JP3574480B2 - ストロボ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、より自然なカラー画像を得るためにストロボ光の色温度を制御するストロボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来スチルビデオカメラでは、被写体への照明光の色温度にかかわらず、白い被写体が白く撮影されるように、ホワイトバランス調整が行われている。例えば、ストロボ装置を備えたスチルビデオカメラでは、固体撮像素子から出力される撮影画像の色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）等のゲインを調整することにより、ホワイトバランス調整が行われる。また、被写体からの光量が不足している場合には、ストロボ発光を伴う写真撮影が行われ、その場合のホワイトバランス調整は、ストロボ光の色温度に合わせて制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のスチルビデオカメラは、ホワイトバランス調整を行うためにホワイトバランス回路を必要としていた。一方、撮像素子への入射光の色温度が撮像素子の分光感度設計値の色温度と異なる場合、撮影画像の垂直方向の特に白黒エッジ部分に色偽信号が発生し、この色偽信号はホワイトバランス調整によっては除去することはできない。したがって従来、色偽信号を除去するために垂直エッジ抽出回路を設ける必要があり、回路構成が複雑になるという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、ホワイトバランス回路および垂直エッジ抽出回路を設けることなく、自然なカラー画像を得ることができる、構成が簡単なストロボ装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のストロボ装置は、被写体に向けてストロボ光を発光可能な発光手段と、周囲光の色温度を検出する測色手段と、周囲光の色温度に応じてストロボ光の色温度を変化させ、被写体を照明する光の色温度が撮像素子の分光感度設計値に実質的に等しくなるように制御する手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
【実施例】
以下図示実施例により本発明を説明する。
図１は本発明の一実施例であるストロボ装置を適用したスチルビデオカメラのブロック回路図である。
【０００７】
固体撮像素子１１の受光面前には絞り１２が設けられ、これによって被写体ＳＢから固体撮像素子１１への入射光量が調整される。撮像素子１１は撮像素子駆動回路１３により生成されるシフトパルス等によって駆動され、これにより、撮像素子１１の受光面への入射光に応じて生成された画像信号（Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号）が、撮像素子１１から順次読み出されて信号処理回路１４に直接入力される。すなわち本実施例では、従来装置のように撮像素子１１と信号処理回路１４の間には、ホワイトバランス調整のためのアンプは設けられていない。
【０００８】
画像信号は、信号処理回路１４において所定のフォーマットの記録信号に変換されて記録回路１５へ出力され、記録回路１５によって、図示しない磁気ディスク等の記録媒体に記録される。
【０００９】
測光センサ２１は、例えばフォトダイオード等の光電変換素子からなり、被写体ＳＢからの反射光Ｆ１を受光して光電変換し、これによって被写体ＳＢの輝度が測定される。測色センサ２２は、可視光線の分光感度が異なる複数の光電変換素子からなり、これによって被写体ＳＢの周囲光Ｅ１の色温度が測定される。この色温度情報は制御回路２３に入力され、後述するように、この色温度情報に基づいてストロボ装置５０の発光色温度が決定される。
【００１０】
