JP2006222637A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体を照明して撮影する撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus that illuminates and shoots a subject.
従来、撮像装置(カメラ等)に用いるストロボ装置として、例えば、ストロボの前面に液晶フィルタを配置し、その液晶フィルタの濃度を、被写体からの反射光の色温度および周囲光の色温度に基づいて制御することにより、ストロボによる照明光の色温度を変更して、撮影画像におけるホワイトバランスの誤差を少なくするようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a strobe device used for an image pickup device (camera or the like), for example, a liquid crystal filter is disposed in front of the strobe, and the density of the liquid crystal filter is determined based on the color temperature of reflected light from the subject and the color temperature of ambient light. It is known that the color temperature of illumination light by a strobe is changed by controlling so as to reduce the white balance error in a photographed image (see, for example, Patent Document 1).
また、複数のフラッシュを用い、各フラッシュの色温度を調整して撮影シーンを場所毎に異なる色温度で照明するマルチフラッシュ撮影システムも知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1に開示のストロボ装置にあっては、被写体を照明するストロボ光の全体の色温度を調整するため、被写体やその背景等の撮影シーンによっては、良好なホワイトバランスが得られない場合がある。
However, in the strobe device disclosed in
これに対し、特許文献2に開示の撮影システムでは、撮影シーンを場所毎に異な色温度で照明できるので、良好なホワイトバランスを得ることができる。しかし、この撮影システムでは、複数のフラッシュを用い、それらの色温度を独立して調整する必要があり、また、更に良好なホワイトバランスを得るためには、より多くのフラッシュを要することになるため、システム構成が複雑で高価になることが懸念される。
On the other hand, in the photographing system disclosed in
したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、簡単かつ安価な構成で、撮影シーンを部分毎に異なる色温度で照明でき、ホワイトバランスの良好な撮像画像が得られる撮像装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such circumstances is to provide an imaging device that can illuminate a scene with different color temperatures for each part and obtain a captured image with good white balance with a simple and inexpensive configuration. There is.
上記目的を達成する請求項1に係る撮像装置の発明は、
撮像素子と、
上記撮像素子に被写体の像を結像させる撮像光学系と、
上記被写体を照明するための光線を放射する光源と、
上記光源からの光線の少なくとも色温度を部分毎に変更可能な複数の変調領域を有する空間変調素子と、
上記空間変調素子の像を被写体位置に結像する投射光学系と、
上記被写体のテスト撮影により上記撮像素子から得られる撮像データに基づいて、上記被写体を上記光源により照明して本撮影する際の部分毎の色温度を含む照明パラメータを設定する照明パラメータ設定部と、
上記照明パラメータ設定部で設定された照明パラメータに基づいて上記空間変調素子の各変調領域における上記光源からの光線の変調を制御する制御部と、
を有することを特徴とするものである。
The invention of an imaging apparatus according to
An image sensor;
An imaging optical system for forming an image of a subject on the imaging element;
A light source that emits light for illuminating the subject;
A spatial modulation element having a plurality of modulation regions capable of changing at least the color temperature of the light beam from the light source for each part;
A projection optical system that forms an image of the spatial modulation element at a subject position;
An illumination parameter setting unit that sets illumination parameters including color temperature for each part when the subject is illuminated with the light source and is actually captured, based on imaging data obtained from the imaging element by test imaging of the subject;
A control unit that controls modulation of light from the light source in each modulation region of the spatial modulation element based on the illumination parameter set by the illumination parameter setting unit;
It is characterized by having.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の撮像装置において、
上記撮像光学系の物体距離と、上記投射光学系の物体距離とを同一に構成したことを特徴とするものである。
The invention according to
The object distance of the imaging optical system and the object distance of the projection optical system are configured to be the same.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の撮像装置において、
上記撮像光学系の撮像画角と、上記投射光学系の投射画角とを同一に構成したことを特徴とするものである。
The invention according to
The imaging field angle of the imaging optical system and the projection field angle of the projection optical system are configured to be the same.
