JP2000102025A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像の合成処理やストロボの発光禁止処理を要
することなく、適正なホワイトバランスによる高画質の
ストロボ撮影画像を得ることのできるデジタルカメラを
提供する。 【解決手段】撮像センサ８を介してストロボ発光下で得
られた画像と、ストロボ無発光下で得られた画像との相
関を検出する画像相関検出手段４２と、該画像相関検出
手段の検出結果に基づいて、ストロボ発光下で得られた
画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス制
御手段４３とを備える。ストロボ発光画像とストロボ無
発光画像との相関の有無あるいは相関度に応じて、スト
ロボ発光画像のホワイトバランスを調整するから、画像
の各部分に応じた適正なホワイトバランスの調整を行う
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はデジタルカメラに
関する。

【０００２】

【従来の技術及】デジタルカメラは、撮像センサの分光
感度が固定のため、撮影光源の分光が所定の値からはず
れると色再現性が極端に悪くなる。このため、撮影光源
の分光を判断し、自動的にホワイトバランスを調整する
ことが一般に行われている。

【０００３】しかし、ストロボ撮影（フラッシュ撮影も
含む）では、ストロボの発光量に限界があり、ストロボ
光が届かない部分については定常光の影響を受ける。こ
のような画像に対し、補正値として一律にストロボ用の
ゲイン設定値を用いてホワイトバランスの調整を行う
と、ストロボ光の届かない部分の色再現性が極端に劣化
する。

【０００４】そこで、従来では、ストロボ発光下及びス
トロボ無発光下においてそれぞれの画像を得るととも
に、得られた２枚の画像の中から適正露光部分を選択し
て合成したり、あるいはストロボ撮影時に、全体的にス
トロボ光が届かないと判断した場合は、ストロボを発光
禁止として定常光におけるホワイトバランスの調整処理
を行ったりすることで、対処していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２枚の
画像の適正露光部分を合成するものでは、合成処理が厄
介であるうえ、得られる画像は２枚の画像の部分的組み
合わせの範囲内のものでしかないため、画質向上には限
界があった。

【０００６】また、ストロボを発光禁止とするもので
は、全体的にストロボ光が届かないと判断された場合は
ストロボ撮影が不可能となり、撮影の自由度が制限され
使い勝手が悪いという欠点があった。

【０００７】この発明は、このような技術的背景に鑑み
てなされたものであって、画像の合成処理やストロボの
発光禁止処理を要することなく、適正なホワイトバラン
スによる高画質のストロボ撮影画像を得ることのできる
デジタルカメラの提供を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、撮像センサ
と、該撮像センサを介してストロボ発光下で得られた画
像（以下、ストロボ発光画像という）と、ストロボ無発
光下で得られた画像（以下、ストロボ無発光画像とい
う）との相関を検出する画像相関検出手段と、該画像相
関検出手段の検出結果に基づいて、前記ストロボ発光画
像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス制御
手段と、を備えたことを特徴とするデジタルカメラによ
って解決される。

【０００９】このデジタルカメラによれば、ストロボ発
光画像とストロボ無発光画像との相関の有無あるいは相
関度に応じて、ストロボ発光画像のホワイトバランスの
調整が行われるから、画像の各部分に応じた適正なホワ
イトバランス調整が行われ、良好な画質のストロボ撮影
画像が得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態であ
るデジタルカメラにおける主要機構部分と、その電気的
構成を示すブロック図である。

【００１１】デジタルカメラ１は、銀塩一眼レフカメラ
を利用して構成されたカメラ本体２を有し、このカメラ
本体２の前面に撮像レンズユニット３が装着され、撮像
レンズユニット３には撮像レンズ４と絞り５等が配設さ
れている。

【００１２】撮像レンズ４の光路方向後方には、銀塩一
眼レフカメラにおけるクイックリターンミラーの位置に
ハーフミラーＭ１が配置され、さらにこのハーフミラー
Ｍ１の光路方向後方にはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕ
ｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）からなる撮像センサ８が配置
されている。また、この撮像センサ８の前面には、光学
ローパスフィルタ１８が配設されている。

