JP2006259171A - Imaging apparatus, digital still camera, and imaging method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、R、G、B3色の発光ダイオードを照明光源として用いる撮像装置、デジタルスチルカメラ及び撮像方法に関する。 The present invention relates to an imaging device, a digital still camera, and an imaging method that use R, G, and B light emitting diodes as illumination light sources.
キセノン管を照明光源とし、この照明光源を制御する撮像装置が特許文献1、2、3に記載されている。これに対し、近年、照明手段として、R、G、Bの3原色の高輝度LEDが実用化され、カメラ付き携帯電話の補助光装置などに使用されてきている。
カメラの補助光として用いられてきた従前からのキセノン管を用いた補助光装置とLED補助光とを比較すると、前者は大容量のコンデンサを数秒かけて充電し、一瞬で電荷を放出するので、静止画の撮影にしか使用できないのに対し、後者は基本的に充電時間という概念がなく、連続的に点灯させたり、パルス点灯させたりすることができるので、動画の補助光として使用することができるなどの利点がある。 When comparing the auxiliary light device using a conventional xenon tube that has been used as auxiliary light for cameras with LED auxiliary light, the former charges a large-capacity capacitor over a few seconds and releases the charge in an instant. While the latter can be used only for still image shooting, the latter basically has no concept of charging time, and can be lit continuously or pulsed, so it can be used as auxiliary light for moving images. There are advantages such as being able to.
また、キセノン管を用いた補助光の場合、キセノンガスのガス圧や、コンデンサの充電電圧によって多少補助光の色温度を変えることができるものの、基本的にはキセノンガスの物性的特性により決まるので、約6000°K付近から大きく色温度を変えるということができないものとなっている。 In the case of auxiliary light using a xenon tube, although the color temperature of the auxiliary light can be changed somewhat depending on the gas pressure of the xenon gas and the charging voltage of the capacitor, it is basically determined by the physical characteristics of the xenon gas. The color temperature cannot be changed greatly from around 6000 ° K.
従って、被写体の距離が比較的近く、外光に対して補助光が支配的になることが可能な場合は、その被写体に対してホワイトバランスをとることはできても、同じ画角内に距離が遠く補助光を照射しても外光の方が支配的になるような被写体があった場合には、ホワイトバランスをとることができない問題がある。例えば、近くの人物を蛍光灯光源の奥行きのある室内で撮影の場合、キセノン管の補助光の色は青っぽく、蛍光は黄緑っぽくなっていたとすると、近くの人物に対してキセノン管の色温度でホワイトバランスをとると、補助光が蛍光灯の照度に対して低い背景はより黄色くなるため、全体的な画像として不自然な色合いになることがあった。
特許文献4においては、R、G、BのLEDの発光量の比を制御する手段と、色温度センサとを具備し、色温度センサで検出された被写界の色温度になるように、それぞれのLEDの発光量を制御するカメラが開示されている。このような調整を行うことにより、被写体と背景との色合いを揃えて全体として違和感のない画像とすることを可能としている。 In Patent Document 4, a means for controlling the ratio of light emission amounts of R, G, and B LEDs and a color temperature sensor are provided so that the color temperature of the object scene detected by the color temperature sensor is obtained. A camera for controlling the light emission amount of each LED is disclosed. By performing such adjustment, it is possible to obtain an image that does not feel uncomfortable as a whole by matching the colors of the subject and the background.
一方、図2に示すように、R,G,Bそれぞれの色のLEDに対し、同じ量の順電流を供給しても、得られる光度はそれぞれ異なるという特性がある。一般的に同じチップサイズのLEDであれば、電流が少ない内は、Gの輝度が高く、続いてR、次にBの順になる。しかし、電流を増やしていくと、R>G>Bとなり、最大の輝度を出力できるのはRとなっている。従って、外光の色温度に関係なく、補助光の光量を最大限に引き出すようにし、到達距離を優先させることも可能である。そのようにすれば、補助光が十分到達することのできる距離においては、上記特許文献4よりも少ないエネルギーで必要な照度を得ることができることになる。 On the other hand, as shown in FIG. 2, even when the same amount of forward current is supplied to the LEDs of R, G, and B colors, the obtained luminous intensity is different. In general, if the LEDs have the same chip size, the luminance of G is high when the current is small, followed by R and then B. However, when the current is increased, R> G> B, and R can output the maximum luminance. Therefore, it is possible to prioritize the reach distance by maximizing the amount of auxiliary light regardless of the color temperature of the external light. By doing so, the necessary illuminance can be obtained with less energy than that of Patent Document 4 at a distance where the auxiliary light can sufficiently reach.
