(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影に先立ち被写体に対して補助光を照射し本発光の発光量を求めるために予備発光を行う予備発光照射手段と、
当該予備発光照射手段による予備発光を受けた被写体により反射された光を光電変換する撮像素子と、
当該撮像素子の露光時間を制御する露光時間制御手段と、
前記予備発光において光電変換された前記撮像素子の出力信号に基づいて、本発光における発光量の所定基準発光量に対する比である相対発光量を演算するための相対発光量演算手段と、
等比級数の関係で増加または減少する複数の前記相対発光量の配列と該複数のそれぞれの相対発光量に対応する本発光における発光量を得るに必要な発光時間との組み合わせからなるファイルを記憶するための記憶手段と、
当該記憶手段から前記相対発光量演算手段により演算された相対発光量に対応する本発光の発光時間を読み出して本発光の発光時間を制御するための本発光時間制御手段と、
を具備し、
前記露光時間制御手段は、前記予備発光における前記撮像素子の露光時間を、前記本発光における前記撮像素子の露光時間に比べて短く設定することを特徴とするストロボ装置。
【請求項２】
撮影被写体が逆光状態であるか否かを検出するための逆光検出手段を備え、当該逆光検出手段により前記撮影被写体が逆光状態であると判断したときは、前記露光時間制御手段は、前記予備発光における前記撮像素子の露光時間を、撮影被写体が逆光状態以外の通常の状態にあるときに比べて短く設定することを特徴とする請求項１に記載のストロボ装置。
【請求項３】
撮影被写体が逆光状態であるか否かを検出するための逆光検出手段と、前記予備発光照射手段による予備発光を受けた被写体により反射された光を、前記撮像素子において光電変換する測光領域の大きさを設定する測光領域設定手段と、を備え、当該逆光検出手段により前記撮影被写体が逆光状態であると判断したときは、前記予備発光における測光領域の大きさを、撮影被写体が逆光状態以外の通常の状態にあるときに比べて狭く設定することを特徴とする請求項１に記載のストロボ装置。
【請求項４】
撮影被写体が逆光状態であるか否かを検出するための逆光検出手段を備え、当該逆光検出手段により前記撮影被写体が逆光状態であると判断したときは、前記本発光時間制御手段は、本発光における発光量を撮影被写体が逆光状態以外の通常の状態にあるときに比べて多くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載のストロボ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストロボ装置、詳しくは、撮影に先立ち被写体に向かって補助光を照射し本発光の光量を設定するための予備発光を行うストロボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カメラ等の撮像装置で撮影を行う際に、自然光だけでは光量が不足するような場合、不足分を例えばストロボ装置で補っている。このストロボ装置においては、撮影の際の本発光発光量を適正にするために該本発光に先だって予備発光を行い、実際の露光時の本発光の発光量を設定している。このように本発光の発光量を制御する場合には、例えば、特開平３−１２６３８３号公報に開示されるようなストロボ装置内に発光量を制御するための専用の受光素子を含む制御回路を設けている。
【０００３】
また、特公平５−４４６５４号公報には、専用の受光素子や制御回路を設けずに、撮像素子を利用し、積分された出力に基づいて本発光の発光量を設定する電子カメラシステムが開示されている。
【０００４】
一方、本発光における発光量を求める際に、該本発光における発光量と発光時間との関係を表すＬＵＴ（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）を予め記憶手段にファイルとして記憶し、これを参照し、本発光における発光時間を制御する技術手段が知られている。
【０００５】
以下、このＬＵＴを用いての本発光における発光時間制御手段について簡単に説明する。
【０００６】
一般に、ストロボの発光強度と発光時間との関係は図３に示すように非線形な関係になっているため、発光時間と発光量との関係は関数的に求めるのが難しい。このため、発光時間と発光量との関係を予め実験的に求めた表を用い、発光時間を制御することにより所望の発光量を得る技術手段が提案されている。