測光センサ２１は積分回路２４に接続されており、測光センサ２１によって光電変換された信号は、制御回路２３から入力される積分開始信号Ｓ１に従って積分される。積分回路２４は比較回路２５を介して制御回路２３に接続されており、比較回路２５にはＤ／Ａ変換器２６が接続されている。比較回路２５では、Ｄ／Ａ変換器２６から入力される電圧値（信号Ｓ２）と、積分回路２４から入力される積分値とが比較され、その比較結果はクエンチ信号Ｓ３として制御回路２３に出力される。このクエンチ信号Ｓ３に基づいて、キセノン管５１、５２の発光が停止される。
【００１１】
制御回路２３にはストロボ装置５０が接続されており、ストロボ装置５０のキセノン管５１、５２の発光開始と停止は制御回路２３によって制御される。第１のキセノン管５１は色温度の低いストロボ光を発光するものであり、その外周面にはアンバー系のフィルタがコーティングされている。第２のキセノン管５２は色温度の高いストロボ光を発光するものであり、その外周面にはブルー系のフィルタがコーティングされている。各キセノン管５１、５２の前方には、ゲストホスト型のモノクロ液晶フィルタ５３、５４が配設されている。これらのフィルタ５３、５４の濃度は印加される電圧の振幅値によって変化し、フィルタ制御回路５５、５６によって制御される。フィルタ制御回路５５、５６は制御回路２３から出力される制御信号に基づいて作動する。
【００１２】
充電回路６１から延びる信号線Ａ１には、メインコンデンサ６２の正電極と抵抗器６３とキセノン管５１、５２のアノード端子とが接続され、また充電回路６１から延びる信号線Ａ２には、メインコンデンサ６２の負電極とトリガトランス６４の共通端子と、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）６５のエミッタ端子とが接続されている。メインコンデンサ６２は、信号線Ａ１を介して充電回路６１によりインパルス電圧が印加され、電荷が蓄積される。トリガトランス６４の低圧側コイルは、トリガ用コンデンサ６６を介して抵抗器６３の一端に接続されている。この抵抗６３の一端は、キセノン管５１、５２のカソード端子に接続されている。
【００１３】
ＩＧＢＴ６５のベース端子は制御回路２３に接続されており、制御回路２３から出力される発光トリガ信号Ｓ４によってＩＧＢＴ６５がＯＮされ、ＩＧＢＴ６５のコレクタ端子からエミッタ端子へ電流が流れる。これによりトリガ用コンデンサ６６の電荷が放電され、トリガトランス６４の低圧側コイルに電流が流れて高圧側コイルにトリガパルスが誘導される。このトリガパルスはキセノン管５１、５２のトリガ電極に印加され、これによりメインコンデンサ６２の電荷が放電されて、キセノン管５１、５２はストロボ光Ｆ２、Ｆ３を照射する。
【００１４】
制御回路２３には、スチルビデオカメラ本体に設けられたレリーズスイッチ２７とタイマー回路２８とが接続されており、レリーズスイッチ２７の操作に応じて各種制御が行われる。また、制御回路２３に設けられたメモリ２９には、モノクロ液晶フィルタ５３、５４の濃度を決定するために必要なデータが格納されている。
【００１５】
図２は、測光センサ２１と積分回路２４と比較回路２５とＤ／Ａ変換器２６との接続状態を示している。積分回路２４はオペアンプ２４ａ、積分コンデンサ２４ｂおよびリセットスイッチ２４ｃを有している。測光センサ２１はフォトダイオードから構成され、オペアンプ２４ａの反転信号入力端子と非反転入力端子との間に接続されている。オペアンプ２４ａの非反転入力端子には積分開始前の基準電圧値を与える基準電源２４ｄが接続されている。
【００１６】
オペアンプ２４ａの反転入力端子と出力端子との間には、積分コンデンサ２４ｂとリセットスイッチ２４ｃとが並列に接続されており、制御回路２３から入力される積分開始信号Ｓ１によってリセットスイッチ２４ｃの開閉が制御される。リセットスイッチ２４ｃが開放されると、オペアンプ２４ａによって、測光センサ２１において発生する光電流が積分される。オペアンプ２４ａの出力端子は、比較回路２５の反転入力端子に接続されている。
