一連のフレーム画像に基づいて動きが求められることを特徴とする、請求項６に記載の画像露出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影される画像のブレを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの場合、カメラのシャープな写真を生成する機能は、ユーザがカメラを安定して保持することができる程度によって制限される。カメラのシャッタが長時間にわたって開いたままである場合、この開いている間に起こる動きはスナップショット（撮影して得られた画像）に現れる。シャッタが開いている際に動いてしまうことに起因する動きが撮影画像に認められる場合、モーションブラーと呼ばれる。高速移動の知覚効果をより正確に取り込むため、または特定の美術的効果を提供するため等、取り込まれた画像に意図的にモーションブラーが取り入れられる場合もある。しかし、キレのある写真を望む撮影者にとっては、「カメラの揺動」によって生じるモーションブラーはその目標に対する障害となる。カメラの揺動は主に、カメラの回動（たとえば、ピッチおよびヨー）による。
【０００３】
カメラのブレは焦点距離に応じて変化する。焦点距離が長いほど画像が拡大され、したがって回転移動に起因する、認められる揺動も拡大される。３５ｍｍ（ミリメートル）フィルム写真からの経験則は、カメラの揺動に起因するモーションブラーを回避するには、手持ち撮影に際して焦点距離の逆数未満の露出時間を選択するというものである。たとえば、６０ｍｍの焦点距離の場合、露出は１／６０秒以下であるべきである。経験則を考慮すると、モーションブラーを低減する様々な選択肢がある。１つの選択肢は、同じシーン輝度で露出時間を短くすることができるより高速の（より高速でシャッタ速度が可能となる、より明るい）レンズを使用するというものである。デジタルカメラは通常、コスト、サイズ、および画質の目標に関して実用的な最高速（明るさ）のレンズを使用する。Ｆ／２〜Ｆ／２．８のレンズ（Ｆは絞り値を示し、焦点距離のレンズの最大口径に対する比であり、この逆数がレンズ速度となる）が一般的である。これよりも高速のレンズははるかに高価かつ嵩張るものである場合が多い。
【０００４】
モーションブラーに対処する他の手法も開発されている。１つの一般的な手法は、レンズ系のアクティブ画像安定化である。「画像安定化」は、露出の過程でイメージセンサまたは写真フィルム上の画像を安定化しようとするプロセスを指す。画像安定化式のレンズ系では、レンズ系内に配置されたレンズまたはプリズムは、画像パス（画像を形成する光線の光路）がカメラ移動方向とは逆の方向に偏向するように移動する。レンズまたはプリズムは通常、カメラの回転移動（揺動）を感知するジャイロスコープまたは加速度計によって生成される信号に応答する２つの「ボイスコイル」型アクチュエータによって駆動される。
【０００５】
液体を充填したプリズムが画像安定化に使用されている。このような構造には通常、柔軟シールにより包囲されて液体を定位置に保持する、プリズムの正面および背面を形成する２枚の平板が備えられる。アクチュエータは、板の縁においてプリズムを押し、光線をプリズムのより厚い側の方向に屈折させる。
【０００６】
可動レンズ系も画像安定化に使用されている。このようなシステムでは、アクチュエータはレンズを横方向（レンズ光軸にほぼ直交する方向）にシフトし、イメージセンサ上に提供される画像を横方向および縦方向に「ずら」す。光線は、レンズの倍率に（正または反）比例して偏向する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上に述べた画像安定化の手法に伴う１つの問題は、レンズ系内で利用可能なスペースが限られていることに関連する。たとえば、可動レンズは通常、カメラ、特にコンパクトズームレンズ系デザインにおいて非常に密集したエリアであるレンズ系の絞りのところに、またはその付近に配置される。さらに、液体プリズム手法は、標準的なレンズ系とは別個の追加の要素を使用して実施される。したがって、一般に、プリズムを光路中に収める必要がある。さらに、こういった手法のレンズは、画像安定化に適合するように特別に設計されることが多く、嵩張り、組み立てコストが高く、動作が複雑になる。
【０００８】