【００１３】一方、上記ハーフミラーＭ１の上方位置に
おいて、カメラ本体２には銀塩カメラのファインダー部
相当部位９が形成されており、このファインダー部相当
部位９には、フォーカシングスクリーン１０を介してペ
ンタ形プリズム１１が配置され、さらにプリズム１１の
後方には接眼部１３が配置されている。

【００１４】前記ハーフミラーＭ１は、撮影レンズ４か
らの光学像の一部を撮像センサ８へ向かわせ、一部をフ
ォーカシングスクリーン１０へ向かわせる。また、前記
プリズム１１は、フォーカシングスクリーン１０に結像
した光学像を反転縮小して、接眼部１３へと向かわせ
る。

【００１５】カメラ本体２の背面には、前記撮像センサ
８の出力に基いて得られた画像を表示する液晶表示器か
らなる表示部１６が設けられており、この表示部１６に
プレビュー画像が表示され、撮影前に被写体像を確認で
きるようになっている。

【００１６】前記カメラ本体２の上部には、ストロボ１
５が装着され、撮影タイミングに同期して発光できるよ
うになっている。

【００１７】また、図示は省略したが、ファインダー部
相当部位９内には、被写体光を受領して被写体までの距
離を検出し、前記撮影レンズ４を自動合焦させるための
測距センサが設けられ、またカメラ本体２内には、同じ
く被写体光を受領する測光センサが設けられている。こ
の測光センサで得られた光量データに基づいて、カメラ
ＣＰＵ２０で露出データが演算され、絞り５の絞り値及
び撮像センサ８の蓄積時間が決定される。ただし、スト
ロボ撮影モードにおいては、これらの露光パラメータと
しては予め設定した値が用いられる。

【００１８】前記カメラ制御ＣＰＵ２０は、カメラ本体
２の各部品を制御するものである。具体的には、上記絞
り５を制御ドライバ２１を介して制御し、撮像センサ８
をタイミングジェネレータ（センサドライブ）２２を介
して制御し、ストロボ１５をストロボ制御回路２５を介
して制御する。

【００１９】このカメラ制御ＣＰＵ２０には、カメラ操
作スイッチ２４が接続されている。カメラ操作スイッチ
２４は、シャッターボタンや電源スイッチなどを含む。

【００２０】前記撮像センサ８は、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の原色透過フィルターが画素単位に市
松模様に張られたエリアセンサであり、撮像レンズ４に
よる被写体の光学像を、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号
（各画素で受光された画素信号の信号列からなる信号）
に光電変換して出力する。この撮像センサ８は全画素読
み出しタイプのものが用いられている。

【００２１】タイミングジェネレータ２２は、カメラ制
御ＣＰＵ２０から送信される基準クロックに基づき撮像
センサ８の駆動制御信号を生成し出力するものである。
タイミングジェネレータ２２は、例えば積分開始／終了
（露出開始／終了）のタイミング信号、各画素の受光信
号の読出制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送
信号等）等のクロック信号を生成し、図示しないドライ
バを介して撮像センサ８に出力する。

【００２２】撮像センサ８の出力は、ＣＤＳ（相関二重
サンプリング）回路８１、ＡＧＣ（オートゲインコント
ロール）回路８２、Ａ／Ｄ変換器８３によって信号処理
される。ＣＤＳ回路８１は画像信号のノイズの低減を行
い、ＡＧＣ回路８２はゲイン調整により画像信号のレベ
ル調整を行う。Ａ／Ｄ変換器８３は、ＡＧＣ回路８２で
正規化されたアナログ信号を１０ビットのデジタル信号
に変換するものである。

【００２３】４０は上記Ａ／Ｄ変換器８３の出力を画像
処理して画像ファイルを形成する画像処理部であり、画
像処理ＣＰＵにより制御される。

【００２４】画像処理部４０に取り込まれたＡ／Ｄ変換
器８３からの信号は、撮像センサ８からの読み出しに同
期して画像メモリー６１に書き込まれ、以後この画像メ
モリー６１のデータをアクセスして各ブロックの処理を
行うものとなされている。

