JP2009065225A - 撮像装置及び撮像装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照明撮像に支障を生じさせることなく、撮像装置への装着物によって照明光がけられることにより生ずる非照明領域が画像に写し込まれないようにする。
【解決手段】撮像装置は、撮像光学系２０１により形成された被写体像を光電変換する撮像素子２０２と、該撮像素子の出力から画像を生成する画像処理手段２０６と、画像処理手段を制御する制御手段２０９とを有する。制御手段は、撮像光学系により形成されている撮像画角３０６内に、該撮像装置への装着物３０４によって照明手段２０８からの照明光が遮られることにより非照明領域３０８が生ずるか否かに関する判定を行い、該非照明領域が生じる場合には、画像生成手段に、非照明領域を含まない画像領域４０９に対する電子ズーム処理を行わせる。
【選択図】図４

Description

本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に被写体に照明光を照射して撮像を行うことができる撮像装置に関する。

撮像装置には、交換レンズ、コンバージョンレンズ、レンズフード及びレンズフィルタ等のアクセサリ（装着物）を装着することができる。

ところが、フラッシュ光やビデオライト等の照明光を被写体に照射して撮像（以下、照明撮像という）を行う場合に、撮像装置に装着されたアクセサリによって照明光の一部が遮られる、つまりは「けられ」が生じる場合がある。そしてこのまま照明撮像が行われて得られた画像には、けられを生じさせたアクセサリの影（非照明領域）が写り込む。

図３には、この「けられ」が生ずる様子を示す。撮像装置３０１には、全長が長い望遠系又は径が太い広角系の交換レンズ３０４が装着されている。この場合、撮像装置３０１に内蔵又は外付けされたフラッシュユニット３０３を発光させると、該フラッシュユニット３０３からの照明光の一部が、交換レンズ３０４のレンズ鏡筒３０７によって遮られる。このとき、交換レンズ３０４によって形成される撮像画角３０６が、レンズ鏡筒３０７によって遮られることで生じた非照明領域３０８まで含むように設定されていると、画像３０９内にレンズ鏡筒３０７の影（ハッチングで示す）が写り込む。

このような非照明領域を含む画像が得られてしまう照明撮像を防止する方法は、従来いくつか提案されている。

特許文献１〜３では、非照明領域の発生を警告したり、照明光の照射を禁止したりする撮像装置が開示されている。

また、特許文献４では、レンズ鏡筒による照明光のけられを防止するために、レンズ鏡筒を撮像装置に対して傾けて照明光のけられを回避する方法が開示されている。

さらに、特許文献５では、フル撮像画角が設定された状態で照明光のけられが生じると判定した場合にはフラッシュ発光を禁止し、フル撮像画角より小さい撮像画角が設定されている場合には、フラッシュ発光を許可する撮像装置が開示されている。
特開平４−３５５７３６号公報 特開平８−２９７３１３号公報 特開２００１−１３５５９号公報 特開２００５−２３４２３２号公報 実開平６−５００４０号公報

しかしながら、上記特許文献１〜５に開示された方法では、照明光のけられの発生防止を優先するために、警告を発したり、照明光の発光を禁止したり、レンズ鏡筒を傾けたりするため、照明撮像自体に支障を生じさせる。

本発明は、照明撮像に支障を生じさせることなく、撮像装置への装着物によって照明光がけられることにより生ずる非照明領域が画像に写し込まれないようにすることができる撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子の出力から画像を生成する画像処理手段と、画像処理手段を制御する制御手段とを有する。そして、制御手段は、撮像光学系により形成されている撮像画角内に、該撮像装置への装着物によって照明手段からの照明光が遮られることにより非照明領域が生ずるか否かに関する判定を行い、該非照明領域が生じる場合には、画像生成手段に、非照明領域を含まない画像領域に対する電子ズーム処理を行わせることを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての撮像装置の制御方法は、撮像光学系により形成されている撮像画角内において、撮像装置への装着物によって照明手段からの照明光が遮られることにより非照明領域が生ずるか否かに関する判定を行うステップと、非照明領域が生じる場合に、非照明領域を含まない画像領域に対する電子ズーム処理を行うステップとを有することを特徴とする。

