(57)【要約】【課題】高速移動物体の連写撮影中において、時間的に前後する画像間のノイズ量の差を低減して画質の連続性を維持する。【解決手段】被写体の像を撮影する撮像素子９と、撮像素子９により連続して撮影された２枚の画像を比較して差分を検出する全体コントローラ１５と、全体コントローラ１５により検出された差分に応じて、次に撮影する画像について撮像素子９の露光時間を調節しかつ適正露光が得られるように撮像素子９の感度を調節する露光調節部１９と、撮像素子９により撮影された画像のノイズ量の低減処理を行う画像処理部２１とを備え、全体コントローラ１５が露光調節部１９により調節された撮像素子９の感度に基づいて、画像処理部２１によるノイズの低減量を調節するカメラ１を提供する。【選択図】図１
2009105861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の像を撮影する撮像素子と、
該撮像素子により連続して撮影された２枚の画像を比較して差分を検出する差分検出部と、
該差分検出部により検出された差分に応じて、次に撮影する画像について前記撮像素子の露光時間を調節しかつ適正露光が得られるように前記撮像素子の感度を調節する露光調節部と、
前記撮像素子により撮影された画像のノイズ量の低減処理を行う画像処理部と、
前記露光調節部により調節された前記撮像素子の感度に基づいて、前記画像処理部によるノイズの低減量を調節するノイズ量調節部とを備えるカメラ。
【請求項２】
前記ノイズ量調節部が、前記画像のノイズ量を直前に撮影された画像のノイズ量に近似させるようにノイズの低減量を調節する請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記ノイズ量調節部が、前記画像処理部によるノイズ低減量を増大させた後に同一感度で撮影を行う場合に、撮影が行われるに従ってノイズ低減量を徐々に下げるように調節する請求項１または請求項２に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、８〜９枚／秒の連写速度で撮影が行われるデジタルカメラが知られているが、高速撮影が可能なイメージセンサが開発されつつあり、このようなセンサが搭載されたカメラによれば３０〜６０枚／秒もしくはそれ以上の連写速度で撮影を行うことが可能となっている。このような高速連写可能なカメラで高速移動物体を撮影しようとする場合、被写体の動きに応じてシャッタスピードを適切にコントロールしないと、撮影された被写体がブレてしまうという問題がある。
【０００３】
この問題に対し、特許文献１には、連写撮影中において、被写体の動きが速ければ速いほど高感度撮影を行って、すなわち、ＩＳＯ感度を上げてシャッタスピードを短くして撮影のブレを制御する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１２０５７６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、上記特許文献１に開示されている手法では、連写撮影中にＩＳＯ感度を変化させるため、高速移動物体の撮影中に時間的に前後する画像間でノイズ量が急激に変わり、連続して再生すると画質の差が顕著に現れて画質のバランスを保つことができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高速移動物体の連写撮影中において、時間的に前後する画像間のノイズ量の差を低減して画質の連続性を維持することができるカメラ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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、被写体の像を撮影する撮像素子と、該撮像素子により連続して撮影された２枚の画像を比較して差分を検出する差分検出部と、該差分検出部により検出された差分に応じて、次に撮影する画像について前記撮像素子の露光時間を調節しかつ適正露光が得られるように前記撮像素子の感度を調節する露光調節部と、前記撮像素子により撮影された画像のノイズ量の低減処理を行う画像処理部と、前記露光調節部により調節された前記撮像素子の感度に基づいて、前記画像処理部によるノイズの低減量を調節するノイズ量調節部とを備えるカメラ提供する。
【０００７】
本発明によれば、差分検出部により検出された連続する２枚の画像の差分が大きい場合、例えば、被写体の移動速度が速くなった場合には、露光調節部が撮像素子の露光時間を短く調節することにより、次に撮影される画像におけるブレの発生が抑制される。この場合には、露光調節部が撮像素子の感度を向上することにより、露光時間が短く抑えられていても適正露光を得ることができる。
