(57)【要約】【課題】  画角内の被写体の距離分布、被写体輝度に応じて画質優先か、輝度優先かを使い分けられるようにし、シーンによって少ないエネルギーで良好な画質を得る。【解決手段】  照明光源として使用されるＲ、Ｇ、Ｂ３色の発光ダイオード１ａ、１ｂ、１ｃと、それぞれの発光ダイオードの輝度を調節する照明手段と、画角内の複数の領域を測距する測距手段２９と、被写体の色温度を計測する色温度計測手段と、画角内の複数の領域の輝度を計測する輝度計測手段と、被写体の距離分布、被写体輝度及び色温度に応じて３色の発光ダイオードの駆動を制御して照明手段の色温度を調節するメイン制御手段１０とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光源として使用されるＲ、Ｇ、Ｂ３色の発光ダイオードと、前記それぞれの発光ダイオードの輝度を調節する照明手段と、画角内の複数の領域を測距する測距手段と、被写体の色温度を計測する色温度計測手段と、画角内の複数の領域の輝度を計測する輝度計測手段と、被写体の距離分布、被写体輝度及び色温度に応じて３色の発光ダイオードの駆動を制御して照明手段の色温度を調節するメイン制御手段とを備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記メイン制御手段は、画角内に照明手段の照度に対して明るいか、照明しても適切な出力を得ることのできない距離であるかのどちらか或いは両方の条件を含む領域と、該領域に対して輝度が低く、且つ照明手段を照射することによって遠側との輝度差を低下させ、良好な出力像を得られる距離にあると判断される領域とを含む被写体のとき、遠側の領域の色温度になるように３色の発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記メイン制御手段は、画角内の距離分布が狭く画角内全てを照明手段で照明することによって適正出力値を得ることができる距離と輝度であるとき、前記照明手段の輝度を優先するように３色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記メイン制御手段は、画角内の距離分布が狭く画角内全てを前記照明手段で照明しなくても適正出力値を得ることができる距離及び輝度であるとき、外光光源の色と対向する色になるように３色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置を備えていることを特徴とするデジタルスチルカメラ。
【請求項６】
Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の発光ダイオードを照明光源として使用する撮像方法において、
画角内の複数領域の測距と、被写体の色温度の計測と、画角内の複数領域の輝度の計測とを行い、被写体の距離分布、輝度及び色温度に応じてそれぞれの発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする撮像方法。
【請求項７】
画角内に照明手段の照度に対して明るいか、照明しても適切な出力を得ることのできない距離であるかのどちらか或いは両方の条件を含む領域と、この領域に対して輝度が低く、且つ照明手段を照射することによって遠側との輝度差を低下させ、良好な出力像を得られる距離にあると判断される領域とを含む被写体のとき、遠側の領域の色温度になるように３色の発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする請求項６記載の撮像方法。
【請求項８】
画角内の距離分布が狭く画角内全てを照明手段で照明することによって適正出力値を得ることができる距離と輝度であるとき、照明手段の輝度を優先するように３色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする請求項６記載の撮像方法。
【請求項９】
画角内の距離分布が狭く画角内全てを照明手段で照明しなくても適正出力値を得ることができる距離及び輝度であるとき、外光光源の色と対向する色になるように３色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする請求項６記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の発光ダイオードを照明光源として用いる撮像装置、デジタルスチルカメラ及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キセノン管を照明光源とし、この照明光源を制御する撮像装置が特許文献１、２、３に記載されている。これに対し、近年、照明手段として、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の高輝度ＬＥＤが実用化され、カメラ付き携帯電話の補助光装置などに使用されてきている。
【０００３】
カメラの補助光として用いられてきた従前からのキセノン管を用いた補助光装置とＬＥＤ補助光とを比較すると、前者は大容量のコンデンサを数秒かけて充電し、一瞬で電荷を放出するので、静止画の撮影にしか使用できないのに対し、後者は基本的に充電時間という概念がなく、連続的に点灯させたり、パルス点灯させたりすることができるので、動画の補助光として使用することができるなどの利点がある。
