JP4585338B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮影時にストロボ装置のストロボ発光を制御できる撮像装置に関するものである。

一般的なデジタルカメラのストロボ方式は、画面中央の画角に合わせた光学系と受光素子とを備え、撮影時のストロボ発光の反射光量を積分して所定値になったらストロボ発光を停止させるようにしている。
ところが、フォーカスロック機能を使用して被写体を画面周辺に配置したような撮影をすると、ストロボ受光素子と被写体の位置が合っておらず、適正なストロボ発光量とすることができないという問題があった。
これに対して、カメラが測距装置をもっている場合は、第一レリーズで被写体にフォーカスするとともに、距離情報によってストロボ発光量を決定して発光するので、このようなフォーカスロック機能を使用して、その後、撮影画角を変更しても、ほぼ被写体に適正の発光を行うことができる。しかしながら、距離から発光量を一律に決定しているので、被写体の反射率によっては露出オーバーになることもあった。
そこで、このような問題を解決する手段としてプリ発光がある。撮影前にプリ発光を行い、プリ発光の反射光量から被写体の反射率を求めて適正な発光を行うことものである。
特許文献１には、第一レリーズによりプリ発光を行うことで、合焦した後に画角を変えて撮影した場合にも適正なストロボ発光量を得るようにする技術が開示されている。
特許文献２には、ストロボ発光がない場合の分割測光データと、プリ発光時の分割測光データを比較して調光対象領域を決定し、主被写体が画面中央にいない場合でも主被写体に対して適正なストロボ発光量を得るようにする技術が開示されている。
特開平１１−２７５４３９号公報 特開２０００−１５５３５８公報

しかしながら、特許文献１では、第一レリーズによりプリ発光を行うようにしているが、第一レリーズごとにプリ発光を行う場合は撮影される人に撮影が終わったという誤解を与えるうえ、消費電力的にも無駄が多いという欠点があった。
また特許文献２では、プリ発光時の分割測光データを比較して調光対象領域を決定するようにしているが、プリ発光により任意距離の主被写体から正確な分割測光データを得るのは困難であった。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたもので主被写体の画角内の位置や反射率に左右されず、最適なストロボ発光制御を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、画像撮像手段による撮影時にストロボ装置のストロボ発光を制御できる撮像装置において、レンズを合焦位置に移動する第一スイッチと該第一スイッチがオンした後に操作される第二スイッチとを有するスイッチ手段と、前記第一スイッチまたは第二スイッチがオンしたときに被写体の測距を行う多点測距手段と、前記第一スイッチがオンしたときに前記多点測距手段により測定した距離情報を第一距離情報として記憶する記憶手段と、前記第二スイッチがオンしたときに前記多点測距手段により測定した距離情報を第二距離情報として、前記記憶手段に記憶された第一距離情報と比較する距離比較手段と、前記第二スイッチがオンしたときに前記ストロボ装置のストロボをプリ発光するプリ発光手段と、前記プリ発光手段のプリ発光により得られる反射光を受光するストロボ受光手段と、前記プリ発光手段の反射光を前記ストロボ受光手段により受光する際に、前記距離比較手段の比較結果に基づいて、前記ストロボ受光手段の受光エリアに関する設定を行う受光エリア設定手段と、前記プリ発光時に前記ストロボ受光手段により受光された受光量から被写体を撮影する本発光時の発光量を演算する本発光量算出手段とを備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記距離比較手段は、前記多点測距手段により測定した前記第一測距情報と前記第二距離情報から主被写体を判別し、前記受光エリア設定手段により前記主被写体の位置の画角に相当するエリアに前記ストロボ受光手段の受光エリアを合わせるようにしたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記本発光量算出手段は、前記プリ発光時に前記主被写体と略同距離の被写体から前記ストロボ受光手段により受光された受光量から本発光時の発光量を算出することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記ストロボ受光手段が前記画像撮像手段であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、前記ストロボ受光手段が前記画像撮像手段とは別に設けられた分割受光素子であることを特徴する。
請求項６に記載の発明は、前記プリ発光手段の発光量、又は前記ストロボ受光手段の電気的ゲインを前記多点測距手段からの測距情報により求めるようにしたことを特徴とする。

