JP4869801B2 - 撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、被写体像を受ける撮像素子を備えて画像データを生成する撮影装置に関する。

従来より、撮影装置の一つであるカメラにおいて、被写体にフラッシュ光を照射して撮影するにあたり、そのフラッシュ光の発光光量を制御して適正な露光量を得る技術が提案されている。例えば、フラッシュ光の発光中に機械式シャッタの開動作や閉動作のタイミングを制御することにより、適正な露光量を得る技術が提案されている（特許文献１参照）。

また、撮像素子（ＣＣＤ）を備えたカメラにおいて、フラッシュ光を発光してから所定のタイミングで電荷掃き捨て用パルス（電子シャッタパルス）の出力を停止して露光を開始し、発光終了後に電荷読出しパルスを印加して信号電荷を転送路に読み出す技術が提案されている（特許文献２参照）。

さらに、撮影時の発光に先立つプレ発光による測光を行なった結果、撮影時に最小の発光光量で発光させた場合であっても露出オーバになると判定された場合には、シャッタの絞りの開口径を絞るか、もしくはＣＣＤからの画像信号のゲインを下げる技術が提案されている（特許文献３参照）。

また、プレ発光時の測光データが所定値よりも大きい場合は絞りを絞って再度プレ発光を行なわせ、このプレ発光時に得られた測光データに基づいて本発光光量を制御する技術が提案されている（特許文献４参照）。
特開平１０−３１２４２号公報 特開２００４−５６２５７号公報 特開２００２−３００４７０号公報 特開２００１−２１９６１号公報

しかし、上述した特許文献１および特許文献２に提案された技術では、いずれもフラッシュ光自体の発光光量は一定であることが前提となっている。このため、本来必要な発光光量の大小にかかわらず、常に一定の消費電力が必要になるという問題がある。

また、特許文献３に提案された技術では、フラッシュ光の発光により高輝度域の画素が白く飛んでしまうという白飛びの発生を抑えることはできるものの、最小の発光光量で発光するにあたり、絞りやゲイン（感度）を下げる必要がある。このため、フラッシュ光が届く被写体は適正な明るさで撮影することができるものの、背景は暗く写ってしまうという問題がある。

さらに、特許文献４に提案された技術では、プレ発光時の測光データが所定値よりも大きい場合は、絞りを絞って再度プレ発光が行なわれる。このため、プレ発光が２回行なわれることとなり、フラッシュ撮影にあたり、時間が長く且つ消費電力も増大するという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、消費電力を小さく抑えることができるとともに、適正な露光量で撮影を行なうことができる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は、被写体像を受ける撮像素子を備えて画像データを生成する撮影装置において、
被写体に向けてフラッシュ光を発光するフラッシュ発光部と、
上記フラッシュ発光部からの発光光量を、発光開始からの発光持続時間を制御することで調整する発光制御部と、
上記撮像素子の電子的なシャッタ時間を制御することで、その撮像素子に照射される被写体光のうちの光電変換に利用される照射時間を調整する電子シャッタ制御部と、
上記発光制御部に、上記フラッシュ発光部からの発光光量を制御させることにより受光光量を調節させる第１の露光制御方式と、上記電子シャッタ制御部に、上記フラッシュ発光部からのフラッシュ光の発光タイミングに対する上記撮像素子の電子的なシャッタ開のタイミングを制御させることにより受光光量を調節させる第２の露光制御方式とを有する露光制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の撮影装置が有する第１の露光制御方式は、発光開始からの発光持続時間を制御することで発光光量を調整して、受光光量を調節するものである。このため、露光時間内にフラッシュ光の発光を行なうとともに、発光時間を変化させて発光量を制御して、受光光量を調節することができる。従って、常に一定の発光光量で発光する撮影装置と比べ、フラッシュ光の発光強度を小さく抑えることができ、フラッシュ撮影における消費電力が少なくて済む。

また、本発明の撮影装置が有する第２の露光制御方式は、撮像素子の電子的なシャッタ時間を制御することで、その撮像素子に照射される被写体光のうちの光電変換に利用される照射時間を調整して、フラッシュ光の発光タイミングに対する上記撮像素子の電子的なシャッタ開のタイミングを制御させることにより受光光量を調節するものである。このため、フラッシュ光を発光してから所定のタイミングで露光を開始し、発光終了後に露光を停止して、受光光量を調節することができる。従って、本発明の撮影装置で発光することができる最小発光光量未満の微少な発光光量に対応する受光光量を撮像素子で受光することができ、例えば被写体距離が近い場合や高感度でのフラッシュ撮影であっても、適正な露光量を得ることができ、その結果、白飛び等の発生を抑えることができるとともに背景を明るく写すことができる。

ここで、上記露光制御部は、上記第１の露光制御方式を採用して上記フラッシュ発光部から所定の最小発光持続時間だけフラッシュ光を発光させたときに受光光量が適正な受光光量を下回る場合、および上回る場合に、それぞれ、上記第１の露光制御方式、および上記第２の露光制御方式を採用するものであることが好ましい。

仮にフラッシュ光を発光させたとした場合であって、受光光量が適正な受光光量を下回る場合は、第１の露光制御方式を採用して、撮像素子の受光光量が適正な受光光量になるように、発光持続時間を制御して受光光量を調節することにより、露出不足が生じないようにすることができる。一方、仮にフラッシュ光を発光させたとした場合であって、受光光量が適正な受光光量を上回る場合は、第２の露光制御方式を採用して、撮像素子の受光光量を小さく抑えることにより、白飛び等の発生を抑えることができる。

また、上記発光制御部は、上記フラッシュ発光部に、撮影時の発光に先立つプレ発光を行なわせるものであり、
上記露光制御部は、プレ発光時に、そのプレ発光時のＩＳＯ感度に応じて、所定のＩＳＯ感度以下のＩＳＯ感度の場合に上記第１の露光制御方式を採用し、所定のＩＳＯ感度を超えるＩＳＯ感度の場合に上記第２の露光制御方式を採用するものであることも好ましい態様である。