画像安定化に対する別の手法は、レンズをそのままにして、イメージセンサを移動させるというものである。イメージセンサは、ｘ方向およびｙ方向に可動な台に固定することができる。イメージセンサは、感知された動きに応答して、アクチュエータによって画像の移動に合うようにシフトさせることができる。この手法に伴う１つの問題は、ｚ方向および傾斜（ティルト）方向での動きを非常に入念に制御しなければならず、そうしなければ画像にピントが合ったままにならないことである。たとえば、わずか１０マイクロメールの面外移動であっても画像の一部あるいは全体がピントから外れることになり得る。センサの移動、および多数の信号線をカメラ制御回路からセンサに接続する柔軟性が必要なことに関連した問題がさらにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
画像露出方法の一実施形態は、カメラの動きを検出することと、検出されたカメラの動きに基づき、いつ画像露出を終えるかを決定すること、とを含む。
【００１０】
画像露出システムの一実施形態は、カメラの動きを検出する動き検出装置と、検出されたカメラの動きに基づいていつ画像露出を終えるかを決定するように構成されたロジックと、を備える。
【００１１】
画像露出システムの一実施形態は、カメラの動きを検出する手段、および検出されたカメラの動きが、予め定められたしきい値を越したか否かに基づいて画像露出を終了する手段を備える。
【００１２】
コンピュータ可読媒体に記憶されるコンピュータプログラムの一実施形態は、カメラの動きを検出するように構成されたロジック、および検出されたカメラの動きに基づいて画像露出を終了するように構成されたロジックを備える。
【００１３】
図面中の構成要素は必ずしも一定の縮尺ではなく、開示するシステムおよび方法の原理を明確に示すことに重点が置かれている。さらに、図面中、同様の参照符号は何枚かの図面全体を通して対応する部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本明細書において、簡略化を目的として画像露出システム（撮影システム）と呼ぶ画像露出システムおよび方法の様々な実施形態を開示する。画像露出システムは、画像露出中のカメラの動きを利用して、露出をいつ終えるかを判断する。カメラが安定している場合、露出は、シーン輝度、およびレンズ焦点距離、絞り等のその他のカメラ設定によって決まる最大時間まで延長される。しかし、カメラの動きがある場合は、露出を早期に終えてモーションブラーを低減することができる。露出不足の画像は、画像露出システムの機能の一環として基準輝度までゲインアップされる。「ゲインアップ」または同様の用語は、画像露出システムが各ピクセル値を、より短い画像露出を補償するために選択された定数で乗算するプロセスを指す。たとえば、露出が完全な期間の３／４で終了した場合、各ピクセル値を４／３すなわち１．３３で乗算することができる。
【００１５】
画像露出システムを利用したデジタルカメラの実施例を図１に示す。図１のデジタルカメラを図２Ａおよび図２Ｂにさらに示す。図３および図４は、画像露出システムの実施形態の様々な構成要素を示すために使用される。図５および図６は、画像露出方法の様々な実施形態の図を提供する。
【００１６】
図１は、画像露出システムの恩恵を受けることができる種類の環境の図を提供する、デジタルカメラの実施例の概略図である。ユーザが、写真を撮影したいと思うシーンを求めてでこぼこした道を全地形型車両（ＡＴＶ）１０２で移動しているところが示される。ユーザは、運転しながら自分のデジタルカメラ１００で屋外シーン１５０の写真を撮影しており、カメラの揺動を発生させ、したがってモーションブラーの危険性が増す。屋外シーン１５０には、木１５２、鳥１５４、雲１５６、および太陽１５８がある。カメラの揺動が発生する極端な例を示すが、カメラのブレは、ユーザが安定した地面上で長焦点距離レンズを備えたカメラを手で保持しようとする場合等、単純な実施態様でも問題になり得る（画像露出システムによる補正に値する）ことが理解されよう。
【００１７】
図２Ａおよび図２Ｂは、図１のデジタルカメラの例１００の概略図である。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、デジタルカメラ１００は、外部筐体２０４によって包まれた本体２０２を備える。デジタルカメラ１００は、例として、ズームレンズ系を収容した鏡筒２０６をさらに備える。カメラの本体２０２の前部に組み込まれるのは、カメラをつかむために使用されるグリップ２０８、およびたとえば、カメラの焦点、露出、およびホワイトバランスの自動設定に使用される視覚的情報を集めるために使用することができる窓２１０である。
【００１８】
