JP3800052B2 - 静止画像撮像装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（Charg Coupled Device）イメージセンサ等の光電変換素子を用いて電子的に静止画像を撮像する静止画像撮像装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ（Charg Coupled Device）イメージセンサを光電変換素子として用いたいわゆるデジタルスチルカメラと呼ばれる電子式静止画像撮像装置が広く用いられている。
【０００３】
デジタルスチルカメラでは、通常のフィルムカメラと同様に、夜間や暗所等の低照度環境下における光量不足を補うため、フラッシュ機能や低速シャッタ機能などが設けられている。フラッシュ機能は、例えばキセノンランプのような放電管を用いて、強い光の閃光を発光し、被写体に光を照射する機能である。また、低速シャッタ機能とは、ＣＣＤへの電荷蓄積を長時間行う機能である。
【０００４】
しかしながら、ファインダに例えば液晶パネル等を用いてＣＣＤで検出した画像を表示している場合、低照度環境下では、撮影前の被写体画像をファインダに表示することができない。すなわち、低照度環境下では、たとえスチル画像撮影が可能となったとしても、ユーザが被写体の位置や構図を撮影前に確認するためにファインダに撮像画像を表示するフレーミング処理を行うことまではできなかった。
【０００５】
このような問題を解決するために、近年、赤外線を被写体に照射するとともに赤外線カットフィルタを光路から待避させた状態でフレーミング処理を行う、といった赤外線撮影機能が設けられたデジタルスチルカメラが提案されている。
【０００６】
図４に、ＣＣＤの波長感度特性と、赤外線カットフィルタの波長通過特性を示す。この図４に示すように、ＣＣＤは、可視光のみならず、波長が約７００ｎｍ以上の赤外線に対しても十分感度がある。これに対して、赤外線カットフィルタは、波長が約７００ｎｍ以上の赤外線は通過しない。通常の撮影時には、赤外線では露光してはならないので、赤外線カットフィルタが撮影光の光路内に挿入された状態とされている。これに対して、赤外線撮影は、この赤外線カットフィルタを光路外に待避させ、さらに、カメラ本体に設けられた赤外線発光手段から赤外線を被写体に照射して、その反射光を撮影するものである。
【０００７】
従って、このような赤外線撮影機能が設けられたデジタルスチルカメラでは、フレーミング処理時には赤外線撮影を行い、スチル画像撮影時には赤外線発光を止め代わりにフラッシュ機能又は低速シャッタを用いた可視光撮影を行い、このことにより、低照度環境下であっても、被写体の位置や構図を撮影前に確認することができ、ユーザの希望どおりに被写体をフレーム内に納めることができるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デジタルスチルカメラには、一般的に、自動的にフォーカスが合わされるオートフォーカス機能が設けられている。デジタルスチルカメラのオートフォーカスの方式には様々な方式があるが、その中に、フォーカスが合った画像はフォーカスが合わない画像よりも高周波成分が多い、という画像特性を利用した自己焦点検出方式という方式がある。この自己焦点検出方式は、フォーカスレンズの位置を移動させながら実際の撮像画像の高周波成分を検出し、高周波成分が最も高いレンズ位置に合焦点を設定する方式である。
【０００９】
しかしながら、レンズには色収差が存在し、赤外線と可視光とでは焦点距離が異なる。そのため、例えば、同一の位置から同一の被写体を撮像したとしても、赤外線撮影時と可視光撮影時とではフォーカスレンズの合焦位置が異なる。従って、フレーミング処理時には赤外線撮影を行い、スチル画像撮影時にはフラッシュ等を用いた可視光撮影を行った場合、赤外線撮像画像に基づき自己焦点検出方式でオートフォーカスを行ったのでは、フォーカスがずれたぼけたスチル画像が撮影されてしまう。
【００１０】
また、赤外線をオフした自然光のみでオートフォーカスを行ったとしても、低照度状態ではコントラストが非常に低い画像となるので、自己焦点検出方式を用いて合焦位置を検出すること自体がそもそも困難である。
【００１１】
以上のように、フレーミング処理時には赤外線撮影を行い、スチル画像撮影時にはフラッシュ等を用いた可視光撮影を行った場合、スチル画像の焦点位置を検出するオートフォーカス処理を正確に行うことは非常に難しかった。
【００１２】
本発明の目的は、暗所撮影などの低照度環境下であっても、ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示させてユーザに撮影画像内容を確認させるフレーミング処理を可能とし、さらに、その後フラッシュ照射や低速シャッタで可視光撮影を行った場合にも、正確なフォーカシングを可能とした静止画像撮像装置及び静止画像撮像方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる静止画像撮像装置は、被写体からの撮像光が入射され、この撮像光を電気信号に変換して画像を撮像する光電変換素子と、上記光電変換素子により撮像されている画像を表示するファインダと、撮像光の光路に対して挿入及び待避が可能に設けられ、撮像光の赤外線成分を除去する赤外線除去フィルタと、被写体に対して赤外線を照射する赤外線発光部と、被写体に対して可視光を照射する補助光照射部と、上記光電変換素子により撮像された静止画像を記録する記録部と、上記ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示するフレーミング処理、上記光電変換素子により撮像された撮像画像に基づきフォーカスレンズの合焦位置を検出するフォーカシング処理、静止画像を撮像して記録する静止画像撮像処理の各処理の切り換えに応じて、上記各部を制御するメイン制御部とを備え、上記メイン制御部は、フレーミング処理時には、上記赤外線除去光学フィルタを光路外に待避させるとともに上記赤外光発光部から赤外光を発光させ、フォーカシング処理時には、上記赤外光発光部からの赤外光の発光を停止するとともに上記補助光照射部から可視光を発光させ、静止画撮像処理時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路内に挿入するとともに上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置にフォーカスレンズを移動して、静止画像を撮像することを特徴とする。
【００１４】
この静止画像撮像装置では、赤外線撮像によりフレーミング処理を行い、静止画像撮影処理にはフラッシュ又は低速シャッタ等を用いて可視光撮影を行う。そして、オートフォーカス時には、赤外線の発光を停止するとともに被写体に対して補助用の可視光を照射して行う。
【００１５】
本発明にかかる静止画像撮像方法は、光電変換素子を用いて静止画像を電子的に撮像する静止画像撮像方法であって、ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示するフレーミング処理、上記光電変換素子により撮像された撮像画像に基づきフォーカスレンズの合焦位置を検出するフォーカシング処理、静止画像を撮像して記録する静止画像撮像処理の各処理を、ユーザの選択操作又は自動選択に応じて切り換え、上記フレーミング処理時には、撮像光の赤外線成分を除去する赤外線除去光学フィルタを光路外に待避させるとともに被写体に対して赤外光を照射し、上記フォーカシング処理時には、上記赤外光の発光を停止するとともに、被写体に対して補助用の可視光を照射し、上記静止画撮像時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路上に挿入するとともに上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置にフォーカスレンズを移動し、静止画像を撮像することを特徴とする。
【００１６】
この静止画像撮像方法では、赤外線撮像によりフレーミング処理を行い、静止画像撮影処理にはフラッシュ又は低速シャッタ等を用いて可視光撮影を行う。そして、オートフォーカス時には、赤外線の発光を停止するとともに被写体に対して補助用の可視光を照射して行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態として、本発明を適用した電子的に静止画像を撮像するデジタルスチルカメラについて説明をする。図１に、本発明の実施の形態のデジタルスチルカメラ１の構成図を示す。
【００１８】
デジタルスチルカメラ１は、図１に示すように、レンズ部１１と、ＣＣＤ１２と、タイミング信号発生回路（ＴＧ）１３と、アナログ信号処理回路１４と、アナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１５と、デジタル信号処理回路１６と、ファインダ１７と、記録回路１８と、シャッタレリーズボタン１９と、モード切り換えスイッチ２０と、フラッシュ発光部２１と、フラッシュ駆動回路２２と、ＡＦ用補助光発光部２３と、ＡＦ用補助光駆動回路２４と、赤外線発光部２５と、赤外線駆動回路２６と、メイン制御部２７とを備えている。
【００１９】
