JP2007251902A - 撮像装置および撮像制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主被写体と背景とが異なる光源で照明されていても、主被写体と背景の両方が良好な色再現となるような撮像装置および撮像制御方法を提供すること。
【解決手段】主被写体と背景の色温度等の情報を用いて適正な発光条件を演算し、演算された発光条件を用いて発光条件が制御可能な照明手段を発光させることにより、主被写体と背景とが異なる光源で照明されていても、主被写体と背景の両方が良好な色再現となるような撮像装置および撮像制御方法を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置および撮像制御方法に関し、特に、発光条件が制御可能な照明手段を備えた撮像装置および該撮像装置の撮像制御方法に関する。

従来のフラッシュ装置等のカメラ用補助照明装置においては、光源としてキセノン管が使用されている。しかし、朝や夕方の太陽光の逆光補正を行うためにフラッシュ撮影を行うと、キセノン管は昼光色に近い分光特性を持っているため、不自然な色の写真となる場合がある。

そこで、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと言う）を補助照明装置の光源として用い、色温度検出手段によって検出された被写界の色温度に合わせてＬＥＤを発光させることで、上述した従来のキセノン管を使ったフラッシュ装置での照明の色温度の不自然さを解消する方法（例えば、特許文献１参照）や、被写体距離と手動で設定された色温度補正量とを用いて、フラッシュ装置のキセノン管発光時に補助照明としての赤色と青色のＬＥＤの少なくとも一方を所定時間連続点灯させて色温度の補正を行う方法（例えば、特許文献２参照）、さらには、２種類の色温度の異なるフィルタをかけたフラッシュ装置を別々に発光させて２枚の画像を得、得られた２枚の画像を画像合成することによって任意の色温度の画像を得る方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている
特開２００２−１１６４８１号公報 特開平１０−２０６９４２号公報 特開平９−１６０１０３号公報

しかし、一般に、主被写体と背景とは異なる光源で照明されていることが多く、上述した特許文献１乃至３に提案された方法では、主被写体に色温度を合わせて補助照明を発光させると、本来の照明光とのミックス光となるために、背景の色温度が不自然になることが多い。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、主被写体と背景とが異なる光源で照明されていても、主被写体と背景の両方が良好な色再現となるような撮像装置および撮像制御方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

１．主被写体および背景を含む被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像手段と、
前記画像信号に少なくともホワイトバランス補正を施す画像処理手段と、
発光条件が制御可能な照明手段と、
前記照明手段の発光条件を制御する照明制御手段とを備えた撮像装置において、
前記主被写体を検出する主被写体検出手段と、
前記主被写体の色温度および輝度と、前記主被写体までの距離を検出する主被写体情報検出手段と、
前記背景の色温度および輝度と、前記背景までの距離を検出する背景情報検出手段とを有し、
前記照明制御手段は、前記主被写体情報検出手段の出力と前記背景情報検出手段の出力とから前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させるように制御することを特徴とする撮像装置。

２．主被写体および背景を含む被写体を撮影し画像信号を出力する撮像手段と、
前記画像信号に少なくともホワイトバランス補正を施す画像処理手段と、
発光条件が制御可能な照明手段と、
前記照明手段の発光条件を制御する照明制御手段とを備えた撮像装置において、
前記主被写体を検出する主被写体検出手段と、
少なくとも前記主被写体の色温度と、前記主被写体までの距離を検出する主被写体情報検出手段と、
少なくとも前記背景の色温度と、前記背景までの距離を検出する背景情報検出手段と、
前記照明手段を本撮影前にプリ発光させるプリ発光手段とを有し、
前記照明制御手段は、前記プリ発光手段が前記照明手段を基準色温度でプリ発光させたときに得られる画像から前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させるように制御することを特徴とする撮像装置。

３．前記決定された発光条件とは、主被写体および背景の色温度がともに既定の範囲に収まるような前記照明手段の発光色温度および発光量であることを特徴とする１または２に記載の撮像装置。

４．前記画像処理手段は、主被写体の色温度が基準色温度に等しくなるようにホワイトバランス補正を行うことを特徴とする１または２に記載の撮像装置。

５．前記照明制御手段は、
前記主被写体情報検出手段の出力から前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の主被写体の色温度を演算する主被写体色温度演算手段と、
前記背景情報検出手段の出力から前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の背景の色温度を演算する背景色温度演算手段と、
主被写体色温度演算手段で演算された主被写体の色温度と背景色温度演算手段で演算された背景の色温度とを比較して比較結果を出力する色温度比較手段と、
色温度比較手段の比較結果に基づき前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させるように制御する発光制御手段とを含むことを特徴とする１に記載の撮像装置。

６．前記照明制御手段は、
前記プリ発光手段が前記照明手段をプリ発光させた前後に得られた画像から、主被写体および背景の色温度の変化量を演算する色温度変化量演算手段と、
色温度変化量演算手段で演算された主被写体の色温度の変化量から、前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の主被写体の色温度を演算する主被写体色温度演算手段と、
色温度変化量演算手段で演算された背景の色温度の変化量から、前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の背景の色温度を演算する背景色温度演算手段と、
色温度変化量演算手段で演算された主被写体および背景の色温度の変化量と、主被写体色温度演算手段で演算された主被写体の色温度と、背景色温度演算手段で演算された背景の色温度とを比較して比較結果を出力する色温度比較手段と、
色温度比較手段の比較結果に基づき前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させるように制御する発光制御手段とを含むことを特徴とする２に記載の撮像装置。

