JP5154108B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、色温度の調整可能な照明光を出力する発光部が接続され、前記照明光を被写体に照射して前記被写体の画像を撮像する撮像装置及び撮像方法に関する。

デジタルスチルカメラを用いて夜間等の露光量が不足する状況下で写真撮影を行う場合、カメラに接続された発光部から照明光を被写体に照射することが行われる。

この場合、発光部がキセノン管等で構成されていると、出力される照明光が日中の太陽光に近い色温度であるため、例えば、夕方等の撮影や室内照明下での撮影を行う場合、被写体の色が不自然となり、撮影時の雰囲気が損なわれる欠点が生じてしまう。

そこで、発光部をＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤによって構成し、各ＬＥＤの光量比を調整することで、所望の色温度からなる照明光を被写体に照射できるようにしたフラッシュ装置が開発されている（特許文献１、２参照）。

特許文献１に開示された技術では、撮像装置のレリーズスイッチが半押しされたとき、撮像装置に接続された発光部が有する色温度センサを用いて被写界の色温度を検出し、その色温度となるように、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤの光量比を制御している。

また、特許文献２に開示された技術では、撮像装置により取得した被写体の画像に基づいて被写界の色温度を算出し、その色温度となるように、撮像装置に接続された発光部のＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤの光量比を制御している。

特開２００２−１１６４８１号公報 特開２００４−２４２１２３号公報

しかしながら、これらの従来技術では、色温度を測定するタイミングと、被写体の撮影を行うタイミングとの関連性が明確でないため、例えば、色温度を測定してから撮影を行うまでの時間間隔が長くなると、撮影時における被写界の色温度に対応した照明光を被写体に照射できなくなるおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、被写体を照明する光源の色温度に高精度に対応した照明光を被写体に照射して、良好な画像を撮像することのできる撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、色温度の調整可能な照明光を出力する発光部が接続され、前記照明光を被写体に照射して前記被写体の画像を撮像する撮像装置において、
前記被写体の画像情報を取得する撮像部と、
前記撮像部により取得した前記被写体の画像情報に基づき、前記被写体を照明する光源の色温度情報を所定の時間間隔で算出する色温度情報算出部と、
算出された前記色温度情報を記憶する色温度情報記憶部と、
前記色温度情報記憶部に記憶された前記色温度情報に基づき、前記照明光の色温度を調整する色温度調整部と、
を備え、前記被写体の画像を撮像する際、前記被写体を照明する前記光源に係る前記色温度情報を前記色温度情報記憶部から読み出して前記照明光の色温度を調整し、調整された前記照明光を前記被写体に照射して前記被写体の画像を撮像することを特徴とする。

また、本発明の撮像方法は、色温度の調整可能な照明光を出力する発光部から前記照明光を被写体に照射して前記被写体の画像を撮像する撮像方法において、
前記被写体の画像情報を取得し、前記画像情報に基づいて前記被写体を照明する光源の色温度情報を所定の時間間隔で算出するステップと、
前記被写体の画像を撮像する際、前記被写体を照明する前記光源に係る前記色温度情報に基づき、前記照明光の色温度を調整するステップと、
調整された前記照明光を被写体に照射して前記被写体の画像を撮像するステップと、
からなることを特徴とする。

この場合、所定の時間間隔で算出した色温度情報のうち、撮影の直前に算出された色温度情報を用いて照明光の色温度を調整することにより、良好な画像を撮像することができる。

また、算出した複数の色温度情報の平均情報に基づいて照明光の色温度を調整することにより、例えば、撮像装置を移動させながら画像を撮像する場合においても、良好な画像を得ることができる。

また、撮像部により取得して表示部に表示された画像情報に基づいて色温度情報を算出することにより、撮像される被写体に対応した高精度な色温度情報を得ることができる。

なお、照明光を出力する発光部は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の発光素子からなり、各発光素子から出力される照明光の光量比によって色温度を調整することができる。

