JP5321310B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置に関するものである。

デジタルカメラにおいては、撮影した画像から光源の色温度に近い白情報を抽出し、この白情報に基づいてホワイトバランスを調節している。このようなホワイトバランスに関する従来例として、レンズの絞り値ごとの分光特性差を考慮して、ホワイトバランス補正を行うようにしたデジタルカメラシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−７４０７６号公報

一般に、撮影時に選択した絞り値（Ｆ値）が小さく（絞り開口径が大きく）、また被写体との距離が比較的近い場合は、撮影光学系の被写界深度が浅くなり、被写界深度範囲外のボケ量が大きくなる。このため、背景に白い被写体があったとしても、周囲の有彩色被写体との混色が生じてしまい、光源の色温度に近い白情報を抽出することが難しくなる。これは、同一被写体を撮影しても、撮影時に選択した絞り値によって抽出される白情報の変化をもたらすことになる。したがって、撮影した画像から光源の色温度に近い白情報を抽出する方法では、撮影時に選択した絞り値によって、撮影した画像のホワイトバランスが適正にならないことがある。このような絞り値の違いにより生じるホワイトバランス調整の差は、特許文献１のような絞り値の差によって生じる分光特性差よりも、更に大きなホワイトバランス調整の差をもたらす場合がある。

本発明の課題は、適正なホワイトバランス調整を行うことができる撮像装置を提供することにある。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１に記載の発明は、絞り調節機構（２２）を備えた撮影光学系（２１）を介して被写体光を撮像する撮像素子（１１）を備えた撮像装置（１）であって、記録媒体に記録するための画像を前記撮像素子で撮像する本撮影の前に、前記絞り調節機構の絞り値を開放絞りよりも絞り込んだ状態である所定絞り値に設定して前記被写体光の事前撮影を行ない、当該事前撮影により得られた画像に基づいて撮影被写体のホワイトバランス情報を取得する制御手段（９０）を備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置（１）であって、前記所定絞り値は、前記本撮影時に設定される絞り値よりも大きな絞り値であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置（１）であって、前記制御手段（９０）は、前記事前撮影時に、手振れ発生限界シャッタスピードよりも速いシャッタスピードを設定することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置（１）であって、前記制御手段（９０）は、前記事前撮影時に、手振れ発生限界シャッタスピードよりも遅いシャッタスピードを設定する場合は、少なくとも前記手振れ発生限界シャッタスピードと前記所定絞り値とに設定された状態下で撮影した際に得られる露出値と、被写体に対する適正露出値との差分相当分だけ撮像感度を上げることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置（１）であって、前記制御手段（９０）は、本撮影時に自動露出ブラケッテイング撮影を行う場合は、前記絞り調節機構（２２）の絞り値を前記所定絞り値に設定して事前撮影を行い、その後に前記自動露出ブラケッテイング撮影を行うことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置（１）であって、前記制御手段（９０）は、シャッタスピードを固定して前記自動露出ブラケッテイング撮影を行う場合には、大きい絞り値から順次に撮影毎に絞り値を変えながら当該自動露出ブラケッテイング撮影を行うことを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置（１）であって、外部操作可能であり、半押し操作およびそれよりも更に押し込まれた全押し操作を可能なレリーズ操作部材（３０）を備え、前記制御手段（９０）は、前記事前撮影を前記レリーズ操作部材の前記半押し操作に応じて行い、前記本撮影を前記レリーズ操作部材の前記全押し操作に応じて行うことを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置（１）であって、前記撮影光学系（２１）を介して受光した被写体像から当該被写体の明るさおよび色に関する情報を検出する測光部（８０）を備え、前記制御手段（９０）は、前記事前撮影を前記測光部により行わせて、当該測光部で受光した前記被写体像に基づいて当該被写体のホワイトバランス情報を取得することを特徴とする。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、適正なホワイトバランス調整を行うことができる撮像装置を提供することができる。

