(57)【要約】【課題】被写体周辺の環境光の色度に応じて複数のフラッシュ装置それぞれの発光色を可変制御する。【解決手段】デジタルカメラは、撮像素子１と、Ａ／Ｄ変換器２と、ＯＢ減算部３と、ホワイトバランス処理部４と、デモザイク・カラーマトリクス・トーン処理部５と、ＪＰＥＧエンコーダ６と、画像データ記憶部７と、光源色検出部８と、フラッシュ発光色決定部９と、発光色可変フラッシュ装置１０とを備える。被写体周辺の環境光を特定するとともに、色度がそれぞれ異なる複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を単独で発光させた場合に撮像素子１が捉えるデジタル画素データを予め取得しておき、これらを用いて、各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の発光量比率を計算するため、環境光の色度と同一または近似する発光色で各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を発光させることができる。【選択図】図１
2012141445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子で撮像された画像データに基づいて被写体を照明する光源色を検出する光源色検出部と、
前記撮像素子で撮像された画像データと前記光源色検出部で検出された光源色とに基づいて、被写体を照明可能な発光装置の発光色を決定するフラッシュ発光色決定部と、
前記フラッシュ発光色決定部による決定結果に基づいて、前記発光装置内の複数のフラッシュ装置のそれぞれの発光量を制御するフラッシュ発光量制御部と、を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
前記フラッシュ発光色決定部は、前記複数のフラッシュ装置を同時発光させたときのフラッシュ光が前記光源色検出部で検出された光源色と同一または近似した色度になるように、前記発光装置の前記発光色を決定することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
【請求項３】
前記発光装置内の前記複数のフラッシュ装置は、それぞれの発光色度が異なっており、
前記フラッシュ発光量制御部は、前記複数のフラッシュ装置を同時発光させたときのフラッシュ光が前記光源色検出部で検出された光源色と同一または近似した色度になるように、前記フラッシュ発光色決定部による決定結果に基づいて前記複数のフラッシュ装置それぞれの発光量を個別に制御することを特徴とする請求項１または２に記載のデジタルカメラ。
【請求項４】
被写体周囲の環境光の明るさに対する前記複数のフラッシュ装置を同時発光させた場合のフラッシュ光の明るさの割合が所定の基準値を超えるか否かを判定する明暗判定部を備え、
前記フラッシュ発光色決定部は、前記明暗判定手段により前記基準値未満と判定されると、前記撮像素子の複数の色チャネル間での感度差がより縮小するように、前記発光装置の発光色を決定し、前記明暗判定手段により前記基準値以上と判定されると、前記光源色検出部で検出された光源色により近づくように、前記発光装置の発光色を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のデジタルカメラ。
【請求項５】
前記フラッシュ発光色決定部は、前記明暗判定手段により前記基準値未満と判定されると、前記複数のフラッシュ装置を同時発光させたときのフラッシュ光がピンク色になるよう、前記発光装置の発光色を決定することを特徴とする請求項４に記載のデジタルカメラ。
【請求項６】
被写体画像の赤みをより強調するか、または青みをより強調するかを選択する特定色強調選択部を備え、
前記フラッシュ発光色決定部は、前記特定色強調選択部にて赤みまたは青みの強調が選択された場合、該選択に応じて前記発光装置の発光色を決定し、前記特定色強調選択部による選択が行われなかった場合、前記光源色検出部で検出された光源色により近づくように、前記発光装置の発光色を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のデジタルカメラ。
【請求項７】
被写体の周囲を照明可能で色度がそれぞれ異なる発光装置の発光色を決定するフラッシュ発光色制御方法であって、
撮像素子で撮像された画像データに基づいて被写体を照明する光源色を検出するステップと、
前記撮像素子で撮像された画像データと前記検出された光源色とに基づいて、被写体の周囲を照明可能な前記発光装置の発光色を決定するステップと、
前記決定された発光色に基づいて、前記発光装置内の複数のフラッシュ装置のそれぞれの発光量を制御するステップと、を備えることを特徴とするフラッシュ発光色制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュ光の発光色を変化させることができるデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、被写体周辺の環境光を簡易な手法で正確に検出できることを発明した（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、フラッシュ光を発光するフラッシュ装置を内蔵したデジタルカメラが普及しており、最近では、カメラ機能を有する携帯電話にもフラッシュ装置を内蔵したものが増えつつある。携帯電話では、バッテリ容量に制限があるため、フラッシュ装置の光源としてＬＥＤを用いて消費電力の削減と小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４４７５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
