JP2007511109A - フィルフラッシュ機能を用いた電子カメラおよび方法 - Google Patents

Abstract

本発明によるカメラは、電子イメージキャプチャデバイス、イメージキャプチャデバイスによって受け取られた光りエネルギーを制御するように配置された走査絞りシャッター、イメージシーンを照射するように適応されるフラッシュユニット、イメージシーンから受け取られた、可視スペクトルエネルギーおよび赤外線スペクトルエネルギーを感知するために適合されたフォトセルユニット、および、フォトセルに対応し、走査絞りシャッターおよびフラッシュユニットに動作するように接続された、露光制御システムを備える。

Description

本発明は一般に、電子イメージキャプチャに関する。より詳細には、電子イメージキャプチャのためのフィルフラッシュ機能に関する。

デジタルカメラにおいて使用されるように、電子イメージングデバイスは、通常、フィルムベースのカメラとは異なるイメージキャプチャを実行する。電子イメージキャプチャは、通常、ピクセルアレイのそれぞれの感光性半導体ピクセルから、別個の出力信号を統合する。イメージキャプチャは、通常、ピクセルの積算値（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ）の全てを同時に出力ゼロ化することによって初期化される。そのような積算値は次いで、それぞれのアレイピクセルから読み出される必要がある。問題は、それぞれのピクセルが、感知された光信号を統合し続ける時間量を制御することにおいて生じる。

そのようなイメージングデバイスの統合を制御することは、フィルフラッシュ機能を制御しようとすると、さらに複雑になる。そこで、フラッシュユニットは、限定された明るさの近接する対象物、およびより明るい遠距離背景の対象物を含むシーンの照明の一部に使用される。そのようなイメージキャプチャおよびピクセル統合は、自然と、人口のまたはフラッシュ光源との間の照明の適切なバランスを達成するための追加的な必要性によって、さらに複雑になる。

本発明の一実施形態は、イメージシーンをキャプチャするために適合された電子イメージキャプチャデバイスと、イメージシーンから電子イメージキャプチャデバイスによって受け取られた光エネルギーを制御するために配置された走査絞りシャッターと、イメージシーンから受け取られた光エネルギーを感知するために適合されたフォトセルと、フォトセルに対応し、走査絞りシャッターに動作するように接続された、露光制御システムとを備え、露光制御システムは、フォトセルにおいて感知された光エネルギーに応じて、走査絞りシャッターおよび、フラッシュユニットを制御するように適合され、イメージキャプチャの間、電子イメージキャプチャによって受け取られた周辺光エネルギーに関連する電子イメージキャプチャシステムによって受け取られたフィルフラッシュエネルギーの量を制御するように適合されている、電子カメラを提供する。

露光制御システムは、赤外線スペクトルエネルギーの所定量が、フラッシュユニットの照射の間、フォトセルによって感知されると、フラッシュユニットを消すように適合される。

フォトセルが可視スペクトルフォトセルおよび赤外線スペクトルフォトセルを含み、さらに、露光制御システムが、フラッシュユニットによる照射に先立って、イメージシーンから受け取られた周辺光エネルギーを感知するための可視スペクトルフォトセルを使用するように、および、フラッシュユニットによる照射の間、イメージシーンから受け取られた赤外線スペクトルエネルギーを感知するための赤外線フォトセルを使用するように、適合される。走査絞りシャッターが、イメージキャプチャデバイス、可視スペクトルフォトセル、および、赤外線スペクトルフォトセルのための別個の絞りを含む。

露光制御システムが、取り外し可能なフラッシュユニットのための制御信号を生成するように適合される。

本発明の別の実施形態は、イメージシーンをキャプチャするために適合された、電子イメージキャプチャデバイスと、イメージキャプチャデバイスによって受け取られた光エネルギーを制御するために配置された走査絞りシャッターと、イメージシーンを照射するように適応されるフラッシュユニットと、イメージシーンから受け取られた、可視スペクトルエネルギーおよび赤外線スペクトルエネルギーを感知するために適合されたフォトセルユニットと、フォトセルに対応し、走査絞りシャッターおよびフラッシュユニットに動作するように接続された、露光制御システムとを備え、露光制御システムは、周辺可視スペクトルエネルギーの所定量がフォトセルユニットによって感知されると、フラッシュユニットが照射し、かつ、赤外線エネルギーの所定量がフォトセルユニットによって感知されると、該フラッシュユニットを消すことによって、露光制御システムは、イメージキャプチャの間、イメージシーンから受け取られた可視周辺光エネルギーに関連するイメージシーンから受け取られたフィルフラッシュエネルギーの量を制御するように適合される。