【０００４】
また、キセノン管を用いた補助光の場合、キセノンガスのガス圧や、コンデンサの充電電圧によって多少補助光の色温度を変えることができるものの、基本的にはキセノンガスの物性的特性により決まるので、約６０００°Ｋ付近から大きく色温度を変えるということができないものとなっている。
【０００５】
従って、被写体の距離が比較的近く、外光に対して補助光が支配的になることが可能な場合は、その被写体に対してホワイトバランスをとることはできても、同じ画角内に距離が遠く補助光を照射しても外光の方が支配的になるような被写体があった場合には、ホワイトバランスをとることができない問題がある。例えば、近くの人物を蛍光灯光源の奥行きのある室内で撮影の場合、キセノン管の補助光の色は青っぽく、蛍光は黄緑っぽくなっていたとすると、近くの人物に対してキセノン管の色温度でホワイトバランスをとると、補助光が蛍光灯の照度に対して低い背景はより黄色くなるため、全体的な画像として不自然な色合いになることがあった。
【特許文献１】特開平８−１４０１０４号公報
【特許文献２】特開平７−３０１８４２号公報
【特許文献３】特公平８−１７４９８号公報
【特許文献４】特開２００２−１１６４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献４においては、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤの発光量の比を制御する手段と、色温度センサとを具備し、色温度センサで検出された被写界の色温度になるように、それぞれのＬＥＤの発光量を制御するカメラが開示されている。このような調整を行うことにより、被写体と背景との色合いを揃えて全体として違和感のない画像とすることを可能としている。
【０００７】
一方、図２に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの色のＬＥＤに対し、同じ量の順電流を供給しても、得られる光度はそれぞれ異なるという特性がある。一般的に同じチップサイズのＬＥＤであれば、電流が少ない内は、Ｇの輝度が高く、続いてＲ、次にＢの順になる。しかし、電流を増やしていくと、Ｒ＞Ｇ＞Ｂとなり、最大の輝度を出力できるのはＲとなっている。従って、外光の色温度に関係なく、補助光の光量を最大限に引き出すようにし、到達距離を優先させることも可能である。そのようにすれば、補助光が十分到達することのできる距離においては、上記特許文献４よりも少ないエネルギーで必要な照度を得ることができることになる。
【０００８】
また、カメラに使用されているストロボを用いた撮像装置においては、被写界の距離に応じてホワイトバランスのゲインを変更するものは存在するが、色の調整を行うのは後段の画像処理ＬＳＩ内のホワイトバランスゲイン回路であり、照明光そのものの色バランスを変更するものはない。
【０００９】
以上のような点を鑑み、本発明は、画角内の被写体の距離分布、被写体輝度に応じて画質優先か、輝度優先かを使い分けられるようにし、シーンによって少ないエネルギーで良好な画質を得ることの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】
【００１０】
請求項１記載の発明の撮像装置は、照明光源として使用されるＲ、Ｇ、Ｂ３色の発光ダイオードと、前記それぞれの発光ダイオードの輝度を調節する照明手段と、画角内の複数の領域を測距する測距手段と、被写体の色温度を計測する色温度計測手段と、画角内の複数の領域の輝度を計測する輝度計測手段と、被写体の距離分布、被写体輝度及び色温度に応じて３色の発光ダイオードの駆動を制御して照明手段の色温度を調節するメイン制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記メイン制御手段は、画角内に照明手段の照度に対して明るいか、照明しても適切な出力を得ることのできない距離であるかのどちらか或いは両方の条件を含む領域と、該領域に対して輝度が低く、且つ照明手段を照射することによって遠側との輝度差を低下させ、良好な出力像を得られる距離にあると判断される領域とを含む被写体のとき、遠側の領域の色温度になるように３色の発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記メイン制御手段は、画角内の距離分布が狭く画角内全てを照明手段で照明することによって適正出力値を得ることができる距離と輝度であるとき、前記照明手段の輝度を優先するように３色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記メイン制御手段は、画角内の距離分布が狭く画角内全てを前記照明手段で照明しなくても適正出力値を得ることができる距離及び輝度であるとき、外光光源の色と対向する色になるように３色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明デジタルスチルカメラは、請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明の撮像方法は、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の発光ダイオードを照明光源として使用する撮像方法において