(57)【要約】【課題】発光撮影において、ぶれやノイズを抑えながら、白飛びを防いで適切に調光することを可能にした撮像装置を提供する。【解決手段】発光撮影を行なうための発光部の発光を制御する撮像装置は、本撮影の前に撮像された画像に基づいて露出条件を設定し、設定された露出条件で撮影を行なった場合に目標露出に対して不足する露出を補うための、発光部の発光量を算出する。撮像装置は、算出された発光量が、発光部に関して予め設定されている閾値の範囲を超えた場合、予め設定されている閾値に発光量を制限し、発光量が制限されたことによって生じる、目標露出との露出差分を露出条件の変更により補償する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光撮影を行なうための発光手段の発光を制御する撮像装置であって、
本撮影の前に撮像された画像に基づいて露出条件を設定する設定手段と、
前記露出条件で撮影を行なった場合に、目標露出に対して不足する露出を補うための、前記発光手段の発光量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された発光量が、前記発光手段に関して予め設定されている閾値の範囲を超えた場合、前記予め設定されている閾値に発光量を制限する制限手段と、
前記制限手段により発光量が制限されたことによって生じる、前記目標露出との露出差分を、前記露出条件の変更により補償する補償手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記補償手段は、シャッタスピードまたはゲインの調整により前記露出差分を補償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】
撮影時の被写体の動きおよび撮像装置のぶれを検出する検出手段を更に備え、
前記補償手段は、前記算出された発光量が前記閾値の範囲の下限値を下回り、発光量が前記下限値で制限された場合であって、前記検出手段が被写体の動きおよび撮像装置のぶれの少なくともいずれかを検出した場合には、シャッタスピードを調整することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記補償手段は、前記算出された発光量が前記閾値の範囲の下限値を下回り、発光量が前記下限値で制限された場合であって、前記検出手段が被写体の動きおよび撮像装置のぶれのいずれも検出しない場合には、ゲインを調整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】
前記補償手段は、前記算出された発光量が前記閾値の範囲の上限値を上回り、発光量が前記上限値で制限された場合であって、前記検出手段が被写体の動きおよび撮像装置のぶれのいずれも検出しない場合には、シャッタスピードを調整することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記補償手段は、前記算出された発光量が前記閾値の範囲の上限値を上回り、発光量が前記上限値で制限された場合であって、前記検出手段が被写体の動きおよび撮像装置のぶれのいずれかを検出した場合には、ゲインを調整することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記発光手段は、ＬＥＤを光源として有し、露光期間中、一定の光量で継続発光することが可能であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
撮像装置が、発光撮影を行なうための発光手段の発光を制御する制御方法であって、
設定手段が、本撮影の前に撮像された画像に基づいて露出条件を設定する工程と、
算出手段が、前記露出条件で撮影を行なった場合に、目標露出に対して不足する露出を補うための、前記発光手段の発光量を算出する工程と、
制限手段が、前記算出する工程で算出された発光量が、前記発光手段に関して予め設定されている閾値の範囲を超えた場合、前記予め設定されている閾値に発光量を制限する工程と、
補償手段が、前記制限する工程で発光量が制限されたことによって生じる、前記目標露出との露出差分を、前記露出条件の変更により補償する工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストロボ装置を制御するための構成を有する撮像装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤを光源としたストロボ装置を使用する撮像装置では、ＬＥＤの発光量が従来のキセノン管に比べて弱いため、撮影設定をより高感度にしたり、トーチ発光（一定光量での継続発光）を用いたりするなど、ストロボの到達距離を伸ばすための対応が行われている。
【０００３】
図３は、キセノン管およびＬＥＤを用いたストロボの発光の特徴を表した図である。キセノン管を用いたストロボは瞬間的に（短い発光期間で）強い光で発光する閃光発光であるのに対して、ＬＥＤを用いたストロボでは、露光期間中ずっと発光し続けるトーチ発光が用いられる。このようなトーチ発光を用いることによって、累積された発光量（以下、単に光量という）を稼ぐような工夫が行われている。このトーチ発光では、露光期間中ずっとストロボ装置が発光し続けるため、キセノン管の閃光発光とは異なって、シャッタスピードによって光量が変化するという特性を持っている。
