(57)【要約】  可変照明角度のストロボを有するカメラシステムであって、当該カメラシステムは：あるシーンの画像を画像平面上に形成するための、ユーザが選択可能な視野を有する画像形成装置と；２つ以上の異なる焦点距離を有する複数の固定焦点距離照明レンズ、及び各々の照明レンズの背後に位置決めされた１つ以上の発光素子であって、発光素子は、それぞれの照明レンズに対して位置決めされており、シーン上に２つ以上の異なる照明角度を提供する、発光素子を含むストロボ装置と；画像形成装置の選択された視野に応答して、発光素子の異なるサブセットを選択的に点灯させるストロボ・コントローラと；を有する。
2014530376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変照明角度のストロボを有するカメラシステムであって、当該カメラシステムは：
あるシーンの画像を画像平面上に形成するための、ユーザが選択可能な視野を含む画像形成装置と；
ストロボ装置であって、該ストロボ装置が：
２つ以上の異なる焦点距離を有する複数の固定焦点距離照明レンズ、及び
前記各々の照明レンズの背後に位置決めされた１つ以上の発光素子であって、該発光素子は、それぞれの照明レンズに対して位置決めされており、前記シーン上に２つ以上の異なる照明角度を提供する、発光素子を含む、ストロボ装置と；
前記画像形成装置の選択した視野に応答して、前記発光素子の異なるサブセットを選択的に点灯させるストロボ・コントローラと；を有する、
カメラシステム。
【請求項２】
前記カメラシステムと前記シーンにおける被写体との間の被写体距離を判定するための被写体距離判定サブシステムをさらに含み、選択的に点灯させる前記発光素子のサブセットの選択は、前記被写体距離判定サブシステムによって判定された被写体距離にも応答する、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項３】
前記カメラシステムと前記シーンにおける被写体との間の被写体距離を判定するための被写体距離判定サブシステムをさらに含み、前記発光素子の少なくとも一部の電力レベルが、判定された被写体距離応答して調整される、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項４】
前記発光素子の電力レベルは、前記発光素子を活性化させる継続時間を制御することによって、又は前記発光素子に提供される電流レベルを制御することによって調整される、
請求項３に記載のカメラシステム。
【請求項５】
前記画像形成装置は、ユーザが選択可能な視野を提供するための可変焦点距離のズームレンズシステムを含む、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項６】
ユーザが選択可能な視野を有する前記画像形成装置は、ユーザが選択可能な視野を提供するべく、ユーザが選択可能なズーム倍率を用いてデジタルズーム操作を行うためのデータプロセッサを含む、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項７】
前記発光素子は、線形アレイ、正方形アレイ、矩形アレイ、又は六角形アレイとして配置される、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項８】
前記発光素子は、互いに空間的に分離された複数のアレイとして配置される、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項９】
前記画像形成装置は、撮像レンズを含んでおり、発光素子のアレイの少なくとも一部は、前記撮像レンズの周辺位置に配置される、
請求項８に記載のカメラシステム。
【請求項１０】
前記発光素子のアレイは、照明レンズのうちの少なくともいくつかの背後に位置決めされる、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項１１】
前記照明レンズに対する前記発光素子の位置は、照明方向を制御するように指定されている、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項１２】
異なる発光素子が、前記シーンの様々な部分を照明するために方向付けされている、
請求項１１に記載のカメラシステム。
【請求項１３】
複数の発光素子を用いて、少なくとも１つの選択された視野のシーンを照明し、それによって、前記複数の発光素子からの照明パターンを組み合わせて、選択された視野全体のシーンを十分な均一性で照明する、
請求項１２に記載のカメラシステム。
【請求項１４】
前記ストロボ・コントローラは：
複数の視野範囲を規定するステップと；
前記視野範囲のそれぞれに関連付けられる前記発光素子のサブセットを規定するステップと；
前記画像形成装置の選択された視野に対応する視野範囲を判定するステップと；
判定された視野範囲に対応する発光素子のサブセットを選択するステップと；
によって点灯されるような前記発光素子のサブセットを選択する、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項１５】
前記照明レンズの少なくともいくつかは、複数のレンズ素子を含む複合レンズである、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項１６】
前記照明レンズの少なくともいくつかは、シリンダ・レンズである、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項１７】
前記発光素子は、発光ダイオード、有機発光ダイオード、又はフラッシュランプ源、若しくはこれらの組み合わせである、
請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項１８】
前記シーンのデジタル画像を捕捉するための前記画像平面に位置する画像センサアレイをさらに含む、
請求項１に記載のカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュ撮影の分野に関し、より具体的には、ズーム機能を有するカメラのフラッシュ撮影に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラッシュモードでデジタルカメラを操作するときに、画像捕捉中にシーンに対してフラッシュ照明が焚かれる。フラッシュ照明は、典型的には、内蔵ストロボユニットによって提供される。デジタルカメラが、ズームレンズを有する又はデジタルズーム機構を内蔵する場合に、デジタル画像のシーンに含まれる視野は、ユーザによって選択可能である。
【０００３】
電力を節約し、且つ捕捉されるシーンを明るい画像にするために、フラッシュによって照明されたシーン領域をデジタル画像に含まれる選択された視野に一致させることは利点となる。ズーム機能を有するデジタルカメラでは、従って、フラッシュによって照明されたシーン領域を調整可能にさせることが望ましい。このように、選択された視野が小さい場合（望遠ズーム設定に対応する）には、このシーンの小さな面積を照明するために、フラッシュ照明を、狭い照明角度を提供するように調整する。同様に、選択された視野が大きい場合（広角ズーム設定に対応する）には、このシーンの大きな面積を照明するために、フラッシュ照明を、広い照明角度を提供するように調整する。
【０００４】
調整可能な照明角度を有するフラッシュ照明を提供する多くの方法が提案されてきた。最も一般的には、照明角度は、光学ズーム機構を用いて調整される。例えば、矢野の”Zoom  strobe  device”という表題の米国特許第６，５９８，９８６号明細書（特許文献１）は、関連する照明光学系に対してフラッシュランプの位置を調整することにより、フラッシュ照明角度を制御する方法を教示している。フラッシュランプが、照明光学系の光軸に沿って移動すると、フラッシュによって生成される照明角度（及び対応するシーンの照明領域）のサイズが変化する。移動機構によって、フラッシュランプが、照明光学系の光軸に対して軸線からずれて移動可能なようにした場合に、フラッシュによって生成される照明のパターンが、同様に、軸線からずれて移動する。フラッシュランプ（又は照明光学系の１つ又は複数の構成要素）を機械的に移動させる必要があるこの方法は、フラッシュシステムにかなりのコストを追加するため欠点となる。
【０００５】
田辺の”Camera  having  mechanically  linked  zoom  lens,  retractable  flash  device  and  variable  flash  angle”という表題の米国特許出願公開第２００２／０００９２９７号明細書（特許文献２）は、シリンドリカル・レンズアレイを後退させて、カメラ焦点に従って好適に位置決めさせる同様の手法を教示している。さらに別の技術は、Albrechtの”Zoom  flash  with  wave-lens”という表題の米国特許第５，６６６，５６４号明細書（特許文献３）に開示されるように、波レンズ(wave  lenses)のペアの関係を変化させることによって、フラッシュの照明角度を変更することを含む。これらの方法及び関連する方法は、多くの用途に対してフラッシュ照明角度を適合させるメリットを有しているが、これらの方法は、少なくともいくつかのレベルの機械的運動を必要とし、特にコンパクトカメラ用に容易に適合可能ではない。
【０００６】