本発明では、撮像光学系により形成されている撮像画角内において非照明領域が発生する場合には、該非照明領域が含まれない画像領域を電子ズーム処理により拡大して出力する。このため、照明撮像が妨げられることなく、かつ撮影者が非照明領域を避けるように意識することなく、非照明領域の写り込みがない（又は少ない）画像を取得することが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図２には、本発明の実施例１である撮像装置としてのデジタル一眼レフカメラの構成を示す。なお、本実施例では、レンズ交換型のデジタル一眼レフカメラ（以下、カメラという）について説明するが、本発明の他の実施例としては、レンズ一体型のデジタルカメラ、レンズ交換型及びレンズ一体型のビデオカメラといった他の撮像装置も含む。

図２において、３０４はカメラに対して着脱可能に装着される交換レンズであり、本実施例での「撮像装置への装着物」に相当する。

２０１は交換レンズ３０４内に収容された撮像光学系であり、被写体からの光束に被写体像を形成させる。撮像光学系２０１は、該交換レンズのレンズ鏡筒の外周に設けられたズーム操作リング及びフォーカス操作リングの操作に応じて変倍レンズやフォーカスレンズを移動させる機構を有する。すなわち、撮像光学系２０１は、光学ズーム機能及びマニュアルフォーカス機能を有する。

レンズ駆動部２０７は、後述するカメラ側のシステム制御部２０９からのフォーカス制御信号を受けて撮像光学系２０１内のフォーカスレンズを駆動する。これにより、オートフォーカス（ＡＦ）が行われる。なお、交換レンズやカメラにズームスイッチが設けられている場合には、該ズームスイッチの操作に応じてレンズ駆動部２０７により変倍レンズを駆動してもよい。

２０２はカメラ内に設けられた撮像素子であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される。撮像素子２０２は、撮像光学系２０１により形成された被写体像を光電変換する。

２０３は撮像素子駆動部であり、カメラ信号処理部２０６からのタイミング信号に応じて撮像素子２０２を駆動する。

２０４はＣＤＳ（二重相関サンプリング）／ＡＧＣ（オートゲインコントロール）部であり、撮像素子２０２からのアナログ信号をサンプリングすると共に、システム制御部２０９からの制御信号に応じてアナログ信号レベルのゲインコントロールを行う。また、ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０４は、カメラ信号処理部２０６からの制御信号に応じてＩＳＯ感度を調整する機能も有する。

２０５はＡ／Ｄ変換器で、ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０４からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。

カメラ信号処理部（画像生成手段）２０６は、Ａ／Ｄ変換器２０５からのデジタル信号に対して各種画像処理を行い、電子画像（以下、単に画像という）を生成する。画像処理には、画像の一部を拡大して出力する電子ズーム処理も含まれる。また、カメラ信号処理部２０６は、ＡＦに必要な撮像光学系２０１の焦点状態を示す信号を生成したり、ＡＥ制御に必要な被写体輝度を示す信号を生成したりする。また、カメラ信号処理部２０６は、交換レンズから撮像光学系２０１のレンズ位置情報を取得して、被写体までの距離を算出する。さらに、撮像素子２０２等を動作させるためのタイミング信号も生成する。

２０８は内蔵フラッシュユニットであり、カメラ本体に対してポップアップした状態で被写体に照明光（以下、フラッシュ光ともいう）を照射し、フラッシュ撮像（照明撮像）を可能とする。フラッシュユニット２０８は、カメラ信号処理部２０６で検出された被写体輝度が所定レベルより暗い場合にフラッシュユニット２０８を点灯させる。

システム制御部２０９は、ＣＰＵやＭＰＵ等の演算処理装置により構成され、カメラ及び交換レンズ内の各部の動作を制御する。後述する図５に示す処理も、システム制御部２０９が主体となって実行する。