撮影時の発光に先立って行なわれるプレ発光によって得られる撮像素子の受光光量に対応する電荷の積算値は、ＩＳＯ感度が高いほど大きく、その積算値は上限値に固定されてしまう恐れがある。そこで、プレ発光にあたり、ＩＳＯ感度が低い場合は第１の露光制御方式を採用し、ＩＳＯ感度が高い場合は第２の露光制御方式を採用すると、撮影時の発光光量を正しく導出することができる。

さらに、上記発光制御部は、上記フラッシュ発光部に、撮影時の発光に先立つプレ発光を行なわせるものであり、
上記露光制御部は、プレ発光時に、そのプレ発光時の被写体距離に応じて、所定の被写体距離を越える被写体距離の場合に上記第１の露光制御方式を採用し、所定の被写体距離以下の被写体距離の場合に上記第２の露光制御方式を採用するものであることも好ましい。

撮影時の発光に先立って行なわれるプレ発光によって得られる撮像素子の受光光量に対応する電荷の積算値は、被写体距離が近いほど大きく、上限値に固定されてしまう場合がある。そこで、プレ発光にあたり、被写体距離が遠い場合は第１の露光制御方式を採用し、被写体距離が近い場合は第２の露光制御方式を採用すると、撮影時の発光光量を正しく導出することができる。

さらに、上記発光制御部は、上記フラッシュ発光部に、撮影時の発光に先立つプレ発光を行なわせるものであり、
上記露光制御部は、プレ発光時に、そのプレ発光時の被写体の明るさに応じて、所定の被写体の明るさ以下の被写体の明るさの場合に上記第１の露光制御方式を採用し、所定の被写体の明るさを超える被写体の明るさの場合に上記第２の露光制御方式を採用するものであることも好ましい。

撮影時の発光に先立って行なわれるプレ発光によって得られる撮像素子の受光光量に対応する電荷の積算値は、外光が明るいほど大きく、上限値に固定されてしまう場合がある。そこで、プレ発光にあたり、外光が暗い場合は第１の露光制御方式を採用し、被写体距離が明るい場合は第２の露光制御方式を採用すると、撮影時の発光光量を正しく導出することができる。

本発明の撮影装置によれば、消費電力を小さく抑えることができるとともに、適正な露光量で撮影を行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の撮影装置の第１実施形態であるデジタルカメラを上方から見た上面図（図１（ａ））、正面から見た正面図（図１（ｂ））および背面から見た背面図（図１（ｃ））である。

このデジタルカメラ１は、被写体像を受ける撮像素子（ＣＣＤ）を備えて画像データを生成する撮影装置である。このデジタルカメラ１は、図１（ａ），図１（ｂ）に示すようにカメラボディ１ａの中央にレンズ鏡胴１０が配備されている。また、このカメラボディ１ａの上面にはパワーボタン１１が配備されており、このパワーボタン１１が操作されたら、図１（ａ），（ｂ）に示すようにレンズ鏡胴１０が繰出されて撮影準備が整えられるようになっている。

さらに、カメラボディ１ａの上面には、電源投入用のパワーボタン１１のほか、シャッタボタン１２とそのシャッタボタン１２の廻りに撮影モードダイヤル１２＿１とが配備されており、この撮影モードダイヤル１２＿１がＡＵＴＯに切り替えられているときにシャッタボタン１２が押されて撮影が行なわれるときにはデジタルカメラ１内部に自動的に撮影条件が設定されて撮影が行なわれる。また、この撮影モードダイヤル１２＿１がマニュアル（符号Ｍ）に切り替えられると、マニュアル撮影が行なわれるようになり、さらに動画撮影モードに切り替えられると、動画撮影が行なわれるようになり、シーンポジション（符号ＳＰ）側に切り替えられると、撮影シーンに応じた撮影条件がデジタルカメラ１内部に自動的に設定されて撮影が行なわれるようになる。シーンポジションでは、５つの撮影シーン（ブレ軽減、ポートレート、風景、夜景、およびナチュラルフォト）におけるモードを選択することができる。

ブレ軽減用のモードは、シャッタスピードを速くすることで手ブレだけでなく、被写体ブレも軽減することができるモードである。また、ポートレート用のモードは、肌色をより美しく写し出すことができるポートレート撮影に好適なモードである。さらに、風景用のモードは、建物や山等、昼間の風景撮影に好適なモードであり、また夜景用のモードは、夕景や夜景などの雰囲気を活かした撮影に好適なモードである。さらに、ナチュラルフォト用のモードは、室内での撮影やフラッシュを使用することができない場所での撮影に適したモードである。

また、図１（ｃ）に示すように、カメラボディ１ａの背面側には、画像表示装置（液晶モニタ）１３が設けられており、撮影モード時には、この画像表示装置１３上に被写体が表示されたり、メニューが表示されたりする。この撮影モードにあるときに画像表示装置１３の脇にある再生ボタン１４が一度押されると、再生モードに切り替わり既撮影画像が画像表示装置１３上に表示され、この再生ボタン１４が再度押されると、撮影モードに切り替わりスルー画像が画像表示装置１３上に表示される。また、再生モードボタン１４の横には、Ｆ（フォトモード）ボタン１５が配備されており、よく用いられるモード、例えばピクセル設定モードや感度設定モードなどの切り替えがこのＦボタン１５の操作により簡単に行なえるようにもなっている。

また、そのＦボタン１５の下方には十字キー１６やＯＫ／メニューボタン１７が配備され上方にはズームスイッチ１８が配備されている。これら十字キー１６やＯＫ／メニューボタン１７の操作により、セットアップメニューに切り替えて日時の設定や画像表示を行なうか否かの設定等を行なったり、撮影メニューに切り替えて連写，セルフタイマ等を選択したりすることができる。