デジタルカメラ１００の上部には、カメラのシャッタ（図２Ａおよび図２Ｂでは不可視）を開くために使用されるシャッタリリースボタン２１２が設けられる。シャッタリリースボタン２１２の周囲には、操作部が押される方向に応じてレンズ系をズームインまたはズームアウトするために使用されるリング状の操作部２１４がある。シャッタリリースボタン２１２の隣には、低光状況において被写体を照明するために使用することができるポップアップ式フラッシュ２２０（引き込み位置に示す）の動作を制御するために使用されるスイッチ２１８がある。
【００１９】
これより、デジタルカメラ１００の後部を示す図２Ｂを参照すると、カメラの本体２０２にはディスプレイ２２６がさらに設けられる。ディスプレイ２２６は、取り込まれた画像およびＧＵＩ（グラフィックスユーザインタフェース）がユーザに提示されるエリアを提供し、通常、構図を決めたり（たとえば、プレビューモードを使用して）、取り込んだ画像をレビュー（たとえば、レビューモードを使用して）したりして使用される。ディスプレイ２２６は、様々なコントロールボタン２２８と協働して、以下説明するように、絞り設定、シャッタ速度設定、センサ利得（ＩＳＯまたは同等のフィルム速度（感度））、および動作設定等、様々なユーザが構成可能な設定のメニューを表示するためにも使用することができる。実施形態によっては、このような設定は、各機能に専用のボタン（図示せず）を介して操作することができる。ディスプレイ２２６には、「レビュー」モードで表示することができる、図１の屋外シーン１５０に対応する、取り込んだ画像２５０が示されている。ディスプレイ２２６は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面を備えることができる。
【００２０】
オプションとして、デジタルカメラ１００のバックパネルには、取り込んだ画像およびＧＵＩをユーザに提示することができるマイクロディスプレイ（図２Ａおよび図２Ｂでは不可視）を組み込んだ電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２２２も備えることができる。マイクロディスプレイは、ビューファインダ２２２のビューウィンドウ２２４を通して見ることによって見ることができる。上に述べたように、デジタルカメラの本体２０２のバックパネルには様々なコントロールボタン２２８が設けられる。これらのボタン２２８は、たとえば、構成（設定変更）可能なカメラ設定等のメニュー項目のスクロール、ディスプレイ２２６に示された取り込み画像のスクロール、ならびに様々な編集画面機能およびプレビューモードおよびレビューモードの表示に使用することができる。カメラの本体２０２のバックパネルは、バッテリおよび／またはメモリカードの収容に使用されるコンパートメント２３２をさらに備える。
【００２１】
図３は、図２Ａおよび図２Ｂのデジタルカメラの例において実施される画像露出システム（撮影システム）３００の一実施形態のブロック図である。画像露出システム３００は、見られているシーンの画像を１つまたは複数のイメージセンサ３０４に伝達するレンズ系３０２を備える。例として、イメージセンサ３０４は、１つまたは複数のセンサドライバ３０６によって駆動される電荷結合素子（ＣＣＤ）を備える。相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサも同様に利用することができる。センサ３０４によって取り込まれたアナログ画像信号は、次いでアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０８に提供され、プロセッサ３１０により処理可能な２進コードに変換される。
【００２２】
カメラコントローラ３１２がプロセッサ３１０と双方向通信する。カメラコントローラ３１２は、露出プログラムをデジタルカメラ１００（図２Ａおよび図２Ｂ）に提供する露出モジュール３１６を備える。露出プログラムは、絞り優先、シャッタ優先、動き優先、およびセンサ利得設定を制御する機能を含むことができる。露出モジュール３１６は、動き検出器３２８からピッチ信号およびヨー信号を受け取り、動き情報を使用して、露出プログラムの変数の設定を最適化するとともに、画像露出を終える（打ち切る）か否かについて判断する。動きの検出に応答して、動き検出器３２８は、カメラの動きに対応する信号を露出モジュール３１６に送る。露出モジュール３１６は、アルゴリズムによる判断を通して、あるいはメモリ３２６に記憶される相関またはルックアップテーブルの使用を通して等、動き検出器３２８によって送られた信号レベルまたは信号符号化からカメラの回転移動を求めることができる。動き検出器３２８は、動きを感知する動き検出装置の中でも特に加速度計、ジャイロスコープ（ジャイロセンサ）であることができる。