写真撮影時にフラッシュを発光すると、フラッシュ光で照明された部分と、フラッシュ光が届かなかった部分とで色が異なる場合がある。これは、フラッシュ光の色度と被写体周辺の環境光の色度が異なるために生じる。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被写体周辺の環境光の色度に応じて発光装置の発光色を可変制御できるようにしたデジタルカメラおよびフラッシュ光発光色決定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、撮像素子と、
前記撮像素子で撮像された画像データに基づいて被写体を照明する光源色を検出する光源色検出部と、
前記撮像素子で撮像された画像データと前記光源色検出部で検出された光源色とに基づいて、被写体を照明可能な発光装置の発光色を決定するフラッシュ発光色決定部と、
前記フラッシュ発光色決定部による決定結果に基づいて、前記発光装置内の複数のフラッシュ装置それぞれの発光量を制御するフラッシュ発光量制御部と、を備えることを特徴とするデジタルカメラが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被写体周辺の環境光の色度に応じて発光装置の発光色を可変制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図。
【図２】ＣＩＥ  １９６０  ＵＣＳ色度図。
【図３】色度座標値の一例を示す図。
【図４】図３に対応する色度図。
【図５】第１の実施形態に係るフラッシュ光発光色決定方法の処理手順の一例を示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態に係るフラッシュ光発光色決定方法の処理手順の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
まず、本実施形態によるフラッシュ光発光色決定方法の基本原理を説明する。フラッシュ装置が発光するフラッシュ光は、フラッシュ装置と被写体間の距離の２乗に反比例して弱まる性質がある。このため、フラッシュ装置に近い被写体は、フラッシュ光の影響を強く受けるのに対し、遠方の被写体はフラッシュ光の影響をほとんど受けない。
【００１２】
従来のフラッシュ装置では、フラッシュ光の色度は固定されていた。このため、フラッシュ光の色度が被写体を照明する光源の色と異なる場合、フラッシュ撮影の結果が不自然なものになる。例えば、電球照明下でフラッシュ撮影を行うと、フラッシュ光で照明された場所は青白くなり、照明されなかった場所は黄色く撮影されてしまう。
【００１３】
この問題は、フラッシュ光の発光色が被写体周辺の環境光の色度と異なることによって生じる。そこで、本実施形態では、フラッシュ装置が環境光と同じ色のフラッシュ光を発光するようにして、フラッシュ光で照明されなかった部分と照明された部分とで、色の差が生じないようにする。
【００１４】
フラッシュ撮影を行う場合の被写体周囲の環境光はさまざまである。例えば、昼光（太陽光（晴れ））、雲散乱光（曇り）、または青空散乱光（日陰）下でシンクロ撮影を行う場合や、蛍光灯や電球下でフラッシュ撮影を行う場合もある。本実施形態では、種々の環境光に合わせて、フラッシュ光の発光色を可変制御することにより、フラッシュ光で照明されなかった部分と照明された部分とで、色の差が生じないようにする。そのためには、まずは環境光を正しく特定する必要がある。
【００１５】
そこで、本実施形態では、フラッシュ発光の前に、環境光の特定を行う。通常のデジタルカメラは、撮像素子が捉えた画像を表示装置に表示するスルー画表示を行っている。これを利用することで、撮像素子が捉えた画像から環境光（より正確には、環境光の色度）を特定することができる。この特定手法の詳細については、本発明者が発明した特許第４４４７５２０号公報を参照されたい。
【００１６】
次に、特定した環境光と同じ色となるようフラッシュ光の発光色を制御した上で、フラッシュ撮影を行う。より詳細には、発光色度の異なる複数のフラッシュ装置を同時発光させて、複数のフラッシュ光の発光色を混ぜ合わせて、環境光と同じまたは近似した色になるようにする。
【００１７】
以下、本実施形態の具体的な構成および動作をより詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。図１のデジタルカメラは、撮像素子１と、Ａ／Ｄ変換器２と、ＯＢ（Optical Black）減算部３と、ホワイトバランス処理部４と、デモザイク・カラーマトリクス・トーン処理部５と、ＪＰＥＧエンコーダ６と、画像データ記憶部７と、光源色検出部８と、フラッシュ発光色決定部９と、発光色可変フラッシュ装置１０とを備えている。
【００１８】