本発明の撮像装置及び撮像方法では、撮像部によって取得した被写体の画像に基づき、所定の時間間隔で被写体を照明する光源の色温度情報を算出し、撮像する際の直前の色温度情報に従って照明光の色温度を調整することにより、被写体を照明する光源に対応して高精度に調整された照明光を被写体に照射し、良好な画像を撮像することができる。

図１は、本発明の撮像装置が適用されるデジタルスチルカメラ１０の構成ブロック図である。

デジタルスチルカメラ１０は、被写体の画像情報を取得する撮像部１２と、デジタルスチルカメラ１０に接続され、被写体に対して照明光を照射するフラッシュ装置１４と、撮像部１２及びフラッシュ装置１４を制御する信号処理回路とを備えて構成される。なお、フラッシュ装置１４は、デジタルスチルカメラ１０に一体に組み込まれ、あるいは、着脱自在に構成することができる。

撮像部１２は、撮影レンズ１６と、被写体の画像情報を電気信号に変換する固体撮像素子１８とを備え、撮影レンズ１６及び固体撮像素子１８間には、絞り２０、赤外線カットフィルタ２２及び光学ローパスフィルタ２４が配設される。光学ローパスフィルタ２４は、光情報に含まれるナイキスト周波数以上の空間周波数成分をカットするフィルタである。固体撮像素子１８としては、画素をハニカム状又はベイヤ方式で配置した二次元ＣＣＤセンサや二次元ＣＭＯＳセンサを用いることができる。

信号処理回路は、デジタルスチルカメラ１０の全体を制御するＣＰＵ２６を有する。ＣＰＵ２６には、操作部２７が接続されており、操作部２７を介して入力されたユーザからの指示情報に従い、撮像条件の設定を含む各種処理が実行される。ＣＰＵ２６は、フラッシュ装置１４を制御し、被写体に後述する適正な色温度及び光量からなる照明光を照射するとともに、レンズ駆動部２８を制御して撮影レンズ１６を駆動することでＡＦ制御を行い、絞り駆動部３０を制御して絞り２０を駆動することでＡＥ制御を行う。また、ＣＰＵ２６は、撮像素子駆動部３２を制御して固体撮像素子１８を駆動し、撮影レンズ１６を通して取得した被写体の画像情報からＲ、Ｇ、Ｂの色信号を得る。固体撮像素子１８により取得したアナログ信号であるＲ、Ｇ、Ｂの色信号は、アナログ信号処理部３４によって処理された後、Ａ／Ｄ変換器３６によりデジタル信号に変換される。

また、ＣＰＵ２６には、撮像部１２によって取得したデジタル信号である画像情報や、後述する被写体の色温度情報等を記憶するメインメモリ３８を制御するメモリ制御部４０（色温度情報記憶部）、画像情報に対して所望のデジタル信号処理を行うことで、光源の色温度情報を算出するデジタル信号処理部４２（色温度情報算出部）、画像情報の圧縮伸張処理を行う圧縮伸張処理部４４、取得した画像情報をＲ、Ｇ、Ｂの色信号毎に積算してデジタル信号処理部４２に供給する積算部４６、着脱自在な記録媒体４８を制御する外部メモリ制御部５０、撮像部１２によって取得した画像情報をリアルタイムで表示する液晶表示部５２を制御する表示制御部５４がそれぞれ接続される。

なお、上述した信号処理回路は、個々の回路素子によって構成してもよく、また、固体撮像素子１８と同一の半導体基板上にＬＳＩ製造技術を用いて１つの固体撮像装置として構成してもよい。

図２は、フラッシュ装置１４の構成ブロック図である。フラッシュ装置１４は、被写体に対して照明光を照射する発光部５６と、被写体によって反射された照明光を受光する受光部５８と、フラッシュ装置１４の全体を制御するＣＰＵ６０とを備える。

