JP5597078B2 - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は撮像装置に関するもので、特にストロボ撮影における発光制御に関するものである。
従来の撮像装置において、被写体輝度が低い場合に照明装置(ストロボ装置)等の補助光源で被写体を照射して撮影を行うことは一般的である。また、被写体輝度等の撮影条件に応じて照明装置等の補助光源を自動的に発光制御する技術も知られている。
例えば、特許文献1には、被写体輝度に応じて撮像装置のゲイン(感度)制御とストロボの自動発光制御を行う技術が開示されている。また、特許文献2には、ストロボ撮影を行う際に、複数の測距ポイントを有する測距手段の測距結果より被写体の奥行き(被写体距離)に関する情報を得て、これによりストロボ撮影時のシャッター速度を制御する技術が開示されている。
特開2005−204120号公報 特開2005−181355号公報
特許文献1に記載の技術は、被写体輝度が十分明るい場合には撮像ゲインを低く設定して撮像を行い、被写体輝度が低くなり撮像ゲインが低いままではシャッター速度が所定値以下になる条件では撮像ゲインを上昇させてシャッター速度が所定となるように維持する。さらに被写体輝度が低くなり必要とされる撮像ゲインが上限値を超える場合にはストロボ撮影を行うものである。
しかしながら、ストロボ撮影は原則として等距離にある被写体しか適正露出にできない。そのため、特許文献1に記載された技術では、ストロボ撮影時に撮影画面内に被写体距離の異なる被写体が存在する場合には、仮に近距離側の被写体を適正露出となるように発光量を制御すると、遠距離側の被写体は光量不足となって暗く写ってしまう。また、背景光とストロボ光との色温度差が大きい場合にはホワイトバランス制御も近距離被写体重視となるので遠距離被写体は暗く写るだけでなく色再現も不自然となり、被写体距離の異なる被写体のそれぞれが良好な画像を得ることは困難である。
そこで、特許文献2に記載の技術では、複数の測距ポイントを有する測距手段の測距結果より被写体の奥行きが小さいと判定された場合よりも被写体の奥行きが大きいと判定された場合の方がストロボ撮影する際のシャッター速度を遅く設定している。そうすることで、背景光による露光量を増やして遠距離側の被写体の暗さを緩和することができる。しかし、一般的にはストロボ撮影時のシャッター速度は手ぶれしない最低限の速度にすでに設定されており、これをさらに低速にするとぶれが生じやすく、ぶれのない良好な画像を得ることが困難である。
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、撮影画面内に被写体距離の異なる複数の被写体が存在する場合であっても良好な画像を撮影することができるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明にかかる撮像装置は、照明装置を用いた撮影が可能な撮像装置であって、被写体輝度を測定する測光手段と、複数の領域の被写体距離に関する情報を取得する取得手段と、前記測光手段により測定された被写体輝度が閾値未満の場合に、撮影時に前記照明装置を発光させる発光制御手段とを有し、前記発光制御手段は、前記取得手段により取得された基準となる領域の被写体距離及び前記複数の領域の被写体距離の差に基づいて前記閾値を変更し、前記基準となる領域の被写体距離が所定範囲から離れるほど前記閾値を小さくすることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明にかかる撮像装置の制御方法は、照明装置を用いた撮影が可能な撮像装置の制御方法であって、被写体輝度を測定する測光ステップと、複数の領域の被写体距離に関する情報を取得する取得ステップと、前記測光ステップで測定された被写体輝度が閾値未満の場合に、撮影時に前記照明装置を発光させる発光制御ステップとを有し、前記発光制御ステップは、前記取得ステップで取得された基準となる領域の被写体距離及び前記複数の領域の被写体距離の差に基づいて前記閾値を変更し、前記基準となる領域の被写体距離が所定範囲から離れるほど前記閾値を小さくすることを特徴とする。
本発明によれば、撮影画面内に被写体距離の異なる複数の被写体が存在する場合であっても良好な画像を撮影することができる。