２１０はメモリ制御部であり、システム制御部２０９と内部メモリ２１１間のアクセスを制御する。

内部メモリ２１１は、画像処理におけるバッファとして機能するとともに、カメラ及び交換レンズ内の各部の動作を制御するためのコンピュータプログラムやデータを格納する機能も有する。さらに、各制御を実行するために、必要に応じて作業領域としても使用される。

２１２は外部記録媒体接続インタフェースであり、半導体メモリや光ディスク等、カメラに対して着脱可能な外部記録媒体２１３との接続を行う。

２１４は入力操作部であり、電源ボタン、シャッターボタン、選択ボタン及び決定ボタン等を備えている。

２１５は計時部であり、時刻及び年月日をカウントしている。計時部２１５は、システム制御部２０９からの要求に応じて、日時情報を返信する。

２１６は液晶表示パネル等により構成された表示部である。該表示部２１６は、記録用画像の取得（撮像）前に撮像素子２０２からの出力に基づいて生成されたライブビュー画像を表示して電子ビューファインダとして機能したり、撮像により取得して外部記録媒体２１３に記録する記録用画像を所定時間の間表示したりする。また、表示部２１６は、入力操作部２１４を通じてユーザが各種設定を行えるように、メニュー画像を表示したりする。

なお、図示はしていないが、本実施例のカメラには、光学ビューファインダや光学ビューファインダ内に各種情報を表示するためのファインダ内表示ユニットも有する。

２１７はアナログライン出力部であり、コンポジット映像出力を外部モニタ等に出力するためのインタフェースとして用いられる。

２１８はデジタルデータ出力部であり、画像データを外部印刷装置２１９等の外部機器にケーブル２２０等を介して出力するＵＳＢインタフェースやＩＥＥＥ１３９４インタフェースとして用いられる。

図２に示すカメラにおいて、フラッシュユニット２０８を点灯してフラッシュ撮像を行う場合に、図４に示すように、カメラ３０１に装着された交換レンズ３０４のレンズ鏡筒３０７によるフラッシュ光のけられが発生する場合がある。この場合、被写体側には、フラッシュ光が到達しない非照明領域（影領域）３０８が生ずる。本実施例では、このような状況に対して、カメラ信号処理部２０６が有する電子ズーム処理機能を利用して、以下のような非照明領域の写り込み防止処理を行う。

図１のグラフにおいて、横軸は交換レンズ３０４（撮像光学系２０１）の焦点距離を示し、縦軸は撮像光学系の光学ズーム倍率及び撮像ズーム倍率を示す。撮像ズーム倍率は、「光学ズーム倍率」ｘ「電子ズーム倍率」により求められる合成ズーム倍率を意味する。

本実施例では、焦点距離が広角側２４ｍｍのときの光学ズーム倍率を１倍「ｘ１」とし、望遠側１０５ｍｍのときの光学ズーム倍率が２４ｍｍのときの４．３７５倍、すなわち「ｘ４．３７５」（１０５／２４＝４．３７５）とする。

また本実施例では、撮像光学系２０１の焦点距離が３０ｍｍ（光学ズーム倍率「ｘ１．２５」）以下である広角側領域１０１において、図４に示すように、非照明領域３０８が撮像光学系２０１により形成される撮像画角３０６内に含まれる（生ずる）ものとする。

本実施例では、まず、撮像光学系２０１により形成される撮像画角内に、交換レンズ３０４によってフラッシュ光が遮られることにより非照明領域３０８が生ずるか否かに関する判定を行う。

例えば、交換レンズ３０４が装着された状態で非照明領域３０８が撮像画角内に生ずる最も長い焦点距離（又は最も大きい光学ズーム倍率）のデータを予め取得し、内部メモリ２１１に記憶させておく。

該データは、例えば、交換レンズ３０４の機種ごとに、その全長や径の寸法情報と、フラッシュユニット３０３の発光部の位置や発光方向や発光角度範囲等の情報と、撮像素子２０２のサイズ情報とに基づいて演算することができる。

また、ユーザが、カメラに装着された交換レンズ３０４の焦点距離（撮像画角）を変化させながら撮像画角内に非照明領域３０８が含まれ始める焦点距離（又は光学ズーム倍率）を見つけ、それを入力操作部２１４を通じて内部メモリ２１１に記憶させてもよい。

