JP2018151464A - 撮像装置及びその制御方法、並びにプログラム - Google Patents

撮像装置及びその制御方法、並びにプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】撮影時の適切な調光を行うことができる撮像装置を提供する。【解決手段】カメラ100は、テスト発光において、所定の強さ以上の発光を行う必要が無い場合、フラット発光を行う。【選択図】図6

Description

本発明は、ストロボを発光させて撮影を行う撮像装置及びその制御方法、並びにプログラムに関する。
ストロボを発光させて撮影を行う撮像装置としてのカメラが知られている。カメラは、例えば、撮影を行う前にテスト発光を行い、テスト発光した際に被写体から反射した反射光を測光し、測光した結果に基づいて撮影時のストロボの調光を行う(例えば、特許文献1参照)。テスト発光では被写体までの距離に応じてストロボの発光の強さが制御される。カメラは、例えば、遠くの被写体を撮影する際のテスト発光では強い発光、具体的に、発光量が大きく且つ発光時間が長い発光を行う一方、近くの被写体を撮影する際のテスト発光では弱い発光、具体的に、発光量が小さく且つ発光時間が短い発光を行う。
ストロボの調光を適切に行うために、カメラでは、テスト発光において発光量がピークとなるタイミングで測光するのが好ましいが、ストロボの発光制御において或る程度のばらつきが生じてしまうので、発光量がピークとなるタイミングの予測が困難となる。このため、従来では、カメラは、テスト発光した際の被写体の反射光に応じた電荷を、ストロボの発光の強さに関わらず一定の長さであって且つテスト発光期間を含む所定の期間蓄積し、蓄積された電荷に対して測光する。つまり、テスト発光における測光結果にはストロボが発光していない期間の測光結果も含まれる。
特開2014−126712号公報
しかしながら、テスト発光における測光結果にストロボが発光していない期間の測光結果も含まれると、ストロボが発光していない期間に生じた環境光成分等のノイズも含まれてしまう。特に、弱い発光では測光結果にストロボが発光していない期間の情報が多く含まれるので、該ノイズの影響が顕著に表れ、その結果、従来のカメラは撮影時の調光を適切に行うことができない。
本発明の目的は、撮影時の適切な調光を行うことができる撮像装置及びその制御方法、並びにプログラムを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、被写体を照明するための発光手段によりテスト発光を行って得られる輝度情報を用いて撮影のための前記発光手段の発光量を決定する撮像装置であって、前記輝度情報を取得するために蓄積された電荷の測光を行う測光手段と、前記電荷を蓄積する期間のうち一部の期間のみ発光する第1の発光、及び前記電荷を蓄積する間中発光する第2の発光のいずれかを選択して前記テスト発光の制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、前記テスト発光において所定の強さ以上の発光を行う必要が無い場合、前記第2の発光を選択することを特徴とする。
本発明によれば、撮影時の適切な調光を行うことができる。
本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのカメラの側面図である。 図1のカメラによって実行される撮像制御処理の手順を示すフローチャートである。 図2のステップS205の発光量決定処理の手順を示すフローチャートである。 図1のストロボによる閃光発光を説明するための図である。 図1のストロボによるフラット発光を説明するための図である。 図3のステップS301のパラメータ決定処理の手順を示すフローチャートである。 図1のカメラにおける本発光の到達距離を説明するための図である。 図1のカメラで用いられるパラメータリストの一例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのカメラ100の側面図である。
図1において、カメラ100は、本体101、レンズ部113、及びストロボ116(発光手段)を備える。なお、図1では理解を容易にするために内部の構成が透過して示される。本体101は、CPU102、メモリ103、撮像部104、シャッター105、ハーフミラー106、ピント板107、測光センサ108、ペンタプリズム109、光学ファインダー110、AFミラー111、及びAF用センサ112を備える。レンズ部113はLPU114及びレンズ群115を備える。ストロボ116はSCPU117、光量制御装置118、ズーム光学系119、反射傘120、及び光源121を備える。
