JPH11508426A - デジタルカメラ画像記録方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子カメラを含む画像記録システムと画像記録方法とが提供され、それらによって、上記電子カメラで対象物を記録することに関して上記対象物に投光された光線の時間的な明暗度の揺らぎの影響を有意義に減少させ、上記対象物の投光用に非高価な光源の利用が可能になる。例えば、電子カメラを含む画像記録システムによって対象物に光線を投光することで対象物の画像を記録し、上記画像を記録することを上記投光光線の明暗度の揺らぎに同期させることを含む画像記録方法が提供され、さらに投光されている対象物の画像を記録することを記録される対象物に投光された光線の明暗度の揺らぎに同期させる同期手段と、電子カメラとを含む画像記録システムが提供されることで、上記対象物が時間的には実質的に一定の光線明暗度で投光されているように画像が記録される。

Description

【発明の詳細な説明】 デジタルカメラ画像記録方法及びシステム 本発明の技術分野 本発明は、投光された対象物の記録された画像の明暗度の均一性を制御する電 子カメラを含む画像記録システムによる画像記録方法、及びこの方法を利用する 画像記録システムに関する。 本発明の背景 写真フィルムの写真感度を利用し、撮影しさらに画像を記録する従来のカメラ の電子カメラによる交代は、近年増加する問題点を有する。 画像を記録する電子カメラは、通常電荷結合デバイス（ＣＣＤ）である固体画 像デバイスを利用している。ＣＣＤは、アナログシフトレジスタとして互いに接 続された複数の感光素子のアレイである。ＣＣＤの各素子において、電荷は蓄積 工程時に各素子に入射する光エネルギーに比例して形成される。各素子のアナロ グ電荷はＣＣＤの外部で直列にシフトし、通常デジタル値に変換され、記録画像 のデジタル像を形成する。デジタル化された画像は、コンピューターインターフ ェイスを介して外部コンピューターに転送される、若しくはカメラ内部のメモリ ーカード又は磁気回転記憶媒体に格納されるのいずれかである。 感光素子が一列に配列されている電子カメラにリニアＣＣＤを利用することは よく知られたことである。一般的に、アレイが画像を横切るように移動されて、 一度に画像を走査する。カラー画像に関しては、アレイの前にフィルターが設置 されることが可能で、このことで画像記録時に画像を横切る３つの経路を形成す る。電子カメラの画像分解能（多数のピクセル）とコストに関する優れた折衷案 はトリリニアＣＣＤアレイであり、トリリニアＣＣＤアレイは並んで配置された ３列のリニアＣＣＤを含む。各列は、通常素子上で着色されたダイ形状の個々の カラーフィルターでカバーされている。アレイは画像を透過する一つの経路を形 成し、かつ同時に各ＣＣＤはラインを記録する。一般的には、この方法で１〜１ ０秒間で画像が記録される。 高いコストであるが、方形ＣＣＤアレイは、非常に短時間で全画像をとらえる ことができる。３つのカラーフィルターによる３つの分離した露光はカラー写真 を形成するのに必要とされる。このことを実行する方法の一つは、電子カメラの 画像を形成する光学系と方形ＣＣＤアレイとの間の光路に順番に各カラーフィル ターを挿入する回転カラーホイールにフィルターを配置することである。 従来型のカメラのフィルムホルダーのようなものに取り付けられるカメラの後 部（しばしばデジタルカメラ後部と表示される）にデジタルカメラの回路構成部 を取り付けられることが知られている。 発明の要約 どの写真の形態でも光源は重要な要素であり、かつ光源はデジタルカメラの使 いわけのキーポイントの一つであり、さらに交換部品の中で光源は最も高価であ るから、使いわけは重要である。 長い間、画像を電子カメラに記録するために必要とされたことは、前述した種 類の現在知られているカメラの主な短所であった。記録工程中にカメラで記録さ れる対象物の時間的に均一な明暗度を保証するため、安定性が高く、高価な光源 が要求される。揺らいでいる光源は記録画像の別の領域を発生させ、投光光線の 異なる明暗度レベルで記録される。例えばライン毎に記録される画像では、ライ ンが欠点を表す可能性がある。すでにある種類の光源に投資している写真家にと って、新しいカメラを購入する場合、新しい光源のコストは考慮すべき重要な要 素である。 