【０００４】
また、ＬＥＤを光源としたストロボ装置を使用する場合、発光量が小さくなるにつれて、同じ電流を流したときの発光量の個体ばらつきが大きくなったり、リニアリティも悪くなったりするため、使用できる発光量には下限が設けられている。同様に、ストロボ装置に発光量の上限（最大の発光量）も規定されている。特許文献１では、ストロボ装置の発光量の設定値が、予め設定されたストロボ発光量の限度値（上限値）を超える場合、発光量の設定値を限度値に設定するという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６８３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、発光量の設定値を限度値に設定するだけである。したがって、使用するべき適切な発光量が設定できる下限値を下回る場合には、発光量がその下限値に制限されてしまい、適切な発光量よりも大きい発光量が設定されてしまう。例えば、被写体が至近に存在するような場合においてそのような発光量の制限が発生すると、被写体が白飛びしてしまう可能性がある。
【０００７】
また、上述したように、ＬＥＤを光源としたストロボ装置を使用する場合、撮像装置のＩＳＯ感度をより高感度に設定したり、露光期間中ずっと発光し続ける（トーチ発光）ようにするなど、ストロボ光の見かけの到達距離を伸ばすための対応が行われている。そのため、ノイズやぶれの影響が出やすくなるという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、発光撮影において、ぶれやノイズを抑えながら、白飛びを防いで適切に調光することを可能にした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】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の一態様による撮像装置は以下の構成を備える。すなわち、
発光撮影を行なうための発光手段の発光を制御する撮像装置であって、
本撮影の前に撮像された画像に基づいて露出条件を設定する設定手段と、
前記露出条件で撮影を行なった場合に、目標露出に対して不足する露出を補うための、前記発光手段の発光量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された発光量が、前記発光手段に関して予め設定されている閾値の範囲を超えた場合、前記予め設定されている閾値に発光量を制限する制限手段と、
前記制限手段により発光量が制限されたことによって生じる、前記目標露出との露出差分を、前記露出条件の変更により補償する補償手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発光撮影において、ぶれやノイズを抑えながら、白飛びを防いで適切に調光することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態による撮像装置の概略構成を示した図。
【図２】実施形態の処理動作を表すフローチャート。
【図３】キセノン管およびＬＥＤを用いたストロボの発光の特徴を表した図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好適な実施形態の一例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
＜撮像装置の構成の説明＞
図１は、実施形態にかかわる撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１００は操作部であり、撮像装置の操作者が各種指示を入力するために操作するスイッチやボタンなどにより構成されている。操作部１００にはシャッタボタンも含まれており、このシャッタボタンが半押しされた状態では、スイッチＳＷ１がＯＮとなり、その信号が操作部１００から制御部１０１に通知される。また、シャッタボタンが全押しされるとスイッチＳＷ２がＯＮとなり、その信号が操作部１００から制御部１０１に通知される。このような半押し（ＳＷ１がＯＮ）と全押し（ＳＷ２がＯＮ）により実行される処理の一例として、半押しでフォーカス及び露出をロックし、続けて全押しすることで撮像画像を取り込むといった処理が挙げられる。
【００１４】