撮像素子１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳセンサであり、被写体を撮像してアナログの画像データを生成する。Ａ／Ｄ変換器２は、撮像素子１が撮像した画像データをデジタル画素データに変換する。ＯＢ減算部３は、デジタル画素データに含まれる撮像素子１の漏れ電流分のデータを除去する。ホワイトバランス処理部４は、ＯＢ減算部３から出力されたデジタル画素データのホワイトバランス調整を行う。デモザイク・カラーマトリクス・トーン処理部５は、ホワイトバランス調整されたデジタル画素データに対して公知の画像処理を行う。ＪＰＥＧエンコーダ６は、画像処理後のデータをＪＰＥＧ形式に圧縮して、画像データ記憶部７に格納する。
【００１９】
光源色検出部８は、例えば特許第４４４７５２０号公報に記載された手法で、被写体の光源色、すなわち被写体周辺の環境光を検出する。フラッシュ発光色決定部９は、撮像素子１で撮像された画像データと光源色検出で検出された光源色とに基づいて、被写体の周囲を照明可能な複数のフラッシュ装置からなる発光装置の発光色を決定する。
【００２０】
発光色可変フラッシュ装置１０は、複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３と、複数のフラッシュ発光量制御部ＦＣ１〜ＦＣ３と、フラッシュ発光量決定部１１とを有する。複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３は、それぞれが異なる色度を持っており、かつそれぞれの発光量を個別に制御可能である。フラッシュ発光量決定部１１は、発光色決定部で決定された発光色に基づいて、複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３それぞれの発光量を決定する。複数のフラッシュ発光量制御部ＦＣ１〜ＦＣ３のそれぞれは、フラッシュ発光量決定部１１で決定された発光量で発光するよう、対応するフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を制御する。
【００２１】
複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３は、それぞれが異なる色度を持つようにするために、例えば、それぞれが異なる色のカラーフィルタを備えている。より具体的には、フラッシュ装置Ｆ１は赤色フィルタを、フラッシュ装置Ｆ２は青色フィルタを、フラッシュ装置Ｆ３は緑色フィルタを備えている。
【００２２】
以下では、説明の簡略化のために、撮像素子１がＲＧＢの３色の画像データを取得可能なカラーイメージセンサの例を説明するが、撮像で取得可能な色は、必ずしもＲＧＢの３色である必要はない。例えば、ＣＭＹの３色でもよいし、ＣＭＹＧの４色でもよいし、他の色の組合せでもよい。
【００２３】
複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の光源は、キセノン管やＬＥＤ光源等の公知のものを利用可能である。光源の照明光は、カラーフィルタを通して放射されるため、カラーフィルタの色で発光することになる。複数のフラッシュ発光量制御部ＦＣ１〜ＦＣ３は、対応するフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３内の光源の発光量を可変制御する。これにより、各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３から発光されるフラッシュ光の発光量が個別に制御可能となる。色度の異なるフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の発光量を個別に制御することにより、被写体を照明するフラッシュ光の発光色は任意に変更可能となる。
【００２４】
光源色検出部８は、上述したように、特許第４４４７５２０号公報に記載された手法を利用する。以下では、その手法の概略を説明する。まず、被写体画像を複数画素からなるブロックに分割し、各ブロックごとに、ブロック内の画素データの階調値を複数段階に分類し、各段階の階調値の平均値を計算する。次に、各ブロックごとに、最も明るい段階の階調値の平均値と、二番目に明るい段階の階調値の平均値との差分を計算し、計算した差分を全ブロックで加重平均することにより、被写体周辺の環境光の光源色を検出することができる。
【００２５】
光源色検出部８は、フラッシュ撮影を行う前に、上述した光源色の検出を行っておく。以下では、検出された光源色を３次元ベクトル値ｅ＝（ｅＲ，ｅＧ，ｅＢ）で表す。この値は、被写体に降り注ぐ光の色を表している。すなわち、被写体の環境光と同じ光で白紙を撮影した場合に得られるデジタル画素データ（ＲＧＢ値）の倍数となる。
【００２６】
次に、フラッシュ発光色決定部９の処理動作を説明する。まず、例えば１ｍ離れた白紙に複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３からのフラッシュ光を順次に照らした状態で３回撮影を行い、３種類のＲＧＢ値（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）、（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）、（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３）を取得する。
【００２７】