７．主被写体および背景を含む被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像工程と、
前記画像信号に少なくともホワイトバランス補正を施す画像処理工程と、
照明手段の発光条件を制御する照明制御工程とを備えた撮像制御方法において、
前記主被写体を検出する主被写体検出工程と、
前記主被写体の色温度および輝度と、前記主被写体までの距離を検出する主被写体情報検出工程と、
前記背景の色温度および輝度と、前記背景までの距離を検出する背景情報検出工程とを有し、
前記照明制御工程は、
前記主被写体情報検出工程の出力から前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の主被写体の色温度を演算する主被写体色温度演算工程と、
前記背景情報検出工程の出力から前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の背景の色温度を演算する背景色温度演算工程と、
主被写体色温度演算工程で演算された主被写体の色温度と背景色温度演算工程で演算された背景の色温度とを比較して比較結果を出力する色温度比較工程と、
色温度比較工程の比較結果に基づき前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させる発光制御工程とを含むことを特徴とする撮像制御方法。

８．主被写体および背景を含む被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像工程と、
前記画像信号に少なくともホワイトバランス補正を施す画像処理工程と、
照明手段の発光条件を制御する照明制御工程とを備えた撮像制御方法において、
前記主被写体を検出する主被写体検出工程と、
少なくとも前記主被写体の色温度と、前記主被写体までの距離を検出する主被写体情報検出工程と、
少なくとも前記背景の色温度と、前記背景までの距離を検出する背景情報検出工程と、
前記照明手段を基準色温度でプリ発光させて画像信号を得るプリ発光工程とを有し、
前記照明制御工程は、
前記プリ発光工程で得られた画像信号から主被写体および背景の色温度の変化量を演算する色温度変化量演算工程と、
色温度変化量演算工程で演算された主被写体の色温度の変化量から、前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の主被写体の色温度を演算する主被写体色温度演算工程と、
色温度変化量演算工程で演算された背景の色温度の変化量から、前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の背景の色温度を演算する背景色温度演算工程と、
色温度変化量演算工程で演算された主被写体および背景の色温度の変化量と、主被写体色温度演算工程で演算された主被写体の色温度と、背景色温度演算工程で演算された背景の色温度とを比較して比較結果を出力する色温度比較工程と、
色温度比較工程の比較結果に基づき前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させる発光制御工程とを含むことを特徴とする撮像制御方法。

９．前記決定された発光条件とは、主被写体および背景の色温度がともに既定の範囲に収まるような前記照明手段の発光色温度および発光量であることを特徴とする７または８に記載の撮像制御方法。

１０．前記画像処理工程は、主被写体の色温度が基準色温度に等しくなるようにホワイトバランス補正を行うことを特徴とする７または８に記載の撮像制御方法。

本発明によれば、主被写体と背景の色温度等の情報を用いて適正な発光条件を演算し、演算された発光条件を用いて発光条件が制御可能な照明手段を発光させることにより、主被写体と背景とが異なる光源で照明されていても、主被写体と背景の両方が良好な色再現となるような撮像装置および撮像制御方法を提供することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。

まず、本発明における撮像装置の一例について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本発明における撮像装置の一例であるデジタルカメラと、それに搭載される照明手段の構成を示す模式図で、図１（ａ）はデジタルカメラの側面縦断面図、図１（ｂ）は照明手段の被写体側から見た正面図である。

図１（ａ）において、デジタルカメラ１は、撮影レンズ２１１、絞り兼用シャッタ２２１、撮像素子１６２、カメラ回路１５０、電子ビューファインダ（以下、ＥＶＦと言う）１２１、接眼レンズ１２２、モニタ１３１、ポップアップ部１７１、照明手段１７２、照明制御手段１７３等で構成される。撮像素子１６２は、撮影レンズ２１１の光軸２００上に配置され、撮影レンズ２１１により撮像素子１６２上に結像される被写体像が光電変換され画像信号１６３が出力される。撮影レンズ２１１と撮像素子１６２とは、本発明における撮像手段として機能する。

画像信号１６３はカメラ回路１５０に入力され、ファインダ画像としてＥＶＦ１２１あるいはモニタ１３１に表示されるとともに、撮影後は、適切な画像処理が施されてモニタ１３１に表示される。ポップアップ部１７１が手動あるいは自動で立ち上げられると、照明手段１７２は点灯可能となり、カメラ回路１５０からの制御により照明制御手段１７３を介して点灯制御される。

図１（ｂ）において、照明手段１７２は、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、電球色（Ｌ）の４色のＬＥＤがマトリクス状に並べられて構成されており、各色の発光量が制御されることで、あらゆる色温度の照明を行うことができる。例えば、色温度の高い照明を行う場合は、青色（Ｂ）の発光量を大きくすればよいし、色温度の低い照明を行う場合は、赤色（Ｒ）や電球色（Ｌ）の発光量を大きくすればよい。

図２は、デジタルカメラ１のカメラ回路１５０の詳細構成の一例を示すブロック図である。図２において、カメラ制御手段１５１は、マイクロコンピュータ等で構成され、メモリ１５２に記憶されたプログラムに従って、デジタルカメラ１の動作を制御する。

カメラ制御手段１５１には、図示しないレリーズボタンの押し下げの１段目で動作するＡＦスイッチ１０１ａと２段目で動作するレリーズスイッチ１０１ｂ、電源のオンオフを設定するメインスイッチ１１１、デジタルカメラ１の動作モードを設定するモード設定ダイアル１１２、各動作モードでの各種設定の変更等を行うジョグダイアル１１３および照明手段１７２がポップアップされたことを検知するポップアップスイッチ１１４等の操作部材の各信号が入力される。