本発明の実施例にかかるカメラ、交換レンズ及びストロボ装置の断面図 本発明の実施例にかかる焦点検出用センサーの構成例を示す図 本発明の実施例にかかる測光用センサーの構成例を示す図 撮影画面内の焦点検出領域と測光領域の対応位置関係を示す図 本発明の実施例にかかるカメラ、交換レンズ及びストロボ装置の電気回路の構成例を示すブロック図 本発明の実施例にかかるカメラの動作シーケンスを示すフローチャート 露出演算及びストロボ発光判定処理を示すフローチャート 露出演算及びストロボ発光判定処理を示すフローチャート プログラム線図の説明図
(実施例)
図1は、本実施例にかかる撮像装置としてのカメラ、交換レンズ及び照明装置としてのストロボ装置の断面図を示している。なお、図1ではレンズ交換可能な、いわゆる、一眼レフタイプのカメラの構成を示しているがレンズ一体型のカメラであっても構わない。また、照明装置としてのストロボ装置もカメラ本体に着脱可能な外部ストロボとして説明しているが、カメラ本体に内蔵されたもの(内蔵ストロボ)でも構わない。
図1において1はカメラ本体、2は交換レンズ、3はストロボ装置である。カメラ本体1において10はメカニカルシャッター、11はロウパスフィルター、12は例えばCMOSやCCDといったエリアの蓄積型光電変換素子からなる撮像素子である。撮像素子12には入射した光をその光量に応じて光電変換し、その電荷を容量部分に蓄積する画素部と蓄積された電荷を所定の順序で出力するための読み出し部がある。読み出し部には読み出しにあたって蓄積電荷に可変のゲインをかけられるような増幅部も含まれており、後述する撮影感度に対応した読み出しゲインが設定可能となっている。
13は半透過性の主ミラー、14は第1の反射ミラーで主ミラー13と第1の反射ミラー14はともに撮影時には上部に跳ね上がる。15は第1の反射ミラー14による撮像素子面と共役な結像面、16は第2の反射ミラー、17は赤外カットフィルター、18は2つの開口部を有する絞り、19は2次結像レンズ、20は焦点検出用センサーである。
焦点検出用センサー20は例えばCMOSやCCDといったエリアの蓄積型光電変換素子からなり、図2に示すように絞り18の2つの開口部に対応して多数分割された受光センサー部が20Aと20Bとの2対のエリアの構成になっている。第1の反射ミラー14から焦点検出用センサー20までの構成は、撮影画面内の任意の位置での像ずれ方式での焦点検出を可能とするものである。
21は拡散性を有するピント板、22はペンタプリズム、23は接眼レンズ、24は第3の反射ミラー、25は集光レンズ、26は被写体輝度を測定するための測光用センサーである。
測光用センサー26は、例えばシリコンフォトダイオード等の光電変換素子からなり、図3に示すように格子状に複数分割された受光センサー部を有した構成になっていて、本実施例では撮影画面を7列×5行の35分割としている。以下では、35分割された各受光部(測光領域)に対してはPD1〜PD35と呼ぶこととする。測光用センサー26には主ミラー13によって反射されてピント板21によって拡散された光線のうち光軸外の一部が入射する。
図4は、焦点検出用センサー20によって焦点検出を行うことができる撮影画面内の複数の焦点検出領域と35分割された測光用センサー26の測光領域との対応位置関係を示す図である。本実施例では、撮影画面内の焦点検出領域をS0からS6までの7点とし、焦点検出領域S0は測光用センサー26の測光領域PD18に対応した位置にて焦点検出を行う。その他の焦点検出領域も図4に示したようにそれぞれ異なる測光領域に対応した位置にて焦点検出を行う。なお、焦点検出領域および測光領域の数は例示した数に限定されるものではなく、例えば、焦点検出領域および測光領域の数が同じであっても構わない。
図1において、27は撮影レンズを取り付けるマウント部、28は撮影レンズと情報通信を行うための接点部、29はストロボ装置を取り付け可能な接続部である。交換レンズ2において30a〜30eは撮影レンズを構成する各光学レンズ、31は絞り、32はカメラ本体と情報通信を行うための接点部、33はカメラに取り付けられるためのマウント部である。
ストロボ装置3において34はキセノン管(発光部)、35は反射笠、36は集光用のフレネルレンズ、37はキセノン管34の発光量をモニターするためのモニターセンサー、38はカメラ本体1にストロボ装置3を取り付けるための取り付け部である。
図5は、本実施例におけるカメラ本体1とその交換レンズ2及びストロボ装置3の電気回路の構成例を示すブロック図である。カメラ本体1において、41は例えば内部にALU、ROM、RAMやA/Dコンバータ、タイマー、シリアル通信ポート(SPI)等を内蔵したワンチップマイクロコンピュータによる制御部でありカメラ機構等の全体制御を行う。制御部41の具体的な制御フローについては後述する。焦点検出用センサー20及び測光用センサー26は図1等に記載したものと同一である。焦点検出用センサー20及び測光用センサー26の出力信号は、制御部41のA/Dコンバータ入力端子に入力される。