ＣＣＤ１２は、レンズ部１１介して受光面に結像された被写体の撮像光を、画素毎に電気信号に変換し、１画面分の画像信号を出力する。ＣＣＤ１２により出力された画像信号は、アナログ信号処理回路１４に供給される。
【００２０】
タイミング信号発生回路１３は、ＣＣＤ１２が１画面毎の画像信号の蓄積及び読み出しに必要とする各種の駆動パルスを発生する。タイミング信号発生回路１３から発生された各種パルスは、ＣＣＤ１２に供給され、画像信号の撮像処理や出力処理のタイミング信号として用いられる。
【００２１】
アナログ信号処理回路１４は、ＣＣＤ１２から供給された画像信号に対して、サンプリング処理や増幅処理等のアナログ処理を行う。アナログ信号処理回路１３から出力された画像信号は、アナログ／デジタル変換回路１５に供給される。
【００２２】
アナログ／デジタル変換回路１５は、アナログ信号処理回路１４から供給されたアナログの画像信号を所定のサンプリングレートでサンプリングして、デジタルの画像信号に変換する。アナログ／デジタル変換回路１５から出力されたデジタル画像信号は、デジタル信号処理回路１６に供給される。
【００２３】
デジタル信号処理回路１６は、アナログ／デジタル変換回路１５から供給されたデジタル画像信号から、フレーミング、静止画像撮像、オートフォーカス、測光等に必要となる各種信号を生成する。例えば、フレーミング時には、入力画像信号から表示画像信号を生成し、ファインダ１７に供給する。また、静止画像撮像時には、入力画像信号から１枚の静止画像信号を生成し、それを圧縮して圧縮等した後、記録回路１８に供給する。また、オートフォーカス時には、入力画像信号から、画面内の所定領域の高周波数成分を検出し、その高周波数成分のレベルを示すパラメータを生成し、メイン制御部２７へ供給する。また、測光時には、入力画像信号から、画面内の所定領域の光量成分を検出し、その光量レベルを示すパラメータを生成し、メイン制御部２７へ供給する。
【００２４】
ファインダ１７は、例えば液晶パネル等から構成された電子式の表示装置である。ファインダ１７には、フレーミング時に、デジタル信号処理回路１６から表示画像信号が入力され、その画像信号を表示する。すなわち、このファインダ１７には、静止画像撮影時以外に、ＣＣＤ１２の受光面に結像されている被写体画像を表示している。
【００２５】
記録回路１８は、静止画像撮像時に、デジタル信号処理回路１６から出力される静止画像信号を、例えばメモリカード等の記憶メディアに記録する。
【００２６】
シャッタレリーズボタン１９は、ユーザにより操作されるモーメンタリ型の押圧スイッチである。このシャッタレリーズボタン１９は、スイッチを全く押さない状態（オフ）と、スイッチを押しきった状態（全押し）と、スイッチを半分程度まで押した状態（半押し）との３つの状態を区別してスイッチングする機能が設けられている。このシャッタレリーズボタン１９の３つの押圧状態（オフ、半押し、全押し）は、メイン制御部２７により判別がされる。各押圧状態におけるデジタルスチルカメラ１の動作については詳細を後述する。
【００２７】
モード切り換えスイッチ２０は、ユーザにより操作される切り換えスイッチである。モード切り換えスイッチ２０は、デジタルスチルカメラ１の撮影モードを、通常撮影モードと、低照度撮影モードとを切り換えるためのスイッチである。このモード切り換えスイッチ２０の切り換え状態は、メイン制御部２７により判別がされる。各モードでのデジタルスチルカメラ１の動作については詳細を後述する。
【００２８】
フラッシュ発光部２１は、いわゆるストロボやスピードライトなどと呼ばれるキセノンランプのような放電手段であり、強い光を一瞬だけ発光し、被写体に光を照射することができる。つまり、フラッシュ発光部２１は、強い閃光を被写体に照射することができる。このフラッシュ発光部２１は、例えば筐体の前面部や上部に取り付けられ、撮像対象となる被写体に対して光を照射するように設けられている。すなわち、フラッシュ発光部２１は、レンズの光軸方向であって、レンズから前方に向かう方向に光を照射するように設けられている。このフラッシュ発光部２１は、フラッシュ駆動回路２２により駆動され、その発光タイミングがメイン制御部２７により制御される。
【００２９】
ＡＦ用補助光発光部２３は、例えば、発光ダイオード、レーザ発光部、ランプ等の可視光を発光する可視光発光手段である。ＡＦ用補助光発光部２３は、フラッシュ発光部２１とは異なり、瞬間的に光を照射するのではなく、略一定の光量の可視光を連続的に照射する。このＡＦ用補助光発光部２３も、例えば筐体の前面部や上部に取り付けられ、撮像対象となる被写体に対して発光されるように設けられている。すなわち、ＡＦ用補助光発光部２３は、レンズの光軸方向であって、レンズから前方に向かう方向に光を照射するように設けられている。このＡＦ用補助光発光部２３は、ＡＦ用補助光駆動部２４により駆動され、その発光タイミングがメイン制御部２７により制御される。
【００３０】
赤外線発光部２５は、赤外線の発光手段である。赤外線発光部２５も、フラッシュ発光部２１とは異なり、瞬間的に光を照射するのではなく、略一定の光量の赤外線を連続的に照射する。この赤外線発光部２５も、例えば筐体の前面部や上部に取り付けられ、撮像対象となる被写体に対して発光されるように設けられている。すなわち、レンズの光軸方向であって、レンズから前方に向かう方向に光を照射するように設けられている。この赤外線発光部２５は、赤外線駆動回路２６により駆動され、その発光タイミングがメイン制御部２７により制御される。
【００３１】
メイン制御部２７は、デジタルスチルカメラ１の各部の制御を行う。
【００３２】
レンズ部１１は、ズームレンズ３１と、フォーカシングレンズ３２と、赤外カットフィルタ３３と、絞り羽根３４と、シャッタ羽根３５とを有しており、これらが被写体からの撮像光をＣＣＤ１２の受光面に結像させる光学系が形成されている。また、レンズ部１１には、ズームレンズ３１を駆動するズームレンズ駆動部４１と、フォーカシングレンズ３２を駆動するフォーカシングレンズ駆動部４２と、赤外カットフィルタ３３を駆動するフィルタ駆動部４３と、絞り羽根３４を駆動する絞り駆動部４４と、シャッタ羽根３５を駆動するシャッタ駆動部４５とを備えている。
【００３３】
ズームレンズ３１は、その光軸が、ＣＣＤ１２の受光面の略中心から延ばした鉛直線と一致する位置に設けられている。ズームレンズ３１は、光軸上を前後に直線移動可能に設けられ、その移動位置に応じてＣＣＤ１２の受光面上の結像画像の撮像倍率を変える。ズームレンズ３１は、その移動位置が、ズームレンズ駆動部４１を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３４】
フォーカシングレンズ３２は、その光軸が、ＣＣＤ１２の受光面の略中心から延ばした鉛直線と一致する位置に設けられている。フォーカシングレンズ３２は、光軸上を前後に直線移動可能に設けられ、その移動位置に応じてＣＣＤ１２上の受光面上の結像画像の焦点位置を変える。フォーカシングレンズ３２は、その移動位置が、ズームレンズ駆動部４１を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３５】
赤外カットフィルタ３３は、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光の光路に対して、挿入及び待避が選択的に切り換え可能に設けられている。ここで、撮像光の光路上に挿入することとは、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光が、赤外カットフィルタ３３を通過する位置に配置することをいう。また、撮像光の光路上から待避することとは、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光が、赤外カットフィルタ３３を通過しない位置に配置することをいう。赤外カットフィルタ３３は、入射光から赤外線を除去する光学フィルタで、例えば、図４で示したような約７００ｎｍより長い波長の光を遮断する光学特性を有している。従って、赤外カットフィルタ３３が撮像光の光路上に挿入された場合には、赤外線以上の波長の光が除去された撮像光がＣＣＤ１２の受光面に結像され、赤外カットフィルタ３３が撮像光の光路上から待避された場合には、赤外線が除去されていない撮像光がそのままＣＣＤ１２の受光面に結像される。また、この赤外カットフィルタ３３は、その挿入及び待避の切り換えが、フィルタ駆動部４３を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３６】
絞り羽根３４は、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光の光の量を調整する。絞り羽根３４は、レンズ部１１の光学系の光軸を中心とした孔を形成し、その孔径を変化させることにより、光の量を制御する。すなわち、この絞り羽根３４は、カメラの絞り値（Ｆ値）を制御させる。
絞り羽根３４は、その孔径が、絞り駆動部４４を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３７】
