JP4414944B2

JP4414944B2 - 撮影装置

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Publication number: JP4414944B2
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Inventors: 宏遠藤
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Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2010-02-17
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Description

本発明は、撮像素子を備え、その撮像素子上に被写体像を形成して画像信号を生成する撮影装置に関する。

青色発光ダイオードの出現により、白色光を発光ダイオードで生成することもできるようになってきたため、今後の電力消費量を軽減することを考えて消費電力の大きな白熱灯を、消費電力の小さなＬＥＤに切り替えていこうという動きがある。このような動きはデジタルカメラの世界にも波及してきており、いままで撮影補助光用に用いられていたキセノン管の代わりにＬＥＤを適用しようとする動きが活発になってきている。特にＬＥＤは低い電圧で発光するためコンデンサへの充電を必要とせず、この点で、充電を必要とするキセノン管とは異なり、発光の後、次の発光が可能となるまでの待機時間が短いというメリットがある。ただし、ＬＥＤにはキセノン管に比べて発光輝度が低いという欠点があり、ここで発光輝度を高めるためＬＥＤを複数配置した撮影装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１７９８０８号公報

しかしながら、撮影装置に配置するＬＥＤの数を、発光輝度がキセノン管の発光輝度に及ぶ程度にすることは配置面積の制約等から現実的ではない。このためＬＥＤを光源として用いる場合には、発光時間を長くして光量を累積することが必要になるが、発光時間が長くなると、撮影装置の姿勢変動である手ぶれや、被写体の移動に起因する被写体像のぶれが増大してしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、撮影から次の撮影までの待機時間を短縮するとともに、被写体像のぶれを低減した撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の撮影装置のうちの第１の撮影装置は、撮像素子を備え、この撮像素子上に被写体像を結像して画像信号を生成する撮影装置であって、
ＬＥＤを備え、このＬＥＤを発光することにより被写体に向けて光を照射するＬＥＤ発光部と、
キセノン管を備え、このキセノン管を発光することにより、上記ＬＥＤ発光部が照射する光の輝度に比べ相対的に高い輝度の光を被写体に向けて照射するキセノン管発光部と、
上記撮影装置の撮影前の手ぶれを検出することにより撮影時の手ぶれを予測する手ぶれ検出部と、
撮影時に、上記手ぶれ検出部により検出された手ぶれが所定のレベルを超えた場合には上記キセノン管発光部に照射させ、上記手ぶれ検出部により検出された手ぶれが上記所定のレベル以下の場合には上記ＬＥＤ発光部に照射させる発光制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第１の撮影装置は、撮影前に検出した手ぶれが所定のレベルを超えた場合にはキセノン管を発光し、手ぶれが所定のレベル以下の場合にはＬＥＤを発光するため、充電時間が不要なＬＥＤにより、撮影から次の撮影が可能となるまでの待機時間を短縮しつつ、例えば初心者による撮影など手ぶれが大きい状況でもキセノン管による発光で被写体像のぶれを抑えることができる。すなわち本発明の第１の撮影装置によれば、撮影から次の撮影までの待機時間を短縮するとともに、被写体像のぶれを低減することができる。

ここで、本発明の第１の撮影装置は、焦点距離可変の撮影レンズを備え、
上記発光制御部は、上記手ぶれ検出部による手ぶれ検出結果と上記撮影レンズの撮影時の焦点距離との双方に基づいて上記キセノン管発光部および上記ＬＥＤ発光部のうちのいずれか一方に照射させるものであることが好ましい。

撮像素子上に結像する被写体像は撮影レンズの焦点距離に応じて伸縮するため、被写体像のぶれも撮影レンズの焦点距離に応じて異なる。そこで、キセノン管発光部またはＬＥＤ発光部の一方を選択する際に撮影レンズの焦点距離を考慮することにより、被写体像のぶれをより適切に低減することができる。

また、上記目的を達成する本発明の撮影装置のうちの第２の撮影装置は、撮像素子を備え、この撮像素子上に被写体像を結像して画像信号を生成する撮影装置であって、
ＬＥＤを備え、このＬＥＤを発光することにより被写体に向けて光を照射するＬＥＤ発光部と、
キセノン管を備え、このキセノン管を発光することにより上記ＬＥＤ発光部が照射する光の輝度に比べ相対的に高い輝度の光を被写体に向けて照射するキセノン管発光部と、
撮影前の被写体像の動きを検出することにより撮影時の被写体像のぶれを予測するぶれ検出部と、
撮影時に、上記ぶれ検出部により検出された動きが所定のレベルを超えた場合には上記キセノン管発光部に照射させ、上記ぶれ検出部により検出された動きが上記所定のレベル以下の場合には上記ＬＥＤ発光部に照射させる発光制御部とを備えたことを特徴とする。

被写体像のぶれには撮影装置の手ぶれによるもの以外に、被写体そのものが動くことによるものがある。

本発明の第２の撮影装置によれば、撮影前に検出した撮影前の被写体像の動きが所定のレベルを超えた場合にはキセノン管を発光し、被写体像の動きが所定のレベル以下の場合にはＬＥＤを発光するので、撮影から次の撮影までの待機時間を短縮するともに、手ぶれによる被写体像のぶれだけでなく被写体が移動することによる被写体像のぶれも低減することができる。

ここで、本発明の第２の撮影装置は、撮影画角内の複数の領域の中から選択されたいずれかの領域にピントを合わせるピント調整部を備え、
上記ぶれ検出部は、上記ピント調整部に選択された領域について被写体像のぶれを検出するものであることが好ましい。