ＣＰＵ６０は、コンバータ６２を制御し、バッテリ６４の電圧を昇圧してコンデンサ６６を充電する。コンデンサ６６には、Ｒ色の照明光を出力するＬＥＤ６８と、Ｇ色の照明光を出力するＬＥＤ７０と、Ｂ色の照明光を出力するＬＥＤ７２とが並列に接続される。発光部５６を構成する各ＬＥＤ６８、７０、７２（発光素子）には、スイッチングトランジスタ７４、７６、７８が直列に接続される。

ＣＰＵ６０（色温度調整部）は、レリーズスイッチが操作されることで生成される発光信号と、デジタル信号処理部４２によって算出された照明光の色信号とに基づき、各スイッチングトランジスタ７４、７６、７８を所定時間ＯＮとするＲＧＢ制御信号を出力する。このＲＧＢ制御信号により、発光部５６から出力される照明光の色温度が調整される。

また、ＣＰＵ６０には、調光回路８０を介して受光部５８を構成するフォトトランジスタ８２が接続される。調光回路８０は、フォトトランジスタ８２によって検出された照明光の光量信号をＣＰＵ６０から供給される発光量調整信号と比較し、これらの信号が一致したとき、ＬＥＤ６８、７０、７２の発光を停止させる発行ＯＦＦ信号をＣＰＵ６０に出力する。

本実施形態のデジタルスチルカメラ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、図３に示すフローチャートに基づき、その動作を説明する。

デジタルスチルカメラ１０の電源が投入され（ステップＳ１）、操作部２７から静止画の撮影モードが選択されると、ＣＰＵ２６は、撮像部１２を駆動して被写体の画像を取得する（ステップＳ２）。

すなわち、被写体からの光は、撮影レンズ１６、絞り２０、赤外線カットフィルタ２２及び光学ローパスフィルタ２４を介して固体撮像素子１８に導かれ、撮像素子駆動部３２によってＲ、Ｇ、Ｂの色信号からなる電気信号に変換される。なお、ＣＰＵ２６は、レンズ駆動部２８を駆動してＡＦ制御を行うとともに、絞り駆動部３０を駆動してＡＥ制御を行う。

電気信号に変換された被写体の画像情報は、アナログ信号処理部３４によって処理された後、Ａ／Ｄ変換器３６によりデジタル信号に変換され、次いで、取得した画像が表示制御部５４によって液晶表示部５２に表示される（ステップＳ３）。ユーザは、表示された画像を確認しながら、静止画の構図を決定する。

一方、積算部４６は、液晶表示部５２に表示されている１フィールドの画像を構成するＲ、Ｇ、Ｂの色信号を色信号毎に積算し、各積算値をデジタル信号処理部４２に供給する（ステップＳ４）。デジタル信号処理部４２は、Ｒの色信号の積算値とＧの色信号の積算値との信号比Ｒ／Ｇ、及び、Ｂの色信号の積算値とＧの色信号の積算値との信号比Ｂ／Ｇを計算し（ステップＳ５）、これらの信号比Ｒ／Ｇ及びＢ／Ｇに基づいて、被写体を照明する光源の色温度を特定する（ステップＳ６）。

なお、光源の色温度を特定する方法としては、例えば、横軸を信号比Ｒ／Ｇ、縦軸を信号比Ｂ／Ｇとして光源の種類別に色温度範囲を設定しておき、算出された信号比Ｒ／Ｇ及びＢ／Ｇが属する色温度範囲から光源の色温度を特定する方法を採用することができる（特開２０００−２２４６０８号公報参照）。

以上のようして特定された光源の色温度情報は、メモリ制御部４０によってメインメモリ３８に記憶される（ステップＳ７）。色温度情報の算出処理は、ユーザがレリーズスイッチを操作して被写体の静止画の撮像を行うまでの間、所定の時間間隔で繰り返し行われる（ステップＳ８）。