シャッタ羽根３５は、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光の光路上に設けられ、羽根などを開閉することにより撮像光を遮光する。シャッタ羽根３５は、静止画像撮像時に、その撮像光を所定時間開放する。その際、ＣＣＤ１２は、電荷蓄積時間（電子シャッタ）が制御され、受光面に結像される光の照射時間が制御される。なお、静止画像撮像時におけるカメラのシャッタスピードは、電子シャッタにより制御される。このシャッタ羽根３５は、その開閉タイミングが、シャッタ駆動部４５を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３８】
つぎに、このデジタルスチルカメラ１の動作の説明を行う。
【００３９】
デジタルスチルカメラ１は、シャッタレリーズボタン１９の押圧の状態（オフ、半押し、全押し）に応じて、フレーミング処理、オートフォーカス処理、静止画像撮像処理を行う。
【００４０】
フレーミング処理とは、画面内の被写体の位置や画面の構図を、ユーザが撮影前に確認することができるように、ＣＣＤ１２に撮像されている画像をファインダ１７に表示する処理である。このフレーミング処理時には、一定時間毎（例えば１／３０秒毎）にＣＣＤ１２が１画面分の撮像処理を行い、撮像して得られた画像信号が出力される。そのため、ファインダ１７に表示される画像も、一定時間毎（例えば１／３０秒毎）に更新され、ユーザはファインダ１７に表示されている撮像画像を、動画で確認することができる。このフレーミング処理は、デジタルスチルカメラ１自体が撮影可能な状態になっており、且つ、シャッタレリーズボタン１９がオフの状態のとき、つまりユーザがシャッタレリーズボタン１９を押していない状態のときに行われる。
【００４１】
オートフォーカス処理とは、静止画の撮像対象となる被写体画像のフォーカスを、自動的に設定する処理である。つまり、オートフォーカス処理は、自動的にピント調整を行う処理である。デジタルスチルカメラ１は、フレーミング処理を行いながら、シャッタレリーズボタン１９を半押し状態とすると、撮像画像に基づき合焦点位置を検出するいわゆる自己焦点検出方式のオートフォーカス処理を開始する。オートフォーカス処理を開始すると、メイン制御部２７がフォーカシングレンズ３２を順次移動制御させ、被写体画像を撮像させる。そして、デジタル信号処理回路１６が、各撮像画像の中から、画面内の一部分の範囲（フォーカス測定領域）に対して、高周波成分を測定し、その領域内に含まれている高周波成分のレベルを示すパラメータを検出する。そして、メイン制御部２７が、当該パラメータが最も高くなるフォーカシングレンズ３２の移動位置を検出し、その移動位置をフォーカシング位置として設定する。
【００４２】
なお、デジタルスチルカメラ１では、このオートフォーカス処理とともに、例えば、絞り羽根３４の開度や電子シャッタ等の設定、つまり、Ｆ値やシャッタスピードの設定に必要となる露出光量の測定（測光）も行う。また、さらに、ホワイトバランスの設定といった、静止画像撮影に必要となる他の設定も行う。
【００４３】
また、このオートフォーカス処理が完了するには一定の時間を要するが、この処理が完了しても、ユーザがまだシャッタレリーズボタン１９を半押し状態で保持している場合には、自動的にフレーミング処理に移行する。
【００４４】
静止画像撮影処理とは、被写体画像を１画面分撮像して、その１画面分の被写体画像をメディアに記録する処理である。デジタルスチルカメラ１は、オートフォーカス処理を完了したのちに、シャッタレリーズボタン１９が全押しされると、フォーカシングレンズ３２の移動位置、絞り羽根３４の開度、シャッタ時間等を、オートフォーカス処理時に検出された値に設定して、１画面分の静止画像をＣＣＤ１２で取り込む。取り込まれた静止画像は、デジタル信号処理回路１６等により圧縮等の処理がされたのち、メディアに保存される。そして、静止画像撮像処理が完了すると、再度フレーミング処理へと移行する。
【００４５】
また、デジタルスチルカメラ１では、通常撮影モードと低照度撮影モードとの撮影モードの切り換えが行われる。デジタルスチルカメラ１では、このモードの切り換え状態に応じて、フラッシュ発光部２１、ＡＦ用補助光発光部２３、赤外線発光部２５の発光の制御、赤外カットフィルタ３３の挿入／待避の制御が行われる。
【００４６】
通常撮影モードは、被写体に十分に照度があり、例えばフラッシュ等で光量不足を補うことなく、静止画像が撮影できる環境での撮影モードである。一方、低照度撮影モードは、夜間や暗所等の低照度環境下にあり通常の静止画像撮影を行うことができない環境での撮影モードである。通常撮影モードと低照度撮影モードは、モード切り換えスイッチ２０のスイッチ状態や、外部の周囲光量の大きさに応じて、メイン制御部２７が判断して切り換える。
【００４７】
通常撮影モードでは、フラッシュ発光部２１、ＡＦ用補助光発光部２３、赤外線発光部２５の発光は停止された状態とされ、赤外カットフィルタ３３は撮影光の光路内に挿入された状態としている。
【００４８】
それに対して、低照度撮影モードでは、フレーミング処理、オートフォーカス処理、静止画像撮像処理の各処理時に、以下のように制御が行われる。
【００４９】
フレーミング処理時には、フラッシュ発光部２１及びＡＦ用補助光発光部２３の発光が停止され、赤外線発光部２５が発光される。さらに、赤外カットフィルタ３３は、撮像光の光路上から待避される。従って、フレーミング処理時には、被写体に赤外線が照射され、その反射光をＣＣＤ１２が撮像する。このため、例えば夜間等の照度不足の状態であっても、被写体の位置や構図を確認するために必要な撮像画像をファインダ１７に表示することができる。
【００５０】
オートフォーカス処理時には、フラッシュ発光部２１及び赤外線発光部２５の発光が停止され、ＡＦ用補助光発光部２３が発光される。さらに、赤外カットフィルタ３３は、撮像光の光路上に挿入される。従って、被写体に可視光が照射され、その反射光をＣＣＤ１２が撮像する。このため、例えば夜間等の照度不足の状態であっても、可視光で撮影した場合のフォーカシング位置を、正確に検出することができる。
【００５１】
静止画像撮像処理時には、ＡＦ用補助光発光部２３及び赤外線発光部２５の発光が停止され、フラッシュ発光部２１が発光される。さらに、赤外カットフィルタ３３は、撮像光の光路上に挿入される。従って、被写体に静止画像を撮影するために必要十分な光量の光が照射され、その照射タイミングでシャッタ羽根３５を制御することによって、ＣＣＤ１２がその可視光を受光することができる。このため、例えば夜間等の照度不足の状態であっても、被写体画像を電子的に撮像して、記録することができる。
【００５２】
なお、オートフォーカス時に、赤外カットフィルタ３３を撮像光の光路上に挿入するとしているが、赤外カットフィルタ３３を光路上から待避された状態としたままとしておいてもよい。この場合、赤外線成分もＣＣＤ１２が受光してしまい、可視光のみの正確なフォーカシング位置を検出できない可能性があるが、静止画像撮像時に、オートフォーカス時に検出したフォーカシング位置から所定量補正してフォーカシングレンズ３２の移動位置を設定すれば、フォーカスが合った静止画像を撮像することができる。
【００５３】
また、静止画像撮像時には、フラッシュ発光部２１を発光して、光量不足を補うようにしているが、フラッシュ発光部２１を発光するのではなく、シャッタスピードを十分遅くして、光量不足を補うようにしてもよい。
【００５４】
次に、デジタルスチルカメラ１の動作シーケンスについて説明をする。
【００５５】
まず、初期設定として、フラッシュ発光部２１、ＡＦ用補助光発光部２３、赤外線発光部２５の発光は停止されており、赤外カットフィルタ３３は撮像光の光路上に挿入されているものとする。そして、デジタルスチルカメラ１のメイン制御部２７は、撮影モードが、通常動作モードに設定されているか、或いは、低照度動作モードに設定されているかを判断する。メイン制御部２７は、通常動作モードに設定されている場合には図２に示すステップＳ１１から処理を行い、低照度動作モードの場合には図３のステップＳ３１から処理を行う。
【００５６】
まず、通常動作モードでの処理について図２のフローチャートを参照しながら説明をする。
【００５７】
デジタルスチルカメラ１のメイン制御部２７は、通常動作モードであると判断すると、フレーミング処理を開始する（ステップＳ１１）。
【００５８】
続いて、メイン制御部２７は、ユーザによりシャッタレリーズボタン１９が半押し状態とされると（ステップＳ１２）、露出光量の測定（測光）等を行う（ステップＳ１３）。測光を行うことにより、絞り値及びシャッタスピードが設定される。
【００５９】
続いて、メイン制御部２７は、オートフォーカス処理を行う（ステップＳ１４）。オートフォーカスを行うことにより、フォーカシングレンズ３２のレンズ位置が設定される。
【００６０】
続いて、メイン制御部２７は、設定されたレンズ位置にフォーカシングレンズ３２を移動する（ステップＳ１５）。
【００６１】
続いて、メイン制御部２７は、ユーザによりシャッタレリーズボタン１９が全押し状態とされると（ステップＳ１６）、以下静止画像撮像処理を開始する（ステップＳ１７）。
【００６２】
静止画像撮像処理を開始すると、メイン制御部２７は、まず、ステップＳ１３で設定された絞り値に、絞り羽根３４の開度を調整する（ステップＳ１８）。
【００６３】
続いて、メイン制御部２７は、シャッタ羽根３５を開放させてＣＣＤ１２の受光を開始する（ステップＳ１９）。