42はシャッター駆動部であり制御部41の出力端子に接続されて図1記載のメカニカルシャッター10を駆動する。43は信号処理回路であり制御部41の指示に従って撮像素子12を制御して撮像素子12の読み出しゲインを設定するとともに、撮像素子12が出力する撮像信号をA/D変換して信号処理を行い画像データを得る。また、その画像データから目、口といった特徴を抽出して人間の顔領域を検出する機能(顔検出機能)も有している。さらに、得られた画像データを記録するにあたって必要な圧縮等の画像処理も可能であるし、表示用の画像データも生成可能である。44はDRAM等のメモリであり、信号処理回路43が種々の信号処理を行う際のワーク用メモリとして使われたり、後述する表示部45に画像を表示する際のVRAMとして使われたりする。
45はTFT液晶パネルまたは有機ELパネル等で構成されて各種撮影情報や撮像した画像を表示する表示部であり、制御部41の指示により信号処理回路43からの表示用画像データに基づいて表示制御される。46はフラッシュメモリ又は光ディスク等による記憶手段であり撮像して得られた画像データを記憶する。47は第1のモータードライバであり、制御部41の出力端子に接続されて制御されて、主ミラー13及び第1の反射ミラー14のアップ・ダウンやメカニカルシャッター10のチャージを行うための第1のモーター48を駆動する。
49はレリーズスイッチである。50は撮像素子12が周期的に撮像するスルー画像を表示部45に逐次表示する所謂ライブビュー機能を開始させるためのライブビュー開始スイッチである。28は図1に記載した交換レンズ2との接点部であり、制御部41のシリアル通信ポートの入出力信号が伝達される。29は図1に記載したストロボ装置接続部であり、ストロボ装置3と通信が可能なように制御部41のシリアル通信ポートの入出力信号が伝達される。
交換レンズ2において51は、例えば内部にALU、ROM、RAMやタイマー、シリアル通信ポート(SPI)等を内蔵したワンチップマイクロコンピュータによるレンズ制御部である。52は第2のモータードライバであり、レンズ制御部51の出力端子に接続されて制御され、焦点調節を行うための第2のモーター53を駆動する。54は第3のモータードライバでありレンズ制御部51の出力端子に接続されて制御され、図1にて記載した絞り31の制御を行うための第3のモーター55を駆動する。56は焦点調節レンズの繰り出し量すなわち被写体距離に関する情報を得るための距離エンコーダーであり、レンズ制御部51の入力端子に接続される。57は交換レンズ2がズームレンズである場合に撮影時の焦点距離情報を得るためのズームエンコーダーであり、レンズ制御部51の入力端子に接続される。32は図1に記載した接点部であり、レンズ制御部51のシリアル通信ポートの入出力信号が伝達される。
交換レンズ2がカメラ本体1に装着されるとそれぞれの接点部28と32とが接続されてレンズ制御部51はカメラ本体の制御部41とのデータ通信が可能となる。カメラ本体の制御部41が焦点検出や露出演算を行うために必要なレンズ固有の光学的な情報や、被写体距離に関する情報及び焦点距離情報は、レンズ制御部51からカメラ本体の制御部41へとデータ通信によって出力される。また、カメラ本体の制御部41が焦点検出や露出演算を行った結果求められた焦点調節情報や絞り情報はカメラ本体の制御部41からレンズ制御部51へとデータ通信によって出力される。そして、レンズ制御部51は焦点調節情報に従って第2のモータードライバ52を制御し、絞り情報に従って第3のモータードライバ54を制御する。
ストロボ装置3において61は、例えば内部にALU、ROM、RAMやA/Dコンバータ、タイマー、シリアル通信ポート(SPI)等を内蔵したワンチップマイクロコンピュータによるストロボ制御部である。62はキセノン管34の発光に必要な300V程度の高圧電圧を作りその高圧電圧を充電する機能を有する昇圧部、キセノン管34及びモニターセンサー37は図1に記載したものと同一である。ストロボ装置3がカメラ本体1に装着されるとそれぞれの接続部38と29が接続されてストロボ制御部61はカメラ本体の制御部41とのデータ通信が可能となる。ストロボ制御部61はカメラ本体の制御部41からの通信内容に従って昇圧部62を制御してキセノン管34の発光開始や発光停止を行う。発光量の指示はカメラ本体の制御部41からの指示によって行われ、指示量に従った発光量となるようにモニターセンサー37の検出量をモニターして発光の停止制御を行う。