また、十字キー１６の下方には、画像表示装置１３の表示を切り換えたり操作を途中でやめるときなどに使用されるＤＳＰ／ＢＡＣＫボタン１９が配備されている。

さらに、図１（ｂ）に示すカメラボディ１ａの正面には、測光センサ２０と、被写体に向けてフラッシュ光を発光するフラッシュ発光部２１が配備されており、フラッシュ光が必要な場合にはそのフラッシュ発光部２１からフラッシュ光が被写体に向けて発光される。

図２は、図１に示すデジタルカメラの内部構成を示す図である。

このデジタルカメラ１には、撮影光学系１０１を構成するズームレンズ１０１ａ，アイリス１０１ｂ，フォーカスレンズ１０１ｃ，機械式シャッタ１０１ｄと、それらズームレンズ１０１ａ，アイリス１０１ｂ，フォーカスレンズ１０１ｃ，機械式シャッタ１０１ｄのモータを駆動するためのモータドライバ１０２，１０３，１０４，１０５が備えられている。

また、デジタルカメラ１には、ＣＣＤ１０６と、タイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７と、前述した図１にも示すフラッシュ発光部２１と、発光制御部１０８と、１つのＩＣチップ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２００上に形成されたＣＰＵ２０１とが備えられている。

ＣＣＤ１０６は、撮影光学系１０１を経由してきた被写体光を受ける固体撮像素子であり、このＣＣＤ１０６には、入射された被写体光を電気信号である画像信号に変換するフォトダイオード等の光電変換素子が多数個備えられている。

タイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７は、本発明にいう電子シャッタ制御部の役割を担うものであり、ＣＰＵ２０１の指示を受けて、ＣＣＤ１０６の電子的なシャッタ時間を制御することで、ＣＣＤ１０６に照射される被写体光のうちの光電変換に利用される照射時間を調整する。また、このタイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７は、ＣＣＤ１０６から出力されたアナログ画像信号をゲインアップする処理等や、その処理等が施されたアナログ画像信号をデジタル画像信号にアナログ／デジタル変換する信号処理部を有する。

発光制御部１０８は、ＣＰＵ２０１の指示を受けて、フラッシュ発光部２１からの発光光量を、発光開始からの発光持続時間を制御することで調整する。

ＣＰＵ２０１は、このデジタルカメラ１全体の制御を行なう。また、このＣＰＵ２０１は、本発明にいう露光制御部の役割を担うものでもあり、このＣＰＵ２０１は、発光制御部１０８に、フラッシュ発光部２１からの発光光量を制御させることにより受光光量を調整させる第１の露光制御方式を有する。また、このＣＰＵ２０１は、タイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７に、フラッシュ発光部２１からのフラッシュ光の発光タイミングに対するＣＣＤ１０６の電子的なシャッタ開のタイミングを制御させる第２の露光制御方式を有する。

詳細には、このＣＰＵ２０１は、第１の露光制御方式を採用してフラッシュ発光部２１から所定の最小発光持続時間だけフラッシュ光を発光させたときに受光光量が適正な受光光量を下回る場合、第１の露光制御方式を採用する。一方、受光光量が適正な受光光量を上回る場合は、第２の露光制御方式を採用する。これら第１，第２の露光制御方式の具体的な説明については後述する。

さらに、デジタルカメラ１には、タイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７でデジタル画像信号に変換されたＲＧＢからなる画像データをデータバスを介して、メモリであるＳＤＲＡＭ２０２に転送する画像入力コントローラ２０３が備えられている。

また、デジタルカメラ１には、ＳＤＲＡＭ２０２の画像データを読み出させ、ＹＣ信号への変換を行なう画像処理プロセスを実行する画像信号処理回路２０４と、画像処理プロセスが終了した時点でＪＰＥＧプロセスを実行して画像データの圧縮を行なう圧縮処理回路２０５と、画像データをビデオ信号に変換して前述した画像表示装置１３に導くためのビデオエンコーダ２０６とが備えられている。

さらに、デジタルカメラ１には、タイマ２０７と、画像のピント情報を検出するＡＦ検出回路２０８と、画像の輝度情報と白色バランス情報を検出するＡＥ＆ＡＷＢ検出回路２０９と、作業領域用のメモリとしても使用される前述したＳＤＲＡＭ２０２と、画像データを記録メディア１００に記憶するための制御を行なうメディアコントローラ２１０と、ＣＰＵ２０１により読み出されデジタルカメラ１全体の制御を行なうためのプログラムが格納されたメモリ（ＰＲＯＭ）２１１とが備えられている。

また、デジタルカメラ１には、前述したシャッタボタン１２と、撮影モードダイヤル１２＿１と、パワーボタン１１，再生ボタン１４，Ｆボタン１５，十字キー１６，ＯＫ／メニューボタン１７，ズームスイッチ１８，ＤＳＰ／ＢＡＣＫボタン２１からなる操作部１０９とが備えられている。シャッタボタン１２は、半押し状態で接点が閉じるスイッチ１２Ｓ１と、全押し状態で接点が閉じるスイッチ１２Ｓ２を有する。

先ず、このデジタルカメラ１の概略動作について説明する。

このデジタルカメラ１の動作は統括的にＣＰＵ２０１により制御される。このＣＰＵ２０１は、メモリであるＰＲＯＭ２１１に格納されたプログラムの手順にしたがってデジタルカメラ１全体の動作を制御する。また、ＳＤＲＡＭ２０２には、ＰＲＯＭ２１１に格納されているプログラムの手順にしたがってＣＰＵ２０１がこのデジタルカメラ１全体を制御しているときに、処理中の画像データが一時的に格納されたりする。