【００６４】
続いて、メイン制御部２７は、受光を開始してからステップＳ１３で設定された電荷蓄積時間に達すると、ＣＣＤ１２の受光を停止してシャッタ羽根３５を閉じる（ステップＳ２０）。
【００６５】
続いて、メイン制御部２７は、ＣＣＤ１２から画像信号の読み出しを開始する（ステップＳ２１）。
【００６６】
続いて、メイン制御部２７は、ＣＣＤ１２から読み出した画像信号に対して、各種信号処理を行わせ、静止画像を生成する（ステップＳ２２）。
【００６７】
続いて、メイン制御部２７は、生成した静止画像を、メディアに記録させる（ステップＳ２３）。
【００６８】
以上のステップＳ２３で静止画像撮像処理を終え、再度フレーミング処理（ステップＳ１１）からの処理を繰り返す。
【００６９】
つぎに、低照度動作モードでの処理について図３のフローチャートを参照しながら説明をする。
【００７０】
デジタルスチルカメラ１のメイン制御部２７は、低照度動作モードであると判断すると、赤外線発光部２５を発光するとともに、赤外カットフィルタ３３を撮像光の光路から待避する（ステップＳ３１）。
【００７１】
続いて、メイン制御部２７は、フレーミング処理を開始する（ステップＳ３２）。
【００７２】
続いて、メイン制御部２７は、ユーザによりシャッタレリーズボタン１９が半押し状態とされると（ステップＳ３３）、赤外線発光部２５の発光を停止し、赤外カットフィルタ３３を撮像光の光路上に挿入する（ステップＳ３４）。
【００７３】
続いて、メイン制御部２７は、露出光量の測定（測光）等を行う（ステップＳ３５）。測光を行うことにより、絞り開度及びシャッタスピードが設定される。
【００７４】
続いて、メイン制御部２７は、ＡＦ用補助光発光部２３を発光させる（ステップＳ３６）。
【００７５】
続いて、メイン制御部２７は、オートフォーカス処理を行う（ステップＳ３７）。オートフォーカスを行うことにより、フォーカシングレンズ３２のレンズ位置が設定される。
【００７６】
続いて、メイン制御部２７は、設定されたレンズ位置にフォーカシングレンズ３２を移動する（ステップＳ３８）。
【００７７】
続いて、メイン制御部２７は、ＡＦ用補助光発光部２３の発光を停止する（ステップＳ３９）。
【００７８】
続いて、メイン制御部２７は、ユーザによりシャッタレリーズボタン１９が全押し状態とされると（ステップＳ４０）、以下静止画像撮像処理を開始する（ステップＳ４１）。
【００７９】
静止画像撮像処理を開始すると、メイン制御部２７は、まず、ステップＳ３５で設定された絞り値に、絞り羽根３４の開度を調整する（ステップＳ４２）。
【００８０】
続いて、メイン制御部２７は、シャッタ羽根３５を開放してＣＣＤ１２の受光を開始する（ステップＳ４３）。
【００８１】
続いて、メイン制御部２７は、シャッタ羽根３５を開放してＣＣＤ１２の受光を開始したタイミングと同時に、フラッシュ発光部２１を発光させる（ステップＳ４４）。
【００８２】
続いて、メイン制御部２７は、受光を開始してからステップＳ３５で設定された電荷蓄積時間に達すると、ＣＣＤ１２の受光を停止してシャッタ羽根３５を閉じる（ステップＳ４５）。
【００８３】
続いて、メイン制御部２７は、ＣＣＤ１２から画像信号の読み出しを開始する（ステップＳ４６）。
【００８４】
続いて、メイン制御部２７は、ＣＣＤ１２から読み出した画像信号に対して、各種信号処理を行わせ、静止画像を生成する（ステップＳ４７）。
【００８５】
続いて、メイン制御部２７は、生成した静止画像を、メディアに記録させる（ステップＳ４８）。
【００８６】
以上のステップＳ４７で静止画像撮像処理を終え、再度フレーミング処理（ステップＳ３１）からの処理を繰り返す。
【００８７】
以上のように本発明の実施の形態のデジタルスチルカメラ１では、赤外線を被写体に照射してフレーミング処理を行い、静止画像撮影処理にはフラッシュを用いて可視光撮影を行う。そして、オートフォーカス時には、赤外線の発光を停止するとともに被写体に対して補助用の可視光を照射して行う。
【００８８】
このことによりデジタルスチルカメラ１では、夜間や暗所などの低照度環境下であっても、ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示させてユーザに撮影画像内容を確認させるフレーミング処理を行うことができ、さらに、その後フラッシュ照射を行った場合にも、ぼけのない正確なフォーカシングを行うことができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明にかかる静止画像撮像装置及び方法では、赤外線撮像によりフレーミング処理を行い、静止画像撮影処理にはフラッシュ又は低速シャッタ等を用いて可視光撮影を行う。そして、オートフォーカス時には、赤外線の発光を停止するとともに被写体に対して補助用の可視光を照射して行う。
【００９０】
このことにより本発明では、夜間や暗所などの低照度環境下であっても、ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示させてユーザに撮影画像内容を確認させるフレーミング処理を行うことができ、さらに、その後フラッシュ照射や低速シャッタで可視光撮影を行った場合にも、ぼけのない正確なフォーカシングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したデジタルスチルカメラの構成図である。
【図２】通常動作モードでの動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図３】低照度動作モードでの動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図４】ＣＣＤ及び赤外カットフィルタの波長−感度特性を示す図である。
【符号の説明】
１ デジタルスチルカメラ、１１ レンズ部、１２ ＣＣＤ、１６ デジタル信号処理回路、１７ ファインダ、１８ 記録回路、１９ シャッタレリーズボタン、２０ モード設定スイッチ、２１ フラッシュ発光部、２３ ＡＦ用補助光発光部、２５ 赤外線発光部、２７ メイン制御部、３２ フォーカシングレンズ、３３ 赤外カットフィルタ、３４ 絞り羽根、３５ シャッタ羽根
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（Charg Coupled Device）イメージセンサ等の光電変換素子を用いて電子的に静止画像を撮像する静止画像撮像装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ（Charg Coupled Device）イメージセンサを光電変換素子として用いたいわゆるデジタルスチルカメラと呼ばれる電子式静止画像撮像装置が広く用いられている。
【０００３】
デジタルスチルカメラでは、通常のフィルムカメラと同様に、夜間や暗所等の低照度環境下における光量不足を補うため、フラッシュ機能や低速シャッタ機能などが設けられている。フラッシュ機能は、例えばキセノンランプのような放電管を用いて、強い光の閃光を発光し、被写体に光を照射する機能である。また、低速シャッタ機能とは、ＣＣＤへの電荷蓄積を長時間行う機能である。
【０００４】
しかしながら、ファインダに例えば液晶パネル等を用いてＣＣＤで検出した画像を表示している場合、低照度環境下では、撮影前の被写体画像をファインダに表示することができない。すなわち、低照度環境下では、たとえスチル画像撮影が可能となったとしても、ユーザが被写体の位置や構図を撮影前に確認するためにファインダに撮像画像を表示するフレーミング処理を行うことまではできなかった。
【０００５】
このような問題を解決するために、近年、赤外線を被写体に照射するとともに赤外線カットフィルタを光路から待避させた状態でフレーミング処理を行う、といった赤外線撮影機能が設けられたデジタルスチルカメラが提案されている。
【０００６】
図４に、ＣＣＤの波長感度特性と、赤外線カットフィルタの波長通過特性を示す。この図４に示すように、ＣＣＤは、可視光のみならず、波長が約７００ｎｍ以上の赤外線に対しても十分感度がある。これに対して、赤外線カットフィルタは、波長が約７００ｎｍ以上の赤外線は通過しない。通常の撮影時には、赤外線では露光してはならないので、赤外線カットフィルタが撮影光の光路内に挿入された状態とされている。これに対して、赤外線撮影は、この赤外線カットフィルタを光路外に待避させ、さらに、カメラ本体に設けられた赤外線発光手段から赤外線を被写体に照射して、その反射光を撮影するものである。
【０００７】
従って、このような赤外線撮影機能が設けられたデジタルスチルカメラでは、フレーミング処理時には赤外線撮影を行い、スチル画像撮影時には赤外線発光を止め代わりにフラッシュ機能又は低速シャッタを用いた可視光撮影を行い、このことにより、低照度環境下であっても、被写体の位置や構図を撮影前に確認することができ、ユーザの希望どおりに被写体をフレーム内に納めることができるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デジタルスチルカメラには、一般的に、自動的にフォーカスが合わされるオートフォーカス機能が設けられている。デジタルスチルカメラのオートフォーカスの方式には様々な方式があるが、その中に、フォーカスが合った画像はフォーカスが合わない画像よりも高周波成分が多い、という画像特性を利用した自己焦点検出方式という方式がある。この自己焦点検出方式は、フォーカスレンズの位置を移動させながら実際の撮像画像の高周波成分を検出し、高周波成分が最も高いレンズ位置に合焦点を設定する方式である。
