(57)【要約】【課題】画像の中央部の領域とその周囲の領域との間の輝度の差が大きい場合であっても、最適な発光量及び露光量で被写体を撮像する。【解決手段】発光手段（２）と、受光手段（３）と、調光手段（４）と、画像データ取得手段（５）と、を備える撮像装置（１００）は、取得された全画像領域における中央部の領域（Ｃ）とこの中央部の周囲の領域（Ｂ１〜Ｂ４）の輝度とを、画像データに基づいて算出する輝度算出手段（１）と、算出された輝度に基づいて、中央部の領域の輝度評価値と周囲の領域の輝度評価値とを算出する輝度評価値算出手段（１）と、算出された中央部の領域の輝度評価値と周囲の領域の輝度評価値との差に基づいて、調光レベルを算出する調光レベル算出手段と（１）、を備え、調光手段は、算出された調光レベルに基づいて、発光手段による発光量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に向けて発光する発光手段と、前記発光手段から発光されて被写体に当たって反射した光を受光する受光手段と、前記受光手段が受光した光量に基づいて前記発光手段による発光量の制御を行う調光手段と、前記被写体の画像データを取得する画像データ取得手段と、を備える撮像装置であって、
前記画像データ取得手段により取得された全画像領域における中央部の領域の輝度とこの中央部の周囲の領域の輝度とを、前記画像データ取得手段により取得された画像データに基づいて算出する輝度算出手段と、
前記輝度算出手段によって算出された輝度に基づいて、前記中央部の領域の輝度評価値と前記周囲の領域の輝度評価値とを算出する輝度評価値算出手段と、
前記輝度評価値算出手段によって算出された前記中央部の領域の輝度評価値と前記周囲の領域の輝度評価値との差に基づいて、調光レベルを算出する調光レベル算出手段と、を備え、
前記調光手段は、前記調光レベル算出手段により算出された調光レベルに基づいて、前記発光手段による発光量を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記中央部の領域の輝度評価値は、前記中央部の領域の輝度平均値と前記中央部の領域の輝度分布における所定の輝度値との平均値であ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】
前記周囲の領域を複数の分割領域に分割する領域分割手段を備え、
前記周囲の領域の輝度評価値は、前記領域分割手段によって分割された各分割領域の輝度平均値の最大値である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】
前記調光レベル算出手段は、
輝度評価値ＡがＡ１未満の場合は調光レベルＬ＝Ｌ１とし、
輝度評価値ＡがＡ２以上の場合は調光レベルＬ＝Ｌ２とし、
輝度評価値ＡがＡ１以上かつＡ２未満の場合は
調光レベルＬ＝｛（Ｌ２−Ｌ１）／（Ａ２−Ａ１）｝×（Ａ−Ａ１）＋Ｌ１とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にデジタルカメラや携帯電話機等に設けられる撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラには、ストロボから発光されたストロボ光が被写体に当たって反射したストロボ光の受光を検出する調光センサが設けられている。このようなカメラにおけるストロボの発光量制御は、ストロボ光を受光した調光センサからの出力を積分し、所定値になったときにストロボからの発光を停止させるようにして行われる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−７５３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来のように、調光センサを用いたカメラにおけるストロボの発光制御は、調光センサの調光領域は、画像の中央部の限定された領域のみであり、それ以外の周囲の領域は、調光する際に調光に用いられないことが一般的であった。このため、画像の中央部の領域よりもその周囲の領域の方が高輝度・高反射率である場合には、周囲の領域に対しては過剰な発光量となり、撮像した画像は、部分的に飽和した画像となってしまう。逆に、周囲の領域に合わせてストロボの発光制御を行うと、画像全体が暗めに撮像されることとなるので、撮像後に画像処理を行う必要が生じ、この画像処理によりＳ／Ｎ比の低下を招き、画像劣化の原因となっていた。