可変照明角度のフラッシュ装置は、Liangの”Zoom  flash  with  variable  focus  lens”という表題の米国特許第７，２９８，９７０号明細書（特許文献４）に開示されている。この場合に、フラッシュは、フラッシュ照明光学系の焦点距離を変化させるための可変焦点レンズを含んでおり、こうして照明角度を変化させる。しかしながら、この手法は、高価な可変焦点レンズの使用を必要とする。
【０００７】
湯山の”Light  emitting  device,  camera  with  light  emitting  device,  and  image  pickup  method”という表題の米国特許出願公開第２００２／０１９１１０２号明細書（特許文献５）は、フラッシュ用の発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを説明している。ＬＥＤは、それぞれ、赤、緑、青の列として並べられている。フラッシュ照明に使用されるＬＥＤの数は、シーンのプレビュー画像の解析に基づいて判定され、この解析は、シーンの明るさ及び周囲照明の色を判定する。ＬＥＤは、ズーム設定に基づいて調整されない。
【０００８】
Shyuらの”LED  array  flash  for  camera”という表題の米国特許出願公開第２０１０／００１４２７４号明細書（特許文献６）は、部分的に重複した照明領域を提供するために、第１レンズ及び第２レンズを含むＬＥＤの直線状アレイをフラッシュに利用している。ＬＥＤの直線状アレイによって提供される照明パターンは、望遠撮影と広角撮影との間を切替えるのに適していない。
【０００９】
吉田の”Electronic  imaging  system”という表題の米国特許第７，２２３，９５６号明細書（特許文献７）は、ＬＥＤのアレイを含むフラッシュ照明システムを説明しており、ここで、照明軸線が、シーンの様々な領域に照明を提供するために互いに異なるようにされている。ストロボ・コントローラは、ユーザにより選択された動作モードやズーム比に依存してＬＥＤの様々な組合せで点灯させる。この特許では、各ＬＥＤはシーンの異なる部分を照明しているが、望遠撮影について十分な照明を提供することが困難であり、且つＬＥＤ同士間の多数の重複する照明領域によって照明の不均一性が問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，５９８，９８６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０００９２９７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，６６６，５６４号明細書
【特許文献４】米国特許第７，２９８，９７０号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００２／０１９１１０２号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０／００１４２７４号明細書
【特許文献７】米国特許第７，２２３，９５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の解決策は、ある程度の可変するフラッシュ照明角度を提供することができるが、デジタルベース及びフィルムベースの両方で、比較的安価で低コストのコンパクトカメラに使用するのに機械的堅牢性を有するようなズームフラッシュ機構に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、可変照明角度のストロボを有するカメラシステムを提供する。当該カメラシステムは：あるシーンの画像を画像平面上に形成するための、ユーザが選択可能な視野を含む画像形成装置と；ストロボ装置であって、このストロボ装置が：２つ以上の異なる焦点距離を有する複数の固定焦点距離照明レンズと、各々の照明レンズの背後に位置決めされた１つ以上の発光素子であって、この発光素子は、それぞれの照明レンズに対して位置決めされており、シーン上に２つ以上の異なる照明角度を提供する、発光素子と、を含む、ストロボ装置と；画像形成装置の選択した視野に応答して、発光素子の異なるサブセットを選択的に点灯させるストロボ・コントローラと；を有する。
【００１３】
本発明は、シーンの照明される領域が縮小されるにつれて、ズーム設定が増大されるようなフラッシュ動作中に電力を節約するという利点を有する。
フラッシュ装置がシンプルであり、非常に薄く作製することができるというさらなる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】デジタルカメラシステムの構成要素を示す高レベルの図である。
【図２】デジタルカメラでデジタル画像を処理するために使用される典型的な画像処理操作を示すフロー図である。
【図３】異なるズーム設定で画像化されたシーンを示す図である。
【図４】一実施形態に係る発光素子と、様々な焦点距離のレンズを含む対応する照明レンズとを有するストロボの概略図である。
【図５】図４のストロボを組み込んだカメラの図である。
【図６Ａ】関連する照明レンズを含む個々の発光素子の概略図である。
【図６Ｂ】関連する照明レンズを含む個々の発光素子の概略図である。
【図７】別の実施形態に係る発光素子と、様々な焦点距離のレンズを含む対応する照明レンズとを有するストロボの概略図である。
【図８】主レンズと組み合わせて使用される図４のストロボ構成を示す概略図である。
【図９】主レンズと組み合わせて使用される図７のストロボ構成を示す概略図である。
【図１０】発光素子のサブセットを選択し且つ点灯させる工程を示すフロー図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る複数のＬＥＤフラッシュ・アレイを組み込んだカメラの図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る大型ＬＥＤフラッシュアレイを組み込んだカメラの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図面は、本発明の概念を説明するためのものであり、縮尺通りではないことを理解されたい。
【００１６】
本発明は、本明細書に説明される実施形態の組み合わせを包含する。「特定の実施形態」等への言及は、本発明の少なくとも１つの実施形態として存在するような特徴を指す。「実施形態」又は「特定の実施形態」等の別個の言及は、必ずしも同一の実施形態、或いは複数の実施形態を指すわけではない。しかしながら、示されない限り、又は当業者に容易に明らかでない限り、このような実施形態は、相互に排他的ではない。「方法」又は「複数の方法」等を言及する際に単数又は複数の使用は制限されるものではない。他に明示的に注記されている又は文脈によって必要とされない限り、単語「又は」は、本開示では非排他的な意味で使用されることに留意されたい。
【００１７】
撮像装置と、信号捕捉及び処理用の関連回路と、ディスプレイと用いるデジタルカメラは周知なので、本明細書は、本発明に従った方法及び装置の一部を構成する要素に、又はより直接的に協働する要素に特に向けられている。具体的に示されていない又は本明細書で説明していない要素は、当該技術分野で公知の要素から選択される。説明される実施形態の特定の態様は、ソフトウェアとして提供される。以下の説明において、本発明に係るシステムが示され且つ説明されるが、本発明を実施するために有用であるソフトウェアは、本明細書において具体的に示され、説明され、且つ示唆されていない。このようなソフトウェアは、従来技術であり且つこのような技術分野の範囲内である。
【００１８】
デジタルカメラの以下の説明は、当業者によく知られている。なお、コストを削減したり、機能を追加したり、カメラの性能を向上させるために選択されるような本実施形態の多くの変形形態が存在することは明白であろう。
【００１９】
図１には、本発明に従ったデジタルカメラ１０を含むデジタル写真システムのブロック図が示されている。好ましくは、デジタルカメラ１０は、画像を捕捉し且つレビューするときに、ユーザが容易に取り扱うのに十分に小さい携帯型のバッテリ作動装置である。デジタルカメラ１０は、画像メモリ３０を用いてデジタル画像ファイルとして格納されるようなデジタル画像を生成する。本明細書で使用されるような語句「デジタル画像」又は「デジタル画像ファイル」は、デジタル静止画像又はデジタルビデオファイル等の任意のデジタル画像ファイルを指す。
【００２０】
いくつかの実施形態では、デジタルカメラ１０は、モーションビデオ画像及び静止画像の両方を捕捉する。デジタルカメラ１０は、例えばデジタル音楽プレーヤ（例えば、ＭＰ３プレーヤ）、携帯電話、ＧＰＳ受信機、又は携帯用情報端末（ＰＤＡ）等の機能を含むが、これらに限定されない他の機能を含む。
【００２１】
デジタルカメラ１０は、調整可能な絞り及び調整可能なシャッタ６を含むレンズ４を有する。好ましい実施形態では、レンズ４は、選択可能な視野を提供するようなズームレンズである。レンズ４は、ズーム及び焦点モータ駆動装置８によって制御される。デジタルカメラ１０は、デジタルズームも有しており、捕捉されたデジタル画像の一部がさらなる画像処理のために選択される。レンズ４は、シーン（図示せず）からの光を画像センサ１４上に、例えばシングルチップのカラーＣＣＤやＣＭＯＳ画像センサ上に焦点を合わせる。
【００２２】