【０００９】
しかしながら、レンズには色収差が存在し、赤外線と可視光とでは焦点距離が異なる。そのため、例えば、同一の位置から同一の被写体を撮像したとしても、赤外線撮影時と可視光撮影時とではフォーカスレンズの合焦位置が異なる。従って、フレーミング処理時には赤外線撮影を行い、スチル画像撮影時にはフラッシュ等を用いた可視光撮影を行った場合、赤外線撮像画像に基づき自己焦点検出方式でオートフォーカスを行ったのでは、フォーカスがずれたぼけたスチル画像が撮影されてしまう。
【００１０】
また、赤外線をオフした自然光のみでオートフォーカスを行ったとしても、低照度状態ではコントラストが非常に低い画像となるので、自己焦点検出方式を用いて合焦位置を検出すること自体がそもそも困難である。
【００１１】
以上のように、フレーミング処理時には赤外線撮影を行い、スチル画像撮影時にはフラッシュ等を用いた可視光撮影を行った場合、スチル画像の焦点位置を検出するオートフォーカス処理を正確に行うことは非常に難しかった。
【００１２】
本発明の目的は、暗所撮影などの低照度環境下であっても、ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示させてユーザに撮影画像内容を確認させるフレーミング処理を可能とし、さらに、その後フラッシュ照射や低速シャッタで可視光撮影を行った場合にも、正確なフォーカシングを可能とした静止画像撮像装置及び静止画像撮像方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる静止画像撮像装置は、被写体からの撮像光が入射され、この撮像光を電気信号に変換して画像を撮像する光電変換素子と、上記光電変換素子により撮像されている画像を表示するファインダと、撮像光の光路に対して挿入及び待避が可能に設けられ、撮像光の赤外線成分を除去する赤外線除去フィルタと、被写体に対して赤外線を照射する赤外線発光部と、被写体に対して可視光を照射する補助光照射部と、上記光電変換素子により撮像された静止画像を記録する記録部と、上記ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示するフレーミング処理、上記光電変換素子により撮像された撮像画像に基づきフォーカスレンズの合焦位置を検出するフォーカシング処理、静止画像を撮像して記録する静止画像撮像処理の各処理の切り換えに応じて、上記各部を制御するメイン制御部とを備え、上記メイン制御部は、フレーミング処理時には、上記赤外線除去光学フィルタを光路外に待避させるとともに上記赤外光発光部から赤外光を発光させ、フォーカシング処理時には、上記赤外光発光部からの赤外光の発光を停止するとともに上記補助光照射部から可視光を発光させ、静止画撮像処理時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路内に挿入するとともに上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置にフォーカスレンズを移動して、静止画像を撮像することを特徴とする。
【００１４】
この静止画像撮像装置では、赤外線撮像によりフレーミング処理を行い、静止画像撮影処理にはフラッシュ又は低速シャッタ等を用いて可視光撮影を行う。そして、オートフォーカス時には、赤外線の発光を停止するとともに被写体に対して補助用の可視光を照射して行う。
【００１５】
本発明にかかる静止画像撮像方法は、光電変換素子を用いて静止画像を電子的に撮像する静止画像撮像方法であって、ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示するフレーミング処理、上記光電変換素子により撮像された撮像画像に基づきフォーカスレンズの合焦位置を検出するフォーカシング処理、静止画像を撮像して記録する静止画像撮像処理の各処理を、ユーザの選択操作又は自動選択に応じて切り換え、上記フレーミング処理時には、撮像光の赤外線成分を除去する赤外線除去光学フィルタを光路外に待避させるとともに被写体に対して赤外光を照射し、上記フォーカシング処理時には、上記赤外光の発光を停止するとともに、被写体に対して補助用の可視光を照射し、上記静止画撮像時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路上に挿入するとともに上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置にフォーカスレンズを移動し、静止画像を撮像することを特徴とする。
【００１６】
この静止画像撮像方法では、赤外線撮像によりフレーミング処理を行い、静止画像撮影処理にはフラッシュ又は低速シャッタ等を用いて可視光撮影を行う。そして、オートフォーカス時には、赤外線の発光を停止するとともに被写体に対して補助用の可視光を照射して行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態として、本発明を適用した電子的に静止画像を撮像するデジタルスチルカメラについて説明をする。図１に、本発明の実施の形態のデジタルスチルカメラ１の構成図を示す。
【００１８】
デジタルスチルカメラ１は、図１に示すように、レンズ部１１と、ＣＣＤ１２と、タイミング信号発生回路（ＴＧ）１３と、アナログ信号処理回路１４と、アナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１５と、デジタル信号処理回路１６と、ファインダ１７と、記録回路１８と、シャッタレリーズボタン１９と、モード切り換えスイッチ２０と、フラッシュ発光部２１と、フラッシュ駆動回路２２と、ＡＦ用補助光発光部２３と、ＡＦ用補助光駆動回路２４と、赤外線発光部２５と、赤外線駆動回路２６と、メイン制御部２７とを備えている。
【００１９】
ＣＣＤ１２は、レンズ部１１介して受光面に結像された被写体の撮像光を、画素毎に電気信号に変換し、１画面分の画像信号を出力する。ＣＣＤ１２により出力された画像信号は、アナログ信号処理回路１４に供給される。
【００２０】
タイミング信号発生回路１３は、ＣＣＤ１２が１画面毎の画像信号の蓄積及び読み出しに必要とする各種の駆動パルスを発生する。タイミング信号発生回路１３から発生された各種パルスは、ＣＣＤ１２に供給され、画像信号の撮像処理や出力処理のタイミング信号として用いられる。
【００２１】
アナログ信号処理回路１４は、ＣＣＤ１２から供給された画像信号に対して、サンプリング処理や増幅処理等のアナログ処理を行う。アナログ信号処理回路１３から出力された画像信号は、アナログ／デジタル変換回路１５に供給される。
【００２２】
アナログ／デジタル変換回路１５は、アナログ信号処理回路１４から供給されたアナログの画像信号を所定のサンプリングレートでサンプリングして、デジタルの画像信号に変換する。アナログ／デジタル変換回路１５から出力されたデジタル画像信号は、デジタル信号処理回路１６に供給される。
【００２３】
デジタル信号処理回路１６は、アナログ／デジタル変換回路１５から供給されたデジタル画像信号から、フレーミング、静止画像撮像、オートフォーカス、測光等に必要となる各種信号を生成する。例えば、フレーミング時には、入力画像信号から表示画像信号を生成し、ファインダ１７に供給する。また、静止画像撮像時には、入力画像信号から１枚の静止画像信号を生成し、それを圧縮して圧縮等した後、記録回路１８に供給する。また、オートフォーカス時には、入力画像信号から、画面内の所定領域の高周波数成分を検出し、その高周波数成分のレベルを示すパラメータを生成し、メイン制御部２７へ供給する。また、測光時には、入力画像信号から、画面内の所定領域の光量成分を検出し、その光量レベルを示すパラメータを生成し、メイン制御部２７へ供給する。
【００２４】
ファインダ１７は、例えば液晶パネル等から構成された電子式の表示装置である。ファインダ１７には、フレーミング時に、デジタル信号処理回路１６から表示画像信号が入力され、その画像信号を表示する。すなわち、このファインダ１７には、静止画像撮影時以外に、ＣＣＤ１２の受光面に結像されている被写体画像を表示している。
【００２５】
記録回路１８は、静止画像撮像時に、デジタル信号処理回路１６から出力される静止画像信号を、例えばメモリカード等の記憶メディアに記録する。
【００２６】
シャッタレリーズボタン１９は、ユーザにより操作されるモーメンタリ型の押圧スイッチである。このシャッタレリーズボタン１９は、スイッチを全く押さない状態（オフ）と、スイッチを押しきった状態（全押し）と、スイッチを半分程度まで押した状態（半押し）との３つの状態を区別してスイッチングする機能が設けられている。このシャッタレリーズボタン１９の３つの押圧状態（オフ、半押し、全押し）は、メイン制御部２７により判別がされる。各押圧状態におけるデジタルスチルカメラ１の動作については詳細を後述する。
【００２７】
