(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対して発光を行う発光手段により、プリ発光を行ってから本発光を行う撮像装置であって、
被写体の像を光電変換する撮像手段と、
静止画撮影動作の開始指示を受け付ける操作手段と、
前記撮像手段からの信号を増幅する増幅手段と、
前記撮像手段からの出力に基づいて被写体の測光を行う測光手段と、
前記測光手段の測光結果に基づいて前記発光手段の発光量を算出する発光量算出手段と、
プリ発光を行ったときの測光結果に基づいて前記発光量算出手段により算出された本発光量が前記発光手段の最大発光量より大きい場合、前記最大発光量で前記発光手段を本発光させる発光制御手段と、
前記最大発光量で前記発光手段を本発光させるときの前記増幅手段のゲイン値を算出するゲイン算出手段と、
前記ゲイン算出手段により算出されたゲイン値が前記操作手段で前記開始指示を受け付ける前に設定されていた非発光時のゲイン値よりも大きい場合、当該非発光時のゲイン値と等しい値を本発光時のゲイン値に設定する設定手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記測光手段の測光結果に基づいて絞り値及び電荷蓄積時間を制御する露出制御手段を有し、
前記露出制御手段は、本発光時の絞り値及び電荷蓄積時間をプリ発光時の絞り値及び電荷蓄積時間と等し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】
前記最大発光量は、前記発光手段を発光させるための発光コンデンサの充電状態に応じて変化することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
被写体の像を光電変換する撮像手段と、静止画撮影動作の開始指示を受け付ける操作手段と、前記撮像手段からの信号を増幅する増幅手段と、前記撮像手段からの出力に基づいて被写体の測光を行う測光手段と、を有し、被写体に対して発光を行う発光手段により、プリ発光を行ってから本発光を行う撮像装置の制御方法であって、
前記測光手段の測光結果に基づいて前記発光手段の発光量を算出する発光量算出ステップと、
プリ発光を行ったときの測光結果に基づいて前記発光量算出ステップで算出された本発光量が前記発光手段の最大発光量より大きい場合、前記最大発光量で前記発光手段を本発光させる発光制御ステップと、
前記最大発光量で前記発光手段を本発光させるときの前記増幅手段のゲイン値を算出するゲイン算出ステップと、
前記ゲイン算出ステップで算出されたゲイン値が前記操作手段で前記開始指示を受け付ける前に設定されていた非発光時のゲイン値よりも大きい場合、当該非発光時のゲイン値と等しい値を本発光時のゲイン値に設定する設定ステップと、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、フラッシュ撮像時に、撮像素子からの信号の増幅ゲイン値を制御する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラといった撮像装置による静止画撮影においては、被写体の明るさに応じて自動的にフラッシュ発光が行われる。ここではまず、フラッシュ撮影以外であるモニタモードにおける露出制御動作の例について説明する。
【０００３】
撮影レンズから入射した光は、絞り機構でその光量が制限され、撮像素子に入射する。撮像素子により光電変換された信号は、ＡＧＣ回路によって増幅され、ＡＤ変換回路によってデジタル信号に変換され、さらに所定の信号処理を受けて映像信号に変換される。そして、映像信号から輝度データが抽出され、該輝度データに基づいて露出制御用演算が行われる。
【０００４】
演算された露出が適正でない場合には、絞り機構および電子シャッタの設定を適宜変更するとともに、ＡＧＣ回路でのゲイン値を制御する。このとき、被写体が暗ければ、ゲイン値は高く設定される。そして、高く設定されたゲイン値のもとでの映像信号がモニタに映し出され、撮影者は現在の露出状態を確認しながら撮影できるようになっている。
【０００５】
次に、フラッシュ撮影時のＡＧＣ動作とフラッシュ発光動作を説明する。撮影者によりフォトトリガが押されると、静止画撮影モードに移行する。このとき、モニタモードでの被写体が暗く、ＡＧＣ回路でのゲインが高い露出状態であれば、フラッシュ撮影を行うと判定する。そして静止画本撮影の準備として、まずＡＧＣ回路のゲイン値をモニタモードでのゲイン値（Ｇｍｏｎ）より小さな第１のゲイン値（Ｇ１）に減少させる。その他の露出パラメータである絞りや電子シャッタの設定値は、フォトトリガが押されたときから静止画撮影の終了まで固定されたままである。また、このときの測光値が第１の測光値（Ｙｏｌｄ）として記憶される。