ここで、撮影モードダイヤル１２＿１（図１参照）がＡＵＴＯに切り替えられて撮影が行なわれた場合の画像データの流れを、図２を参照して説明する。

撮影モードダイヤル１２＿１がＡＵＴＯに切り替えられると、ＣＰＵ２０１は撮影光学系１０１を経由した被写体光をＣＣＤ１０６で捉え、そのＣＣＤ１０６で生成される画像データを所定の間隔ごとにタイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７へ出力させ、そのタイミング＆ＡＤコンバータ１０７と、画像入力コントローラ２０３と、画像信号処理回路２０４とで表示可能な画像データに変換してスルー画像を画像表示装置１３の画面上に表示させる。そのスルー画像に基づいて任意にフレーミングが行なわれ、ＡＦ検出回路２０８が絶えずフォーカスレンズ１０１ｃを前後させ合焦点検出を行なってフレーミングの中央に焦点のあった画像をＣＣＤ１０６に結像させる。このときにはＡＥ＆ＡＷＢ検出回路２０９によって被写界輝度が検出され、その検出結果に基づいてホワイトバランス調整のためにＲ，Ｇ，Ｂの各色信号のゲインが調整されたりする。このように被写界輝度に応じて露出が調節され焦点のあった画像を表わす画像データを、タイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７からのタイミング信号に応じて所定の間隔ごとに画像表示装置１３へ出力させて、スルー画像を得ている。撮影者はこのスルー画像を見ながらフレーミングを行ない、シャッタチャンスにシャッタ操作を行なう。

シャッタ操作が行なわれると、ＣＰＵ２０１は、ＣＣＤ１０６にシャッタ操作時の画像を結像させるため、タイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７からタイミング信号を供給させる。このタイミング信号はＣＣＤ１０６にＣＣＤ内部での信号転送や信号出力のタイミングを決定するものであり、このタイミングに同期して露光を行う。ＣＰＵ２０１はこの露光終了時にＣＣＤ２０１から画像データ（ＲＧＢの光の３原色Ｒ，Ｇ，Ｂからなる画像データ）を出力させ、タイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７に供給させる。さらに、そのタイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７でＣＣＤ１０６から出力された画像データがゲインアップされ、そのゲインアップされた画像データがデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたＲＧＢからなる画像データは、画像入力コントローラ２０３によりデータバスを介してＳＤＲＡＭ２０２に供給され、このＳＤＲＡＭ２０２にＣＣＤ１０６のすべての画素の画像データが記憶される。すべての画素データに対応する画像データがＳＤＲＡＭ２０２に記憶されると、ＣＰＵ２０１が画像信号処理回路２０４の画像処理プロセスを起動させ、その画像処理プロセスによってＳＤＲＡＭ２０２の画像データを読み出させ、ＹＣ信号への変換を行なわせる。さらに、この画像信号処理回路２０４の画像処理プロセスが終了したことをＣＰＵ２０１が検知すると、ＣＰＵ２０１は圧縮処理回路２０５のＪＰＥＧプロセスを起動させ、ＪＰＥＧプロセスによって画像データの圧縮を行なわせる。この圧縮処理回路２０５での圧縮が完了したことをＣＰＵ２０１が検知すると、ＣＰＵ２０１は次に記録処理プロセスを起動させ、ＪＰＥＧ圧縮された画像データを、メディアコントローラ２１０を介して記録メディア１００に記録させる。このようにして、画像データの処理が行なわれる。

次に、デジタルカメラ１のフラッシュ発光について説明する。このデジタルカメラ１で行なわれるフラッシュ発光としては、大きくわけて「プレ発光」と「本発光」の２つがある。「プレ発光」は調光時に行なわれるフラッシュ発光であり、「本発光」は撮影時に行なわれるフラッシュ発光である。ここで、シャッタボタン１２が全押しされてスイッチ１２Ｓ２が閉じると、タイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ１０７からの信号に同期して発光制御部１０８を介してフラッシュ発光部２１でプレ発光が行なわれ、その際のＣＣＤ１０６の受光光量に対応する電荷の積算値（ＣＣＤ積算値と記述する）を取得する。次いで、外光を得るために、プレ発光を行なわずにＣＣＤ積算値を取得し、それらの差分値により、本発光での適正な発光光量を算出する。このようにして調光が行なわれる。さらに、引き続いて、本発光が行なわれる。

ここで、上述した第１，第２の露光制御方式について、図３，図４を参照して説明する。先ず、第１の露光制御方式について説明する。

図３は、第１の露光制御方式を説明するための図である。

図３（ａ）には、第１の露光制御方式におけるフル発光時のタイミングチャートが示されている。また、図３（ｂ）には、第１の露光制御方式における中間的な発光時のタイミングチャートが示されている。

第１の露光制御方式では、フラッシュ発光部２１からのフラッシュ発光は、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、電荷掃き捨て用パルスである電子シャッタパルスの出力が停止されてから電荷読出し開始パルスが印加されるまでの露光時間内に行なわれ、発光制御部１０８から出力される発光制御信号の時間（発光時間）を変化させることにより発光光量が制御される。ここで、図３（ａ）に示すフル発光時および図３（ｂ）に示す中間的な発光時において、発光制御信号の立ち上がりから発光が開始されるまでの時間ｔにはバラつきがある。このため、そのバラつきから最小発光光量の限界、即ちフラッシュ光の発光が必ず行なわれることを保証するための最低限の時間（本発明にいう最小発光持続時間）が決定される。この第１の露光制御方式は、発光開始からの発光持続時間を制御することで発光光量を調整して、ＣＣＤ１０６の受光光量を調節するものである。即ち、図３に示すように、露光時間内にフラッシュ光の発光を行なうとともに、発光時間を変化させて発光量を制御して、受光光量を調節するものである。従って、常に一定の発光光量で発光するデジタルカメラと比較し、フラッシュ光の発光強度を小さく抑えることができ、フラッシュ撮影における消費電力が少なくて済む。

ここで、被写体距離が近い場合や高感度での撮影の場合には、露出オーバになる場合があり、その場合、白飛び等が発生する。そこで、最小発光光量未満の微少な発光光量に対応する受光光量をＣＣＤ１０６で受光することができる、以下に説明する第２の露光制御方式を採用する。