【０００８】
この場合に、撮像素子の感度を上昇させると画像のノイズ量が多くなるが、ノイズ量調節部により、撮像素子の感度に対応して画像処理部が制御されて画像のノイズ量の低減処理が行われるので、ノイズ量を抑えた明るい画像を取得することができる。したがって、被写体が急激に動いた場合であっても、画像の明るさおよびノイズ量の急激な変化を抑えることができる。
【０００９】
上記発明においては、前記ノイズ量調節部が、前記画像のノイズ量を直前に撮影された画像のノイズ量に近似させるようにノイズの低減量を調節することとしてもよい。
このように構成することで、連続する画像間の画質の連続性を保つことができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記ノイズ量調節部が、前記画像処理部によるノイズ低減量を増大させた後に同一感度で撮影を行う場合に、撮影が行われるに従ってノイズ低減量を徐々に下げるように調節することとしてもよい。
このように構成することで、連続する複数の画像間の画質の連続性を保ちつつ画像の鮮明度を上げることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高速移動物体の連写撮影中において、時間的に前後する画像間のノイズ量の差を低減して画質の連続性を維持することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るカメラについて、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るカメラ１は、図１に示すように、画像を取得するシャッタ操作が行われるシャッタ操作部３と、該シャッタ操作部３のシャッタ操作によりカメラ１全体の制御を行う全体制御部５と、外部からの光を集めて被写体の像を結像させるレンズユニット７と、該レンズユニット７により結像された被写体の像を撮影するＣＣＤ等の撮像素子９と、該撮像素子９により取得されたアナログ画像データを図示しないアナログゲインアンプにて増幅処理した後デジタル画像データに変換するアナログフロントエンド（以下、単に「ＡＦＥ」という。）１１と、該ＡＦＥ１１により変換されたデジタル画像データを記憶するメモリユニット１３とを備えている。なお、カメラ１は、図示しない撮影モード切替手段を備え、単写撮影モードと連写撮影モードとを切替可能になっている。
【００１３】
シャッタ操作部３は、例えば、略直方体形状に形成されたカメラ１の上端面に対して垂直方向に押し込み可能な押しボタン式のシャッタボタンである。シャッタ操作部３は、ユーザによって所定量を押し込まれることにより、シャッタを切るシャッタ信号を全体制御部５へ出力するようになっている。
【００１４】
全体制御部５は、シャッタ操作部３からのシャッタ信号を受けてレンズユニット７、撮像素子９およびＡＦＥ１１を制御したりデジタル画像データのノイズ量を調節したりする全体コントローラ（差分検出部、ノイズ量調節部）１５と、該全体コントローラ１５からの制御信号を受けてレンズユニット７を制御するレンズユニット制御部１７と、全体コントローラ１５からの制御信号を受けて撮像素子９の露光時間および感度を制御する露光調節部１９と、デジタル画像データのカラー補正やＪＰＥＧ圧縮等の画像処理やノイズ低減処理を行う画像処理部２１とを備えている。
【００１５】
全体コントローラ１５は、レンズユニット制御部１７に対しては、レンズユニット７により得られる外部からの光量を調節する絞り値を算出して制御信号として出力し、露光調節部１９に対しては、撮像素子９の露光時間を制御するシャッタ速度と感度を制御するＩＳＯ感度値とを算出して、それぞれ制御信号として出力するようになっている。これにより、全体コントローラ１５は、適正露光のデジタル画像データを取得してメモリユニット１３に出力するようになっている。
【００１６】
ここで、全体コントローラ１５は、連写撮影モードにおいては、取得された２枚の連続するデジタル画像データを比較して被写体の動き量の差、すなわち、デジタル画像データ間の差分を算出するようになっている。そして、全体コントローラ１５は、算出された差分が所定の閾値を超えるか否かに応じて、次の撮影のシャッタ速度およびＩＳＯ感度値を算出するようになっている。
【００１７】
すなわち、連続して取得された２枚のデジタル画像データの差分が所定の閾値より大きいときは、被写体が急激に動いたことになり、ブレを抑えるためにシャッタ速度を速くするようになっている。一方、シャッタ速度を速くすると露光量が低下するので、適正露光が得られるようにＩＳＯ感度値を増大させるようになっている。これにより、連続して撮影されたデジタル画像データ間で被写体が急激に動いた場合でも、ブレの発生が抑制されるとともに明るい画像が得られるようになっている。