カメラ制御手段１５１は、レンズ駆動手段２１２を介して撮影レンズ２１１のフォーカス動作、ズーム動作を制御するとともに、シャッタ駆動手段２２２を介して絞り兼用シャッタ２２１のシャッタ動作および絞り動作を制御する。

カメラ制御手段１５１は、撮像制御手段１６１を介して撮像素子１６２の動作を制御し、撮像素子１６２の出力である画像信号１６３にホワイトバランス等の画像処理を施す画像処理手段１６５の動作を制御し、画像処理手段１６５の出力である画像データ１６７を画像表示制御手段１３２を介してＥＶＦ１２１またはモニタ１３１に表示するとともに、記録制御手段１５４を介して画像メモリ１５５に一旦記録し、最終的にメモリカード１５６に記録する。さらに、カメラ制御手段１５１は、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２５を介して図示しないデジタルカメラ１外のコンピュータ等に接続され、画像データ１６７の送受信を行うことができる。

カメラ制御手段１５１は、ポップアップスイッチ１１４のポップアップ検知信号を受けて、照明制御手段１７３を介して照明手段１７２の発光動作、発光色温度および発光量の制御を行う。

本例では、デジタルカメラ１を絞り兼用シャッタを用いた所謂コンパクトカメラタイプのデジタルカメラとして説明したが、これに限るものではなく、所謂一眼レフタイプのデジタルカメラでもよい。この場合、絞りとシャッタの開閉動作およびレフレックスミラーのアップダウン動作が別個に制御されることになる。

次に、本発明における照明手段を用いた補助照明の考え方について、図３を用いて説明する。図３は、主被写体と背景とが異なる照明光で照明されているシーンの代表例を示す模式図である。

図３において、窓３０５の際に立っている主被写体である人物３０１は、窓３０５から差し込む太陽光３１１で照明されている。人物３０１の後方の壁３０７には背景である名画３０３が掛かっており、名画３０３は室内天井にあるスポットライト３１３の光３１５で照明されている。このような光景を画枠３２１のような構図で撮影する。

太陽光の色温度は約６，０００Ｋ（ケルビン）で、スポットライトの色温度は約３，０００Ｋである。このシーンを補助照明なしで撮影して、人物３０１の色が適正に再現されるようにホワイトバランス処理を行うと、スポットライト光３１５で照明されている名画３０３は本来の色よりも赤っぽい色として再現されてしまう。

そこで、本発明では、照明手段１７２で画面全体にスポットライト光３１５よりも色温度の低い補助照明を照射し、太陽光３１１と補助照明光とをミックスすることで、人物３０１が名画３０３と同様の色温度で照明されているようにして撮影し、スポットライト光３１５に合わせたホワイトバランス処理を行うことで、人物３０１と名画３０３の両方とも色再現のよい画像を得る。

照明手段１７２で画面全体に色温度の低い補助照明を照射すると名画３０３の色温度も低下すると思われがちだが、名画３０３は人物３０１の後方の壁に掛けられており、距離が遠いために照明手段１７２による補助照明はほとんど効果がない。

上述したような補助照明を行うためには、発光色温度を自在に変更できる照明手段が必要である。これを、図４および図５を用いて説明する。

図４は、ＬＥＤの発光波長分布の一例を示すグラフで、横軸に波長をとり、縦軸に相対発光強度をとってある。図４において、青色（Ｂ）のＬＥＤは発光波長のピークが４７０ｎｍ付近で、緑色（Ｇ）のＬＥＤは発光波長のピークが５３０ｎｍ付近、赤色（Ｒ）のＬＥＤは発光波長のピークが６３０ｎｍ付近にある。これらの３色のＬＥＤの発光波長の分布にはほとんど重なりがないため、この３色のＬＥＤだけでは、各色の中間の色温度を作り出すことは難しい。

そこで、例えば、図４に示したように、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤに比べて発光波長の分布が非常に幅広い電球色（Ｌ）のＬＥＤも合わせて用いることで３色のＬＥＤの中間の色温度を作り出すことができるようになり、人の目に感じる色の波長範囲（約４５０ｎｍから６５０ｎｍ）の全域で自由に色温度が可変に制御できる照明手段を実現できる。もちろん、上述したＬＥＤの組み合わせだけでなく、例えば白色（Ｗ）のＬＥＤや、イエローやマゼンタといった補色のＬＥＤを用いることも考えられる。

図５は、色温度を制御するためのＬＥＤの発光パターンの例を示すタイミング図で、横軸に時間を、縦軸に発光強度を示してある。

図５（ａ）は、パルス発光の発光時間を一定にし、発光回数を変えることで色温度を制御する方法で、ここでは青色（Ｂ）のＬＥＤの発光回数が一番多く、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）、電球色（Ｌ）の順に発光回数が少なくなるようにしてある。従って、発光色温度は高く、青っぽい色となる。

図５（ｂ）は、パルス発光の発光回数を一定にし、発光強度を変えることで色温度を制御する方法で、図の実線が発光強度で、比較のために最も強い発光強度を破線で示してある。ここでは青色（Ｂ）のＬＥＤの発光強度が一番弱く、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）、電球色（Ｌ）の順に発光強度が強くなるようにしてある。従って、発光色温度は低く、赤っぽい色となる。ＬＥＤでは実用的な範囲では印加する電流値と発光強度とはほぼ比例するので、印加する電流値を制御することで発光強度を制御することが可能である。