CPU102は本体101における各制御を行う。メモリ103はCPU102に接続されたRAMやROM等のメモリであり、CPU102によって実行されるプログラムや各データを格納する。撮像部104は赤外カットフィルタやローパスフィルタ等を含むCCDやCMOS等の撮像素子であり、撮像部104ではレンズ部113から入射した光が被写体の像として結像される。シャッター105は開閉駆動可能であり、非撮影時には閉じて撮像部104を遮光し、撮影時には開いて撮像部104へ光を通過させる。ハーフミラー106は非撮影時にレンズ部113から入射した光の一部を反射させてピント板107に結像させる。測光センサ108はCCDやCMOS等の撮像素子を備え、測光演算、顔検出演算、追跡演算、及び光源検知等の被写体認識処理(以下、「AE処理」という。)を行う。例えば、測光センサ108はペンタプリズム109から導かれた光を電荷に変換し、設定された期間中電荷を蓄積する。測光センサ108は蓄積された電荷に基づいて画像信号を生成し、該画像信号に基づいてAE処理を行う。ペンタプリズム109はピント板107を通過した光を測光センサ108及び光学ファインダー110に反射させる。AFミラー111はハーフミラー106から導かれた光の一部をAF用センサ112に反射させる。AF用センサ112はAFミラー111から導かれた光に応じた信号をCPU102に出力し、CPU102は該信号に基づいてAF処理を行う。また、CPU102は該信号に基づいてカメラ100から被写体までの距離を測定する。
LPU114はレンズ部113におけるレンズ群115を移動させる制御を行う。例えば、LPU114は、ピントのずれ量を示すデフォーカス量をCPU102から受信すると、該デフォーカス量に基づいてレンズ群115をピントが合う位置(以下、「フォーカシング位置」という。)に移動させる。SCPU117はストロボ116における各制御を行う。光量制御装置118は光源121の発光の制御を行う。ズーム光学系119はパネル状のフレネルレンズ等で構成され、ストロボ116の照射角を変更する。反射傘120は光源121の発光による光束を集光し、被写体に照射する。光源121は被写体を照明するための発光手段であり、キセノン管等である。
図2は、図1のカメラ100によって実行される撮像制御処理の手順を示すフローチャートである。
図2の処理は、CPU102がメモリ103に格納されたプログラムを実行することによって行われ、カメラ100が起動している場合を前提とする。
図2において、まず、CPU102は、撮影を指示する図示しないシャッタスイッチの半押しがユーザによって行われたか否かを示すオンオフ通知(以下、「SW1」という。)を受信し、SW1がオンであると(ステップS201でYES)、測光センサ108を制御してAE処理を行う(ステップS202)。これにより、定常光における被写体の輝度情報を含む測光値(以下、「定常光における測光値」)が得られる。また、定常光における測光値に基づいて撮影時の絞り値やISO感度等の露出制御値が決定される。次いで、CPU102はAF用センサ112を制御して位相差方式のAF(オートフォーカス)処理を行う(ステップS203)。AF処理では、CPU102が測光センサ108で生成された画像に基づいて被写体の顔を検知し、AF用センサ112の出力に基づいて該顔までの距離を測定し、測定した結果に基づいてデフォーカス量を算出する。CPU102は算出したデフォーカス量をLPU114に送信する。これにより、LPU114が受信したデフォーカス量に基づいてレンズ群115をフォーカシング位置に移動させる。次いで、CPU102は図示しないシャッタスイッチの全押しがユーザによって行われたか否かを示すオンオフ通知(以下、「SW2」という。)を受信し、SW2がオン及びオフのいずれであるかを判別する(ステップS204)。
ステップS204の判別の結果、SW2がオフであるとき、CPU102はステップS201の処理に戻る。一方、ステップS204の判別の結果、SW2がオンであるとき、CPU102は後述する図3の発光量決定処理を実行し(ステップS205)、撮影時のストロボ116の発光量及び発光時間を決定する。次いで、CPU102はステップS205で決定した発光量及び発光時間に基づいてストロボ116を発光させ、該ストロボ116の発光を伴う撮影を行い(ステップS206)、本処理を終了する。
図3は、図2のステップS205の発光量決定処理の手順を示すフローチャートである。