続いて図6のフローチャートに従ってカメラ本体の制御部41の動作シーケンスについて説明する。不図示の電源スイッチがオンされて制御部41が動作可能となると、ストロボ制御部61に通信して、昇圧部62を動作させてストロボ発光に十分となるよう高圧電圧を充電するように指示する(ステップS101)。次に、レンズ制御部51と通信を行い、焦点検出や測光に必要な各種レンズの情報を得る(ステップS102)。
ステップS103では、ライブビュー開始スイッチ50がオンされているかどうかを判定する。ライブビュー開始スイッチ50がオンされていない場合にはステップS104へと進み、オンされている場合にはステップS109へと進む。
ステップS104では、焦点検出用センサー20に対して制御信号を出力して、信号蓄積を行う。蓄積が終了すると焦点検出用センサー20に蓄積された信号を読み出しA/D変換を行う。さらに読み込まれた各デジタルデータに対してシェーディング等の必要な各種のデータ補正を行う。
ステップS105では、ステップS102で取得した焦点検出を行うために必要なレンズ情報と焦点検出用センサー20から得られたデジタルデータに基づいて、撮影画面の各焦点検出領域のデフォーカス量及びその信頼度を演算する。デフォーカス量とは2像の像ずれ量から求められるフォーカスのずれ量である。また、信頼度とは2像の輝度・コントラスト・相関一致度などから求められる、デフォーカス量が正確な値である度合いを表している。そして、焦点検出センサ−用20に結像された像のコントラストが高いほど焦点検出用センサ−20の出力に対するノイズの影響が小さくなり信頼度が高くなる。ステップS105ではさらに、撮影画面内の焦点を合わせるべき領域をS0〜S6の中から決定する。なお、領域の決定については、撮影者が不図示の操作部材を操作することで選択した領域にしてもよいし、演算された焦点状態に基づいて主被写体が存在すると思われる領域にしてもよい。そして、決定された領域における焦点状態に従って合焦となるためのレンズ移動量を算出し、算出されたレンズ移動量をレンズ制御部51に出力する。これに従ってレンズ制御部51は焦点調節用レンズを駆動するように第2のモータードライバ52に信号を出力して、第2のモーター53を駆動する。これにより撮影レンズは、決定された領域に存在する被写体に対して合焦状態となる。このとき、焦点調節用レンズを駆動することで距離エンコーダー56の情報が変化するので、各種レンズの情報の更新も行う。
撮影レンズが被写体に対して合焦状態となった後、再度焦点検出用センサー20による信号蓄積を行い撮影画面の各焦点検出領域の焦点状態を演算し、後に被写体の奥行きに関する情報として利用可能なように記憶する。ここで記憶しておく各焦点検出領域S0〜S6に対するデフォーカス量をDF(n)とする。nは各焦点検出領域S0〜S6に対応した0〜6である。また、ここで演算されるデフォーカス量は、複数の領域の被写体距離に関する情報の一種であり、ステップS105の処理を実行することで、制御部41は複数の被写体距離に関する情報を取得する。
ステップS106では、測光用センサー26より35分割された各測光領域PD1〜PD35の信号を読み出してA/D変換を行い各測光領域の輝度情報を取得する。さらに、ステップS102で取得した測光に必要なレンズ情報等を用いて各測光領域の輝度情報の補正を行い、各測光領域の被写体輝度情報を得る。
ステップS107では、ステップS106で得られた測光領域ごとの被写体の輝度情報に基づいて露出演算を行うとともに、ストロボ発光を行うか否かを判定する。
ここで、ステップS107における露出演算及びストロボ発光判定について図7のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップS201では、ステップS106で得られた各測光領域の被写体の輝度情報を、ステップS105で合焦させた焦点検出領域(合焦領域)に対応した測光領域に重点をおいた所定の重み付け演算を行って撮影画面全体の輝度を算出する。これを被写体輝度Bv(A)とする。
次に、ステップS202では、ステップS105で得られた7点の焦点検出領域のデフォーカス量及びその信頼度に関する情報を取得する。ステップS203では、各焦点検出領域のデフォーカス量DF(n)のなかで、交換レンズ2の開放絞り値に基づいて決定される焦点深度から外れるものがあった場合、その焦点検出領域の信頼度を低い値に変更する。あるいは、その焦点検出領域をステップS204で行う判定処理における判定対象から除外する。