また、カメラに使用されているストロボを用いた撮像装置においては、被写界の距離に応じてホワイトバランスのゲインを変更するものは存在するが、色の調整を行うのは後段の画像処理LSI内のホワイトバランスゲイン回路であり、照明光そのものの色バランスを変更するものはない。 In addition, some image pickup devices using a strobe used in a camera change the white balance gain in accordance with the distance of the object field. There is no white balance gain circuit that changes the color balance of the illumination light itself.
以上のような点を鑑み、本発明は、画角内の被写体の距離分布、被写体輝度に応じて画質優先か、輝度優先かを使い分けられるようにし、シーンによって少ないエネルギーで良好な画質を得ることのできる撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention makes it possible to selectively use image quality priority or luminance priority depending on the distance distribution of the object within the angle of view and the object brightness, and obtain a good image quality with less energy depending on the scene. An object of the present invention is to provide an imaging device capable of performing the above.
請求項1記載の発明の撮像装置は、照明光源として使用されるR、G、B3色の発光ダイオードと、前記それぞれの発光ダイオードの輝度を調節する照明手段と、画角内の複数の領域を測距する測距手段と、被写体の色温度を計測する色温度計測手段と、画角内の複数の領域の輝度を計測する輝度計測手段と、被写体の距離分布、被写体輝度及び色温度に応じて3色の発光ダイオードの駆動を制御して照明手段の色温度を調節するメイン制御手段とを備えていることを特徴とする。 An imaging apparatus according to a first aspect of the present invention includes R, G, B3 color light emitting diodes used as an illumination light source, illumination means for adjusting the luminance of each of the light emitting diodes, and a plurality of regions within an angle of view. A distance measuring means for measuring a distance, a color temperature measuring means for measuring the color temperature of a subject, a luminance measuring means for measuring the luminance of a plurality of areas within an angle of view, and a distance distribution of the subject, subject brightness and color temperature. And a main control means for adjusting the color temperature of the illumination means by controlling the driving of the light emitting diodes of the three colors.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の撮像装置において、前記メイン制御手段は、画角内に照明手段の照度に対して明るいか、照明しても適切な出力を得ることのできない距離であるかのどちらか或いは両方の条件を含む領域と、該領域に対して輝度が低く、且つ照明手段を照射することによって遠側との輝度差を低下させ、良好な出力像を得られる距離にあると判断される領域とを含む被写体のとき、遠側の領域の色温度になるように3色の発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the main control means is bright within an angle of view with respect to the illuminance of the illuminating means or cannot obtain an appropriate output even when illuminated. The distance that can reduce the luminance difference between the area including one or both of the conditions and the far side by irradiating the illumination means and obtain a good output image. In the case of a subject including an area determined to be in the area, the luminance of the light emitting diodes of the three colors is controlled so as to be the color temperature of the far side area.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の撮像装置において、前記メイン制御手段は、画角内の距離分布が狭く画角内全てを照明手段で照明することによって適正出力値を得ることができる距離と輝度であるとき、前記照明手段の輝度を優先するように3色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the main control means can obtain an appropriate output value by illuminating the entire angle of view with the illumination means with a narrow distance distribution within the angle of view. The light emitting diodes of three colors are driven so as to give priority to the luminance of the illuminating means when the distance and the luminance are possible.
請求項4記載の発明は、請求項1記載の撮像装置において、前記メイン制御手段は、画角内の距離分布が狭く画角内全てを前記照明手段で照明しなくても適正出力値を得ることができる距離及び輝度であるとき、外光光源の色と対向する色になるように3色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the main control means obtains an appropriate output value even if the distance distribution in the angle of view is narrow and the entire illumination angle is not illuminated by the illumination means. The light emitting diodes of three colors are driven so that the colors are opposite to the colors of the external light source when the distance and the brightness are within the range.
請求項5記載の発明デジタルスチルカメラは、請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像装置を備えていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a digital still camera including the image pickup apparatus according to any one of the first to fourth aspects.
請求項6記載の発明の撮像方法は、R,G,B3色の発光ダイオードを照明光源として使用する撮像方法において、画角内の複数領域の測距と、被写体の色温度の計測と、画角内の複数領域の輝度の計測とを行い、被写体の距離分布、輝度及び色温度に応じてそれぞれの発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an imaging method in which R, G, and B three-color light emitting diodes are used as illumination light sources, distance measurement of a plurality of areas within an angle of view, measurement of a subject color temperature, It measures the luminance of a plurality of areas in the corner and controls the luminance of each light emitting diode according to the distance distribution, luminance and color temperature of the subject.