図3において、CPU102は後述する図4のパラメータ決定処理を実行し(ステップS301)、テスト発光を行うためのパラメータを決定する。次いで、CPU102は測光センサ108による第1の測光処理を実行する(ステップS302)。第1の測光処理はテスト発光を行う直前のタイミングで行われる。第1の測光処理では、測光センサ108は、第1の測光処理の実行をCPU102に指示されてから、テスト発光パラメータに設定された蓄積時間が経過するまでの間電荷を蓄積し、蓄積した電荷に基づいてAE処理を行う。これにより、テスト発光直前の被写体の輝度情報を含む画像データ(以下、「テスト発光直前の画像データ」という。)が生成され、テスト発光直前の画像データは第1の測光処理の測光結果としてメモリ103に格納される。次いで、CPU102はステップS301で決定したパラメータに基づいてストロボ116を発光させ、測光センサ108による第2の測光処理を実行する(ステップS303)。第2の測光処理はテスト発光中のタイミングで行われる。第2の測光処理では、測光センサ108は、第2の測光処理の実行をCPU102に指示されてから、テスト発光パラメータに設定された蓄積時間が経過するまでの間電荷を蓄積し、蓄積した電荷に基づいてAE処理を行う。これにより、テスト発光中の被写体の輝度情報を含む画像データ(以下、「テスト発光中の画像データ」という。)が生成され、テスト発光中の画像データは第2の測光処理の測光結果としてメモリ103に格納される。
次いで、CPU102はテスト発光中の画像データ及びテスト発光直前の画像データの差に基づいて反射光画像データを生成し(ステップS304)、反射光画像データをメモリ103に格納する。反射光画像データは定常光による影響が取り除かれ、ストロボ116の光による被写体の輝度成分のみを含む。次いで、CPU102は反射光画像データを用いて反射光の平均演算を行い、反射光平均値Ysを算出する(ステップS305)。例えば、撮影画像の中央の領域に対する調光を優先する中央重点調光モードがカメラ100に設定されている場合、CPU102は画像の中央付近の領域に対する重み付け係数を画像の中央付近以外の領域に対する重み付け係数よりも大きい値に設定する。また、カメラ100に搭載された特徴領域検出機能を用いて撮像を行う場合、CPU102は検出された特徴領域に対する重み付け係数を特徴領域以外の他の領域に対する重み付け係数よりも大きい値に設定する。CPU102は設定された重み付け係数に基づいて反射光平均値Ysを算出する。
次いで、CPU102は反射光平均値Ysを対数変換して反射光輝度値Yslogを算出し、反射光輝度値Yslog及び適輝度値Yt(対数)の差DF=Yslog−Ytを算出する。適輝度値Yt(対数)は撮影時に適正露出となる値を対数に変換したデータである。CPU102はテスト発光の発光量及びDFに基づいて撮影時のストロボ116の発光量FLASHを決定する(ステップS306)。
FLASH=(テスト発光の発光量)−DF …(式1)
CPU102は決定した発光量FLASHをSCPU117に出力し、ステップS206以降の処理を行う。発光量FLASHを受信したストロボ116は、撮影時に発光量FLASHの発光を行う。
次に、ストロボ116における発光処理について説明する。
ストロボ116は、CPU102から発光を指示する信号(以下、「ストロボトリガ」という。)を受信すると、発光処理を開始し、図4に示すような閃光発光及び図5に示すようなフラット発光のいずれかを行う。
閃光発光では設定された発光量に応じた発光が瞬間的に行われる。例えば、ストロボ116は波形401のように、設定された発光量402の発光(以下、「ピーク発光」という。)を行った後消灯する。通常、測光処理において、ストロボ116が発光している期間だけ電荷を蓄積するだけで十分であるが、閃光発光では、ピーク発光となるタイミングのバラつきを考慮して、測光センサ108が発光量の大きさに関わらず一定の長さであって且つストロボ116の発光期間を含む図4の期間403電荷を蓄積する。すなわち、閃光発光は電荷を蓄積する期間403のうち一部の期間のみ発光する。閃光発光では、例えば、波形404のように、発光量を小さくすると、測光センサ108による測光結果に、期間405に示すようにストロボ116が発光していない期間の情報が多く含まれてしまう。ストロボ116が発光していない期間にノイズが発生すると、測光結果に該ノイズが含まれてしまい、撮影時のストロボ116の調光を適切に行うことができなくなってしまう。このため、閃光発光は発光量が小さい発光に適してない。