請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、フォーカスロック後に、撮影者が画角を変えたり、或いは主被写体が動いたりした場合でも、撮影画角内の主被写体の位置にあったエリアからのプリ発光をストロボ受光手段で受光することができるので、被写体にあったストロボ装置のストロボ本発光が可能になる。
また請求項３に記載の発明によれば、主被写体と同一距離に被写体が混在している場合でも中庸なストロボ本発光の制御が可能になる。
請求項４に記載の発明によれば、撮像装置の画像撮像手段の測光機能を流用することで、ストロボ受光手段を別途設ける必要が無いので、その分コストを削減することができる。
請求項５に記載の発明によれば、撮像装置の画像撮像手段がエリアごとの測光機能がない場合にも、安価な分割測光素子を用いることで実現することができる。
請求項６に記載の発明によれば、前記プリ発光手段の発光量、又は前記ストロボ受光手段の電気的ゲインを前記多点測距手段からの測距情報により求めようにしているので、プリ発光を最適に行い、無駄に電力を消費せず、かつ充分な受光量を得ることができる。

以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明によるデジタルカメラの一実施形態の構成図である。
図１に示すデジタルカメラは、レンズ１と、メカニカルシャッタ２と、ＣＣＤ３と、ＣＣＤ信号を相関二重サンプリングして画像ノイズをキャンセルした信号をＡ／Ｄ変換するＣＤＳ・ＡＤ（Correlated Double Sampling signal Analog-Digital converter）部４とを備える。
またＣＤＳ・ＡＤ部４によりＡ／Ｄ変換されたデジタル信号を輝度Ｙ、色差Ｕ、Ｖ（vertical）信号に変換したり、そのＹＵＶデータをＪＰＥＧ圧縮するデジタル信号処理を行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）部５と、レンズ１を駆動するフォーカス駆動とメカニカルシャッタ２のシャッタ開閉動作を行うメカニカル部を駆動するドライバ部６と、ＣＣＤ駆動回路部７と、カメラ全体を制御するＣＰＵ８と、撮像した画像データ、ファイルからのリードデータを一時期保持するためにＤＳＰ部５及びＣＰＵ部８のワークメモリとして使われるメモリ（記憶手段）９とを備える。
さらにカメラ外部との通信を行う通信ドライバ部１０と、カメラに着脱可能なメモリカード１１と、ＤＳＰ部５からの映像出力信号をＬＣＤ（Liquid Crystal Display）に表示可能な信号に変換する表示コントローラ及び実際にその映像を表示するＬＣＤを備えた表示部１２と、カメラユーザが操作する各種のスイッチからなるスイッチ（ＳＷ）部（スイッチ手段）１３と、カメラに接続される、例えばパソコンなどの第１の外部装置１４と、この第１の外部装置１４に接続される、例えば電話やパーソナルコンピュータ周辺機器等の第２の外部装置１５と、入力アナログ部１７からの信号をデジタル変換して、ＤＳＰ部５に送信したり、またＤＳＰ部５から受信したデジタル音声データをアナログ変換して出力アナログ部１８へ出力する音声ＣＯＤＥＣ（Code and Decode device）１６と、ストロボ発光するストロボ装置１９とを備える。
なお、第１の外部装置１４として表示装置（モニターなど）を接続すれば、カメラ本体の表示部１２に写る画像をより大きな画像として表示したり、表示部１２を無くすことも可能である。また第１の外部装置１４にカメラ本体内の電池を充電する充電回路を内蔵させても良い。

図２は、本実施形態のデジタルカメラにおけるプログラム構成図であり、この図２に示すように、本実施形態のデジタルカメラにおいて使用するプログラムは、メイン処理ブロック２０と併行処理ブロック４０とからなる。
メイン処理ブロック２０には、ＳＷ判定処理２１、動作モード判断処理、ＡＥ処理２３、多点測距処理（多点測距手段）２４、距離比較処理（距離比較手段）２５、プリ発光量決定処理２６、本発光量演算処理（本発光量算出手段）２７、受光エリア設定処理（受光エリア設定手段）２８、プリ発光・測光処理（プリ発光手段）２９、本発光量シフト処理３０、静止画記録処理３１、カード記録処理３２を行うためのプログラムを備えている。
また併行処理ブロック４０には、定期タイマ割り込み処理４１、モニタリング処理４２を行うためのプログラムを備えている。なお、各プログラムによる処理の詳細については後述する。

