撮像装置
【課題】撮影時の焦点距離に応じた適切なノイズ除去を行うことができる撮像装置を提供すること。
【解決手段】焦点距離が可変であるレンズ１０１を介して撮像素子１０３に集光される被写体の像に基づいて得られる画像データがノイズ低減（ＮＲ）処理部１８１に入力される。マイクロコンピュータ１１６により、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に対応したＮＲ強度がＦｌａｓｈメモリ１１８から取得され、取得されたＮＲ強度がＮＲ処理部１８１に入力される。ＮＲ処理部１８１では、マイクロコンピュータ１１６からのＮＲ強度に従って、入力された画像データの高周波成分に対応する信号に対してＮＲ処理が行われる。
【解決手段】焦点距離が可変であるレンズ１０１を介して撮像素子１０３に集光される被写体の像に基づいて得られる画像データがノイズ低減（ＮＲ）処理部１８１に入力される。マイクロコンピュータ１１６により、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に対応したＮＲ強度がＦｌａｓｈメモリ１１８から取得され、取得されたＮＲ強度がＮＲ処理部１８１に入力される。ＮＲ処理部１８１では、マイクロコンピュータ１１６からのＮＲ強度に従って、入力された画像データの高周波成分に対応する信号に対してＮＲ処理が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変焦点レンズと撮像素子を備え、少なくともノイズ低減処理を行うことができる撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、可変焦点レンズを備え、ズーム位置に応じて焦点距離と画角とを変更することができるデジタルカメラが開発されている。一般のデジタルカメラは、撮影した画像データに重畳されたノイズを低減するノイズ除去機能と、画像データをより鮮明な印象にするためのエッジ強調機能とを搭載していることが多い。ノイズ除去機能では、ノイズ低減の程度であるノイズ除去強度を強くするとノイズを効果的に低減することができるが、ノイズの除去とともに画像データの細部も失われる傾向がある。また、エッジ強調機能では、エッジ強調度を強くすると鮮明度が向上するが、画像データのノイズも強調される傾向がある。
【０００３】
さらに、可変焦点レンズは焦点距離が短いほど、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が高く、鮮明な画像データを撮影することができるが、焦点距離が長いほどＭＴＦが低いため、鮮明度が失われた画像データが撮影されてしまう傾向がある。
【０００４】
この問題を解決する手法として、特許文献１では、焦点距離に応じ画処理パラメータ、特にエッジ強調パラメータを変更する撮像装置が提案されている。この手法により、ＭＴＦが低い焦点距離においてもエッジ強調を強めることで画像の鮮明度を上げることができる。しかしながら、エッジ強調を強めるに従ってノイズも強調される傾向がある。このノイズを抑えるためにはノイズ除去強度を強くする必要があるが、ノイズ除去強度を強くすると画像の細部が失われる傾向がある。
【特許文献１】特開２００３−１０１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような可変焦点レンズを備えたデジタルカメラは、レンズの焦点距離が短い場合には撮影画角が広いため、撮像素子上に結像する被写体像は、相対的に細かくなる傾向にある。一方、レンズの焦点距離が長い場合には撮影画角が狭いので、被写体像は大きくなる傾向となる。
【０００６】
また、撮影データには焦点距離によらないノイズが重畳されるため、ノイズ除去機能を用いてノイズを低減した画像データを作成することが望ましい。しかしながら、ノイズ除去機能は画像データの細部を失う傾向があるため、実際には、撮影時の焦点距離をもとに画角や画像データに重畳されるノイズを考慮して、ノイズ除去機能におけるノイズ除去強度を適切に調節する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、撮影時の焦点距離に応じた適切なノイズ除去を行うことができる撮像装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の撮像装置は、焦点距離が可変である可変焦点レンズと、被写体を撮影して画像データを得る撮像部と、前記画像データのノイズをノイズ除去の程度を示すノイズ除去強度に応じて除去するノイズ除去部とを具備し、前記ノイズ除去部は、前記可変焦点レンズの撮影時の焦点距離に応じて、前記ノイズ除去強度を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、焦点距離に応じたノイズ除去機能におけるノイズ除去強度の適切な変更を行うことが可能になる。これにより、画像データにおけるノイズを適切に低減しながらも、画角に応じて被写体の細部を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、本発明の範囲は、以下に説明する実施形態に記載されている構成要素、種類、組み合わせ、形状、相対配置等のみに限定されるものではない。
【００１１】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック図である。図１に示すデジタルスチルカメラは、レンズ１０１と、レンズ駆動機構１０２と、撮像素子１０３と、アナログ処理部１０４と、アナログ/デジタル（Ａ/Ｄ）変換部１０５と、バス１０６と、ＳＤＲＡＭ１０７と、画像処理部１０８と、ＡＥ処理部１０９と、ＡＦ処理部１１０と、ＪＰＥＧ処理部１１１と、メモリインターフェース（Ｉ/Ｆ）１１２と、記録媒体１１３と、ＬＣＤドライバ１１４と、ＬＣＤ１１５と、マイクロコンピュータ１１６と、操作部１１７と、Ｆｌａｓｈメモリ１１８とを有している。
【００１２】
レンズ１０１は、被写体の光学像を撮像素子１０３に集光させる。このレンズ１０１は可変焦点レンズであり、マイクロコンピュータ１１６からの指示に応じて駆動するレンズ駆動機構１０２によりその光軸方向に移動される。これにより、レンズ１０１の焦点距離や被写体へのフォーカス状態を変更することが可能である。また、レンズ１０１の近傍には図示しない絞り機構及びメカシャッター機構が設けられている。マイクロコンピュータ１１６からの指示に応じて図示しない絞り機構を駆動させることで、被写体の光量を調節することが可能である。また、撮影時には、マイクロコンピュータ１１６からの指示に応じて図示しないメカシャッター機構を駆動させることで撮像素子１０３の露光時間を制御することが可能である。
【００１３】
なお、レンズ１０１の設計上、設定できる焦点距離には範囲があり、また、その範囲においても任意の焦点距離を設定できるわけではない。レンズ１０１の場合には、最短焦点距離をａ、最長焦点距離をｂとしたときに、例えば、ａからｂの範囲内において
（ｂ−ａ）／１０
の間隔で、ａとｂを含め１１状態の焦点距離を設定できるものとする。
【００１４】
撮像素子１０３は、ベイヤー配列のカラーフィルタが画素を構成するフォトダイオードの前面に配置された撮像素子である。ベイヤー配列は、水平方向にＲ画素とＧ（Ｇｒ）画素が交互に配置されたラインと、Ｇ（Ｇｂ）画素とＢ画素が交互に配置されたラインとを有し、さらにその２つのラインを垂直方向にも交互に配置することで構成されている。この撮像素子１０３は、レンズ１０１により集光された光を、画素を構成するフォトダイオードで受光して光電変換することで、光の量を電荷量としてアナログ処理部１０４へ出力する。なお、撮像素子１０３はＣＭＯＳ方式でもＣＣＤ方式でも良い。
【００１５】
アナログ処理部１０４は、撮像素子１０３から出力された電気信号（アナログ画像信号）に対し、リセットノイズ等を低減した上で波形整形を行い、さらに目的の明るさとなるようゲインアップを行う。Ａ/Ｄ変換部１０５は、アナログ処理部１０４から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号（以降、画像データという）に変換する。
【００１６】
バス１０６は、デジタルカメラ内部で発生した各種データをデジタルカメラ内の各部に転送するための転送路である。バス１０６は、Ａ/Ｄ変換部１０５と、ＳＤＲＡＭ１０７と、画像処理部１０８と、ＡＥ処理部１０９と、ＡＦ処理部１１０と、ＪＰＥＧ処理部１１１と、メモリＩ/Ｆ１１２と、ＬＣＤドライバ１１４と、マイクロコンピュータ１１６とに接続されている。
【００１７】
Ａ/Ｄ変換部１０５で得られた画像データは、バス１０６を介して一旦ＳＤＲＡＭ１０７に記憶される。ＳＤＲＡＭ１０７は、Ａ/Ｄ変換部１０５において得られた画像データや、画像処理部１０８、ＪＰＥＧ処理部１１１において処理された画像データ等の各種データが一時的に記憶される記憶部である。
【００１８】