ピント調整部がピントを合わせる領域では被写体像がよりシャープに結像するため、被写体像のぶれが顕著に現れやすい。また、ピントを合わせる領域は一般に注目度が高く、被写体像のぶれが最も排除されるべき領域である。ピント調整部がピントを合わせる領域について被写体像のぶれを検出するため、この領域での被写体の被写体像のぶれを低減できる。

また、本発明の第２の撮影装置は、上記撮影画角内の人物の顔位置を認識する顔認識部を備え、
上記ぶれ検出部は、上記顔認識部で認識された顔位置について被写体像のぶれを検出するものでことが好ましい。

上記顔認識部で認識された顔位置は、一般に撮影画角内でも注目度が高く、被写体像のぶれが最も排除されるべき位置である。このような顔位置での被写体像のぶれを検出することにより、被写体像のぶれを最も排除すべき領域で被写体像のぶれを低減できる。

以上、説明したように、本発明によれば、撮影から次の撮影までの待機時間を短縮するとともに、被写体像のぶれを低減した撮影装置が実現される。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の第１実施形態であるデジタルカメラを示す図であり、図１（ａ）は正面上方から見た図であり、図１（ｂ）は背面上方から見た図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のデジタルカメラ１００ではレンズ鏡胴１７０内に内蔵された撮影レンズを通してデジタルカメラ１００内部に配備されているＣＣＤ固体撮像素子まで被写体の像が導かれる。このデジタルカメラ１００では、後述するＣＣＤ固体撮像素子でスルー画や撮影画像を表す画像信号が生成される他、その画像信号に基づいてＴＴＬ測距およびＴＴＬ測光が後述するメインＣＰＵにより行われて被写体距離や被写体輝度が検出されるようにもなっている。

ＴＴＬ測距においては、撮影画角内が二次元的に分割された複数の測距領域それぞれについて測距を行ない、ＴＴＬ測光においても、撮影画角内が二次元的に分割された複数の測光領域それぞれについて測光を行なう。

レンズ鏡胴１７０内に内蔵された撮影レンズは焦点距離が可変となっており、操作に応じて撮影画角を調整することができるようになっている。

図１（ａ）に示すデジタルカメラ１００のレンズ鏡胴１７０上方には、ファインダ１０５、ＬＥＤ発光部１６０、およびキセノン管発光部１８０が配備されている。ＬＥＤ発光部１６０は複数のＬＥＤ１６０ａ〜１６８ａを備え、これらのＬＥＤ１６０ａ〜１６８ａを発光することにより被写体に向けて撮影補助光を照射する。なお、図１（ａ）に示すデジタルカメラ１００は複数のＬＥＤ１６０ａ〜１６８ａを備えているが、ＬＥＤの数は１個であってもよい。キセノン管発光部１８０はキセノン管１８０ａを備え、このキセノン管１８０ａを発光することによりＬＥＤ発光部１６０が照射する光の輝度に比べ相対的に高い輝度の撮影補助光を被写体に向けて照射する。ここでキセノン管１８０ａは、ＬＥＤ１６０ａ〜１６８ａに比べ発光輝度が高いため、適切な露光に必要な光量を短時間の閃光発光により照射できる。一方、ＬＥＤ１６０ａ〜１６８ａは、低い電圧で発光するので充電時間を必要とせず照射の後、短時間で次の照射が可能となる。つまり、照射から次の照射までの待機時間がより短い。本実施形態のデジタルカメラ１００は、撮影前に検出した手ぶれに応じて、ＬＥＤ発光部１６０およびキセノン管発光部１８０のうちのいずれかにより撮影時に撮影補助光を照射する。

また、図１（ｂ）に示すように本実施形態のデジタルカメラ１００の背面および上面にはユーザがこのデジタルカメラ１００を使用するときにいろいろな操作を行うための操作スイッチ群が設けられている。

この操作スイッチ群１０１の中にはデジタルカメラ１００を作動させるための電源スイッチ１０１ａのほか、十字キー１０１ｂ、メニュー／ＯＫキー１０１ｃ、キャンセルキー１０１ｄ、モードレバー１０１ｅ、ズームキー１０１ｆなどがある。これらの操作子群の中のモードレバー１０１ｅによって再生モードと撮影モードの切替や撮影モードの中でさらに動画モード、静止画モードの切替が行なわれる。このモードレバー１０１ｅが撮影モードに切り替えられるとスルー画が表示され、スルー画が表示されている状態でレリーズ釦１０２が押されると被写体の撮影が行なわれ、再生側に切り替えられると既撮影画像の再生表示がＬＣＤパネル１５０上に行なわれる。また、ズームキー１０１ｆの操作に応じて、レンズ鏡胴１７０に内蔵されている撮影レンズの焦点距離が調節される。

また、デジタルカメラ１００には、撮影モードの中にエリア選択ＡＦモードやオートエリアＡＦモード等の多彩なＡＦモードが搭載されており、撮影モードに切り替えられているときにメニュー／ＯＫキー１０１ｃの操作によってＡＦモードのうちのエリア選択ＡＦモードが選択されると、図１（ｂ）に示すように撮影画角内を複数に分割する分割補助線１５００がスルー画とともにＬＣＤパネル１５０上に表示される。この状態にあるときにユーザによってそれらの分割された領域１５０１の中のいずれかの領域が十字キー１０１ｂの操作により選択されると、選択された領域が、ピントを合わせる測距領域、すなわちＡＦエリアとして設定される。