可視スペクトルフォトセルおよび赤外線スペクトルフォトセルが別個のデバイスであり、前記シャッターが、前記イメージキャプチャデバイスおよび前記フォトセルユニットのための、別個の、比例して（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｅｌｙ）動作可能である複数の可変絞りを含み得る。

本発明のさらに別の実施形態は、フィルフラッシュ機能を使用する電子イメージキャプチャの方法を提供し、その方法は、電子イメージキャプチャデバイスによって受け取られた光エネルギーを制御するために、走査絞りシャッターを使用するステップと、イメージシーンから受け取られた、可視周辺光エネルギーおよび赤外線エネルギーを感知するステップと、電子イメージキャプチャデバイスによって受け取られる周辺光エネルギーに対するフィルフラッシュ光エネルギーの所定の比率を生じさせるために、感知することに応じて、イメージキャプチャの間、走査絞りシャッターおよびフラッシュユニットを制御するステップであって、周辺光エネルギーの所定量がイメージキャプチャの間に感知されると、フラッシュユニットを照射させることを含む、ステップとを包含する。

感知するステップが、フラッシュユニットによる照射の間、イメージシーンから受け取られた赤外線エネルギーを感知するための赤外線スペクトルフォトセルを使用し得、感知するステップが、フラッシュユニットによる照射の前に、イメージシーンから受け取られた周辺光エネルギーを感知するための可視光スペクトルフォトセルを使用し得る。

赤外線スペクトルエネルギーがフラッシュユニットの照射の間に感知されると、制御するステップが、フラッシュユニットを消すことを含み得、走査絞りシャッターが、イメージキャプチャおよび感知するステップのための、別個の、比例して動作可能である複数の可変絞りを含み得る。

本発明は添付された図面を参照して、例示的に表され、記載される。

図１は、電子カメラ１０を示す。一般的に電子カメラ１０は、電子イメージキャプチャデバイス１２、走査絞りシャッター１４、イメージング光学機器１６、フォトセル１８、および露光制御システム２０を含む。カメラ１０に取り付けられているものは、着脱可能なフラッシュユニット２２である。カメラ１０は、イメージキャプチャデバイス１２に視野２４からの受光のイメージシーンの焦点を合わせるために、レンズ等のイメージング光学機器１６を用いて電子イメージキャプチャシステムを形成する。走査絞りシャッター１４は、イメージング光学１６とイメージキャプチャデバイス１２との間に配置され、イメージキャプチャデバイス１２によって受けられるイメージの光量を制御する。

フォトセル１８は、別個の光学構成要素２８によって規定されるものと実質的に類似した視野２６から受けられる光エネルギーを感知する。フォトセル１８によって受けられた光エネルギーは、通過し、シャッター１４によって同様に制御される。この方法において、フォトセル１８によって感知された光エネルギーは、イメージキャプチャデバイス１２によって受けられた光エネルギーと類似している。

露光制御システム２０は、フォトセル１８と結合され、イメージキャプチャの際のフラッシュユニット２２から受けられる光エネルギー量を制御するために、制御シャッター１４およびイメージキャプチャデバイス１２を制御する。

イメージキャプチャデバイス１２は、任意の方法において構成され得る。例えば、本出願の現時点において最適な可能性のある実施形態であるＣＣＤのかたちにおいて構成されても良い。また、フラッシュユニット２２がカメラ１０から着脱可能な付属装置として示されているが、点線２３によって示されるカメラ１０の一体部分として構成され得る。

しばしばあるように、イメージシーン３０は、遠距離背景３４に対して置かれる近距離対象物３２を含む。遠距離背景３４の自然照射は、近距離対象物３２の自然照射よりも強い。この場合、フィルフラッシュ機能は、近距離対象物３２へのより強い照射を提供するために用いられ、それによって、写真全体の照明をより良い構成のために均等にする。フィルフラッシュは、近距離対象物において影の領域を最小限にするためによく用いられる。これらの目的のために、露光制御システム２０は、イメージキャプチャの際に受ける周辺光エネルギーに関連して、フラッシュユニット２２から受けるフィルフラッシュエネルギー量を制御する。