画像処理部１０８は、ノイズ低減（ＮＲ）処理部１８１とエッジ強調処理部１８２とを少なくとも含み、さらに図示しないホワイトバランス補正部、色変換処理部、色再現処理部を含む。この画像処理部１０８は、ＳＤＲＡＭ１０７から読み出した画像データに対し、ホワイトバランス補正処理、色変換処理及び色再現処理、ノイズ低減処理、エッジ強調処理等の画像処理を施す。
【００１９】
ＮＲ処理部１８１は、画像データの高周波成分を、ハイパスフィルタを用いて抽出し、抽出した高周波成分における所定の信号レベル範囲の信号を一定の値に集約するようなコアリング処理を行うことでノイズ低減（以降、ＮＲという）処理を行う。コアリング処理に用いる画像データの入出力特性（高周波成分減衰特性）は特に限定するものではない。図２（ａ）はコアリング処理に用いる高周波成分減衰特性の一例について示す図である。図２（ａ）の破線はコアリング処理前の画像データの入出力特性を示し、図２（ａ）の実線はコアリング処理後の画像データの入出力特性を示す。図２（ａ）の例では、所定の信号レベル範囲の信号を０にし、さらに信号の連続性を維持するために、所定の信号レベル範囲外の信号の絶対値を一律減算したものをコアリング後の信号レベルとする。この所定の信号レベル範囲を調節することで、コアリング処理後の信号レベルが変化し、これによって、ＮＲ効果を調節できる。具体的には、図２（ｂ）に示すように、所定の信号レベル範囲を大きく設定するとＮＲ効果が強くなり、図２（ｃ）に示すように、所定の信号レベル範囲を小さく設定するとＮＲ効果が弱くなる。このように、ＮＲ強度に応じて所定の信号レベル範囲を設定することで、ＮＲの程度を調整することができる。
【００２０】
ここで、コアリング処理に用いる高周波成分減衰特性は図２に示すものに限るものではない。例えば、図２の一点鎖線で示す、コアリング処理の後の画像データにおける高周波成分の最大値がコアリング処理前の画像データにおける高周波成分の最大値と一致するような高周波成分減衰特性を用いても良い。
【００２１】
エッジ強調処理部１８２は、ＮＲ処理部１８１でＮＲ処理が行われた画像データのエッジ成分を、バンドパスフィルタを用いて抽出し、抽出したエッジ成分をエッジ強調の度合いを示すエッジ強調度に応じて増幅することで画像データのエッジ部を強調する。
【００２２】
ここで、画像処理部１０８で画像処理が行われた後の画像データは、ベイヤー配列による画像データから、１画素あたりＲＧＢの情報からなる画像データへ同時化され、同時化された画像データはＳＤＲＡＭ１０７に記憶される。
【００２３】
ＡＥ処理部１０９は、画像データを用いて被写体輝度を算出する。被写体輝度を算出するためのデータは、専用の測光センサの出力であってもよい。ＡＦ処理部１１０は、画像データから高周波成分の信号を取り出しＡＦ（Auto Focus）積算処理により合焦評価値を取得する。
【００２４】
ＪＰＥＧ処理部１１１は、画像データの記録時には、ＳＤＲＡＭ１０７からＲＧＢの画像データを読み出し、読み出した画像データをＪＰＥＧ圧縮方式に従って圧縮する。圧縮された画像データはＳＤＲＡＭ１０７に一旦記憶された後、メモリＩ/Ｆ１１２を介して記録媒体１１３に記録される。ここで、記録媒体１１３は、例えばカメラ本体に着脱可能なメモリカードからなる記録媒体であるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
ＬＣＤドライバ１１４は、ＬＣＤ１１５に画像を表示させる。記録媒体１１３に記録されたＪＰＥＧ圧縮画像データを再生する場合には、ＪＰＥＧ処理部１１１は、記録媒体１１３に記録されているＪＰＥＧ圧縮画像データを読み出して伸張処理を施した上で、伸張した画像データを一旦ＳＤＲＡＭ１０７に記憶させる。ＬＣＤドライバ１１４は、その画像データをＳＤＲＡＭ１０７から読み出し、読み出した画像データを映像信号へ変換した後でＬＣＤ１１５へ出力し、画像の表示を行う。
【００２６】
マイクロコンピュータ１１６は、デジタルカメラ本体の各種シーケンスを統括的に制御する。このマイクロコンピュータ１１６には、操作部１１７、Ｆｌａｓｈメモリ１１８が接続されている。
【００２７】
操作部１１７は、電源ボタン、レリーズボタン、ズームボタン、各種入力キー等の操作部材である。ユーザにより操作部１１７の何れかの操作部材が操作されることにより、マイクロコンピュータ１１６は、ユーザの操作に応じた各種シーケンスを実行する。電源ボタンは、当該デジタルカメラの電源のオンオフ指示を行うための操作部材である。電源ボタンが押されたときに、マイクロコンピュータ１１６は、当該デジタルカメラの電源をオン又はオフする。レリーズボタンは、１ｓｔレリーズスイッチと２ｎｄレリーズスイッチの２段スイッチを有して構成されている。レリーズボタンが半押しされて１ｓｔレリーズスイッチがオンされた場合に、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＥ処理やＡＦ処理等の撮影準備シーケンスを行う。また、レリーズボタンが全押しされて２ｎｄレリーズスイッチがオンされた場合に、マイクロコンピュータ１１６は撮影シーケンスを実行して撮影を行う。ズームボタンは、ワイドボタンとテレボタンとを有している。ワイドボタンが押された場合に、マイクロコンピュータ１１６はレンズ駆動シーケンスを実行してレンズ駆動機構１０２を駆動させ、レンズ１０１の焦点距離を短焦点距離側に変更する。テレボタンが押された場合に、マイクロコンピュータ１１６はレンズ駆動シーケンスを実行してレンズ駆動機構１０２を駆動させ、レンズ１０１の焦点距離を長焦点距離側に変更する。
【００２８】
Ｆｌａｓｈメモリ１１８は、焦点距離毎のＮＲ強度及び焦点距離毎のエッジ強調度の他に、デジタルカメラの動作に必要な各種パラメータを記憶している。また、Ｆｌａｓｈメモリ１１８は、マイクロコンピュータ１１６にて実行するプログラムも記憶している。マイクロコンピュータ１１６は、Ｆｌａｓｈメモリ１１８に記憶されているプログラムに従い、またＦｌａｓｈメモリ１１８から各種シーケンスに必要なパラメータを読み込み、各処理を実行する。
【００２９】
図３は、図１に示すデジタルカメラにおける撮影時の処理を示すフローチャートである。
図３において、マイクロコンピュータ１１６は、ユーザによりレリーズボタンが半押しされて１ｓｔレリーズスイッチがオンされたかを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の判定において、１ｓｔレリーズスイッチがオンされるまで、マイクロコンピュータ１１６は、繰り返しステップＳ３０１の判定を行う。
【００３０】
一方、ステップＳ３０１の判定において、１ｓｔレリーズスイッチがオンされた場合に、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＦ処理を実行する（ステップＳ３０２）。即ち、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＦ処理部１１０で得られるＡＦ評価値から、撮像素子１０３に集光される被写体の像が最も鮮明になるようにレンズ駆動機構１０２を駆動させてレンズ１０１のフォーカスを調整する。次に、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＥ処理部１０９において被写体輝度を算出させる（ステップＳ３０３）。その後、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＥ処理部１０９において算出された被写体輝度と予めＦｌａｓｈメモリ１１８に記憶された絞り値とシャッター速決定テーブルに基づき、撮影時の絞り値とシャッター速とを算出する（ステップＳ３０４）。
【００３１】
次に、マイクロコンピュータ１１６は、ユーザによりレリーズボタンが全押しされて２ｎｄレリーズスイッチがオンされたかを判定する（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０５の判定において、２ｎｄレリーズスイッチがオンされるまで、マイクロコンピュータ１１６は、繰り返しステップＳ３０５の判定を行う。
【００３２】
一方、ステップＳ３０５の判定において、２ｎｄレリーズスイッチがオンされた場合に、マイクロコンピュータ１１６は、ステップＳ３０４において算出した絞り値とシャッター速とを用いて図示しない絞り機構とメカシャッター機構とを制御しつつ、撮影を行う（ステップＳ３０６）。次に、マイクロコンピュータ１１６は、画像処理部１０８により、撮影によって得られた画像データに対し、画像処理を行う（ステップＳ３０７）。次に、マイクロコンピュータ１１６は、ＪＰＥＧ処理部１１１により、画像処理後の画像データをＪＰＥＧ圧縮する（ステップＳ３０８）。最後に、マイクロコンピュータ１１６は、ＪＰＥＧ圧縮により得られたＪＰＥＧ圧縮画像データを記録媒体１１３に記録させる（ステップＳ３０９）。
【００３３】
上述のように、図３の処理においては、１ｓｔレリーズスイッチがオンすると露出条件の算出等の撮影に必要な条件の算出が実行され、２ｎｄレリーズスイッチがオンすると以後の処理が実行される。
【００３４】
次に、図４〜図１０を参照して、焦点距離に応じたＮＲ強度とエッジ強調度の特性について説明する。
【００３５】