図３は記録時のメイン処理を示したフローである。
なお、本実施形態では静止画を記録する場合を例に挙げて説明する。
記録時のメイン処理に先立ち、記録モードでカメラ電源（図示しない）がＯＮされると、カメラ内部のハードウェア初期化やカード内のファイル情報をメモリ９内に作成するなどの記録準備処理を行う。その後、記録のメイン処理を開始する。
メイン処理では、先ず、モニタリング状態をチェックし（Ｓ１）、モニタリング停止状態で現在記録中でない場合は（Ｓ２で非記録中）、モニタリング開始処理を行う（Ｓ３）。記録中の場合は（Ｓ２で記録中）、ステップＳ４に移行する。
ここで、併行処理プログラム３０のモニタリング処理４２とは、カメラのスルー画像を表示している際のＡＥ（自動露出）とＡＷＢ（オートホワイトバランス）の追尾処理を実行するものであり、モニタリング処理４２により表示部１２に表示している画像を、常に適正な明るさ及び自然な色合いに保つことができる。
具体的には、レンズ１、ＣＣＤ３等の撮像部のデータをＤＳＰ部５により画像処理を施すことで、各ＡＥ、ＡＷＢに対する評価値をＣＰＵ８で取得し、その評価値が所定値になるように、ＣＣＤ駆動回路部７の露光時間をセットしたり、ＤＳＰ部５の画像処理における色パラメータを調節したりするフィードバック制御を行う。
ステップＳ４のＳＷ判定処理２１は、併行処理プログラム３０の定期タイマ割り込み処理４１により２０ｍｓごとに入力される割り込み処理によりＳＷ情報を確定して、動作モード判断処理２２にそのＳＷ情報を渡す（Ｓ５）。
ステップＳ５における動作モード判断処理２２は、撮影モードによって各処理ブロックに作業を振り分ける働きをする。なお、本実施の形態では静止画についてのみ説明し、その他のモードについては説明を省略することとする。
動作モード判断処理２２において静止画モードと判断されると、モニタリングを停止する（Ｓ６）。静止画撮影時は、スイッチ部１３に備えられた図示しないシャッタ釦の第一スイッチ（以下、第一ＳＷと略す）がオンされると、ＡＥ処理２３としてＤＳＰ部５において撮像データの評価を行いＣＣＤ駆動回路部７に設定するＣＣＤの露光時間値を決定する（Ｓ７）。
次に、ステップＳ８において多点測距処理２４を行う。

ここで多点測距処理２４について説明すると、その原理は三角測距によるものであり、多点測距処理２４は、図４（ａ）に示すようなＡＦ（オートフォーカス）部の左右夫々の光学系に設けられているラインセンサ５１Ｌ，５１Ｒにより検出される輝度信号を比較して相関の強い信号同士、例えば図４（ａ）（ｂ）に示すような中央の被写体５３、または図４（ａ）（ｃ）に示すような右の被写体５４の位相差Ｌから距離を計算により求めるようにしている。これにより、ラインセンサ方向の複数エリアの距離を測定することができる。
一般には多点測距データのうち、一番近距離のエリアを主被写体としてその測距データに従ってフォーカスレンズを繰り出すようにしている。
これに対して、本実施形態では、この多点測距処理２４により求めた測距データを第一距離情報としてメモリ９に記憶した後、多点測距処理の測距データに従ってドライバ部６でレンズ１を動かしフォーカスを合わせるフォーカス駆動処理を行うようにしている（Ｓ９）。フォーカス駆動処理終了後は、ステップＳ１のモニタリング状態に戻るループを繰り返す。
一方、ステップＳ４のＳＷ判定処理２１において、図示しないシャッタ釦の第二スイッチ（以下、第二ＳＷ）までオンされると、ステップＳ１０のストロボ判断処理を行い、ここでストロボなしと判断した場合（Ｓ１０で「なし」）、ステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１１においては、静止画記録処理３１としてＣＣＤ３の撮像データをＤＳＰ部５において画像処理、圧縮処理を行いメモリ９に書き込む。
次に、ＣＰＵ８は画像圧縮データがメモリ９に格納されると、それをメモリカード１１に記録するカード記録処理３２を行う（Ｓ１２）。
このように本実施の形態のデジタルカメラにおいては、ステップＳ４のＳＷ判定処理２１で静止画と判断された場合、第一ＳＷオン状態を継続して第二ＳＷがオンされると、第二ＳＷオン処理として静止画記録処理３１を実行し、静止画をメモリカード１１に書き込むようにする。