請求項4に係る発明は、請求項1,2または3に記載の撮像装置において、
上記光源、上記空間変調素子および上記投射光学系を有する照明部と、上記撮像素子、上記撮像光学系、上記照明パラメータ設定部および上記制御部を有するカメラ部とを分離可能に構成したことを特徴とするものである。
The invention according to
The illumination unit having the light source, the spatial modulation element, and the projection optical system, and the camera unit having the imaging element, the imaging optical system, the illumination parameter setting unit, and the control unit are configured to be separable. It is what.
請求項5に係る発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置において、
上記撮像素子から得られる撮像データの時間的変化に基づいて上記被写体の動きを検出する動き検出部を有し、
上記照明パラメータ設定部で設定された照明パラメータに対応する上記空間変調素子の変調領域を、上記動き検出部で検出される動きに追従させるよう構成したことを特徴とするものである。
The invention according to
A motion detector that detects the movement of the subject based on temporal changes in imaging data obtained from the imaging device;
The modulation region of the spatial modulation element corresponding to the illumination parameter set by the illumination parameter setting unit is configured to follow the motion detected by the motion detection unit.
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の撮像装置において、
上記撮像素子は、上記テスト撮影時は上記本撮影時よりも低解像度で上記被写体を撮像するよう構成したことを特徴とするものである。
The invention according to claim 6 is the imaging apparatus according to any one of
The image sensor is configured to capture the subject at a lower resolution during the test photographing than at the time of the main photographing.
本発明によると、光源からの光を部分毎に変調可能な空間変調素子を設けて、その像を投射光学系により被写体位置に形成するという簡単かつ安価な構成で、照明光の色温度を部分毎に詳細に制御することができるので、ホワイトバランスの良好な撮像画像を得ることができる。 According to the present invention, the color temperature of the illumination light is partially reduced with a simple and inexpensive configuration in which a spatial modulation element capable of modulating the light from the light source is provided for each part and the image is formed at the subject position by the projection optical system. Since it can be controlled in detail every time, a captured image with good white balance can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施の形態に係る撮像装置の概略構成を示すものである。この撮像装置は、一体または分離可能に結合した照明部1とカメラ部21とを有している。照明部1では、例えば超高圧水銀ランプのような白色の放電ランプからなる光源2からの白色光を、フライアイレンズ3、PS変換素子4および照明光学系5を経てダイクロイックミラー6に入射させて、赤色(R)光を反射、他の光を透過させてR光を分離し、その分離されたR光をミラー7で反射させた後、部分毎に光の強度を変調可能な透過型LCDからなる空間変調素子8Rを透過させて、変調されたR光をダイクロイックプリズム9に入射させる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. This imaging apparatus has an
また、ダイクロイックミラー6を透過した光は、ダイクロイックミラー10に入射させて緑色(G)光を反射、青色(B)光を透過させてG光およびB光を分離し、その分離されたG光を、空間変調素子8Rと同様の透過型LCDからなる空間変調素子8Gを透過させて、変調されたG光をダイクロイックプリズム9に入射させる。
The light transmitted through the dichroic mirror 6 is incident on the dichroic mirror 10 to reflect green (G) light and transmit blue (B) light to separate G light and B light, and the separated G light. Is transmitted through a
また、ダイクロイックミラー10で分離されたB光は、ミラー11および12で順次反射させた後、空間変調素子8R,8Gと同様の透過型LCDからなる空間変調素子8Bを透過させて、変調されたB光をダイクロイックプリズム9に入射させる。