図４は、ＮＲ処理部１８１におけるＮＲ処理によるコントラストの変化を示す図である。図４において、破線で示した曲線は、ＮＲ処理前の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。上述のように、ＮＲ処理部１８１は、画像データの高周波成分の一定信号レベル以下をコアリングする（上述の例では０にする）。これにより、高周波成分のコントラストが低減し、その結果、コントラストは図４に示す実線のようになる。
【００３６】
ここで、図４の実線に示すコントラストの低下の度合いは、ＮＲ強度に依存する。ＮＲ強度を強くすると、コアリングされる信号レベル範囲が大きくなるので高周波成分のコントラストが大きく低下するが、ノイズの低減効果は大きい。一方、ＮＲ強度を弱くすると、高周波成分のコントラストは維持されるが、ノイズの低減効果は小さい。
【００３７】
図５は、エッジ強調処理部１８２におけるエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。図５において、破線で示した曲線はエッジ強調処理前の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。上述のように、エッジ強調処理部１８２は、画像データのエッジ成分を増幅する。これにより、中域の周波数成分のコントラストが増加し、その結果、コントラストは図５に示す実線のようになる。
【００３８】
ここで、図５の実線に示すコントラストの増加の度合いは、エッジ強調度に依存する。エッジ強調度を強くすると、よりコントラストが増加し、弱くするとコントラストはあまり増加しない。
【００３９】
図６は、レンズ１０１の焦点距離に応じたＭＴＦの変化について説明するための図である。一般に、可変焦点レンズのＭＴＦは、短焦点ほど高く、長焦点ほど低い。また、ＭＴＦの低下の度合いに関しては、レンズの設計に依存するが、一般的には長焦点側ほど大きい。即ち、ＭＴＦの低下の度合いは焦点距離の変化に対して非線形である。例えば、図６の例では、焦点距離が最も短い場合のＭＴＦが最も高い。そして、焦点距離が長くなるにつれ、徐々にＭＴＦが低下し、焦点距離が最も長い場合のＭＴＦが最も低い。
【００４０】
図７は、焦点距離が短い場合でのＮＲ処理とエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。図７において、破線で示した曲線はＮＲ処理及びエッジ強調処理前の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。高周波になるほどコントラストが低下しているのは、レンズ１０１のＭＴＦによるものである。なお、撮像素子１０３の画素数やピッチ等により、画像データ上で表現できる周波数には限界がある。したがって、一定周波数以上のコントラストは０になる。
【００４１】
図７において、実線で示した曲線はＮＲ処理及びエッジ強調処理後の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。ＮＲ処理によって高周波数成分における所定の信号レベル範囲内の信号がコアリングされ（ここでは０となる）、その後のエッジ強調処理によって中域の周波数成分のコントラストが増加する。
【００４２】
ここで、焦点距離が短い場合（広角撮影）では、細かな被写体を撮影することが多い。この場合、被写体を再現するためには高周波成分を多く必要とする。したがって、ＮＲ処理部１８１でのＮＲ強度を小さめに設定することが望ましい。一方、焦点距離が短いほど、レンズ１０１のＭＴＦは高いため、エッジ強調を行わなくてもある程度のコントラストは得られる。よって、エッジ強調度は小さめに設定することが望ましい。
【００４３】
図８は、焦点距離が長い場合でのＮＲ処理とエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。図８において、破線で示した曲線はＮＲ処理及びエッジ強調処理前の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。高周波になるほどコントラストが低下しているのは、レンズ１０１のＭＴＦによるものである。上述したように、ＭＴＦは長焦点になるほど低下する傾向にあるので、コントラストの低下量も長焦点になるほど大きくなる。
【００４４】
図８において、実線で示した曲線はＮＲ処理及びエッジ強調処理後の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。図７と同様に、ＮＲ処理によって高周波数成分における所定の信号レベル範囲内の信号がコアリングされ、その後のエッジ強調処理によって中域の周波数成分のコントラストが増加する。
【００４５】
ここで、焦点距離が長い場合（望遠撮影）では、被写体を大きく撮影することが多い。この場合、被写体の高周波成分が少なく、短焦点に比べ高周波成分を必要としない。したがって、ＮＲ処理部１８１でのＮＲ強度は大きめに設定し、ノイズを十分に低減することが望ましい。一方、上述のように焦点距離が長いほどＭＴＦは低いため、エッジ強調度を強めに設定し、コントラストを上げることが望ましい。
【００４６】
上述のように、焦点距離に応じて画角が異なり、被写体を再現するために必要な周波数が異なる。したがって、本実施形態では、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に応じて、ＮＲ強度を図９のように変化させるように設計する。また、上述のように、一般的に焦点距離が短いほどＭＴＦが高く、焦点距離が長いほどＭＴＦが低くなる。このように、焦点距離とＭＴＦとには相関がある。したがって、コントラストを維持する目的から、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に応じて、エッジ強調度を図１０のように変化させるように設計する。
【００４７】
ここで、図９に示す焦点距離に応じたＮＲ強度の特性と図１０に示すエッジ強調度の特性とは、レンズ１０１で設定可能な焦点距離（上述の例では１１個の焦点距離）に対する特性を算出しておき、それらを予めＦｌａｓｈメモリ１１８に記憶させておく。撮影時にはレンズ１０１の焦点距離に対応したＮＲ強度及びエッジ強調度をＦｌａｓｈメモリ１１８から読み出し、読み出したＮＲ強度及びエッジ強調度に基づいて、ＮＲ処理及びエッジ強調処理を行う。
【００４８】
図１１は、第１の実施形態におけるＮＲ処理及びエッジ強調処理について示すフローチャートである。図１１に示す処理は、図３のステップＳ３０７で行われる画像処理の際に、ＮＲ処理部１８１とエッジ強調処理部１８２とでそれぞれ行われるＮＲ処理及びエッジ強調処理に係る処理である。
【００４９】
まず、マイクロコンピュータ１１６は、撮影時のレンズ１０１の焦点距離を取得する（ステップＳ４０１）。レンズ１０１の焦点距離は、ユーザが操作部１１７のズームボタンを操作することで変更することが可能である。撮影直前のズームボタンの操作により変更された最後の焦点距離をＳＤＲＡＭ１０７に一時的に記憶させておくことで、マイクロコンピュータ１１６は、撮影後に、撮影時の焦点距離を取得することができる。
【００５０】
次に、マイクロコンピュータ１１６は、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に対応したＮＲ強度を取得する（ステップＳ４０２）。即ち、マイクロコンピュータ１１６は、Ｆｌａｓｈメモリ１１８に記憶されている焦点距離毎のＮＲ強度から、ステップＳ４０１で取得した焦点距離に対応するＮＲ強度を得る。ＮＲ強度を取得した後、マイクロコンピュータ１１６は、取得したＮＲ強度を、バス１０６を介してＮＲ処理部１８１に転送する。これを受けて、ＮＲ処理部１８１は、ステップＳ４０２で取得されたＮＲ強度に応じたＮＲ処理を行う（ステップＳ４０３）。
【００５１】
次に、マイクロコンピュータ１１６は、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に対応したエッジ強調度を取得する（ステップＳ４０４）。即ち、マイクロコンピュータ１１６は、Ｆｌａｓｈメモリ１１８に記憶されている焦点距離毎のエッジ強調度から、ステップＳ４０１で取得した焦点距離に対応するエッジ強調度を得る。エッジ強調度を取得した後、マイクロコンピュータ１１６は、取得したエッジ強調度を、バス１０６を介してエッジ強調処理部１８２に転送する。これを受けて、エッジ強調処理部１８２は、ステップＳ４０４で取得したエッジ強調度を用いてエッジ強調処理を行う（ステップＳ４０５）。
【００５２】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、撮影時の焦点距離に応じてＮＲ処理のコントロールを行うことにより、画角に応じて被写体の細部を維持しながら、適切なノイズ除去を行うことができる。また、撮影時の焦点距離に応じてエッジ強調処理のコントロールも行うことにより、画角に応じてノイズが目立たないように、適切なエッジ強調を行うことができる。