電子カメラを含む新しい画像記録システムと画像記録方法とを提供することが 本発明の目的であり、それらによって、対称物に投光された光線の明暗度の時間 的な揺らぎの影響が、既知のシステムと方法に比較して少なくなり、電子カメラ で記録される対称物を投光するのに、非高価な光源を利用することが可能になる 。 電子カメラを含む画像記録システムで投光光線で照らされる対象物の画像を記 録する画像記録方法であって、記録画像を投光光線の明暗度の揺らぎに同期させ ることで、時間的には実質的に一定明暗度の光線で対称物が投光されているよう に画像が記録されているものと、 実質上時間的に一定な明暗度の光線で対称物が投光されたように画像を記録す る為に、電子カメラと、記録しようとする対称物に投光される光線の明暗度の揺 らぎに投光されている対称物を記録することを同期させる同期手段とを含む画像 記録システムとを提供することで、本発明に係る前述の目的が実現される。 対称物に投光される光線の光明暗度の時間的な揺らぎの影響が既知のシステム と方法と比較して有意に減少するように、画像を記録することを、光線明暗度の 時間的な揺らぎに同期させることが、本発明の主な様相である。 対応する画像の部分の露光時、記録される対称物の各部分が、対称物の他の部 分と実質的に同じ光エネルギーの量で投光されるように画像の記録を制御するこ とで、上記減少が実現される。 画像は、ＣＣＤのような固体デバイスを用いて記録されてもよい。ＣＣＤの各 感光素子は、蓄積工程時にＣＣＤに投光された光線の明暗度を蓄積し、蓄積され た光線明暗度に比例する電荷をＣＣＤに蓄積する。光線明暗度の蓄積が開始され るまで、素子は短絡されているので、蓄積工程開始時には電荷はゼロである。 電球の類のランプ、タングステンランプやアークランプ、金属気化ランプ、高 周波蛍光管、家庭用蛍光管のような蛍光管、ストロボライト、フラッシュライト 、太陽光といった自然光源又は人工光源で投光光線が発生させられてもよい。 本文では、用語「露光」は、広義に感光センサーが実際に光線を感知してる時 間と理解される。例えば、光線が写真フィルムに投光されると、常時写真フィル ムが露光される一方、ＣＣＤ素子に投光された光線が蓄積された場合に、素子に よってＣＣＤは光線で露光される。光線が投光されているのに感光素子が短絡さ れている場合、ＣＣＤは露光されない。 画像記録が記録される対象物の投光光線の揺らぎに同期されることは、ＣＣＤ 素子の蓄積周期をそれらの投光光線の揺らぎに同期させることで実現される。 所定の明暗度レベルの投光光線で蓄積工程を開始させること、及び停止させる ことの少なくともどちらか一方によって、同期が実現される。 例えば、方形のＣＣＤアレイと記録される対象物の投光光線用のフラッシュを 備えた電子カメラで画像記録が実行された場合、カラー画像を形成するのに必要 な３つの露光の同期は、投光された所定レベルのフラッシュ光線が方形ＣＣＤア レイの蓄積工程を開始させることで実行される。 揺らぎが周期的である場合、蓄積は、１〜１０周期、好ましくは２〜１０周期 、最も好ましくは２周期を例とする２〜３周期のような２〜５周期のように複数 回数の周期で実行される。光線の明暗度が光線の揺らぎの周期の整数倍で蓄積さ れた場合、蓄積光線の明暗度は一定になり、揺らぎ周期に関する蓄積周期とは無 関係である。 投光光線の明暗度の周期的変化及び非周期的変化の両方に対応して、例えば参 照光線の明暗度を連続的、又は適切なインターバル時間で蓄積し、特定の光エネ ルギーレベルの決定に基づいて画像の露光を停止するといった、画像の一部分の 露光時に対象物に投光される光エネルギーを確定することで、画像の対応する部 分の露光時に対象物の別の部分と実質的に同じ光エネルギー量で、対象物の各部 分が投光される。 例えば、３つのカラーフィルターによる３回の分離された露光で全画像をとら え、方形ＣＣＤを有するデジタルカメラとフラッシュ光とでカラー画像を記録す る場合には、前述した方法を利用することで、画像の各色の均一な露光を保証す る。本例では、画像の一部分が完全な画像である。 代替案では、揺らぎ周期に関する所定時間に露光工程が開始されることで同期 が実行されてもよいので、記録された光線明暗度の最終的な数値は揺らぎとは無 関係である。 同期は、記録される対象物に投光される明暗度に対応する別の信号に関しても 実行されてもよい。 １つ以上の光源から放出され記録される対象物に投光される光線を検出する、 又は対象物からの反射する光を検出する感光装置で上記のような信号が発生させ られてもよい。感光装置は電子カメラの内部に配置されてもよく、固体画像装置 を含んでいてもよい。固体画像装置は、画像記録と光線明暗度のモニターとの両 方に利用されてもよい。 代替案では、上記の信号が光源の電源から引き出されてもよい。例えば、主供 給線からの光源のいくつかは、主周波数の２倍の周期で揺らぐ光線を発生させる 。例えば主電圧に接続された変圧器からの主電圧に比例する信号は、先に説明さ れたような同期に利用されることが可能である。 露光工程時に、記録される対象物を投光する光源から放出された光線を同期的 に測定することで同期が実行されてもよく、さらに同期的に測定された光線明暗 度に従う記録されている画像の光線明暗度の変更値を記録した後に投光光線の明 暗度の揺らぎとは実質的に無関係である変更値を発生させる。蓄積された数値の アナログからデジタルへの変換前のアナログ倍増器、又はアナログからデジタル 変換後のデジタル倍増器のいずれかでの露光工程時に、測定された放出光エネル ギーの逆数に正比例する記録値を増加させることによって、変更値が発生されて もよい。 さらに、先に記載された光線明暗度の揺らぎを補正する方法では、例えば記録 された画像の周波数分析をするといった、記録画像の光線明暗度を検知すること で光線明暗度の測定が代用され、測定値の代わりの光線明暗度の揺らぎの計算値 を利用して、画像の記録された光線明暗度の変更値を発生させる。 最初に説明したように例えば、トリリニアＣＣＤアレイは並んで配置された３ つのリニアＣＣＤアレイを含む。各ラインは、それぞれカラーフィルターで覆わ れている。画像を記録する場合、アレイは画像を横切る一つの経路を形成し、か つ、同時にリニアＣＣＤはラインを記録する。このように画像を横切る経路中で 、ＣＣＤの動作が原因で時間で変化する投光光線の明暗度の揺らぎは、画像に記 録された光線明暗度の局所的な変化に変換される。対応する空間周波数は、記録 画像の周波数の空間的分析で決定されてもよい。さらに、各列毎に記録体の対応 する局所的な変化を引き起こすのに、ＣＣＤアレイの列での異なる位置が原因で 互いに関して転置されているので、各３列での記録体の相互関係が、投光光線の 明暗度の変化を決定するのに利用されてもよい。このように、ライン上の３つの 記録体の相互関係によって、対象物を記録することで発生する空間的な変化から 、 投光光線の明暗度の揺らぎで引き起こされる同一の空間的な変化を分離すること ができる。 本発明に係る現在の好ましい実施例では、ヨーロッパでは１０ｍｓ周期の整数 倍、アメリカ合衆国では８.３ｍｓ周期の整数倍等のように主周波数の半周期の 整数倍にセットされる。こうすることで、露光工程が光線明暗度の揺らぎ周期の 整数倍と等しくセットされることが保証される。 例えばドイツ語では主周波数５０Ｈｚを示し、米語では主周波数６０Ｈｚを示 すシステムのオペレーターの使用言語バージョンのような、線路電圧の測定、投 光光線の明暗度の測定、記録画像のうなり周波数の検出、又は主周波数の表示器 として利用されることができる記録システムの別のパラメータから主周波数が決 定されてもよい。 添付の図面を参照として、ここで本発明の例証が説明されるだろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に係る電子カメラの構造を示す概略的なダイヤグラムである。 図２は、測定された光線の変動のプロット（ａ）を、露光時間が光線の変動時 間の整数倍に等しい場合の、記録された光線の明暗度に対応する変動のプロット （ｂ）、（ｃ）を示すものである。 図３は、測定された光線の変動のプロット（ａ）を、露光時間が光線の変動時 間の整数倍以外の場合の、記録された光線の明暗度に対応する変動のプロット（ ｂ）、（ｃ）を示すものである。 本発明の詳細な開示 図１は、本発明に係るデジタルカメラの背面又はデジタルカメラを示す概略的 なブロックダイヤグラムである。デジタルカメラの背面とデジタルカメラには、 優れたコストパフォーマンス比から対象物の画像をアナログカラー信号に変換す るＣＣＤセンサー（１）とトリリニアＣＣＤとがあるのが好ましい。ＣＣＤセン サー（１）は、例えば蓄積（露光）工程を開始し、蓄積された電荷を移動させる 駆動回路（２）で制御される。