１０２はＣＣＤやＣＭＯＳセンサに代表される撮像素子、１０７ａはレンズを含む光学系である。また、１０８ａは露出機構で、メカニカルシャッタや絞りを含む。撮像素子１０２は光学系１０７ａ及び露出機構１０８ａを介して入射する光を受け、その光量に応じた電荷を蓄積する。そして、蓄積された電荷はシフトレジスタに読み出され、転送パルスにより、電圧信号として順次読み出される。この電圧信号はアナログ画像信号を構成する。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換部１０３は、撮像素子１０２から出力されたアナログ画像信号に対して、サンプリング、ゲイン調整、Ａ／Ｄ変換等を行い、デジタル画像データを出力する。画像処理部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０３から出力されたデジタル画像データに対して各種の画像処理を行い、処理済みのデジタル画像データを出力する。例えば、画像処理部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０３から受けたデジタル画像データをＹＵＶ画像データに変換して出力する。
【００１６】
１０１は制御部であり、操作部１００からの指示等に応じて図１に示す撮像装置の各部の動作を制御する。輝度検出部１０５は、Ａ／Ｄ変換部１０３から出力されるデジタル画像データを用いて、予め決められたブロック毎に輝度情報を求める。１０７はＡＦ処理部であり、光学系１０７ａが有するフォーカスレンズを制御することにより焦点調節を行う。１０８はＡＥ処理部であり、露出機構１０８ａを制御する。ＡＥ処理部１０８は、発光手段であるフラッシュ部１１０による発光が必要と判断した場合には、ＥＦ処理部１０９にフラッシュオンを指示する。ＥＦ処理部１０９は、フラッシュオンの指示を受けると、輝度検出部１０５が求めた輝度情報に基づいて必要な発光量を算出し、フラッシュ部１１０に適切な発光量を伝え、発光させる。フラッシュ部１１０は、たとえばＬＥＤのような略一定の光量で継続して発光することが可能な光源を用いている。。
【００１７】
表示部１０６は、小型液晶画面などにより構成されており、画像処理部１０４による処理済みの画像データに従った画像を表示する。フォーマット変換部１１１は、画像処理部１０４から出力されたデジタル画像データ（画像データ）のフォーマットをＪＰＥＧなどのフォーマットに変換し、画像記録部１１２に出力する。画像記録部１１２は、フォーマット変換部１１１から受けたフォーマット変換済みの画像データを、撮像装置内の不図示のメモリや、撮像装置に挿入されている外部メモリなどに記録する処理を行う。外部接続部１１３は、撮像装置をＰＣ（パーソナルコンピュータ）やプリンタといった外部装置に接続するためのインターフェースとして機能する。
【００１８】
＜撮像装置の動作の説明＞
次に、上記構成を有する撮像装置の実施形態における動作について、特にフラッシュ部１１０の発光量の制御について説明する。図２は本実施形態の撮像装置の撮像動作を示すフローチャートであり、操作部１００に含まれる電源スイッチがＯＮされ、撮像モードが選択されている場合に実行される処理を示す。
【００１９】
電源スイッチがＯＮの状態になり、撮像装置を構成する各部に電源が供給されると、制御部１０１はＡＥ処理部１０８を介して露出機構１０８ａに含まれるシャッタを開放させる（ステップＳ２０１）。この状態において、撮像素子１０２に光学系１０７ａ、露出機構１０８ａを介して光が入射して露光が行われ、電子シャッタ制御により撮像素子１０２に所望の蓄積期間で蓄積された電荷が読み出される（ステップＳ２０２）。撮像素子１０２から読み出された電荷はＡ／Ｄ変換部１０３にアナログ画像信号として提供される。Ａ／Ｄ変換部１０３は、撮像素子１０２から提供されたアナログ画像信号に対して、サンプリング、ゲイン調整、Ａ／Ｄ変換等を行い、処理済みのデジタル画像データとして画像処理部１０４に出力する。画像処理部１０４はこのデジタル画像データに対して各種の画像処理を行い、処理済みのデジタル画像データを出力する。
【００２０】
フォーマット変換部１１１は、処理済みのデジタル画像データに対して表示に適したフォーマットとなるようにフォーマット変換を行って、表示部１０６に表示する。このように、所定フレームレートで順次得られた画像データを表示部１０６に逐次表示することで、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）機能を実現することができる。ステップＳ２０３において、輝度検出部１０５は、ステップＳ２０２で画像処理部１０４から得られた処理済みのデジタル画像データをブロック分割し、各領域ごとに平均値を求めることで、各ブロックごとの輝度平均値（輝度情報）を算出する。
【００２１】
次に、操作部１００に含まれるシャッタボタンの状態を調べる。シャッタボタンが押されておらず、ＳＷ１がＯＦＦであれば（ステップＳ２０４でＮＯ）、処理はステップＳ２０１に戻り、上述の処理が繰り返される。一方、ＳＷ１がＯＮであれば処理はステップＳ２０５に進み、本撮影のための準備を開始する。
【００２２】
ステップＳ２０５において自動焦点調節処理（ＡＦ制御）を行う。自動焦点調節処理には種々の方法があり、いずれも本実施形態の撮像装置に適用することができる。たとえば、次のような自動焦点調節処理を用いることができる。すなわち、直前のステップＳ２０２で読み出されたデジタル画像データをもとに画面内のエッジを検出し、ＡＦ処理部１０７において操作されたフォーカスレンズの焦点距離情報から演算して得られた距離情報を取得する。そして、このように求めた距離に基づいて、光学系１０７ａのフォーカスレンズを制御して焦点調節を行う。