【００５３】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態においては、デジタルカメラが図１に示す構成を有し、撮影時には図２に示す処理が行われる。
【００５４】
第１の実施形態において説明したように、一般に、可変焦点レンズのＭＴＦは、短焦点ほど高く、長焦点ほど低い。しかしながら、ＭＴＦの低下の度合いに関してはレンズの設計に依存し、必ずしも図６のようにＭＴＦが単調に低下する訳ではない。図１２は、レンズにより画像データ上で再現可能な最大周波数の半分の周波数における焦点距離に対するＭＴＦの変化の例を示す図である。一般的なレンズでは、図１２の破線や図６に示すように、焦点距離に応じてＭＴＦが単調に低下する。これに対し、レンズの設計によっては、一般的なレンズのように焦点距離によりＭＴＦが単調に低下せず、図１２の実線に示すように、中間的な焦点距離までＭＴＦが単調に低下し、その後に高くなるものもある。第２の実施形態は、このようなＭＴＦが焦点距離に対して単調に変化しない特性を有する場合に対して特に好適なものである。即ち、第２の実施形態においては、図１２に示すような焦点距離−ＭＴＦ特性及び図１３に示すようなＭＴＦ−エッジ強調度特性を予めＦｌａｓｈメモリ１１８に記憶させておき、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に応じたＭＴＦに対応したエッジ強調度によってエッジ強調処理を行う。
【００５５】
図１４は本発明の第２の実施形態におけるＮＲ処理及びエッジ強調処理について示すフローチャートである。この処理も、図３のステップＳ３０７で行われる画像処理の際に、ＮＲ処理部１８１とエッジ強調処理部１８２とでそれぞれ行われるＮＲ処理及びエッジ強調処理に係る処理である。なお、図１４において、図１１と同じステップ番号の処理は同一の処理のため説明を省略する。即ち、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０３のＮＲ処理までは同一である。
【００５６】
ＮＲ処理の後、マイクロコンピュータ１１６は、ステップＳ４０１で取得した焦点距離に応じたＭＴＦを取得する（ステップＳ５０４）。即ち、マイクロコンピュータ１１６は、Ｆｌａｓｈメモリ１１８に記憶されている、レンズ１０１で設定可能な焦点距離に応じたそれぞれのＭＴＦの、特定の周波数における特性から、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に応じたＭＴＦを取得する。この特定の周波数は、特に限定するものではないが、本発明の第２の実施形態においては、画像データ上で再現可能な最大周波数の半分の周波数としている。その後、マイクロコンピュータ１１６は、取得したＭＴＦから、図１３に示すようなＭＴＦ−エッジ強調度特性を用いてエッジ強調度を得る（ステップＳ５０５）。なお、この変換は、予めＦｌａｓｈメモリ１１８にテーブルを記憶しておくことによりテーブルを参照することで行っても、特性を示す変換式をシーケンスに組み込んでおくことで行っても良い。エッジ強調度を取得した後、マイクロコンピュータ１１６は、取得したエッジ強調度を、バス１０６を介してエッジ強調処理部１８２に転送する。これを受けて、エッジ強調処理部１８２は、ステップＳ５０５で取得したエッジ強調度を用いてエッジ強調処理を行う（ステップＳ５０６）。
【００５７】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、撮影時の焦点距離に応じたＮＲ処理のコントロールが行えるため、画角に応じて被写体の細部を維持しながら、適切なＮＲ処理が行える。また、レンズのＭＴＦに応じてエッジ強調処理のコントロールが行えるため、ＭＴＦによらず鮮明な印象を与えるエッジ強調処理が行える。
【００５８】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、上述の各実施形態においては、ＮＲ処理の後にエッジ強調処理を行う例について説明したが、エッジ強調処理の後にＮＲ処理を行うようにしても良い。また、ＮＲ処理は必ずしもコアリング処理に限るものではない。
【００５９】
さらに、前記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック図である。
【図２】コアリング処理に用いる高周波成分減衰特性について示す図である。
【図３】図１に示すデジタルカメラにおける撮影時の処理を示すフローチャートである。
【図４】ＮＲ処理部におけるＮＲ処理によるコントラストの変化を示す図である。
【図５】エッジ強調部におけるエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。
【図６】レンズの焦点距離に応じたＭＴＦの変化について説明するための図である。
【図７】焦点距離が短い場合でのＮＲ処理とエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。
【図８】焦点距離が長い場合でのＮＲ処理とエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。
【図９】焦点距離に応じたＮＲ強度の変更について示す図である。
【図１０】焦点距離に応じたエッジ強調度の変更について示す図である。
【図１１】第１の実施形態におけるＮＲ処理及びエッジ強調処理について示すフローチャートである。
【図１２】レンズにより画像データ上で再現可能な最大周波数の半分の周波数における焦点距離に対するＭＴＦの変化の例を示す図である。
【図１３】ＭＴＦ−エッジ強調度特性について示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態におけるＮＲ処理及びエッジ強調処理について示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１０１…レンズ、１０２…レンズ駆動機構、１０３…撮像素子、１０４…アナログ処理部、１０５…アナログ/デジタル（Ａ/Ｄ）変換部、１０６…バス、１０７…ＳＤＲＡＭ、１０８…画像処理部、１０９…ＡＥ処理部、１１０…ＡＦ処理部、１１１…ＪＰＥＧ処理部、１１２…メモリインターフェース（Ｉ/Ｆ）、１１３…記録媒体、１１４…ＬＣＤドライバ、１１５…ＬＣＤ、１１６…マイクロコンピュータ、１１７…操作部、１１８…Ｆｌａｓｈメモリ、１８１…ノイズ低減（ＮＲ）処理部、１８２…エッジ強調処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変焦点レンズと撮像素子を備え、少なくともノイズ低減処理を行うことができる撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、可変焦点レンズを備え、ズーム位置に応じて焦点距離と画角とを変更することができるデジタルカメラが開発されている。一般のデジタルカメラは、撮影した画像データに重畳されたノイズを低減するノイズ除去機能と、画像データをより鮮明な印象にするためのエッジ強調機能とを搭載していることが多い。ノイズ除去機能では、ノイズ低減の程度であるノイズ除去強度を強くするとノイズを効果的に低減することができるが、ノイズの除去とともに画像データの細部も失われる傾向がある。また、エッジ強調機能では、エッジ強調度を強くすると鮮明度が向上するが、画像データのノイズも強調される傾向がある。
【０００３】
さらに、可変焦点レンズは焦点距離が短いほど、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が高く、鮮明な画像データを撮影することができるが、焦点距離が長いほどＭＴＦが低いため、鮮明度が失われた画像データが撮影されてしまう傾向がある。
【０００４】
この問題を解決する手法として、特許文献１では、焦点距離に応じ画処理パラメータ、特にエッジ強調パラメータを変更する撮像装置が提案されている。この手法により、ＭＴＦが低い焦点距離においてもエッジ強調を強めることで画像の鮮明度を上げることができる。しかしながら、エッジ強調を強めるに従ってノイズも強調される傾向がある。このノイズを抑えるためにはノイズ除去強度を強くする必要があるが、ノイズ除去強度を強くすると画像の細部が失われる傾向がある。
【特許文献１】特開２００３−１０１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような可変焦点レンズを備えたデジタルカメラは、レンズの焦点距離が短い場合には撮影画角が広いため、撮像素子上に結像する被写体像は、相対的に細かくなる傾向にある。一方、レンズの焦点距離が長い場合には撮影画角が狭いので、被写体像は大きくなる傾向となる。
【０００６】