画像センサ１４の出力は、アナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ）及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１６によってデジタル形式に変換され、バッファメモリ１８に一時的に記憶される。バッファメモリ１８に記憶された画像データは、その後、ファームウェアメモリ２８に記憶されている埋め込まれたソフトウェアプログラム（例えば、ファームウェア）を使用して、プロセッサ２０によって操作される。いくつかの実施形態では、ソフトウェアプログラムは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を使用して、ファームウェアメモリ２８内に永久的に記憶される。他の実施形態では、ファームウェアメモリ２８を、例えばフラッシュＥＰＲＯＭメモリを使用して変更することができる。このような実施形態では、外部装置は、有線インターフェイス３８又は無線モデム５０を使用してファームウェアメモリ２８に記憶されたソフトウェア・プログラムを更新することができる。このような実施形態では、ファームウェアメモリ２８は、画像センサ較正データや、ユーザの設定選択、カメラのスイッチがオフになっている場合に保存する必要がある他のデータを記憶するために使用することもできる。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０は、プログラムメモリ（図示せず）を有しており、ファームウェアメモリ２８に記憶されたソフトウェアプログラムは、プロセッサ２０によって実行される前に、プログラムメモリ内にコピーされる。
【００２３】
プロセッサ２０の機能は、単一のプログラム可能なプロセッサを用いて、又は１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）デバイスを含むマルチプログラム可能なプロセッサを使用することによって、提供することができることを理解されたい。あるいはまた、プロセッサ２０は、カスタム回路（例えば、デジタルカメラで使用するために特に設計された１つ以上のカスタム集積回路（ＩＣ））によって、又はプログラム可能なプロセッサ（複数可）及びカスタム回路の組み合わせによって、提供することができる。なお、プロセッサ２０と、図１に示される様々な構成要素の一部又は全てとの間の接続は、共通データバスを用いて行われることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ２０と、バッファメモリ１８と、画像メモリ３０と、ファームウェアメモリ２８との間の接続は、共通のデータバスを使用して行われる。
【００２４】
処理された画像は、次に画像メモリ３０を使用して記憶される。画像メモリ３０は、例えばリムーバブルフラッシュメモリカード、内蔵フラッシュメモリチップ、磁気メモリ、又は光メモリを含むが、これらに限定されないような当業者に公知の任意の形態のメモリを含むことを理解されたい。いくつかの実施形態では、画像メモリ３０は、内蔵フラッシュメモリチップと、セキュアデジタル（ＳＤ）カード等のリムーバブルフラッシュメモリカードへの標準インターフェイスとの両方を含むことができる。あるいはまた、マイクロＳＤカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣＦ）カード、マルチメディアカード（ＭＭＣ）、ｘＤカード又はメモリスティック等の様々なメモリカードフォーマットを用いることができる。
【００２５】
画像センサ１４は、列及び画素を選択するために様々なクロック信号を生成し、且つＡＳＰ及びＡ／Ｄ変換器１６の動作を同期させるようなタイミング発生器１２によって制御される。画像センサ１４は、約４０００ｘ３０００ピクセルの静止画ファイルを提供するために、例えば１２．４メガピクセル（４０８８ｘ３０４０ピクセル）を有することができる。カラー画像を提供するために、画像センサは、様々な色の画素を含む画素アレイを有する画像センサを提供するようなカラーフィルタアレイと通常重ね合される。様々な色画素を、多くの異なるパターンで配置することができる。ベイヤーの”Color  imaging  array”という表題の米国特許第３，９７１，０６５号明細書に説明されているように、一例として、様々な色画素を、周知のベイヤーカラーフィルタアレイを使用して配置することができ、この文献の開示は参照することにより本明細書に組み入れられる。第２の例として、様々な色画素を、Compton  and  Hamiltonの”Image  sensor  with  improved  light  sensitivity”という表題の米国特許出願公開第２００７／００２４９３１号明細書に説明されるように配置することができ、この文献の開示は参照することにより本明細書に組み入れられる。これらの例は、限定するものではなく、他の多くの色パターンを使用してもよい。
【００２６】
なお、画像センサ１４、タイミング発生器１２、並びにＡＳＰ及びＡ／Ｄ変換器１６を、別個の集積回路として製造することができ、又はこれらを、ＣＭＯＳ画像センサを用いて一般的に行われているように単一の集積回路として製造することができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、この単一の集積回路は、プロセッサ２０によって提供される機能の一部を含み、図１に示される他の機能の一部を実行することができる。
【００２７】
画像センサ１４は、タイミング発生器１２によって低解像度のセンサ画像データのモーションシーケンスを提供するための第１のモードで作動されたときに有効であり、画像センサは、画像を構成するために、ビデオ画像を捕捉するときに及び捕捉された静止画像をプレビューするときに使用される。このプレビューモードのセンサ画像データを、例えば１２８０ｘ７２０ピクセルのＨＤ解像度の画像データとして、又は例えば６４０ｘ４８０ピクセルのＶＧＡ解像度の画像データとして、又は画像センサの解像度と比較して、非常に少ない行及び列のデータを有する他の解像度を使用して提供することができる。
【００２８】
プレビューモードのセンサ画像データは、同じ色の隣接画素の値を組み合わせることによって、又はいくつかの画素値を除外することにより、又は他の色の画素値を除去しながらいくつかの色の画素値を組み合わせることによって提供することができる。プレビューモード画像データは、Parulskiらの”Electronic  camera  for  initiating  capture  of  still  images  while  previewing  motion  images”という表題の米国特許第６，２９２，２１８号明細書に説明されているように処理することができ、この文献は参照することにより本明細書に組み入れられる。
【００２９】
画像センサ１４は、タイミング発生器１２によって高解像度の静止画像データを提供するための第２のモードで作動されたときにも有効である。この最終モードのセンサ画像データは、高い照明レベルを有するシーンが画像センサの全画素を含むような高解像度の出力画像データとして提供され、例えば、４０００ｘ３０００ピクセルを有する１２メガピクセルの最終的な画像データとすることができる。低い照明レベルでは、最終的なセンサ画像データは、信号レベル、つまりセンサの「ＩＳＯスピード」を増大させるために、画像センサ上の似た色の画素のいくつかを「ビニングする(binning)」ことによって提供することができる。
【００３０】
ズーム及び焦点モータ駆動装置８は、プロセッサ２０によって供給される制御信号によって制御され、所望のズーム設定のためのレンズ４の適当な焦点距離を提供し、シーンを画像センサ１４上に焦点を合わせる。ズーム設定は、リモート入力に応答して又はプレビュー画像内の画像コンテンツの分析に基づいて、ユーザによって選択することができる又は自動的に選択される。画像センサ１４の露光レベルは、Ｆ／値や、調整可能な絞り及び調整可能なシャッタ６の露光時間、タイミング発生器１２を介した画像センサ１４の露光時間、ＡＳＰ及びＡ／Ｄ変換器１６のゲイン（すなわち、ＩＳＯ速度）設定を調整することによって制御される。シーンを照らすことができるフラッシュ２も提供される。フラッシュ２は、ストロボ・コントローラ３によって制御される。いくつかの実施形態では、別個の構成部品が使用されるが、プロセッサ２０は、一般的にストロボ・コントローラ３の機能を実行するために使用される。
【００３１】
デジタルカメラ１０のレンズ４は、Parulskiらの”Electronic  Camera  with  Rapid  Automatic  Focus  of  an  Image  upon  a  Progressive  Scan  Image  Sensor”という表題の米国特許第５，６６８，５９７号明細書に説明されるように、「スルー・ザ・レンズ(through-the-lens」オートフォーカスを使用して、第１のモードで焦点合わせができ、この文献は、参照することにより本明細書に組み入れられる。これは、近焦点位置と無限遠焦点位置との間の範囲の多数の位置にレンズ４の焦点位置を調整するためのズーム及びモータ駆動装置８を使用することにより実現されるが、プロセッサ２０は、画像センサ１４によって捕捉された画像の中央部の鮮明さ（シャープネス）のピーク値を提供する最も近い焦点位置を判定する。この最も近い焦点位置に対応する焦点距離は、次に、適当なシーンモードを自動的に設定するようないくつかの目的のために利用することができ、他のレンズ及びカメラ設定と一緒に画像ファイルにメタデータとして記憶することができる。
【００３２】