フラット発光では発光量の他に、発光時間によっても発光の強さが制御される。例えば、同じ発光量でも、発光時間を半分にすることで、半分の発光量に相当する発光を実現可能である。また、フラット発光ではストロボ116が高速で連続発光する。これにより、ストロボ116による光の照射時間が擬似的に長くなり、ストロボ116において、波形501のように、所定の期間ほぼ一定の発光量の発光が行われる。このため、測光処理において、ストロボ116の発光期間中であればいずれのタイミングでも安定した測光結果を取得可能である。フラット発光は電荷の蓄積が行われている間中発光しているが、電荷の蓄積が行われていない期間もストロボ116が発光し続け、特に、発光量の大きい発光を行う場合では、ストロボ116の発光による電力の消費量が増大してしまう。このため、フラット発光は発光量が大きい発光に適してない。
閃光発光及びフラット発光の各特性を考慮し、本実施の形態では、所定の強さ以上の発光を行う必要がある場合のみ閃光発光を行い、所定の強さ以上の発光を行う必要が無い場合にはフラット発光を行う。
図6は、図3のステップS301のパラメータ決定処理の手順を示すフローチャートである。
図6において、CPU102は、ステップS202で取得した定常光における測光値をメモリ103に予め格納された所定の閾値と比較し、定常光における測光値が所定の閾値以上であるか否かを判別する(ステップS601)。
ステップS601の判別の結果、定常光における測光値が所定の閾値未満であるとき、CPU102は、撮影がバウンス撮影であるか否かを判別する(ステップS602)。バウンス撮影はストロボ116の光を被写体に直接当てるのではなく、天井や壁等に向けて発光し、反射させた光を被写体に当てる撮影である。なお、バウンス撮影であるか否かは、CPU102がSCPU117と通信して得た、ストロボ116の光源121の向き等を示すバウンス情報に基づいて判別すればよい。
ステップS602の判別の結果、バウンス撮影でないとき、CPU102はステップS202の処理によって決定された撮影時の露出制御値を設定した際のストロボ116の発光(以下、「本発光」という。)の到達距離を取得する。なお、到達距離とは、光の到達する被写体距離ではなく、被写体に到達した光の反射光を受光した結果が所定のレベル以上となる距離を表す。カメラ100では、図7に示すように、露出制御値毎に本発光の到達距離が異なる。例えば、露出制御値としての絞り値が小さく且つISO感度が高い程本発光の到達距離が長く、また、露出制御値としての絞り値が大きく且つISO感度が低い程本発光の到達距離が短い。CPU102は取得した本発光の到達距離に基づいて図8のパラメータリスト801の中からテスト発光のパラメータを決定する(ステップS603)。パラメータリスト801は複数のテスト発光のパラメータを含み、各テスト発光のパラメータは、閃光発光及びフラット発光のいずれかを示す情報、発光量、及び電荷の蓄積時間の組み合わせ情報である。各テスト発光のパラメータには各テスト発光のパラメータを設定した際のストロボ116の発光の到達距離(以下、「テスト発光到達距離」)が設定されている。本実施の形態では、一例として、パラメータリスト801において、最も強い発光のパラメータのみ閃光発光であり、それ以外の強さの発光はフラット発光である場合を前提とする。ステップS603では、CPU102はパラメータリスト801の中から、本発光の到達距離に相当するテスト発光到達距離に対応するテスト発光のパラメータを決定する。例えば、露出制御値が、図7の(a)の絞り値F2及びISO感度800である場合、本発光の到達距離は4〜45mである。CPU102は、該露出制御値に対するテスト発光のパラメータをテスト発光到達距離が2〜91mのパラメータ(a1)に決定する。次いで、CPU102はレンズ部113からフォーカシング位置を取得できたか否かを判別する(ステップS604)。
ステップS604の判別の結果、フォーカシング位置を取得できないとき、CPU102はステップS302以降の処理を行う。一方、ステップS604の判別の結果、フォーカシング位置を取得できたとき、CPU102は取得したフォーカシング位置に基づいて被写体の距離情報を取得し、該被写体の距離情報に基づいてステップS603で決定したテスト発光のパラメータを変更する(ステップS605)。例えば、被写体までの距離が、ステップS603で決定したパラメータ(a1)におけるテスト発光到達距離2.0m(基準距離)より近い距離である場合、CPU102はパラメータ(a1)からフラット発光の(b1)に変更する。その後、CPU102はステップS302以降の処理を行う。