図５（ｃ）は、図５と同じく発光強度を変えることで色温度を制御する方法であるが、発光は１回の長時間発光で行う方法である。ここでは図５（ｂ）と同じ結果になるように設定した例を示してある。

静止している被写体の場合は何れの方法でもよいが、被写体が動いている場合等には、全てのＬＥＤの発光タイミングが同一である方が好ましいので、図５（ｂ）あるいは（ｃ）の方法の方が好ましい。ＬＥＤは、電流を印加すると電流によるジュール熱で発熱し、発光効率が低下するとともに、発光色温度が変化する。従って、発熱を防止できる間欠的な駆動の方が好ましい。また、ＬＥＤは周囲温度によっても発光色温度が変化するので、温度検知を行って発光色温度のズレを補正することで、さらに精度の高い色温度の制御が可能となる。

続いて、本発明の照明手段を用いた撮影の第１の実施の形態について、図６乃至図９を用いて説明する。図６乃至図９は、第１の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートで、図６がメインルーチン、図７乃至図９が図６のサブルーチンである。

図６において、ステップＳ１０１でメインスイッチ１１１が操作されてデジタルカメラ１の電源がオンされると、撮像素子１６２に通電されて撮像動作が開始され、ステップＳ１０３でファインダのＥＶＦ１２１にライブビュー表示が開始される。ステップＳ１０５で、レリーズボタンが１段押し下げられてＡＦスイッチ１０１ａがオンされたか否かが確認され、オンされるまでステップＳ１０３とステップＳ１０５の動作が繰り返される。

ＡＦスイッチ１０１ａがオンされると（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、ステップＳ１１１でフラッシュ撮影が行われる設定か否かが確認される。ここでは、ポップアップ部１７１が立ち上げられてポップアップスイッチ１１４がオンされている場合にフラッシュ撮影が行われる設定と見なして（ステップＳ１１１；ＹＥＳ）、ステップＳ１２１の「フォーカススキャンサブルーチン」に進む。ポップアップスイッチ１１４がオンされていない場合、つまりフラッシュ撮影が行われない設定の場合は（ステップＳ１１１；ＮＯ）、通常の撮影モードに進む。ここでは説明は省略する。

ステップＳ１２１で図７に示す「フォーカススキャンサブルーチン」が実行され、ステップＳ１３１の「発光量演算サブルーチン」に進む。ステップＳ１３１で図８に示す「発光量演算サブルーチン」が実行され、ステップＳ１４１に進む。ステップＳ１４１で、レリーズボタンがさらに１段押し下げられてレリーズスイッチ１０１ｂがオンされたか否かが確認され、オンされるまでステップＳ１４１の動作が繰り返される。

レリーズスイッチ１０１ｂがオンされると（ステップＳ１４１；ＹＥＳ）、ステップＳ１５１で図９に示す「撮影サブルーチン」が実行され、ステップＳ１６１でメインスイッチ１１１が操作されてデジタルカメラ１の電源がオフされたか否かが確認される。オフされた場合（ステップＳ１６１；ＹＥＳ）にはそのまま動作が終了される。オフされていない場合（ステップＳ１６１；ＮＯ）にはステップＳ１０３に戻って再びライブビュー表示が開始され、以後上述した動作の流れが繰り返される。

図７は、図６のステップＳ１２１「フォーカススキャンサブルーチン」である。図７において、ステップＳ２０１で撮影レンズ２１１が最近接位置まで繰り出されて最近接位置にセットされ、ステップＳ２０３で撮影レンズが最近接位置から遠距離側へと繰り込み開始される。ステップＳ２０５で、撮像素子１６２の画像信号から被写体に合焦したか否かがカメラ制御手段１５１により判定される。

合焦していなければ（ステップＳ２０５；ＮＯ）、ステップＳ２３１で撮影レンズが無限遠位置に達したか否かが判定される。無限遠位置に達していなければ（ステップＳ２３１；ＮＯ）ステップＳ２０３に戻り、撮影レンズ２１１の繰り込みと合焦判定が繰り返される。ステップＳ２３１で撮影レンズが合焦しないままで無限遠位置に達した場合（ステップＳ２３１；ＹＥＳ）には、撮影すべき被写体が存在しないと判断して、ステップＳ２３３で例えばＥＶＦ１２１に「非合焦警告」等の表示を行い、ここで動作を終了する。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における主被写体検出手段として機能し、ステップＳ２０３、Ｓ２０５およびステップＳ２３１、Ｓ２３３は本発明における主被写体検出工程に相当する。

ステップＳ２０５で被写体に合焦した場合（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、ステップＳ２１１で、合焦した被写体が主被写体とみなされて、主被写体の色温度、距離および輝度がカメラ制御手段１５１により検出され、記録される。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における主被写体情報検出手段として機能し、ステップＳ２１１は本発明における主被写体情報検出工程に相当する。ここでは主被写体の検知方法を、最近接の合焦被写体を主被写体とみなす方法としたが、これに限るものではなく、例えば画面中央の被写体を主被写体とみなす方法や、画像中の肌色部分を主被写体とみなす方法等を用いてもよい。

ステップＳ２１３で撮影レンズの繰り込みが継続され、ステップＳ２１５で撮像素子１６２の画像信号から被写体に合焦したか否か、あるいは無限遠位置に達したか否かがカメラ制御手段１５１により判定される。合焦も無限遠への到達もしていない場合（ステップＳ２１５；ＮＯ）には、ステップＳ２１３に戻り、撮影レンズ２１１の繰り込みと合焦判定が繰り返される。