プロセッサ２０は、表示メモリ３６に一時的に記憶されるとともに画像ディスプレイ３２に表示されるメニューや低解像度カラー画像を生成する。画像ディスプレイ３２は、典型的には、アクティブマトリクスカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であるが、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ等の他のタイプのディスプレイを使用することができる。ビデオインターフェイス４４は、デジタルカメラ１０からフラットパネルＨＤＴＶディスプレイ等のビデオディスプレイ４６にビデオ出力信号を提供する。プレビューモード又はビデオモードでは、バッファメモリ１８からのデジタル画像データは、プロセッサ２０によって操作されて、典型的にカラー画像として画像ディスプレイ３２上に表示される一連のモーションプレビュー画像を形成する。レビューモードでは、画像ディスプレイ３２上に表示される画像は、画像メモリ３０に記憶されたデジタル画像ファイルから画像データを用いて生成される。
【００３３】
画像ディスプレイ３２上に表示されるグラフィカル・ユーザインターフェイスは、ユーザ制御３４によって提供されるユーザ入力に応答して制御される。ユーザ制御３４は、ビデオ捕捉モード、静止画捕捉モード、及びレビューモード等の様々なカメラモードを選択するために使用され、静止画像の捕捉、動画像の記録を開始する。ユーザ制御３４は、ユーザの好みの処理を設定するとともに、シーンの種類及び撮影条件に基づいて様々な撮影モード間での選択をするためにも使用される。いくつかの実施形態では、様々なカメラ設定は、プレビュー画像データや、音声信号、若しくは例えばＧＰＳや、気象放送、又は他の利用可能な信号等の外部信号の分析に応答して、自動的に設定することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、デジタルカメラが静止画撮影モードである場合に、上述したプレビューモードは、ユーザ制御３４の１つであるシャッタボタンをユーザが部分的に押下するときに開始され、静止画像捕捉モードは、ユーザがシャッタボタンを完全に押下するときに開始される。ユーザ制御３４は、カメラのスイッチをオンにして、レンズ４を制御し、画像撮影プロセスを開始するために使用される。ユーザ制御３４は、典型的には、ボタン、ロッカー(rocker)スイッチ、ジョイスティック、又は回転ダイヤルの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ユーザ制御３４の一部は、画像ディスプレイ３２上に重ね合されるタッチスクリーンを使用することによって提供される。他の実施形態では、ユーザ制御３４は、テザー、無線、音声起動、視覚的インターフェイス又は他のインターフェイスを介して、ユーザから又は外部デバイスからの入力を受け取るための手段を含むことができる。他の実施形態では、追加の状態ディスプレイ又は画像ディスプレイを用いることができる。
【００３５】
ユーザ制御３４を使用して選択されるカメラモードは、「タイマー」モードを含む。「タイマー」モードを選択した場合に、ユーザがシャッタボタンを完全に押した後であって、プロセッサ２０が静止画の捕捉を開始する前に、短い遅延（例えば、１０秒）が発生する。
【００３６】
プロセッサ２０に接続された音声コーデック２２は、マイク２４からの音声信号を受信し、音声信号をスピーカ２６に提供する。これらの構成部品は、ビデオシーケンス又は静止画像とともにオーディオトラックを記録及び再生するために使用することができる。デジタルカメラ１０が併用カメラや携帯電話等の多機能機カメラである場合に、マイク２４及びスピーカ２６を、通話のために使用することができる。
【００３７】
いくつかの実施形態では、スピーカ２６は、ユーザインターフェイスの一部として使用することができ、例えばユーザ制御が押されること又は特定のモードが選択されたことを示すような様々な音声信号を提供する。いくつかの実施形態では、マイク２４、音声コーデック２２及びプロセッサ２０を使用して、音声認識を提供することができ、それによって、ユーザは、ユーザ制御３４というよりもむしろ音声命令を使用して、プロセッサ２０にユーザ入力を提供することができる。スピーカ２６は、電話の着信をユーザに知らせるために使用することもできる。これは、ファームウェアメモリ２８に記憶された標準着信音を使用して行うことができ、又は無線ネットワーク５８からダウンロードされて画像メモリ３０に記憶されたカスタム着信音を使用することにより行うことができる。さらに、振動装置（図示せず）を使用して、電話の着信のサイレント（例えば非音声）通知を提供することができる。
【００３８】
プロセッサ２０は、画像メモリ３０において周知のＥｘｉｆ−ＪＰＥＧ画像ファイル等の「完成した」画像ファイル内に圧縮され且つ記憶されるようなレンダリングされたｓＲＧＢ画像データを生成するために、画像センサ１４からの画像データの追加処理も提供する。
【００３９】
デジタルカメラ１０は、有線インターフェイス３８を介してコンピュータ４０に接続されたインターフェイス／充電器４８に接続することができ、コンピュータ４０は、自宅やオフィスにあるデスクトップコンピュータ又はポータブルコンピュータとすることができる。有線インターフェイス３８は、例えば、周知のＵＳＢ２．０インターフェイス仕様に準拠することができる。インターフェイス／充電器４８は、有線インターフェイス３８を介してデジタルカメラ１０内の充電池（図示せず）のセットに電力を供給することができる。
【００４０】
デジタルカメラ１０は、無線周波数帯域５２上で無線ネットワーク５８とインターフェイスする無線モデム５０を含むことができる。無線モデム５０は、周知のBluetooth（登録商標）ワイヤレスインターフェイス又は周知の８０２．１１無線インターフェイス等の様々な無線インターフェイスプロトコルを使用することができる。コンピュータ４０は、インターネット７０を介してコダックのEasyShare（登録商標）ギャラリー等のフォトサービスプロバイダ７２に画像をアップロードすることができる。他の装置（図示せず）は、フォトサービスプロバイダ７２に格納された画像にアクセスすることができる。
【００４１】
代替実施形態では、無線モデム５０は、無線周波数（例えば無線）リンク上で３ＧＳＭ（登録商標）ネットワーク等の携帯電話網と（図示せず）通信しており、この無線モデムは、デジタルカメラ１０からのデジタル画像ファイルをアップロードするためにインターネット７０と接続する。これらのデジタル画像ファイルを、コンピュータ４０又はフォトサービスプロバイダ７２に提供することができる。
【００４２】
図２は、ＡＳＰ及びＡ／Ｄ変換器１６により出力された画像センサ１４からのカラーセンサデータ１００を処理するために、デジタルカメラ１０（図１）内のプロセッサ２０によって実行される画像処理操作を示すフロー図である。いくつかの実施形態では、特定のデジタル画像についてのカラーセンサデータ１００を操作するためにプロセッサ２０によって使用される処理パラメータは、典型的には、ユーザ制御３４を介して選択される撮影モードに関連付けられるような様々な撮影モード設定１７５により判定され、その処理パラメータによって、画像ディスプレイ３２上に表示されるメニューに対応して、ユーザが各種カメラ設定１８５を調整することを可能にする。
【００４３】
ＡＳＰ及びＡ／Ｄ変換器１６によってデジタル変換されたカラーセンサデータ１００は、ホワイトバランス・ステップ９５によって操作される。いくつかの実施形態では、この処理は、三木の”White  balance  adjustment  device  and  color  identification  device”という表題の米国特許第７，５４２，０７７号明細書に説明される方法を用いて実行され、この文献の開示は、参照することにより本明細書に組み入れられる。ユーザによって手動で設定される又はカメラによって自動的に設定されるようなホワイトバランス設定９０に応答して、ホワイトバランスを調整することができる。
【００４４】
カラー画像データは、次に、画像センサ１４からのノイズを低減するために、ノイズ低減ステップ１０５によって操作される。いくつかの実施形態では、この処理は、Gindeleらの”Noise  cleaning  and  interpolating  sparsely  populated  color  digital  image  using  a  variable  noise  cleaning  kernel”という表題の米国特許第６，９３４，０５６号明細書に説明される方法を用いて行うことができ、この文献の開示は、参照することにより本明細書に組み入れられる。ノイズ低減のレベルは、ＩＳＯ設定１１０に応答して調整することができ、それによって、より高いフィルタリングが、より高いＩＳＯ露光指数の設定で実行される。
【００４５】
カラー画像データは、次に、各ピクセル位置における赤、緑、青（ＲＧＢ）画像データ値を提供するために、デモザイク処理ステップ１１５によって操作される。デモザイク処理ステップ１１５を実行するためのアルゴリズムは、カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）補間アルゴリズム又は「デベイヤリング(deBayering)」アルゴリズムとして一般に知られている。本発明の一実施形態では、デモザイク処理ステップ１１５は、Adamsらの”Adaptive  color  plane  interpolation  in  single  sensor  color  electronic  camera”という表題の米国特許第５，６５２，６２１号明細書に説明された輝度ＣＦＡ補間法を使用することができ、この文献の開示は、参照することにより本明細書に組み入れられる。デモザイク処理ステップ１１５は、Cokの”Single  processing  method  and  apparatus  for  producing  interpolated  chrominance  values  in  a  sampled  color  image  signal”という表題の米国特許第４，６４２，６７８号明細書に説明されたクロミナンスＣＦＡ補間法を使用することができ、この文献の開示は、参照することにより本明細書に組み入れられる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、ユーザは、様々なピクセル解像度モードから選択することができ、それによって、デジタルカメラは、より小さなサイズの画像ファイルを生成することができる。複数のピクセル解像度は、Parulskiらの”Single  sensor  color  camera  with  user  selectable  image  record  size”という表題の米国特許第５，４９３，３３５号明細書に説明されるように提供することができ、この文献の開示は、参照することにより本明細書に組み入れられる。いくつかの実施形態では、解像度モード設定１２０は、ユーザによってフルサイズ（例えば、３，０００ｘ２，０００ピクセル）、中間サイズ（例えば、１，５００ｘ１，０００ピクセル）、又は小さいサイズ（７５０ｘ５００ピクセル）を選択することができる。