【００１７】
比較回路２５の非反転入力端子にはＤ／Ａ変換器２６が接続されており、比較回路２５では、Ｄ／Ａ変換器２６の出力信号Ｓ２の電圧値とオペアンプ２４ａの出力信号Ｓ５の電圧値とが比較される。信号Ｓ５の電圧値が信号Ｓ２の電圧値よりも低下すると、クエンチ信号Ｓ３が比較回路２５から制御回路２３へ出力される。なお信号Ｓ２の電圧値は、制御回路２３からＤ／Ａ変換器２６に与えられるデジタルデータよって定められ、この信号Ｓ２の電圧値設定は、後述する適正積分値設定処理によって行われる。
【００１８】
図３は本実施例におけるストロボ発光制御の概要を示すシーケンス図であり、図４は被写体ＳＢの色温度と撮像素子１１の出力信号のレベルとの関係を示す図である。これらの図を参照して本実施例の作用を説明する。
【００１９】
レリーズスイッチ２７が半押しされると（ステップＤ２０）、制御回路２３では、測光センサ２１とは異なる図示しない測光センサによる測光データに基づいて、被写体ＳＢの光量測定が行われ、またこの測光値に応じて、露出演算処理が行われる（ステップＤ２１）。
【００２０】
露出演算処理では、撮像素子１１の電子シャッタの動作時間と、ストロボ装置５０の発光量等とが決定される。なお充電回路６１によるメインコンデンサ６２への充電処理は、図示しないメインスイッチがＯＮされた時、または図示しないストロボ撮影指示スイッチ等が操作された時行われる。充電処理は、制御回路２３から充電回路６１に充電開始信号Ｓ６が出力されることにより開始され、また後述するストロボ発光制御が終了した時点においても開始される。
【００２１】
充電回路６１では、充電開始信号Ｓ６の入力に応じて、パルス状の高電圧信号がメインコンデンサ６２に対して出力され、ストロボ発光のための電荷がメインコンデンサ６２に蓄積される。メインコンデンサ６２に所定の電荷が蓄積されると、信号線Ａ１の電位が所定値に達し、これにより充電回路６１によるメインコンデンサ６２への電荷蓄積が終了する。次いで、充電回路６１から制御回路２３に充完信号Ｓ７、すなわちメインコンデンサ６２の電荷蓄積が完了したことを示す信号が出力される。これにより制御回路２３では、ストロボ撮影が可能になったことが認識される。
【００２２】
測光および露出演算処理（ステップＤ２１）が終了した後、レリーズスイッチ２７が全押しされると（ステップＤ２２）、制御回路２３では、測色センサ２２から入力される信号に応じて周囲光Ｅ１の色温度が求められる（ステップＤ２３）。
【００２３】
測色センサ２２は、可視光領域内で分光感度特性が異なる、少なくとも２つの光電変換素子から構成されている。この分光感度が異なる光電変換素子の出力信号の比は受光量に依存せず、受光量と一対一の関係がある。そこで、この出力信号の比（または比の対数）を用いて、周囲光Ｅ１の色温度が制御回路２３において算出される。制御回路２３のメモリ２９には、測色センサ２２から入力される信号と、その信号における色温度情報との対応を示すデータテーブルが記憶されており、このデータテーブルと測色センサ２２から入力される信号とに基づいて、周囲光Ｅ１の色温度が算出される。
【００２４】
本実施例では、周囲光Ｅ１の色温度に応じて、ストロボ装置５０の発光色温度が決定される。これを図４を用いて説明する。
【００２５】
撮像素子１１の出力信号のレベルにおいて、周囲光の色温度が高くなるほど、色差信号（Ｒ−Ｙ）の出力レベルは低くなり、色差信号（Ｂ−Ｙ）の出力レベルは高くなる。また色差信号（Ｒ−Ｙ）と色差信号（Ｂ−Ｙ）の出力レベルは、周囲光の色温度が基準値Ｋ１（例えば４７００°Ｋ）のとき等しくなり、このような場合、ストロボ装置の発光色温度は基準値Ｋ１に定められる。
【００２６】
これに対し、周囲光の色温度Ｋ２が基準値Ｋ１よりも低いとき、色差信号（Ｒ−Ｙ）の出力レベルが相対的に高くなる。このような場合、ストロボ装置による発光色温度Ｋ３は基準値Ｋ１よりも所定値だけ高く定められ、これにより被写体から撮像素子１１への入射光の色温度は基準値Ｋ１に調整される。より具体的には、周囲光が赤みを帯びているときは、ブルー系のストロボ光量がアンバー系のストロボ光量よりも多くなるように制御されて撮影画像の色調が調整される。