被写体に合焦したか、あるいは無限遠位置に達した場合（ステップＳ２１５；ＹＥＳ）、ステップＳ２２１で、ステップＳ２１５で合焦した被写体あるいは無限遠の被写体が背景とみなされて、背景の色温度、距離および輝度がカメラ制御手段１５１により検出され、記録されて、メインルーチンのステップＳ１２１に戻る。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における背景情報検出手段として機能し、ステップＳ２２１は本発明における背景情報検出工程に相当する。

図８は、図６のステップＳ１３１「発光量演算サブルーチン」である。ステップＳ１３１および後述する図９のステップＳ５０７は本発明における照明制御工程に相当する。図８において、ステップＳ３０１で、上述したステップＳ２１１で記録された主被写体の色温度、距離および輝度を基に、主被写体の分光反射率を例えば人物の肌色と同等と仮定して、主被写体が適正露光になるような照明手段１７２の発光量ＦＬが演算される。ステップＳ３０３で、以降のステップでの演算に用いられる演算用色温度ＴＸが３，３００Ｋに仮設定される。あるいは、ここでは既に主被写体および背景の色温度が分かっていることから、それらの低い方に設定してもよい。

ステップＳ３１１で、上述した発光量ＦＬと演算用色温度ＴＸで照明手段１７２が発光された場合の主被写体の色温度Ｔｆが、主被写体の分光反射率を例えば人物の肌色と同等と仮定して、カメラ制御手段１５１により演算される。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における主被写体色温度演算手段として機能し、ステップＳ３１１は本発明における主被写体色温度演算工程に相当する。ステップＳ３１３で、ステップＳ３１１と同様に、上述した発光量ＦＬと演算用色温度ＴＸで照明手段１７２が発光された場合の背景の色温度Ｔｂがカメラ制御手段１５１により演算される。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における背景色温度演算手段として機能し、ステップＳ３１３は本発明における背景色温度演算工程に相当する。

ステップＳ３１５で、ステップＳ３１１と３１３で算出された主被写体の色温度Ｔｆと背景の色温度Ｔｂの差が規定の判定値以下か否か、つまり上述した発光量ＦＬと演算用色温度ＴＸで照明手段１７２が発光されることによって、主被写体と背景の色温度がほぼ同等に補正されるか否かがカメラ制御手段１５１により判定される。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における色温度比較手段として機能し、ステップＳ３１５は本発明における色温度比較工程に相当する。

ここでの判定には、主被写体の色温度Ｔｆと背景の色温度Ｔｂの単なる差分ではなく、ミレッドと呼ばれる色温度の逆数に１０の６乗を乗算した値を用いて、（１式）に示すミレッドの差分を用いる方が好ましい。なぜならば、色温度が変わると光色が変わるが、この変化が一定ではなく、同じ色温度差でも色温度の低い状態では色の変化が大きく、高い状態では小さいからである。つまり、例えば同じ１００Ｋの違いでも６，０００Ｋあたりでは変化はほとんどないが、３，０００Ｋあたりは１００Ｋの違いで光色が大きく変わるということである。その点ミレッドでは、たとえば１０ミレッド変われば色温度の高低に関わらず一定量だけ色が変わるので、光色の差をあらわしたり、また色温度変換能力を示したりするのに便利だからである。

（１式）が規定の判定値（ここでは、２０ミレッドとしてあるが、これに限るものではなく、デジタルカメラ１の仕様によって決定すればよい）以下である場合（ステップＳ３１５；ＹＥＳ）には、ステップＳ３２１で、発光色温度ＴＬが演算用色温度ＴＸの値に設定されてメインルーチンに戻る。ステップＳ３２１および後述する図９のステップＳ５０７は本発明における発光制御工程に相当する。（１式）が規定の判定値以下でない場合（ステップＳ３１５；ＮＯ）には、ステップＳ３３１で例外処理を行うか否かが判断される。例外処理の詳細については後述する。

例外処理を行う場合（ステップＳ３３１；ＹＥＳ）には、ステップＳ３４１で照明手段１７２の発光色温度ＴＬが例外処理の値に設定されてメインルーチンのステップＳ１３１に戻る。例外処理を行わない場合（ステップＳ３３１；ＮＯ）には、ステップＳ３５１で演算に用いられる演算用色温度ＴＸが変更されてステップＳ３１１に戻り、再度、主被写体と背景の色温度がほぼ同等に補正されるための照明手段１７２の発光色温度ＴＬが求められる。

ここで、ステップＳ３３１で判定される例外処理について述べる。例外処理には次の３種類がある。

（例外１）主被写体と背景の色温度がほぼ同等に補正されるための発光色温度ＴＬが３，２００Ｋ（日の出直後あるいは日没直前の色温度）以下である場合。この場合は、日の出あるいは日没時の赤っぽい感じを残すために、ステップＳ３１１と３１３で算出された主被写体の色温度Ｔｆと背景の色温度Ｔｂのうちの色温度の高い方が３，２００Ｋとなるように照明手段１７２の発光色温度を設定し、図９のステップＳ５１１で後述する撮影後のホワイトバランス処理時には、補正色温度が３，３００Ｋとなるように処理を行う。

（例外２）主被写体と背景の色温度がほぼ同等に補正されるための発光色温度ＴＬが８，３００Ｋ（曇天の色温度）以上である場合。この場合は、曇天の雰囲気を残すためにステップＳ３１１と３１３で算出された主被写体の色温度Ｔｆと背景の色温度Ｔｂのうちの色温度の低い方が８，３００Ｋとなるように照明手段１７２の発光色温度を設定し、図９のステップＳ５１１で後述する撮影後のホワイトバランス処理時には、補正色温度が８，２００Ｋとなるように処理を行う。