Further, the B light separated by the dichroic mirror 10 is sequentially reflected by the
ダイクロイックプリズム9は、変調されて入射するR光およびB光を反射、G光を透過させてR,G,B光を合成し、その合成光を投射光学系13により、空間変調素子8R,8G,8Bの合成像が被写体位置に結像されるように照射して、被写体14a,14bを照明する。
The dichroic prism 9 reflects the modulated and incident R light and B light, transmits the G light, synthesizes the R, G, and B light, and combines the combined light by the projection
このように、投射光学系13により、被写体位置に空間変調素子8R,8G,8Bの合成像を形成することにより、被写体位置において、空間変調素子8R,8G,8B上に形成した光線の合成変調画像に対応した画像を形成することができる。したがって、被写体位置における照明色や照明強度を部分毎に、例えば図2に示すように、被写体14aに対応する空間変調素子8R,8G,8B上の位置14a′における合成変調画像の色温度を3000Kとし、被写体14bに対応する空間変調素子8R,8G,8B上の位置14b′における合成変調画像の色温度を6000Kとするように詳細に制御することが可能となる。
In this way, the projection
なお、空間変調素子8R,8G,8Bの各々の分割数(画素数)は、照明領域を細かく制御する場合には画素数を多くする等、照明領域をどれだけ細かく制御するかによって決定すればよい。
Note that the number of divisions (number of pixels) of each of the
一方、カメラ部21では、被写体14a,14bの像を撮像光学系22により例えばCCDからなる撮像素子23に結像する。また、カメラ部21には、撮影時に物体距離を測定する測距センサ24を設け、これにより被写体14aまたは14bまでの物体距離を測定して、その測距データに基づいて撮像光学系22のピント調整(フォーカス制御)を行う。
On the other hand, in the
本実施の形態では、撮像光学系22の光学特性と照明部1の投射光学系13の光学特性とを同じにして、測距センサ24からの測距データに基づいて撮像光学系22のピント調整と投射光学系13のピント調整とを行って、撮像光学系22および投射光学系13の物体距離を同じにする。
In the present embodiment, the optical characteristics of the imaging
なお、撮像光学系22および投射光学系13は、好ましくは、両者の画角も同一にし、また、ズーム機能を有する場合には、両者が連動するように構成する。
Note that the imaging
図3は、本実施の形態に係る撮像装置の回路構成を示すブロック図である。本実施の形態の撮像装置は、光源2を点灯する発光回路31、空間変調素子8R,8G,8Bを駆動する駆動回路32、投射光学系13をピント調整する投射光学系制御回路33、撮像素子23からの撮像データを格納するメモリ35、撮像光学系22をピント調整する撮像光学系制御回路36、ホワイトバランス演算部37、被写体の動きを検出する動き検出部38、被写体の色温度分布や照明強度分布等の照明パラメータを設定する照明パラメータ設定部39、測距センサ24からの測距データおよび撮像素子23からの撮像データを入力して全体の動作を制御する制御回路40を有している。なお、照明パラメータ設定部39は、図示しないが、撮像した画像を表示する画像表示部を有している。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment. The image pickup apparatus according to the present embodiment includes a
また、本実施の形態では、照明部1側に、投射光学系制御回路33により駆動制御されて、撮影時のみ選択的に被写体を照明する光線シャッタ41が設けられており、カメラ部21側には、撮像光学系制御回路36により駆動制御されて、撮影時に高速な被写体の動きに対して撮像データが流れにくくするための光線シャッタ42が設けられている。なお、照明部1とカメラ部21とを分離可能に構成する場合には、例えば、発光回路31、駆動回路32および投射光学系制御回路33は照明部1側に設け、メモリ35、撮像光学系制御回路36、ホワイトバランス演算部37、動き検出部38、照明パラメータ設定部39および制御回路40はカメラ部21側に設けることができる。
Further, in the present embodiment, a
以下、本実施の形態に係る撮像装置の概略動作について、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。 The schematic operation of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
先ず、被写体14a,14bのテスト撮影を実施する(ステップS1)。このテスト撮影では、測距センサ24からの測距データに基づいて制御回路40を介して投射光学系制御回路33により投射光学系13のピント調整を行うと共に、撮像光学系制御回路36により撮像光学系22のピント調整を行って、撮像光学系22および投射光学系13の物体距離を同一に調整し、その状態で被写体14a,14bを撮影して、そのテスト撮像データをメモリ35に格納する。
First, test photographing of the
なお、このテスト撮像の際は、照明部1により被写体14a,14bを照明しなくてもよいが、照明する場合には、発光回路31により光源2を点灯させ、その光源2からの光を、一様な色温度分布および照明強度分布となるように、予め設定した照明パラメータに基づいて空間変調素子8R,8G,8Bにより変調して被写体14a,14bを照明する。
In this test imaging, the