【００２３】
レンズ系３０２の駆動に使用される（たとえば、焦点合わせおよびズーム、シャッタ速度、および絞りを調整するために）１つまたは複数のモータ３１４（シャッタソレノイドを含む）がカメラコントローラ３１２を通して制御されるのと同様に、センサドライバ３０６の動作もカメラコントローラ３１２を通して制御される（たとえば、露出モジュール３１６を介して）。露出モジュール３１６の動作は、ユーザインタフェース３２４の操作を通して調整することができる。ユーザインタフェース３２４は、選択およびコマンドをデジタルカメラ１００（図２Ａおよび図２Ｂ）に入力するために使用される様々な構成要素を備え、したがって、図２Ａおよび図２Ｂにおいて特定されたコントロールボタン２２８、シャッタリリースボタン２１２、およびリング状の操作部２１４を少なくとも備える。画像露出システム３００の部分４００は、さらに詳細に以下説明するように、プロセッサ３１０、動き検出器３２８、ユーザインタフェース３２４、カメラコントローラ３１２、および露出モジュール３１６を含む。
【００２４】
デジタル画像信号は、プロセッサ３１０と協働して、カメラコントローラ３１２からの命令に従って処理される。実施形態によっては、カメラコントローラ３１２およびプロセッサ３１０の機能を１つの構成要素に組み合わせることができる。メモリ３２６としては、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを挙げることができる。処理された画像は次いで、メモリ３２６または図示していない他のメモリに記憶することができる。
【００２５】
露出モジュール３１６は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで実施することができる。ハードウェアまたはファームウェアで実施される場合、露出モジュール３１６は、以下の技術のいずれか、またはそれらの組み合わせを使用して実施することができる。すなわち、データ信号に対して論理関数を実施する論理ゲートを有する個別の（ディスクリート部品からなる）論理回路（単数または複数）、しかるべき組み合わせ論理ゲートを有する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルゲートアレイ（単数または複数）（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等である。
【００２６】
露出モジュール１３６がソフトウェアで実施される場合、露出モジュール３１６は、任意のコンピュータ関連システムまたは方法により使用される、または関連する任意のコンピュータ可読媒体に記憶することができる。本明細書の文脈の中では、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ関連システムまたは方法により使用される、または関連するコンピュータプログラムを収容または記憶することができる電子的、磁気的、光学的、または他の物理的な装置または手段である。露出モジュール３１６は、コンピュータベースのシステム、プロセッサ内蔵システム、または命令実行システム、装置、またはデバイスから命令をフェッチして実行することができる他のシステム等の命令実行システム、装置、またはデバイスにより使用される、または関連する任意のコンピュータ可読媒体で具現することができる。
【００２７】
図４は、図３に示す画像露出システム３００の部分４００を示すブロック図である。図４および引き続き図３を参照すると、部分４００を使用して、画像露出システム３００の動作の様々な原理をさらに示す。部分４００は、プロセッサ３１０、ユーザインタフェース３２４、カメラコントローラ３１２、露出モジュール３１６、および動き検出器３２８を含む。露出モジュール３１６は、ユーザインタフェース３２４および動き検出器３２８の構成要素から信号を受け取り、信号を処理し、これに応答して指示をモータ（アクチュエータ）３１４に送ってレンズ系３０２を調整し、所望の露出を提供する。
【００２８】