例えば、図４に示すように、表示制御部５４が１フィールドの画像Ｆ（Ｎ−５）、画像Ｆ（Ｎ−４）、画像Ｆ（Ｎ−３）、画像Ｆ（Ｎ−２）、画像Ｆ（Ｎ−１）を液晶表示部５２に表示する毎に、各画像の色温度情報を算出してメインメモリ３８に記憶する。なお、１フィールド毎ではなく、所定の複数フィールド毎に色温度情報を算出するようにしてもよい。

次に、ユーザがレリーズスイッチを操作して画像の撮像を指示すると、デジタル信号処理部４２は、撮像の直前に算出された画像Ｆ（Ｎ−１）の色温度情報をメインメモリ３８から読み出し（ステップＳ９）、その色温度情報に対応する信号比Ｒ／Ｇ及びＢ／Ｇを計算し（ステップＳ１０）、色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの比率を求めてフラッシュ装置１４のＣＰＵ６０に設定する（ステップＳ１１）。

そこで、レリーズスイッチの操作に基づく発光信号がフラッシュ装置１４のＣＰＵ６０に供給されると、ＣＰＵ６０は、発光部５６に対して、光源の色温度に対応した所定の比率でスイッチングトランジスタ７４、７６、７８をＯＮとするＲＧＢ制御信号を供給する。この場合、コンデンサ６６に蓄積された電荷がＬＥＤ６８、７０、７２を介して放電され、撮影の直前に算出された光源の色温度に対応した照明光が被写体に照射される（ステップＳ１２）。同時に、撮像部１２により画像Ｆ（Ｎ）が撮像され、メインメモリ３８に記憶される（ステップＳ１３）。なお、この画像Ｆ（Ｎ）は、圧縮伸張処理部４４によって圧縮処理された後、外部メモリ制御部５０により記録媒体４８に記憶させることができる。

この場合、撮像された画像Ｆ（Ｎ）は、撮像の直前に液晶表示部５２に表示されたユーザの構図に係る画像から算出した光源の色温度に従って調整された照明光により照明されているため、違和感のない良好な画像を得ることができる。

一方、上記の説明では、撮像の直前に取得した１フィールドの画像に基づいて照明光の色温度を調整するようにしているが、複数のフィールドの画像に基づいて照明光の色温度を調整するようにしてもよい。

すなわち、図５のフローチャートに示すように、デジタルスチルカメラ１０の電源を投入し（ステップＳ２１）、撮像部１２を駆動して被写体の画像を取得し、液晶表示部５２に表示させて構図を設定する一方（ステップＳ２２、Ｓ２３）、表示される画像のｎフィールドおきにＲ、Ｇ、Ｂの各色信号を積算する（ステップＳ２４）。例えば、ｎ＝１として、画像Ｆ（Ｎ−５）、画像Ｆ（Ｎ−３）、画像Ｆ（Ｎ−１）の色信号を積算する。

次いで、積算された色信号を用いて信号比Ｒ／Ｇ及びＢ／Ｇを計算し（ステップＳ２５）、各フィールドにおける光源の色温度を特定する（ステップＳ２６）。そして、特定された複数のフィールドにおける光源の色温度情報をメインメモリ３８に記憶させる（ステップＳ２７）。これらの処理は、ユーザがレリーズスイッチを操作するまで繰り返し行われる（ステップＳ２８）。

次に、ユーザがレリーズスイッチを操作して画像を撮像する際、メインメモリ３８から撮像の直前に算出した複数のフィールドの色温度情報を読み出し（ステップＳ２９）、それらの色温度情報の平均情報を算出する（ステップＳ３０）。そして、算出した平均情報に基づいて信号比Ｒ／Ｇ及びＢ／Ｇを計算し（ステップＳ３１）、色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの比率を求めてフラッシュ装置１４のＣＰＵ６０に設定する（ステップＳ３２）。フラッシュ装置１４は、設定された比率に従って調整された照明光を被写体に照射し（ステップＳ３３）、撮像部１２によって所望の静止画が撮像される（ステップＳ３４）。