（例外３）背景の照明光が蛍光灯の場合。蛍光灯で照明されているか否かは、例えばライブビュー表示のための画像信号１６３の分光分布から判断できる。太陽光で照明されている場合には、画像信号の分光分布はＲ＜Ｇ＜Ｂ、あるいはＲ＞Ｇ＞Ｂといった具合に単調増加あるいは単調減少の分布を示す。これに対して、蛍光灯での照明の場合は、Ｇが強くＲもＢも弱い分布を示す。この違いから蛍光灯照明が検出できる。さらに、蛍光灯の種類が色温度から判定できる。白色や昼白色の蛍光灯は約４，０００Ｋの色温度であり、昼光色の蛍光灯は約６，０００Ｋの色温度である。

以上の検出結果から、白色や昼白色の蛍光灯で照明されている場合には赤色（Ｒ）と青色（Ｂ）のＬＥＤの電流量をともに少なく設定し、昼光色の蛍光灯で照明されている場合には赤色（Ｒ）のＬＥＤの電流量を少なく設定し、青色（Ｂ）のＬＥＤの電流量を多く設定する。いずれの場合も、図９のステップＳ５１１で後述する撮影後のホワイトバランス処理時には、主被写体の色温度Ｔｆに対して適正な補正となるように処理を行う。

図９は、図６のステップＳ１５１「撮影サブルーチン」である。図９において、ステップＳ５０１で撮像素子１６２がリセットされて撮影可能状態となる。ステップＳ５０３で絞り兼用シャッタ２２１が適正露光となる絞り値まで絞り込まれ、ステップＳ５０５で、照明制御手段１７３により照明手段１７２が上述した発光色温度ＴＬと発光量ＦＬで発光され、撮像素子１６２の電子シャッタ機能により撮影が行われる。ここに、照明制御手段１７３は本発明における発光制御手段として機能し、ステップＳ５０５は本発明における発光制御工程に相当する。

ステップＳ５０７で絞り兼用シャッタ２２１が閉じられ、ステップＳ５０９で撮像素子１６２から画像処理手段１６５へと画像信号１６３が転送される。ステップＳ５０１からステップＳ５０９の各ステップは本発明における撮像工程に相当する。ステップＳ５１１で、画像処理手段１６５により画像信号１６３に主被写体の色温度が基準色温度（例えば、人物の肌色等）に等しくなるようなホワイトバランス処理等の画像処理が施される。ステップＳ５１１は本発明における画像処理工程に相当する。ステップＳ５１３で画像処理が施された画像データ１６７が記録制御手段１５４を介して画像メモリ１５５に一旦記録され、最終的にメモリカード１５６に記録される。ステップＳ５１５で画像データ１６７がモニタ１３１に表示され、メインルーチンに戻る。

以上に示したように、本発明の第１の実施の形態によれば、異なる光源で照明されている主被写体と背景を発光色温度が制御可能な照明手段で照明することで、主被写体と背景をともに適正な色温度で撮影することができ、自然な色再現の画像を得ることができる。さらに、日の出や日没、曇天あるいは蛍光灯照明等の例外的な照明条件下でも照明手段を適切な色温度で発光させることができ、自然な色再現の画像を得ることができる。

次に、本発明の照明手段を用いた撮影の第２の実施の形態について、図１０および図１１を用いて説明する。図１０および図１１は、第２の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートで、図１０がメインルーチン、図１１がサブルーチンである。本第２の実施の形態においては、撮影前に照明手段１７２が規定の色温度でプリ発光され、得られた画像から主被写体および背景の色温度変化が検出されることで、撮影時の適正な発光色温度が決定される。

図１０において、ステップＳ１０１からステップＳ１１１までは図６と同じ動作であるので、説明は省略する。ステップＳ１１１でフラッシュ撮影が行われる場合（ステップＳ１１１；ＹＥＳ）、ステップＳ１２１で、図７に示す「フォーカススキャンサブルーチン」が実行される。

ステップＳ１７１で、図１１に示す「プリ発光・演算サブルーチン」が実行され、ステップＳ１４１に進む。ステップＳ１４１からステップＳ１６１までは図６と同じ動作であるので、説明は省略する。

図１１は、図１０のステップＳ１７１「プリ発光・演算サブルーチン」である。図１１において、ステップＳ７０１でライブビュー画像が画像Ａとして取得される。ステップＳ７０３で、照明制御手段１７３により照明手段１７２のプリ発光色温度ＴＰが既定値（例えば３，３００Ｋ）に設定され、ステップＳ７０５で照明制御手段１７３により照明手段１７２がプリ発光されて、ステップＳ７０７で照明手段１７２のプリ発光時のライブビュー画像が画像Ｂとして取得される。

この時のプリ発光量ＦＰは、図１０のステップＳ１２１で検出された主被写体の距離と輝度から算出される発光量あるいはそれ以下の弱い発光量である。ここに、照明制御手段１７３は本発明におけるプリ発光手段として機能し、ステップＳ７０１からＳ７０７は本発明におけるプリ発光工程に相当する。

ステップＳ７０９で、画像Ａと画像Ｂの差分画像から色温度変化量Ｃがカメラ制御手段１５１により演算される。色温度変化量Ｃは主被写体および背景のそれぞれの色温度の変化量を示すものである。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における色温度変化量演算手段として機能し、ステップＳ７０９は本発明における色温度変化量演算工程に相当する。