【０００７】
すなわち、フル発光（１００％発光）を基準に所定の発光量（相対発光量）と発光時間との関係を表にし、予備発光に基づいて演算された適正露光を得るに必要な相対発光量に対応する発光時間を上記表より参照してストロボの発光時間を制御する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の発光時間制御手段においては、発光時間と発光量との関係を予め実験的に求めた表において上記相対発光量の配列を等差級数的に設定していた。
【０００９】
このため相対発光量が大きくなる程、発光量の制御の精度が不必要に高くなり過ぎ、このため上記表を記憶するための記憶容量がたいへん大きくなるという問題点を有していた。
【００１０】
一方、相対発光量が大きい部分の、相対発光量の配列の間隔を大きくすると、記憶容量は少なくなるが、相対発光量が小さい部分の発光量制御の精度が粗くなるという問題点もある。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、高精度な本発光制御が可能となるストロボ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のストロボ装置は、撮影に先立ち被写体に対して補助光を照射し本発光の発光量を求めるために予備発光を行う予備発光照射手段と、当該予備発光照射手段による予備発光を受けた被写体により反射された光を光電変換する撮像素子と、当該撮像素子の露光時間を制御する露光時間制御手段と、前記予備発光において光電変換された前記撮像素子の出力信号に基づいて、本発光における発光量の所定基準発光量に対する比である相対発光量を演算するための相対発光量演算手段と、等比級数の関係で増加または減少する複数の前記相対発光量の配列と該複数のそれぞれの相対発光量に対応する本発光における発光量を得るに必要な発光時間との組み合わせからなるファイルを記憶するための記憶手段と、当該記憶手段から前記相対発光量演算手段により演算された相対発光量に対応する本発光の発光時間を読み出して本発光の発光時間を制御するための本発光時間制御手段と、を具備し、前記露光時間制御手段は、前記予備発光における前記撮像素子の露光時間を、前記本発光における前記撮像素子の露光時間に比べて短く設定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２のストロボ装置は、上記第１のストロボ装置において、撮影被写体が逆光状態であるか否かを検出するための逆光検出手段を備え、当該逆光検出手段により前記撮影被写体が逆光状態であると判断したときは、前記露光時間制御手段は、前記予備発光における前記撮像素子の露光時間を、撮影被写体が逆光状態以外の通常の状態にあるときに比べて短く設定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３のストロボ装置は、上記第１のストロボ装置において、撮影被写体が逆光状態であるか否かを検出するための逆光検出手段と、前記予備発光照射手段による予備発光を受けた被写体により反射された光を、前記撮像素子において光電変換する測光領域の大きさを設定する測光領域設定手段と、を備え、当該逆光検出手段により前記撮影被写体が逆光状態であると判断したときは、前記予備発光における測光領域の大きさを、撮影被写体が逆光状態以外の通常の状態にあるときに比べて狭く設定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４のストロボ装置は、上記第１のストロボ装置において、撮影被写体が逆光状態であるか否かを検出するための逆光検出手段を備え、当該逆光検出手段により前記撮影被写体が逆光状態であると判断したときは、前記本発光時間制御手段は、本発光における発光量を撮影被写体が逆光状態以外の通常の状態にあるときに比べて多くなるように制御することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第５のストロボ装置は、上記第３のストロボ装置において、撮影被写体が逆光状態であるか否かを検出するための逆光検出手段を備え