ステップS204では、各焦点検出領域のうち、その信頼度が所定値以上であるものの数が1よりも大きい所定数以上であるか否かを判定する。所定数以上の場合はステップS205へ進み、所定数未満の場合はステップS210へ進む。
ステップS205では、装着されている交換レンズ2が距離エンコーダー56を有しているか否かを判定する。交換レンズ2が距離エンコーダー56を有し被写体距離に関する情報が得られる場合はステップS206へ進み、距離エンコーダー56を有していない場合はステップS209へ進む。
ステップS206では、交換レンズ2と通信を行い距離エンコーダー56から被写体距離に関する情報を入手して、合焦位置にある被写体までの絶対距離を示す距離情報Dobjを取得する。
ステップS207では、信頼度が所定値以上である各焦点検出領域のデフォーカス量のうち最大値と最小値との差から被写体の奥行きに関する情報ΔDvを取得する。本実施例における像ずれ方式の測距方式によるデフォーカス量は、相対的なピントずれ量を表すものの絶対的な距離は表さない。また、一般的にこのデフォーカス量の差は、被写体距離の差の絶対量が同じであっても、撮影レンズの焦点距離の2乗に比例して変化し、絶対距離には反比例して変化する性質を有する。従って、被写体の奥行きに関する情報ΔDvは、単にデフォーカス量の差のままであると実距離的な被写体距離の差にはならない。そこで実距離的な被写体距離の差に略式的に換算できるように補正演算を行う。補正後の被写体の奥行きに関する情報をΔDvcとすると次式で表す演算を行う。
ΔDvc=ΔDv×f1(Dobj)×f2(f)
この式において関数f1はステップS206で取得した被写体までの絶対距離情報Dobjをある基準距離D0で割って正規化し、所定の比例係数を掛ける関数である。関数f2は交換レンズ2の焦点距離情報fを基準の焦点距離f0で割って正規化し、その逆数の2乗に所定の比例係数を掛ける関数である。被写体の奥行きに関する情報ΔDvcは、撮影画面内に存在する複数の被写体の被写体距離の差の大きさを示す情報であって、複数の被写体が同じような被写体距離である場合は小さい値となり、被写体距離の大きく異なる被写体が存在する場合は大きい値となる。
装着されている交換レンズ2が距離エンコーダー56を有していない場合、ステップS209では、被写体までの絶対距離を示す距離情報Dobjとして予め決められた所定値を設定する。この所定値としては、固定値であってもよいし、交換レンズ2の焦点距離ごとに比較的撮影頻度が高いと想定される値に変化させてもよい。その後はステップS207に進む。
ステップS204にて、各焦点検出領域のうち、その信頼度が所定値以上であるものの数が所定数未満であると判定された場合、補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcとして予め決められた所定値を設定する。このようにするのは、信頼度が高い焦点検出領域が少ない状態でのデフォーカス量に基づいて被写体の奥行きに関する情報ΔDvcを得たとしても、被写体の奥行きに関する情報ΔDvcが正確な情報でない可能性が高いからである。なお、この所定値も、固定値であってもよいし、交換レンズ2の焦点距離ごとに比較的撮影頻度が高いと想定される値に変化させてもよい。
その後、ステップS211では、補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcから撮影時のISO感度上限値ISO_STを次式に従って演算する。
ISO_ST=ISO_B+g(ΔDvc)
この式においてISO_BはISO感度上限値として設定される最低値であり、例えばISO感度200といった固定値である。関数gは補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcの値の√2の対数に比例する値を求めるものである。これは、ストロボ撮影ではある撮影距離に存在する被写体を適正にする発光量に対して、撮影距離が√2倍遠い距離にある被写体では露出的に1段アンダーになるという関係による。演算されて得られるISO_STはISO_Bに対して、補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcの値が√2倍大きくなるごとにISO感度で1段大きくなるようになる。ただし、カメラで設定できる撮影ISO感度は上限があるので、ISO_ST自体の上限値はカメラで設定できる撮影ISO感度の上限を超えない。なお、カメラで設定できる撮影ISO感度の上限よりも低い値をISO_ST自体の上限値としてもよい。