ステップＳ７１０で、以下の演算で使用する演算用発光量ＦＸと演算用色温度ＴＸが、それぞれプリ発光量ＦＰとプリ発光色温度ＴＰに等しいと仮設定され、ステップＳ７１１で、上述した画像Ａ、画像Ｂおよび色温度変化量Ｃから、演算用発光量ＦＸと演算用色温度ＴＸで照明手段１７２が発光された場合の主被写体の色温度Ｔｆがカメラ制御手段１５１により演算される。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における主被写体色温度演算手段として機能し、ステップＳ７１１は本発明における主被写体色温度演算工程に相当する。

ステップＳ７１３で、ステップＳ７１１と同様に、演算用発光量ＦＸと演算用色温度ＴＸで照明手段１７２が発光された場合の背景の色温度Ｔｂがカメラ制御手段１５１により演算される。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における背景色温度演算手段として機能し、ステップＳ７１３は本発明における背景色温度演算工程に相当する。

ステップＳ７１５で、ステップＳ７１１とＳ７１３で算出された主被写体の色温度Ｔｆと背景の色温度Ｔｂの差が規定の判定値以下か否か、つまり上述した演算用発光量ＦＸと演算用色温度ＴＸで照明手段１７２が発光されることによって、主被写体と背景の色温度がほぼ同等に補正されるか否かがカメラ制御手段１５１により判定される。ここでの判定も、図８で説明したと同じく（１式）に示すミレッドの差分を用いる方が好ましい。ここに、カメラ制御手段１５１は本発明における色温度比較手段として機能し、ステップＳ７１５は本発明における色温度比較工程に相当する。

（１式）が規定の判定値以下である場合（ステップＳ７１５；ＹＥＳ）には、上述した演算用発光量ＦＸと演算用色温度ＴＸで主被写体と背景の色温度がほぼ同等に補正されると見なして、ステップＳ７２１で、発光量ＦＬと発光色温度ＴＬがそれぞれ演算用発光量ＦＸと演算用色温度ＴＸの値に設定されてメインルーチンに戻る。ステップＳ７２１および図９のステップＳ５０７は本発明における発光制御工程に相当する。

（１式）が規定の判定値以下でない場合（ステップＳ７１５；ＮＯ）には、ステップＳ７３１で例外処理を行うか否かが判断される。例外処理は図８で説明したと同じであるので、説明は省略する。

例外処理を行わない場合（ステップＳ７３１；ＮＯ）には、ステップＳ７５１で演算用発光量ＦＸと演算用色温度ＴＸが変更されてステップＳ７１１に戻り、再度、主被写体と背景の色温度がほぼ同等に補正されるための照明手段１７２の発光量ＦＬと発光色温度ＴＬが演算される。例外処理を行う場合（ステップＳ７３１；ＹＥＳ）には、ステップＳ７４１で照明手段１７２の発光量ＦＬと発光色温度ＴＬが例外処理の値に設定されて図１０のメインルーチンのステップＳ１４１に戻る。

以上に示したように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の特徴に加えて、プリ発光によって照明手段での照明による主被写体および背景の画像の変化量、すなわち主被写体および背景の分光反射率が実測できるため、主被写体の分光反射率を人物の肌色と仮定して演算する第１の実施の形態よりもさらに正確で適正な発光量と発光色温度の照明手段を用いて撮影を行うことができ、さらに自然な色再現の画像を得ることができる。

以上に述べたように、本発明によれば、主被写体と背景の色温度等の情報を用いて適正な発光条件を演算し、演算された発光条件を用いて発光条件が制御可能な照明手段を発光させることにより、主被写体と背景とが異なる光源で照明されていても、主被写体と背景の両方が良好な色再現となるような撮像装置および撮像制御方法を提供することができる。

尚、本発明に係る撮像装置および撮像制御方法を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

本発明における撮像装置の一例であるデジタルカメラと、それに搭載される照明手段の構成を示す模式図である。 デジタルカメラのカメラ回路の詳細構成の一例を示すブロック図である。 主被写体と背景とが異なる照明光で照明されているシーンの代表例を示す模式図である。 ＬＥＤの発光波長分布の一例を示すグラフである。 色温度を制御するためのＬＥＤの発光パターンの例を示すタイミング図である。 第１の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートのメインルーチンである。 第１の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートのサブルーチン（１／３）である。 第１の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートのサブルーチン（２／３）である。 第１の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートのサブルーチン（３／３）である。 第２の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートのメインルーチンである。 第２の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートのサブルーチン（１／１）である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１２１ 電子ビューファインダ（ＥＶＦ）
１２２ 接眼レンズ
１３１ モニタ
１５０ カメラ回路
１５１ カメラ制御手段
１６１ 撮像制御手段
１６２ 撮像素子
１６３ 画像信号
１６５ 画像処理手段
１６７ 画像データ
１７１ ポップアップ部
１７２ 照明手段
１７３ 照明制御手段
２００ 光軸
２１１ 撮影レンズ
２２１ 絞り兼用シャッタ

Claims (10)