なお、レリーズ釦１０２は半押しと全押しの２つの操作態様を有しており、半押しされたときにＴＴＬ測光とＴＴＬ測距との双方が行なわれ測光値に応じた開口を持つ絞りが光軸にセットされ、またピント領域内の測距結果に応じた位置にフォーカスレンズが配置された後、全押し操作に応じて撮像素子に電子シャッタが設定され露光が行なわれて撮影が行なわれる。もしも半押し時に撮影補助光の照射が必要であると判定された場合には、全押し時にＬＥＤ発光部１６０またはキセノン管発光部１８０のいずれかから照射領域に向けて撮影補助光が照射される。

図２は図１のデジタルカメラ１００の内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。

図２を参照してデジタルカメラ１００内にある信号処理部の構成を説明する。

デジタルカメラ１００ではすべての処理がメインＣＰＵ１１０によって制御されていて、このメインＣＰＵ１１０の入力部には図１（ｂ）に示した操作部の操作スイッチ群１０１からの操作信号がそれぞれ供給されている。また、デジタルカメラ１００には、デジタルカメラ１００の手ぶれを検出する角速度検出センサ１１０１が備えられいる。角速度検出センサ１１０１は、デジタルカメラ１００の手ぶれを、図３に示すような回転Ｒｘ、Ｒｙの回転角速度として検出し、手ぶれ情報としてメインＣＰＵ１１０の入力部に供給する。

メインＣＰＵ１１０はＥＥＰＲＯＭ１１０ａを有しており、このＥＥＰＲＯＭ１１０ａの中にはデジタルカメラ１００として動作するために必要なプログラムが書き込まれている。このような構成を持つデジタルカメラの電源スイッチ１０１ａが投入されると、ＥＥＰＲＯＭ１１０ａ内のプログラムの手順にしたがってＣＰＵ１１０によりこのデジタルカメラ１００全体の動作が統括的に制御される。

まず画像信号の流れを、図２を参照して説明する。

電源スイッチ１０１ａ（図１参照）が投入されたら、メインＣＰＵ１１０により電源スイッチ１０１ａが投入されたことが検知され、電源１３０からメインＣＰＵ１１０、測光・測距ＣＰＵ１２０などの各ブロックに電力が供給される。電源１３０が投入されたときにモードレバー１０１ｅ（図１参照）が撮影側に切り替えられていた場合には、まずＣＣＤ固体撮像素子１１２に結像された被写体像が画像信号として所定の間隔ごとに間引かれて出力され、その出力された画像信号に基づく被写体像が画像表示ＬＣＤ１５のＬＣＤパネル１５０上に表示される。このＣＣＤ固体撮像素子１１２にはクロックジェネレータ（以下、ＣＧという）１１２１からタイミング信号が供給されており、このタイミング信号によって所定の間隔ごとに、画像信号が間引かれて出力される。このＣＧ１１２１はＣＰＵ１１０からの指示に基づいてタイミング信号を出力しており、そのタイミング信号は、ＣＣＤ固体撮像素子１１２の他、後段のＡ／Ｄ部１１３、およびホワイトバランス調整・γ処理部１１４にも供給されている。したがって、ＣＣＤ固体撮像素子１１２、Ａ／Ｄ部１１３、ホワイトバランス・γ処理部１１４ではそのタイミング信号に同期して順序良く画像信号の処理が流れるように行なわれる。

このようにＣＰＵ１１０の指示に応じてＣＧ１１２１から出力されるタイミング信号に同期してＡ／Ｄ部１１３、ホワイトバランスγ処理部１１４で順序良く処理が行なわれた後、ホワイトバランス処理部からＹＣ処理部へと画像信号がバスを通して供給される。このバスを通して画像信号を供給するにあたって、ホワイトバランスγ処理部で順次処理されて出力されてくる画像信号をそのままバスを通してＹＣ処理部へ転送するようにしてしまうと、ホワイトバランスγ処理部１１４とＹＣ処理部１１６との双方の処理タイミングにずれが生じてしまうことがあるため、後段にバッファメモリ１１５を設けて、ＹＣ処理部１１６への供給タイミングを調整することができるようにしている。そのバッファメモリ１１５からは古い時刻に記憶された画像信号から先にＹＣ処理部１１６へ供給される。そのＹＣ処理部１１６に供給された画像信号は、ＲＧＢ信号からＹＣ信号に変換され、その後バス１２１を経由してその変換されたＹＣ信号が画像表示ＬＣＤ１５側に供給される。この画像表示ＬＣＤ１５の前段にはＹＣ信号をＲＧＢ信号に変換するＹＣ→ＲＧＢ変換部１５１があり、このＹＣ→ＲＧＢ変換部１５１でＹＣ信号が再びＲＧＢ信号に変換され、その変換されたＲＧＢ信号がドライバ１５２を経由して画像表示ＬＣＤ１５に供給される。この供給されたＲＧＢ信号に基づいて画像表示ＬＣＤ１５のＬＣＤパネル１５０上に被写体像の画像表示が行なわれる。前述したＣＧ１１２１から出力されるタイミング信号に同期してＣＣＤ固体撮像素子１１２、Ａ／Ｄ部１１３、ホワイトバランスγ処理部１１４が動作して、所定の間隔ごとにＣＣＤ固体撮像素子１１２で生成された画像信号が処理されている訳であるから、この画像表示ＬＣＤ１５のＬＣＤパネル１５０上には撮影レンズが向けられた方向の被写体が被写体像として常に表示され続ける。この表示され続けている被写体像を視認しながら、シャッタチャンスにレリーズ釦１０２が押されると、レリーズ釦１０２の押下タイミングを起点として所定の時間を経た後、ＣＣＤ固体撮像素子１１２に結像された画像信号すべてがＲＧＢ信号となって出力される。このＲＧＢ信号はＹＣ処理部１１６でＹＣ信号に変換されてさらに圧縮・伸張部１１７でＹＣ信号が圧縮され、その圧縮された画像信号がメモリカード１１９に記録される。この圧縮・伸張部１１７では静止画についてはＪＰＥＧ規格に準拠した圧縮方法で圧縮が行なわれてメモリカード１１９に画像信号が記録される。ヘッダ部には圧縮情報や撮影情報などが書き込まれており、このデジタルカメラ１００のモードレバー１０１ｅが再生側に切り替えられたら、メモリカード１１９からそのファイルのヘッダがまず読み出され、そのヘッダ内の圧縮情報に基づいてファイル内の圧縮画像信号が伸張されて画像信号が元に復元された後、その画像信号に基づく被写体像がＬＣＤパネル１５０上に表示される。