ステップS212では、ステップS211で得られたISO感度上限値ISO_STとステップS201で得られた被写体輝度Bv(A)に基づきプログラム線図を設定し、そのプログラム線図に従って撮影露出やストロボ発光有無を決定する。
次に、具体的なプログラム線図例及び補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcによるISO感度上限値ISO_STの変化について図9を用いて説明する。
図9は、ステップS201で得られた被写体輝度Bv(A)を横軸とし、撮影に用いるシャッター速度Tvと絞り値Av及び撮影ISO感度をどういう値に設定するかを例示する図である。
具体的には、被写体輝度Bv(A)が6以上の場合は撮影ISO感度を100としてシャッター速度Tvと絞り値Avとを連続的に変化させて適正露出とする。そして、被写体輝度Bv(A)が5以上6未満の場合は、シャッター速度Tv=1/125、絞り値Av=4.0に固定してISO感度を100〜200の間で変化させて適正露出とする。なお、図9に示すプログラム線図では、被写体輝度Bv(A)が5以上の場合においては自動ストロボ撮影は行わない。
図7で示した処理により決定された補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcの値が第1の閾値未満の場合は、ISO感度上限値ISO_STは最低値ISO_Bと等しくなり、破線で示したような制御を行う。この条件では、被写体輝度Bv(A)が5未満では自動ストロボ撮影を行うこととし、撮影感度は200で固定される。補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcの値が第1の閾値未満の場合は撮影画面内の複数の被写体の被写体距離の差が十分小さい場合であるので、ストロボ光を照射することで撮影画面内の被写体全体を適正露出とすることができるからである。
一方、補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcの値が第1の閾値よりも大きい第2の閾値以上の場合は、ISO感度上限値ISO_STはカメラで設定できる撮影ISO感度の上限値となる。ここでカメラで設定できる撮影ISO感度上限値を800とすると、実線で示したような制御を行う。この条件では、被写体輝度Bv(A)が3未満では自動ストロボ撮影を行うこととし、撮影感度は800で固定される。被写体輝度Bv(A)が3以上5未満の場合は、シャッター速度Tv=1/125、絞り値Av=4.0に固定してISO感度を200〜800の間で変化させて適正露出とする。補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcの値が第2の閾値以上の場合は撮影画面内の複数の被写体の被写体距離の差が十分大きい場合であるので、ストロボ光を照射しても撮影画面内の被写体全体を適正露出とすることが難しい。そのため、なるべく撮影感度を高くして外光により適正露出にする可能性を高くするためにこのような制御を行う。
補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcが第1の閾値以上で第2の閾値未満である場合は、その値に従ってISO感度上限値ISO_STが200〜800の間で変化する。そして、その値に従って自動ストロボ撮影を行うか否かの輝度閾値が決定される。
以上のようにして撮影に用いるシャッター速度Tvと絞り値Av及び撮影ISO感度が決定されると、図6に示したフローチャートのステップS108に移行する。
ステップS107で露出演算およびストロボ発光の有無が決定されると、ステップS108においてレリーズスイッチ49がオンされるのを待つ。所定時間が経過してもレリーズスイッチ49がオンされなければステップS102に戻り、上記ステップを繰り返す。レリーズスイッチ49がオンされるとステップS116へ進む。
ステップS103において、ライブビュー開始スイッチ50がオンされていると判断された場合にはステップS109へ進む。
ステップS109では、第1のモータードライバ47に制御信号を出力して、第1のモーター48を駆動して主ミラー13及び第1の反射ミラー14を跳ね上げる。