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、画像の中央部の領域とその周囲の領域との間の輝度の差が大きい場合であっても、最適な発光量及び露光量で被写体を撮像することができる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被写体に向けて発光する発光手段と、前記発光手段から発光されて被写体に当たって反射した光を受光する受光手段と、前記受光手段が受光した光量に基づいて前記発光手段による発光量の制御を行う調光手段と、前記被写体の画像データを取得する画像データ取得手段と、を備える撮像装置であって、前記画像データ取得手段により取得された全画像領域における中央部の領域の輝度とこの中央部の周囲の領域の輝度とを、前記画像データ取得手段により取得された画像データに基づいて算出する輝度算出手段と、前記輝度算出手段によって算出された輝度に基づいて、前記中央部の領域の輝度評価値と前記周囲の領域の輝度評価値とを算出する輝度評価値算出手段と、前記輝度評価値算出手段によって算出された前記中央部の領域の輝度評価値と前記周囲の領域の輝度評価値との差に基づいて、調光レベルを算出する調光レベル算出手段と、を備え、前記調光手段は、前記調光レベル算出手段により算出された調光レベルに基づいて、前記発光手段による発光量を制御することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記中央部の領域の輝度評価値は、前記中央部の領域の輝度平均値と前記中央部の領域の輝度分布における所定の輝度値との平均値であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の撮像装置において、前記周囲の領域を複数の分割領域に分割する領域分割手段を備え、前記周囲の領域の輝度評価値は、前記領域分割手段によって分割された各分割領域の輝度平均値の最大値であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記調光レベル算出手段は、輝度評価値ＡがＡ１未満の場合は調光レベルＬ＝Ｌ１とし、輝度評価値ＡがＡ２以上の場合は調光レベルＬ＝Ｌ２とし、輝度評価値ＡがＡ１以上かつＡ２未満の場合は調光レベルＬ＝｛（Ｌ２−Ｌ１）／（Ａ２−Ａ１）｝×（Ａ−Ａ１）＋Ｌ１とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、画像データ取得手段が被写体の画像データを取得すると、輝度算出手段が画像データ取得手段により取得された全画像領域中の中央部の領域及び周囲の領域の輝度を算出し、算出された輝度に基づいて、輝度評価算出手段が中央部の領域の輝度評価値と周囲の領域の輝度評価値とを算出する。そして、調光レベル算出手段は、中央部の領域の輝度評価値と周囲の領域の輝度評価値との差に基づいて調光レベルを算出し、調光手段は、算出された調光レベルに基づいて発光手段による発光量を制御する。
これにより、画像の中央部の領域とその周囲の領域との間の輝度の差が大きい場合であっても、調光レベル算出手段が算出した調光レベルに基づいて最適な発光量で被写体を照射することができるので、撮像した画像が部分的に飽和したり、画像全体が暗めに撮像されることがなくなり、最適な発光量及び露光量で被写体を撮像することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、中央部の領域の輝度評価値は、中央部の領域の輝度平均値と中央部の領域の輝度分布における所定の輝度値との平均値とすることにより、画像全体の輝度値の平均を算出する場合に比べて、周囲の領域との比較に好適な輝度評価値とすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、周囲の領域は領域分割手段によって複数の分割領域に分割されるため、輝度評価値のムラを無くし、より正確な輝度評価値を算出することができる。また、周囲の領域の輝度評価値は、各分割領域の輝度平均値の最大値とすることにより、最も輝度値の差が大きい場合に合わせて調光手段が発光量を制御するので、撮像した画像が部分的に飽和したり、画像全体が暗めに撮像されることがなくなり、最適な発光量及び露光量で被写体を撮像することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、調光レベル算出手段は、輝度評価値に基づいて調光レベルを決定し、この調光レベルに基づいて調光手段が発光手段による発光量を制御するので、発光手段が最適な発光量で被写体を照射することができ、撮像した画像が部分的に飽和したり、画像全体が暗めに撮像されることがなくなり、最適な発光量及び露光量で被写体を撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る撮像装置の最良の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、撮像装置としてデジタルカメラを例に挙げて説明する。
図１に示すように、デジタルカメラ１００には、各部の操作制御を行う制御部１、制御部１から受信した制御信号に基づいて被写体に向けて発光する発光手段としてのストロボ部２、このストロボ部２から発光されて被写体に当たって反射した光を受光する受光手段としての受光部３、受光した光量に基づいてストロボ部２による発光量の制御を行う調光手段としての発光停止信号生成部４、被写体の画像データを取得する画像データ取得手段としての画像データ取得部５、撮影した画像を表示する表示部６等が備えられている。