特に、露出モジュール３１６はシャッタ速度、絞り設定、利得、および動き（カメラの揺動）についての入力を受け取り、画像露出をどのように実施するかについて判断する。ユーザインタフェース３２４は、「優先選択」として知られている場合もある様々な露出制御パラメータのユーザ選択を可能にする機能を備える。撮影者または他のユーザの意図をデジタルカメラ１００（図２Ａおよび図２Ｂ）に伝え、露出モジュール３１６が、表明された（伝えられた）その意図に従って他のすべてのカメラ設定をセットアップできるようにするため、「優先選択」の機能が提供される。所与の優先モードでは、１つまたは複数のパラメータは固定され、その他のパラメータは、たとえば、シーンの条件に基づいて自動的に設定される。ユーザインタフェース３２４は、シャッタインタフェース４０２、絞りインタフェース４０４、センサ利得インタフェース４０６、および動きインタフェース４０８を含む。シャッタインタフェース４０２は、シャッタ優先（シャッタ速度優先）機能を提供する。シャッタインタフェース４０２は、専用のボタン、つまみ、または他の手動制御機構（図示せず）を備え、またはコントロールボタン２２８とディスプレイ２２６の組み合わせを備えることができ、ユーザはディスプレイからシャッタ優先選択肢を選択することができる。シャッタ優先とは、ユーザがシャッタ速度を入力し（つまみ調整またはディスプレイ２２６での選択を通して）、露出モジュール３１６が最適な画像露出を得るために必要な絞りを判断する、露出モジュール３１６の動作を指す。
【００２９】
絞りインタフェース４０４は、絞り優先機能を提供する。絞り優先とは、ユーザが絞りを設定し（シャッタ優先と同様に、たとえば、つまみ調整またはディスプレイ２２６での選択を通して）、露出モジュール３１６が最適の露出を得るために必要なシャッタ速度を判断する露出モジュール３１６の動作を指す。
【００３０】
センサ利得インタフェース４０６は、上に述べた他のインタフェースと同様に調整され、センサ利得機能（たとえば、ＩＳＯ１００、ＩＳＯ２００、ＩＳＯ４００等のフィルム速度に相当する調整）を提供する。たとえば、低輝度の状況では、絞りが大きく開かれ、シャッタ速度が低速の設定に下げられることがある。こういったカメラ設定では、カメラの揺動（の）影響がより顕著とあり得る。センサ利得インタフェース４０６は、センサ３０４の露出を部分的に行わせ、それによってセンサの全ダイナミックレンジ未満でカメラ１００（図２Ａおよび図２Ｂ）を利用するように調整することができる。センサ３０４の露出を部分的に行わせる（センサ感度に対して想定される露光量よりも少ない像面露光量で露出する）ことにより、画像は露出不足になる。露出モジュール３１６は画像のゲインアップを行い（等価的に輝度を上げ、通常の露出のように見えるように色品質が向上するように）、基準露出に達するようにする。画像は、Ａ／Ｄ変換後にゲインアップすることができる。たとえば、プロセッサ３１０は、露出モジュール３１６の指示の下で、メモリ３２６のバッファ（図示せず）を読み取り、画像を検索して処理することができる（たとえば、色処理、階調処理、圧縮処理等）。処理中、プロセッサ３１０は、露出モジュール３１６の指示の下で、各ピクセル値を規定の定数でデジタル的に乗算し、所望の利得を提供することができる。他の自動露出モードでは、センサ３０４およびＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器３０８はフルレンジで使用される。実施形態によっては、画像はセンサ３０４の読み取り中、またメモリ３２６にバッファリングされる前にゲインアップすることができる。たとえば、露出モジュール３１６の指示の下で、センサ３０４とＡ／Ｄ変換器３０８の間に配置されたプログラマブルアナログ利得段（図示せず）を使用して、ゲインアップを行うことができる。
【００３１】
動きインタフェース４０８は、動き優先機能を提供する。動き優先とは、ユーザが「動き」のしきい値を（上に述べた設定と同様にして）設定し、その設定値を超す「動き」があったら露出を打ち切り、結果生じるいずれの露出不足画像もゲインアップされて基準の画像露出（露光量）が得られるようにする、露出モジュール３１６の動作を意味する。露出モジュール３１６は、上記動きの情報を使用して、様々なパラメータ（たとえば、シャッタ速度、絞り、利得）の間のより最適なトレードオフを行うことができる。たとえば、動きに対するしきい値は、望遠レンズとは対照的な標準レンズの場合において、より緩く設定することができる。
【００３２】
動き優先は、シャッタ優先モードおよび絞り優先モードのように別個に設定可能なモードであることができる。動き優先は、手動で設定しても、または他のカメラ設定およびシーン状況に基づいて自動的に設定することもできる。動き優先モードの露出モジュール３１６は、焦点距離および検出された動きに基づいてシャッタ速度を制御し、絞りおよび利得は自動的に設定される。言い換えれば、動きしきい値を超えるカメラの動きにより画像露出が終了（中断）し、その際のしきい値はレンズ系３０２の焦点距離に依存する。