次に、ステップS110で、シャッター駆動部42に対して信号出力を行い、メカニカルシャッター10を開放状態とする。これにより撮像素子12には撮影レンズからの光線が入射して撮像が可能となる。続いて、撮像素子12による撮像を行うように信号処理回路43に対して指示を出す。撮像動作が開始されると、周期的に得られる画像を表示部45に逐次表示するようにする。こうしてライブビュー動作が開始される。
ステップS111では、表示部45に表示されるライブビュー画像の明るさや色合いが適切なものとなるように、撮像された画像データより画面各部の輝度情報及び色情報を取得し電荷蓄積時間や色処理の補正を行う。
ステップS112では、画像データから被写体の顔検出処理を行う。この処理では、画像データのなかから目、口の特徴エッジを抽出して人物の顔位置を検知し、さらに目、口を包含する輪郭を検出して、その重心位置を求めるとともに輪郭内の領域の輝度を算出する。算出された重心位置に基づいて撮影画面内の顔位置情報が、輪郭情報に基づいて顔大きさ情報が求められる。撮影画面内に複数の顔が存在する場合は、それぞれの顔検出情報として顔領域の位置情報や大きさ情報を求める。なお、検出された各顔領域の位置情報をFP(m)、大きさ情報をFS(m)とする。mは検出された顔の数による自然数である。このようにして得られた複数の顔領域の大きさ情報FS(m)は、複数の領域の被写体距離に関する情報の一種であり、ステップS112の処理を実行することで、制御部41は複数の被写体距離に関する情報を取得する。
また、ステップS112では、得られた顔領域の位置情報や大きさ情報から主被写体を判断し、その主被写体に対して合焦状態となるように、焦点調整を行うためにレンズ制御部51に対してレンズ駆動命令を出す。このように、複数の被写体から主被写体を判断する判断部として機能する。レンズ制御部51は焦点調節用レンズを駆動するように第2のモータードライバ52に信号を出力して、第2のモーター53を駆動する。そして、画像情報のコントラスト値が最大となるような位置でレンズを停止するようにレンズ制御部51に対してレンズ駆動命令を出す。これにより撮影レンズは主被写体に対して合焦状態となる。焦点調節用レンズを駆動することで距離エンコーダー56の情報が変化するので、各種レンズの情報の更新も行う。。
ステップS113では、本撮影用の露出演算やストロボの自動発光を行うか否かを判定する。ここで、ステップS113における露出演算及びストロボ発光判定について図8のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップS301で、ステップS111にて得られた撮影画面各部の輝度情報を焦点調節時に合焦とさせた領域に重点をおいた所定の重み付け演算を行って撮影画面全体の輝度を算出する。これを被写体輝度Bv(A)とする。
ステップS302では、ステップS112で得られた顔検出情報である顔領域の大きさ情報FS(m)を取得する。ここで、顔領域の位置情報FP(m)が所定領域よりも撮影画面端部にある顔領域の情報や、顔領域の大きさ情報FS(m)が所定範囲より大きいあるいは小さいものは被写体として重要性が低いものとみなして除外する。
次に、ステップS303では、ステップS302にて取得した顔領域の大きさ情報FS(m)が複数あるか否かを判定する。複数ある場合はステップS304へ進み、複数ない場合はステップS306へ進む。なお、ステップS303では、取得した顔領域の大きさ情報FS(m)が複数あるか否かを判定しているが、ステップS302で重要性の低い被写体の顔検出情報を除外せずに、ステップS303で重要性の高い被写体が複数あるか否かを判定してもよい。
ステップS304では、ステップS302で得られた各顔領域の大きさ情報FS(m)から各顔領域の被写体距離を算出する。人物の顔の大きさは年齢や個人差などは当然あるが、生命工学工業技術研究所による設計のための人体寸法データ集によれば日本人の平均的な頭幅は162mmとされている。他方、Humanscale Published by The MIT Press によれば米国人(男)の平均的な頭幅は155mmとされている。こうした統計データから実際の人物の顔の大きさを160mmとし、これと撮影画面上での顔領域の大きさ情報FS(m)との比は、被写体距離と撮影レンズの焦点距離との比と一致することから被写体距離を計算できる。