【０００６】
このようにゲイン値のみが減少した露出状態のまま、第１の発光量（Ｔｐｒｅ）が算出され、発光ユニットによる第１の発光動作（以下、プリ発光という）が行われる。このときの発光量（第１の発光量：Ｔｐｒｅ）は、フォトトリガ１４が押されたときの第１の測光値（Ｙｏｌｄ）に応じて設定される。
【０００７】
プリ発光が行われると、このときの測光値が、第２の測光値（Ｙｐｒｅ）として得られる。この第２の測光値（Ｙｐｒｅ）と第１の測光値（Ｙｏｌｄ）と所定の目標測光値（Ｙｒｅｆ）とを用いて、第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）が算出される。
【０００８】
そして、ゲイン値が第１のゲイン値（Ｇ１）に設定されたままの露出状態にて、第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）での第２の発光（以下、本発光という）が行われ、本撮影が行われ、このときに取得された撮影画像データが、記憶媒体に記録される。
【０００９】
なお、このようなフラッシュ撮影において、プリ発光および本発光での発光量を適正に設定する手法の１つとして、特許文献１にて開示されたものがある。これは、フラッシュ撮影時のＡＧＣ回路のゲインの制御方法を、プリ発光時と本発光時とで変更するというものである。
【特許文献１】特開２００１−３２６８５２号公報（段落００５１〜００６２、図４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、発光ユニットによる発光量には、その発光ユニットの仕様等に応じた限界値（最大発光量）がある。このため、プリ発光時に得られた第２の測光値（Ｙｐｒｅ）と第１の測光値（Ｙｏｌｄ）と所定の目標測光値（Ｙｒｅｆ）とを用いて算出された第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）が、最大発光量を上回っている場合、例えば被写体までの距離が、発光ユニットから発せられる光が十分に届かない程度に遠い場合には、撮影記録された画像の明るさが、モニタモードにおいて撮影者が確認していたモニタ画像の明るさよりも暗いものとなってしまう。
【００１１】
また、上記特許文献１にて開示されているゲイン制御手法でも、モニタモードでのモニタ画像と撮影記録画像との明るさが異なる状況までは考慮されていない。
【００１２】
そこで、本発明は、本発光時の発光量とＡＧＣゲイン値とを適切に制御することにより、例えばモニタ画像と撮影記録画像との明るさが大きく異なるような状況の発生も回避することが可能な撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、被写体に対して発光を行う発光手段により、プリ発光を行ってから本発光を行う撮像装置であって、被写体の像を光電変換する撮像手段と、静止画撮影動作の開始指示を受け付ける操作手段と、前記撮像手段からの信号を増幅する増幅手段と、前記撮像手段からの出力に基づいて被写体の測光を行う測光手段と、前記測光手段の測光結果に基づいて前記発光手段の発光量を算出する発光量算出手段と、プリ発光を行ったときの測光結果に基づいて前記発光量算出手段により算出された本発光量が前記発光手段の最大発光量より大きい場合、前記最大発光量で前記発光手段を本発光させる発光制御手段と、前記最大発光量で前記発光手段を本発光させるときの前記増幅手段のゲイン値を算出するゲイン算出手段と、前記ゲイン算出手段により算出されたゲイン値が前記操作手段で前記開始指示を受け付ける前に設定されていた非発光時のゲイン値よりも大きい場合、当該非発光時のゲイン値と等しい値を本発光時のゲイン値に設定する設定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
これにより、適正な発光量で本発光が行われない場合であっても、撮影画像が撮影者の意図した明るさと大きく異なることを回避できる。

【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１には、本発明の実施例である撮像装置の構成を示している。ここで、図１に示す撮像装置は、撮影レンズ一体型のデジタルカメラ、一眼レフタイプのデジタルカメラおよび静止画撮影が可能なビデオカメラといった各種撮像装置の代表的な構成を示している。