、画角内の複数領域の測距と、被写体の色温度の計測と、画角内の複数領域の輝度の計測とを行い、被写体の距離分布、輝度及び色温度に応じてそれぞれの発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の撮像方法において、画角内に照明手段の照度に対して明るいか、照明しても適切な出力を得ることのできない距離であるかのどちらか或いは両方の条件を含む領域と、この領域に対して輝度が低く、且つ照明手段を照射することによって遠側との輝度差を低下させ、良好な出力像を得られる距離にあると判断される領域とを含む被写体のとき、遠側の領域の色温度になるように３色の発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項６記載の撮像方法において、画角内の距離分布が狭く画角内全てを照明手段で照明することによって適正出力値を得ることができる距離と輝度であるとき、照明手段の輝度を優先するように３色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項６記載の撮像方法において、画角内の距離分布が狭く画角内全てを照明手段で照明しなくても適正出力値を得ることができる距離及び輝度であるとき、外光光源の色と対向する色になるように３色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被写体の距離分布、被写体輝度及び色温度に応じて３色の発光ダイオードの駆動を制御して照明手段の色温度を調節するため、エネルギー効率良く照明手段を駆動することができる。このため、撮像装置を組み込んだデジタルスチルカメラ等の機器の省電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態における回路図を示す。この回路図は、この実施形態の撮像装置が組み込まれたデジタルスチルカメラに用いられるものである。図１に示すように、照明光源となるＲ−ＬＥＤ１ａ、Ｇ−ＬＥＤ１ｂ及びＢ−ＬＥＤ１ｃと、全体の制御を行うメイン制御手段としてのシステムコントローラ１０とを有している。
【００２１】
Ｒ−ＬＥＤ１ａ、Ｇ−ＬＥＤ１ｂ及びＢ−ＬＥＤ１ｃは電源２及び電源回路３、さらに昇圧回路４を介して電力が供給される。各ＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれオペアンプ５ａ，５ｂ，５ｃを有しており、このオペアンプ５ａ，５ｂ，５ｃがシステムコントローラ１０内のＤＡコンバータ１１に接続され、ＤＡコンバータ１１の出力により電流が供給される。
【００２２】
システムコントローラ１０は、上述したＤＡコンバータ１１と、ＤＭＡ回路１２と、画像処理部１３と、圧縮処理部１４と、メモリコントローラ１５とを内蔵しており、これらがＣＰＵ１６からの制御により駆動する。ＣＰＵ１６は、ＲＯＭ１７と信号のアクセスが行われる。ＲＯＭ１７には撮像装置全体の制御を行うプログラム１７ａと、３色のＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃに流す電流量及びこの電流を流したときにおけるそれぞれのＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃが発する輝度データを格納したＬＥＤ発光テーブル１７ｂとが格納されている。
【００２３】
システムコントローラ１０のＤＭＡ回路１２は撮像装置の作動時のワークエリアとなるＳＤＲＡＭ１８と信号のアクセスを行うようになっている。メモリカードコントローラ１５は、外部メモリであるメモリカード１９に対して画像信号を出力する。これにより、メモリカード１９には撮影した画像が記録される。
【００２４】
デジタルスチルカメラにおいては、撮影レンズ２１を透過した光がＣＣＤ２２に結像することにより被写体の撮影が行われる。ＣＣＤ２２は、システムコントローラ１０のＣＰＵ１６に接続された駆動回路２３によって駆動する。また、ＣＣＤ２２からの信号は、信号処理回路２４で処理された後、ａｇｃ回路２５及びＡＤ変換器２６を介して画像処理部１３に導入され、画像処理部１３で画像処理が行われる。画像処理された信号は、上述したメモリカードコントローラ１５を介してメモリカード１９に出力される。
【００２５】
この実施形態において、画角内の複数のポイントの距離を測定する測距手段と、測距手段の測距ポイントに対応したポイントの明るさを計測する輝度計測手段と、測距手段の測距ポイントに対応したポイントの色温度を計測する色温度計測手段とを備えている。測距手段としては、ＣＰＵ１６に接続されたＡＦセンサ２８が用いられる。このＡＦセンサ２８は、被写体との絶対距離を自動的に測定する機能を有している。色温度計測手段及び輝度計測手段は、システムコントローラ１０内の画像処理部１３内に設けられており、Ｒ，Ｇ，Ｂの色ごとの積算を行うことにより色温度及び輝度の計測が行われる。
【００２６】
次に、測距手段、輝度計測手段と、色温度計測手段によって計測された結果に基づく各色ＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃの制御についてパターン毎に説明する。この制御はメイン制御手段としてのシステムコントローラ１０によって行われるものである。
【００２７】
（パターン１）