【００４７】
カラー画像データは、色補正ステップ１２５において色補正される。いくつかの実施形態では、色補正は、Parulskiらの”Method  and  apparatus  for  improving  the  color  rendition  of  hardcopy  images  from  electronic  cameras”という表題の米国特許第５，１８９，５１１号明細書に説明されるように、３ｘ３線形空間色補正マトリクスを用いて提供され、この文献の開示は、参照することにより本明細書に組み入れられる。いくつかの実施形態では、ユーザが選択可能な様々なカラーモードは、デジタルカメラ１０のファームウェアメモリ２８に様々な色マトリクス係数を格納することによって提供することができる。例えば、４つの異なるカラーモードが提供されており、それによって、カラーモード設定１３０を使用して、以下の色補正行列のうちの１つを選択する：
設定１（通常の色再現）
【数１】
2014530376.tif 000003
設定２（飽和色再現）
【数２】
2014530376.tif 000004
設定３（脱飽和色再現）
【数３】
2014530376.tif 000005
設定４（モノクロ）
【数４】
2014530376.tif 000006
【００４８】
他の実施形態では、３次元ルックアップテーブルを使用して、色補正ステップ１２５を実行することができる。
【００４９】
カラー画像データは、トーンスケール補正ステップ１３５によって操作される。いくつかの実施形態では、トーンスケール補正ステップ１３５は、前述した米国特許第５，１８９，５１１号明細書に説明されるような一次元ルックアップテーブルを用いて実行することができる。いくつかの実施形態では、複数のトーンスケール補正ルックアップテーブルは、デジタルカメラ１０のファームウェアメモリ２８に格納されている。これらは、「通常」トーンスケール補正曲線、「高コントラスト」トーンスケール補正曲線、及び「低コントラスト」トーンスケール補正曲線を提供するようなルックアップテーブルを含むことができる。ユーザが選択したコントラスト設定１４０は、トーンスケール補正ステップ１３５を実行する場合に、プロセッサ２０によってどのトーンスケール補正ルックアップテーブルを使用すべきかを判定するために使用される。
【００５０】
カラー画像データは、画像シャープネス・ステップ１４５によっても操作される。いくつかの実施形態では、これは、Hamiltonらの”Edge  enhancing  colored  digital  images”という表題の米国特許第６，１９２，１６２号明細書に説明される方法を用いて提供することができ、この文献の開示は、参照することにより本明細書に組み入れられる。いくつかの実施形態では、ユーザは、「通常シャープネス」設定、「高シャープネス」設定、「低シャープネス」設定を含む様々なシャープネス設定の中から選択することができる。この例では、プロセッサ２０は、デジタルカメラ１０のユーザによって選択されたシャープネス設定１５０に応答して、例えば「高シャープネス」レベル用に２．０、「正常シャープネス」レベル用に１．０、及び「低シャープネス」レベル用に０．５の３つの異なるエッジブースト乗算値のうちの１つを使用する。
【００５１】
カラー画像データは、画像圧縮ステップ１５５によっても操作される。いくつかの実施形態では、画像圧縮ステップ１５５は、Dalyらの”Adaptive  block  transform  image  coding  method  and  apparatus”という表題の米国特許第４，７７４，５７４号明細書に説明される方法を用いて提供することができ、この文献の開示は、参照することにより本明細書に組み入れられる。いくつかの実施形態では、ユーザは、様々な圧縮設定の中から選択することができる。これは、デジタルカメラ１０のファームウェアメモリ２８内に複数の量子化テーブル、例えば３つの異なるテーブルを格納することによって実装することができる。これらのテーブルは、様々な品質レベルを提供するとともに、圧縮されたデジタル画像ファイル１８０のファイルサイズを平均化してデジタルカメラ１０の画像メモリ３０に格納させる。ユーザが選択した圧縮モード設定１６０がプロセッサ２０によって使用され、特定の画像の画像圧縮ステップ１５５に使用するために特定の量子化テーブルを選択する。
【００５２】
圧縮されたカラー画像データは、ファイルフォーマット・ステップ１６５を使用してデジタル画像ファイル１８０に格納される。画像ファイルは、種々のメタデータ１７０を含むことができる。メタデータ１７０は、画像を撮影したカメラの機種や、画像のサイズ、及び撮影した画像の日時等のデジタル画像に関する任意の種類の情報、並びにレンズ焦点距離、露光時間、レンズのＦ値、及びカメラフラッシュが焚かれたか否か等の様々なカメラ設定である。好ましい実施形態では、このメタデータの全ては、周知のＥｘｉｆ−ＪＰＥＧ画像ファイルフォーマット１７０内の標準化されたタグを使用して格納される。本発明の好ましい実施形態では、メタデータ１７０は、撮影モード設定１７５を含む、様々なカメラ設定１８５に関する情報を含む。
【００５３】
デジタルカメラ１０に使用されるレンズ４（図１）がズームレンズである場合には、デジタル画像に捕捉されるシーンの視野は、ユーザが選択したズーム設定に依存して異なるであろう。図３は、あるシーンに対してデジタルカメラによって固定位置で撮影したデジタル画像に含まれる有効視野の説明図であり、ここで、レンズ４は、異なるズーム設定に設定されている。広角視野２５０は、低ズーム設定で撮影した広角画像に対応する。中間視野２６０は、中間ズーム設定で撮影した中間視野画像に対応する。望遠視野２７０は、高ズーム設定で撮影した望遠画像に対応する。
【００５４】
内蔵フラッシュ２と併用されるズームレンズ４を組み込んだほとんどのデジタルカメラ１０は、ユーザが選択したズーム設定にかかわらず、ズームレンズ４の最も広角の視野（例えば、広角視野２５０）と一致するフラッシュ照明角度を提供する。この手法は、デジタルカメラ１０がより高いズーム設定で操作される場合に、フラッシュ２からの光を無駄に消費する。無駄に消費された光は、シーンの所望の輝度レベルを提供するために、フラッシュ２についてより高い電力使用量を必要とする。さらに、所望される視野に必要とされるよりもより多くのシーンを照明することにより、所望される視野の照明の明るさは低減され、撮像画像をより暗い画像にする又はノイズレベルを増大させる。いくつかのケースでは、カメラの露光制御システムが低フラッシュ照明レベルを補償するために露光時間を増やした場合に、シーン内で被写体が移動することによる複数のボケをもたらし得る。
【００５５】
本発明は、様々な照明角度を提供するために、異なる焦点距離を有する照明レンズの背後に位置決めされた発光素子（例えば、ＬＥＤ）のアレイを含むようなカメラシステム用のストロボ２を提供しており、それにより、シーンの異なる部分を照明する。プロセッサ２０は、発光素子の異なるサブセットを選択して、レンズ４のズーム設定に応答して点灯させる。ユーザが広角撮影のために低ズーム設定を選択した場合に、発光素子のフラッシュが広い照明角度を提供するように点灯され、それによって、シーンの視野が大きく照明される。逆に、ユーザが望遠撮影のために高ズーム設定を選択した場合に、発光素子のフラッシュが狭い照明角度を提供するように点灯され、それによって、シーンの視野がより小さく照明される。好ましい実施形態によれば、本発明は、ＬＥＤのアレイを含むストロボ２を提供しており、各々のＬＥＤは、固定焦点距離の照明レンズの背後に位置決めされ、ここで、少なくとも２つの異なる焦点距離が、異なる照明角度を提供するように使用される。この構成は、製造が簡易であり、非常に薄くすることができるという利点を有する。
【００５６】