【００２５】画像処理部４０において、画素補間ブロッ
ク４１は、所定の補間パターンで画素補間を行うブロッ
クであり、この実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素をそれ
ぞれのフィルターパターンでマスキングした後、高帯域
まで画素を持つＧについてはメディアン（中間値）フィ
ルターで周辺４画素の中間２値の平均値に置換し、Ｒ、
Ｂに関しては平均補間して、それぞれの出力を得る。

【００２６】相関検出ブロック４２は、ストロボ撮影時
に、ストロボ発光画像とストロボ無発光画像を比較して
両画像の相関度を検出するものである。詳しくは後述す
る。

【００２７】ホワイトバランス制御ブロック４３は、上
記画素補間ブロック４１あるいは相関検出ブロック４２
の各Ｒ、Ｇ、Ｂ出力を独立にゲイン補正して、Ｒ、Ｇ、
Ｂのホワイトバランス調整を行うものである。定常光下
での撮影モードにおいては、ホワイトバランスは、撮影
被写体から本来白色と思われる部文を輝度、彩度データ
等から推測し、その部分のＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの平均、
Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇを求め、Ｒ、Ｂの補正ゲインとしてい
る。なお、ホワイトバランス制御ブロック４３によるス
トロボ撮影時のホワイトバランス調整処理の詳細につい
ては後述する。

【００２８】ガンマ補正ブロック４４は、ホワイトバラ
ンス制御ブロック４３でホワイトバランスを調整された
各Ｒ、Ｇ、Ｂ出力に対して非線形変換を行うものであ
り、表示部１６に適した階調変換が行われる。

【００２９】ガンマ補正された画像データは、画像メモ
リ６１に格納される。

【００３０】ビデオエンコーダー４６は、画像メモリ６
１に格納された上記データを呼び出してＮＴＳＣ／ＰＡ
Ｌにエンコードし、表示部１６に表示する。プレビュー
時には、画像は所定のフレーム周期で更新され、動画レ
ートで表示部１６に表示されるようになっている。一
方、撮影後には、撮影画像が表示部１６に表示され、所
定時間後に再びプレビュー状態に復帰する構成となって
いる。

【００３１】画像圧縮ブロック４５は、得られた撮影画
像について、画像データを画像メモリ６１から呼び出し
て圧縮処理を行うもので、撮影画像は圧縮後はメモリカ
ードドライバ４７を介してメモリカード６２に記録され
る。

【００３２】なお、メモリカード６２はデジタルカメラ
１のカメラ本体２の所定部位に着脱自在に装着されるよ
うになっている。

【００３３】次に、図１〜３に示したデジタルカメラ１
の動作を説明する。

【００３４】まず、定常光下での撮影モードにおいて、
シャッターボタンが半押しされると、撮像レンズ４及び
絞り５を通って入射した光の一部は、カメラ本体２内の
ハーフミラーＭ１によってその光路Ｌを上方へと変更さ
れ、フォーカシングスクリーン１０に結像したのち、ペ
ンタ形プリズム１１によって反転縮小され、接眼部１３
へと向かう。これにより、撮影者は接眼部１３を通して
被写体像を視認することができる。

【００３５】一方、撮像レンズ４及び絞り５から入射し
た光の一部は、ハーフミラーＭ１を透過し撮像センサ８
に結像する。結像した光学像は、撮像センサ８によって
光電変換される。光電変換された信号はバッファを介し
て出力されたのち、ＣＤＳ回路８１、ＡＧＣ回路８２、
Ａ／Ｄ変換器８３により所定の信号処理を施され、画像
処理部４０に取り込まれるとともに、撮像センサ８の読
み出しに同期して画像メモリ６１に書き込まれる。

【００３６】画像メモリ６１に書き込まれた画像データ
は、画像処理部４０の画素補間ブロック４１、カラーバ
ランス制御ブロック４３、ガンマ補正ブロック４４で、
前述したような画素補間処理、ホワイトバランスの調
整、ガンマ補正処理がそれぞれ施され、再度画像メモリ
６１に格納される。なお、定常光下での撮影モードで
は、ホワイトバランスの補正ゲイン値は、前回のプレビ
ュー画像の画像データに基づいて演算決定されている。