図２は、（図１の）カメラ１０と共に使用され得るブレードシャッターと呼ばれる走査絞りシャッター１４の１つの形の描写正面図である。シャッター１４は、通常、電気機械アクチュエータ４５を用いて、矢印４４の方向において左右の移動をする堅いシャッターブレード４０、４２のペアを含む。表側ブレードシャッター４０は、絞り４６、４８および架空の点線にて示される絞り４７，４９を含む後側ブレードシャッター４２を含む。絞りペア４６、４７は、イメージキャプチャのためにあり、イメージキャプチャデバイス１２（図１）と共に整列される。絞りペア４８、４９は、イメージ光エネルギーを入射するために、露光フォトセル１８（図１）のためにあり、従って、フォトセル１８と共に整列される。

シャッターブレード４０、４２の左右の移動は、絞りペア４６、４７および４８、４９を順次重ね合わせ、それによって、入射光エネルギーによって絞りサイズを大きくする。個別の絞りペア４６、４７および４８、４９は、比例したサイズに形成されている（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｅｌｙ ｓｉｚｅｄ）。その結果、シャッターブレード４０、４２の任意の相対的な位置は、絞りペア４６、４７および４８、４９を介して放出される光エネルギーを、通常、同じ比率にさせる。従って、フォトセル１８によって感知された光エネルギー量は、通常、シャッターブレード４０、４２の位置に関係なく、絞りペア４６、４７を介して放出される光エネルギーの同比率を示す。この方法において、シャッター１４は、イメージキャプチャデバイス１２およびフォトセル１８のための個別の比例して動作可能な可変絞り４６、４７、および４８、４９を含む。ブレードシャッタの構成技術は、よく発達しており、当業者の多数のバリエーションが本発明において用いられ得る。シャッターブレード４０、４２の左右の移動が記載されるが、回転のような代替的な移動の形が使用され得る。同様に、既知の方法に従って、相対的な型およびサイズは変更され得る。図２は単一のフォトセル絞りが描写されているが、１つ以上が用いられ得、それらの配置も変更し得る。

図３は、ブレードシャッター５０、５２の他のペアの正面図を示す。ブレードシャッター５０、５２は、イメージキャプチャのための絞りペア５４、５５、可視スペクトルフォトセル６０を適応させるための個別の絞りペア５６、５７、および赤外線スペクトルフォトセル６２を適応させるための個別の絞りペア５８、５９を含む。絞りペア５６、５７は、監視絞り６４と関連する。監視絞り６４は、単一の絞りとして示されているが、実際は絞りブレード５０、５２のそれぞれにおいて個別の絞りである。イメージキャプチャの以前において、絞りペア５４、５５が、イメージシーンの周辺光の監視を可能にするように閉じている一方、監視絞りペア６４は開いているように設計される。絞りペア５６，５７、および５８，５９の両方ともが、イメージキャプチャ絞りペア５４、５５の開口と類似の描写を提供するように形成される。絞りペアの相対的な配置は、イメージキャプチャデバイス１２およびフォトセル１８の配置が図１の実施形態において変化し得るように、図２と図３との間において変化し得る。

従って、絞りの任意の適切な配置は、使用される特定のフォトセルの配置によって用いられる。フォトセル１８は、個別の可視スペクトルフォトセルおよび赤外線スペクトルフォトセルとして、または可視および赤外スペクトルエネルギーを個別に感知する単一のユニットとして等、任意の適切な型を取り得る。

図４は、イメージキャプチャの露光時間にわたる、イメージキャプチャデバイス１２（図１）にイメージを形成するための、イメージキャプチャ絞りペア４６、４７（図２）を介する確認された光エネルギー量のグラフである。図４は、フィルフラッシュモードにおけるカメラ１０（図１）の動作を示す。フィルフラッシュモードにおいて、イメージキャプチャに用いられる全光エネルギーは、周辺シーン照射とフィルフラッシュとの組み合わさった比率である。記載されたように、フォトセル１８は、イメージキャプチャの際において受光と類似した量を感知する。カーブ６８の瞬時値が受けた光レベルを示す一方、グラフのカーブの下の面積７０，７２は、その時間中において受けた光エネルギー量を示す。この方法において、フォトセル１８の出力を監視し、積分することによって、露光制御システム２０は、イメージキャプチャデバイス１２に入射するイメージキャプチャ光エネルギー量をリアルタイムに決定することができる。