【００２３】
次に、ステップＳ２０６で制御部１０１はＡＥ処理部１０８を用いて露出制御処理（ＡＥ制御）を行う。ＡＥ処理部１０８は、直前のステップＳ２０３で輝度検出部１０５により得られた各ブロックごとの輝度平均値（輝度情報）から測光値を算出し、本撮影の露出条件（たとえば、シャッタースピード、絞り、感度）を算出する。そして、設定される露出条件において本撮影を行なった場合に目標露出に対して露出が不足していると判断された場合には、フラッシュを発光するという判断を下す（ステップＳ２０７）。
【００２４】
フラッシュ発光の要否の判断処理を終えると、制御部１０１はステップＳ２０８においてシャッタボタンのＳＷ２の状態を判断し、ＳＷ２がＯＦＦであれば処理をステップＳ２０４に戻す。ここで、ＳＷ２がＯＦＦであり、ＳＷ１がＯＮであれば、上述したステップＳ２０１〜ステップＳ２０７の処理が繰り返される。ＳＷ２とＳＷ１が共にＯＦＦと判断されると、処理はステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理を繰り返すことになる。
【００２５】
一方、ステップＳ２０８においてＳＷ２がＯＮであれば、処理はステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９において、制御部１０１は、ステップＳ２０７でフラッシュを発光させると判断されたかどうかを確認する。フラッシュを発光しないと判断されている場合は、ステップＳ２１７において、制御部１０１は直前のステップＳ２０６で求めた露出条件を本撮影時の露出条件として設定し、ステップＳ２１８で本撮影を実行する。
【００２６】
ステップＳ２０９でフラッシュを発光させると判断されている場合には、処理はステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０において、制御部１０１はＥＦ処理部１０９を制御し、フラッシュ部１１０にプリ発光を行わせ、発光量の算出、ＥＦ枠の重み付けなどの処理を行う。そして、プリ発光の前後の輝度情報に基づいて適正な露出（目標露出）を得るための発光量（ΔＥＦ）を算出する。
【００２７】
次に、ステップＳ２１１において、制御部１０１は、発光量（ΔＥＦ）が、予め設定された発光量の下限閾値Ｔｈ以下であるかどうかを判定する。発光量（ΔＥＦ）が、閾値Ｔｈ以下でない場合には、処理はステップＳ２１７に進み、制御部１０１は、直前のステップＳ２０６で求めた露出条件を本撮影時の露出条件として設定する。そして、ステップＳ２１８において、制御部１０１は、ステップＳ２１０で算出された発光量（ΔＥＦ）でもってフラッシュ部１１０を発光させて本撮影を行なう。
【００２８】
他方、ステップＳ２１１において、算出された発光量（ΔＥＦ）が閾値Ｔｈ以下であると判定された場合には、処理はステップＳ２１２へ進み、制御部１０１はフラッシュ部１１０に設定される発光量を閾値Ｔｈで制限（クリップ）する。そして、ステップＳ２１３で、制御部１０１は、発光量がＴｈでクリップされたことによって発生する、目標露出値との露出差分値、ΔＥｖ＝ΔＥＦ−Ｔｈを算出する。本実施形態では、こうして算出された露出差分値を補償するように、ステップＳ２０６で設定された露出条件を変更する。以下では、ゲインまたはシャッタスピードの変更により露出差分値を補償するが、更に、絞り値を用いるようにしてもよい。
【００２９】
次にステップＳ２１４で、制御部１０１は、被写体の動き及びカメラのぶれが有るかどうかを判定する。被写体の動き判定には各種の一般的な手法を採用することができる。たとえば、ステップＳ２０２で得られたデジタル画像データから、顔などの被写体を検出し、被写体位置、領域情報を取得する。そして、検出された被写体の座標や領域を一定期間取得し、得られた座標や領域の変動量の平均値がある閾値を超えていた場合に、被写体が動いているとみなす。なお、上述した被写体検出は、顔検出に限られるものではなく、たとえば、パターンマッチングによる動体検出やＡＦによる合焦位置、タッチパネルによるユーザ指定など、被写体を特定しその領域の変化量を検出するという仕様を逸脱しないものも含まれる。
【００３０】
また、カメラのぶれ判定にも各種の一般的な手法を採用することができる。たとえば、ジャイロセンサを用いてカメラ回転方向の角速度情報を取得し、その変動量を一定期間取得する。そして取得した変動量の平均値を算出し、ある閾値を超えた場合にカメラがぶれていると判断する。なお、カメラのぶれ判定としては、例えば加速度センサやＨＶセンサなど、カメラの動き量と方向が分かるものであれば、特にジャイロセンサに限られるものではない。
【００３１】