ＣＣＤセンサー（１）からのアナログ出力信号は 、この出力信号をアナログ−デジタルコンバーター（４）が受信できる信号に変 換するアナログアンプ（３）に転送される。Ａ／Ｄコンバーター（４）からのデ ジタル出力値は、記録画像のデジタルバージョンを示すものである。デジタル出 力値は、デジタル値を変換するシグナルプロセッサー（５）に転送され、出力値 が変型されるされないに関わらず、Ａ／Ｄコンバーターから受けた出力値は画像 格納部（６）に転送され、最後にインターフェイス（７）を介して画像がコンピ ューター（図示せず）に転送される。 リプル検出器（８）は光線の揺らぎの周期を検出し、ＣＣＤセンサーの蓄積周 期を制御して、蓄積周期が揺らぎ周期の整数倍に等しくする。 ゼロクロス周期の測定、最大信号間の距離の測定、フーリエ解析、所定周波数 の周波数成分を測定するといった、既知の周波数測定手段で揺らぎ周期が測定さ れてもよい。 揺らぎ周期を測定する為に、画像をスキャンする前の一区切りの時間の間、ト リリニアアレイは固定された位置に保持されてもよく、その間、別の蓄積周期で 蓄積された光線の明暗度を測定することで、投光光線の揺らぎの周期が測定され る。 例えば、投光されている光線の明暗度の揺らぎが周期的なものである場合、蓄 積周期は固有値（例えば線周波数５０Ｈｚに対応する１０ｍｓ）であり、さらに 固定されたトリリニアアレイによる一組の露光の蓄積光線明暗度の総量の標準偏 差が決定される。一組の蓄積周期の固有値（例えば線周波数６０Ｈｚに対応する ８.３ｍｓ）にこのことが繰り返され、その結果最小標準偏差の蓄積周期が光線 明暗度の揺らぎ周期として選択される。 図２は、白熱電球を有する一般的な家庭用のランプの時間の関数としての測定 された光線明暗度（Ｉ）の揺らぎのプロット（ａ）を示すものである。蓄積周期 が１０ｍｓと２０ｍｓとの場合の、プロット（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、蓄積さ れた光線明暗度（Ｑ）の揺らぎを示すものである。蓄積周期が主周波数５０Ｈｚ の半周期に対応する１０ｍｓの場合、３０％から３％へ係数１０で光源の揺らぎ が低減されることが理解できる。蓄積周期が２０ｍｓ（半周期の２倍）の場合、 さらに揺らぎは２％まで低減される。人間は、記録された画像の低減された２〜 ３％の光線の揺らぎを検知することができる。 図３は、図２（ａ）と同一の測定された光線明暗度（Ｉ）のプロット（ａ）を 示すものである。プロット（ｂ）、（ｃ）は、蓄積周期が光線明暗度（Ｉ）の周 期の整数倍と異なる場合（８.３ｍｓ及び１６.７ｍｓ）の蓄積された光線明暗度 （Ｑ）の揺らぎを示すものである。この揺らぎは、図２（ｂ）と（ｃ）で示され た揺らぎよりも有意味に大きいと読みとれる。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電子カメラを含む画像記録システムによって光線を対象物に投光し、上記 投光光線により投光された対象物の画像を記録する画像記録方法であって、 上記画像を記録することを上記投光光線の明暗度の揺らぎに同期させることを 含んでいて、時間的には実質的に一定の明暗度の光線で上記対象物が投光されて いるように上記画像が記録される上記方法。 ２． 投光された上記対象物から受ける光線の明暗度をモニターすること、及び 画像を記録することをモニターされた光線の明暗度に同期させることを含む請求 項１記載の方法。 ３． 上記電子カメラに設置された固体画像装置によって、上記投光光線の明暗 度をモニターすること及び上記画像を記録することを含む請求項２記載の方法。 ４． 記録される上記対象物の投光光線の発生用光源に供給されるエネルギーを モニターすること、及び上記対象物の画像を記録することとモニターされたエネ ルギーの揺らぎとを同期させることを含む前述の請求項のいずれか１つに記載の 方法。 ５． 主供給線に接続された電源によって上記光源用上記エネルギーが供給され る場合に主電圧をモニターすること、及び画像を記録することを上記主電圧に同 期することを含む請求項４記載の方法。 ６． 上記投光光線の揺らぎ周期に関する所定の時間に、上記電子カメラの画像 記録手段によって露光を開始することを含む前述の請求項のいずれか１つに記載 の方法。 ７． 