また、撮影データには焦点距離によらないノイズが重畳されるため、ノイズ除去機能を用いてノイズを低減した画像データを作成することが望ましい。しかしながら、ノイズ除去機能は画像データの細部を失う傾向があるため、実際には、撮影時の焦点距離をもとに画角や画像データに重畳されるノイズを考慮して、ノイズ除去機能におけるノイズ除去強度を適切に調節する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、撮影時の焦点距離に応じた適切なノイズ除去を行うことができる撮像装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の撮像装置は、焦点距離が可変である可変焦点レンズと、被写体を撮影して画像データを得る撮像部と、前記画像データのノイズをノイズ除去の程度を示すノイズ除去強度に応じて除去するノイズ除去部とを具備し、前記ノイズ除去部は、前記可変焦点レンズの撮影時の焦点距離に応じて、前記ノイズ除去強度を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、焦点距離に応じたノイズ除去機能におけるノイズ除去強度の適切な変更を行うことが可能になる。これにより、画像データにおけるノイズを適切に低減しながらも、画角に応じて被写体の細部を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、本発明の範囲は、以下に説明する実施形態に記載されている構成要素、種類、組み合わせ、形状、相対配置等のみに限定されるものではない。
【００１１】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック図である。図１に示すデジタルスチルカメラは、レンズ１０１と、レンズ駆動機構１０２と、撮像素子１０３と、アナログ処理部１０４と、アナログ/デジタル（Ａ/Ｄ）変換部１０５と、バス１０６と、ＳＤＲＡＭ１０７と、画像処理部１０８と、ＡＥ処理部１０９と、ＡＦ処理部１１０と、ＪＰＥＧ処理部１１１と、メモリインターフェース（Ｉ/Ｆ）１１２と、記録媒体１１３と、ＬＣＤドライバ１１４と、ＬＣＤ１１５と、マイクロコンピュータ１１６と、操作部１１７と、Ｆｌａｓｈメモリ１１８とを有している。
【００１２】
レンズ１０１は、被写体の光学像を撮像素子１０３に集光させる。このレンズ１０１は可変焦点レンズであり、マイクロコンピュータ１１６からの指示に応じて駆動するレンズ駆動機構１０２によりその光軸方向に移動される。これにより、レンズ１０１の焦点距離や被写体へのフォーカス状態を変更することが可能である。また、レンズ１０１の近傍には図示しない絞り機構及びメカシャッター機構が設けられている。マイクロコンピュータ１１６からの指示に応じて図示しない絞り機構を駆動させることで、被写体の光量を調節することが可能である。また、撮影時には、マイクロコンピュータ１１６からの指示に応じて図示しないメカシャッター機構を駆動させることで撮像素子１０３の露光時間を制御することが可能である。
【００１３】
なお、レンズ１０１の設計上、設定できる焦点距離には範囲があり、また、その範囲においても任意の焦点距離を設定できるわけではない。レンズ１０１の場合には、最短焦点距離をａ、最長焦点距離をｂとしたときに、例えば、ａからｂの範囲内において
（ｂ−ａ）／１０
の間隔で、ａとｂを含め１１状態の焦点距離を設定できるものとする。
【００１４】
撮像素子１０３は、ベイヤー配列のカラーフィルタが画素を構成するフォトダイオードの前面に配置された撮像素子である。ベイヤー配列は、水平方向にＲ画素とＧ（Ｇｒ）画素が交互に配置されたラインと、Ｇ（Ｇｂ）画素とＢ画素が交互に配置されたラインとを有し、さらにその２つのラインを垂直方向にも交互に配置することで構成されている。この撮像素子１０３は、レンズ１０１により集光された光を、画素を構成するフォトダイオードで受光して光電変換することで、光の量を電荷量としてアナログ処理部１０４へ出力する。なお、撮像素子１０３はＣＭＯＳ方式でもＣＣＤ方式でも良い。
【００１５】
アナログ処理部１０４は、撮像素子１０３から出力された電気信号（アナログ画像信号）に対し、リセットノイズ等を低減した上で波形整形を行い、さらに目的の明るさとなるようゲインアップを行う。Ａ/Ｄ変換部１０５は、アナログ処理部１０４から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号（以降、画像データという）に変換する。
【００１６】
バス１０６は、デジタルカメラ内部で発生した各種データをデジタルカメラ内の各部に転送するための転送路である。バス１０６は、Ａ/Ｄ変換部１０５と、ＳＤＲＡＭ１０７と、画像処理部１０８と、ＡＥ処理部１０９と、ＡＦ処理部１１０と、ＪＰＥＧ処理部１１１と、メモリＩ/Ｆ１１２と、ＬＣＤドライバ１１４と、マイクロコンピュータ１１６とに接続されている。
【００１７】
Ａ/Ｄ変換部１０５で得られた画像データは、バス１０６を介して一旦ＳＤＲＡＭ１０７に記憶される。ＳＤＲＡＭ１０７は、Ａ/Ｄ変換部１０５において得られた画像データや、画像処理部１０８、ＪＰＥＧ処理部１１１において処理された画像データ等の各種データが一時的に記憶される記憶部である。
【００１８】
画像処理部１０８は、ノイズ低減（ＮＲ）処理部１８１とエッジ強調処理部１８２とを少なくとも含み、さらに図示しないホワイトバランス補正部、色変換処理部、色再現処理部を含む。この画像処理部１０８は、ＳＤＲＡＭ１０７から読み出した画像データに対し、ホワイトバランス補正処理、色変換処理及び色再現処理、ノイズ低減処理、エッジ強調処理等の画像処理を施す。
【００１９】
ＮＲ処理部１８１は、画像データの高周波成分を、ハイパスフィルタを用いて抽出し、抽出した高周波成分における所定の信号レベル範囲の信号を一定の値に集約するようなコアリング処理を行うことでノイズ低減（以降、ＮＲという）処理を行う。コアリング処理に用いる画像データの入出力特性（高周波成分減衰特性）は特に限定するものではない。図２（ａ）はコアリング処理に用いる高周波成分減衰特性の一例について示す図である。図２（ａ）の破線はコアリング処理前の画像データの入出力特性を示し、図２（ａ）の実線はコアリング処理後の画像データの入出力特性を示す。図２（ａ）の例では、所定の信号レベル範囲の信号を０にし、さらに信号の連続性を維持するために、所定の信号レベル範囲外の信号の絶対値を一律減算したものをコアリング後の信号レベルとする。この所定の信号レベル範囲を調節することで、コアリング処理後の信号レベルが変化し、これによって、ＮＲ効果を調節できる。具体的には、図２（ｂ）に示すように、所定の信号レベル範囲を大きく設定するとＮＲ効果が強くなり、図２（ｃ）に示すように、所定の信号レベル範囲を小さく設定するとＮＲ効果が弱くなる。このように、ＮＲ強度に応じて所定の信号レベル範囲を設定することで、ＮＲの程度を調整することができる。
【００２０】
ここで、コアリング処理に用いる高周波成分減衰特性は図２に示すものに限るものではない。例えば、図２の一点鎖線で示す、コアリング処理の後の画像データにおける高周波成分の最大値がコアリング処理前の画像データにおける高周波成分の最大値と一致するような高周波成分減衰特性を用いても良い。
【００２１】
エッジ強調処理部１８２は、ＮＲ処理部１８１でＮＲ処理が行われた画像データのエッジ成分を、バンドパスフィルタを用いて抽出し、抽出したエッジ成分をエッジ強調の度合いを示すエッジ強調度に応じて増幅することで画像データのエッジ部を強調する。
【００２２】
ここで、画像処理部１０８で画像処理が行われた後の画像データは、ベイヤー配列による画像データから、１画素あたりＲＧＢの情報からなる画像データへ同時化され、同時化された画像データはＳＤＲＡＭ１０７に記憶される。
【００２３】
ＡＥ処理部１０９は、画像データを用いて被写体輝度を算出する。被写体輝度を算出するためのデータは、専用の測光センサの出力であってもよい。ＡＦ処理部１１０は、画像データから高周波成分の信号を取り出しＡＦ（Auto Focus）積算処理により合焦評価値を取得する。
【００２４】
ＪＰＥＧ処理部１１１は、画像データの記録時には、ＳＤＲＡＭ１０７からＲＧＢの画像データを読み出し、読み出した画像データをＪＰＥＧ圧縮方式に従って圧縮する。圧縮された画像データはＳＤＲＡＭ１０７に一旦記憶された後、メモリＩ/Ｆ１１２を介して記録媒体１１３に記録される。ここで、記録媒体１１３は、例えばカメラ本体に着脱可能なメモリカードからなる記録媒体であるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
ＬＣＤドライバ１１４は、ＬＣＤ１１５に画像を表示させる。記録媒体１１３に記録されたＪＰＥＧ圧縮画像データを再生する場合には、ＪＰＥＧ処理部１１１は、記録媒体１１３に記録されているＪＰＥＧ圧縮画像データを読み出して伸張処理を施した上で、伸張した画像データを一旦ＳＤＲＡＭ１０７に記憶させる。ＬＣＤドライバ１１４は、その画像データをＳＤＲＡＭ１０７から読み出し、読み出した画像データを映像信号へ変換した後でＬＣＤ１１５へ出力し、画像の表示を行う。
【００２６】
マイクロコンピュータ１１６は、デジタルカメラ本体の各種シーケンスを統括的に制御する。このマイクロコンピュータ１１６には、操作部１１７、Ｆｌａｓｈメモリ１１８が接続されている。
【００２７】