【００３３】
上に述べたように、動き情報とシャッタ速度の間には密接な相互作用がある。露出モジュール３１６は、カメラ１００（図２Ａおよび図２Ｂ）が保持されている安定度と要求されているシャッタ速度の間の関係を評価する。一般に、３５ｍｍフィルム写真からの経験則（この経験則は他のフィルムまたはデジタル形式にも当てはまるが、レンズの焦点距離はそれに従ってスケーリングしなければならないことに留意されたい）は、キレのある画像は、シャッタ速度（秒時）がレンズ系３０２（図３）のレンズの焦点距離の逆数におよそ等しい場合（および、それよりも短い場合）にカメラを手で持っているときに（すなわち、手持ち撮影で）得ることができるというものである。例えば、ユーザが３００ｍｍ（ミリメートル）望遠レンズを有するカメラを使用してスナップショットを撮影している場合、シャッタ速度は１／３００秒（あるいはそれよりも高速）であるべきである。
【００３４】
動き情報を使用して、露出モジュール３１６は、デジタルカメラ１００の所定の条件および優先設定の場合に必要な画像露出についてより知的な判断を行うことができる。したがって、実施形態によっては、動き優先モードを他のモードと併用することができる。たとえば、絞りモードでは、ユーザは絞りを設定し、露出モジュール３１６は動きおよび利得（相当するフィルム速度と同様）に基づいてシャッタ速度を判断することができる。たとえば、絞り優先を使用して、デジタルカメラ１００が不安定な低輝度状況の場合、上に述べた経験則に適合しない状態になり得る。動き情報を有する露出モジュール３１６は、画像の露出不足を選択し、センサ利得を使用して画像を通常の露出のように見えるまでゲインアップすることができる。
【００３５】
実施形態によっては、他のカメラモード設定は１つのパラメータを明示的に設定しなくてもよい。たとえば、カメラによってはアクションモード、ポートレイトモード、および／またはナイトモードを有するものがある。これらは、すべてのパラメータを、強調する箇所を変えて設定する自動モードである。手動または自動の動き優先設定は、こういった他のモード設定とともに実施することもできる。
【００３６】
このように、露出モジュール３１６は、シャッタ、絞り、および／またはセンサ利得の各情報に加えて、動きインタフェース４０８および動き検出器３２８から動き情報を受け取り、モーションブラーを回避または大幅に低減する画像露出を提供する。さらに、露出モジュール３１６は、センサ３０４から露出前情報（Ａ／Ｄ変換器３０８およびプロセッサ３１０のそれぞれにおいてデジタル化し処理した後）を受け取る。露出モジュール３１６は、この露出前情報を使用して、オートフォーカス機能を提供し、またいずれの露出設定が主露出に必要であり得るかを予測する。
【００３７】
実施形態によっては、露出プログラミングは全自動であることができ、この場合、絞り優先、シャッタ優先、センサ利得、および／または動き優先の機能は露出モジュール３１６のロジックに統合され、ユーザ入力なしで行うことができる。このような実施形態では、露出モジュール３１６は常に、光状況、焦点距離、カメラ設定等によって決まる最適な露出を提供しようとする。たとえば、動き優先は自動的に、シャッタ設定が経験則の焦点距離を超える、より長い焦点距離において使用することができる。
【００３８】
動き検出器３２８は、ピッチ構成要素４１０およびヨー構成要素４１２を備える。カメラのピッチおよびヨーの各動き（たとえば、回動）はそれぞれ、結果得られる画像における縦および横のブレの主な原因である。ピッチ構成要素４１０は、デジタルカメラ１００（図２Ａおよび図２Ｂ）のピッチ移動の検出および信号処理を提供する機能を含む。たとえば、ピッチ構成要素４１０は、ジャイロスコープ（たとえば、ソリッドステートのレートジャイロスコープ、微小電子機械圧電ジャイロスコープ（micro-electro-mechanical piezoelectric gyroscope）等）、およびカメラの動きに応答してジャイロスコープから送られた信号を受け取るインタフェースまたはＡ／Ｄ変換器（図示せず）を備えることができる。
【００３９】