ここで図４図を参照すると、一実施形態に係るＬＥＤ３１０，３２０，３３０，３４０及び３５０のアレイを含むストロボ３００の概略図が示されている。ストロボ３００は、ＬＥＤの直線状アレイ（すなわち、１ｘ５アレイ）で示されているが、本発明は、正方形アレイ（例えば、５ｘ５アレイ）、矩形アレイ（例えば、２ｘ５アレイ）、六角形アレイ又は他の適当な幾何学パターン等の他のＬＥＤの配置を含む。いくつかの場合において、ＬＥＤは、装飾的属性だけでなく機能的属性を有するパターンとして配置することができる。例えば、それらのＬＥＤは、星形パターン又は円形パターンで配置することができる。この実施形態では、ストロボ３００内のＬＥＤ３１０，３２０，３３０，３４０及び３５０のそれぞれは、関連する照明レンズ３１２，３２２，３３２，３４２及び３５２の背後に位置決めされており、対応する照明角度３１４，３２４，３３４，３４４及び３５４を提供して、比較的均一な円錐形の光でシーンの一部を照明する。図示される実施形態は、ＬＥＤ光源を使用しているが、フラッシュランプ及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含む他の種類の光源を本発明に従って使用することができることは当業者には明白であろう。いくつかの実施形態では、様々なタイプの光源（例えば、ＬＥＤや有機ＥＬ）を、単一のカメラシステムにおいて組み合わせて使用することができる。ストロボ３００は、製造が簡易であり、非常に薄く作製することができるという望ましい特性を有する。
【００５７】
例えば図４の実施形態では、照明レンズ３１２，３２２，３３２，３４２及び３５２のそれぞれは、異なる焦点距離を有しており、それによって、異なる照明角３１４，３２４，３３４，３４４及び３５４が、各ＬＥＤ３１０，３２０，３３０，３４０及び３５０に提供される。例えば、ＬＥＤ３３０は長い焦点距離の関連する照明レンズ３３２を有しており、それによって、広角の円錐形照明３３４が提供され、ＬＥＤ３５０は短い焦点距離の関連する照明レンズ３５２を有しており、それによって、狭角の円錐形照明３５４が提供される。他の照明レンズ３１０，３２０及び３４０は中間焦点距離を有しており、対応する中間照明角度３１４，３２４及び３４４を提供する。
【００５８】
図示の例では、最も長い焦点距離の照明レンズ３２０，３３０及び３４０は、アレイの中心に配置されているが、より短い焦点距離の照明レンズ３１０及び３５０は、アレイのエッジに配置されている。しかしながら、これは必要条件ではない。他の実施形態では、レンズは、任意の並びで配置することができる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、照明レンズ３１２，３２２，３３２，３４２及び３５２は、１つ以上の球面、非球面又はフレネル面を含む円対称となるレンズである。他の実施形態では、照明レンズ３１２，３２２，３３２，３４２及び３５２は、シリンドリカル・レンズとすることができる。
【００６０】
図４の実施形態は、各照明レンズ３１２，３２２，３３２，３４２及び３５２の背後に位置決めされた単一のＬＥＤ３１０，３２０，３３０，３４０及び３５０を示している。他の実施形態では、照明レンズの一部又は全ての背後に複数のＬＥＤが存在し得る。例えば、２ｘ２のＬＥＤアレイを、特定の照明レンズの背後に位置決めすることができ、又は直線状ＬＥＤアレイを、シリンドリカル照明レンズの背後に位置決めすることができる。
【００６１】
図５には、図４のストロボ３００を含むデジタルカメラ１０の上面が示されている。ストロボ３００は、レンズ４に隣接するカメラ本体５００に位置決めされている。レンズ４は、ユーザが選択可能なシーンの視野を提供するようなズームレンズである。デジタルカメラ１０は、レンズ４のズーム設定を制御するためのズーム制御部５０２や、画像捕捉を開始するための撮像制御部５０４（例えば、シャッタボタン）等の他の機能も含む。前述したように、デジタルカメラ１０は、レンズ４のズーム設定に応答してストロボ３００のＬＥＤ発光素子のサブセットを選択的に点灯させるストロボ・コントローラ３（図１）も含む。いくつかの実施形態では、ストロボ・コントローラ３の機能は、プロセッサ２０（図１）によって提供される。他の実施形態では、ストロボ・コントローラ３は、別個の構成部品とすることができる。
【００６２】
図４の実施形態では、照明レンズ３１２，３２２，３３２，３４２及び３５２は、湾曲した表面及び平面的な裏面を有する単一の光学素子を使用して作製される。この構成では、照明レンズ３１２，３２２，３３２，３４２及び３５２は、便利には、ＬＥＤ３１０，３２０，３３０，３４０及び３５０のアレイに接触させて位置決めすることができる。他の実施形態では、照明レンズは、他の構成を含んでもよく、任意数の湾曲面を有する２つ以上の光学素子を含んでもよい。代替のレンズ構成のいくつかの例が、図６Ａ及び図６Ｂに示されている。
【００６３】
図６Ａでは、ＬＥＤ４６０は、湾曲した表面４７２及び平面的な裏面４７４を有する照明レンズ、つまりシンプルな照明レンズ４７０の背後に位置決めされている。ＬＥＤ４６０は、シンプルな照明レンズ４７０内に成型されたキャビティ４６５内に位置決めされている。
【００６４】
図６Ｂでは、ＬＥＤ４６０は、複数のレンズ素子４８５を含むより複雑な複合照明レンズ４８０と組み合わせて使用される。複数のレンズ素子４８５によって、均一な照明がシーンを改善するために提供される。このようなＬＥＤ光源とレンズとの積層配置は、当技術分野で公知の任意の方法を用いて作製することができる。例えば、それらの積層配置は、Bowenらの”Optical  assembly  and  a  method  for  manufacturing  lens  systems”という表題の米国特許第６，３２４，０１０号明細書に説明されるウェハレベル製造技術を用いて製造することができる。
【００６５】
図４の構成では、照明レンズ３１２，３２２，３３２，３４２及び３５２のそれぞれは、異なる焦点距離を有しており、５つの異なる照明角３１４，３２４，３３４，３４４及び３５４を提供する。これは必要条件ではないが、いくつかの実施形態では、いくつかの照明レンズは、同じ焦点距離を有することができる。例えば、図７には、ストロボ４００が、ＬＥＤ４１０，４２０，４３０，４４０及び４５０と、照明角度４１４，４２４，４３４，４４４及び４５４を提供する関連する照明レンズ４１２，４２２，４３２，４４２及び４５２と含む代替実施形態が示されている。この例では、照明レンズ４１２及び４５２のペアは、同じ短い焦点距離を有しており、同等の狭い照明角度４１４及び４５４を提供する。同様に、照明レンズ４２２及び４４２のペアは、同じ中間焦点距離を有しており、同等の中間照明角度４２４及び４４４を提供する。中央の照明レンズ４３２は、長い焦点距離を有しており、広い照明角度４３４を提供する。照明レンズの一部をペアとして提供することによって、撮影されるシーンの中心周りにより均一な照明を提供することができる。
【００６６】
図８には、図４によるストロボ３００が、ストロボ３００からの光を制御してシーンにさらに分布させるために主レンズ５７０と組み合わせる代替実施形態が示されている。ＬＥＤ３１０，３２０，３３０，３４０及び３５０の間の距離が、主レンズ５７０までの距離に比べてかなり大きい場合に、各ＬＥＤからの照明光は、主光線５１０，５２０，５３０，５４０及び５５０よって示されるように、主レンズ５７０から出てくる異なる方向を指すであろう。いくつかの構成において、この特徴は、フラッシュ照明の全体的な方向を制御するために主レンズ５７０の光軸からストロボ３００をずらして配置することによって利用することができる。これは、カメラレンズから離して配置されるフラッシュから生じる視差誤差を補正するために使用することができる。主レンズ５７０は、方向制御を提供するためにウェッジ(wedge)機構を組み込むこともできる。この方向制御は、被写体が例えばマクロ撮影をしており非常に近接する場合には、特に便利である。いくつかの実施形態では、照明レンズ３１２，３２２，３３２，３４２及び３５２の背後のＬＥＤ３１０，３２０，３３０，３４０及び３５０の横方向の位置は、各ＬＥＤからの照明ビームの方向を制御するように調整することができ、それによって、その照明ビームは、主レンズ５７０の中心に向かうように方向付けられる。
【００６７】
図８と同様に図９には、主レンズ６７０と組み合わせられた図７によるフラッシュ４００が示されており、このフラッシュからの光をシーンに焦点を合わせる。この場合に、図７の円錐形照明角度４１４，４２４，４３４，４４４及び４５４は、それぞれ円錐形照明角度６１４，６２４，６３４，６４４及び６５４に対して低減される。個々の照明レンズ４１２，４２２，４３２，４４２及び４５２の光軸に対して、及び主レンズ６７０の光軸に対して各グループ内の個々のＬＥＤの横方向の位置を特定することにより、各光源からの照明ビームの方向を制御することができる。これは、重なり合うビームの均一性を制御するために、ＬＥＤがペア又はグループで活性化される場合に、特に有効である。図９では、ＬＥＤのペアは、主レンズ６７０の光軸を中心に対称的に配置されるが、図８に関連して議論された方向制御も使用することができ、それによって、結合されたビームは、（例えば視差効果を補正するために、）軸線方向からずらしてセンタ決めされる。
【００６８】
いくつかの実施形態では、図９の単一のメインレンズ６７０は、レンズアレイに置き換えてもよい。これは、円錐角及びポインティング方向をアレイ内の各ＬＥＤを独立して調整することを可能にするようなさらなる設計の柔軟性を提供することができ、こうして、ストロボ４００からの改善された均一性の照明パターンが可能になる。
【００６９】
一般的な設計原理として、ＬＥＤの相対的な位置と特性及びストロボの関連する照明レンズとを指定して、照明が所望されるシーンの一部に光ビームを向けるとともに、個々の照明ビームの重なりを制御して、ズームレンズ４（図１）の設定に関連するユーザが選択した視野の範囲内のシーンに実質的に均一な照明を提供する。
【００７０】
別の本実施形態では、ＬＥＤアレイ及び関連する照明レンズは、アレイ上で不均一となる。アレイの不均一性は、ＬＥＤの空間密度の観点から又はＬＥＤの光強度の観点から生じる。これは、視野の中心又はエッジに優先的に供給される追加の光を可能にする。
【００７１】