モード切り換えスイッチ２０は、ユーザにより操作される切り換えスイッチである。モード切り換えスイッチ２０は、デジタルスチルカメラ１の撮影モードを、通常撮影モードと、低照度撮影モードとを切り換えるためのスイッチである。このモード切り換えスイッチ２０の切り換え状態は、メイン制御部２７により判別がされる。各モードでのデジタルスチルカメラ１の動作については詳細を後述する。
【００２８】
フラッシュ発光部２１は、いわゆるストロボやスピードライトなどと呼ばれるキセノンランプのような放電手段であり、強い光を一瞬だけ発光し、被写体に光を照射することができる。つまり、フラッシュ発光部２１は、強い閃光を被写体に照射することができる。このフラッシュ発光部２１は、例えば筐体の前面部や上部に取り付けられ、撮像対象となる被写体に対して光を照射するように設けられている。すなわち、フラッシュ発光部２１は、レンズの光軸方向であって、レンズから前方に向かう方向に光を照射するように設けられている。このフラッシュ発光部２１は、フラッシュ駆動回路２２により駆動され、その発光タイミングがメイン制御部２７により制御される。
【００２９】
ＡＦ用補助光発光部２３は、例えば、発光ダイオード、レーザ発光部、ランプ等の可視光を発光する可視光発光手段である。ＡＦ用補助光発光部２３は、フラッシュ発光部２１とは異なり、瞬間的に光を照射するのではなく、略一定の光量の可視光を連続的に照射する。このＡＦ用補助光発光部２３も、例えば筐体の前面部や上部に取り付けられ、撮像対象となる被写体に対して発光されるように設けられている。すなわち、ＡＦ用補助光発光部２３は、レンズの光軸方向であって、レンズから前方に向かう方向に光を照射するように設けられている。このＡＦ用補助光発光部２３は、ＡＦ用補助光駆動部２４により駆動され、その発光タイミングがメイン制御部２７により制御される。
【００３０】
赤外線発光部２５は、赤外線の発光手段である。赤外線発光部２５も、フラッシュ発光部２１とは異なり、瞬間的に光を照射するのではなく、略一定の光量の赤外線を連続的に照射する。この赤外線発光部２５も、例えば筐体の前面部や上部に取り付けられ、撮像対象となる被写体に対して発光されるように設けられている。すなわち、レンズの光軸方向であって、レンズから前方に向かう方向に光を照射するように設けられている。この赤外線発光部２５は、赤外線駆動回路２６により駆動され、その発光タイミングがメイン制御部２７により制御される。
【００３１】
メイン制御部２７は、デジタルスチルカメラ１の各部の制御を行う。
【００３２】
レンズ部１１は、ズームレンズ３１と、フォーカシングレンズ３２と、赤外カットフィルタ３３と、絞り羽根３４と、シャッタ羽根３５とを有しており、これらが被写体からの撮像光をＣＣＤ１２の受光面に結像させる光学系が形成されている。また、レンズ部１１には、ズームレンズ３１を駆動するズームレンズ駆動部４１と、フォーカシングレンズ３２を駆動するフォーカシングレンズ駆動部４２と、赤外カットフィルタ３３を駆動するフィルタ駆動部４３と、絞り羽根３４を駆動する絞り駆動部４４と、シャッタ羽根３５を駆動するシャッタ駆動部４５とを備えている。
【００３３】
ズームレンズ３１は、その光軸が、ＣＣＤ１２の受光面の略中心から延ばした鉛直線と一致する位置に設けられている。ズームレンズ３１は、光軸上を前後に直線移動可能に設けられ、その移動位置に応じてＣＣＤ１２の受光面上の結像画像の撮像倍率を変える。ズームレンズ３１は、その移動位置が、ズームレンズ駆動部４１を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３４】
フォーカシングレンズ３２は、その光軸が、ＣＣＤ１２の受光面の略中心から延ばした鉛直線と一致する位置に設けられている。フォーカシングレンズ３２は、光軸上を前後に直線移動可能に設けられ、その移動位置に応じてＣＣＤ１２上の受光面上の結像画像の焦点位置を変える。フォーカシングレンズ３２は、その移動位置が、ズームレンズ駆動部４１を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３５】
赤外カットフィルタ３３は、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光の光路に対して、挿入及び待避が選択的に切り換え可能に設けられている。ここで、撮像光の光路上に挿入することとは、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光が、赤外カットフィルタ３３を通過する位置に配置することをいう。また、撮像光の光路上から待避することとは、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光が、赤外カットフィルタ３３を通過しない位置に配置することをいう。赤外カットフィルタ３３は、入射光から赤外線を除去する光学フィルタで、例えば、図４で示したような約７００ｎｍより長い波長の光を遮断する光学特性を有している。従って、赤外カットフィルタ３３が撮像光の光路上に挿入された場合には、赤外線以上の波長の光が除去された撮像光がＣＣＤ１２の受光面に結像され、赤外カットフィルタ３３が撮像光の光路上から待避された場合には、赤外線が除去されていない撮像光がそのままＣＣＤ１２の受光面に結像される。また、この赤外カットフィルタ３３は、その挿入及び待避の切り換えが、フィルタ駆動部４３を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３６】
絞り羽根３４は、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光の光の量を調整する。絞り羽根３４は、レンズ部１１の光学系の光軸を中心とした孔を形成し、その孔径を変化させることにより、光の量を制御する。すなわち、この絞り羽根３４は、カメラの絞り値（Ｆ値）を制御させる。
絞り羽根３４は、その孔径が、絞り駆動部４４を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３７】
シャッタ羽根３５は、ＣＣＤ１２の受光面に結像される撮像光の光路上に設けられ、羽根などを開閉することにより撮像光を遮光する。シャッタ羽根３５は、静止画像撮像時に、その撮像光を所定時間開放する。その際、ＣＣＤ１２は、電荷蓄積時間（電子シャッタ）が制御され、受光面に結像される光の照射時間が制御される。なお、静止画像撮像時におけるカメラのシャッタスピードは、電子シャッタにより制御される。このシャッタ羽根３５は、その開閉タイミングが、シャッタ駆動部４５を介してメイン制御部２７により制御される。
【００３８】
つぎに、このデジタルスチルカメラ１の動作の説明を行う。
【００３９】
デジタルスチルカメラ１は、シャッタレリーズボタン１９の押圧の状態（オフ、半押し、全押し）に応じて、フレーミング処理、オートフォーカス処理、静止画像撮像処理を行う。
【００４０】
フレーミング処理とは、画面内の被写体の位置や画面の構図を、ユーザが撮影前に確認することができるように、ＣＣＤ１２に撮像されている画像をファインダ１７に表示する処理である。このフレーミング処理時には、一定時間毎（例えば１／３０秒毎）にＣＣＤ１２が１画面分の撮像処理を行い、撮像して得られた画像信号が出力される。そのため、ファインダ１７に表示される画像も、一定時間毎（例えば１／３０秒毎）に更新され、ユーザはファインダ１７に表示されている撮像画像を、動画で確認することができる。このフレーミング処理は、デジタルスチルカメラ１自体が撮影可能な状態になっており、且つ、シャッタレリーズボタン１９がオフの状態のとき、つまりユーザがシャッタレリーズボタン１９を押していない状態のときに行われる。
【００４１】
オートフォーカス処理とは、静止画の撮像対象となる被写体画像のフォーカスを、自動的に設定する処理である。つまり、オートフォーカス処理は、自動的にピント調整を行う処理である。デジタルスチルカメラ１は、フレーミング処理を行いながら、シャッタレリーズボタン１９を半押し状態とすると、撮像画像に基づき合焦点位置を検出するいわゆる自己焦点検出方式のオートフォーカス処理を開始する。オートフォーカス処理を開始すると、メイン制御部２７がフォーカシングレンズ３２を順次移動制御させ、被写体画像を撮像させる。そして、デジタル信号処理回路１６が、各撮像画像の中から、画面内の一部分の範囲（フォーカス測定領域）に対して、高周波成分を測定し、その領域内に含まれている高周波成分のレベルを示すパラメータを検出する。そして、メイン制御部２７が、当該パラメータが最も高くなるフォーカシングレンズ３２の移動位置を検出し、その移動位置をフォーカシング位置として設定する。
【００４２】
なお、デジタルスチルカメラ１では、このオートフォーカス処理とともに、例えば、絞り羽根３４の開度や電子シャッタ等の設定、つまり、Ｆ値やシャッタスピードの設定に必要となる露出光量の測定（測光）も行う。また、さらに、ホワイトバランスの設定といった、静止画像撮影に必要となる他の設定も行う。
【００４３】
また、このオートフォーカス処理が完了するには一定の時間を要するが、この処理が完了しても、ユーザがまだシャッタレリーズボタン１９を半押し状態で保持している場合には、自動的にフレーミング処理に移行する。
【００４４】