ここで、複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の発光量の比率を、ｆ１：ｆ２：ｆ３とする。この比率で３つのフラッシュ光を同時に発光した状態で、例えば１ｍ離れた白紙を撮影した場合の撮像素子１で捉えられるＲＧＢ値を（ｆＲ，ｆＧ，ｆＢ）とする。
【００２８】
光は加法法則が成り立つため、以下の（１）〜（３）式が得られる。
【００２９】
ｆＲ＝ｆ１×Ｒ１＋ｆ２×Ｒ２＋ｆ３×Ｒ３    …（１）
ｆＧ＝ｆ１×Ｇ１＋ｆ２×Ｇ２＋ｆ３×Ｇ３    …（２）
ｆＢ＝ｆ１×Ｂ１＋ｆ２×Ｂ２＋ｆ３×Ｂ３    …（３）
【００３０】
撮像素子１で捉えられるＲＧＢ値を、被写体の環境光のＲＧＢ値（ｅＲ，ｅＧ，ｅＢ）と等しくするには、下記の（４）〜（６）式が成り立たなければならない。
【００３１】
ｅＲ＝ｆ１×Ｒ１＋ｆ２×Ｒ２＋ｆ３×Ｒ３    …（４）
ｅＧ＝ｆ１×Ｇ１＋ｆ２×Ｇ２＋ｆ３×Ｇ３    …（５）
ｅＢ＝ｆ１×Ｂ１＋ｆ２×Ｂ２＋ｆ３×Ｂ３    …（６）
【００３２】
上記（４）〜（６）式のうち、左辺は、上述したように光源色検出部８で検出でき、また、右辺の（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）、（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）、（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３）は上述したように予め取得したＲＧＢ値であるため、上記（４）〜（６）式を解くことにより、ｆ１〜ｆ３を算出することができる。以下では、ｆ１〜ｆ３を、３次元ベクトル値ｆ＝（ｆ１，ｆ２，ｆ３）とし、（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）、（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）、（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３）を３行３列の行列ｍとすると、以下の（７）式のような行列式が得られる。
【００３３】
【数１】
2012141445.tif 000003
【００３４】
上記（７）式は、簡略的に以下の（８）式のように表すことができる。
【００３５】
ｅ＝ｍ×ｆ    …（８）
【００３６】
ここで、ｍの逆行列をｍ（inv）とすると、以下の（９）式が得られる。
【００３７】
ｆ＝ｍ（inv）×ｅ    …（９）
【００３８】
この（９）式を解くことで、フラッシュ光の発光量比率ｆ＝（ｆ１，ｆ２，ｆ３）を求めることができる。ただし、求めることができるのは、あくまで発光量比率であって、絶対的な発光量ではない。したがって、環境光とフラッシュ光の明るさが同じ割合で増減しても、発光量比率は変化しない。これは、環境光の検出時における環境光の光強度には無関係に、環境光の色比率によって、フラッシュ光の明るさとは無関係に、フラッシュ光の発光量比率が求まることを意味する。
【００３９】
このように、被写体の環境光の光源色は周囲の明るさに依存せず、また、フラッシュ光の発光量比率はフラッシュ光の明るさに依存しない。
【００４０】
上記（９）式を解いて得られるフラッシュ光の発光量比率ｆを構成するｆ１〜ｆ３のうち一つか二つは、負の値として計算されることがある。実際には、負の値の発光は不可能であるため、負の値になった場合は、ゼロとして扱う。すなわち、ゼロまたは負の値に対応するフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３は発光させないようにする。
【００４１】
発光量比率ｆ１〜ｆ３の一部が負の値をとるのは、３つのフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３をどのような比率で発光しても、環境光と同じ色度にはならないことを意味する。例えば、図２はＣＩＥ  １９６０  ＵＣＳ色度図である。図２では、フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３のフラッシュ光の色度を色度図上に表現している。図の点Ｆ１〜Ｆ３は各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の色度座標値である。これら３点Ｆ１〜Ｆ３で囲まれる領域内のどの色でも、フラッシュ光の発光量比率を制御することで、フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３で発光可能である。
【００４２】
ところが、この領域外では、３つのフラッシュ光のうち一つか二つは負の値になる。例えば、この領域の境界辺ＳＤ１を基準としてフラッシュ装置Ｆ３と反対側の領域では、フラッシュ装置Ｆ３の発光量は負の値になる。同様に、境界辺ＳＤ２を基準としてフラッシュ装置Ｆ２と反対側の領域では、フラッシュ装置Ｆ２の発光量は負の値になる。また、境界辺ＳＤ３を基準としてフラッシュ装置Ｆ１と反対側の領域では、フラッシュ装置Ｆ１の発光量は負の値になる。上述したように、負の値をとる場合は、強制的にゼロに置換されるため、フラッシュ光の色度と環境光の色度はずれてしまう。
【００４３】