【００１８】
また、全体コントローラ１５は、算出したＩＳＯ感度値に応じたノイズ低減処理のノイズ調整信号を画像処理部２１に出力するようになっている。具体的には、全体コントローラ１５は、ＩＳＯ感度値が所定の閾値より大きいときはノイズ処理動作をＯＮとするノイズ調整信号ＯＮを出力し、一方、ＩＳＯ感度値が所定の閾値より小さいときはノイズ処理動作をＯＦＦとするノイズ調整信号ＯＦＦを出力するようになっている。これにより、撮像素子９の感度が増大されて撮影された場合でも、デジタル画像データのノイズ量が抑えられるようになっている。
【００１９】
露光調節部１９は、全体コントローラ１５から制御信号としてシャッタ速度およびＩＳＯ感度値が入力されるタイミング制御部２３と、全体コントローラ１５から制御信号としてＩＳＯ感度値のみが入力されるゲイン制御部２５とを備えている。
【００２０】
タイミング制御部２３は、入力されたシャッタ速度に基づき撮像素子９の駆動タイミングを設定するようになっている。また、タイミング制御部２３は、撮像素子９の駆動タイミングをサンプリングタイミングとして、ＡＦＥ１１内の図示しないＡＤコンバータの駆動周波数を設定するようになっている。
【００２１】
ゲイン制御部２５は、入力されたＩＳＯ感度値をＡＦＥ１１内のアナログゲインアンプのゲイン値として設定するようになっている。これにより、ＡＦＥ１１においては、撮像素子９の露光時間に応じてアナログ画像データのゲインが増幅され、適正な明るさのデジタル画像データに変換されるようになっている。
【００２２】
画像処理部２１は、全てのデジタル画像データについて画像処理を行うほか、全体コントローラ１５からノイズ調整信号ＯＮが入力されたデジタル画像データについてはノイズの除去処理を行い、一方、ノイズ調整信号ＯＦＦが入力されたデジタル画像データについてはノイズの除去処理を行わないようになっている。
【００２３】
メモリユニット１３は、全体コントローラ１５から送られるデジタル画像データを一時的に記憶するバッファメモリ２７と、レンズユニット７を介して撮影範囲を表示したり、前記バッファメモリ２７に記憶されたデジタル画像データを表示したりする液晶ディスプレイ（以下、単に「ＬＣＤ」という。）２９と、バッファメモリ２７に記憶されているデジタル画像データを保存するカードインターフェース３１とを備えている。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係るカメラ１の作用について説明する。
本実施形態に係るカメラ１を起動すると、レンズユニット７を介して結像される被写体の像が撮像素子９により撮影されてアナログ画像データとしてＡＦＥ１１に出力される。ＡＦＥ１１においてアナログ画像データから変換されたデジタル画像データは、画像処理部２１に送られて画像処理され、全体コントローラ１５を介してＬＣＤ２９に送られて表示される。
【００２５】
この状況で、シャッタ操作部３が所定量押し込まれると、単写撮影モードにおいては、全体コントローラ１５により算出されたレンズユニット７の絞り値がレンズユニット制御部１７を介して設定され、また、全体コントローラ１５により算出された撮像素子９のシャッタ速度およびＡＦＥ１１のＩＳＯ感度値が露光調節部１９を介して設定される。
【００２６】
これにより、適正露光になるようにレンズユニット７、撮像素子９およびＡＦＥ１１が制御されて適正露光のデジタル画像データが取得される。そして、デジタル画像データが画像処理部２１に送られて画像処理された後、全体コントローラ１５を介してバッファメモリ２７に出力されて一時的に記憶される。バッファメモリ２７に記憶された撮影画像データは、ユーザの操作により、全体コントローラ１５を介してＬＣＤ２９に送られて静止画像として表示されたり、カードインターフェース３１に送られて保存されたりする。
【００２７】
次に、本実施形態に係るカメラ１の連写撮影時の動作を、図２に示すフローチャート図を用いて詳細に説明する。
撮影モード切替手段が連写撮影モードに設定されると（ステップＳＡ１）、まず、全体コントローラ１５により、適正露光の画像が得られるようにシャッタ速度，ＩＳＯ感度，ノイズ低減処理が自動的に設定される（ステップＳＡ２）。
【００２８】
そして、全体コントローラ１５により、レンズユニット制御部１７および露光調節部１９を介してレンズユニット７、撮像素子９およびＡＦＥ１１が制御される。また、全体コントローラ１５から画像処理部２１にノイズ処理を行わないノイズ調整信号ＯＦＦが入力される。
【００２９】
また、シャッタ操作部３が所定量押し込まれると、レンズユニット７、撮像素子９およびＡＦＥ１１により被写体の像が適正露光のデジタル画像データとして順次取得され、取得されるごとに画像処理部２１を介して全体コントローラ１５に送られる（ステップＳＡ３）。