1. 主被写体および背景を含む被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像手段と、
   前記画像信号に少なくともホワイトバランス補正を施す画像処理手段と、
   発光条件が制御可能な照明手段と、
   前記照明手段の発光条件を制御する照明制御手段とを備えた撮像装置において、
   前記主被写体を検出する主被写体検出手段と、
   前記主被写体の色温度および輝度と、前記主被写体までの距離を検出する主被写体情報検出手段と、
   前記背景の色温度および輝度と、前記背景までの距離を検出する背景情報検出手段とを有し、
   前記照明制御手段は、前記主被写体情報検出手段の出力と前記背景情報検出手段の出力とから前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させるように制御することを特徴とする撮像装置。
2. 主被写体および背景を含む被写体を撮影し画像信号を出力する撮像手段と、
   前記画像信号に少なくともホワイトバランス補正を施す画像処理手段と、
   発光条件が制御可能な照明手段と、
   前記照明手段の発光条件を制御する照明制御手段とを備えた撮像装置において、
   前記主被写体を検出する主被写体検出手段と、
   少なくとも前記主被写体の色温度と、前記主被写体までの距離を検出する主被写体情報検出手段と、
   少なくとも前記背景の色温度と、前記背景までの距離を検出する背景情報検出手段と、
   前記照明手段を本撮影前にプリ発光させるプリ発光手段とを有し、
   前記照明制御手段は、前記プリ発光手段が前記照明手段を基準色温度でプリ発光させたときに得られる画像から前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させるように制御することを特徴とする撮像装置。
3. 前記決定された発光条件とは、主被写体および背景の色温度がともに既定の範囲に収まるような前記照明手段の発光色温度および発光量であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記画像処理手段は、主被写体の色温度が基準色温度に等しくなるようにホワイトバランス補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
5. 前記照明制御手段は、
   前記主被写体情報検出手段の出力から前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の主被写体の色温度を演算する主被写体色温度演算手段と、
   前記背景情報検出手段の出力から前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の背景の色温度を演算する背景色温度演算手段と、
   主被写体色温度演算手段で演算された主被写体の色温度と背景色温度演算手段で演算された背景の色温度とを比較して比較結果を出力する色温度比較手段と、
   色温度比較手段の比較結果に基づき前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させるように制御する発光制御手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記照明制御手段は、
   前記プリ発光手段が前記照明手段をプリ発光させた前後に得られた画像から、主被写体および背景の色温度の変化量を演算する色温度変化量演算手段と、
   色温度変化量演算手段で演算された主被写体の色温度の変化量から、前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の主被写体の色温度を演算する主被写体色温度演算手段と、
   色温度変化量演算手段で演算された背景の色温度の変化量から、前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の背景の色温度を演算する背景色温度演算手段と、
   色温度変化量演算手段で演算された主被写体および背景の色温度の変化量と、主被写体色温度演算手段で演算された主被写体の色温度と、背景色温度演算手段で演算された背景の色温度とを比較して比較結果を出力する色温度比較手段と、
   色温度比較手段の比較結果に基づき前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させるように制御する発光制御手段とを含むことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
7. 主被写体および背景を含む被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像工程と、
   前記画像信号に少なくともホワイトバランス補正を施す画像処理工程と、
   照明手段の発光条件を制御する照明制御工程とを備えた撮像制御方法において、
   前記主被写体を検出する主被写体検出工程と、
   前記主被写体の色温度および輝度と、前記主被写体までの距離を検出する主被写体情報検出工程と、
   前記背景の色温度および輝度と、前記背景までの距離を検出する背景情報検出工程とを有し、
   前記照明制御工程は、
   前記主被写体情報検出工程の出力から前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の主被写体の色温度を演算する主被写体色温度演算工程と、
   前記背景情報検出工程の出力から前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の背景の色温度を演算する背景色温度演算工程と、
   主被写体色温度演算工程で演算された主被写体の色温度と背景色温度演算工程で演算された背景の色温度とを比較して比較結果を出力する色温度比較工程と、
   色温度比較工程の比較結果に基づき前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させる発光制御工程とを含むことを特徴とする撮像制御方法。
8. 主被写体および背景を含む被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像工程と、
   前記画像信号に少なくともホワイトバランス補正を施す画像処理工程と、
   照明手段の発光条件を制御する照明制御工程とを備えた撮像制御方法において、
   前記主被写体を検出する主被写体検出工程と、
   少なくとも前記主被写体の色温度と、前記主被写体までの距離を検出する主被写体情報検出工程と、
   少なくとも前記背景の色温度と、前記背景までの距離を検出する背景情報検出工程と、
   前記照明手段を基準色温度でプリ発光させて画像信号を得るプリ発光工程とを有し、
   前記照明制御工程は、
   前記プリ発光工程で得られた画像信号から主被写体および背景の色温度の変化量を演算する色温度変化量演算工程と、
   色温度変化量演算工程で演算された主被写体の色温度の変化量から、前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の主被写体の色温度を演算する主被写体色温度演算工程と、
   色温度変化量演算工程で演算された背景の色温度の変化量から、前記照明手段を所定の発光条件で発光させた場合の背景の色温度を演算する背景色温度演算工程と、
   色温度変化量演算工程で演算された主被写体および背景の色温度の変化量と、主被写体色温度演算工程で演算された主被写体の色温度と、背景色温度演算工程で演算された背景の色温度とを比較して比較結果を出力する色温度比較工程と、
   色温度比較工程の比較結果に基づき前記照明手段の発光条件を決定し、決定された発光条件で前記照明手段を発光させる発光制御工程とを含むことを特徴とする撮像制御方法。
9. 前記決定された発光条件とは、主被写体および背景の色温度がともに既定の範囲に収まるような前記照明手段の発光色温度および発光量であることを特徴とする請求項７または８に記載の撮像制御方法。
10. 前記画像処理工程は、主被写体の色温度が基準色温度に等しくなるようにホワイトバランス補正を行うことを特徴とする請求項７または８に記載の撮像制御方法。

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