図１において、１は被写体像を形成する撮影レンズであり、２は撮影レンズ１を通過する光量を制御する絞り機構である。３は絞り機構２を駆動する絞りモータ、４は絞りモータ３を駆動する絞り駆動回路である。５は絞り機構２の状態を検出する絞り検出器である。
【００１９】
６は入射した光を光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子である。７は撮像素子６にて光電変換された信号を読み出すとともに、該信号の蓄積時間を制御するいわゆる電子シャッタ機能を制御する撮像素子駆動回路である。８は撮像素子６で光電変換された信号をサンプリングするＣＤＳ回路、９はＣＤＳ回路８でサンプリングされた信号を電気的に増幅するＡＧＣ回路である。
【００２０】
１０はＡＧＣ回路９の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。１１はＡ／Ｄ変換器１０からのデジタル信号に対して、ガンマ補正、色分離、色差マトリクス等の処理を施し、さらにこの信号に同期信号を加えて、標準テレビジョン信号等の映像信号を生成する信号処理回路である。１２は信号処理回路１１で処理された画像データを記憶しておくフィールドメモリ、２０はフィールドメモリ１２から読み出された静止画データを記録する、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体である。
【００２１】
１３は信号処理回路１１や撮像素子駆動回路７や絞り駆動回路４に処理命令を出す制御手段としてのマイクロコンピュータである。１４は静止画を撮影する際に撮影者により操作されるフォトトリガ（スイッチ）である。
【００２２】
２１はフィールドメモリ１２から順次読み出された画像データ（映像）を映し出すモニタである。
【００２３】
マイクロコンピュータ１３において、１５は映像信号から測光値を算出する測光部、１６は測光部１５での測光結果に基づいて適正な露出制御パラメータを設定するために、絞り駆動回路４，撮像素子駆動回路７およびＡＧＣ回路９を制御する命令を出力する露出変更部である。１７はフラッシュ撮影時に、第２の発光量の算出に使用する第１の測光値を記憶する測光値メモリである。１８はフラッシュ撮影時に第１の測光値と第２の測光値とに基づいて第２の発光量を演算する発光量算出部である。なお、第２の発光量、第１および第２の測光値については後述する。２２は後述する第２のゲイン値を算出するためのゲイン算出部である。
【００２４】
１９は被写体を照明する発光ユニットである。
【００２５】
以上のように構成された撮像装置において、まずフラッシュ撮影時以外であるモニタモードでの露出制御動作について説明する。
【００２６】
まず、撮影レンズ１から入射した光は、絞り機構２によってその光量が制限され、撮像素子６に入射する。撮像素子６により光電変換された信号は、ＣＤＳ回路８とＡＧＣ回路９を経てＡ／Ｄ変換器１０によりデジタル信号に変換される。該デジタル信号は、信号処理回路１１で上述した信号処理が施され、映像信号に変換される。
【００２７】
映像信号のうち露出制御用の領域に応じた輝度データは、マイクロコンピュータ１３内の測光部１５に送信される。測光部１５は、該映像信号から抽出した輝度データに基づいて露出制御用の演算を行う。そして、この演算結果に応じて、露出変更部１６は、絞り設定値、電子シャッタにおける電荷蓄積時間およびＡＧＣ回路９におけるゲイン値といった露出制御パラメータを適正に設定させるために、絞り機構駆動回路４、撮像素子駆動回路７およびＡＧＣ回路９に制御命令を出力する。
【００２８】
このとき、被写体の明るさが暗ければ、ＡＧＣ回路９におけるゲイン値を上昇させる。ゲイン値が上昇した状態での撮影映像は、モニタ２１に映し出される。これにより、撮影者は、現在の露出状態を確認することができる。
【００２９】
次にフラッシュ撮影時のＡＧＣ動作とフラッシュ発光動作を説明する。撮影者によりフォトトリガ１４が押されると、静止画撮影モードに移行する。静止画撮影モードに移行すると、マイクロコンピュータ１３は、前述したモニタモードでの被写体が暗く、ＡＧＣ回路９のゲイン値が所定値より高く設定されているか否かを判別し、ゲイン値が所定値より高い場合には、フラッシュ撮影モードを設定する。
【００３０】