請求項7記載の発明は、請求項6記載の撮像方法において、画角内に照明手段の照度に対して明るいか、照明しても適切な出力を得ることのできない距離であるかのどちらか或いは両方の条件を含む領域と、この領域に対して輝度が低く、且つ照明手段を照射することによって遠側との輝度差を低下させ、良好な出力像を得られる距離にあると判断される領域とを含む被写体のとき、遠側の領域の色温度になるように3色の発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the imaging method according to the sixth aspect of the present invention, either the distance within the angle of view is bright with respect to the illuminance of the illuminating means, or a distance where an appropriate output cannot be obtained even when illuminated. Alternatively, it is determined that the area including both conditions and the distance is low enough to obtain a good output image by reducing the luminance difference between the area and the far side by illuminating the illumination means. In the case of a subject including a region, the luminance of the light emitting diodes of the three colors is controlled so that the color temperature of the far region is the same.
請求項8記載の発明は、請求項6記載の撮像方法において、画角内の距離分布が狭く画角内全てを照明手段で照明することによって適正出力値を得ることができる距離と輝度であるとき、照明手段の輝度を優先するように3色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the imaging method according to claim 6, wherein the distance distribution within the angle of view is narrow and the distance and brightness at which a proper output value can be obtained by illuminating the entire angle of view with illumination means. In some cases, the three color light emitting diodes are driven so as to give priority to the luminance of the illumination means.
請求項9記載の発明は、請求項6記載の撮像方法において、画角内の距離分布が狭く画角内全てを照明手段で照明しなくても適正出力値を得ることができる距離及び輝度であるとき、外光光源の色と対向する色になるように3色の発光ダイオードを駆動することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the imaging method according to the sixth aspect, the distance distribution within the angle of view is narrow, and the distance and brightness can obtain an appropriate output value without illuminating the entire angle of view with the illumination means. In some cases, the three-color light emitting diodes are driven so as to be opposite to the color of the external light source.
本発明によれば、被写体の距離分布、被写体輝度及び色温度に応じて3色の発光ダイオードの駆動を制御して照明手段の色温度を調節するため、エネルギー効率良く照明手段を駆動することができる。このため、撮像装置を組み込んだデジタルスチルカメラ等の機器の省電力化を図ることができる。 According to the present invention, since the color temperature of the illuminating unit is adjusted by controlling the driving of the three color light emitting diodes according to the distance distribution of the subject, the luminance of the subject, and the color temperature, the illuminating unit can be driven efficiently. it can. For this reason, it is possible to reduce the power consumption of a device such as a digital still camera incorporating the imaging device.
図1は、本発明の一実施形態における回路図を示す。この回路図は、この実施形態の撮像装置が組み込まれたデジタルスチルカメラに用いられるものである。図1に示すように、照明光源となるR−LED1a、G−LED1b及びB−LED1cと、全体の制御を行うメイン制御手段としてのシステムコントローラ10とを有している。
FIG. 1 shows a circuit diagram in an embodiment of the present invention. This circuit diagram is used for a digital still camera in which the imaging apparatus of this embodiment is incorporated. As shown in FIG. 1, it has R-LED1a, G-LED1b, and B-LED1c used as an illumination light source, and the