【００１４】
制御部１には、各種の演算処理等を行うＣＰＵ１１、ＣＰＵ１１のワークエリア等として使用されるＲＡＭ１２、ＣＰＵ１１が各部を制御するのに必要なシステムプログラム等が記憶されたＲＯＭ１３等が設けられている。
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３内に格納されたプログラムを読み出してＲＡＭ１２内に展開し、当該プログラムに基づいて各部への指示やデータの送受信の制御を行う。
【００１５】
具体的に、ＣＰＵ１１は、画像データ取得部５により取得された全画像領域中の中央部の領域Ｃの周囲の領域を複数の分割領域Ｂ１〜Ｂ４に分割する領域分割手段として機能する。
また、ＣＰＵ１１は、中央部の領域Ｃ及び周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度を算出する輝度算出手段として機能する。
更に、ＣＰＵ１１は、算出された輝度に基づいて、中央部の領域Ｃの輝度評価値と周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度評価値とを算出する輝度評価値算出手段として機能する。
また、ＣＰＵ１１は、算出された中央部の領域Ｃの輝度評価値と周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度評価値との差に基づいて、ストロボ部２による発光量を制御する制御信号を生成するための調光レベルを算出する調光レベル算出手段として機能する。
【００１６】
ＲＯＭ１３には、ＣＰＵ１１が各種機能を実行するためのプログラムが格納されている。
具体的に、ＲＯＭ１３は、画像データ取得部５により取得された全画像領域中の中央部の領域Ｃの周囲の領域を複数の分割領域Ｂ１〜Ｂ４に分割する機能を実現させる領域分割プログラム１３ａを有する。
また、ＲＯＭ１３は、中央部の領域Ｃ及び周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度を算出する機能を実現させる輝度算出プログラム１３ｂを有する。
更に、ＲＯＭ１３は、算出された輝度に基づいて、中央部の領域Ｃの輝度評価値と周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度評価値とを算出する機能を実現させる輝度評価値算出プログラム１３ｃを有する。
また、ＲＯＭ１３は、算出された中央部の領域Ｃの輝度評価値と周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度評価値との差に基づいて、ストロボ部２による発光量を制御する制御信号を生成するための調光レベルを算出する機能を実現させる調光レベル算出プログラム１３ｄを有する。
【００１７】
ストロボ部２は、被写体に発光タイミングや発光量が調節されたストロボ光を発光する。ストロボ部２は、ストロボ光を発光させるための電荷を蓄積するコンデンサと、コンデンサを充電する充電回路と、キセノン管等からなる発光部（何れも図示せず）とを備えている。ストロボ部２は、制御部１から供給される電源の電圧がコンバータ回路で高電圧に変換され、充電回路に電流が供給されて、コンデンサに発光エネルギーとなる電荷が蓄積される。
【００１８】
受光部３は、被写体からの反射光を受光する受光回路３１、受光回路３１で受光された受光信号が加算される加算回路３２等を備えている。なお、受光部３は、撮像光学系とは別体の受光部を用いてもよいし、ＣＣＤから得られた信号を用いてもよい。
受光回路３１は、例えば、ＳＰＣ（Silicon Photo Cell）からなる受光素子（図示略）、受光素子で検出された光電流を増幅するオペアンプからなる増幅器（図示略）、増幅器の出力電流を加算回路３２に加算するための帰還ダイオード（いずれも図示略）で構成されている。
【００１９】
発光停止信号生成部４は、調光用トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、可変電圧源、スイッチ回路、コンパレータ（いずれも図示略）からなり、受光部３で検出された光電流をコンデンサで電圧に変換し、この電圧が可変電圧源で設定される基準電圧（所定の調光量）に達すると、コンパレータから発光停止信号を出力するようになっている。
また、発光停止信号生成部４は、中央部の領域Ｃの輝度評価値と周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４との差に基づいて、算出された調光レベルに基づいて、ストロボ部２による被写体への発光量を制御する制御信号を生成する。
【００２０】
画像データ取得部５は、ガラス又はプラスチックからなる撮影レンズ５１と、ＣＣＤ（Charge Coupled Diode）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮影素子とを備えて構成され、撮影レンズ５１を介して入力される画像を撮影素子で電気信号に変換し、画像データを生成する。生成された画像データは表示部６に表示される。