一方、図２の領域の境界辺上では、３つのフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３のうちいずれか１つがゼロとなり、三角形の頂点ではいずれか２つがゼロとなる。
【００４４】
通常の写真撮影に使用される光源の範囲は、電球光が最も色温度が低くて2500K duv（黒体放射線偏差）＝0.0000程度、蛍光灯は2800K〜7000K duv＝0.000〜0.020、太陽光4800K〜5500K duv＝0.000〜0.007、雲散乱光（曇り）5500K〜7500K duv＝0.000〜0.007、青空散乱光（晴天日陰）7000K〜15000K duv＝0.000〜0.007であり、木漏れ日等の緑かぶりがあると、例えば6000K duv＝0.015と偏差が大きくなることがある。
【００４５】
これらを考慮に入れた上で、たいていの環境光をカバーできるようにフラッシュ光の色度を決定するのが望ましい。
【００４６】
図２の実線曲線は、黒体放射線軌跡を表している。実際に撮影に用いられる環境光は、この黒体放射線軌跡上に存在することが多い。図２の例では、環境光を表す色度座標がフラッシュ光で囲まれる領域の外に位置しており、このままでは、フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３のいずれかのフラッシュ光の発光量が負の値になってしまう。そこで、例えば、図３のように、各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の色度座標ｕ，ｖを設定すると、図４のように点Ｆ１〜Ｆ３で囲まれる領域が図２とは異なったものになり、その結果、たいていの環境光の色度座標を、３つのフラッシュ光で囲まれる領域内に収めることができる。
【００４７】
このように、色度がそれぞれ異なるフラッシュ光を発光する３つのフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を用いる場合は、色度図上で必ず三角形の領域が得られるため、この領域内であれば任意の色度に調整可能であり、３つのフラッシュ光を合成した光の色度を環境光と同一または近似させることができるようになる。
【００４８】
次に、２つのフラッシュ装置Ｆ１，Ｆ２のみを備えた場合について説明する。フラッシュ装置Ｆ１，Ｆ２が２つだけの場合は、色度図上で、二次元的な領域を形成することはなく、２つのフラッシュ光の色度座標を結ぶ１本の線分になる。したがって、この線分上に、黒体放射線軌跡上の環境光が位置するように、フラッシュ装置Ｆ１，Ｆ２の光源の色温度を設定する。例えば、フラッシュ装置Ｆ１，Ｆ２の色温度を2500Kと6500Kに設定する。
【００４９】
フラッシュ装置Ｆ１，Ｆ２が２つの場合は、以下の（１０）〜（１２）式が成り立つ。
【００５０】
ｆＲ＝ｆ１×Ｒ１＋ｆ２×Ｒ２    …（１０）
ｆＧ＝ｆ１×Ｇ１＋ｆ２×Ｇ２    …（１１）
ｆＢ＝ｆ１×Ｂ１＋ｆ２×Ｂ２    …（１２）
【００５１】
フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３が３つの場合は、３行３列の行列ｍが必要であったが、２つの場合の行列ｍは３行２列となる。したがって、２行３列の疑似逆行列ｍ（inv）を用いて、フラッシュ光の発光量比率ｆは、以下の（１３）式で求められる。
【００５２】
ｆ＝ｍ（inv）×ｅ    …（１３）
【００５３】
上記（１３）式において、ｆ＝（ｆ１，ｆ２）は二次元ベクトルであり、２つのフラッシュ装置Ｆ１，Ｆ２のフラッシュ光の発光比率を表している。
【００５４】
なお、フラッシュ装置は、４つ以上設けてもよい。４つ以上のフラッシュ装置がある場合は、その中から３つの組合せのすべてにおいて、上述した（９）式にて３つのフラッシュ光の発光比率ｆを求める。そして、ｆの各要素ｆ１〜ｆ３がいずれも負にならない３つのフラッシュ光の組合せのいずれかを選択して発光させるか、あるいは、負にならない組合せの各フラッシュ光の発光比率を加算して発光比率を求め、その発光比率に基づいてすべてのフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を同時に発光させてもよい。また、すべての組合せが負の値を含む場合は、負の値の絶対値が最も小さい組合せを選択すればよい。
【００５５】
次に、フラッシュ発光量決定部１１の処理動作を説明する。
【００５６】
フラッシュ発光色決定部９で求まった各フラッシュ光の発光量比率ｆ１：ｆ２：ｆ３で同時発光を行う場合のガイドナンバーが計算できれば、一つのフラッシュ光とみなして、発光量制御を行うことができる。
【００５７】
そこで、各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３をフル発光させた場合のガイドナンバーＧＮ１，ＧＮ２，ＧＮ３を予め計測しておく。
【００５８】
各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３が発光量比率ｆ１：ｆ２：ｆ３を維持しながら、最大の光量で発光する条件は、発光量比率を定数倍した値がいずれかのフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３のフル発光量に達した場合であり、これをｍａｘ（ｆ１，ｆ２，ｆ３）と記述することにする。各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の最大発光に対する発光量は、ｆ１／max（ｆ１，ｆ２，ｆ３）、ｆ２／max（ｆ１，ｆ２，ｆ３）、ｆ３／max（ｆ１，ｆ２，ｆ３）となる。これを同時最大発光と呼ぶ。このときのガイドナンバーは以下の（１４）式で表される。