よく知られたフィルフラッシュ機能は、典型的に、イメージキャプチャ光エネルギーの約７５％を提供するために周辺シーン照射を使用し、イメージキャプチャ光エネルギーの残りの２５％を提供するためにフィルフラッシュ機能を使用する。この分配は、イメージシーンによって変化し得る。この分配を制御するために、露光制御システム２０は、積分されたカーブ６８の下の面積７０がイメージキャプチャ光エネルギーの必要量の約７０％に達するまで、フォトセル１８の出力を監視し、積分する。ポイント７４において、フラッシュユニット２２は照射し、フォトセル１８によって感知される入射光エネルギー量は、急激に増加する。ポイント７６において、露光制御システム２０は、所望のイメージキャプチャ光エネルギーの９０％から９５％が受け取られたことを決定し、シャッター１４を閉める。この方法において、フラッシュユニット２２は多様な光出力を有し得、露光制御システム２０は、フォトセル１８によって感知された光エネルギーに応じてそのような多様な光出力を限定し得る。

カーブ６８の左側の上りの傾きは、走査絞りシャッターの増大する絞りサイズを示す。少ない光のイメージシーンにおいて、イメージキャプチャエネルギーの約７０％が感知される以前、または受け取られる以前に、走査絞りシャッターが、最大絞りにまで開けられ得ることは理解される。この状況において、露光制御システム２０は、２５％のフラッシュの助力分の収集を可能にするためにフラッシュユニット２２が照射するようにプログラムされ得る。次いでシャッター１４は、周辺光が最良の分布に達することをさらに確認されるように、フラッシュユニット２２が消光される（ｑｕｅｎｃｈｅｄ）前に、開けた状態のままに置かれ得る。フラッシュ照射の際に受ける周辺光は、可視スペクトルフラッシュ照射の故に、測定不可能であり得るが、測定に盛り込まれ得る。

対象物によって反射された赤外線フラッシュエネルギー量が、可視スペクトルエネルギー量よりも多様な対象物間においてより一貫することは、フラッシュユニット技術において周知である。この理由により、本発明は、フラッシュ照射の間のイメージシーンエネルギーの測定の赤外線フォトセルを好ましくは使用し、これらの測定は、適切な可視スペクトル値に変換され、そうでなければ、当業者に知られる方法に従い、全体の光測定に盛り込まれる。カメラの露光制御の技術はよく開発されており、多様な物理的に異なる制御デバイスが、本発明の露光制御システムの機能を施行するために周知の方法に従い構成され得る。

本発明は、開示された実施形態との参照とともに上記に例示的に記載される。多様な修正、変化は、添付の特許請求の範囲において規定されるように、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって、本開示の実施形態に対して行われ得る。

イメージキャプチャのために使用されるように、本発明の一実施形態に従って組み立てられた電子カメラの側面図である。 図１のカメラを使用するにあたって適切なブレードシャッターの正面図である。 図１のカメラを使用するにあたって別の適切なブレードシャッターの正面図である。 時間との対比で、図１のカメラによってキャプチャされた光エネルギーのグラフである。

Claims (16)