【００２７】
同様に、周囲光の色温度Ｋ２が基準値Ｋ１よりも高いときは、ストロボ装置による発光色温度Ｋ３は基準値Ｋ１よりも所定値だけ低く定められる。
【００２８】
このようなストロボ光の色温度の調整は、キセノン管５１、５２の前方に設けられた液晶フィルタ５３、５４の濃度を調整することによって行われ、制御回路２３のメモリ２９には、周囲光の色温度と各液晶フィルタ５３、５４の濃度との関係を示す情報がデータテーブルとして記憶されている。
【００２９】
すなわち、周囲光Ｅ１の色温度が求められる（ステップＤ２３）と、この色温度情報に基づいてメモリ２９が参照され、モノクロ液晶フィルタ５３、５４の濃度データが読み出される（ステップＤ２４）。このデータはフィルタ制御回路５５、５６に出力される。フィルタ制御回路５５、５６では、これに基づいて、各フィルタ５３、５４に対する制御電圧が定められ（ステップＤ２５）、これにより各フィルタ５３、５４の濃度がそれぞれ所定値に制御されて透過光量が制御され、各キセノン管５１、５２から照射されるストロボ光の合成光の色温度が調整される。
【００３０】
次いで、絞り１２の開放量が測光値に基づいて調整され、撮像素子１１に入射される被写体ＳＢからの光量が調整される（ステップＤ２６）。そして、測光結果に基づいて、撮像素子１１における光電変換信号の電荷蓄積時間、すなわち電子シャッタ時間が決定され、電荷蓄積が開始される（ステップＤ２７）。この信号電荷の蓄積の開始とともに、測光結果に応じて、ストロボ発光制御が開始される（ステップＤ２８）。
【００３１】
このようにして撮影動作が完了すると、制御回路２３の制御により、撮像素子駆動回路１３から撮像素子１１へ制御信号が出力されて、撮像素子１１の電荷蓄積が終了され（ステップＤ２９）、絞り１２が閉じられる（ステップＤ３０）とともに、モノクロ液晶フィルタ５３、５４の電極に印加されていた制御電圧が解除され、フィルタ５３、５４は非作動状態に戻る（ステップＤ３１）。この後、撮像素子駆動回路１３から撮像素子１１に転送パルス等の信号電荷読み出し制御信号が出力され、撮像素子１１に蓄積された信号電荷が画像信号として読み出されて信号処理回路１４に入力され、所定のフォーマットの画像信号に変換された後、記録回路１５によって図示しない記録媒体に記録される（ステップＤ３２）。
【００３２】
図５は、ストロボ発光制御のフローチャートを示しており、この制御は制御回路２３によって実行される。この図を参照してストロボ発光制御を説明する。
【００３３】
ステップ１０１では、測色センサ２２により得られた測色情報が入力され、ステップ１０２では、この測色情報に基づいて周囲光Ｅ１の色温度が演算により求められる。ステップ１０３では、メモリ２９のデータテーブルが参照され、色温度に対応するモノクロ液晶フィルタ５３、５４の濃度データが読み出される。この濃度データに基づいて、ステップ１０４において各モノクロ液晶フィルタ５３、５４の電極に所定の電圧が印加される。これによりフィルタ５３、５４が所定の濃度に定められる。
【００３４】
ステップ１０５では、キセノン管５１、５２の最大発光時間がタイマーにセットされるとともに、タイマーの計時動作が開始する。そしてステップ１０６では、リセット信号Ｓ１が積分回路２４に入力され、これにより積分回路２４の積分値出力がリセットされる。ステップ１０７では、調光制御を行うため、キセノン管５１、５２に対応した適正露光値（デジタルデータ）がＤ／Ａ変換器２６に出力され、アナログ信号Ｓ２に変換されて、比較回路２５に出力される。
【００３５】
ステップ１０８では、リセット信号Ｓ１の出力が停止されて積分回路２４のリセットが解除され、測光センサ２１において発生する光電流がオペアンプ２４ａによって時間的に積分される。この積分の開始とともに、ステップ１１０ではＩＧＢＴ６５に対して発光トリガ信号Ｓ４が出力され、これによりＩＧＢＴ６５がＯＮされる。この結果、キセノン管５１、５２のトリガ電極にトリガ電圧が印加され、キセノン管５１、５２からストロボ光が照射される。