R−LED1a、G−LED1b及びB−LED1cは電源2及び電源回路3、さらに昇圧回路4を介して電力が供給される。各LED1a,1b,1cは、それぞれオペアンプ5a,5b,5cを有しており、このオペアンプ5a,5b,5cがシステムコントローラ10内のDAコンバータ11に接続され、DAコンバータ11の出力により電流が供給される。
The R-LED 1a, G-
システムコントローラ10は、上述したDAコンバータ11と、DMA回路12と、画像処理部13と、圧縮処理部14と、メモリコントローラ15とを内蔵しており、これらがCPU16からの制御により駆動する。CPU16は、ROM17と信号のアクセスが行われる。ROM17には撮像装置全体の制御を行うプログラム17aと、3色のLED1a,1b,1cに流す電流量及びこの電流を流したときにおけるそれぞれのLED1a,1b,1cが発する輝度データを格納したLED発光テーブル17bとが格納されている。
The
システムコントローラ10のDMA回路12は撮像装置の作動時のワークエリアとなるSDRAM18と信号のアクセスを行うようになっている。メモリカードコントローラ15は、外部メモリであるメモリカード19に対して画像信号を出力する。これにより、メモリカード19には撮影した画像が記録される。
The
デジタルスチルカメラにおいては、撮影レンズ21を透過した光がCCD22に結像することにより被写体の撮影が行われる。CCD22は、システムコントローラ10のCPU16に接続された駆動回路23によって駆動する。また、CCD22からの信号は、信号処理回路24で処理された後、agc回路25及びAD変換器26を介して画像処理部13に導入され、画像処理部13で画像処理が行われる。画像処理された信号は、上述したメモリカードコントローラ15を介してメモリカード19に出力される。
In the digital still camera, the light that has passed through the photographing
この実施形態において、画角内の複数のポイントの距離を測定する測距手段と、測距手段の測距ポイントに対応したポイントの明るさを計測する輝度計測手段と、測距手段の測距ポイントに対応したポイントの色温度を計測する色温度計測手段とを備えている。測距手段としては、CPU16に接続されたAFセンサ28が用いられる。このAFセンサ28は、被写体との絶対距離を自動的に測定する機能を有している。色温度計測手段及び輝度計測手段は、システムコントローラ10内の画像処理部13内に設けられており、R,G,Bの色ごとの積算を行うことにより色温度及び輝度の計測が行われる。
In this embodiment, distance measuring means for measuring the distance of a plurality of points within the angle of view, luminance measuring means for measuring the brightness of the point corresponding to the distance measuring point of the distance measuring means, and distance measuring by the distance measuring means Color temperature measuring means for measuring the color temperature of the point corresponding to the point. As the distance measuring means, an AF sensor 28 connected to the
次に、測距手段、輝度計測手段と、色温度計測手段によって計測された結果に基づく各色LED1a,1b,1cの制御についてパターン毎に説明する。この制御はメイン制御手段としてのシステムコントローラ10によって行われるものである。
Next, control of each
(パターン1)
距離分布=画角内の距離分布が広く、且つ近側の被写体はLEDからの光が充分到達できる距離であり、遠側はLEDからの光が到達したとしても外光が支配的となる距離
被写体輝度=近側の被写体の輝度に比べて遠側の被写体輝度が大きい
色温度=近側の色温度と遠側の色温度とが異なる
(Pattern 1)
Distance distribution = Wide distance distribution within the angle of view, the near subject is a distance that the light from the LED can reach sufficiently, and the far side is a distance where the external light is dominant even if the light from the LED reaches Subject brightness = The subject brightness on the far side is greater than the brightness of the near subject. Color temperature = The color temperature on the near side differs from the color temperature on the far side.
以上のパターン1におけるLED1a,1b,1cの発光は、遠側の色温度になるようにLEDを点灯させる。これにより、照明光源としてのLEDが支配的になれない部分との色温度差をなくすことができる。従って、近側と遠側との輝度差を少なくし両方とも階調表現が可能になり、且つ近側も遠側も同じ色合いになるため、画質が向上する。
The light emission of the
(パターン2)
距離分布=画角内の距離分布が狭く、且つ遠側の被写体に対してもLEDからの光が充分到達できる距離
被写体輝度=LEDを照射しないと適性信号量を得られない輝度
色温度=このパターンでは、色温度のデータは不要である。
(Pattern 2)
Distance distribution = Distance where the distance distribution within the angle of view is narrow and the light from the LED can reach the subject on the far side sufficiently. Subject luminance = Luminance for which an appropriate signal amount cannot be obtained without illuminating the LED Color temperature = This The pattern does not require color temperature data.