1. 電子カメラであって、該カメラは、
   イメージシーンをキャプチャするために適合された電子イメージキャプチャデバイスと、
   該イメージシーンから該電子イメージキャプチャデバイスによって受け取られた光エネルギーを制御するために配置された走査絞りシャッターと、
   該イメージシーンから受け取られた光エネルギーを感知するために適合されたフォトセルと、
   該フォトセルに対応し、該走査絞りシャッターに動作するように接続された、露光制御システムと
   を備え、
   該露光制御システムは、該フォトセルにおいて感知された光エネルギーに応じて、該走査絞りシャッターおよびフラッシュユニットを制御するように適合され、イメージキャプチャの間、該電子イメージキャプチャによって受け取られた周辺光エネルギーに関連する該電子イメージキャプチャシステムによって受け取られたフィルフラッシュエネルギーの量を制御するように適合されている、電子カメラ。
2. 前記露光制御システムは、周辺光エネルギーの所定量が前記フォトセルによって感知されると、前記フラッシュユニットを照射させるように適合されている、請求項１に記載のカメラ。
3. 前記露光制御システムは、赤外線スペクトルエネルギーの所定量が、フラッシュユニットの照射の間、前記フォトセルによって感知されると、該フラッシュユニットを消すように適合される、請求項２に記載のカメラ。
4. 前記フォトセルが可視スペクトルフォトセルおよび赤外線スペクトルフォトセルを含み、さらに、前記露光制御システムが、前記フラッシュユニットによる照射に先立って、前記イメージシーンから受け取られた周辺光エネルギーを感知するために、該可視スペクトルフォトセルを使用するように、および、該フラッシュユニットによる照射の間、該イメージシーンから受け取られた赤外線スペクトルエネルギーを感知するために、赤外線フォトセルを使用するように、適合される、請求項１に記載のカメラ。
5. 前記走査絞りシャッターが、前記イメージキャプチャデバイス、前記可視スペクトルフォトセル、および、赤外線スペクトルフォトセルのための別個の絞りを含む、請求項４に記載のカメラ。
6. 前記露光制御システムが、取り外し可能なフラッシュユニットのための制御信号を生成するように適合される、請求項１に記載のカメラ。
7. 前記フラッシュユニットが、前記カメラと一体化して構成されている、請求項１に記載のカメラ。
8. 電子カメラであって、該カメラは、
   イメージシーンをキャプチャするために適合された、電子イメージキャプチャデバイスと、
   該イメージキャプチャデバイスによって受け取られた光エネルギーを制御するために配置された走査絞りシャッターと、
   該イメージシーンを照射するように適応されるフラッシュユニットと、
   該イメージシーンから受け取られた、可視スペクトルエネルギーおよび赤外線スペクトルエネルギーを感知するために適合されたフォトセルユニットと、
   該フォトセルに対応し、該走査絞りシャッターおよび該フラッシュユニットに動作するように接続された、露光制御システムと
   を備え、
   該露光制御システムは、周辺可視スペクトルエネルギーの所定量が該フォトセルユニットによって感知されると、該フラッシュユニットを照射させ、かつ、赤外線エネルギーの所定量が該フォトセルユニットによって感知されると、該フラッシュユニットを消すことによって、該露光制御システムは、イメージキャプチャの間、該イメージシーンから受け取られた可視周辺光エネルギーに関連する該イメージシーンから受け取られたフィルフラッシュエネルギーの量を制御するように適合される、電子カメラ。
9. 前記可視スペクトルフォトセルおよび赤外線スペクトルフォトセルが別個のデバイスである、請求項８に記載のカメラ。
10. 前記シャッターが、前記イメージキャプチャデバイスおよび前記フォトセルユニットのための、別個の、比例して動作可能である複数の可変絞りを含む、請求項９に記載のカメラ。
11. 前記フラッシュユニットが消光可能なストロボライトである、請求項１１に記載のカメラ。
12. フィルフラッシュ機能を使用する電子イメージキャプチャの方法であって、該方法は、
    電子イメージキャプチャデバイスによって受け取られた光エネルギーを制御するために、走査絞りシャッターを使用するステップと、
    イメージシーンから受け取られた、可視周辺光エネルギーおよび赤外線エネルギーを感知するステップと、
    該電子イメージキャプチャデバイスによって受け取られる周辺光エネルギーに対するフィルフラッシュ光エネルギーの所定の比率を生じさせるために、該感知することに応じて、イメージキャプチャの間、該走査絞りシャッターおよびフラッシュユニットを制御するステップであって、周辺光エネルギーの所定量がイメージキャプチャの間に感知されると、該フラッシュユニットを照射させることを含む、ステップと
    を包含する、方法。
13. 前記感知するステップが、前記フラッシュユニットによる照射の間、前記イメージシーンから受け取られた赤外線エネルギーを感知するための赤外線スペクトルフォトセルを使用する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記感知するステップが、前記フラッシュユニットによる照射の前に、前記イメージシーンから受け取られた周辺光エネルギーを感知するために、可視光スペクトルフォトセルを使用する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記走査絞りシャッターが、イメージキャプチャおよび前記感知するステップのための、別個の、比例して動作可能である複数の可変絞りを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記制御するステップが、フラッシュユニットの照射の間に赤外線スペクトルエネルギーが感知されると、該フラッシュユニットを消すことを含む、請求項１２に記載の方法。

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