【００５９】
ＧＮ２＝（ｆ１×ＧＮ１２＋ｆ２×ＧＮＦ２＋ｆ３×ＧＮ３２）／max（ｆ１，ｆ２，ｆ３）
…（１４）
【００６０】
（１４）式は、３つのフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を同時発光させた場合のガイドナンバーであり、これにより、３つのフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を同時発光させた場合でも、１つのフラッシュ光と同様に露出制御を行うことができる。
【００６１】
デジタルカメラの感度がＩＳＯ＝１００、被写体距離がｄ、絞り値がＦＮｏの場合、最大発光に対する発光量比率μは以下の（１５）式で表されることが知られている。
【００６２】
μ＝（ＦＮｏ×ｄ／ＧＮ）２    …（１５）
【００６３】
したがって、各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３のフル発光に対する発光量比率μ１〜μ３はそれぞれ以下の（１６）〜（１８）式で表される。
【００６４】
μ１＝μ×ｆ１／max（ｆ１，ｆ２，ｆ３）    …（１６）
μ２＝μ×ｆ２／max（ｆ１，ｆ２，ｆ３）    …（１７）
μ３＝μ×ｆ３／max（ｆ１，ｆ２，ｆ３）    …（１８）
【００６５】
図５は第１の実施形態に係るフラッシュ光発光色決定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、光源色検出部８にて環境光の特定を行い（ステップＳ１）、その検出結果を三次元ベクトル値ｅに代入する（ステップＳ２）。次に、フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を同時発光させた場合に、予め計測してある各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の単独発光時の撮像素子１で捉えられるデジタル画素データＲＧＢ値を取得し（ステップＳ３）、上述した（９）式に示す３行３列の行列ｍの逆行列ｍ（inv）を計算する（ステップＳ４）。
【００６６】
次に、上述した（９）式に基づいて、フラッシュ光の発光量比率ｆを計算する（ステップＳ５）。これにより、各フラッシュ光の発光量比率を決定できる。発光量比率を決定するということは、発光色を決定することを意味する。したがって、上述したステップＳ５で計算された発光量比率で発光するよう、フラッシュ発光量制御部ＦＣ１〜ＦＣ３にて各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を制御することにより、各フラッシュ光を環境光の色度に同一または近似する発光色で発光させることができる。
【００６７】
図５のフローチャートは、３つのフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を用いた場合の処理手順を示しているが、２つのフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ２を用いる場合は、上述した（１３）式に基づいて各フラッシュ光の発光量比率を計算すればよい。また、４つ以上のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆｎを用いる場合も、上述したように、基本的には、図５のフローチャートに沿った処理手順を繰り返すことで対応可能である。
【００６８】
このように、第１の実施形態では、被写体周辺の環境光を特定するとともに、色度がそれぞれ異なる複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を同時発光させた場合に撮像素子１が捉えるデジタル画素データを予め取得しておき、これらを用いて、各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の発光量比率を計算するため、環境光の色度と同一または近似する発光色で各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を発光させることができる。
【００６９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、被写体距離が短くて、かつ被写体周辺の環境光の明るさがフラッシュ光に比べて十分に暗い場合を念頭に置いたものである。
【００７０】
被写体距離が短くて、環境光が十分に弱い場合は、フラッシュ光が支配的となり、ほぼフラッシュ光だけで撮影が行われる。例えば、ほぼ真っ暗の中で撮影する場合や、人物をクローズアップして撮影する場合のように被写体が近い場合である。これらの場合、環境光の影響が小さいので、フラッシュ光の色度をどのように設定しても問題ない。ただし、撮影画像のホワイトバランスをフラッシュ光の発光色に合わせないと、発光色に色かぶりが生じるため、ホワイトバランス処理部４は、フラッシュ光の発光色に応じたホワイトバランス調整を行う必要がある。
【００７１】