この場合、照明光は、撮像の直前に算出された複数のフィールドにおける光源の色温度情報の平均情報に基づいて調整されているため、例えば、ユーザがデジタルスチルカメラ１０をパンさせながら撮影を行うような場合であっても、不適切な色温度からなる照明光となることがなく、良好な画像を得ることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

デジタルスチルカメラの構成ブロック図である。 デジタルスチルカメラに組み込まれるフラッシュ装置の構成ブロック図である。 デジタルスチルカメラの動作フローチャートである。 光源の色温度を特定するために利用するフィールドの説明図である。 デジタルスチルカメラの他の実施形態における動作フローチャートである。

符号の説明

１０…デジタルスチルカメラ １２…撮像部
１４…フラッシュ装置 １８…固体撮像素子
２６、６０…ＣＰＵ ３８…メインメモリ
４２…デジタル信号処理部 ４６…積算部
５２…液晶表示部 ５６…発光部
５８…受光部 ６６…コンデンサ
６８、７０、７２…ＬＥＤ ８０…調光回路
８２…フォトトランジスタ

Claims (3)

1. 色温度の調整可能な照明光を出力する発光部が接続され、前記照明光を被写体に照射して前記被写体の画像を撮像する撮像装置において、
   前記被写体の画像情報を取得する撮像部と、
   前記撮像部により取得した前記被写体の画像情報に基づき、前記被写体を照明する光源の色温度情報を算出する色温度情報算出部と、
   前記色温度情報算出部により算出した前記色温度情報を記憶する色温度情報記憶部と、
   前記色温度情報記憶部に記憶された前記色温度情報に基づき、前記照明光の色温度を調整する色温度調整部と、
   前記撮像部により取得した前記被写体の画像を表示する表示部と、
   を備え、
   前記表示部に遂次表示される画像数の単位をフィールドと定義するとき、
   前記色温度情報算出部は、前記表示部に表示される１フィールドの画像を構成する前記被写体の画像情報を色信号毎に積算して得た各積算値から前記色温度情報を算出し、
   前記被写体の画像を撮像する際、
   前記色温度情報算出部は、撮像の直前に、複数フィールドに対応する時間間隔で前記色温度情報を算出し、
   前記色温度情報記憶部は、前記時間間隔で算出した複数の前記色温度情報を記憶し、
   前記色温度調整部は、複数の前記色温度情報に対する平均情報に基づいて前記照明光の色温度を調整し、
   調整された前記照明光を前記被写体に照射して前記被写体の画像を撮像することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記発光部は、発光量を調整可能なＲ、Ｇ、Ｂの３色の発光素子を有することを特徴とする撮像装置。
3. 色温度の調整可能な照明光を出力する発光部から前記照明光を被写体に照射して前記被写体の画像を撮像する撮像方法において、
   前記被写体の画像情報を取得する取得ステップと、
   取得された前記被写体の画像情報に基づき、前記被写体を照明する光源の色温度情報を算出する算出ステップと、
   算出された前記色温度情報を記憶する記憶ステップと、
   記憶された前記色温度情報に基づき、前記照明光の色温度を調整する調整ステップと、
   取得された前記被写体の画像を表示する表示ステップと、
   を備え、
   遂次表示される画像数の単位をフィールドと定義するとき、
   前記算出ステップでは、１フィールドの画像を構成する前記被写体の画像情報を色信号毎に積算して得た各積算値から前記色温度情報を算出し、
   前記被写体の画像を撮像する際、
   前記算出ステップでは、撮像の直前に、複数フィールドに対応する時間間隔で前記色温度情報を算出し、
   前記記憶ステップでは、前記時間間隔で算出された複数の前記色温度情報を記憶し、
   前記調整ステップでは、記憶された複数の前記色温度情報に対する平均情報に基づいて前記照明光の色温度を調整し、
   調整された前記照明光を前記被写体に照射して前記被写体の画像を撮像することを特徴とする撮像方法。

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