実施形態に係わるカメラの構成を示すブロック図である。 実施形態のカメラにおいて被写体の撮像から記録までの一連の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係わる撮像装置を適用したカメラの実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係わるカメラ１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のカメラ１は、撮像部１０、レンズ／機構部２０、操作部３０、記録部４０、メモリ５０、液晶モニタ６０、発光部７０、測光部８０、カメラＣＰＵ９０を備え、カメラ１本体にレンズ／機構部２０が着脱可能に装着されるデジタル一眼レフカメラとして構成されている。

撮像部１０は、撮像素子１１及び画像処理部１２を備えている。撮像素子１１は、レンズ／機構部２０の撮影レンズ２１を通過した被写体光を電気信号に変換して出力する光−電気変換素子である。撮像素子１１から出力された電気信号は、画像処理部１２において、ノイズ除去、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、輪郭強調、レベル調節などの各種画像処理が施され、画像信号としてカメラＣＰＵ９０に出力される。

レンズ／機構部２０は、撮影レンズ２１、絞り機構２２、シャッタ２３、駆動部２４を備えている。撮影レンズ２１に入射した被写体光は、絞り値（Ｆ値）の大きさに開かれた絞り機構２２、所定の露光時間で開口されたシャッタ２３を経て撮像部１０の撮像素子１１に導かれる。絞り機構２２は、被写体光の光量を調節するものであり、図示しない複数の絞り羽根を備えている。シャッタ２３は、被写体光の露光時間を調節するものであり、撮影時に所定の速度で開閉動作する図示しないシャッタ羽根を備えている。駆動部２４は、例えば、焦点調節のために撮影レンズ２１を光軸方向に駆動するアクチュエータや、絞り機構２２及びシャッタ２３を駆動するアクチュエータ等により構成されている。

操作部３０は、撮影者がカメラＣＰＵ９０に対して各種の入力指示を行う際に操作するものである。例えば、図示しないレリーズボタンは、半押し操作及び全押し操作の２段階の操作が可能であり、撮影者がレリーズボタンを半押し操作することにより、カメラＣＰＵ９０に対してオートフォーカス（ＡＦ）動作の実行信号が送信される。これにより、カメラＣＰＵ９０は撮像部１０の出力に基づいて、自動的に主要な被写体にピント合わせを行うＡＦ制御や、自動的に露出を合わせるＡＥ（自動露出）制御を行う。本実施形態では、半押し操作が行われると、ホワイトバランス情報を取得するための事前撮影も行われる。そして、撮影者がレリーズボタンを全押し操作することにより、カメラＣＰＵ９０に対して撮影開始信号が送信され、絞り機構２２、シャッタ２３が所定のタイミングで駆動されることにより、撮像部１０において被写体光が撮像される（以下、本撮影という）。

記録部４０は、画像処理部１２で各種の画像処理が施された画像信号を、図示しないＣＦカード、ＳＤカードなどの記録媒体に記録するものである。

メモリ５０は、撮影者が操作入力した設定情報、カメラ１の動作や制御に必要なプログラム、このプログラムの実行に必要な初期値や設定値などが記憶されるほか、撮像部１０から出力された画像データや、画像処理部１２、カメラＣＰＵ９０などが演算処理を行う際に用いるデータなどが記憶される。

液晶モニタ６０は、撮影済み画像やメニュー画面のほか、シャッタスピードや絞り値等の撮影条件が表示される。

発光部７０は、被写体の輝度が低い場合に、カメラＣＰＵ９０の制御により被写体に対して撮影用の照明光を照射するものである。

測光部８０は、被写体の明るさ（輝度）と被写体の色情報とを検出するものであり、複数の画素に分割されたＲＧＢセンサ（撮像素子）により構成されている。本実施形態では、事前撮影時の受光（撮像）を測光部８０で行わせるようにしている。事前撮影時に測光部８０で受光された電気信号は、カメラＣＰＵ９０から画像処理部１２へ送られ、上述した各種画像処理が施される。