ところで、通常の撮像素子１は、色チャネルごとに感度が異なっている。例えば、ＲＧＢの原色フィルタによるカラーセンサーの場合、Ｇが最も感度が高く、ＲとＢは感度が低い。このため、ＲとＢはホワイトバランス処理部４によって増幅処理を行う必要がある。ＲとＢの感度が低いのは、カラーフィルタを透過する光の波長の帯域が狭いことに起因するが、この帯域を広くすると、色が薄くなり、色分離性能が低下する。例えば、ＣＭＹやＣＭＹＧの補色系センサーでは、各色チャネルの帯域が広いことから、感度は高いが、色再現性の点では劣っている。逆に、原色系センサーでは、ＲとＢを増幅する際に、ＲとＢチャネルに乗ったノイズも同時に増幅し、色ノイズが大きくなるという問題がある。
【００７２】
このような問題は、フラッシュ光の発光色（色度）を変化させることにより、軽減することができる。原色系センサーの場合、ＲとＢの色チャネルが大きくなるようにフラッシュ光の色度を制御する。より具体的には、フラッシュ光がピンク色またはマゼンダ色で発光すると、ホワイトバランス処理部４でのＲとＢの増幅率を下げることができる。
【００７３】
その結果、画像に乗る色ノイズを減らすことができ、画質が向上する。特に、人間の肌色は、彩度や色相の変化に対して敏感であり、クローズアップで人物を撮影した際に肌の荒れが目立たない撮影が可能となる。
【００７４】
本明細書では、撮像素子１の各チャネルの感度差を小さくする発光をピンク発光と呼ぶ。撮像素子１によっては、必ずしもピンクに発光させることが最適とは限らないが、現在広く使用されているＲＧＢ原色系センサーでは、ＲとＢの感度がＧに比べて低いので、最適な発光色はピンクになることから、ピンク発光と名付けることにした。
【００７５】
本実施形態では、ピンク発光を行うべきかどうかを判断するために、フラッシュ光が支配的になる撮影条件を判断するピンク発光判定を行う。この判定では、被写体のＢｖ（Brightness Value：輝度値）、被写体距離ｄ、自動露出ＡＥで決定された絞りＦＮｏ、シャッタ速度、ＥＴｍ（露光時間）、およびフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の発光量（ここでは、実発光量のガイドナンバーＧＮとする）に基づいて、ピンク発光を行うべきか否かを判定する。
【００７６】
ここで、感度値Ｓｖ＝ｌｏｇ２（ＡＳＡ／３．１２５）とすると、フラッシュ光が発光されない場合の適正露出の絞り値Ａｖは、シャッタ速度Ｔｖ＝−ｌｏｇ２（ＥＴｍ）とすると、以下の（１９）式が成り立つことから、この式を変形することで、（２０）式が得られる。
【００７７】
Ｂｖ＝Ｔｖ＋Ａｖ−Ｓｖ    …（１９）
Ａｖ＝Ｂｖ−Ｔｖ＋Ｓｖ    …（２０）
【００７８】
ここで、フラッシュ光のみの場合の適正露出の絞り値は、以下の（２１）式で表される。
【００７９】
AvFlash＝２×ｌｏｇ２（ＧＮ×sqrt（ＡＳＡ／１００）／ｄ）    …（２１）
【００８０】
絞り値ＡｖがAvFlashよりも十分に小さい場合はフラッシュ光が支配的となるため、例えば、絞り値ＡｖがAvFlashよりも３ＥＶ以上小さい場合、すなわちＡｖ＜AvFlash−３の場合にピンク発光を行うと判定する。
【００８１】
ピンク発光を行った場合は、発光色度から計算したホワイトバランスゲインをホワイトバランス処理部４に渡す。なお、上記の説明では、ピンク発光を行うか行わないかで２つの処理を切り替える例を説明したが、ピンク発光と通常の光源色に合わせた発光との中間の発光を行うようにしてもよい。
【００８２】
次に、ピンク発光時のフラッシュ発光量決定部１１の処理動作を説明する。ＲとＢが大きくなるように発光すれば耐ノイズ効果があるが、本実施形態では、フラッシュ光を受けた真っ白な被写体で、Ｒ＝Ｇ＝Ｂとなる色度を設定することにした。これは、先の計算で、ｅＲ＝ｅＧ＝ｅＢとなることに等しいので、例えばｅＲ＝ｅＧ＝ｅＢ＝１として、上述した（１６）〜（１８）式の計算を行って発光量比率μ１〜μ３を求める。このとき、ｆ１〜ｆ３に負の値が含まれる場合はゼロとする。
【００８３】
上述の計算により、発光量比率μ１〜μ３を求める際に、ｆ１〜ｆ３に負の値が含まれていない場合は、ホワイトバランスゲインは、GainR＝１、GainG＝１、GainB＝１となるのは自明である。ｆ１〜ｆ３のいずれか１つか２つが負の値をとる場合は、負の値をゼロにした上で、上述した（１）〜（３）式を再度計算し、以下の（２２）〜（２４）式にてホワイトバランスゲインを求め、その結果をホワイトバランス処理部４に渡す。
【００８４】
GainR＝ｆＧ／ｆＢ    …（２２）
GainG＝１    …（２３）
GainB＝ｆＧ／ｆＢ    …（２４）
【００８５】
図６は第２の実施形態に係るフラッシュ光発光色決定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、被写体の輝度Ｂｖ値、被写体距離ｄ、絞りＦＮｏ、シャッタ速度、露光時間ＥＴｍ、およびフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の発光量ＧＮを検出し（ステップＳ１１）、その検出結果に基づいてピンク発光を行うべきか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００８６】