【００３０】
全体コントローラ１５においては、２枚目のデジタル画像データが送られてくると、１枚目のデジタル画像データと２枚目のデジタル画像データとが比較されて、被写体の動き量の差、すなわち、デジタル画像データ間の差分が検出される（ステップＳＡ４）。そして、検出された差分が所定の閾値を超えていると判断された場合、すなわち、図３に示されるように、画像１と画像２との間で被写体が急激に動いたような場合には、全体コントローラ１５により、次の画像３の撮影におけるシャッタ速度が速く設定されるとともに、その速いシャッタ速度でも適正露光が得られるようにＩＳＯ感度値が算出され、かつ、算出したＩＳＯ感度値に応じたノイズ処理が設定される（ステップＳＡ５）。
【００３１】
露光調節部１９のタイミング制御部２３においては、撮像素子９の駆動タイミングが速められて露光時間が短く設定されて画像３が撮影される。これにより、ブレの発生を抑制することができる。また、露光調節部１９のゲイン制御部２５においては、ＡＦＥ１１のゲインが増幅させられ、撮像素子９の感度が向上させられる。これにより、短い露光時間でも明るいデジタル画像データを取得することができる。
【００３２】
一方、撮像素子９の感度を向上させるとデジタル画像データのノイズ量が多くなるが、画像処理部２１において、デジタル画像データのノイズ量の低減処理が行われるので、ノイズ量を抑えた明るいデジタル画像データを取得することが可能となる。
【００３３】
また、物体の移動速度が速い画像２〜画像５の間では、全体コントローラに１５において、次に撮影される画像についてのシャッタ速度、ＩＳＯ感度値およびノイズ低減量のパラメータが維持される。
一方、画像５と画像６との間で被写体の移動速度が遅くなると、全体コントローラ１５により、次の画像７の撮影におけるシャッタ速度が遅く設定されるとともに、その遅いシャッタ速度で適正露光が得られるようにＩＳＯ感度が算出され、かつ、算出したＩＳＯ感度値に応じたノイズ処理が設定される。
【００３４】
露光調節部１９のタイミング制御部２３においては、撮像素子９の駆動タイミングが元の速さに戻されて露光時間が長く設定されて画像７が撮影される。これにより、適正な光量のデジタル画像データを取得することができる。また、露光調節部１９のゲイン制御部２５においては、ＡＦＥ１１のゲインが元の増幅率に戻されて、撮像素子９の感度が下げられる。これにより、画像処理部２１によるノイズ量の低減処理を行うことなくノイズの少ないデジタル画像データを取得することができる。
【００３５】
図２のフローチャート図に戻り、連写撮影モードに設定されている間は、全体コントローラ１５によりシャッタ操作部３が押され続けているか否かが判断される（ステップＳＡ６）。全体コントローラ１５により、シャッタ操作部３が押されていると判断されると（ステップＳＡ６「ＹＥＳ」）、ステップＳＡ２に戻り、ステップＳＡ２〜ステップＳＡ６の動作が繰り返される。一方、シャッタ操作部３の押し下げが解除されたと判断されると（ステップＳＡ６「ＮＯ」）、連写撮影モードが終了する（ステップＳＡ７）。
【００３６】
以上、本実施形態に係るカメラ１によれば、連続する２枚の画像間で被写体が急激に動いた場合であっても、適正露光を得つつ、画像の明るさおよびノイズ量の急激な変化を抑えることができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、画像処理部２１においてノイズ低減処理動作を行うか行わないかを切り替えることとしたが、これに代えて、例えば、ノイズ低減レベル（ノイズの低減量）の強弱を切り替えることとしてもよい。すなわち、ＩＳＯ感度が高いときには強いノイズ低減レベルのノイズ低減処理が行われるノイズ調整信号「強」が設定され、ＩＳＯ感度が低いときには弱いノイズ低減レベルのノイズ低減処理が行われるノイズ調整信号「弱」が設定されることとしてもよい。
【００３８】
また、ノイズ低減レベルを「強」、「中」、「弱」のように複数段階に切替えることとし、全体コントローラ１５が、次に取得するデジタル画像データについて直前に撮影されたデジタル画像データのノイズ量に近似させるように調整することとしてもよい。このようにすることで、連続するデジタル画像データ間の画質の連続性を保つことができる。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態に係るカメラ１０１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るカメラ１０１は、全体コントローラ１５によるノイズの低減量の調整の仕方がノイズ低減処理のＯＮ／ＯＦＦに代えてノイズ低減レベルを変化させる点で第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係るカメラ１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