距離分布＝画角内の距離分布が広く、且つ近側の被写体はＬＥＤからの光が充分到達できる距離であり、遠側はＬＥＤからの光が到達したとしても外光が支配的となる距離
被写体輝度＝近側の被写体の輝度に比べて遠側の被写体輝度が大きい
色温度＝近側の色温度と遠側の色温度とが異なる
【００２８】
以上のパターン１におけるＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃの発光は、遠側の色温度になるようにＬＥＤを点灯させる。これにより、照明光源としてのＬＥＤが支配的になれない部分との色温度差をなくすことができる。従って、近側と遠側との輝度差を少なくし両方とも階調表現が可能になり、且つ近側も遠側も同じ色合いになるため、画質が向上する。
【００２９】
（パターン２）
距離分布＝画角内の距離分布が狭く、且つ遠側の被写体に対してもＬＥＤからの光が充分到達できる距離
被写体輝度＝ＬＥＤを照射しないと適性信号量を得られない輝度
色温度＝このパターンでは、色温度のデータは不要である。
【００３０】
以上のパターン２におけるＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃの発光は、最小のエネルギー量で必要な輝度が得られるように各色のＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃを点灯させることにより行われる。例えば、１０００ｍｃｄまではＲ−ＬＥＤ１ａのみを点灯させ、次にＧ−ＬＥＤ１ｂを点灯させ、約１５００ｍｃｄ以上輝度が必要な場合は更にＢ−ＬＥＤ１ｃを点灯させる。ホワイトバランスは、システムコントローラ１０内の画像処理部１３におけるホワイトバランス制御部でとるようにする。このような制御では、電池寿命を向上させることができる。
【００３１】
（パターン３）
距離分布＝画角内の距離分布が狭く、且つ遠側の被写体に対してもＬＥＤからの光が充分到達できる距離
被写体輝度＝ＬＥＤを照射しなくても適正信号量を得ることができる輝度
色温度＝例えばＲ：Ｇ：Ｂ＝２：４：１なる色温度
【００３２】
以上のパターン３におけるＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃの発光は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝２：１：４の比で各色のＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃを点灯させてホワイトバランスをとる。このような制御では、ＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃからの照明光によって入力信号の色温度を合わせることができる。このとき、一般的にホワイトバランスは量子化後デジタル的にゲインをかけるが、このとき生じる量子化誤差を少なくすることができ、画質が向上する。
【００３３】
以上のように、この実施形態では、被写体の距離、明るさ、色温度の情報から被写体パターンを区分することため、画質の向上を図ったり、電池の寿命を延ばすことが可能となる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態においては、画角内の距離分布や、被写体輝度から、照明手段で出力される最大の照度で照射しても背景色を近側の被写体に近い色合いにできないと判断される条件の場合、背景色の色合いに合わせ照明手段を照射させることにより、画面全体の色合いを違和感のないものにし、撮像することができる。
【００３５】
また、画角内の距離分布や、被写体輝度から、照明手段で出力される最大の照度の範囲内で、背景色を前方の被写体に近い色合いにでききると判断される条件の場合、最も少ないエネルギーで必要な照度を得ることができ、且つ画面全体の色合いを違和感のないものにし、撮像することができる。
【００３６】
さらに、画角内の距離分布や、被写体輝度から、後段の回路で必要とされるホワイトバランスのゲイン量を少なくするように照明手段の色合いを調節することにより、ランダムノイズや量子化ノイズの少ない良好な画像を撮像することが可能となる。
【００３７】
このような撮像装置を組み込んだデジタルスチルカメラにおいては、従来のキセノン管を具備したデジタルスチルカメラに比べ、シーンによっては、画面内の色合いを良好にでき、ノイズの少ない画像を得ることができ、或いは少ないエネルギー量で必要な輝度を被写体に与えることができるため、電池寿命を向上されることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態の回路図である。
【図２】Ｒ，Ｇ，Ｂの各色ＬＥＤの発光特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ａ、１ｂ、１ｃ    ＬＥＤ
２    電源
３    電源回路
１０    システムコントローラ
１３    画像処理部
１４    圧縮回路
１６    ＣＰＵ
１７    ＲＯＭ
２１    撮影レンズ
２２    ＣＣＤ
２９    ＡＦセンサ
【図１】
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【図２】
2006259171.tif 000004