なお、ステップS604では、フォーカシング位置に基づいて被写体の距離情報を取得しているが、AF用センサ112から出力された信号に基づいて被写体の距離情報を取得してもよい。
ステップS602の判別の結果、バウンス撮影であるとき、CPU102はテスト発光のパラメータを決定する(ステップS606)。ここで、ストロボ116の発光を伴う撮影を行う場合、カメラ100はストロボ116を発光するための電力を充電し、充電した電力をテスト発光及び本発光に分散して用いる。このため、テスト発光で電力を消費し過ぎると、本発光時に電力が不足して所望の強さの発光を行うことができなくなる。一方、バウンス撮影は被写体に間接的に光を照射するので、比較的強い発光を行う必要がある。比較的強い発光には或る程度の電力が必要となるので、本発光に電力を温存するためにテスト発光では可能な限り電力の消費を低減するのが好ましい。これに対し、本実施の形態では、ステップS606において、フラット発光より電力の消費を低減可能な閃光発光の選択肢を多く含む他のパラメータリストの中からテスト発光のパラメータを決定する。その後、CPU102はステップS302以降の処理を行う。
ステップS601の判別の結果、定常光における測光値が所定の閾値以上であるとき、CPU102はテスト発光のパラメータを決定する(ステップS607)。定常光における測光値が所定の閾値以上である場合は、被写体が比較的明るい場合に該当する。この場合、ストロボ116が強い発光を行うと、測光処理を行う測光センサ108では被写体の反射光に相当する電荷が飽和してしまい、その結果、適切な調光を行うことができない。このため、定常光における測光値が所定の閾値以上である場合には発光が弱いテスト発光を行うのが好ましい。つまり、閃光発光よりフラット発光を行うのが好ましい。これに対し、ステップS607では、フラット発光の選択肢のみを含むパラメータリストの中からテスト発光のパラメータを決定する。すなわち、本実施の形態では、定常光における測光値が所定の閾値以上である場合、フラット発光が選択される。その後、CPU102はステップS302以降の処理を行う。
上述した本実施の形態によれば、テスト発光において所定の強さ以上の発光を行う必要が無い場合、フラット発光が行われる。すなわち、発光が弱いテスト発光において測光結果にストロボ116が発光していない期間の情報が含まれることがない。これにより、ストロボ116が発光していない期間に生じたノイズを含まない測光結果を取得することができ、もって、撮影時の適切な調光を行うことができる。
また、上述した本実施の形態では、フラット発光は高速で連続発光する。これにより、所定の期間ほぼ一定の発光量の発光を行うことができ、ストロボ116の発光期間中であればいずれのタイミングでも安定した測光結果を取得することができる。
さらに、上述した本実施の形態では、定常光における測光値が所定の閾値以上である場合、被写体までの距離が所定の距離より近い場合、フラット発光が行われる。これにより、定常光における測光値が所定の閾値以上である場合、被写体までの距離が所定の距離より近い場合といった所定の強さ以上の発光を行う必要が無い場合において撮影時の適切な調光を確実に行うことができる。
以上、本発明について、上述した実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、定常光における測光値が所定の閾値以上である場合に、フラット発光の選択肢のみを含むパラメータリストの中からテスト発光のパラメータを決定しているが、これに限られない。例えば、カメラ100がストロボ116に同期して発光する他のストロボを備える場合も、各ストロボでは強い発光を行う必要がない。このような場合にも、フラット発光の選択肢のみを含むパラメータリストの中からテスト発光のパラメータを決定する。これにより、カメラ100がストロボ116に同期して発光する他のストロボを備える場合にも適切な調光を行うことができる。
また、上述した本実施の形態では、パラメータリスト801が閃光発光のパラメータを含んでいるが、全てフラット発光のパラメータであっても良い。すなわち、撮影がバウンス撮影である場合、フラット発光が行われる。
さらに、上述した本実施の形態では、ストロボ116が、キセノン管である光源121の他に、キセノン管より電力の消費量が小さいLED等の他の光源を備え、光源121に閃光発光を行わせ、LEDにフラット発光を行わせても良い。これにより、閃光発光より電力の消費量が多いフラット発光における電力の消費を低減することができる。