静止画像撮影処理とは、被写体画像を１画面分撮像して、その１画面分の被写体画像をメディアに記録する処理である。デジタルスチルカメラ１は、オートフォーカス処理を完了したのちに、シャッタレリーズボタン１９が全押しされると、フォーカシングレンズ３２の移動位置、絞り羽根３４の開度、シャッタ時間等を、オートフォーカス処理時に検出された値に設定して、１画面分の静止画像をＣＣＤ１２で取り込む。取り込まれた静止画像は、デジタル信号処理回路１６等により圧縮等の処理がされたのち、メディアに保存される。そして、静止画像撮像処理が完了すると、再度フレーミング処理へと移行する。
【００４５】
また、デジタルスチルカメラ１では、通常撮影モードと低照度撮影モードとの撮影モードの切り換えが行われる。デジタルスチルカメラ１では、このモードの切り換え状態に応じて、フラッシュ発光部２１、ＡＦ用補助光発光部２３、赤外線発光部２５の発光の制御、赤外カットフィルタ３３の挿入／待避の制御が行われる。
【００４６】
通常撮影モードは、被写体に十分に照度があり、例えばフラッシュ等で光量不足を補うことなく、静止画像が撮影できる環境での撮影モードである。一方、低照度撮影モードは、夜間や暗所等の低照度環境下にあり通常の静止画像撮影を行うことができない環境での撮影モードである。通常撮影モードと低照度撮影モードは、モード切り換えスイッチ２０のスイッチ状態や、外部の周囲光量の大きさに応じて、メイン制御部２７が判断して切り換える。
【００４７】
通常撮影モードでは、フラッシュ発光部２１、ＡＦ用補助光発光部２３、赤外線発光部２５の発光は停止された状態とされ、赤外カットフィルタ３３は撮影光の光路内に挿入された状態としている。
【００４８】
それに対して、低照度撮影モードでは、フレーミング処理、オートフォーカス処理、静止画像撮像処理の各処理時に、以下のように制御が行われる。
【００４９】
フレーミング処理時には、フラッシュ発光部２１及びＡＦ用補助光発光部２３の発光が停止され、赤外線発光部２５が発光される。さらに、赤外カットフィルタ３３は、撮像光の光路上から待避される。従って、フレーミング処理時には、被写体に赤外線が照射され、その反射光をＣＣＤ１２が撮像する。このため、例えば夜間等の照度不足の状態であっても、被写体の位置や構図を確認するために必要な撮像画像をファインダ１７に表示することができる。
【００５０】
オートフォーカス処理時には、フラッシュ発光部２１及び赤外線発光部２５の発光が停止され、ＡＦ用補助光発光部２３が発光される。さらに、赤外カットフィルタ３３は、撮像光の光路上に挿入される。従って、被写体に可視光が照射され、その反射光をＣＣＤ１２が撮像する。このため、例えば夜間等の照度不足の状態であっても、可視光で撮影した場合のフォーカシング位置を、正確に検出することができる。
【００５１】
静止画像撮像処理時には、ＡＦ用補助光発光部２３及び赤外線発光部２５の発光が停止され、フラッシュ発光部２１が発光される。さらに、赤外カットフィルタ３３は、撮像光の光路上に挿入される。従って、被写体に静止画像を撮影するために必要十分な光量の光が照射され、その照射タイミングでシャッタ羽根３５を制御することによって、ＣＣＤ１２がその可視光を受光することができる。このため、例えば夜間等の照度不足の状態であっても、被写体画像を電子的に撮像して、記録することができる。
【００５２】
なお、オートフォーカス時に、赤外カットフィルタ３３を撮像光の光路上に挿入するとしているが、赤外カットフィルタ３３を光路上から待避された状態としたままとしておいてもよい。この場合、赤外線成分もＣＣＤ１２が受光してしまい、可視光のみの正確なフォーカシング位置を検出できない可能性があるが、静止画像撮像時に、オートフォーカス時に検出したフォーカシング位置から所定量補正してフォーカシングレンズ３２の移動位置を設定すれば、フォーカスが合った静止画像を撮像することができる。
【００５３】
また、静止画像撮像時には、フラッシュ発光部２１を発光して、光量不足を補うようにしているが、フラッシュ発光部２１を発光するのではなく、シャッタスピードを十分遅くして、光量不足を補うようにしてもよい。
【００５４】
次に、デジタルスチルカメラ１の動作シーケンスについて説明をする。
【００５５】
まず、初期設定として、フラッシュ発光部２１、ＡＦ用補助光発光部２３、赤外線発光部２５の発光は停止されており、赤外カットフィルタ３３は撮像光の光路上に挿入されているものとする。そして、デジタルスチルカメラ１のメイン制御部２７は、撮影モードが、通常動作モードに設定されているか、或いは、低照度動作モードに設定されているかを判断する。メイン制御部２７は、通常動作モードに設定されている場合には図２に示すステップＳ１１から処理を行い、低照度動作モードの場合には図３のステップＳ３１から処理を行う。
【００５６】
まず、通常動作モードでの処理について図２のフローチャートを参照しながら説明をする。
【００５７】
デジタルスチルカメラ１のメイン制御部２７は、通常動作モードであると判断すると、フレーミング処理を開始する（ステップＳ１１）。
【００５８】
続いて、メイン制御部２７は、ユーザによりシャッタレリーズボタン１９が半押し状態とされると（ステップＳ１２）、露出光量の測定（測光）等を行う（ステップＳ１３）。測光を行うことにより、絞り値及びシャッタスピードが設定される。
【００５９】
続いて、メイン制御部２７は、オートフォーカス処理を行う（ステップＳ１４）。オートフォーカスを行うことにより、フォーカシングレンズ３２のレンズ位置が設定される。
【００６０】
続いて、メイン制御部２７は、設定されたレンズ位置にフォーカシングレンズ３２を移動する（ステップＳ１５）。
【００６１】
続いて、メイン制御部２７は、ユーザによりシャッタレリーズボタン１９が全押し状態とされると（ステップＳ１６）、以下静止画像撮像処理を開始する（ステップＳ１７）。
【００６２】
静止画像撮像処理を開始すると、メイン制御部２７は、まず、ステップＳ１３で設定された絞り値に、絞り羽根３４の開度を調整する（ステップＳ１８）。
【００６３】
続いて、メイン制御部２７は、シャッタ羽根３５を開放させてＣＣＤ１２の受光を開始する（ステップＳ１９）。
【００６４】
続いて、メイン制御部２７は、受光を開始してからステップＳ１３で設定された電荷蓄積時間に達すると、ＣＣＤ１２の受光を停止してシャッタ羽根３５を閉じる（ステップＳ２０）。
【００６５】
続いて、メイン制御部２７は、ＣＣＤ１２から画像信号の読み出しを開始する（ステップＳ２１）。
【００６６】
続いて、メイン制御部２７は、ＣＣＤ１２から読み出した画像信号に対して、各種信号処理を行わせ、静止画像を生成する（ステップＳ２２）。
【００６７】
続いて、メイン制御部２７は、生成した静止画像を、メディアに記録させる（ステップＳ２３）。
【００６８】
以上のステップＳ２３で静止画像撮像処理を終え、再度フレーミング処理（ステップＳ１１）からの処理を繰り返す。
【００６９】
つぎに、低照度動作モードでの処理について図３のフローチャートを参照しながら説明をする。
【００７０】
デジタルスチルカメラ１のメイン制御部２７は、低照度動作モードであると判断すると、赤外線発光部２５を発光するとともに、赤外カットフィルタ３３を撮像光の光路から待避する（ステップＳ３１）。
【００７１】
続いて、メイン制御部２７は、フレーミング処理を開始する（ステップＳ３２）。
【００７２】
続いて、メイン制御部２７は、ユーザによりシャッタレリーズボタン１９が半押し状態とされると（ステップＳ３３）、赤外線発光部２５の発光を停止し、赤外カットフィルタ３３を撮像光の光路上に挿入する（ステップＳ３４）。
【００７３】
続いて、メイン制御部２７は、露出光量の測定（測光）等を行う（ステップＳ３５）。測光を行うことにより、絞り開度及びシャッタスピードが設定される。
【００７４】
続いて、メイン制御部２７は、ＡＦ用補助光発光部２３を発光させる（ステップＳ３６）。
【００７５】
続いて、メイン制御部２７は、オートフォーカス処理を行う（ステップＳ３７）。オートフォーカスを行うことにより、フォーカシングレンズ３２のレンズ位置が設定される。
【００７６】
続いて、メイン制御部２７は、設定されたレンズ位置にフォーカシングレンズ３２を移動する（ステップＳ３８）。
【００７７】
続いて、メイン制御部２７は、ＡＦ用補助光発光部２３の発光を停止する（ステップＳ３９）。
【００７８】
続いて、メイン制御部２７は、ユーザによりシャッタレリーズボタン１９が全押し状態とされると（ステップＳ４０）、以下静止画像撮像処理を開始する（ステップＳ４１）。
【００７９】
静止画像撮像処理を開始すると、メイン制御部２７は、まず、ステップＳ３５で設定された絞り値に、絞り羽根３４の開度を調整する（ステップＳ４２）。
【００８０】
続いて、メイン制御部２７は、シャッタ羽根３５を開放してＣＣＤ１２の受光を開始する（ステップＳ４３）。
【００８１】
続いて、メイン制御部２７は、シャッタ羽根３５を開放してＣＣＤ１２の受光を開始したタイミングと同時に、フラッシュ発光部２１を発光させる（ステップＳ４４）。
【００８２】
続いて、メイン制御部２７は、受光を開始してからステップＳ３５で設定された電荷蓄積時間に達すると、ＣＣＤ１２の受光を停止してシャッタ羽根３５を閉じる（ステップＳ４５）。
【００８３】
続いて、メイン制御部２７は、ＣＣＤ１２から画像信号の読み出しを開始する（ステップＳ４６）。