フラッシュ撮影モードでは、静止画本撮影の準備動作として、まず露出変更部１６がＡＧＣ回路９を制御し、ゲイン値をモニタモードでのゲイン値（第３のゲイン値：Ｇｍｏｎ）より小さな第１のゲイン値（Ｇ１）に減少させる。その他の露出制御パラメータである絞り設定値や電子シャッタでの電荷蓄積時間は、フォトトリガ１４が押されたときから静止画撮影終了まで固定される。また、このときに測光部１５により得られた測光値は、第１の測光値（Ｙｏｌｄ）として測光値メモリ１７に記憶される。
【００３１】
このようにゲイン値のみが減少した露出設定状態で、発光量算出部１８にて第１の発光量（Ｔｐｒｅ：単位はμＳ、他の発光量も同じ）が算出される。マイクロコンピュータ１３は、発光ユニット１９に、該第１の発光量（Ｔｐｒｅ）でのプリ発光動作（第１の発光動作）を行わせる。
【００３２】
第１の発光量（Ｔｐｒｅ）は、フォトトリガ１４が押されたときに得られた第１の測光値（Ｙｏｌｄ）に応じて、データテーブルから読み出された発光量が用いられる。
【００３３】
プリ発光動作が行われたときの映像信号を用いて測光部１５により測光が行われ、その測光結果として第２の測光値（Ｙｐｒｅ）を得る。発光算出部１８は、この第２の測光値（Ｙｐｒｅ）と第１の測光値（Ｙｏｌｄ）と予め撮影者により又はマイクロコンピュータ１３によって自動的に設定された目標測光値（Ｙｒｅｆ）とを用いて、第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）を、式１を用いて算出する。
【００３４】
Ｔｍａｉｎ＝〔（Ｙｒｅｆ−Ｙｏｌｄ）／（Ｙｐｒｅ−Ｙｏｌｄ）〕×Ｔｐｒｅ
・・・（式１）
次に、ゲイン算出部２２は、（式１）により算出された第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）と発光ユニット１９の仕様等に基づく発光量の限界値（最大発光量）である第３の発光量（Ｔｍａｘ）とを比較する（式２）。
【００３５】
Ｔｍａｉｎ ＞Ｔｍａｘ  ・・・（式２）
ここで、第３の発光量（Ｔｍａｘ）は、予め決めておいてもよいし、不図示の発光コンデンサの充電状態に応じて算出されるようにしてもよい。
【００３６】
第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）が第３の発光量（Ｔｍａｘ）より大きいと判定した場合（式２）、例えば被写体までの距離が、発光ユニット１９から発せられる光が十分に届かない程度に遠いような場合には、ゲイン算出部２２は式３により第２のゲイン値を算出する。
【００３７】
Ｇ２＝〔２０ｌｏｇ（Ｔｍａｉｎ／Ｔｍａｘ）〕×ｋ＋Ｇ１  （ｋは係数）
・・・（式３）
式３により算出される第２のゲイン値（Ｇ２）と第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）との関係を図２に示す。従来では、第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）が第３の発光量（Ｔｍａｘ）より大きい場合でも、第２のゲイン値（Ｇ２）は、プリ発光時に設定される第１のゲイン値（Ｇ１）と同じであった。これに対し、本実施例では、第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）が第３の発光量（Ｔｍａｘ）以下である場合は、第２のゲイン値（Ｇ２）は第１のゲイン値（Ｇ１）と同じであるが、第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）が第３の発光量（Ｔｍａｘ）より大きい場合には、第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）と第３の発光量（Ｔｍａｘ）との比に応じて、第２のゲイン値（Ｇ２）が第１のゲイン値（Ｇ１）に対して大きく設定される。
【００３８】
但し、第２のゲイン値（Ｇ２）がモニタモードでのゲイン値（Ｇｍｏｎ）より大きくなる場合（式４）は、第２のゲイン値（Ｇ２）を、モニタモード時のゲイン値（Ｇｍｏｎ）に設定する（式５）。これにより、モニタモードでのモニタ画像よりも撮影記録画像が明るくなったり、Ｓ／Ｎが悪化したりして、撮影者に違和感を感じさせることを防ぐことができる。
【００３９】
Ｇ２＞Ｇｍｏｎ  ・・・（式４）
Ｇ２＝Ｇｍｏｎ  ・・・（式５）
そして、露出変更部１６は、発光ユニット１９の本発光動作に同期して、ＡＧＣ回路９を制御し、それまで設定されていた第１のゲイン値（Ｇ１）を、ゲイン算出部２２で決定された第２のゲイン値（Ｇ２）（式４を満たした場合はＧｍｏｎ）まで上昇させる。また、本発光動作の発光量として、第３の発光量（Ｔｍａｘ）を設定する。そして本撮影動作が行われ、そのときに画像処理回路１１によって生成された映像信号からフィールドメモリ１２に取り込まれた画像データが記憶媒体２０に記録される。