【００２１】
表示部６は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル等により構成され、制御部１から入力される表示データに基づいて画面表示を行う。また、表示部６は、画像データ取得部５によってプレビュー撮影された画像や、ユーザの指示により撮影された画像等を表示する。
【００２２】
次に、ストロボ部２による発光量の制御方法について説明する。
図２に示すように、ＣＰＵ１１は、撮像素子から得た測光データにより被写体の画像データを取得したか否かの判断を行う（ステップＳ１）。ここで、ＣＰＵ１１が被写体の画像データを取得したと判断した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、領域分割プログラム１３ａを実行することにより、取得した画像データの全画像領域中の中央部の周囲の領域を分割領域Ｂ１〜Ｂ４に分割する（ステップＳ２）。領域の分割においては、例えば、図３に示すように、中央部の領域Ｃの周囲の領域を４つの分割領域Ｂ１〜Ｂ４とに分割する。一方、ＣＰＵ１１が被写体の画像データを取得していないと判断した場合（ステップＳ１；ＮＯ）、再度、ステップＳ１に戻り、画像データを取得したか否かの判断を繰り返す。
【００２３】
次いで、ＣＰＵ１１は、輝度算出プログラム１３ｂを実行することにより、中央部の領域Ｃの輝度を算出し（ステップＳ３）、周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度を算出する（ステップＳ４）。次いで、ＣＰＵ１１は、輝度評価値算出プログラム１３ｃを実行することにより、中央部の領域Ｃの輝度値から輝度評価値を算出する（ステップＳ５）。中央部の領域Ｃの輝度評価値の算出にあたっては、中央部の領域Ｃの輝度の平均値を算出するとともに、中央部の領域Ｃの輝度分布の中央（５０％）における輝度値を算出し、算出された両者の平均値を求めることにより、輝度評価値を算出する。更に、ＣＰＵ１１は、周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の各分割領域における輝度値の平均値を算出し、各平均値のうち最大値を周囲の領域の輝度評価値として設定する（ステップＳ６）。
次いで、ＣＰＵ１１は、算出された中央部の領域Ｃの輝度評価値と周囲の領域の輝度評価値の差を算出し（ステップＳ７）、算出された輝度値の差を調光評価値Ａとする。次いで、ＣＰＵ１１は、調光レベル算出プログラム１３ｄを実行することにより、調光評価値Ａに基づいて、調光レベルを算出する（ステップＳ８）。
【００２４】
ここで、調光レベルの算出方法について説明する。
図４に示すように、ＣＰＵ１１は、例えば、調光評価値がＡ１（図４においては０）未満の場合には、調光レベルＬ＝Ｌ１（図４においては１２８）とし、調光評価値がＡ２（図４においては５１２）以上の場合には、調光レベルＬを下げてＬ＝Ｌ２（図４においては６４）とする。また、調光評価値がＡ１以上Ａ２未満の場合には、ＣＰＵ１１は、調光レベル算出プログラム１３ｄに格納されている
Ｌ＝｛（Ｌ２−Ｌ１）／（Ａ２−Ａ１）｝×（Ａ−Ａ１）＋Ｌ１
の関係式から調光レベルを算出する。
例えば、調光評価値Ａが３２０の場合には、ＣＰＵ１１は上記の関係式にＡ＝３２０を代入し、
Ｌ＝｛（６４−１２８）／（５１２−０）｝×（３２０−０）＋１２８＝８８
となって、調光レベルＬは８８であると算出する。
【００２５】
調光レベルの算出後、発光停止信号生成部４は、算出された調光レベル（電圧値）を可変電圧源にて設定し、ＣＰＵ１１はストロボ部２を発光させる（ステップＳ９）。そして、発光停止信号生成部４のコンパレータは、ストロボ部２のコンデンサが所定の調光レベルに達したか否かを判断する（ステップＳ１０）。ここで、コンパレータが、ストロボ部２のコンデンサが所定の調光レベルに達したと判断した場合（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、発光停止信号生成部４は、生成された発光停止信号をストロボ部２に送信し、発光を停止させ（ステップＳ１１）、これをもって、本処理を終了させる。一方、コンパレータが、ストロボ部２のコンデンサが所定の調光レベルに達していないと判断した場合（ステップＳ１０；ＮＯ）、再度、ステップＳ１０に戻り、ストロボ部２のコンデンサが所定の調光レベルに達したと判断するまでステップＳ１０の判断を繰り返す。
【００２６】