そして、フラッシュ撮像を行う場合に、現在の撮像光学系２０１の焦点距離が上記データとして記憶された焦点距離（以下、影発生焦点距離という）以下か否かを判定することで、撮像画角内に非照明領域３０８が生ずるか否かに関する判定を行うことができる。また、現在の撮像光学系２０１の光学ズーム倍率が上記データとして記憶された光学ズーム倍率（以下、影発生ズーム倍率という）以下か否かを判定してもよい。

現在の焦点距離（又は光学ズーム倍率）が、影発生焦点距離（又は影発生ズーム倍率）以下である場合には、図４に示すように、現在の撮像画角３０６に対応する画像４０９のうち、非照明領域３０８が含まれない画像領域４１０を電子ズーム処理により拡大する。そして、得られた拡大画像を表示部２１６に表示用画像として供給したり外部記録媒体２１３に記録用画像として記録したりする（つまり、拡大画像を出力する）。

このように、撮像画角内に非照明領域３０８が生ずることを示す判定がなされた（例えば、現在の焦点距離が影発生焦点距離以下であると判定された）場合は、電子ズーム処理を利用して非照明領域３０８を含まない見かけの撮像画角４０６を設定する。このことは、図１に１０２で示すように、撮像光学系２０１の実際の焦点距離が３０ｍｍ以下の値となっても（より広角側にズーム操作されても）、撮像ズーム倍率は「ｘ１．２５」が維持されることを意味する。

言い換えれば、
「光学ズーム倍率」ｘ「電子ズーム倍率」＝一定値（撮像ズーム倍率） …（１）
となるように、電子ズーム倍率を設定する。つまり、撮像光学系２０１の光学ズーム倍率に応じて、該光学ズーム倍率と電子ズーム倍率との合成ズーム倍率（撮像ズーム倍率）が一定値になるように電子ズーム倍率を設定する。図１の例では、式（１）の「一定値」は、１．２５倍である。

以上の非照明領域の写り込み防止処理を行うことで、フラッシュ撮像が妨げられることなく、かつ撮影者が非照明領域を避けるように意識することなく、非照明領域の写り込みがない（又は少ない）画像を取得することができる。

なお、上述した例では、影発生焦点距離を３０ｍｍとしているが、影発生焦点距離の値はこれに限られない。

また、影発生焦点距離をユーザが任意に設定できるようにすることで、非照明領域３０８の写り込みをある程度許容してもユーザが選択した焦点距離でのフラッシュ撮像を行えるようにすることができる。すなわち、上述した「非照明領域を含まない画像領域を電子ズーム処理する」とは、少なくとも非照明領域を含まない画像領域を電子ズーム処理をすればよく、非照明領域が写った画像領域の一部とともに電子ズーム処理を行うことを禁止する意味ではない。

また、式（１）の「一定値」を、入力操作部２１４を通じてユーザが任意に設定できるようにしてもよい。これにより、非照明領域３０８の写り込みをある程度許容してもユーザが選択した撮像ズーム倍率でのフラッシュ撮像を行えるようにすることができる。

以下、主としてシステム制御部２０９及びカメラ信号処理部２０６で行われる処理の流れを図５のフローチャートを用いて説明する。この処理は、システム制御部２０９及びカメラ信号処理部２０６に格納されたコンピュータプログラムに従って行われる。

ステップＳ５０１で処理がスタートすると、ステップＳ５０２では、システム制御部２０９は、レンズ駆動部２０７にて取得されたレンズ位置情報から撮像光学系２０１の焦点距離を算出（検出）する。

次に、ステップＳ５０３では、システム制御部２０９は、ステップＳ５０２で算出した焦点距離が、上記例における影発生焦点距離である３０ｍｍ以下か否かを判定する。すなわち、撮像光学系２０１により形成されている撮像画角内に、交換レンズ３０４によってフラッシュ光が遮られることにより非照明領域３０８が発生するか否かに関する判定を行う。