図４は、第２の露光制御方式を説明するための図である。

図４（ａ）には、第２の露光制御方式における第１のタイミングチャートが示されている。また、図４（ｂ）には、第２の露光制御方式における第２のタイミングチャートが示されている。

第２の露光制御方式においてはフラッシュ発光部２１からのフラッシュ発光が行われている間にも電荷掃き捨て用パルスである電子シャッタパルスの出力が行われるため、その露光時間内に得られる受光光量は、電子シャッタパルスの出力が停止したタイミングから発光制御信号が終了したタイミングまでの時間（Ｔｆｌａｓｈ＿ｓｈｕｔ）における微少な発光光量（図４（ａ），図４（ｂ）に示す斜線部の部分）に対応する受光光量である。この第２の露光制御方式は、フラッシュ発光部２１からのフラッシュ光発光タイミングに対するＣＣＤ１０６の電子的なシャッタ開のタイミングを制御することで、ＣＣＤ１０６で受光される受光光量を調節する方式である。このため、例えば被写体距離が近い場合や高感度でのフラッシュ撮影にあたり、第１実施形態のデジタルカメラ１で発光することができる最小発光光量未満の微少な発光光量に対応する受光光量をＣＣＤ１０６で受光することができる。従って、白飛びの発生を抑えることができるとともに背景を明るく写すことができる。

ここで、第２の露光制御方式においても、発光制御信号の立ち上がりから実際の発光までの時間ｔにはバラつきがあり、また微少な発光光量に対応する受光光量を確実に且つ精度よく得るためには、ある程度大きな発光量で発光させることが好ましく、従って消費電力の観点からは好ましくない。そこで、第１実施形態では、上述した第１の露光制御方式では不可能な微少な発光光量に対応する受光光量を得る場合のみ、この第２の露光制御方式を採用することとする。

図５は、図１に示すデジタルカメラの、調光時に算出された発光光量に応じて第１の露光制御方式と第２の露光制御方式とを切り替えてフラッシュ撮影を行なうフラッシュ撮影処理ルーチンのフローチャートである。

図５に示すフラッシュ撮影処理ルーチンは、シャッタボタン１２を全押し状態にしてスイッチ１２Ｓ２の接点を閉じることにより起動する。

先ず、ステップＳ１において、第１の露光制御方式を採用してプレ発光を行なって露光してＣＣＤで電荷を積算する。次に、外光を得るために、ステップＳ２において、プレ発光を行なわずに露光してＣＣＤで電荷を積算する。さらに、ステップＳ３において、ステップＳ１で得られたＣＣＤの電荷の積算値とステップＳ２で得られたＣＣＤの電荷の積算値との差分を求め、この差分に基づいて撮影時に必要な発光光量を算出する。以上が調光時の処理ルーチンである。

次に、ステップＳ４において、算出された発光光量が最小発光光量の限界未満か否かが判定される。最小発光光量未満ではないと判定された場合は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、消費電力を小さく抑える目的を実現するための第１の露光制御方式を採用して、ステップＳ７に進む。一方、発光光量が最小発光光量の限界未満であると判定された場合は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、白飛び等の発生を抑える目的を実現するための第２の露光制御方式を採用して、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、上記ステップＳ５における第１の露光制御方式あるいは上記ステップＳ６における第２の露光制御方式に応じて、電子シャッタ開のタイミングおよびフラッシュ発光時間を設定してステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ステップＳ７で設定されたタイミングおよび時間に基づいて本発光および露光を行なって、このフローを終了する。

ここで、上述したフローの中で、算出された発光光量から発光制御信号と電子シャッタとのタイミングを算出する方法として、例えば、表１に示す、各発光光量と、各発光光量に応じた発光制御信号と電子シャッタとのタイミングのテーブルを作成しておき、そのテーブルを参照する方法がある。

ここで、前述した図４に示す露光時間，電子シャッタパルスの本数，発光制御信号の開始時刻が一定であるとすると、電子シャッタパルスの出力が停止したタイミングから発光制御信号が終了したタイミングまでの時間（Ｔｆｌａｓｈ＿ｓｈｕｔ）に応じて、受光光量を変えることで、フラッシュ光により露光される明るさが決定される。尚、表１に示すテーブルは、出荷前の調整等で機種ごとに決定してもよい。

上述した第１実施形態では、プレ発光において第１の露光制御方式を採用した例で説明したが、プレ発光において第２の露光制御方式を採用してもよい。このようにすることにより、プレ発光による調光結果がＩＳＯ感度や被写体距離等により上限値にクリップ（固定）されてしまった場合に、撮影時の発光光量を正しく導出することができないという問題を解決することができる。

図６は、本発明の撮影装置の第２実施形態であるデジタルカメラの、プレ発光時において第２の露光制御方式を採用して発光光量を算出するための処理ルーチンのフローチャートである。

尚、本発明の撮影装置の第２実施形態であるデジタルカメラの外観図および内部構成は、前述したデジタルカメラ１の外観図および内部構成と同じであるため、図示省略する。

この図６に示す処理ルーチンは、シャッタボタン１２を全押し状態にしてスイッチ１２Ｓ２の接点を閉じることにより起動する。

先ず、ステップＳ１１において、Ｓ１でのＡＥ結果にて決定したＩＳＯ感度やＡＦ結果等にて検出された被写体距離等の被写体情報を取得する。次に、ステップＳ１２において、プレ発光の発光光量を算出する。さらに、ステップＳ１３において、算出した発光光量から発光制御信号と電子シャッタのタイミングを算出してステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、第２の露光制御方式を採用してステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、第２の露光制御方式によるプレ発光を行ない、露光してＣＣＤで電荷を積算する。次に、外光を得るために、ステップＳ１６において、露光してＣＣＤで電荷を積算する。さらに、ステップＳ１７において、ステップＳ１５で得られたＣＣＤの電荷の積算値とステップＳ１６で得られたＣＣＤの電荷の積算値との差分を求め、この差分に基づいて撮影時に必要な発光光量を算出する。