前述したように、ストロボ・コントローラ３（図１）は、デジタルカメラ１０（図１）のユーザが選択した視野に応答して、発光素子（例えば、ＬＥＤ）の異なるサブセットを選択的に点灯するために使用される。視野が、ユーザ制御３４（図１）を使用して通常選択され、調整可能なズームレンズ４（図１）の焦点距離を選択する。しかしながら、いくつかの実施形態では、視野は、「デジタルズーム」機能を使用することによって調整することもでき、ここで、レンズ４は、固定焦点距離のままであり、視野は、捕捉された画像をデジタル処理することによって調整されて、ユーザが選択可能なズーム倍率に従ってシーンのより小さな領域にズームする。この議論の目的のために、デジタルズーム操作は、レンズ４の実際の焦点距離が不変であったとしても、有効焦点距離を調整するように見なされる。
【００７２】
ストロボ・コントローラ３は、当技術分野で公知の任意の方法を使用して、ユーザが選択した視野に従って発光素子の適当なサブセットを選択し且つ点灯させることができる。図１０には、ストロボ・コントローラ３が発光素子のサブセットを選択的に点灯させるような１つの方法のフローチャートが示されている。ストロボ・コントローラ３への入力は、ズーム制御５０２（図５）等の適当なユーザ制御３４（図１）を用いてユーザによって選択された焦点距離７００（Ｆ）である。複数の視野範囲が規定されるこの方法によれば、各々の視野は、発光素子の対応するサブセットに関連付けられる。
【００７３】
第１の焦点距離試験７１０が、第１の所定のしきい値Ｔ１と焦点距離とを比較するために使用される。焦点距離が、第１の所定のしきい値よりも大きい場合（Ｆ＞Ｔ１の視野範囲に対応する）に、望遠光源サブセット点灯ステップ７１５は、狭い視野に照明を提供するように発光素子のサブセット（例えば、図９に示されるストロボ実施形態のＬＥＤの４１０及び４５０）を選択的に点灯させるために使用される。
【００７４】
焦点距離が第１の所定のしきい値より大きくないと第１の焦点距離試験７１０が判定した場合には、第２の焦点距離試験７２０が、第２の所定のしきい値Ｔ２と焦点距離とを比較するために使用される。焦点距離が第２の所定のしきい値より大きくなかったと第２の焦点距離試験７２０が判定した場合（Ｔ２＜Ｆ＜Ｔ１の視野範囲に対応する）に、中間光源サブセット点灯ステップ７２５は、中間視野に照明を提供するように発光素子のサブセット（例えば、図９に示されるストロボ実施形態のＬＥＤ４２０及び４４０）を選択的に点灯させるために使用される。
【００７５】
最後に、焦点距離が第２の所定のしきい値より大きくないと第２の焦点距離試験７２０が判定した場合（Ｆ＜Ｔ２の視野範囲に対応する）に、広角光源サブセット点灯ステップ７３０は、広い視野に照明を提供するように発光素子のサブセット（例えば、図９に示されるストロボ実施形態のＬＥＤ４３０）を選択的に点灯させるために使用される。
【００７６】
いくつかの実施形態では、異なる視野条件に対して点灯される発光素子のサブセットは互いに排他的ではないことに留意されたい。この場合に、発光素子のいくつかを、複数の異なるサブセットに含めてもよい。例えば、特定の発光素子は、望遠視野及び中間視野の両方で点灯させてもよい。
【００７７】
効果的なフラッシュ露光に必要とされる光の量は、高い光レベルがより遠くの被写体のために必要とされる状況で、一般的にデジタルカメラ１０（図１）と撮影されるシーンの被写体との間の距離の関数である。望遠視野設定は、大抵の場合に、より大きな被写体距離の撮影シーンの被写体に関連付けられているので、いくつかの実施形態では、より広い視野設定に使用される電力レベルよりもより狭い視野設定のためにより高い電力レベルで発光素子を点灯させることは有用である。
【００７８】
いくつかの実施形態では、デジタルカメラ１０（図１）は、デジタルカメラ１０からシーンの被写体までの距離を判定するための手段を含む。このような距離情報を提供する任意の技術は、本発明と共に使用することができる。いくつかの実施形態では、距離情報は、距離計機構を使用して提供することができる。他の実施形態では、距離情報は、オートフォーカスシステムによって判定されたレンズ焦点位置から判定することができる。距離情報を取得する他の代替手段は、プリフラッシュを用いて或いは用いずに捕捉されたプレビュー画像の解析等も使用することができる。ストロボ・コントローラ３は、ズーム設定と一緒に距離情報を使用して、点灯すべき発光素子のサブセットを選択する、或いはシーンのデジタル画像を捕捉する場合に、発光素子によって提供すべき電力レベルを判定する。例えば、発光素子は、短い被写体距離よりも長い被写体距離に対してより高い電力レベルで点灯させることができる。同様に、いくつかの実施形態では、より多くの発光素子を、短い被写体距離よりも大きな被写体距離に対して点灯させることができる。発光素子の電力レベルは、発光素子が活性化される継続時間、発光素子に提供される電流レベル、又はそれら両方を制御することによって調整することができる。
【００７９】
一部のデジタルカメラ１０は、デジタル画像の異なるバンドが異なる時刻に撮影されるような「ローリング」シャッタ露光制御技術を利用する。ローリングシャッタ露光を用いて、フレームを読み出すのに必要な時間よりも短い継続時間のフラッシュによって、画像中に明るいバンドが生成される。これは、全体のフレームを読み出すのに必要な最低時間に亘って発光素子を駆動させることによって防止することができる。異なる発光素子を使用してシーンの異なる部分を照明する実施形態について、活性化するのに必要な特定の時間に捕捉されるシーンの一部を照明する発光素子のみが発光される。このようにして、フラッシュシステムの消費電力は、現在捕捉されているシーンの一部に関連しない発光素子を活性化させないことにより低減することができる。
【００８０】
図１１には、本発明の別の実施形態に係るデジタルカメラ１０の正面図が示されており、このデジタルカメラ１０は、カメラ本体５００に配置された複数のＬＥＤフラッシュアレイ８００及び８０５を含む。各々が複数のＬＥＤ発光素子を含むＬＥＤフラッシュアレイ８００及び８０５は、本発明に従った照明レンズと結合される。
【００８１】
ＬＥＤフラッシュアレイ８００は、通常撮影での赤目現象を低減させるために、レンズ軸線からずらして配置されている。いくつかの実施形態では、図４のストロボ３００又は図７のストロボ４００は、ＬＥＤフラッシュアレイ８００として使用することができる。
【００８２】
ＬＥＤフラッシュアレイ８０５は、近い被写体距離に対してより均一なフラッシュ照明を提供するために、カメラのレンズ４に隣接してある配列として配置されている。好ましくは、ＬＥＤフラッシュアレイ８０５を含む発光素子及び照明レンズが配置され、それによって、得られた照明がレンズ４の軸線に向けてやや方向付けされており、被写体上に対してより均一な照明を提供する。
【００８３】
ＬＥＤフラッシュアレイ８０５と併用されるＬＥＤフラッシュアレイ８００を、複数の発光素子及び本発明に従った対応する照明レンズを有する単一のストロボユニットであると考えることができ、ここで、特定のデジタル画像を捕捉するときに点灯される発光素子の特定のサブセットが、ユーザが選択した視野に応答して判定される。この実施形態に従って、デジタルカメラ１０が、マクロ（クローズアップ）写真モードで動作するように設定されるときに、又は判定された被写体距離が所定のしきい値未満であるときに、ＬＥＤフラッシュアレイ８０５内の発光素子を、選択的に点灯させることができる。そうでなければ、ＬＥＤフラッシュアレイ８００は、先に説明したように使用される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤフラッシュアレイ８０５内の発光素子の一部又は全部は、デジタルカメラ１０が近接した被写体距離で操作されていない場合であっても、視野が適当であり且つ追加の光量が必要である場合に、ＬＥＤフラッシュアレイ８００内の発光素子と一緒に点灯させることができる。
【００８４】
カメラ本体に複数のフラッシュアレイを含む図１１に示されるような実施形態では、ユーザがフラッシュアレイのうちの１つを無意識に指で覆ってしまう場合には、照明の完全な損失を避けるためにバックアップを提供するさらなる利点を有する。単一のＬＥＤ又はフラッシュチューブ（例えば、キセノンストロボ）を用いて容易に達成されるよりも、制御されたより散乱性を有する照明光源を提供するために使用することができるという利点も有する。このような散乱照明は、肖像写真用途及び近接撮影用途に一般的に好ましい。
【００８５】
図１２は、本発明の別の実施形態に係るデジタルカメラ１０の正面図を示しており、このデジタルカメラ１０は、カメラ本体５００の大部分を覆うＬＥＤフラッシュアレイ８１０を含む。この構成は、図１１のＬＥＤフラッシュアレイ８０５に対してより散乱するフラッシュ照明を提供する利点を有する。
【００８６】
別の本実施形態では、シーンの異なる部分を照明するために配置さＬＥＤを含むＬＥＤフラッシュアレイは、シーンの分析及びシーンの被写体までの距離に応答して制御され、より遠くの被写体に対応するシーンの一部に対してより多くの照明パワーを提供することができ、それによってシーンの大きな距離範囲内の照明均一性を向上させ、近接する被写体の露光過多を減少させる。
【００８７】
デジタルカメラシステムに対して本明細書で説明されるストロボ装置は、従来のフィルムカメラにも適用することができる。この場合に、画像は、画像センサ１４を用いて捕捉されるというよりもむしろ、レンズ４（図１）の画像面に配置された感光性フィルムを用いて捕捉される。
【符号の説明】
【００８８】
２      フラッシュ
３      ストロボ・コントローラ
４      レンズ
６      調整可能な絞り及び調整可能なシャッタ