操作部１１７は、電源ボタン、レリーズボタン、ズームボタン、各種入力キー等の操作部材である。ユーザにより操作部１１７の何れかの操作部材が操作されることにより、マイクロコンピュータ１１６は、ユーザの操作に応じた各種シーケンスを実行する。電源ボタンは、当該デジタルカメラの電源のオンオフ指示を行うための操作部材である。電源ボタンが押されたときに、マイクロコンピュータ１１６は、当該デジタルカメラの電源をオン又はオフする。レリーズボタンは、１ｓｔレリーズスイッチと２ｎｄレリーズスイッチの２段スイッチを有して構成されている。レリーズボタンが半押しされて１ｓｔレリーズスイッチがオンされた場合に、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＥ処理やＡＦ処理等の撮影準備シーケンスを行う。また、レリーズボタンが全押しされて２ｎｄレリーズスイッチがオンされた場合に、マイクロコンピュータ１１６は撮影シーケンスを実行して撮影を行う。ズームボタンは、ワイドボタンとテレボタンとを有している。ワイドボタンが押された場合に、マイクロコンピュータ１１６はレンズ駆動シーケンスを実行してレンズ駆動機構１０２を駆動させ、レンズ１０１の焦点距離を短焦点距離側に変更する。テレボタンが押された場合に、マイクロコンピュータ１１６はレンズ駆動シーケンスを実行してレンズ駆動機構１０２を駆動させ、レンズ１０１の焦点距離を長焦点距離側に変更する。
【００２８】
Ｆｌａｓｈメモリ１１８は、焦点距離毎のＮＲ強度及び焦点距離毎のエッジ強調度の他に、デジタルカメラの動作に必要な各種パラメータを記憶している。また、Ｆｌａｓｈメモリ１１８は、マイクロコンピュータ１１６にて実行するプログラムも記憶している。マイクロコンピュータ１１６は、Ｆｌａｓｈメモリ１１８に記憶されているプログラムに従い、またＦｌａｓｈメモリ１１８から各種シーケンスに必要なパラメータを読み込み、各処理を実行する。
【００２９】
図３は、図１に示すデジタルカメラにおける撮影時の処理を示すフローチャートである。
図３において、マイクロコンピュータ１１６は、ユーザによりレリーズボタンが半押しされて１ｓｔレリーズスイッチがオンされたかを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の判定において、１ｓｔレリーズスイッチがオンされるまで、マイクロコンピュータ１１６は、繰り返しステップＳ３０１の判定を行う。
【００３０】
一方、ステップＳ３０１の判定において、１ｓｔレリーズスイッチがオンされた場合に、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＦ処理を実行する（ステップＳ３０２）。即ち、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＦ処理部１１０で得られるＡＦ評価値から、撮像素子１０３に集光される被写体の像が最も鮮明になるようにレンズ駆動機構１０２を駆動させてレンズ１０１のフォーカスを調整する。次に、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＥ処理部１０９において被写体輝度を算出させる（ステップＳ３０３）。その後、マイクロコンピュータ１１６は、ＡＥ処理部１０９において算出された被写体輝度と予めＦｌａｓｈメモリ１１８に記憶された絞り値とシャッター速決定テーブルに基づき、撮影時の絞り値とシャッター速とを算出する（ステップＳ３０４）。
【００３１】
次に、マイクロコンピュータ１１６は、ユーザによりレリーズボタンが全押しされて２ｎｄレリーズスイッチがオンされたかを判定する（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０５の判定において、２ｎｄレリーズスイッチがオンされるまで、マイクロコンピュータ１１６は、繰り返しステップＳ３０５の判定を行う。
【００３２】
一方、ステップＳ３０５の判定において、２ｎｄレリーズスイッチがオンされた場合に、マイクロコンピュータ１１６は、ステップＳ３０４において算出した絞り値とシャッター速とを用いて図示しない絞り機構とメカシャッター機構とを制御しつつ、撮影を行う（ステップＳ３０６）。次に、マイクロコンピュータ１１６は、画像処理部１０８により、撮影によって得られた画像データに対し、画像処理を行う（ステップＳ３０７）。次に、マイクロコンピュータ１１６は、ＪＰＥＧ処理部１１１により、画像処理後の画像データをＪＰＥＧ圧縮する（ステップＳ３０８）。最後に、マイクロコンピュータ１１６は、ＪＰＥＧ圧縮により得られたＪＰＥＧ圧縮画像データを記録媒体１１３に記録させる（ステップＳ３０９）。
【００３３】
上述のように、図３の処理においては、１ｓｔレリーズスイッチがオンすると露出条件の算出等の撮影に必要な条件の算出が実行され、２ｎｄレリーズスイッチがオンすると以後の処理が実行される。
【００３４】
次に、図４〜図１０を参照して、焦点距離に応じたＮＲ強度とエッジ強調度の特性について説明する。
【００３５】
図４は、ＮＲ処理部１８１におけるＮＲ処理によるコントラストの変化を示す図である。図４において、破線で示した曲線は、ＮＲ処理前の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。上述のように、ＮＲ処理部１８１は、画像データの高周波成分の一定信号レベル以下をコアリングする（上述の例では０にする）。これにより、高周波成分のコントラストが低減し、その結果、コントラストは図４に示す実線のようになる。
【００３６】
ここで、図４の実線に示すコントラストの低下の度合いは、ＮＲ強度に依存する。ＮＲ強度を強くすると、コアリングされる信号レベル範囲が大きくなるので高周波成分のコントラストが大きく低下するが、ノイズの低減効果は大きい。一方、ＮＲ強度を弱くすると、高周波成分のコントラストは維持されるが、ノイズの低減効果は小さい。
【００３７】
図５は、エッジ強調処理部１８２におけるエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。図５において、破線で示した曲線はエッジ強調処理前の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。上述のように、エッジ強調処理部１８２は、画像データのエッジ成分を増幅する。これにより、中域の周波数成分のコントラストが増加し、その結果、コントラストは図５に示す実線のようになる。
【００３８】
ここで、図５の実線に示すコントラストの増加の度合いは、エッジ強調度に依存する。エッジ強調度を強くすると、よりコントラストが増加し、弱くするとコントラストはあまり増加しない。
【００３９】
図６は、レンズ１０１の焦点距離に応じたＭＴＦの変化について説明するための図である。一般に、可変焦点レンズのＭＴＦは、短焦点ほど高く、長焦点ほど低い。また、ＭＴＦの低下の度合いに関しては、レンズの設計に依存するが、一般的には長焦点側ほど大きい。即ち、ＭＴＦの低下の度合いは焦点距離の変化に対して非線形である。例えば、図６の例では、焦点距離が最も短い場合のＭＴＦが最も高い。そして、焦点距離が長くなるにつれ、徐々にＭＴＦが低下し、焦点距離が最も長い場合のＭＴＦが最も低い。
【００４０】
図７は、焦点距離が短い場合でのＮＲ処理とエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。図７において、破線で示した曲線はＮＲ処理及びエッジ強調処理前の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。高周波になるほどコントラストが低下しているのは、レンズ１０１のＭＴＦによるものである。なお、撮像素子１０３の画素数やピッチ等により、画像データ上で表現できる周波数には限界がある。したがって、一定周波数以上のコントラストは０になる。
【００４１】
図７において、実線で示した曲線はＮＲ処理及びエッジ強調処理後の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。ＮＲ処理によって高周波数成分における所定の信号レベル範囲内の信号がコアリングされ（ここでは０となる）、その後のエッジ強調処理によって中域の周波数成分のコントラストが増加する。
【００４２】
ここで、焦点距離が短い場合（広角撮影）では、細かな被写体を撮影することが多い。この場合、被写体を再現するためには高周波成分を多く必要とする。したがって、ＮＲ処理部１８１でのＮＲ強度を小さめに設定することが望ましい。一方、焦点距離が短いほど、レンズ１０１のＭＴＦは高いため、エッジ強調を行わなくてもある程度のコントラストは得られる。よって、エッジ強調度は小さめに設定することが望ましい。
【００４３】
図８は、焦点距離が長い場合でのＮＲ処理とエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。図８において、破線で示した曲線はＮＲ処理及びエッジ強調処理前の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。高周波になるほどコントラストが低下しているのは、レンズ１０１のＭＴＦによるものである。上述したように、ＭＴＦは長焦点になるほど低下する傾向にあるので、コントラストの低下量も長焦点になるほど大きくなる。