焦点距離が３０ｍｍ以下である場合には、ステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、システム制御部２０９は、カメラ信号処理部２０６に、図４に示した非照明領域３０８が含まれない画像領域４１０を電子ズーム処理により拡大させる。このときの電子ズーム倍率は、式（１）に従って設定される。

そして、ステップＳ５０５では、システム制御部２０９は、カメラ信号処理部２０６から出力された電子ズーム処理による拡大画像を表示部２１６に出力する。なお、このとき、もとの画像４０９を表示部２１６に表示した上で、電子ズーム処理によって拡大される画像領域４１０の外周を囲む枠（画角）を表示してもよい。

一方、焦点距離が３０ｍｍより長い場合には、ステップＳ５０６に進む。ステップＳ５０６では、システム制御部２０９は、シャッターボタンの半押し操作がなされたか否かを判別する。半押し操作がなされた場合は、ステップＳ５０７に進み、撮像準備動作（ＡＦ，ＡＥ，ＡＷＢ制御）を行う。

そして、ステップＳ０８では、システム制御部２０９は、表示部２１６に表示された画像上にＡＦによって合焦が得られた領域（図示せず）を表示する。

次に、ステップＳ５０９では、システム制御部２０９は、シャッターボタンが全押しされたか否かを判別し、全押しされた場合には、ステップＳ５１１に進み、そうでない場合にはステップＳ５１０に進む。

ステップＳ５１０では、システム制御部２０９は、所定時間のカウントを開始する。カウント値をインクリメントするごとにステップＳ５０９に戻り、最終的に所定時間の間にシャッターボタンの全押し操作が行われなかった場合は、ステップＳ５０２に戻る。

ステップＳ５１１では、システム制御部２０９は、記録用画像を取得するための撮像を行う。記録用画像は、カメラ信号処理部２０６で電子ズーム処理がなされた拡大画像である。システム制御部２０９は、記録用画像を外部記録媒体２１３に記録する。

そして、ステップＳ５１２では、ステップＳ５０２に戻る。

図６には、本発明の実施例２である撮像装置での処理の流れを示している。本実施例では、実施例１で用いた撮像光学系２０１の焦点距離に代えて、光学ズーム倍率を用いて、撮像画角内に非照明領域３０８が生ずるか否かに関する判定を行う。また、本実施例は、ユーザが電子ズーム処理を禁止するためのステップも含んでいる。

ステップＳ６０１において処理がスタートとすると、ステップＳ６０２では、システム制御部２０９は、入力操作部２１４を通じてユーザが電子ズーム処理を禁止しているか否かを判定する。禁止している場合は、ステップＳ６０７に進み、禁止していない場合はステップＳ６０３に進む。電子ズーム処理を禁止する場合は、例えば、非照明領域の写り込み回避よりもできるだけ広角の撮像画角を優先する場合である。このように、電子ズーム処理を禁止することを可能とすることで、ユーザの希望するフラッシュ撮像が可能となる。

ステップＳ６０３では、システム制御部２０９は、レンズ駆動部２０７にて取得されたレンズ位置情報から撮像光学系２０１の焦点距離を算出（検出）する。さらに、算出した焦点距離から光学ズーム倍率を算出する。

次に、ステップＳ６０４では、システム制御部２０９は、ステップＳ６０３で算出した光学ズーム倍率が、実施例１で説明した影発生光学ズーム倍率である「ｘ１．２５」以下か否かを判定する。すなわち、撮像光学系２０１により形成されている撮像画角内に、交換レンズ３０４によってフラッシュ光が遮られることにより非照明領域３０８が発生するか否かに関する判定を行う。

光学ズーム倍率が、「ｘ１．２５」以下である場合は、ステップＳ６０５に進む。また、光学ズーム倍率が、「ｘ１．２５」より大きい場合は、ステップＳ６０７に進む。

ステップＳ６０５では、システム制御部２０９は、実施例１と同様に、カメラ信号処理部２０６に、非照明領域３０８が含まれない画像領域４１０を電子ズーム処理により拡大させる。このときの電子ズーム倍率も、式（１）に従って設定される。