さらに、上記発光光量に基づいて撮影（本発光および露光）を行なって、このフローを終了する。

ここで、上述したステップＳ１１において、例えば、被写体情報としてＩＳＯ感度を取得した場合であって、このＩＳＯ感度に応じてプレ発光光量を変化させる場合は、以下の表２に示すようなテーブルを用意しておき、このテーブルに従ってプレ発光光量を変化させる。

尚、プレ発光においても、消費電力を小さく抑える目的から、通常は第１の露光制御方式を採用し、微少な発光光量が必要である場合のみ、上述したように第２の露光制御方式を採用することが好ましい。但し、プレ発光においては、適正な発光光量は分からないため、被写体の状態や、撮影の設定により予測し、各状況に応じた発光光量を事前に決定しておく。

次に、本発明の撮影装置の第３実施形態であるデジタルカメラについて説明する。尚、本発明の撮影装置の第３実施形態であるデジタルカメラの外観図および内部構成は、前述したデジタルカメラ１の外観図および内部構成と同じであるため、図示省略する。

ＩＳＯ感度が高いほど、調光時のＣＣＤ積算値が頭打ち（ＣＣＤ積算値が許容範囲を超えて上限値でクリップされる状態）しやすくなるため、本発明の撮影装置の第３実施形態であるデジタルカメラでは、プレ発光時に、そのプレ発光時のＩＳＯ感度に応じて、第１の露光制御方式又は第２の露光制御方式を採用することとする。

図７は、本発明の撮影装置の第３実施形態であるデジタルカメラの、プレ発光時のＩＳＯ感度に応じて第１の露光制御方式又は第２の露光制御方式を採用するプレ発光処理ルーチンのフローチャートである。

図７に示すプレ発光処理ルーチンは、シャッタボタン１２を全押し状態にしてスイッチ１２Ｓ２の接点を閉じることにより起動する。

先ず、ステップＳ２１において、プレ発光時のＩＳＯ感度を決定する。具体的には、撮影用のＩＳＯ感度設定を、そのままプレ発光時のＩＳＯ感度として設定する。例えば、ＡＵＴＯモードの場合は、ＡＥ（輝度分布）結果に基づいて決定されたＩＳＯ感度が設定される。また、マニュアルモードの場合は、ユーザにより設定されたＩＳＯ感度が設定される。

次に、ステップＳ２２において、プレ発光の発光光量を導出する。ここでは、以下に示す表３のテーブルをデジタルカメラ内に保持し、それを用いて、ＩＳＯ感度からプレ発光の発光光量を求める。

さらに、ステップＳ２３において、導出された発光光量が最小発光光量の限界未満か否かが判定される。発光光量が最小発光光量の限界未満ではないと判定された場合は、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、第１の露光制御方式を採用して、ステップＳ２６に進む。一方、発光光量が最小発光光量の限界未満であると判定された場合は、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、第２の露光制御方式を採用して、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、上記第１の露光制御方式あるいは上記第２の露光制御方式に応じて、発光時間および電子シャッタのタイミングを設定してステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、プレ発光、露光、およびＣＣＤでの電荷の積算を行なってステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８では、外光を得るために、プレ発光せずに露光してＣＣＤで電荷を積算する。さらに、ステップＳ２９において、ステップＳ２７で得られたＣＣＤの電荷の積算値とステップＳ２８で得られたＣＣＤの電荷の積算値との差分を求め、この差分に基づいて撮影時に必要な発光光量を算出して、このフローを終了する。

次に、本発明の撮影装置の第４実施形態であるデジタルカメラについて説明する。尚、本発明の撮影装置の第４実施形態であるデジタルカメラの外観図および内部構成も、前述したデジタルカメラ１の外観図および内部構成と同じであるため、図示省略する。

被写体が近いほど、被写体からのフラッシュ反射光が強くなるため、調光時のＣＣＤ積算値が頭打ちしやすくなり、白飛び等が発生する恐れがある。このため、本発明の撮影装置の第４実施形態であるデジタルカメラでは、プレ発光時に、そのプレ発光時の被写体距離に応じて、第１の露光制御方式又は第２の露光制御方式を採用することとする。詳細については以下に説明するが、基本的に、近い被写体において白飛びしやすくなるので、あるフォーカスパルス以上では第２の露光制御方式を採用することとする。また、実際の距離とフォーカスパルスの関係はズーム位置で変わるため、各ズーム位置のフォーカス位置境界のテーブルを持つ必要がある。このテーブルを表４に示す。

また、被写体距離と露光制御方式との対応テーブルを表５に示す。

これら表４，表５を、テーブルとしてデジタルカメラ内に保持し、それを用いて、第１の露光制御方式と第２の露光制御方式とを切り替える。

図８は、本発明の撮影装置の第４実施形態であるデジタルカメラの、プレ発光時の被写体距離に応じて第１の露光制御方式又は第２の露光制御方式を採用するプレ発光処理ルーチンのフローチャートである。

図８に示すプレ発光処理ルーチンは、シャッタボタン１２を全押し状態にしてスイッチ１２Ｓ２の接点を閉じることにより起動する。

先ず、ステップＳ３１において、ズーム位置を検出する。次に、ステップＳ３２において、フォーカス位置を検出する。

さらに、ステップＳ３３において、表４を参照して、フォーカス位置が切替パルス位置よりも大きいか否かが判定される。フォーカス位置が切替パルス位置よりも小さいか同じであると判定された場合は、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、第１の露光制御方式を採用して、ステップＳ２６に進む。一方、フォーカス位置が切替パルス位置よりも大きいと判定された場合は、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、第２の露光制御方式を採用して、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６では、上記第１の露光制御方式あるいは上記第２の露光制御方式に応じて、発光時間および電子シャッタのタイミングを設定してステップＳ３７に進む。ステップＳ３７では、プレ発光、露光、およびＣＣＤでの電荷の積算を行なってステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８では、外光を得るために、プレ発光せずに露光してＣＣＤで電荷を積算する。さらに、ステップＳ３９において、ステップＳ３７で得られたＣＣＤの電荷の積算値とステップＳ３８で得られたＣＣＤの電荷の積算値との差分を求め、この差分に基づいて撮影時に必要な発光光量を算出して、このフローを終了する。