カメラＣＰＵ９０は、上述したカメラ１を構成する各要素を統括的に制御する集積回路である。カメラＣＰＵ９０では、カメラ１の基本的な制御として、撮像部１０の出力に基づいて測光や測距を行い、ＡＥ制御やＡＦ制御のほか、発光部７０の発光量を決定する発光制御などの処理を実行している。

また、カメラＣＰＵ９０は、図示しない記録媒体に記録するための画像を撮像部１０で撮像する本撮影の前に、絞り機構２２の絞り値を開放絞りよりも絞り込んだ状態である所定絞り値に設定して、測光部８０で被写体光（像）の事前撮影を行ない、この事前撮影で得られた画像に基づいて撮影被写体のホワイトバランス情報を取得する処理を実行する。前記の所定絞り値は、最小絞り値（絞り開放状態）よりも絞り込まれた状態での絞り値であればよい。本実施形態では、本撮影時の絞り値よりも大きな絞り値となるように設定している。

なお、撮影被写体のホワイトバランス情報は、例えば、画像を複数の領域に区切り、各領域に含まれる色情報を使って白の割合を調べ、最も白であると思われる部分の情報を白情報と推定して、画像の中からその部分を抜き出すことにより取得することができる。

また、カメラＣＰＵ９０は、事前撮影時に設定するシャッタスピードとして、手振れ発生限界シャッタスピードよりも速いシャッタスピードを設定するようにしている。

また、カメラＣＰＵ９０は、事前撮影時に、手振れ発生限界シャッタスピードよりも遅いシャッタスピードを設定する場合は、前記の手振れ発生限界シャッタスピードと前記の所定絞り値とに設定された状態下で撮影した際に得られる露出値と、被写体に対する適正露出値との差分相当分だけ撮像感度を上げるようにしている。これは、事前撮影により得られた露出値において、本撮影時の絞り値よりも大きな絞り値となるように設定したときに、シャッタスピードが手振れ発生限界シャッタスピードよりも遅いシャッタスピードとなる場合には、撮像感度を上げることで、シャッタスピードが手振れ発生限界シャッタスピードよりも遅くならないようにするものである。

例えば、事前撮影時に、本撮影時の絞り値Ｆ５．６よりも大きな絞り値となるように設定したときの絞り値がＦ８であり、そのとき設定されるシャッタスピードが１／３０秒とする。そして、このときの手振れ発生限界シャッタスピードが１／６０秒であるとすると、設定されるシャッタスピード１／３０秒は手振れ発生限界シャッタスピードよりも１段遅いことになり、事前撮影時に手振れが発生するおそれがある。ここで、撮像感度を例えば１段上げることにより、絞り値をＦ８としたままで、設定されるシャッタスピードを１／６０秒、すなわち手振れ発生限界シャッタスピードまで速くすることができる。また、撮像感度をさらに上げることによって、設定されるシャッタスピードを１／６０秒以上としたり、絞り値をＦ８以上に設定したりすることができる。

次に、上記のように構成されたカメラ１において、被写体の撮像から記録までの一連の処理手順を図２のフローチャートにより説明する。

まず、カメラＣＰＵ０９０は、メモリ５０に記憶されているカメラ設定情報を取得する（Ｓ１０１）。カメラ設定情報とは、ユーザにより設定された画像の色調や明るさ、コントラストなどの情報である。続いて、カメラＣＰＵ９０は、レンズ情報を取得する（Ｓ１０２）。レンズ情報とは、装着されたレンズの焦点距離、最小／最大絞り値などの情報である。そして、カメラＣＰＵ９０は、操作部３０のレリーズボタンが半押しされると（Ｓ１０３でＹＥＳ）、測光部８０により露出制御のための測光と、焦点調節のため測距（およびレンズ駆動）を行う（Ｓ１０４）。

カメラＣＰＵ９０は、この測光により得られた測光値や、設定された撮像感度に基づいて露出値を演算し、この露出値に基づいてホワイトバランス検出用の絞り値、シャッタスピードを設定する（Ｓ１０５）。ここで設定する絞り値は、最小絞り値よりも絞り込まれた状態での絞り値であり、上述したように、本撮影時の絞り値よりも大きな絞り値となるように設定するようにしている。そして、ホワイトバランス検出用の絞り値、シャッタスピードにより事前撮影を行う（Ｓ１０６）。カメラＣＰＵ９０は、測光部８０で受光した画像に基づいて撮影被写体のホワイトバランス情報を取得する（Ｓ１０７）。