その後、ホワイトバランス演算部37において、メモリ35に格納されたテスト撮像データに基づいてホワイトバランス(RGBゲイン)を演算する。なお、テスト撮影の際、被写体14a,14bを照明部1により照明した場合には、その際の予め設定された照明パラメータを補正データとして用いてホワイトバランスを演算する。
Thereafter, the white
テスト撮像データのホワイトバランスを演算したら、そのホワイトバランスに基づいてテスト撮像データを調整して、テスト画像を照明パラメータ設定部39の画像表示部に表示する。
When the white balance of the test imaging data is calculated, the test imaging data is adjusted based on the white balance, and the test image is displayed on the image display unit of the illumination
次に、照明パラメータ設定部39において、画像表示部に表示されたテスト画像を撮影者により参照して、本撮影時に部分毎の色温度の変更や、部分毎の光強度の変更すなわち部分毎に光量過多もしくは光量不足による露出条件の変更が必要か否かを判断し、変更する場合は、部分毎の照明色温度および照明光強度の照明パラメータを設定する(ステップS2)。ここで、光強度を部分毎に変更する一態様としては、テスト画像の強度分布に基づいて、明暗ムラをなくすように、照明光の強度を暗部では高く、明部では低く設定する。
Next, the illumination
本撮影時の照明パラメータの設定が終了したら、その照明パラメータを補正データとして、再度、ホワイトバランス演算部37においてホワイトバランスを演算する。
When the setting of the illumination parameter at the time of the main photographing is completed, the white balance is calculated again by the white
その後、設定された照明パラメータに基づいて制御回路40により、空間変調素子8R,8G,8Bの各々の出力画像を作成し(ステップS3)、それらの出力画像を駆動回路32により対応する空間変調素子8R,8G,8Bに表示した状態で、発光回路31により光源2を点灯させ(ステップS4)、その光源2の点灯に同期して被写体14a,14bの本撮影を実施する(ステップS5)。
After that, the
この本撮影によって得られた撮像データは、ホワイトバランス演算部37において最終的に求めたホワイトバランスに基づいて調整してメモリ35に格納する。
The imaging data obtained by the actual photographing is adjusted based on the white balance finally obtained by the white
なお、動き検出部38は、特に、連写や動画撮像において、連続して撮像されたデータの前後の画像を比較して動きを検出するもので、この動き検出部38により被写体の動きが検出された場合には、照明パラメータ設定部39で設定した部分毎の照明パラメータを動きに合わせてリアルタイムに追従させる。
The
本実施の形態によれば、照明部1に、光源2からの光を部分毎に変調可能な空間変調素子8R,8G,8Bを設けて、それらの合成像を投射光学系13により被写体位置に形成するという簡単かつ安価な構成で、被写体位置において、空間変調素子8R,8G,8B上に形成した光線の合成変調画像に対応した画像を形成することができ、これにより照明光の色温度を部分毎に詳細に制御することができるので、ホワイトバランスの良好な撮像画像を得ることができる。しかも、測距センサ24からの測距データに基づいて撮像光学系22および投射光学系13のピント調整を行うようにしたので、調整も容易にできる。
According to the present embodiment, the
(第2実施の形態)
図5は、本発明の第2実施の形態に係る撮像装置の要部の概略構成を示すものである。
本実施の形態は、第1実施の形態において、照明部1の3板の空間変調素子8R,8G,8Bに代えて、RGBのカラー透過型LCDからなる単板の空間変調素子8を用い、光源2からの光をフライアイレンズ3、PS変換素子4および照明光学系5を経て空間変調素子8により変調透過させて、その変調された光を投射光学系13により、空間変調素子8の像が被写体位置に結像されるように照射して、被写体を照明するようにしたものである。その他の構成および作用効果は、第1実施の形態と同様であるので説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows a schematic configuration of a main part of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In this embodiment, instead of the three
本実施の形態の場合、空間変調素子8は、各画素にRGBのカラーフィルタが構成されてカラー化されているので、色温度制御の単位領域はRGB3画素分となるが、第1実施の形態のようにR,G,Bの3板の空間変調素子を用いる場合に比べて、照明部1をより簡単かつ安価にできると共に、色温度の制御も容易になる利点がある。
In the case of the present embodiment, since the spatial modulation element 8 is colored by forming an RGB color filter in each pixel, the unit region for color temperature control is equivalent to three RGB pixels, but the first embodiment Compared with the case where the three-plate spatial modulation elements of R, G, and B are used as described above, there are advantages that the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、テスト撮影は、本撮影時よりも撮像素子23を低解像度として行うこともできる。このようにすれば、画像処理の負担を軽減でき、処理速度の向上が図れる。また、本発明は、面順次方式によりカラー画像を撮像する場合にも有効に適用することができる。さらに、空間変調素子は、透過型LCDに限らず、反射型LCD(LCOS)やDMDを用いることもできる。また、色温度の制御は、RGBの3色に限らず、4色以上の多原色を用いて行うこともできる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible. For example, the test imaging can be performed with the