【００３７】そして、画像データは画像メモリ６１から
読み出されてビデオエンコーダ４４でＮＴＳＣ／ＰＡＬ
にエンコードされたのち、ボディ本体２背面の表示部１
６に出力されプレビュー画像として表示される。このよ
うな動作が所定のフレーム周期で繰り返される結果、表
示部１６に表示される画像は前記フレーム周期で更新さ
れる。

【００３８】シャッターボタンが全押しされると、その
ときに撮像センサ８に取り込まれ、上記と同じ処理を施
され画像メモリ６１に格納された画像が、ビデオエンコ
ーダー４６を介して撮影画像として表示部１６に表示さ
れる。同時に、画像圧縮ブロック４５で画像圧縮された
のち、メモリカードドライバー４７を介してメモリカー
ド６２に記録される。

【００３９】次に、ストロボ撮影モードにおける動作を
説明する。なお、ストロボ撮影モードでは、絞り５の絞
り値、撮像センサー８の蓄積時間等の露光パラメータ、
及びＡＧＣ回路８２におけるゲインは、ストロボ１５に
応じて予め設定された設定値を用いる。

【００４０】シャッターボタンが全押しされるまでの動
作は、定常光下での撮影モードの場合と同じである。

【００４１】シャッターボタンが全押しされると同時的
に、ストロボ１５が発光し、撮像レンズ４及び絞り５を
通過した光学像が撮像センサ８に結像され、光電変換さ
れる。光電変換された信号はバッファを介して出力され
る。

【００４２】撮像センサ８からの信号は、ＣＤＳ回路８
１、ＡＧＣ回路８２、Ａ／Ｄ変換器８３により所定の信
号処理を施されたのち、画像処理部４０に取り込まれる
とともに、撮像センサ８の読み出しに同期して画像メモ
リ６１に書き込まれる。

【００４３】画像メモリ６１には、シャッターボタンが
レリーズされる直前の、定常光下におけるプレビュー用
画像データ（ストロボ無発光画像の画像データ）も記憶
されている。また、この画像と前記レリーズによるスト
ロボ発光画像とは被写体がほぼ一致している。

【００４４】次に、画像メモリ６１に記憶されている、
ストロボ発光画像（図２（ａ）に示す）及びストロボ無
発光画像（図２（ｂ）に示す）について、それぞれ画素
補間ブロック４１で前述した画素補間処理を行ったの
ち、両画像の相関度を相関検出ブロック４２で検出す
る。画像の相関度は、各画像データの同一アドレスにお
ける画素の信号レベルの違いを検出することにより、画
素毎に行う。ストロボ光が直射された部分の画素は輝度
が高くなっているが、ストロボ発光画像における画素の
信号レベルが、ストロボ無発光画像における画素の信号
レベルよりも５０％以上変化している場合を、相関度０
とする。そして、５０％〜０％の変化量に対して相関度
を０〜１００％の範囲で比例換算する。図２（ｃ）に相
関のあるエリアを、図２（ｄ）に相関のないエリアを示
す。

【００４５】次に、ホワイトバランス制御ブロック４３
は、各画素に対してホワイトバランスを調整する。

【００４６】ところで、ストロボ撮影モードに対し、ホ
ワイトバランスの補正ゲイン値をストロボに応じた固有
の設定値にした場合、図３（ａ）のように、ストロボ光
が被写体に完全に届いた状態では、良好なホワイトバラ
ンスの調整を行うことができる。しかし、ストロボ光が
届かない部分があると、前記設定された補正ゲイン値で
ホワイトバランスを調整すると、図３（ｂ）のように、
ストロボ光が届かない遠景部分（人物像を除く部分）に
エラーを生じる。

【００４７】そこで、ホワイトバランス制御ブロック４
３は、上記相関検出ブロック４２で検出した相関度に応
じてホワイトバランスを調整する。

【００４８】表１に、相関度とホワイトバランス（Ｗ
Ｂ）の補正値との対応関係を示す。

【００４９】

【表１】 表１からわかるように、画像相関無しの場合はストロボ
光のみが直射されている状況であり、このためホワイト
バランスの調整は、前述したストロボ撮影用のゲイン設
定値を用いて行う。画像相関度１〜２０％の場合は、ス
トロボ光と定常光とのミックス光であるが、ストロボ光
の割合が大きいため、やはりストロボ撮影用のゲイン設
定値を用いる。