全体コントローラ１５は、ＩＳＯ感度値を高く設定した状態で撮影が続けて行われる場合、すなわち、ノイズ低減量を増大させた後に同一感度で撮影が行われる場合に、撮影が行われるに従ってノイズ低減レベルを徐々に下げるように調節するようになっている。これにより、高いＩＳＯ感度値に対して、ノイズ低減レベルが高いまま撮影を続けたのではノイズ量が低減されるものの画像の鮮明度が低下するのに対し、ノイズ低減レベルを下げることでノイズ量が若干増えたとしても画像の鮮明度を上げることができ、ノイズ量と画像の鮮明度とのバランスをとることができるようになっている。
【００４１】
また、全体コントローラ１５は、ノイズ低減レベルを３段階に分けて画像処理部２１によるノイズの低減量を調節するようになっている。具体的には、ＩＳＯ感度値が第１の閾値Ａより小さいときはノイズ低減レベルが弱いノイズ調整信号「弱」を設定し、ＩＳＯ感度値が第１の閾値Ａと第２の閾値Ｂとの間の大きさのときはノイズ低減レベルが中程度のノイズ調整信号「中」を設定し、ＩＳＯ感度値が第２の閾値Ｂより大きいときはノイズ低減レベルが強いノイズ調整信号「強」を設定するようになっている。
【００４２】
このように構成された本実施形態に係るカメラ１の作用について説明する。
図４に示すように、画像２０と画像３０との間で被写体の速い移動速度が維持されたときは、次に撮影される画像４０については、全体コントローラ１５において高いＩＳＯ感度値が維持される（図５のステップＳＢ５参照）。一方、高いＩＳＯ感度値が維持されたので、ノイズ調整信号「中」が算出されてノイズ低減レベルが強い状態から中程度に下げられる（ステップＳＢ６）。これにより、画像３０のノイズ量（残存ノイズ「少ない」）と比較して画像４０のノイズ量（残存ノイズ「中」）は増加するものの画像の鮮明度を低い状態から中程度に上げることができる。
【００４３】
また、画像３０と画像４０との間で被写体の速い移動速度が維持されたときは、次に撮影される画像５０については、全体コントローラ１５において高いＩＳＯ感度値が維持されるので、ノイズ調整信号「中」が算出されてノイズ低減レベルが中程度に維持される。
【００４４】
一方、画像４０と画像５０との間で物体の移動速度が遅くなったときは（移動速度「中」）、次に撮影される画像６０については、全体コントローラ１５においてＩＳＯ感度値が中程度に下げられる。この場合、画像６０に発生するノイズ量は減少するので（発生ノイズ「中」）、ノイズ低減レベルを中程度に維持してもノイズ量を少なくする（残存ノイズ「少ない」）ことができるとともに、鮮明度を中程度に維持することができる。
【００４５】
続いて、画像５０と画像６０との間で物体の移動速度がさらに遅くなるので、次に撮影される画像７０については、全体コントローラ１５において低いＩＳＯ感度値が設定される。また、ＩＳＯ感度値が下げられることで、ノイズ調整信号「弱」が算出されてノイズ低減レベルが中程度から弱い状態に下げられる。これにより、ノイズ量が少ない状態を維持しつつ、画像の鮮明度を中程度から高い状態に上げることができる。
【００４６】
以上、本実施形態に係るカメラ１によれば、画像の明るさおよびノイズ量の急激な変化を抑え、連続する複数の画像間のノイズ量、すなわち、画質の連続性を保ちつつ画像の鮮明度を上げることができる。
【００４７】
なお、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るカメラの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１のカメラの連写撮影を示すフローチャート図である。
【図３】図１の画像とノイズ低減処理等の関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るカメラの画像とノイズ低減処理等の関係を示す図である。
【図５】図４のカメラの連写撮影を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  カメラ
９  撮像素子
１５  全体コントローラ（差分検出部、ノイズ量調節部）
１９  露光調節部
２１  画像処理部
【図１】
2009105861.tif 000003
【図２】
2009105861.tif 000004
【図３】
2009105861.tif 000005
【図４】
2009105861.tif 000006
【図５】
2009105861.tif 000007