次に、本発明の撮影装置の第５実施形態であるデジタルカメラについて説明する。尚、本発明の撮影装置の第５実施形態であるデジタルカメラの外観図および内部構成も、前述したデジタルカメラ１の外観図および内部構成と同じであるため、図示省略する。

外光が大きいほど、調光時のＣＣＤ積算の際にベースが持ち上がった状態になるため、積算値が頭打ちしやすくなる。ここで、「調光時のＣＣＤ積算の際にベースが持ち上がった状態」とは、外光が明るいため、フラッシュ光の発光が無くても、ある程度の積算値が得られる状態のことを言う。外光が明るいほど、積算値は大きくなる。

図９は、外光とＣＣＤ積算値の関係を示す図である。

図９（ａ）には、外光が暗い場合のＣＣＤ積算値が示されている。また、図９（ｂ）には、外光が明るい場合のＣＣＤ積算値が示されている。

図９（ａ）に示すイメージエリアのうちの調光エリアにおけるＣＣＤ積算値は、図９（ｂ）に示すイメージエリアのうちの調光エリアにおけるＣＣＤ積算値と比較し、ＣＣＤ積算値は小さい。このように、外光が明るいほど、ＣＣＤ積算値は大きくなる。このため、本発明の撮影装置の第５実施形態であるデジタルカメラでは、プレ発光時に、そのプレ発光時の被写体の明るさに応じて、第１の露光制御方式又は第２の露光制御方式を採用することとする。ここで、外光と露光制御方式との対応テーブルを表６に示す。

この表６を、テーブルとしてデジタルカメラ内に保持し、それを用いて、露光制御方式を切り替える。

図１０は、本発明の撮影装置の第５実施形態であるデジタルカメラの、プレ発光時の被写体の明るさに応じて第１の露光制御方式又は第２の露光制御方式を採用するプレ発光処理ルーチンのフローチャートである。

図１０に示すプレ発光処理ルーチンは、シャッタボタン１２を全押し状態にしてスイッチ１２Ｓ２の接点を閉じることにより起動する。

先ず、ステップＳ４１において、シャッタボタン１２が半押しされてスイッチ１２Ｓ１が閉じた時点で行われるＡＥ結果の測光値を確認する。

次に、ステップＳ４２において、表６を参照して、測光値（ＥＶ）が所定の切替値（ＥＶ）よりも大きいか否かが判定される。測光値（ＥＶ）が切替値（ＥＶ）よりも小さいか同じであると判定された場合は、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では、第１の露光制御方式を採用して、ステップＳ４５に進む。一方、測光値（ＥＶ）が切替値（ＥＶ）よりも大きいと判定された場合は、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、第２の露光制御方式を採用して、ステップＳ４５に進む。

ステップＳ４５では、上記第１の露光制御方式あるいは上記第２の露光制御方式に応じて、発光時間および電子シャッタのタイミングを設定してステップＳ４６に進む。ステップＳ４６では、プレ発光、露光、およびＣＣＤでの電荷の積算を行なってステップＳ４７に進む。

ステップＳ４７では、外光を得るために、プレ発光せずに露光してＣＣＤで電荷を積算する。さらに、ステップＳ４８において、ステップＳ４６で得られたＣＣＤの電荷の積算値とステップＳ４７で得られたＣＣＤの電荷の積算値との差分を求め、この差分に基づいて撮影時に必要な発光光量を算出して、このフローを終了する。

尚、本実施形態では、デジタルカメラの例で説明したが、これに限られるものではなく、本発明は、上述したデジタルカメラの機能を備えた携帯電話等の、被写体像を受ける撮像素子を備えて画像データを生成する撮影装置であればよい。

本発明の撮影装置の第１実施形態であるデジタルカメラを上方から見た上面図、正面から見た正面図および背面から見た背面図である。 図１に示すデジタルカメラの内部構成を示す図である。 第１の露光制御方式を説明するための図である。 第２の露光制御方式を説明するための図である。 図１に示すデジタルカメラの、調光時に算出された発光光量に応じて第１の露光制御方式と第２の露光制御方式とを切り替えてフラッシュ撮影を行なうフラッシュ撮影処理ルーチンのフローチャートである。 本発明の撮影装置の第２実施形態であるデジタルカメラの、プレ発光時において第２の露光制御方式を採用して発光光量を算出するための処理ルーチンのフローチャートである。 本発明の撮影装置の第３実施形態であるデジタルカメラの、プレ発光時のＩＳＯ感度に応じて第１の露光制御方式又は第２の露光制御方式を採用するプレ発光処理ルーチンのフローチャートである。 本発明の撮影装置の第４実施形態であるデジタルカメラの、プレ発光時の被写体距離に応じて第１の露光制御方式又は第２の露光制御方式を採用するプレ発光処理ルーチンのフローチャートである。 外光とＣＣＤ積算値の関係を示す図である。 本発明の撮影装置の第５実施形態であるデジタルカメラの、プレ発光時の被写体の明るさに応じて第１の露光制御方式又は第２の露光制御方式を採用するプレ発光処理ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１ａ カメラボディ
１０ レンズ鏡胴
１１ パワーボタン
１２ シャッタボタン
１２Ｓ１，１２Ｓ２ スイッチ
１２＿１ 撮影モードダイヤル
１３ 画像表示装置
１４ 再生ボタン
１５ Ｆボタン
１６ 十字キー
１７ ＯＫ／メニューボタン
１８ ズームスイッチ
１９ ＤＳＰ／ＢＡＣＫボタン
２０ 測光センサ
２１ フラッシュ発光部
１００ 記録メディア
１０１ 撮影光学系
１０１ａ ズームレンズ
１０１ｂ アイリス
１０１ｃ フォーカスレンズ
１０１ｄ 機械式シャッタ
１０２，１０３，１０４，１０５ モータドライバ
１０６ ＣＣＤ
１０７ タイミングジェネレータ＆ＡＤコンバータ
１０８ 発光制御部
１０９ 操作部
２００ ＩＣチップ（ＤＳＰ）
２０１ ＣＰＵ
２０２ メモリ（ＳＤＲＡＭ）
２０３ 画像入力コントローラ
２０４ 画像信号処理回路
２０５ 圧縮処理回路
２０６ ビデオエンコーダ
２０７ タイマ
２０８ ＡＦ検出回路
２０９ ＡＥ＆ＡＷＢ検出回路
２１０ メディアコントローラ
２１１ メモリ（ＰＲＯＭ）