また、この実施形態のデジタルカメラ１００には、メインＣＰＵ１１０の他に焦点調整および露出調整を行なうための測光・測距ＣＰＵ１２０が設けられており、この測光・測距ＣＰＵ１２０によって、撮影光学系のフォーカスレンズの位置制御、焦点距離の変更、および絞りの切り替え制御が行なわれている。

ここで、フォーカスレンズの位置制御による焦点調整にあっては、例えばＡＦモードのうちの中央一点固定モードが指定されていた場合には、中央の領域がピントを合わせる測距領域すなわちＡＦエリアとして選択され、この選択された測距領域内の測距結果に応じてフォーカスレンズが駆動される。またオートエリアＡＦモードが指定されていた場合には図１（ｂ）に示した分割補助線１５００で分割された複数の測距領域ごとに被写体コントラストが検出されて最も被写体コントラストの大きくなる領域がピントを合わせる測距領域すなわちＡＦエリアとされ、フォーカスレンズはＡＦエリア内の測距結果に応じた位置に駆動される。前述したＡＦエリア選択モードが指定されていた場合には、操作に応じて選択されたＡＦエリア内での測距が行なわれ、この測距結果に応じた位置にフォーカスレンズ１１１０が駆動されピントが合わせられる。

焦点距離を変更する場合には、スイッチ群１０１の中のズームキー１０１ｆが操作されたことをメインＣＰＵ１１０が検知し、メインＣＰＵ１１０から焦点距離の変更指示が測光・測距ＣＰＵ１２０に伝えられる。測光・測距ＣＰＵ１２０が変更指示に応じてレンズ１１１１を駆動すると撮影レンズの焦点距離が変わる。

露出を調整する場合には、上記ＡＦエリア（領域）の測光結果およびそのほかの領域の測光結果がメインＣＰＵ１１０から測光・測距ＣＰＵ１２０に伝えられ、測光・測距ＣＰＵ１２０によって例えば平均的な輝度が算出され算出された輝度に応じて絞り１１１２の開口の大きさが調節されることによりＣＣＤ固体撮像素子１１２の撮影面に与えられる光量が調節される。

また、メインＣＰＵ１１０は、測光・測距ＣＰＵ１２０に指示を送信することによりＬＥＤ発光部１６０およびキセノン管発光部１８０の発光を制御している。具体的には、メインＣＰＵ１１０は、撮影前に角速度検出センサ１１０１から供給された手ぶれ情報および焦点距離から、ＣＣＤ固体撮像素子１１２に結像する被写体像のぶれを算出する。ここで、撮影前に検出された手ぶれは撮影時でも継続することを前提としているため、この算出により撮影時の手ぶれが予測されることになる。一方、露光調整の結果から、必要な光量を仮にＬＥＤ発光部１６０による照射で得るための照射時間を算出する。そして、算出した照射時間での被写体像のぶれが予め設定された許容錯乱円の範囲に収まる場合には撮影時にＬＥＤ発光部１６０に照射させ、許容錯乱円の範囲に収まらない場合にはより輝度の高い光を照射できるキセノン管発光部１８０に照射させる。

ＬＥＤ発光部１６０およびキセノン管発光部１８０に対する発光制御は、測光・測距ＣＰＵ１２０へ指示を送信して、ＬＥＤ発光制御部１６ａまたはキセノン管発光制御部１８ａを制御することにより行われる。

なお、デジタルカメラ１００には、照射タイミングを画像フレームの処理タイミングにあわせるため、撮影補助光（フラッシュ）発光タイミング制御部１４０が設けられている。

ここで、ＥＥＲＰＯＭ１１０ａ内に記述されているプログラム中のメイン処理を説明して、次にそのメイン処理内の、撮影補助光の照射に関わる露光処理についてその詳細を説明する。

まず、メインＣＰＵ１１０が行なうメイン処理を、図４を参照して説明する。

図４は、撮影補助光を被写体に照射させて撮影を行なうときの、メインＣＰＵ１１０が行なうメイン処理の手順を示すフローチャートである。

メインＣＰＵ１１０は、まずステップＳ４０１でレリーズ釦１０２が半押しされたら、ＡＥ処理つまりＴＴＬ測光を行なってその結果に応じて、測光・測距ＣＰＵ１２０に絞り１１２の開口を調節させる。また撮影補助光の照射が必要な場合、メインＣＰＵ１１０は、露光に必要な光量を仮にＬＥＤ発光部１６０による照射で得る場合に必要な照射時間を算出する。

次のステップＳ４０２で、メインＣＰＵ１１０はＡＦ処理を行なう。本実施形態のデジタルカメラ１００は、中央一点固定ＡＦモードや選択エリアＡＦモードやオートエリアＡＦモードといった多彩なＡＦモードを有しているので、このステップＳ４０２のＡＦ処理により、各領域ごとに輝度のサンプリングを行なって各領域ごとに被写体コントラストを求めて各領域内それぞれで最適な合焦点を検出したり、選択されたエリアに関してのみ合焦点を検出したり、中央の領域のみ合焦点を検出したりすることができる。