【００４０】
以上の動作により、モニタモードでのモニタ画像の明るさが、撮影記録画像よりも大幅に暗いものとなってしまうことを回避でき、撮影者に違和感を感じさせなくことを防止できる。
【００４１】
次に、図３のフローチャートを用いて、図１に示すマイクロコンピュータ１３上で動作する静止画撮影制御プログラムについて説明する。
【００４２】
ステップＳ１において、マイクロコンピュータ１３は、フォトトリガ１４が押されたかどうかを判断する。フォトトリガ１４が押された（ＯＮされた）場合はステップＳ２に進み、そうでない場合はフォトトリガ１４が押されるまで待機する。
【００４３】
ステップＳ２では、ＡＧＣ回路９のゲイン値をモニタモードでのゲイン値（Ｇｍｏｎ）から第１のゲイン値（Ｇ１）まで下げ、さらにこのときの第１の測光値（Ｙｏｌｄ）を測光値メモリ１７に記憶させ、ステップＳ３に進む。
【００４４】
ステップＳ３では、第１の発光量（Ｔｐｒｅ）を算出してプリ発光を行う。このとき、測光も行い、第２の測光値（Ｙｐｒｅ）を得る。そして、ステップＳ４に進む。
【００４５】
ステップＳ４では、ステップＳ２で記憶させた第１の測光値（Ｙｏｌｄ）と、プリ発光時の第２の測光値（Ｙｐｒｅ）と、目標測光値（Ｙｒｅｆ）とを用いて第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）を算出し（式１）、ステップＳ５に進む。
【００４６】
ステップ５では、ステップＳ４での算出した第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）が、発光ユニット１９の限界発光量である第３の発光量（Ｔｍａｘ）より大きいか否かを判別する。第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）が第３の発光量（Ｔｍａｘ）より大きい場合は、ステップＳ６に進む。それ以外のときはステップＳ９に進む。
【００４７】
ステップＳ６では、式３，式４および式５により第２のゲイン値（Ｇ２）を算出し、ステップＳ７に進む。
【００４８】
ステップＳ７では、ＡＧＣ回路９のゲイン値（第１のゲイン値Ｇ１）を、ステップＳ６で算出した第２のゲイン値（Ｇ２）まで上昇させ、ステップＳ８に進む。
【００４９】
ステップＳ８では、第３の発光量（Ｔｍａｘ）で発光ユニット１９に本発光を行わせ、本撮影を行う。そして、本撮影により撮影された画像（静止画）を、記憶媒体２０に記録し、本フローを終了する。
【００５０】
一方、ステップＳ５において、第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）が第３の発光量（Ｔｍａｘ）より大きくない（以下である）と判断されてステップＳ９に進んだ場合は、第２の発光量（Ｔｍａｉｎ）で発光ユニット１９に本発光を行わせ、本撮影を行う。そして、本撮影により撮影された画像（静止画）を、記憶媒体２０に記録し、本フローを終了する。
【００５１】
このように本実施例で説明した撮影制御は、ハードウェア的構成によっても実現可能であるし、コンピュータプログラムによっても実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例である撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施例の第２のゲインと発光量との関係を示すグラフ図。
【図３】実施例の静止画撮影プログラムを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５３】
１  撮影レンズ
２  絞り機構
３  絞りモータ
４  絞り駆動回路
５  絞り検出器
６  撮像素子
７  撮像素子駆動回路
８  ＣＤＳ回路
９  ＡＧＣ回路
１０  Ａ／Ｄ変換器
１１  信号処理回路
１２  フィールドメモリ
１３  マイクロコンピュータ
１４  フォトトリガ
１５  測光部
１６  露出変更部
１７  測光値メモリ
１８  発光量算出部
１９  発光ユニット
２０  記録媒体
２１  モニタ
２２  ゲイン算出部
【図１】
0004464170.tif 000002
【図２】
0004464170.tif 000003
【図３】
0004464170.tif 000004