上記画像の一部分の露光時に上記対象物に投光される光エネルギーを決定 すること、及び所定の光エネルギーレベルの決定に基づいて、上記画像の上記部 分の露光を停止させることを含む前述の請求項のいずれか１つに記載された方法 。 ８． 上記投光光線の上記揺らぎ周期の整数倍の間に、上記電子カメラの上記画 像記録手段によって露光することを含む前述の請求項のいずれか１つに記載の方 法。 ９． 上記主周波数の半周期の整数倍に選択された露光周期を調整することを含 む前述の請求項の１つに記載の方法。 １０． 画像の記録時に投光光線の明暗度を測定すること、及び上記測定された 投光光線の明暗度に従って上記記録画像の明暗度の数値を変更することを含んで いて、変更された明暗度の数値は上記投光光線の明暗の揺らぎとは実質的に無関 係である前述の請求項のいずれか１つに記載の方法。 １１． 上記記録画像の数値を上記明暗度の記録時に測定された上記投光光線の 光エネルギーの逆数値倍することで上記変更された数値が発生させられる請求項 １０記載の方法。 １２． 記録画像の光線の明暗度の揺らぎを検出することで投光光線の光線の明 暗度の揺らぎを測定することを、さらに含む請求項１０又は１１のいずれか１つ に記載の方法。 １３． 光線の明暗度の揺らぎの測定は、記録画像の光線の明暗度の周波数分析 を含む請求項１２記載の方法。 １４． 記録される対象物を投光する光線の明暗度の揺らぎに上記投光された対 象物の画像を記録することを同期させる同期手段と、電子カメラとを含んでいて 、時間的には実質的に一定の明暗度で上記対象物が投光されているように上記画 像が記録される画像記録システム。 １５． 上記投光された対象物から受ける光線の明暗度をモニターするモニター 手段を含んでいて、上記同期手段が上記画像を記録することをモニターされた光 線明暗度の揺らぎに同期させる請求項１６記載のシステム。 １６． 上記電子カメラが、上記画像を記録し上記投光光線の光線明暗度をモニ ターする固体画像装置を含む請求項１４又は１５のいずれか１つに記載のシステ ム。 １７． 上記モニター手段は、記録される対象物の投光光線を発生する光源に供 給されるエネルギーをモニターするエネルギーモニター手段を含んでいて、上記 同期手段は、上記対象物の画像を記録することをモニターされたエネルギーの揺 らぎに同期させる請求項１４〜１６のいずれか１つに記載のシステム。 １８． 上記エネルギーモニター手段は主電圧をモニターする主モニター手段を 含んでいて、上記同期手段は画像を記録することを主電圧の揺らぎに同期させる 請求項１７記載のシステム。 １９． 上記投光光線の揺らぎ周期に関する所定の時間に、露光を開始する露光 制御手段を含む請求項１４〜１８のいずれか１つに記載のシステム。 ２０． 上記画像の一部の露光時に上記対象物に投光される光エネルギーを決定 するエネルギー決定手段、及び所定の光エネルギーレベルの決定に基づいて、上 記画像の上記一部分の露光を停止させる第１のタイミング手段を含む請求項１４ 〜１９のいずれか１つに記載のシステム。 ２１． 上記露光制御手段が、上記投光光線の揺らぎ周期の整数倍に等しく画像 の露光継続時間を制御する第２のタイミング手段を含む請求項１４〜２０のいず れか１つに記載のシステム。 ２２． 主周波数の半周期の整数倍に選択された露光周期を調整する調整手段を 含む請求項１４〜２１のいずれか１つに記載のシステム。 ２３． モニターされた投光光線明暗度に従って、記録画像の記録された光線明 暗度の数値を変更する処理手段を含んでいて、上記投光光線の明暗度の揺らぎと は実質的に無関係な上記記録画像の変更された明暗度の数値が発生する請求項１ ４〜２２のいずれか１つに記載のシステム。 ２４． 上記処理手段は、上記記録画像の変更された明暗値を発生させる倍増手 段、及び変更される明暗値を記録する際にモニターされている投光光線エネルギ ーの逆数に比例する逆数値を形成する手段を含んでいて、上記倍増手段は、上記 画像の記録された明暗値に上記逆数値を掛けることで上記変更値を発生する請求 項２３記載のシステム。 ２５． 上記記録画像の上記投光光線の明暗度の揺らぎを検出し、測定された投 光光線の明暗度値を発生させる検出手段をさらに含む請求項２３又は２４のいず れか１つに記載のシステム。 ２６． 上記検出手段が上記記録画像の周波数分析を実行する手段を含む請求項 ２５記載のシステム。