ここでは、ＡＦ処理を行なうにあたって、いずれのＡＦモードであっても測光・測距ＣＰＵ１２０にフォーカスレンズを移動させることを指示し、そのフォーカスレンズを移動させている最中に所定の測距領域の被写体コントラストをサンプリングすることにより合焦点を検出して被写体までの測距を行ない、測距された被写体距離を測光・測距ＣＰＵ１２０に通知するようにして、それらのＡＦ情報に応じて測光・測距ＣＰＵ１２０にフォーカスレンズ１１１０の合焦点位置への移動を行なわせている。その後のステップＳ４０３でレリーズ釦１０２の全押し操作タイミングを検知したら今度はその検知タイミングを測光・測距ＣＰＵ１２０に指示して測光・測距ＣＰＵ１２０の制御の下、ＣＧ１１２１にＣＣＤ１１２へ向けて露光開始信号を供給させてＣＣＤ１１２に露光を開始させる。ＣＣＤ１１２に露光を開始させたときに撮影補助光を発光させる必要がある場合には、ＬＥＤ発光部１６０またはキセノン管発光部１８０の一方を選択し、選択したものに撮影補助光を照射させる。

このようにして調光を行なって各領域ごとの照射を適正な発光光量となったところで停止させたらステップＳ４０３で露光終了時に露光終了信号をＣＧ１１２１からＣＣＤ１１２へ供給させて電子シャッタを閉とし、次のステップＳ４０４でＣＣＤ１１２から画像信号をＡ／Ｄ部１１３へと出力させる。ステップＳ４０５で、Ａ／Ｄ部１１３にアナログの画像信号からデジタルの画像信号への変換を行わせてホワイトバランスγ処理部１１４へ供給させ、ステップＳ４０６でホワイトバランスγ処理部１１４に画像処理を行なわせて画像処理を行なわせた画像信号をバッファメモリ１１５に出力させる。そのバッファメモリ１１５に出力させた画像信号を、タイミングを計ってＹＣ処理部１１６に供給させてＹＣ処理部１１６に画像処理を行わせ、次のステップへ進んでＳ４０７で圧縮・伸張部１１７に画像圧縮させた後、Ｉ／Ｆ１１８に媒体であるメモリカード１１９への記録を行わせてこのフローの処理を終了する。

ここで、本実施形態のデジタルカメラ１００では、手ぶれに応じた撮影補助光を選択することにより、撮影から次の撮影までの待機時間を短縮するるとともに、被写体像のぶれを低減しているので、ステップＳ４０３の露光処理の詳細を説明する。

図５は、ステップＳ４０３の露光処理の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ４０３１で、メインＣＰＵ１１０は、角速度センサから供給された手ぶれ情報および焦点距離から単位時間当たりの被写体像のぶれを算出する。

次のステップＳ４０３２で、ステップＳ４０１のＡＥ処理で算出した照射時間内において被写体像のぶれを算出する。

次のステップＳ４０３３で、算出されたぶれが予め設定された許容錯乱円の範囲に収まるか否かを判別する。ここで、ぶれが許容錯乱円の範囲に収まらず、ＬＥＤ発光部１６０による照射では手ぶれによる被写体像のぶれが許容できない、つまり手ぶれが所定のレベルを超えると判別された場合には、ステップＳ４０３５に進み、輝度が高く、したがってより短時間の発光で必要な光量を得ることができるキセノン管発光部１８０に撮影補助光を照射させるよう設定を行なう。一方で、ぶれが予め設定された許容錯乱円の範囲に収まり、ＬＥＤ発光部１６０による照射でも被写体像のぶれが許容できる、つまり手ぶれが所定のレベル以下と判別された場合には、ステップＳ４０３４に進み、ＬＥＤ発光部１６０に撮影補助光を照射させるよう設定を行なう。

次のステップＳ４０３６で、測光・測距ＣＰＵ１２０を介して、クロックジェネレータ１１２１に露光開始信号をＣＣＤ固体撮像素子１１２へ向けて供給させることにより電子シャッタを開け、次のステップＳ４０３７では、ＬＥＤ発光部１６０およびキセノン管発光部１８０のうち、上述のステップＳ４０３４またはステップＳ４０３５で照射させるものとして設定したいずれか一方に撮影補助光を照射させる。また、このステップでは、撮影補助光を照射させているときに反射光光量を時間積分し、その時間積分値が所定の値になったら発光を停止させる。なお、このステップでは撮影補助光の照射を本発光およびこの本発光に先立つプリ発光の２回で構成し、本発光の発光輝度をプリ発光照射時の反射光光量に応じて調整することとしてもよい。

次のステップＳ４０３８で、所定の時間経過後電子シャッタを閉じ、このフローの処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のデジタルカメラ１００では、手ぶれに応じてＬＥＤ発光部１６０またはキセノン管発光部１８０のいずれか一方が選択される。例えば、撮影装置が良好な条件で保持され手ぶれが小さい場合には、ＬＥＤ発光部１６０により照射することにより、撮影から短い待機時間で次の撮影を行うことができ、高速な連続撮影を行なうこともできる。一方、カメラの初心者による撮影等、手ぶれが大きい場合には輝度が高いキセノン管発光部１８０により短時間照射することにより被写体像のぶれを低減できる。すなわち本実施形態によれば、撮影から次の撮影までの待機時間を短縮するとともに、被写体像のぶれを低減したデジタルカメラが実現される。また、本実施形態のデジタルカメラ１００によれば、例えば手ぶれに応じて駆動されるレンズを設置して手ぶれを補正するよりも簡潔な構成で製造コストを低減でき、また、撮像素子に結像した被写体像の一部分を手ぶれに応じて切りだして画像信号を生成する手ぶれ補正よりも高い画質の画像信号を生成することが可能である。