【００３６】
このストロボ光により被写体ＳＢからの反射光Ｆ１が増大し、これにより積分回路２４からの出力積分値が信号Ｓ２の値（適正露光値）に達すると、比較回路２５によりクエンチ信号Ｓ３が出力される。ステップ１１１においてクエンチ信号Ｓ３の出力が確認されると、ステップ１１３において発光トリガ信号Ｓ４の出力が停止し、キセノン管５１、５２の発光が停止する。ステップ１１１においてクエンチ信号Ｓ３の出力が確認されない場合、ステップ１１２において、タイマーによる経時時間がタイムーオーバとなっていないか否かが判断され、タイムオーバでない場合にはステップ１１１に戻り、再度クエンチ信号Ｓ３の出力が判定される。これに対し、タイムオーバとなった場合には、ステップ１１３において発光トリガ信号Ｓ４の出力が強制的に停止される。発光トリガ信号Ｓ４の出力が停止すると、ＩＧＢＴ６５がＯＦＦし、キセノン管５１、５２のストロボ発光が停止する。次いで、ステップ１１４においてタイマーが停止され、このプログラムは終了する。
【００３７】
以上のように本実施例によれば、従来のような色信号のゲイン調整である、ホワイトバランス調整が行われないので、ホワイトバランス回路を設ける必要がない。また、撮影時における被写体を照明する光（周囲光とストロボ光の合成）の色温度が撮像素子の分光感度設計値の色温度と実質的に等しくなるように、キセノン管５１、５２による発光色温度が調整されるため、撮影画像の垂直方向のエッジ部分に色偽信号が発生することがなく、したがって色偽信号を除去するための垂直エッジ抽出回路を設けることが不要となる。このため本実施例装置の構成は非常に単純となる。
【００３８】
なお、キセノン管５１、５２の数は３以上であってもよく、またモノクロ液晶フィルタは、一部の液晶フィルタの前方のみに設けるように構成してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ホワイトバランス回路および垂直エッジ抽出回路を設けることなく、簡単な構成により、自然なカラー画像を得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したスチルビデオカメラの一実施例の回路図である。
【図２】測光センサ、積分回路および比較回路の詳細図である。
【図３】実施例装置の撮影動作を示すタイミングチャートである。
【図４】被写体を照明する光の色温度と撮像素子の出力レベルの関係を示す図である。
【図５】実施例装置におけるストロボ撮影の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
５１、５２ キセノン管
５３、５４ モノクロ液晶フィルタ

Claims (5)

1. 被写体に向けてストロボ光を発光可能な発光手段と、周囲光の色温度を検出する測色手段と、前記色温度に応じてストロボ光の色温度を変化させ、被写体を照明する前記周囲光と前記ストロボ光を合成した光の色温度が撮像素子の分光感度設計値に実質的に等しくなるように制御する手段とを備えたことを特徴とするストロボ装置。
2. 発光手段が異なる色温度のストロボ光を発光可能な第１および第２の発光管を有することを特徴とする請求項１に記載のストロボ装置。
3. 第１および第２の発光管の周面に、それぞれ異なるカラーフィルタがコーティングされていることを特徴とする請求項２に記載のストロボ装置。
4. 第１および第２の発光管の前方に、透過光量を制御するモノクロ液晶フィルタが配設されることを特徴とする請求項２に記載のストロボ装置。
5. 制御手段がモノクロ液晶フィルタの濃度を制御することを特徴とする請求項４に記載のストロボ装置。

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