【００４４】
図８において、実線で示した曲線はＮＲ処理及びエッジ強調処理後の画像データ上の周波数に応じたコントラストを表している。図７と同様に、ＮＲ処理によって高周波数成分における所定の信号レベル範囲内の信号がコアリングされ、その後のエッジ強調処理によって中域の周波数成分のコントラストが増加する。
【００４５】
ここで、焦点距離が長い場合（望遠撮影）では、被写体を大きく撮影することが多い。この場合、被写体の高周波成分が少なく、短焦点に比べ高周波成分を必要としない。したがって、ＮＲ処理部１８１でのＮＲ強度は大きめに設定し、ノイズを十分に低減することが望ましい。一方、上述のように焦点距離が長いほどＭＴＦは低いため、エッジ強調度を強めに設定し、コントラストを上げることが望ましい。
【００４６】
上述のように、焦点距離に応じて画角が異なり、被写体を再現するために必要な周波数が異なる。したがって、本実施形態では、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に応じて、ＮＲ強度を図９のように変化させるように設計する。また、上述のように、一般的に焦点距離が短いほどＭＴＦが高く、焦点距離が長いほどＭＴＦが低くなる。このように、焦点距離とＭＴＦとには相関がある。したがって、コントラストを維持する目的から、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に応じて、エッジ強調度を図１０のように変化させるように設計する。
【００４７】
ここで、図９に示す焦点距離に応じたＮＲ強度の特性と図１０に示すエッジ強調度の特性とは、レンズ１０１で設定可能な焦点距離（上述の例では１１個の焦点距離）に対する特性を算出しておき、それらを予めＦｌａｓｈメモリ１１８に記憶させておく。撮影時にはレンズ１０１の焦点距離に対応したＮＲ強度及びエッジ強調度をＦｌａｓｈメモリ１１８から読み出し、読み出したＮＲ強度及びエッジ強調度に基づいて、ＮＲ処理及びエッジ強調処理を行う。
【００４８】
図１１は、第１の実施形態におけるＮＲ処理及びエッジ強調処理について示すフローチャートである。図１１に示す処理は、図３のステップＳ３０７で行われる画像処理の際に、ＮＲ処理部１８１とエッジ強調処理部１８２とでそれぞれ行われるＮＲ処理及びエッジ強調処理に係る処理である。
【００４９】
まず、マイクロコンピュータ１１６は、撮影時のレンズ１０１の焦点距離を取得する（ステップＳ４０１）。レンズ１０１の焦点距離は、ユーザが操作部１１７のズームボタンを操作することで変更することが可能である。撮影直前のズームボタンの操作により変更された最後の焦点距離をＳＤＲＡＭ１０７に一時的に記憶させておくことで、マイクロコンピュータ１１６は、撮影後に、撮影時の焦点距離を取得することができる。
【００５０】
次に、マイクロコンピュータ１１６は、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に対応したＮＲ強度を取得する（ステップＳ４０２）。即ち、マイクロコンピュータ１１６は、Ｆｌａｓｈメモリ１１８に記憶されている焦点距離毎のＮＲ強度から、ステップＳ４０１で取得した焦点距離に対応するＮＲ強度を得る。ＮＲ強度を取得した後、マイクロコンピュータ１１６は、取得したＮＲ強度を、バス１０６を介してＮＲ処理部１８１に転送する。これを受けて、ＮＲ処理部１８１は、ステップＳ４０２で取得されたＮＲ強度に応じたＮＲ処理を行う（ステップＳ４０３）。
【００５１】
次に、マイクロコンピュータ１１６は、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に対応したエッジ強調度を取得する（ステップＳ４０４）。即ち、マイクロコンピュータ１１６は、Ｆｌａｓｈメモリ１１８に記憶されている焦点距離毎のエッジ強調度から、ステップＳ４０１で取得した焦点距離に対応するエッジ強調度を得る。エッジ強調度を取得した後、マイクロコンピュータ１１６は、取得したエッジ強調度を、バス１０６を介してエッジ強調処理部１８２に転送する。これを受けて、エッジ強調処理部１８２は、ステップＳ４０４で取得したエッジ強調度を用いてエッジ強調処理を行う（ステップＳ４０５）。
【００５２】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、撮影時の焦点距離に応じてＮＲ処理のコントロールを行うことにより、画角に応じて被写体の細部を維持しながら、適切なノイズ除去を行うことができる。また、撮影時の焦点距離に応じてエッジ強調処理のコントロールも行うことにより、画角に応じてノイズが目立たないように、適切なエッジ強調を行うことができる。
【００５３】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態においては、デジタルカメラが図１に示す構成を有し、撮影時には図２に示す処理が行われる。
【００５４】
第１の実施形態において説明したように、一般に、可変焦点レンズのＭＴＦは、短焦点ほど高く、長焦点ほど低い。しかしながら、ＭＴＦの低下の度合いに関してはレンズの設計に依存し、必ずしも図６のようにＭＴＦが単調に低下する訳ではない。図１２は、レンズにより画像データ上で再現可能な最大周波数の半分の周波数における焦点距離に対するＭＴＦの変化の例を示す図である。一般的なレンズでは、図１２の破線や図６に示すように、焦点距離に応じてＭＴＦが単調に低下する。これに対し、レンズの設計によっては、一般的なレンズのように焦点距離によりＭＴＦが単調に低下せず、図１２の実線に示すように、中間的な焦点距離までＭＴＦが単調に低下し、その後に高くなるものもある。第２の実施形態は、このようなＭＴＦが焦点距離に対して単調に変化しない特性を有する場合に対して特に好適なものである。即ち、第２の実施形態においては、図１２に示すような焦点距離−ＭＴＦ特性及び図１３に示すようなＭＴＦ−エッジ強調度特性を予めＦｌａｓｈメモリ１１８に記憶させておき、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に応じたＭＴＦに対応したエッジ強調度によってエッジ強調処理を行う。
【００５５】
図１４は本発明の第２の実施形態におけるＮＲ処理及びエッジ強調処理について示すフローチャートである。この処理も、図３のステップＳ３０７で行われる画像処理の際に、ＮＲ処理部１８１とエッジ強調処理部１８２とでそれぞれ行われるＮＲ処理及びエッジ強調処理に係る処理である。なお、図１４において、図１１と同じステップ番号の処理は同一の処理のため説明を省略する。即ち、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０３のＮＲ処理までは同一である。
【００５６】
ＮＲ処理の後、マイクロコンピュータ１１６は、ステップＳ４０１で取得した焦点距離に応じたＭＴＦを取得する（ステップＳ５０４）。即ち、マイクロコンピュータ１１６は、Ｆｌａｓｈメモリ１１８に記憶されている、レンズ１０１で設定可能な焦点距離に応じたそれぞれのＭＴＦの、特定の周波数における特性から、撮影時のレンズ１０１の焦点距離に応じたＭＴＦを取得する。この特定の周波数は、特に限定するものではないが、本発明の第２の実施形態においては、画像データ上で再現可能な最大周波数の半分の周波数としている。その後、マイクロコンピュータ１１６は、取得したＭＴＦから、図１３に示すようなＭＴＦ−エッジ強調度特性を用いてエッジ強調度を得る（ステップＳ５０５）。なお、この変換は、予めＦｌａｓｈメモリ１１８にテーブルを記憶しておくことによりテーブルを参照することで行っても、特性を示す変換式をシーケンスに組み込んでおくことで行っても良い。エッジ強調度を取得した後、マイクロコンピュータ１１６は、取得したエッジ強調度を、バス１０６を介してエッジ強調処理部１８２に転送する。これを受けて、エッジ強調処理部１８２は、ステップＳ５０５で取得したエッジ強調度を用いてエッジ強調処理を行う（ステップＳ５０６）。
【００５７】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、撮影時の焦点距離に応じたＮＲ処理のコントロールが行えるため、画角に応じて被写体の細部を維持しながら、適切なＮＲ処理が行える。また、レンズのＭＴＦに応じてエッジ強調処理のコントロールが行えるため、ＭＴＦによらず鮮明な印象を与えるエッジ強調処理が行える。
【００５８】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、上述の各実施形態においては、ＮＲ処理の後にエッジ強調処理を行う例について説明したが、エッジ強調処理の後にＮＲ処理を行うようにしても良い。また、ＮＲ処理は必ずしもコアリング処理に限るものではない。
【００５９】