、当該逆光検出手段により前記撮影被写体が逆光状態であると判断したときは、前記予備発光における測光領域の大きさを撮影被写体が逆光状態以外の通常の状態にあるときに比べて狭く設定することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第６のストロボ装置は、上記第３のストロボ装置において、撮影被写体が逆光状態であるか否かを検出するための逆光検出手段を備え、当該逆光検出手段により前記撮影被写体が逆光状態であると判断したときは、本発光における発光量を撮影被写体が逆光状態以外の通常の状態にあるときに比べて多くなるように制御することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態であるストロボ装置の構成を示したブロック図である。
【００２０】
この実施形態のストロボ装置は、被写体像を入光する撮影レンズ１と、この撮影レンズ１の後方に配設され、絞りを兼用するシャッタ２と、撮影時に上記撮影レンズ１に入光する被写体像を撮像するとともに、撮影に先立ち行われる予備発光照射手段による予備発光を受け被写体像により反射された光を光電変換するＣＣＤ等の固体撮像素子３と、この撮像素子３で撮影された画像信号を増幅する増幅回路４と、この増幅回路４で増幅された画像信号をサンプリングホールドする信号処理回路５と、この信号処理回路５からの信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ回路６と、Ａ／Ｄ回路６からの出力信号を記憶するメモリ７と、前記Ａ／Ｄ回路３若しくはメモリ７からの出力信号に基づきストロボ発光管１３の発光量を算出するとともに当該ストロボ装置の各構成部位の駆動制御を行う中央処理装置（ＣＰＵ）８と、上記ＣＣＤ３の駆動を行うためのタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ（ＴＧ）９と、ＣＰＵ８の制御下において上記シャッタ２の制御を行うシャッタ制御回路１０と、例えばＸｅ管からなるストロボ発光管１３と、上記ＣＰＵ８の制御下に上記ストロボ発光管１３の発光量を制御する発光量制御回路１１と、同ストロボ発光管１３のトリガ電極１２と、上記ＣＰＵ８に接続されたストロボ発光モードスイッチ（ＳＷ１）１４と、同ＣＰＵ８に接続されたレリーズスイッチ（撮影動作開始スイッチＳＷ２）１５と、発光にかかる所定値等を記憶するＲＯＭ１６で主要部が構成される。
【００２１】
上記ＣＣＤ３の測光領域の大きさの切換はＣＰＵ８からの制御信号に基づいて行われる。
【００２２】
また、上記増幅回路４は、ＣＰＵ８からの制御信号に基づいた所定の増幅率でＣＣＤ３の出力信号を増幅する。
【００２３】
さらに、上記信号処理回路５は、増幅回路４で増幅された画像信号に対し、ガンマ補正や色補正等の所定の信号処理を行なう。
【００２４】
また、上記ストロボ発光モードスイッチ１４は、オンすることでＣＰＵ８はストロボ発光をおこない、また、レリーズスイッチ１５は、オンすることでＣＰＵ８の制御下に撮影動作が開始される。
【００２５】
このような構成をなす本第１の実施形態のストロボ装置における、予備発光に基づく本発光の発光量演算動作および撮像動作について図２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
図２に示すように、上記レリーズスイッチ１５がオンされると（ステップＳ１）、ＣＰＵ８は増幅率ｍを設定し（ステップＳ２）、この増幅率ｍでＣＰＵ８の制御下に予備発光を実施する（ステップＳ３）。この後、Ａ／Ｄ回路６でＡ／Ｄ変換され（ステップＳ４）、この画像データがメモリ７に記憶される（ステップＳ５）。なお、本実施形態においては、上記増幅率ｍは１に設定される。
【００２７】
次に、ＣＰＵ８の制御の下、予備発光による画像データの平均値Ｖ１を求める（ステップＳ６）。次に、ＣＰＵ８は、本発光の発光量を演算する（ステップＳ７）。なお、この演算方法は後に詳述する。
【００２８】
この後、ＣＰＵ８はシャッタ２の開閉制御をするとともにストロボ発光管１３より本発光せしめ（ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１０）、ＣＣＤ３からの画像データを取り込む（ステップＳ１１）。