Claims (3)

1. 被写体像を受ける撮像素子を備えて画像データを生成する撮影装置において、
   被写体に向けてフラッシュ光を発光するフラッシュ発光部と、
   前記フラッシュ発光部からの発光光量を、発光開始からの発光持続時間を制御することで調整するとともに、該フラッシュ発光部に、撮影時の発光に先立つプレ発光を行なわさせる発光制御部と、
   前記撮像素子の電子的なシャッタ時間を制御することで、該撮像素子に照射される被写体光のうちの光電変換に利用される照射時間を調整する電子シャッタ制御部と、
   前記発光制御部に、前記フラッシュ発光部からの発光光量を制御させることにより受光光量を調節させる第１の露光制御方式と、前記電子シャッタ制御部に、前記フラッシュ発光部からのフラッシュ光の発光タイミングに対する前記撮像素子の電子的なシャッタ開のタイミングを制御させることにより受光光量を調節させる第２の露光制御方式とを有する露光制御部とを備え、
   前記露光制御部は、前記第１の露光制御方式を採用して前記フラッシュ発光部から所定の最小発光持続時間だけフラッシュ光を発光させたときに受光光量が適正な受光光量を下回る場合、および上回る場合に、それぞれ、前記第１の露光制御方式、および前記第２の露光制御方式を採用するものであり、
   前記露光制御部は、プレ発光時には、該プレ発光時のＩＳＯ感度に応じて、所定のＩＳＯ感度以下のＩＳＯ感度の場合に前記第１の露光制御方式を採用し、所定のＩＳＯ感度を超えるＩＳＯ感度の場合に前記第２の露光制御方式を採用するものであることを特徴とする撮影装置。
2. 被写体像を受ける撮像素子を備えて画像データを生成する撮影装置において、
   被写体に向けてフラッシュ光を発光するフラッシュ発光部と、
   前記フラッシュ発光部からの発光光量を、発光開始からの発光持続時間を制御することで調整するとともに、該フラッシュ発光部に、撮影時の発光に先立つプレ発光を行なわさせる発光制御部と、
   前記撮像素子の電子的なシャッタ時間を制御することで、該撮像素子に照射される被写体光のうちの光電変換に利用される照射時間を調整する電子シャッタ制御部と、
   前記発光制御部に、前記フラッシュ発光部からの発光光量を制御させることにより受光光量を調節させる第１の露光制御方式と、前記電子シャッタ制御部に、前記フラッシュ発光部からのフラッシュ光の発光タイミングに対する前記撮像素子の電子的なシャッタ開のタイミングを制御させることにより受光光量を調節させる第２の露光制御方式とを有する露光制御部とを備え、
   前記露光制御部は、前記第１の露光制御方式を採用して前記フラッシュ発光部から所定の最小発光持続時間だけフラッシュ光を発光させたときに受光光量が適正な受光光量を下回る場合、および上回る場合に、それぞれ、前記第１の露光制御方式、および前記第２の露光制御方式を採用するものであり、
   前記露光制御部は、プレ発光時には、該プレ発光時の被写体距離に応じて、所定の被写体距離を越える被写体距離の場合に前記第１の露光制御方式を採用し、所定の被写体距離以下の被写体距離の場合に前記第２の露光制御方式を採用するものであることを特徴とする撮影装置。
3. 被写体像を受ける撮像素子を備えて画像データを生成する撮影装置において、
   被写体に向けてフラッシュ光を発光するフラッシュ発光部と、
   前記フラッシュ発光部からの発光光量を、発光開始からの発光持続時間を制御することで調整するとともに、該フラッシュ発光部に、撮影時の発光に先立つプレ発光を行なわさせる発光制御部と、
   前記撮像素子の電子的なシャッタ時間を制御することで、該撮像素子に照射される被写体光のうちの光電変換に利用される照射時間を調整する電子シャッタ制御部と、
   前記発光制御部に、前記フラッシュ発光部からの発光光量を制御させることにより受光光量を調節させる第１の露光制御方式と、前記電子シャッタ制御部に、前記フラッシュ発光部からのフラッシュ光の発光タイミングに対する前記撮像素子の電子的なシャッタ開のタイミングを制御させることにより受光光量を調節させる第２の露光制御方式とを有する露光制御部とを備え、
   前記露光制御部は、前記第１の露光制御方式を採用して前記フラッシュ発光部から所定の最小発光持続時間だけフラッシュ光を発光させたときに受光光量が適正な受光光量を下回る場合、および上回る場合に、それぞれ、前記第１の露光制御方式、および前記第２の露光制御方式を採用するものであり、
   前記露光制御部は、プレ発光時には、該プレ発光時の被写体の明るさに応じて、所定の被写体の明るさ以下の被写体の明るさの場合に前記第１の露光制御方式を採用し、所定の被写体の明るさを超える被写体の明るさの場合に前記第２の露光制御方式を採用するものであることを特徴とする撮影装置。

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