同様に、ヨー構成要素４１２は、デジタルカメラ１００（図２Ａおよび図２Ｂ）のヨー移動の検出および信号処理を提供する機能を含む。ヨー構成要素４１２は、ジャイロスコープ、およびカメラの動きに応答してジャイロスコープから送られた信号を受け取るインタフェースまたはＡ／Ｄ変換器（図示せず）を備えることができる。ジャイロスコープは一般に、他の動き（たとえば、上下、左右、前後の各方向に沿う直線移動、ならびにその他の軸回りの回動）を感知しない。言い換えれば、各ジャイロスコープは一般に、カメラ中に配設された向きに応じてただ１つの回動方向の動きを感知する。
【００４０】
実施形態によっては、動き検出器３２８には、回動を感知する他の機構を構成することができる。たとえば、回転センサまたは傾斜センサを使用することができる。別法として、加速度計を使用して回転加速度を測定することができる。たとえば、２つの直線加速度計を少しの距離だけ離し、出力の差を計算することができる。この計算を使用して、両方の加速度計に等しく見られる「同相モード」直線加速度を相殺し、差分加速度、すなわち回転加速度を残すことができる。
【００４１】
実施形態によっては、ＣＭＯＳセンサまたは他のセンサ構造（イメージセンサ等）を使用して、別個の動きセンサを必要とすることなく、露出中の動きを測定することができる。センサ構造が非破壊読み取り機能をサポートする場合、露出モジュール３１６でシーン中の複数の部分を周期的に読み取り、一連のフレーム画像を比較することによって動きを検出することができる。
【００４２】
動き優先モードは以下の移動被写体には適さない場合があることに留意されたい。たとえば、自転車に乗っている人を追ってデジタルカメラ１００（図２Ａおよび図２Ｂ）をパンしている撮影者は、自転車に乗っている人が鮮明に、かつ背景が流れた画像を得たい場合がある（流し撮り）。実施態様に応じて、動き優先は背景を留めようとする（背景の画像が流れるのを抑止しようとする）場合があり、これは撮影者が意図することではない場合がある。所望の効果を失わないようにする１つの方策は、露出モジュール３１６がデジタルカメラ１００の滑らかな動き（速度）を感知せず、動きが変化する場合（加速度）にはトリガされるようにすることである。たとえば、露出前の動きも同様に考慮することができる。デジタルカメラ１００が露出前に滑らかにパンしている場合、露出モジュール３１６は、継続した滑らかなパンが意図される動きであるという仮定の下で動作することができる。この場合、露出モジュール３１６は、この動きに大幅な変化があったときに露出を停止させる。
【００４３】
加速度計が使用される場合、通常、加速度計は一定の速度を感知しない（速度が一定の場合、加速度計の出力はゼロである）。速度は、加速度の積分として導き出される。この積分演算は、露出モジュール３１６、またはアナログ領域もしくはデジタル領域の他の構成要素によって行うことができる。積分器の帯域幅およびリセット機構を使用して、露出モジュール３１６がカメラの想定される動きおよび想定されない動きにどのように応答するかに影響を及ぼすことができる。
【００４４】
図５は、図３および図４の露出モジュール３１６によって採用される一般化された方法を示す流れ図である。露出方法３１６ａは、動きを検出するステップ（ステップ５０２）、および検出されたカメラの動きに基づいて、画像露出をいつ終えるか（中断するか）を判断するステップ（ステップ５０４）を含む。
【００４５】
図６は、図３および図４の露出モジュール３１６の動作についてのさらなる詳細を提供する別の露出方法３１６ｂを示す。ステップ６０２は、カメラモードに対応する入力を受け取ることを含む。上に述べたように、カメラモードは絞り優先モード、シャッタ優先モード、センサ利得モード、または動き優先モードに設定され得る。ステップ６０４は、カメラシャッタ（レリーズボタン）が半押し位置（Ｓ１と称する）にあることの指示を受け取ることを含み、これにより自動露出機能およびオートフォーカス機能がトリガされる。ステップ６０６は、自動露出処理を実施することを含む。自動露出プロセスは、後続して行われる主露出を垣間見る機会を提供するため（すなわち、予備的に露光動作を行うので）、オートフォーカスおよび他のカメラ設定を容易にする。ステップ６０８は、絞りおよびシャッタ速度を計算することを含む。シャッタ速度は、シャッタ優先モードの選択に基づいて設定されている場合があり、したがって絞り設定が自動露出プロセス中に提供される情報に基づいて計算される。同様に、絞りは、絞り優先モードの選択に従って設定されている場合があり、したがってシャッタ速度の計算が行われる。ステップ６１０は、カメラシャッタが全押し位置（Ｓ２で示す）にあることの指示を受け取ることを含み、これにより実際の画像露出がトリガされる。