1 照明部
2 光源
3 フライアイレンズ
4 PS変換素子
5 照明光学系
6,10 ダイクロイックミラー
7,11,12 ミラー
8R,8G,8B,8 空間変調素子
9 ダイクロイックプリズム
13 投射光学系
14a,14b 被写体
21 カメラ部
22 撮像光学系
23 撮像素子
24 測距センサ
31 発光回路
32 駆動回路
33 投射光学系制御回路
35 メモリ
36 撮像光学系制御回路
37 ホワイトバランス演算部
38 動き検出部
39 照明パラメータ設定部
40 制御回路
41,42 光線シャッタ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記撮像素子に被写体の像を結像させる撮像光学系と、
上記被写体を照明するための光線を放射する光源と、
上記光源からの光線の少なくとも色温度を部分毎に変更可能な複数の変調領域を有する空間変調素子と、
上記空間変調素子の像を被写体位置に結像する投射光学系と、
上記被写体のテスト撮影により上記撮像素子から得られる撮像データに基づいて、上記被写体を上記光源により照明して本撮影する際の部分毎の色温度を含む照明パラメータを設定する照明パラメータ設定部と、
上記照明パラメータ設定部で設定された照明パラメータに基づいて上記空間変調素子の各変調領域における上記光源からの光線の変調を制御する制御部と、
を有することを特徴とする撮像装置。 An image sensor;
An imaging optical system for forming an image of a subject on the imaging element;
A light source that emits light for illuminating the subject;
A spatial modulation element having a plurality of modulation regions capable of changing at least the color temperature of the light beam from the light source for each part;
A projection optical system that forms an image of the spatial modulation element at a subject position;
An illumination parameter setting unit that sets illumination parameters including color temperature for each part when the subject is illuminated with the light source and is actually captured, based on imaging data obtained from the imaging element by test imaging of the subject;
A control unit that controls modulation of light from the light source in each modulation region of the spatial modulation element based on the illumination parameter set by the illumination parameter setting unit;
An imaging device comprising:
上記照明パラメータ設定部で設定された照明パラメータに対応する上記空間変調素子の変調領域を、上記動き検出部で検出される動きに追従させるよう構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置。 A motion detector that detects the movement of the subject based on temporal changes in imaging data obtained from the imaging device;
5. The structure according to claim 1, wherein the modulation region of the spatial modulation element corresponding to the illumination parameter set by the illumination parameter setting unit is configured to follow the motion detected by the motion detection unit. The imaging device according to claim 1.
The imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein the imaging device is configured to capture the subject at a lower resolution at the time of the test photographing than at the time of the main photographing.
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