次に、本実施形態のデジタルカメラの特徴的な動作であるストロボ発光時の動作について説明する。
ステップＳ４のＳＷ判定処理２１において、第二ＳＷまでオンされ、ステップＳ１０のストロボ判断処理においてストロボ有りと判断された場合（Ｓ１０で「有り」）、ステップＳ１３に進んで、再度、多点測距処理２４を行う。そして、次にステップＳ１４において先にメモリ９に記憶した第一ＳＷオン時の第一距離情報と一致する測距エリアがあるか否かを距離比較処理２５により比較する。比較した結果、ほぼ同じ測距データのエリアがあれば、そのエリアを主被写体のあるエリアとみなし、ステップＳ１５において、その測距エリアが中心となるようにストロボ発光を受光するストロボ受光部（ストロボ受光手段）のエリアを設定する受光エリア設定処理を行う。即ち、受光エリア設定処理により主被写体の位置の画角に相当するエリアにストロボ受光部の受光エリアを合わせるようにする。
この場合、ストロボ受光部はカメラのＣＣＤ３自体でも、またレンズ２とは別光学系に置かれたホトセンサでもよい。
次に、実際にプリ発光・測光処理によりプリ発光を行い（Ｓ１６）、ストロボ受光部でその反射光を測定する。反射光が後述する基準反射量より大きければ、被写体の反射率が想定より大きいとして、ステップＳ１７の本発光量シフト処理３０でストロボ本発光量を小さくする。また逆にステップＳ１６において基準反射量より小さければ被写体の反射率が想定より小さいとして、ステップＳ１７においてストロボ本発光量を大きくする。

ここで、図５を参照しながら基準反射量の算出方法を説明する。なお、図５はＣＣＤをストロボ受光部として兼用する場合の例を示している。
例えば、受光エリア設定処理２８で、多点測距エリア５１の中から主被写体のあるエリア５２とみなした個所に相当するエリアをプリ発光時の受光エリア５３とすると、プリ発光量はプリ発光量決定処理２６によって測距されたデータと、ストロボ受光部のレンズＦ値とプリ発光定数から発光量を決定する。なお、プリ発光定数とは、被写体がある反射率であった場合にプリ発光によるストロボ受光部の出力が反射率を計算できうるレベルを得るための定数である。そして、この反射率を基準反射率とする。例えば人の肌色相当のものを基準反射率とするのである。なお、本発光量も本発光量演算処理２７で基準反射率のもとに測距されたデータと、ストロボ受光部のレンズＦ値により計算する。
また、ＣＣＤ３の撮像データはメモリ９に読み込み、例えば水平・垂直を各１５分割するような水平、垂直画素数単位の四角形ごとに輝度データを積算することにより、小分割エリア３ａごとの測光データを得るようにしても良い。