続いて、カメラＣＰＵ９０は、操作部３０のレリーズボタンが全押しされると（Ｓ１０８でＹＥＳ）、ステップＳ１０５で演算した露出値に基づいて本撮影用の絞り値とシャッタスピードを設定する（Ｓ１０９）。そして、本撮影用の絞り値とシャッタスピードにより本撮影を行い（Ｓ１１０）、撮像により得られた画像信号を記録媒体に記録する（Ｓ１１１）。一方、操作部３０のレリーズボタンが全押しされない場合は（Ｓ１０８でＮＯ）、露出値が所定範囲以上に変化したかどうかを判定する（Ｓ１１２）。ここで、露出値の変化がなければＳ１０８へ戻り、露出値の変化があればＳ１０３へ戻る。

上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本撮影の前に、開放絞りよりも絞り込まれた状態での絞り値で事前撮影を行うようにしたので、この事前撮影では、絞り込みによって被写界深度範囲外のボケ量を小さくすることができる。このため、事前撮影で得られた画像では、背景にある白い被写体と周囲の有彩色被写体との混色が軽減され、光源の色温度に近い白情報を抽出することができる。したがって、この事前撮影により得られた画像に基づいてホワイトバランス情報を取得することにより、適正なホワイトバランス調節を行うことができる。
（２）事前撮影において、本撮影時の絞り値よりも大きな絞り値となるように設定することにより、本撮影で得られる画像よりも常にボケ量を小さくすることができる。これによれば、事前撮影で得られた画像では、本撮影で得られた画像よりも確実に混色が軽減されることになるため、光源の色温度に近い白情報を容易に抽出することができる。
（３）事前撮影時に、手振れ発生限界シャッタスピードよりも速いシャッタスピードを設定するようにしているため、手振れによるボケの発生を抑えることができる。
（４）事前撮影時に、手振れ発生限界シャッタスピードよりも遅いシャッタスピードを設定する場合は、所定の差分相当分だけ撮像感度を上げるようにしているため、シャッタスピードが手振れ発生限界シャッタスピードよりも遅くならないようにすることができる。このため、被写体の輝度が低い場合でも、手振れによるボケの発生を抑えることができる。
（５）操作部３０のレリーズボタンが半押し操作されたときに事前撮影を行い、全押し操作されたときに本撮影を行うようにしたので、本撮影時にレリーズボタンの押下から撮像までのタイムラグを短縮することができる。
（６）事前撮影を測光部８０で行うようにしたので、事前撮影時にミラーアップやミラーダウンなどの動作や、シャッタ走行やシャッタチャージなどの動作が行われることがない。このため、撮影者に対し違和感を与えることなく事前撮影を行うことができる。
（変形形態）