そして、ステップＳ６０６では、システム制御部２０９は、カメラ信号処理部２０６から出力された電子ズーム処理による拡大画像を表示部２１６に出力する。なお、このとき、もとの画像４０９を表示部２１６に表示した上で、電子ズーム処理によって拡大される画像領域４１０の外周を囲む枠（画角）を表示してもよい。

ステップＳ６０７〜ステップＳ６１３の処理は、実施例１のステップＳ５０６〜ステップＳ５１２の処理と同様である。

本実施例でも、非照明領域の写り込み防止処理により、フラッシュ撮像が妨げられることなく、かつ撮影者が非照明領域を避けるように意識することなく、非照明領域の写り込みがない（又は少ない）画像を取得することができる。しかも、電子ズーム処理の禁止操作を可能とすることで、ユーザの意図を優先した広画角でのフラッシュ撮像も可能とすることができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

例えば、上記各実施例では、装着物として交換レンズを例に説明したが、他の装着物であるレンズフィルタ、レンズフード、コンバージョンレンズ等を使用する場合でも、同様に電子ズーム処理を利用して非照明領域の写り込みをなくする又は少なくすることができる。

また、上記各実施例では、カメラに内蔵されたフラッシュユニットからフラッシュ光を照射する場合について説明するが、カメラに着脱可能に装着される外付けフラッシュユニットを使用する場合でも本発明を適用できる。

また、撮像光学系により形成される撮像画角内に非照明領域が生ずるか否かに関する判定に、撮像光学系の焦点距離やズーム倍率以外の判定要素を加えたり、該判定を焦点距離やズーム倍率以外の判定要素によって行ってもよい。

本発明の実施例１における非照明領域の写り込み防止処理の概念（焦点距離と撮像ズーム倍率との関係）を示す図。 実施例１のデジタル一眼レフカメラの構成を示すブロック図。 非照明領域の発生状態を示した概念図。 実施例１における非照明領域の写り込み防止処理の概念（実際の撮像画角と見かけ上の撮像画角）を示す図。 実施例１における処理を示すフローチャート。 本発明の実施例２における処理を示すフローチャート。

符号の説明

２０１ 撮像光学系
２０２ 撮像素子
２０６ カメラ信号処理部
２０８ フラッシュユニット
２０９ システム制御部
３０１ デジタル一眼レフカメラ
３０４ 交換レンズ
３０７ レンズ鏡筒
３０６ 撮像光学系により形成される撮像画角
３０８ 非照明領域
４０６ 電子ズーム処理による見かけ上の撮像画角
４０９ 画像
４１０ 電子ズーム処理を行う画像領域

Claims (4)

1. 被写体に照明光を照射する照明手段の使用が可能な撮像装置であって、
   撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、
   該撮像素子の出力から画像を生成する画像処理手段と、
   前記画像処理手段を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記撮像光学系により形成される撮像画角内に、該撮像装置への装着物によって前記照明手段からの照明光が遮られることにより非照明領域が生ずるか否かに関する判定を行い、
   前記非照明領域が生じる場合には、前記画像生成手段に前記非照明領域を含まない画像領域に対する電子ズーム処理を行わせることを特徴とする撮像装置。
2. 前記判定は、前記撮像光学系の焦点距離又はズーム倍率が、前記撮像光学系により形成される撮像画角内に前記非照明領域が生ずる値か否かの判定であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像光学系は光学ズーム機能を有し、
   前記制御手段は、前記撮像光学系のズーム倍率に応じて、該撮像光学系のズーム倍率と前記電子ズーム処理のズーム倍率との合成ズーム倍率が一定値になるように前記電子ズーム処理のズーム倍率を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 被写体に照明光を照射する照明手段の使用が可能であり、撮像光学系により形成された被写体像を光電変換して画像を生成する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像光学系により形成されている撮像画角内に、前記撮像装置への装着物によって前記照明手段からの照明光が遮られることにより非照明領域が生ずるか否かに関する判定を行うステップと、
   前記非照明領域が生じる場合には、前記非照明領域を含まない画像領域に対する電子ズーム処理を行うステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。