【００８４】
続いて、メイン制御部２７は、ＣＣＤ１２から読み出した画像信号に対して、各種信号処理を行わせ、静止画像を生成する（ステップＳ４７）。
【００８５】
続いて、メイン制御部２７は、生成した静止画像を、メディアに記録させる（ステップＳ４８）。
【００８６】
以上のステップＳ４７で静止画像撮像処理を終え、再度フレーミング処理（ステップＳ３１）からの処理を繰り返す。
【００８７】
以上のように本発明の実施の形態のデジタルスチルカメラ１では、赤外線を被写体に照射してフレーミング処理を行い、静止画像撮影処理にはフラッシュを用いて可視光撮影を行う。そして、オートフォーカス時には、赤外線の発光を停止するとともに被写体に対して補助用の可視光を照射して行う。
【００８８】
このことによりデジタルスチルカメラ１では、夜間や暗所などの低照度環境下であっても、ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示させてユーザに撮影画像内容を確認させるフレーミング処理を行うことができ、さらに、その後フラッシュ照射を行った場合にも、ぼけのない正確なフォーカシングを行うことができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明にかかる静止画像撮像装置及び方法では、赤外線撮像によりフレーミング処理を行い、静止画像撮影処理にはフラッシュ又は低速シャッタ等を用いて可視光撮影を行う。そして、オートフォーカス時には、赤外線の発光を停止するとともに被写体に対して補助用の可視光を照射して行う。
【００９０】
このことにより本発明では、夜間や暗所などの低照度環境下であっても、ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示させてユーザに撮影画像内容を確認させるフレーミング処理を行うことができ、さらに、その後フラッシュ照射や低速シャッタで可視光撮影を行った場合にも、ぼけのない正確なフォーカシングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したデジタルスチルカメラの構成図である。
【図２】通常動作モードでの動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図３】低照度動作モードでの動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図４】ＣＣＤ及び赤外カットフィルタの波長−感度特性を示す図である。
【符号の説明】
１ デジタルスチルカメラ、１１ レンズ部、１２ ＣＣＤ、１６ デジタル信号処理回路、１７ ファインダ、１８ 記録回路、１９ シャッタレリーズボタン、２０ モード設定スイッチ、２１ フラッシュ発光部、２３ ＡＦ用補助光発光部、２５ 赤外線発光部、２７ メイン制御部、３２ フォーカシングレンズ、３３ 赤外カットフィルタ、３４ 絞り羽根、３５ シャッタ羽根
Claims (10)
- 被写体からの撮像光が入射され、この撮像光を電気信号に変換して画像を撮像する光電変換素子と、
上記光電変換素子により撮像されている画像を表示するファインダと、
撮像光の光路に対して挿入及び待避が可能に設けられ、撮像光の赤外線成分を除去する赤外線除去フィルタと、
被写体に対して赤外線を照射する赤外線発光部と、
被写体に対して可視光を照射する補助光照射部と、
上記光電変換素子により撮像された静止画像を記録する記録部と、
上記ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示するフレーミング処理、上記光電変換素子により撮像された撮像画像に基づきフォーカスレンズの合焦位置を検出するフォーカシング処理、静止画像を撮像して記録する静止画像撮像処理の各処理の切り換えに応じて、上記各部を制御するメイン制御部とを備え、
上記メイン制御部は、
フレーミング処理時には、上記赤外線除去光学フィルタを光路外に待避させるとともに上記赤外光発光部から赤外光を発光させ、
フォーカシング処理時には、上記赤外光発光部からの赤外光の発光を停止するとともに上記補助光照射部から可視光を発光させ、
静止画撮像処理時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路内に挿入するとともに上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置にフォーカスレンズを移動して、静止画像を撮像すること
を特徴とする静止画像撮像装置。 - 被写体に対して可視光の閃光を照射するフラッシュ照射部をさらに備え、
上記メイン制御部は、
静止画像撮像処理時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路内に挿入するとともに上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置にフォーカスレンズを移動し、上記フラッシュ照射部から可視光の閃光を被写体に照射して静止画像を撮像すること
を特徴とする請求項１記載の静止画像撮像装置。 - 上記メイン制御部は、
フォーカシング処理時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路内に挿入して、フォーカスレンズの合焦位置を検出すること
を特徴とする請求項１記載の静止画像撮像装置。 - 上記メイン制御部は、
フォーカシング処理時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路外に待避させて、フォーカスレンズの合焦位置を検出し、
静止画像撮像処理時には、上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置に対して所定の補正を行った位置に、フォーカスレンズを移動すること
を特徴とする請求項１記載の静止画像撮像装置。 - フレーミング処理、フォーカシング処理及び静止画像撮像処理を切り換える押圧ボタンを備え、
上記メイン制御部は、
上記押圧ボタンが押されていない状態の場合には、上記フレーミング処理を行い、上記押圧ボタンが半分押された状態の場合には、上記フォーカシング処理を行い、上記押圧ボタンが全部押された状態の場合には、上記静止画像撮像処理を行い、
さらに、上記押圧ボタンが半分押された状態であってフォーカスレンズの合焦位置の検出が完了した後は、フレーミング処理を行うこと
を特徴とする請求項１記載の静止画像撮像装置。 - 光電変換素子を用いて電子的に静止画像を撮像する静止画像撮像方法において、
ファインダに撮像対象となる被写体画像を表示するフレーミング処理、上記光電変換素子により撮像された撮像画像に基づきフォーカスレンズの合焦位置を検出するフォーカシング処理、静止画像を撮像して記録する静止画像撮像処理の各処理を、ユーザの選択操作又は自動選択に応じて切り換え、
上記フレーミング処理時には、撮像光の赤外線成分を除去する赤外線除去光学フィルタを光路外に待避させるとともに被写体に対して赤外光を照射し、
上記フォーカシング処理時には、上記赤外光の発光を停止するとともに、被写体に対して補助用の可視光を照射し、
上記静止画撮像時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路上に挿入するとともに上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置にフォーカスレンズを移動し、静止画像を撮像すること
を特徴とする静止画像撮像方法。 - 静止画像撮像処理時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路内に挿入するとともに上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置にフォーカスレンズを移動し、可視光の閃光を被写体に照射して静止画像を撮像すること
を特徴とする請求項６記載の静止画像撮像方法。 - フォーカシング処理時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路内に挿入して、フォーカスレンズの合焦位置を検出すること
を特徴とする請求項６記載の静止画像撮像方法。 - フォーカシング処理時には、上記赤外光除去光学フィルタを光路外に待避させて、フォーカスレンズの合焦位置を検出し、
静止画像撮像処理時には、上記フォーカシング処理時に検出した合焦位置に対して所定の補正を行った位置に、フォーカスレンズを移動すること
を特徴とする請求項６記載の静止画像撮像方法。 - フレーミング処理、フォーカシング処理及び静止画像撮像処理を切り換える押圧ボタンが押されていない状態の場合には、上記フレーミング処理を行い、
上記押圧ボタンが半分押された状態の場合には、上記フォーカシング処理を行い、
上記押圧ボタンが全部押された状態の場合には、上記静止画像撮像処理を行い、
さらに、上記押圧ボタンが半分押された状態であってフォーカスレンズの合焦位置の検出が完了した後は、フレーミング処理を行うこと
を特徴とする請求項６記載の静止画像撮像方法。
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