【００２９】
なお、露光時間の制御はＣＣＤ３の電子シャッタも兼用して正確な露光制御が行われる。
【００３０】
また、自然光のみおよび予備発光における測光は、全画面を６４の領域に分割し、各領域ごとにハード的に各画素データが平均化されたデータを撮像素子より求めてもよい。これにより、より高速処理が実現できる。
【００３１】
ここで、上記ステップＳ７における本発光の発光量演算方法について説明する。
本実施形態においては、基本的には適性露光に対応する画像データの平均値ＶＭと、任意の被写体に対して予備発光を行って得られた画像データの平均値ＶＰとに基づき、後述する方法で相対発光量を求め、さらに該相対発光量と発光時間との関係を表すＬＵＴ（表１参照）を予め記憶手段にファイルとして記憶し、これを参照して本発光の発光時間を求め、実際の発光量を決定する。
【００３２】
【表１】
0003926897.tif 000002
なお、該ＬＵＴにかかるデータは、上記ＲＯＭ１６に記憶されている。
【００３３】
以下、このＬＵＴについて詳細に説明する。
本実施形態においては、表１に示す如くＬＵＴを用い本発光の発光量を決定する。このようなＬＵＴを参照してストロボの発光量を制御する理由は、上述したように、発光の強度と時間との関係は図３に示すように非線形な関係になっており、発光時間と発光量との関係を関数的に求めるのが難しいからである。
【００３４】
すなわち、ストロボを発光させるためのメインコンデンサに蓄積されている全電荷から予備発光後の上記メインコンデンサに残留している全電荷を放出したときの発光（以下、この発光をフル発光という）の発光量と所定の発光量との比である相対発光量と、上記所定の発光量を得るに必要な発光時間との関係を表わしたＬＵＴを予め記憶手段にファイルとして記憶し、予備発光に基づいて演算された適正露光を得るに必要な相対発光量に対応する発光時間を上記ＬＵＴより参照してストロボの発光時間を制御する。実際は、上記相対発光量は本発光時のフル発光における発光量を１００％とし、それを基準としたパーセント比で表されている。
【００３５】
従来は、上記ＬＵＴでいうならば相対発光量の配列を等差級数的に設定していたため相対発光量が大きくなる程、発光量の制御の精度が不必要に高くなり過ぎ、このため上記ＬＵＴを記憶するための記憶容量がたいへん大きくなるという問題点を有していた。一方、相対発光量が大きい部分の、相対発光量の配列の間隔を大きくすると、記憶容量は少なくなるが、相対発光量が小さい部分の発光量制御の精度が粗くなるという問題点があった。
【００３６】
本実施形態のストロボ装置はかかる事情を考慮してなされており、上記表１に示すＬＵＴにおける上記相対発光量を等比級数的に配列し、このＬＵＴを参照して発光時間を制御することで、本発光時の発光量を所望の精度で得るようにしたことを特徴とする。
【００３７】
ここで、相対発光量の求め方について説明する。
いま、適正露光に対応する画像データの平均値をＶＭとする。この値は被写体に拠らず一定である。また、任意の被写体に対して仮にフル発光の予備発光を行って得られた画像データの平均値をＶＦとすると、本発光時は予備発光時に対してＶＭ／ＶＦ倍の発光量が必要となる。
【００３８】
ところが実際には予備発光時の発光量は電力消費低減その他の目的のため、フル発光における発光量よりも少なく設定されている。したがって、任意の被写体に対して実際に照射される予備発光により得られた画像データの平均値ＶＰは、上記ＶＦより小さい値となる。
【００３９】
一方、上記表１に示したＬＵＴは、フル発光を基準にした相対発光量と発光時間との関係を示した表である。
【００４０】
したがって、上記実際に照射される予備発光により得られた画像データの平均値ＶＰをもって、直ちに上記ＬＵＴより本発光時の発光量を求めることはできない。
【００４１】
本実施形態では、以下の手順で実際の相対発光量を求め、さらに、上述したように該相対発光量に対応する発光時間で本発光を行う。
【００４２】
いま、フル発光の予備発光により得られた画像データの平均値をＶＦ、実際に照射される予備発光により得られた画像データの平均値をＶＰとすると、
Ｋ＝ＶＦ／ＶＰ      ……（１）
の値Ｋ（Ｋ＞１）は、被写体に拠らず一定の値となるものであり、この値は予めＲＯＭ１６等に記憶させておくことができる。
【００４３】