８      ズーム及び焦点モータ駆動装置
１０    デジタルカメラ
１２    タイミング発生器
１４    画像センサ
１６    ＡＳＰ及びＡ／Ｄ変換器
１８    バッファメモリ
２０    プロセッサ
２２    音声コーデック
２４    マイク
２６    スピーカ
２８    ファームウェアメモリ
３０    画像メモリ
３２    画像ディスプレイ
３４    ユーザ制御
３６    表示メモリ
３８    有線インターフェイス
４０    コンピュータ
４４    ビデオインターフェイス
４６    ビデオディスプレイ
４８    インターフェイス／充電器
５０    無線モデム
５２    無線周波数帯域
５８    無線ネットワーク
７０    インターネット
７２    フォトサービスプロバイダ
９０    ホワイトバランス設定
９５    ホワイトバランス・ステップ
１００  カラーセンサデータ
１０５  ノイズ低減ステップ
１１０  ＩＳＯ設定
１１５  デモザイク処理ステップ
１２０  解像度モード設定
１２５  色補正ステップ
１３０  色モード設定
１３５  トーンスケール補正ステップ
１４０  コントラスト設定
１４５  画像シャープネス・ステップ
１５０  シャープネス設定
１５５  画像圧縮ステップ
１６０  圧縮モード設定
１６５  ファイルフォーマット・ステップ
１７０  メタデータ
１７５  撮影モード設定
１８０  デジタル画像ファイル
１８５  カメラ設定
２５０  広角視野
２６０  中間視野
２７０  望遠視野
３００  ストロボ
３１０  ＬＥＤ
３１２  照明レンズ
３１４  照明角度
３２０  ＬＥＤ
３２２  照明レンズ
３２４  照明角度
３３０  ＬＥＤ
３３２  照明レンズ
３３４  照明角度
３４０  ＬＥＤ
３４２  照明レンズ
３４４  照明角度
３５０  ＬＥＤ
３５２  照明レンズ
３５４  照明角度
４００  ストロボ
４１０  ＬＥＤ
４１２  照明レンズ
４１４  照明角度
４２０  ＬＥＤ
４２２  照明レンズ
４２４  照明角度
４３０  ＬＥＤ
４３２  照明レンズ
４３４  照明角度
４４０  ＬＥＤ
４４２  照明レンズ
４４４  照明角度
４５０  ＬＥＤ
４５２  照明レンズ
４５４  照明角度
４６０  ＬＥＤ
４６５  キャビティ
４７０  シンプルな照明レンズ
４７２  表面
４７４  裏面
４８０  複合照明レンズ
４８５  レンズ素子
５００  カメラ本体
５０２  ズーム制御
５０４  画像捕捉制御
５１０  主光線
５２０  主光線
５３０  主光線
５４０  主光線
５５０  主光線
５７０  主レンズ
６７０  主レンズ
７００  焦点距離
７１０  第１の焦点距離試験
７１５  望遠光源サブセットの点灯ステップ
７２０  第２の焦点距離試験
７２５  中間光源サブセットの点灯ステップ
７３０  広角光源サブセットの点灯ステップ
８００  ＬＥＤフラッシュアレイ
８０５  ＬＥＤフラッシュアレイ
８１０  ＬＥＤフラッシュアレイ
【図１】
2014530376.tif 000007
【図２】
2014530376.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月9日(2014.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像捕捉システムであって、当該画像捕捉システムは：
あるシーンの画像を画像平面上に形成するように構成された選択可能な視野を含む画像形成装置と；
ストロボ装置であって、該ストロボ装置が：
照明レンズのアレイであって、各照明レンズが関連する焦点長さを有しており、前記照明レンズのうちの少なくとも２つが互いに異なる焦点長さを有する、照明レンズのアレイ、及び
前記シーン上に２つ以上の異なる照明角度を提供するべく、前記照明レンズのアレイに対して位置決めされた１つ以上の発光素子を含む、ストロボ装置と；
前記画像形成装置の選択した視野に応答して、前記１つ以上の発光素子の異なるサブセットを選択的に点灯させるように構成されたストロボ・コントローラと；を有する、
画像捕捉システム。
【請求項２】
前記画像捕捉システムと前記シーンにおける被写体との間の被写体距離を判定するように構成された被写体距離判定サブシステムをさらに含み、前記１つ以上の発光素子のサブセットを、前記被写体距離判定サブシステムによって判定された被写体距離に応答して選択的に活性化させる、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項３】
前記画像捕捉システムと前記シーンにおける被写体との間の被写体距離を判定するように構成された被写体距離判定サブシステムをさらに含み、前記１つ以上の発光素子の少なくとも一部の電力レベルが、判定された被写体距離応答して調整され、前記１つ以上の発光素子の電力レベルは、前記１つ以上の発光素子を活性化させる継続時間を変更することによって、又は前記１つ以上の発光素子に提供される電流レベルを変更することによって調整される、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項４】
前記画像形成装置は、選択可能な視野を提供するように構成された可変焦点距離のズームレンズシステムを含み、前記１つ以上の発光素子の異なるサブセットの選択的な活性化は、選択された焦点長さと１つ以上の焦点長さしきい値とを比較することに応答して行われる、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項５】
前記画像形成装置は、選択可能な視野を提供するべく、ユーザが選択可能なズーム倍率を用いてデジタルズーム操作を行うように構成されたデータプロセッサを含む、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項６】
前記画像形成装置は、撮像レンズを含んでおり、前記１つ以上の発光素子は、互いに空間的に分離された複数のアレイとして配置され、前記１つ以上の発光素子のアレイの少なくとも一部は、前記撮像レンズの複数の側に配置されている、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項７】
前記照明レンズのアレイに対する前記１つ以上の発光素子の位置は、照明方向を制御するように指定されており、前記１つ以上の発光素子の異なる発光素子が、前記シーンの様々な部分を照明するために方向付けされている、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項８】
前記１つ以上の発光素子は、線形アレイ、正方形アレイ、矩形アレイ、又は六角形アレイとして配置されており、複数の発光素子を用いて、少なくとも１つの選択された視野のシーンを照明し、それによって、前記複数の発光素子からの照明パターンを組み合わせて、選択された視野全体のシーンを十分な均一性で照明する、
請求項７に記載の画像捕捉システム。
【請求項９】
前記ストロボ・コントローラは：
複数の視野範囲を規定するステップと；
前記複数の視野範囲のそれぞれに関連付けられる前記１つ以上の発光素子のサブセットを規定するステップと；
前記画像形成装置の選択された視野に対応する視野範囲を判定するステップと；
判定された視野範囲に対応する前記１つ以上の発光素子のサブセットを選択するステップと；
によって活性化されるように前記１つ以上の発光素子のサブセットを選択するように構成される、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項１０】
前記ストロボ・コントローラは、前記画像形成装置の選択された視野に応答して、前記１つ以上の発光素子の群をを選択的に活性化させるようにさらに構成されている、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項１１】
前記選択可能な視野は、ユーザが選択可能な視野を含む、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項１２】
前記選択可能な視野は、自動的に選択可能な視野を含む、
請求項１に記載の画像捕捉システム。
【請求項１３】
方法であって、当該方法は：
画像形成装置において、あるシーンの画像を画像平面に形成するステップと；
前記画像形成装置の選択された視野に応答して、１つ以上の発光素子の異なるサブセットを選択的に活性化させるステップと；を含み、
前記１つ以上の発光素子は、照明レンズのアレイに対して位置決めされており、２つ以上の異なる照明角度を前記シーン上に提供し、各照明レンズが関連する焦点長さを有しており、前記照明レンズのうちの少なくとも２つが互いに異なる焦点長さを有する、
方法。
【請求項１４】
カメラシステムと前記シーンにおける被写体との間の被写体距離を判定するステップをさらに含んでおり、前記１つ以上の発光素子の異なるサブセットを、被写体距離に応答して選択的に活性化させる、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
カメラシステムと前記シーンにおける被写体との間の被写体距離を判定するステップをさらに含んでおり、前記１つ以上の発光素子の少なくとも一部の電力レベルが、判定された被写体距離に応答して調整される、
請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
2014530376.tif 000020
2014530376.tif 000021
2014530376.tif 000022
2014530376.tif 000023