本発明は、上述の実施の形態の1以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、該システム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理でも実現可能である。また、本発明は、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
100 カメラ
102 CPU
108 測光センサ
116 ストロボ
121 光源

Claims (9)

  1. 被写体を照明するための発光手段によりテスト発光を行って得られる輝度情報を用いて撮影のための前記発光手段の発光量を決定する撮像装置であって、
    前記輝度情報を取得するために蓄積された電荷の測光を行う測光手段と、
    前記電荷を蓄積する期間のうち一部の期間のみ発光する第1の発光、及び前記電荷を蓄積する間中発光する第2の発光のいずれかを選択して前記テスト発光の制御を行う制御手段とを備え、
    前記制御手段は、前記テスト発光において所定の強さ以上の発光を行う必要が無い場合、前記第2の発光を選択することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記第2の発光は、高速で連続発光することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  3. 前記制御手段は、前記測光手段の測光によって得られた測光値が予め設定された閾値以上である場合、前記第2の発光を選択することを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。
  4. 前記制御手段は、前記撮影が前記発光手段から前記被写体に光を間接的に照射して撮影を行うバウンス撮影でない場合、前記第2の発光を選択することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
  5. 前記制御手段は、前記被写体までの距離が予め設定された基準距離より近い場合、前記第2の発光を選択することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
  6. 前記制御手段は、前記発光手段と同期して発光する他の発光手段が前記撮像装置に設けられている場合、前記第2の発光を選択することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
  7. 前記発光手段は、キセノン管及びLEDを備え、前記第1の発光は前記キセノン管によって行われ、前記第2の発光はLEDによって行われることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。
  8. 被写体を照明するための発光手段によりテスト発光を行って得られる輝度情報を用いて撮影のための前記発光手段の発光量を決定する撮像装置の制御方法であって、
    前記輝度情報を取得するために蓄積された電荷の測光を行う測光ステップと、
    前記電荷を蓄積する期間のうち一部の期間のみ発光する第1の発光、及び前記電荷を蓄積する間中発光する第2の発光のいずれかを選択して前記テスト発光の制御を行う制御ステップとを有し、
    前記制御ステップは、前記テスト発光において所定の強さ以上の発光を行う必要が無い場合、前記第2の発光を選択することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  9. 被写体を照明するための発光手段によりテスト発光を行って得られる輝度情報を用いて撮影のための前記発光手段の発光量を決定する撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記撮像装置の制御方法は、
    前記輝度情報を取得するために蓄積された電荷の測光を行う測光ステップと、
    前記電荷を蓄積する期間のうち一部の期間のみ発光する第1の発光、及び前記電荷を蓄積する間中発光する第2の発光のいずれかを選択して前記テスト発光の制御を行う制御ステップとを有し、
    前記制御ステップは、前記テスト発光において所定の強さ以上の発光を行う必要が無い場合、前記第2の発光を選択することを特徴とするプログラム。

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