また、ＣＣＤ固体撮像素子１１２上に結像する被写体像は撮影レンズの焦点距離に応じて伸縮するため、被写体像のぶれも撮影レンズの焦点距離に応じて異なるが、本実施形態のデジタルカメラ１００によれば、キセノン管発光部１８０およびＬＥＤ発光部１６０のうちのいずれにより照射させるかの選択が、手ぶれ検出結果と撮影レンズの撮影時の焦点距離との双方に基づいて行なわれるので、被写体像のぶれを適切に低減することができる。なお、本発明は上述の実施形態に限るものではなく、例えば、焦点距離が固定のデジタルカメラや焦点距離の可変範囲が狭いデジタルカメラでは、いずれにより照射させるかの選択を撮影レンズの焦点距離に基づいて行なわなくともよい。

図６、図７および図８は、本発明の第２実施形態を説明する図である。

図６は、本実施形態のデジタルカメラの内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。本実施形態のデジタルカメラは、図２に示す第１実施形態のデジタルカメラに対し、角速度検出センサ１１０１を備えておらず、代わりに、動きベクトル検出部１１０３を備えている点が異なる。ここで、動きベクトル検出部１１０３は、バッファメモリ１１５より画像信号を読み出して以前に読み出した画像信号と比較することにより、ＣＣＤ固体撮像素子１１２上に結像した被写体像の動きを検出し、動きベクトルとして出力するものである。ここで、動きベクトル検出部１１０３が検出するのは、ＣＰＵ１１０により指定された領域の被写体像の動きであり、メインＣＰＵ１１０は、複数の測距領域のうちピントを合わせる領域として選択した測距領域すなわちＡＦエリアをベクトル検出部１１０３に対して指定することにより、ベクトル検出部１１０３にＡＦエリアの被写体像の動きを検出させて、撮影時の被写体像のぶれを予測する。

図７には、撮影画角内が３×３の二次元的に分割された、複数の測距領域１５０１１，１５０１２，１５０１３，１５０１４，１５０１５，１５０１６，１５０１７，１５０１８，１５０１９が示されている。図７に示す例では、複数の測距領域１５０１１〜１５０１９のうち、測距領域１５０１６がＡＦエリアとして選択され、この領域の被写体１５０１６Ａにピントが合っている状態を示す。この場合、動きベクトル検出部１１０３は、測距領域１５０１６の被写体像の動きを検出する。

本実施形態のデジタルカメラにおける信号処理部での他の構成および外観は、それぞれ図２および図１に示す第１実施形態のものと同様であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。

図８は、本実施形態のデジタルカメラのメインＣＰＵ１１０が行なう露光処理の詳細を示すフローチャートである。なお、本実施形態についてのメイン処理は、図４に示す第１実施形態についてのメイン処理と同様であるので図示および説明を省略する。

まず図８のステップＳ１４０３０で、メインＣＰＵ１１０は、図４のステップＳ４０２のＡＦ処理で被写体にピントを合わせた測距領域すなわちＡＦエリアを確認する。次のステップＳ１４０３１で、このＡＦエリアでの被写体像の動きから単位時間当たりの被写体の動きを計算する。具体的には、ベクトル検出部１１０３に被写体像の動きを検出させるＡＦエリアを指定し、動きベクトル検出部１１０３が供給する動きベクトルから、単位時間当たりの被写体像の動きを計算する。

次のステップＳ１４０３２で、単位時間当たりの被写体像の動きと、ステップＳ４０１で算出したＬＥＤ発光部１６０の場合に必要な照射時間と、撮影レンズの焦点距離とから照射時間でのＣＣＤ固体撮像素子１１２上の被写体像の動きを計算する。この照射時間での被写体像の動きが被写体像のぶれとなる。

次のステップＳ１４０３３で、算出された被写体像の動きが予め設定された許容錯乱円の範囲に収まるか否かを判別する。ここで、被写体像の動きが許容錯乱円の範囲に収まらず、ＬＥＤ発光部１６０による照射では被写体像の動きが許容できない、すなわち、動きベクトル検出部１１０３により検出された動きが所定のレベルを超えると判別された場合には、ステップＳ１４０３５に進み、相対的に輝度が高く、したがってより短時間の発光で必要な光量を得ることができるキセノン管発光部１８０に撮影補助光を照射させるよう設定を行なう。一方で、被写体像の動きが許容錯乱円の範囲に収まり、ＬＥＤ発光部１６０でも被写体像の動きが許容できる、すなわち、動きベクトル検出部１１０３により検出された動きが所定のレベル以下と判別された場合には、ステップＳ１４０３４に進み、ＬＥＤ発光部１６０に撮影補助光を照射させるよう設定を行なう。

次のステップＳ４０３６以降の処理は、図４での処理に同じであり、同一の符号を付し説明を省略する。

このようにして、メインＣＰＵ１１０は、撮影前に検出した被写体像の動きに応じてキセノン管発光部１８０またはＬＥＤ発光部１６０のいずれかに照射させる。被写体像のぶれにはデジタルカメラの手ぶれによるもの以外に、被写体そのものが動くことによるもの、いわゆる被写体ぶれがある。本実施形態のデジタルカメラによれば、被写体像の動きを直接検出して、動きが大きい場合には輝度が高いキセノン管発光部を短時間発光することにより、手ぶれによる被写体像のぶれだけでなく被写体が移動することによる被写体像のぶれも低減することができる。