したがって、上記任意の被写体に予備発光を行ったときに得られる画像データをフル発光に対する画像データに換算すると、
ＶＦ＝Ｋ・ＶＰ
となる。
【００４４】
結局、上記相対発光量Ｓは、
Ｓ＝ＶＭ／（Ｋ・ＶＰ）      ……（２）
となる。
【００４５】
この（２）式で得られた相対発光量Ｓから、上記ＬＵＴを参照して発光時間を求め、該発光時間を制御することで所望の発光量を得る。
【００４６】
本第１の実施形態のストロボ装置によると、上記ＬＵＴにおける相対発光量を等比級数的に配列し、この表に基づき発光時間を制御することで、上記配列を等差級数的に配列した場合に比べ、少ない記憶容量で相対発光量の大きさによらず均一な高精度の制御が可能となる。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４８】
この第２の実施形態のストロボ装置は、その構成は基本的に上記第１の実施形態と同様であるが、逆光検出手段をさらに備えていることを特徴とする。その他の構成は上記第１の実施形態と同様であるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００４９】
ここで、上記逆光検出手段について説明する。
本第２の実施形態における測光手段は、ＣＣＤ３の全画面を６４の領域に分割し、各領域ごとにハード的に各画素データが平均化されたデータを撮像素子より求めている。そして、逆光検出は、図４に示すように６４分割された領域のうち中央部の４領域（斜線部で示す）の画像データの平均値と、当該領域以外の領域における画像データの平均値との比が所定以下の値のとき逆光と判断することで行う。
【００５０】
なお、撮影被写体が逆光状態のときは、上記中央部の４領域で測光を行うが、撮影被写体が逆光状態以外の通常の状態にあるときは、それよりも広い領域で測光する。本実施形態においては上記測光領域の大きさの切換はＣＰＵ８からの制御信号に基づき行われるが、このような切換は行わずに必要な測光領域の信号のみ処理し、実質的に測光領域の大きさを選択するようにしても良い。
【００５１】
ところで、従来、逆光下における撮影時には外光の影響を皆無にすることができないためアンダー露光になる場合があった。これにより、実際に撮影される画像は被写体が暗く写っていまうという不具合が生じていた。
【００５２】
すなわち、上記第１の実施形態の説明における（２）式において、任意の被写体に対して予備発光を行って得られた画像データの平均値ＶＰは、実際は予備発光に基づく光だけによる出力値ＶＰＡに自然光だけによる出力値ＶＰＢを加算したものである。すなわち、相対発光量Ｓは、
Ｓ＝ＶＭ／｛Ｋ（ＶＰＡ＋ＶＰＢ）｝      ……（３）
となる。
【００５３】
入射する外光が通常の場合であると、上記ＶＰＢの値はＶＰＡに対して十分小さく、相対発光量Ｓへの影響は無視できる。しかし、逆光時は、自然光が強く上記ＶＰＢの値が相対的に大きくなるため、実際に被写体に照射するに必要な相対発光量が本来必要とされる値より低い値になってしまう虞がある。
【００５４】
本第２の実施形態のストロボ装置はかかる事情を考慮し、逆光下における撮影時においても、被写体が暗く写ることなく適正露光で撮影を行い得ることを特徴とする。
【００５５】
すなわち、上記逆光検出手段により逆光と判断したとき、相対発光量Ｓ’は、
Ｓ’＝ＶＭ’／｛Ｋ（ＶＰＡ＋ＶＰＢ）｝      ……（４）
ただし、ＶＭ’＞ＶＭ
とし、逆光時には、通常時より本発光の発光量を大きくする。
【００５６】
このように、本第２の実施形態によると、逆光時に本発光時の発光量を変更し、逆光による検出誤差を補正し、適性露光での撮影を可能にするという効果を奏する。
【００５７】
なお、本第２の実施形態においては、上記第１の実施形態において採用した、相対発光量を等比級数的に配列したＬＵＴを用いることは必ずしも必須の要件ではなく、従来の等差級数的な配列に準じて記憶された相対発光量と発光時間との関係を表わすＬＵＴを用いても良い。
【００５８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００５９】
この第３の実施形態のストロボ装置は、その構成は基本的に上記第１の実施形態と同様であるが、予備発光時の露光時間を本発光時の露光時間よりも短く設定することを特徴とする。その他の構成は上記第１の実施形態と同様であるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００６０】