【００５０】画像相関度が２１〜４０％、４１〜６０
％、６１〜８０％の場合は、ストロボ光と定常光とのミ
ックス光であるものの、ストロボ光の割合がだんだんと
少なくなっているため、これに応じて、ストロボ撮影用
のゲイン設定値Ａの７０％、５０％、３０％分とストロ
ボ発光直前の前記ストロボ無発光画像に基いて演算され
たゲイン値Ｂの３０％、５０％、７０％分と、をそれぞ
れ加算した数値をゲイン値として用いる。

【００５１】画像相関度が８１〜９９％の場合は、スト
ロボ光と定常光とのミックス光であるが、定常光の割合
が大きいため、前記ストロボ無発光画像に基くゲイン値
を用いる。画像相関度が１００％の場合は、ストロボ光
はなく定常光のみであるため、やはりストロボ無発光画
像に基くゲイン値を用いる。

【００５２】表１に示したような各相関度に対応した補
正値で、ストロボ発光画像のホワイトバランスを調整す
る。これにより、ストロボ光の届かない遠景を含む被写
体をストロボ撮影した場合であっても、色再現性に優れ
た画像が得られる。

【００５３】ホワイトバランスの調整後、画像データは
ガンマ補正ブロック４４でガンマ補正され、画像メモリ
６１に格納されるとともに、画像メモリ６１から読み出
され、ビデオエンコーダー４６を介して撮影画像として
表示部１６に表示される。同時に、画像圧縮ブロック４
５で画像圧縮されたのち、メモリカードドライバー４７
を介してメモリカード６２に記録される。

【００５４】なお、以上の実施形態では、ストロボ発光
画像とストロボ無発光画像との相関度に応じてホワイト
バランスのゲイン値を段階的に設定し、ストロボ発光画
像のホワイトバランスを調整した場合を示したが、両画
像の相関の有無のみを判別して、相関なしの部分に対し
てはストロボ撮影用のゲイン設定値を用い、相関ありの
部分に対しては前記ストロボ無発光画像に基くゲイン値
を用いるものとしても良い。

【００５５】

【発明の効果】この発明は、上述の次第であるから、ス
トロボ発光画像とストロボ無発光画像との相関の有無あ
るいは相関度に応じて、ストロボ発光画像のホワイトバ
ランスを調整するから、画像の各部分に応じた適正なホ
ワイトバランスの調整を行うことができ、良好な画質の
ストロボ撮影画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係るデジタルカメラの
主要機構部分及び電気系を示すブロック図である。

【図２】（ａ）はストロボ無発光画像を示す図、（ｂ）
はストロボ発光画像を示す図、（ｃ）は両画像の相関の
あるエリアを示す図、（ｄ）は両画像の相関のないエリ
アを示す図である。

【図３】（ａ）はストロボ光が被写体に完全に届いた状
態の画像を示す図、（ｂ）はストロボ光が届かない遠景
部分にホワイトバランスエラーを生じた状態の画像を示
す図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・デジタルカメラ ４・・・・・・・・撮像レンズ ５・・・・・・・・絞り ８・・・・・・・・撮像センサ １５・・・・・・・ストロボ ４０・・・・・・・画像処理部 ４２・・・・・・・相関検出ブロック（画像相関検出手
段） ４３・・・・・・・ホワイトバランス制御ブロック（ホ
ワイトバランス制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C065 AA01 AA03 BB02 BB07 BB08 BB12 BB41 CC01 CC09 DD02 DD17 EE02 EE05 EE06 EE12 EE14 FF05 GG03 GG12 GG13 GG18 GG27 GG30 GG44 GG49 5C066 AA01 BA20 CA17 EA04 EA14 EC05 GA01 GB01 HA03 KA12 KD01 KE07 KE19 KM02 KM11 LA02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像センサと、 該撮像センサを介してストロボ発光下で得られた画像
   と、ストロボ無発光下で得られた画像との相関を検出す
   る画像相関検出手段と、 該画像相関検出手段の検出結果に基づいて、前記ストロ
   ボ発光下で得られた画像のホワイトバランスを調整する
   ホワイトバランス制御手段と、 を備えたことを特徴とするデジタルカメラ。