さらに、前記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック図である。
【図２】コアリング処理に用いる高周波成分減衰特性について示す図である。
【図３】図１に示すデジタルカメラにおける撮影時の処理を示すフローチャートである。
【図４】ＮＲ処理部におけるＮＲ処理によるコントラストの変化を示す図である。
【図５】エッジ強調部におけるエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。
【図６】レンズの焦点距離に応じたＭＴＦの変化について説明するための図である。
【図７】焦点距離が短い場合でのＮＲ処理とエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。
【図８】焦点距離が長い場合でのＮＲ処理とエッジ強調処理によるコントラストの変化を示す図である。
【図９】焦点距離に応じたＮＲ強度の変更について示す図である。
【図１０】焦点距離に応じたエッジ強調度の変更について示す図である。
【図１１】第１の実施形態におけるＮＲ処理及びエッジ強調処理について示すフローチャートである。
【図１２】レンズにより画像データ上で再現可能な最大周波数の半分の周波数における焦点距離に対するＭＴＦの変化の例を示す図である。
【図１３】ＭＴＦ−エッジ強調度特性について示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態におけるＮＲ処理及びエッジ強調処理について示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１０１…レンズ、１０２…レンズ駆動機構、１０３…撮像素子、１０４…アナログ処理部、１０５…アナログ/デジタル（Ａ/Ｄ）変換部、１０６…バス、１０７…ＳＤＲＡＭ、１０８…画像処理部、１０９…ＡＥ処理部、１１０…ＡＦ処理部、１１１…ＪＰＥＧ処理部、１１２…メモリインターフェース（Ｉ/Ｆ）、１１３…記録媒体、１１４…ＬＣＤドライバ、１１５…ＬＣＤ、１１６…マイクロコンピュータ、１１７…操作部、１１８…Ｆｌａｓｈメモリ、１８１…ノイズ低減（ＮＲ）処理部、１８２…エッジ強調処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点距離が可変である可変焦点レンズと、
被写体を撮影して画像データを得る撮像部と、
前記画像データのノイズをノイズ除去の程度を示すノイズ除去強度に応じて除去するノイズ除去部と、
を具備し、
前記ノイズ除去部は、前記可変焦点レンズの撮影時の焦点距離に応じて、前記ノイズ除去強度を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ノイズ除去部は、前記撮影時の焦点距離が短いほど前記ノイズ除去強度を低くし、前記撮影時の焦点距離が長いほど前記ノイズ除去強度を高く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】
前記ノイズ除去部は、前記画像データの高周波成分に対応した信号を出力する際の減衰の特性を示す高周波成分減衰特性を前記ノイズ除去強度に応じて変更し、該変更した高周波成分減衰特性に基づき、前記画像データの高周波成分に対応した信号を減衰させることにより前記ノイズ除去を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記高周波成分減衰特性は、前記画像データの所定の信号レベル範囲をコアリングするための特性であり、
前記ノイズ除去部は、前記ノイズ除去強度に応じて前記所定の信号レベル範囲を変更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】
前記ノイズ除去部は、前記ノイズ除去強度が高いほど前記所定の信号レベル範囲を大きくし、前記ノイズ除去強度が低いほど前記所定の信号レベル範囲を小さくすることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画像データのエッジ部の強調度合いを示すエッジ強調度に応じて前記画像データのエッジ部を強調するエッジ強調部をさらに具備し、
前記エッジ強調部は、前記撮影時の焦点距離に応じて、前記エッジ強調度合いを変更することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記エッジ強調部は、前記撮影時の焦点距離が短いほど前記エッジ強調度を弱くし、前記撮影時の焦点距離が長いほど前記エッジ強調度を強くすることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記画像データのエッジ部の強調度合いを示すエッジ強調度に応じて前記画像データのエッジ部を強調するエッジ強調部と、
前記可変焦点レンズの焦点距離におけるＭＴＦを予め記憶するＭＴＦ記憶部と、
をさらに具備し、
前記エッジ強調部は、前記撮影時の焦点距離に対応した前記ＭＴＦを前記ＭＴＦ記憶部から読み出し、該読み出したＭＴＦに応じて前記エッジ強調度を変更することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記エッジ強調部は、前記読み出したＭＴＦが高いほど前記エッジ強調度を弱くし、前記読み出したＭＴＦが低いほど前記エッジ強調度を強くすることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１】
焦点距離が可変である可変焦点レンズと、
被写体を撮影して画像データを得る撮像部と、
前記画像データのノイズをノイズ除去の程度を示すノイズ除去強度に応じて除去するノイズ除去部と、
を具備し、
前記ノイズ除去部は、前記可変焦点レンズの撮影時の焦点距離に応じて、前記ノイズ除去強度を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ノイズ除去部は、前記撮影時の焦点距離が短いほど前記ノイズ除去強度を低くし、前記撮影時の焦点距離が長いほど前記ノイズ除去強度を高く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】
前記ノイズ除去部は、前記画像データの高周波成分に対応した信号を出力する際の減衰の特性を示す高周波成分減衰特性を前記ノイズ除去強度に応じて変更し、該変更した高周波成分減衰特性に基づき、前記画像データの高周波成分に対応した信号を減衰させることにより前記ノイズ除去を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記高周波成分減衰特性は、前記画像データの所定の信号レベル範囲をコアリングするための特性であり、
前記ノイズ除去部は、前記ノイズ除去強度に応じて前記所定の信号レベル範囲を変更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】
前記ノイズ除去部は、前記ノイズ除去強度が高いほど前記所定の信号レベル範囲を大きくし、前記ノイズ除去強度が低いほど前記所定の信号レベル範囲を小さくすることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画像データのエッジ部の強調度合いを示すエッジ強調度に応じて前記画像データのエッジ部を強調するエッジ強調部をさらに具備し、
前記エッジ強調部は、前記撮影時の焦点距離に応じて、前記エッジ強調度合いを変更することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記エッジ強調部は、前記撮影時の焦点距離が短いほど前記エッジ強調度を弱くし、前記撮影時の焦点距離が長いほど前記エッジ強調度を強くすることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記画像データのエッジ部の強調度合いを示すエッジ強調度に応じて前記画像データのエッジ部を強調するエッジ強調部と、
前記可変焦点レンズの焦点距離におけるＭＴＦを予め記憶するＭＴＦ記憶部と、
をさらに具備し、
前記エッジ強調部は、前記撮影時の焦点距離に対応した前記ＭＴＦを前記ＭＴＦ記憶部から読み出し、該読み出したＭＴＦに応じて前記エッジ強調度を変更することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記エッジ強調部は、前記読み出したＭＴＦが高いほど前記エッジ強調度を弱くし、前記読み出したＭＴＦが低いほど前記エッジ強調度を強くすることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１７１３２０（Ｐ２００９−１７１３２０Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１８２（Ｐ２００８−８１８２）
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
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