ところで、予備発光時においては、予備発光による反射光から得られる測光データのみを得るのが望ましいが、予備発光時の露光時間を本発光時の露光時間と等しくした場合を想定すると、図５に示すように、外光の影響が大きく測光誤差が大きくなる虞がある。
【００６１】
本第３の実施形態のストロボ装置は、かかる点を考慮してなされており、予備発光時の露光時間を本発光時の露光時間よりも短く設定することで、外光より予備発光の発光量を相対的に大きくし、検出精度を向上することを特徴とする。
【００６２】
図５は、本第３の実施形態のストロボ装置において、予備発光および本発光時における発光強度特性に対する予備発光時および本発光時の露光時間の関係を示した線図である。
【００６３】
図に示すように、本第３の実施形態のストロボ装置においては、本発光時の露光時間に対して予備発光時の露光時間を短く設定している。これにより、相対的に外光より予備発光の発光量が大きくなり、検出精度が向上する。
【００６４】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００６５】
この第４の実施形態のストロボ装置は、その構成は基本的に上記第１の実施形態と同様であるが、上記第２の実施形態の如く逆光検出手段を有し、通常の外光が入光している場合と逆光が入光している場合とで予備発光の露光時間を変化させていることを特徴とする。その他の構成は上記第１の実施形態と同様であるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００６６】
図６は、本第４の実施形態のストロボ装置において、通常の予備発光時における露光時間と逆光時の予備発光時における露光時間との関係を示した線図である。
【００６７】
この実施形態のストロボ装置は、上記第２の実施形態と同様の逆光検出手段と有し、この逆光検出手段で逆光を検出した際には、図６示すように、予備発光時の露光時間を通常に対して短く設定する。
【００６８】
逆光時は通常時と比べて外光の光量が大きく（図６参照）、露光時間を長くすると予備発光時により外光の影響を受けやすくなり検出値精度が低下する。本実施形態はかかる事情を考慮し、逆光時には予備発光の露光時間をより短くすることで精度向上を図り、不適正な露光撮影防止に貢献する。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高精度な本発光制御が可能となるストロボ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるストロボ装置の構成を示したブロック図である。
【図２】上記第１の実施形態のストロボ装置において、予備発光に基づく本発光の発光量演算動作および撮像動作を示したフローチャートである。
【図３】一般のストロボの発光強度と発光時間との関係を示した線図である。
【図４】本発明の第２の実施形態のストロボ装置における逆光検出手段を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施形態のストロボ装置において、予備発光および本発光時における発光強度特性に対する予備発光時および本発光時の露光時間の関係を示した線図である。
【図６】本発明の第４の実施形態のストロボ装置において、通常の予備発光時における露光時間と逆光時の予備発光時における露光時間との関係を示した線図である。
【符号の説明】
１…撮影レンズ
２…シャッタ
３…撮像素子（ＣＣＤ）
４…増幅回路
５…信号処理回路
６…Ａ／Ｄ回路
７…メモリ
８…ＣＰＵ
９…タイミングジェネレータ
１０…シャッタ制御回路
１１…発光量制御回路
１３…ストロボ発光管
１４…ストロボ発光モードスイッチ
１５…レリーズスイッチ
１６…ＲＯＭ
【図１】
0003926897.tif 000003
【図２】
0003926897.tif 000004
【図３】
0003926897.tif 000005
【図４】
0003926897.tif 000006
【図５】
0003926897.tif 000007
【図６】
0003926897.tif 000008