本発明に係る撮像装置１によれば、画像データ取得部５が被写体の画像データを取得すると、ＣＰＵ１１が領域分割プログラム１３ａを実行することにより、取得された画像データを中央部の領域Ｃの周囲の領域を分割領域Ｂ１〜Ｂ４に分割する。周囲の領域の分割後、ＣＰＵ１１が輝度算出プログラム１３ｂを実行することにより、中央部の領域Ｃ及び周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度を算出する。そして、ＣＰＵ１１が輝度評価算出プログラム１３ｃを実行することにより、中央部の領域Ｃの輝度評価値と周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度評価値とを算出する。更に、ＣＰＵ１１は、調光レベル算出プログラム１３ｄを実行することにより、中央部の領域Ｃの輝度評価値と周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度評価値との差に基づいて、ストロボ部２による発光量を制御する制御信号を生成するための調光レベルを算出する。
これにより、画像データの中央部の領域Ｃとその周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４との間の輝度の差が大きい場合であっても、輝度評価値に基づいて最適な発光量で被写体を照射することができるので、撮像した画像が部分的に飽和したり、画像全体が暗めに撮像されることがなくなり、最適な発光量及び露光量で被写体を撮像することができる。
【００２７】
また、中央部の領域Ｃの輝度評価値は、中央部の領域Ｃの輝度平均値と中央部の領域Ｃの輝度分布の中央（５０％）における輝度値との平均値とすることにより、画像全体の輝度値の平均を算出する場合に比べて、周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４との比較に好適な輝度評価値とすることができる。
【００２８】
更に、中央部の領域Ｃ以外の領域は、ＣＰＵ１１が領域分割プログラム１３ａを実行することにより複数の分割領域Ｂ１〜Ｂ４に分割されるため、輝度評価値のムラを無くし、より正確な輝度評価値を算出することができる。また、周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度評価値は、各分割領域Ｂ１〜Ｂ４の輝度平均値の中の最大値とすることにより、最も輝度値の差が大きい場合に合わせて発光量が制御されるので、撮像した画像が部分的に飽和したり、画像全体が暗めに撮像されることがなくなり、最適な発光量及び露光量で被写体を撮像することができる。
【００２９】
また、ＣＰＵ１１が調光レベル算出プログラム１３ｄを実行することにより、輝度評価値に基づいて調光レベルが決定され、この調光レベルに基づいてストロボ部２による発光量が制御されるので、ストロボ部２が最適な発光量で被写体を撮像することができ、撮像した画像が部分的に飽和したり、画像全体が暗めに撮像されることがなくなり、最適な発光量及び露光量で被写体を撮像することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、領域の分割においては、中央部の周囲の分割領域を４つ以上に分割してもよいし、４つ未満に分割してもよい。また、調光レベルの算出過程において、輝度評価値を３つの範囲に分けて調光レベルを算出したが、分ける範囲は任意であり、この方法に限られるものではない。更に、輝度評価値がＡ１以上かつＡ２未満の場合には、上記関係式を用いて調光レベルを算出したが、図５に示すような輝度評価値と調光レベルとの関係を示すデータテーブルを用いて調光レベルを算出してもよい。また、輝度値の算出及び輝度評価値の算出にあたっては、中央部の領域Ｃと周囲の分割領域Ｂ１〜Ｂ４のいずれの値を先に算出してもかまわない。また、取得した画像データの位置座標を事前に記憶させておき、輝度値の算出時に位置座標を指定することによって輝度値を算出する画像データの領域を分割することなく適宜決定するようにしてもよい。その他、本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で自由に変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】撮像装置のブロック図である。
【図２】ストロボ部の発光量の制御方法を示すフローチャートである。
【図３】周囲の領域の分割について説明するための概略図である。
【図４】調光レベルの算出方法について説明するための概略図である。
【図５】調光レベルの算出に用いる輝度評価値と調光レベルとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  制御部（領域分割手段、輝度算出手段、輝度評価値算出手段、調光レベル算出手段）
２  ストロボ部（発光手段）
３  受光部（受光手段）
４  発光停止信号生成部（調光手段）
５  画像形成部（画像データ取得手段）
１００  デジタルカメラ（撮像装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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