被写体の動き及びカメラのぶれのいずれも存在しないと判定された場合には、処理はステップＳ２１５に進む。ステップＳ２１５において、制御部１０１は、ステップＳ２０６のＡＥ制御において算出されたゲインに対して、露出差分値であるΔＥｖの分だけゲインをシフトする（この場合、感度を下げるようにシフトする）。また、被写体の動き及びカメラのぶれの少なくともいずれかが有ると判定された場合には、処理はステップＳ２１６に進む。ステップＳ２１６において、制御部１０１は、ステップＳ２０６のＡＥ制御において算出されたシャッタスピードに対して、露出差分値であるΔＥｖ分だけシャッタスピードをシフトする（この場合、シャッタスピードを速くする）。ステップＳ２１５またはステップＳ２１６で、発光時のゲインやシャッタスピードを変更した後、ステップＳ２１７において、その変更された本撮影時の露出条件および発光量が設定される。
【００３２】
本撮影（ステップＳ２１８）では、制御部１０１は、ステップＳ２１７で設定された露出条件及び発光量で、上述したステップＳ２０１及びＳ２０２と同様の手順で撮影を行い、画像データを取得する。そして、フォーマット変換部１１１により、得られた画像データのフォーマットをＪＰＥＧなどのフォーマットに変換し、画像記録部１１２に出力する。画像記録部１１２は、フォーマット変換された画像データを所定のメモリに記録し、処理を終了する。
【００３３】
以上のように本実施形態では、算出された発光量が、予め設定された発光量の下限値を下回った場合、発光量が下限値でクリップする。そして、クリップしたことによって発生する当初の露出目標値との露出差分値、すなわち露出オーバー分を算出し、その露出オーバー分を、ゲインを下げる、またはシャッタスピードを速くするよう制御して補償する。このような制御により、当初の露出目標値で適正に撮影することを可能にしている。
【００３４】
前述したように、光源としてＬＥＤを用いた場合、トーチ発光（一定光量での継続発光）によって、露光期間中ずっと発光し続けるため、キセノン管の閃光発光とは異なって、シャッタスピードによって発光量が変化するという特徴を持っている。従って、例えば本実施形態のように、シャッタスピードを速くする（露光期間あるいは電荷蓄積期間を長くする）ことによって、発光量を下げるという制御が可能となっている。
【００３５】
また、被写体の動き及びカメラのぶれが有るかどうかを検出し、被写体の動き及びカメラのぶれがどちらも無い場合には、算出された露出オーバー分をゲインを下げることによって補償する。その結果、被写体の動きもカメラのぶれもない場合にはゲインを下げることによってノイズを低減しつつ適正な露出での撮影が可能となる。
【００３６】
また、被写体の動き及びカメラのぶれがどちらか一方でも有る場合には、算出された露出オーバー分を、シャッタスピードを速くすることによって補償する。その結果、シャッタスピードを速くすることによって、被写体やカメラの動きがあるような場合においても、手ぶれや被写体ぶれを防ぎつつ、適正な露出での撮影が可能となる。
【００３７】
以上のように、上記実施形態の撮像装置によれば、至近の被写体を発光撮影する場合において、ぶれやノイズを抑えながら、白とびを防いで適切に調光することができる。
【００３８】
なお、上記のステップＳ２１５、Ｓ２１６において、絞り値の変更を用いる、あるいは絞り値の変更を加えることで露出差分値を補償するようにしてもよい。また、ステップＳ２１５ではゲインを優先的に調整し、調整しきれない場合にシャッタスピードや絞りを併用するようにしてもよい。同様に、ステップＳ２１６ｄではシャッタスピードを優先的に調整し、調整しきれない場合にゲインや絞りを併用するようにしてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では設定するべき発光量が下限値Ｔｈを下回った場合を説明したが、設定すべき発光量が上限値を上回った場合にも上記と類似の制御を行なって露出差分値を補償するようにしてもよい。この場合、露出が不足するので、ゲインを上げる方へシフトさせるか、シャッタスピードを落とすことで露出差分値を補償することになる。したがって、
・ステップＳ２１４と同様の判定の結果、被写体の動きもカメラのぶれも無いと判定された場合にはシャッタスピードをΔＥｖ分だけシフトし、
・ステップＳ２１４と同様の判定の結果、被写体の動きあるいはカメラのぶれがあると判定された場合にはゲインをΔＥｖ分だけシフトする、ことで露出差分値を補償する。
【００４０】
なお、制御部１０１の制御は１つのハードウェアが行ってもよいし、複数のハードウェアが処理を分担することで、装置全体の制御を行ってもよい。
【００４１】
また、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【００４２】
また、本発明を適用可能な撮像装置としては、一般にデジタルカメラが挙げられるが、これに限定されるものではない。たとえば、本発明は撮像機能を有するパーソナルコンピュータやＰＤＡ、携帯電話端末などに適用するが可能である。
【００４３】
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図１】
2014126711.tif 000003
【図２】
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【図３】
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