また、上述のＡＦエリアでは被写体像がよりシャープに結像するため、被写体像のぶれが顕著に現れやすく、またこの領域は一般に注目度が高く、被写体像のぶれが最も排除されるべき領域である。本実施形態のデジタルカメラによれば、ＡＦエリアでの被写体像のぶれを検出することにより、被写体の被写体像のぶれが現れやすく、しかも被写体像のぶれが最も排除されるべき領域で被写体像のぶれを低減できる。

図９、図１０および図１１は、本発明の第３実施形態を説明する図である。

図９は、本実施形態のデジタルカメラの内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。本実施形態のデジタルカメラは、図２に示す第１実施形態のデジタルカメラに対し、角速度検出センサ１１０１を備えておらず、代わりに、画像処理によって顔位置を検出する顔認識部１１０５と、顔認識部１１０５により検出された顔位置を含む領域での被写体像の動きを検出する動きベクトル検出部１１０７を備えている点が異なる。

本実施形態のデジタルカメラの外観および信号処理部の他の構成は、図１および図２に示す第１実施形態のデジタルカメラのものと同様であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１０には、本実施形態のデジタルカメラにおける撮影画角内が３×３の二次元的に分割された、複数の測距領域１５０１１，１５０１２，１５０１３，１５０１４，１５０１５，１５０１６，１５０１７，１５０１８，１５０１９が示されている。図１０は一例として、複数の測距領域１５０１１〜１５０１９のうちの測距領域１５０１６で顔位置が検出されている状態を示す。この場合、動きベクトル検出部１１０７は、測距領域１５０１６について、被写体１５０１６Ｂのぶれを検出する。

図１１は、本実施形態のデジタルカメラのメインＣＰＵ１１０が行なう露光処理の詳細を示すフローチャートである。なお、本実施形態のメインＣＰＵ１１０が行なうメイン処理は、図４に示す第１実施形態のメイン処理と同様であるので図示および説明を省略する。

まず図１１のステップＳ１４０３１で、メインＣＰＵ１１０は、顔位置を含む領域の動きベクトルから単位時間当たりの被写体の動きを計算する。本実施形態のデジタルカメラでは、顔認識部１１０５が検出した顔位置を含む領域の情報を動きベクトル検出部１１０７に供給し、動きベクトル検出部１１０７は指定された領域について被写体像の動きを検出するので、このステップにより、認識された顔位置についての被写体像の動き、すなわちぶれが計算される。

次のステップＳ２４０３２で、単位時間当たりの被写体の動きと、ステップＳ４０１で算出したＬＥＤ発光部１６０の場合に必要な照射時間と、撮影レンズの焦点距離とから、撮影時の被写体像の動きを計算する。すなわち、単位時間当たりの被写体の動きベクトルおよび撮影レンズの焦点距離から、算出した照射時間でのＣＣＤ固体撮像素子１１２上の被写体像の動きを計算する。

次のステップＳ２４０３３で、算出された被写体像の動きが予め設定された許容錯乱円の範囲に収まるか否かを判別する。ここで、被写体像の動きが許容錯乱円の範囲に収まらず、ＬＥＤ発光部１６０による照射では被写体像の動きによるぶれが許容できない、すなわち、動きベクトル検出部１１０７により検出された動きが所定のレベルを超えると判別された場合には、ステップＳ２４０３５に進み、相対的に輝度が高く、したがってより短時間の発光で必要な光量を得ることができるキセノン管発光部１８０に撮影補助光を照射させるよう設定を行なう。一方で、被写体像の動きが許容錯乱円の範囲に収まり、ＬＥＤ発光部１６０でも被写体像の動きによるぶれが許容できる、すなわち、動きベクトル検出部１１０７により検出された動きが所定のレベル以下と判別された場合には、ステップＳ２４０３４に進み、ＬＥＤ発光部１６０に撮影補助光を照射させるよう設定を行なう。次のステップＳ４０３６以降の処理は、図４での処理に同じであり、説明を省略する。

このようにして、メインＣＰＵ１１０は、撮影前に検出した撮影前の被写体像の動きに応じてキセノン管発光部１８０またはＬＥＤ発光部１６０のいずれかに照射させる。

顔認識部１１０５で認識された顔位置は、一般に撮影画角内でも注目度が高く、被写体像のぶれが最も排除されるべき領域である。本発実施形態のデジタルカメラによれば、このような顔位置でのぶれを検出することにより、被写体像のぶれを最も排除すべき領域で被写体像のぶれを低減することができる。また、顔位置でのぶれを検出することにより、顔以外にコントラストの高い部分や動きが速い部分があっても、これらの部分から影響を受けずに、顔位置での被写体像のぶれを基準としてキセノン管発光部１８０またはＬＥＤ発光部１６０を選択することができる。

以上、実施形態について説明したが、第２実施形態および第３実施形態はそれぞれ、本発明の第２の撮影装置の一実施形態に相当する。

また、図５に示すステップＳ４０３１およびステップＳ４０３２の処理が図２に示すメインＣＰＵ１１０で実行されたときの、メインＣＰＵ１１０、角速度検出センサ１１０１等のハードウェアとステップＳ４０３１およびステップＳ４０３２の処理との組合せが、本発明の第１の撮影装置にいう手ぶれ検出部の一実施形態に相当する。

また、図８に示すステップＳ１４０３０〜Ｓ１４０３２の処理が図２に示すメインＣＰＵ１１０で実行されたときの、メインＣＰＵ１１０等のハードウェアとステップＳ１４０３０〜Ｓ１４０３２の処理との組合せが、本発明の２の撮影装置にいうぶれ検出部の一実施形態に相当する。