図６は、これまで説明した本実施形態のデジタルカメラの静止画記録におけるレリーズ操作からカード記録処理までの各処理のタイミングチャートを示した図であり、横軸は時間を示している。従って、このような本実施形態のデジタルカメラによれば、第一ＳＷオン後に撮影者が画角を変えた又は主被写体が動いた場合にも、撮影画角内の主被写体に位置にあった個所からのプリ発光を受光でき被写体にあったストロボ本発光を行うことができる。
なお、これまで説明した本実施形態ではストロボ受光部を撮像素子と兼用したが、別光学系に配置された分割エリアごとにホトセンサ出力が得られる分割測光素子であっても構わない。
また主被写体と同じ距離に被写体が混在している場合は、主被写体の位置の特定が難しい。このような場合は、本発光量演算処理２７によりほぼ同じ距離のエリアのストロボ受光部からのデータから本発光の光量を求めても良い。このように主被写体の位置の特定が難しい場合でも安定して動作させることができる。
また、本実施の形態のデジタルカメラは測距部を備えているため、プリ発光時にも最適な反射光の信号を算出することができ、正確なプリ発光による反射率測定が可能になる。測距データにより本発光量は基準反射率の想定のもとに撮影レンズＦ値、撮影時のアンプゲインを計算し、その光量をＡ２とする。プリ発光量Ａ１も、測距データとストロボ受光部のレンズＦ値、受光信号へのアンプゲインにより計算する。
ここで、発光量Ａ１によるプリ発光の後で、本発光量Ａ２が可能とＣＰＵ８が判断した場合は、発光量Ａ１のままプリ発光を行うようにする。発光量Ａ１は近距離の被写体に対しては必要な受光レベルを得るのに最適な発光量であり、消費電力を無駄にすることがない、また本発光量Ａ２に対して、本発光量が足りないとＣＰＵ８が判断した時は、発光量Ａ１の不足分を受光信号へのアンプゲインにより補うことが出来る。

本発明によるデジタルカメラの一実施形態の構成図。 本実施形態のデジタルカメラにおけるプログラム構成図。 記録時のメイン処理を示したフローチャート。 多点測距処理を説明するための説明図。 ＣＣＤをストロボ受光部として兼用する場合の例を示した図。 本実施形態のデジタルカメラの静止画記録におけるレリーズ操作からカード記録処理までの各処理のタイミングチャートを示した図。

符号の説明

１…レンズ、２…メカニカルシャッタ、３…ＣＣＤ、４…ＡＤ部、５…ＤＳＰ部、６…ドライバ部、７…ＣＣＤ駆動回路部、８…ＣＰＵ、９…メモリ、１０…通信ドライバ、１１…メモリカード、１２…表示部、１３…ＳＷ部、１４…第１の外部装置、１５…第２の外部装置、１６…音声ＣＯＤＥＣ、１７…入力アナログ部、１８…出力アナログ部、１９…ストロボ装置、２０…メイン処理ブロック、３０…併行処理ブロック

Claims (6)

1. 画像撮像手段による撮影時にストロボ装置のストロボ発光を制御できる撮像装置において、レンズを合焦位置に移動する第一スイッチと該第一スイッチがオンした後に操作される第二スイッチとを有するスイッチ手段と、前記第一スイッチまたは第二スイッチがオンしたときに被写体の測距を行う多点測距手段と、前記第一スイッチがオンしたときに前記多点測距手段により測定した距離情報を第一距離情報として記憶する記憶手段と、前記第二スイッチがオンしたときに前記多点測距手段により測定した距離情報を第二距離情報として、前記記憶手段に記憶された第一距離情報と比較する距離比較手段と、前記第二スイッチがオンしたときに前記ストロボ装置のストロボをプリ発光するプリ発光手段と、前記プリ発光手段のプリ発光により得られる反射光を受光するストロボ受光手段と、前記プリ発光手段の反射光を前記ストロボ受光手段により受光する際に、前記距離比較手段の比較結果に基づいて、前記ストロボ受光手段の受光エリアに関する設定を行う受光エリア設定手段と、前記プリ発光時に前記ストロボ受光手段により受光された受光量から被写体を撮影する本発光時の発光量を演算する本発光量算出手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記距離比較手段は、前記多点測距手段により測定した前記第一測距情報と前記第二距離情報から主被写体を判別し、前記受光エリア設定手段により前記主被写体の位置の画角に相当するエリアに前記ストロボ受光手段の受光エリアを合わせるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記本発光量算出手段は、前記プリ発光時に前記主被写体と略同距離の被写体から前記ストロボ受光手段により受光された受光量から本発光時の発光量を算出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記ストロボ受光手段が、前記画像撮像手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 前記ストロボ受光手段が、前記画像撮像手段とは別に設けられた分割受光素子であることを特徴する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記プリ発光手段の発光量、又は前記ストロボ受光手段の電気的ゲインを前記多点測距手段からの測距情報により求めるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の撮像装置。

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