以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明は以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本撮影時に自動露出ブラケッテイング撮影を行う場合は、絞り機構２２の絞り値をホワイトバランス検出用の絞り値に設定して事前撮影を行い、その後に通常の自動露出ブラケッテイング撮影を行うようにしてもよい。この事前撮影の受光は測光部８０で行ってもよいし、撮像部１０で行ってもよい。撮像部１０で行った場合は上述したミラーアップなどの動作を伴うが、自動露出ブラケッテイング撮影では露出条件を変えながら連続して撮影が行われるため、撮影者に対し違和感を与えることなく事前撮影を行うことができる。なお、自動露出ブラケッテイング撮影における自動露出モードとしては、シャッタスピード優先ＡＥ、絞り優先ＡＥ、プログラムＡＥなどがあり、いずれのモードであってもよい。
（２）自動露出ブラケッテイング撮影における自動露出モードがシャッタスピード優先ＡＥ（シャッタスピードを固定した自動露出）である場合には、大きな絞り値から順次に撮影毎に絞り値を変えながら自動露出ブラケッテイング撮影を行うようにしてもよい。すなわち、事前撮影では大きな絞り値となるように設定されるため、事前撮影時の絞り値と本撮影時に最初に設定される絞り値との差を少なくすることにより、事前撮影から本撮影に移行する際の絞り機構の動作を最小限とすることができる。このため、自動露出ブラケッテイング撮影に要する時間を短縮することができる。
（３）事前撮影を撮像部１０で行うようにしてもよい。この場合、事前撮影時と本撮影時にそれぞれ上述したミラーアップなどの動作が行われるが、測光部において色情報を検出することができないカメラにも適用することができる。
（４）レリーズボタンが全押し操作されたときに事前撮影と本撮影とを連続して行うようにしてもよい。この場合は、本撮影の直前に事前撮影が行われるので、本撮影時とほぼ同じ条件でホワイトバランス情報を取得することができる。このため、より適正なホワイトバランス調節を行うことができる。
（５）本実施形態では、本発明に係わる撮像装置としてデジタル一眼レフカメラを例として説明したが、本発明はこれに限らす、撮像部とレンズとが一体に構成されたカメラであってもよい。

また、上記実施形態及び変形形態は適宜に組み合わせて用いることができるが、各実施形態の構成は図示と説明により明らかであるため、詳細な説明を省略する。さらに、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１：カメラ、１０：撮像部、２０：レンズ／機構部、３０：操作部、４０：記録部、５０：メモリ、６０：液晶モニタ、７０：発光部、８０：測光部、９０：カメラＣＰＵ

Claims (8)

1. 絞り調節機構を備えた撮影光学系を介して被写体光を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、
   記録媒体に記録するための画像を前記撮像素子で撮像する本撮影の前に、前記絞り調節機構の絞り値を開放絞りよりも絞り込んだ状態である所定絞り値に設定して前記被写体光の事前撮影を行ない、当該事前撮影により得られた画像に基づいて撮影被写体のホワイトバランス情報を取得する制御手段を備えること、
   を特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記所定絞り値は、前記本撮影時に設定される絞り値よりも大きな絞り値であることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置であって、
   前記制御手段は、
   前記事前撮影時に、手振れ発生限界シャッタスピードよりも速いシャッタスピードを設定すること、
   を特徴とする撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置であって、
   前記制御手段は、
   前記事前撮影時に、手振れ発生限界シャッタスピードよりも遅いシャッタスピードを設定する場合は、少なくとも前記手振れ発生限界シャッタスピードと前記所定絞り値とに設定された状態下で撮影した際に得られる露出値と、被写体に対する適正露出値との差分相当分だけ撮像感度を上げること、
   を特徴とする撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置であって、
   前記制御手段は、
   本撮影時に自動露出ブラケッテイング撮影を行う場合は、前記絞り調節機構の絞り値を前記所定絞り値に設定して事前撮影を行い、その後に前記自動露出ブラケッテイング撮影を行うこと、
   を特徴とする撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置であって、
   前記制御手段は、
   シャッタスピードを固定して前記自動露出ブラケッテイング撮影を行う場合には、大きい絞り値から順次に撮影毎に絞り値を変えながら当該自動露出ブラケッテイング撮影を行うこと、
   を特徴とする撮像装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置であって、
   外部操作可能であり、半押し操作およびそれよりも更に押し込まれた全押し操作を可能なレリーズ操作部材を備え、
   前記制御手段は、
   前記事前撮影を前記レリーズ操作部材の前記半押し操作に応じて行い、前記本撮影を前記レリーズ操作部材の前記全押し操作に応じて行うこと、
   を特徴とする撮像装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置であって、
   前記撮影光学系を介して受光した被写体像から当該被写体の明るさおよび色に関する情報を検出する測光部を備え、
   前記制御手段は、
   前記事前撮影を前記測光部により行わせて、当該測光部で受光した前記被写体像に基づいて当該被写体のホワイトバランス情報を取得すること、
   を特徴とする撮像装置。

Images