また、図４に示すステップＳ４０２の処理が図２に示すメインＣＰＵ１１０で実行されたときの、メインＣＰＵ１１０および測光・測距ＣＰＵ１２０等のハードウェアとステップＳ４０２の処理との組合せが、本発明の撮影装置にいうピント調整部の一実施形態に相当する。

また、図５に示すステップＳ４０３３〜Ｓ４０３５の処理、図８に示すステップＳ１４０３３〜ステップＳ１４０３５の処理、もしくは、図１１に示すステップＳ２４０３３〜ステップＳ２４０３５の処理が図２に示すメインＣＰＵ１１０で実行されたときの、メインＣＰＵ１１０および測光・測距ＣＰＵ１２０等のハードウェアとステップＳ４０３３〜Ｓ４０３５の処理、ステップＳ１４０３３〜Ｓ１４０３５の処理、もしくは、ステップＳ２４０３３〜Ｓ２４０３５の処理との組合せが、本発明の撮影装置にいう発光制御部の一実施形態に相当する。

なお、本実施形態では、手ぶれ検出部の一部として角速度検出センサ１１０１の例で説明したが本発明はこれに限るものではなく、撮影装置の手ぶれを検出するものであれば他の姿勢センサを用いてもよい。

また、本実施形態では、ぶれ検出部の一部として動きベクトル検出部１１０３，１１０７で説明したが本発明はこれに限るものではなく、動きベクトル検出部はメインＣＰＵの処理として実現されるものでもよく、あるいは、圧縮・伸張部が動画のフレーム間圧縮のために備える動きベクトル検出部と兼用するものであってもよい。

また、顔認識部はメインＣＰＵ１１０から独立したブロックとして説明したが本発明はこれに限るものではなく、顔認識部の機能は、メインＣＰＵの処理により実現されるものであってもよい。

本発明の撮影装置の一実施形態であるデジタルカメラを示す図である。図１のデジタルカメラ１００の内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。デジタルカメラ１００の手ぶれの状態を示す図である。メインＣＰＵ１１０が行なうメイン処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ４０３の露光処理の詳細を示すフローチャートである。第２実施形態のデジタルカメラの内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。撮影画角内が二次元的に分割された、複数の測距領域を示す図である。第２実施形態のデジタルカメラのメインＣＰＵ１１０が行なう露光処理を示すフローチャートである。第３実施形態のデジタルカメラの内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。撮影画角内が二次元的に分割された、複数の測距領域を示す図である。第３実施形態のデジタルカメラのメインＣＰＵ１１０が行なう露光処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１００デジタルカメラ
１１０メインＣＰＵ
１２０測光・測距ＣＰＵ
１６０ＬＥＤ発光部
１６０ａ〜１６８ａＬＥＤ
１８０キセノン管発光部
１８０ａキセノン管
１１０１角速度検出センサ
１１０３，１１０７動きベクトル検出部
１１０５顔認識部
１５０１１〜１５０１８測距領域

Claims

撮像素子を備え、該撮像素子上に被写体像を結像して画像信号を生成する撮影装置であって、
ＬＥＤを備え、該ＬＥＤを発光することにより被写体に向けて光を照射するＬＥＤ発光部と、
キセノン管を備え、該キセノン管を発光することにより、前記ＬＥＤ発光部が照射する光の輝度に比べ相対的に高い輝度の光を被写体に向けて照射するキセノン管発光部と、
前記撮影装置の撮影前の手ぶれを検出することにより撮影時の手ぶれを予測する手ぶれ検出部と、
撮影時に、前記手ぶれ検出部により検出された手ぶれが所定のレベルを超えた場合には前記キセノン管発光部に照射させ、前記手ぶれ検出部により検出された手ぶれが前記所定のレベル以下の場合には前記ＬＥＤ発光部に照射させる発光制御部とを備えたことを特徴とする撮影装置。
焦点距離可変の撮影レンズを備え、
前記発光制御部は、前記手ぶれ検出部による手ぶれ検出結果と前記撮影レンズの撮影時の焦点距離との双方に基づいて前記キセノン管発光部および前記ＬＥＤ発光部のうちのいずれか一方に照射させるものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
撮像素子を備え、該撮像素子上に被写体像を結像して画像信号を生成する撮影装置であって、
ＬＥＤを備え、該ＬＥＤを発光することにより被写体に向けて光を照射するＬＥＤ発光部と、
キセノン管を備え、該キセノン管を発光することにより前記ＬＥＤ発光部が照射する光の輝度に比べ相対的に高い輝度の光を被写体に向けて照射するキセノン管発光部と、
撮影前の被写体像の動きを検出することにより撮影時の被写体像のぶれを予測するぶれ検出部と、
撮影時に、前記ぶれ検出部により検出された動きが所定のレベルを超えた場合には前記キセノン管発光部に照射させ、前記ぶれ検出部により検出された動きが前記所定のレベル以下の場合には前記ＬＥＤ発光部に照射させる発光制御部とを備えたことを特徴とする撮影装置。
撮影画角内の複数の領域の中から選択されたいずれかの領域にピントを合わせるピント調整部を備え、
前記ぶれ検出部は、前記ピント調整部に選択された領域について被写体像のぶれを検出するものであることを特徴とする請求項３記載の撮影装置。
前記撮影画角内の人物の顔位置を認識する顔認識部を備え、
前記ぶれ検出部は、前記顔認識部で認識された顔位置について被写体像のぶれを検出するものであことを特徴とする請求項３記載の撮影装置。