ピンク発光を行うべきと判定されると、ピンク発光時の環境光の基準色度ｅｐ＝（１，１，１）を設定する（ステップＳ１３）。ここでは、上述したように、フラッシュ光で照らされた白紙を撮像素子１で撮像したときのデジタル画素データがＲ＝Ｇ＝Ｂとなるように、環境光の基準色度ｅｐを定める。
【００８７】
次に、基準色度ｅｐを三次元ベクトル値ｅに代入する（ステップＳ１４）。次に、予め計測してある各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の単独発光時の撮像素子１で捉えられるデジタル画素データＲＧＢを取得し（ステップＳ１５）、上述した（９）式に示す３行３列の行列ｍの逆行列ｍ（inv）を計算する（ステップＳ１６）。次に、上述した（１３）式に基づいて、フラッシュ光の発光量比率ｆを計算する（ステップＳ１７）。これにより、各フラッシュ光の発光量を決定できる。
【００８８】
一方、ステップＳ１２でピンク発光を行わないと判定されると、図５のステップＳ１〜Ｓ５と同様の処理が行われる（ステップＳ１８〜Ｓ２０、Ｓ１７）。
【００８９】
このように、第２の実施形態では、被写体距離が短くて、環境光が十分に弱くてフラッシュ光が支配的な場合は、撮像素子１の色チャネル間の感度差を考慮に入れて、感度差が低減されるように、フラッシュ光の発光色の調整を行うため、暗所での撮影であっても、撮像素子１の色ノイズを抑制できる。また、第２の実施形態では、フラッシュ光が支配的でない場合は、第１の実施形態と同様の処理を行うため、上述した効果、すなわち環境光の色度と同一または近似する発光色で各フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３を発光させることが可能となる。
【００９０】
（第３の実施形態）
夕焼けでは、夕焼け光を基準にホワイトバランス調整をせず、意図的に赤みを強調させた方が雰囲気のある写真が得られる。この場合、フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３は、光源色検出部８で検出した光源色（4500K〜3500K）よりも青みがかった発光を行う。ホワイトバランス処理部４は、フラッシュ光の発光色をホワイトバランスするゲインが渡されるため、青みがかったフラッシュ光を白くするホワイトバランス調整が行われて、その結果、赤のゲインが大きくなり、被写体は正しい色に再現されるが、夕焼けはより赤く表現される。
【００９１】
本実施形態では、被写体の輝度Ｂｖ値が大きく（例えばＢｖ値≧６．０）、光源色検出部８で検出された色度が4500K〜3500Kの間にある場合、夕焼けと判断して、フラッシュ光が6000Kの色度となるように発光する。6000Kの発光を行うためには、予め6000Kの基準光源で白紙を撮影し、そのとき計測されたＲＧＢ値を環境光の値ｅとして、上述した（１３）式を解いて、フラッシュ光の発光量比率を求めればよい。
【００９２】
第３の実施形態は、撮影シーンに応じて、フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の発光色を調整することで、特定の色合いを強調させた撮影画像を得るものであり、撮影シーンは、夕焼けに限らず、種々のシーンが考えられる。最近のデジタルカメラの中には、撮影シーンの選択／特定を行う機能を備えたものがある。このような機能を利用して、例えば青空をバックに被写体を撮影する場合は、意図的に赤みを強めた発光色でフラッシュ撮影を行うことで、空の色をより青く仕上げることができる。
【００９３】
このように、第３の実施形態では、撮影シーンに応じて、特定の色合いが強調されるように、フラッシュ光の発光量制御を行うため、夕焼けシーンであればより赤みを強調するなど、人目を引くインパクトのある撮影画像を得ることができる。
【００９４】
（その他の変形例）
上述した実施形態では、複数のフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３がデジタルカメラ内に内蔵されている例について説明したが、フラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３がデジタルカメラとは別個に設けられる場合であっても、デジタルカメラからフラッシュ装置Ｆ１〜Ｆ３の発光量制御が可能な場合は、上述した各実施形態の処理を行うことができる。
【００９５】
上述した各実施形態において、環境光の色度に応じたフラッシュ光の発光量制御を行うか否かをメニュー画面や設定ボタン等で選択できるようにしてもよい。
【００９６】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１  撮像素子
２  Ａ／Ｄ変換器
３  ＯＢ減算部
４  ホワイトバランス処理部
５  デモザイク・カラーマトリクス・トーン処理部
６  JPEGエンコーダ
７  画像データ記憶部
８  光源色検出部
９  フラッシュ発光色決定部
１０  発光色可変フラッシュ装置
１１  フラッシュ発光量決定部
ＦＣ１〜ＦＣ３  フラッシュ発光量制御部
Ｆ１〜Ｆ３  フラッシュ装置
【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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【図６】
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