以上のパターン2におけるLED1a,1b,1cの発光は、最小のエネルギー量で必要な輝度が得られるように各色のLED1a,1b,1cを点灯させることにより行われる。例えば、1000mcdまではR−LED1aのみを点灯させ、次にG−LED1bを点灯させ、約1500mcd以上輝度が必要な場合は更にB−LED1cを点灯させる。ホワイトバランスは、システムコントローラ10内の画像処理部13におけるホワイトバランス制御部でとるようにする。このような制御では、電池寿命を向上させることができる。
The light emission of the
(パターン3)
距離分布=画角内の距離分布が狭く、且つ遠側の被写体に対してもLEDからの光が充分到達できる距離
被写体輝度=LEDを照射しなくても適正信号量を得ることができる輝度
色温度=例えばR:G:B=2:4:1なる色温度
(Pattern 3)
Distance distribution = Distance where the distance distribution within the angle of view is narrow and the light from the LED can reach the far side subject sufficiently. Subject brightness = Brightness that can obtain the appropriate signal amount without irradiating the LED Color Temperature = e.g. R: G: B = 2: 4: 1 color temperature
以上のパターン3におけるLED1a,1b,1cの発光は、R:G:B=2:1:4の比で各色のLED1a,1b,1cを点灯させてホワイトバランスをとる。このような制御では、LED1a,1b,1cからの照明光によって入力信号の色温度を合わせることができる。このとき、一般的にホワイトバランスは量子化後デジタル的にゲインをかけるが、このとき生じる量子化誤差を少なくすることができ、画質が向上する。
The light emission of the
以上のように、この実施形態では、被写体の距離、明るさ、色温度の情報から被写体パターンを区分することため、画質の向上を図ったり、電池の寿命を延ばすことが可能となる。 As described above, in this embodiment, since the subject pattern is segmented based on the subject distance, brightness, and color temperature information, the image quality can be improved and the battery life can be extended.
以上説明したように、本実施形態においては、画角内の距離分布や、被写体輝度から、照明手段で出力される最大の照度で照射しても背景色を近側の被写体に近い色合いにできないと判断される条件の場合、背景色の色合いに合わせ照明手段を照射させることにより、画面全体の色合いを違和感のないものにし、撮像することができる。 As described above, in the present embodiment, the background color cannot be made close to the near-side subject even if the maximum illumination intensity output from the illumination unit is irradiated from the distance distribution within the angle of view and the subject brightness. In the case where the condition is determined, the illumination unit is irradiated in accordance with the hue of the background color, so that the hue of the entire screen is made uncomfortable and an image can be taken.
また、画角内の距離分布や、被写体輝度から、照明手段で出力される最大の照度の範囲内で、背景色を前方の被写体に近い色合いにでききると判断される条件の場合、最も少ないエネルギーで必要な照度を得ることができ、且つ画面全体の色合いを違和感のないものにし、撮像することができる。 Also, in the condition that the background color can be made close to the front subject within the maximum illuminance range output by the illumination means from the distance distribution within the angle of view and subject brightness, the least energy Thus, the necessary illuminance can be obtained, and the color of the entire screen can be taken without any sense of incongruity.
さらに、画角内の距離分布や、被写体輝度から、後段の回路で必要とされるホワイトバランスのゲイン量を少なくするように照明手段の色合いを調節することにより、ランダムノイズや量子化ノイズの少ない良好な画像を撮像することが可能となる。 Furthermore, by adjusting the color of the illumination means so as to reduce the amount of white balance gain required in the subsequent circuit from the distance distribution within the angle of view and subject brightness, there is less random noise and quantization noise. A good image can be taken.
このような撮像装置を組み込んだデジタルスチルカメラにおいては、従来のキセノン管を具備したデジタルスチルカメラに比べ、シーンによっては、画面内の色合いを良好にでき、ノイズの少ない画像を得ることができ、或いは少ないエネルギー量で必要な輝度を被写体に与えることができるため、電池寿命を向上されることが可能となる。 In a digital still camera incorporating such an imaging device, compared to a digital still camera equipped with a conventional xenon tube, depending on the scene, the color in the screen can be improved, and an image with less noise can be obtained. Alternatively, since the required luminance can be given to the subject with a small amount of energy, the battery life can be improved.
1a、1b、1c LED
2 電源
3 電源回路
10 システムコントローラ
13 画像処理部
14 圧縮回路
16 CPU
17 ROM
21 撮影レンズ
22 CCD
29 AFセンサ
1a, 1b, 1c LED
2 power supply 3
17 ROM
21
29 AF sensor
Claims (9)
画角内の複数領域の測距と、被写体の色温度の計測と、画角内の複数領域の輝度の計測とを行い、被写体の距離分布、輝度及び色温度に応じてそれぞれの発光ダイオードの輝度を制御することを特徴とする撮像方法。 In an imaging method using light emitting diodes of R, G and B colors as illumination light sources,
Ranging multiple areas within the field of view, measuring the color temperature of the subject, and measuring the brightness of the multiple areas within the field of view, depending on the distance distribution, luminance, and color temperature of the subject, An imaging method characterized by controlling luminance.
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JP2013015722A (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-24 | Canon Inc | Imaging apparatus and method and program for controlling the same |
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