【００４６】
ステップ６１２は、画像露出を開始することを含む。画像露出を短縮するしきい値は、焦点距離および検出された動きに応じることができる。さらに、シャッタのＳ１入力からＳ２入力までの時間が、ユーザの意図についてさらなる情報を加えることができる。たとえば、シャッタを「突く」（急に押す）ことにより、短い露出をトリガすることができる。Ｓ１入力からＳ２入力までに長い休止がある場合は、上に述べたように滑らかなパンを処理する機能をトリガすることができる。
【００４７】
ステップ６１４は、カメラの動き（揺動）を監視すること（６１４）を含む。露出モジュール３１６（図３）は、動き検出器３２８（図３）のロジックを周期的にポーリングしても、または動き検出器３２８が露出モジュール３１６からの要求を待つことなく制御信号を送ってもよい。
【００４８】
図６Ａから図６Ｂへの接続部「Ａ」に続き、ステップ６１６は、カメラの動きが動きの所定のしきい値を超えたか否かを判断することを含む。しきい値は、ユーザにより動きインタフェース４０８を介して選択されても、または露出モジュール３１６（図３）にプログラムされてもよい。カメラの動きがしきい値を超えていない場合、ステップ６１８は、画像露出を（早期ではなく）通常の（予定された）シャッタ速度で終了することを含み、ステップ６２０は、画像を通常通り処理することを含む。カメラの動きがしきい値を超えた（ステップ６１６に対して「はい」の）場合、ステップ６２２は露出を早期に終える（打ち切る）ことを含み、ステップ６２４は画像をゲインアップして、露出が短縮されたことを補償することを含む。この利得動作によりノイズも増幅するため、画像露出システム３００（図３）は、残るモーションブラー（露光を継続した場合に生じるであろうブレ）に起因する、認められる画像の劣化と、ノイズの増幅に起因する劣化とのバランスをとる。結果として、こういった状況下で画像が最適化される。
【００４９】
図５および図６のフローチャート中のいずれのプロセス説明またはブロックも、プロセス中の特定の論理関数またはステップを実施する１つまたは複数の実行可能命令を含むコードのモジュール、セグメント、または部分を表すものとして理解されるべきである。当業者により無理なく理解されるように、略同時または逆順を含め、関わる機能に応じて機能を図示または考察した順序とは別の順序で実行することができる代替の実施態様も、開示した方法の範囲内に含まれることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】画像露出システムの様々な実施の形態を実施することができるデジタルカメラを例示する概略図である。
【図２Ａ】図１に例示されるデジタルカメラの概略図である。
【図２Ｂ】図１に例示されるデジタルカメラの概略図である。
【図３】図２Ａおよび図２Ｂに示すデジタルカメラの画像露出システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図４】図３に示す画像露出システムの一部を示すブロック図である。
【図５】図３に示す画像露出システムの一般化した画像露出方法に関する一実施の形態を示す流れ図である。
【図６Ａ】図３に示す画像露出システムの画像露出方法に関する一実施の形態を示す流れ図である。
【図６Ｂ】図３に示す画像露出システムの画像露出方法に関する一実施の形態を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００    デジタルカメラ
２０６    鏡筒
２１２    シャッタリリースボタン
２１４    リング状操作部
２２６    ディスプレイ
２２８    コントロールボタン
３００    画像露出システム
３０２    レンズ系
３０４    イメージセンサ
３０６    センサドライバ
３０８    Ａ／Ｄ変換器
３１０    プロセッサ
３１２    カメラコントローラ
３１４    モータ（アクチュエータ）
３１６    露出モジュール
３２４    ユーザインタフェース
３２６    メモリ
３２８    動き検出器
４０２    シャッタインタフェース
４０４    絞りインタフェース
４０６    センサ利得インタフェース
４０８    「動き」インタフェース
４１０    ピッチセンサ
４１２    ヨーセンサ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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