ステップS305では、ステップS304で得られた各顔領域の被写体距離のうち最大値と最小値との差から被写体の奥行きに関する情報ΔDvcを演算する。顔領域の大きさ情報FS(m)から被写体距離に関する情報を取得した場合は、像ずれ方式の測距方式によるデフォーカス量と異なり、実距離的奥行き情報になっているので補正を行う必要はない。そこで、以下のステップでは、そのままの値を補正後の被写体の奥行きに関する情報ΔDvcとして扱うものとする。一方、ステップS302にて取得された顔領域の大きさ情報FS(m)が複数ない場合、顔大きさ情報FS(m)から被写体の奥行きに関する情報ΔDvcを演算することはできない。そこで、ステップS306では、ステップS210と同様に被写体の奥行きに関する情報ΔDvcとして予め決められた所定値を設定する。なお、この所定値はステップS210で設定する所定値と等しい値であって、固定値であってもよいし、交換レンズ2の焦点距離ごとに比較的撮影頻度が高いと想定される値に変化させてもよい。
その後、ステップS307では、ステップS211と同様に被写体の奥行きに関する情報ΔDvcから撮影時のISO感度上限値ISO_STを次式に従って演算する。
ISO_ST=ISO_B+g(ΔDvc)
そして、ステップS308では、ステップS307で得られたISO感度上限値ISO_STとステップS301で得られた被写体輝度Bv(A)に基づきプログラム線図を設定し、そのプログラム線図に従って撮影露出やストロボ発光の有無を決定する。その後、図6に示したっフローチャートのステップS114に移行する。
ステップS113で露出演算およびストロボ発光の有無が決定されると、ステップS114においてレリーズスイッチ49がオンされるのを待つ。所定時間が経過してもレリーズスイッチ49がオンされなければステップS111に戻り、上記ステップを繰り返す。レリーズスイッチ49がオンされるとステップS115へ進む。
ステップS115では、シャッター駆動部42に対して信号出力を行い、メカニカルシャッター10を閉じてライブビュー動作を終了する。続いて、第1のモータードライバ47に制御信号を出力して、第1のモーター48を駆動して主ミラー13及び第1の反射ミラー14を跳ね上げ状態から一度ダウンさせるとともにメカニカルシャッター10をチャージする。
ステップS116では、ステップS107あるいはステップS113にてストロボを発光させて撮影すると決定されたか否かを判定する。ステップS107あるいはステップS113でストロボを発光させて撮影すると決定された場合はステップS117へ進む。
ステップS117では、測光用センサー26より35分割された各測光領域PD1〜PD35の信号を読み出してA/D変換を行い、撮影画面各部の予備発光直前の輝度情報を取得する。以下では、各測光領域の予備発光直前の輝度情報をP(i)と呼ぶこととする。続いて、ストロボ制御部61に通信してストロボの予備発光を指示する。これにより、ストロボ制御部61は、モニターセンサー37の出力信号に基づきキセノン管34が予め定められた予備発光量だけ発光するようにキセノン管34を発光させる。この予備発光が行われている間の被写体の輝度情報を得るために測光用センサー26より35分割された各測光領域PD1〜PD35の信号を読み出してA/D変換を行い、撮影画面各部の予備発光時輝度情報を取得する。以下では、各測光領域の予備発光時輝度情報をH(i)と呼ぶこととする。なお、、P(i)及びH(i)におけるiは35分割された各測光領域に対応した1〜35のことである。
ステップS118では、ストロボの本発光量を決定する演算を行う。各測光領域の予備発光直前の輝度情報をP(i)と各測光領域の予備発光時輝度情報をH(i)とからストロボの本発光量を決定する。なお、ステップS116にてストロボを発光させて撮影すると決定されなかった場合は、ステップS117及びS118を実行せずに次のステップS119へ進む。
ステップS119では、第1のモータードライバ47に制御信号を出力して、第1のモーター48を駆動して主ミラー13及び第1の反射ミラー14を跳ね上げる。続いて、ステップS107またはステップS103にて決定された絞り値に関する情報をレンズ制御部51に対して出力する。この情報に従って、レンズ制御部51は絞り31を駆動するように第3のモータードライバ54に信号出力して、第3のモーター55を駆動する。これにより撮影レンズは絞り込み状態となる。
ステップS120では、シャッター駆動部42に対して信号出力を行い、メカニカルシャッター10を開放状態とする。これにより撮像素子12には撮影レンズを通過した光線が入射して撮像が可能となる。そして、ステップS107またはステップS113にて決定されたシャッター速度に従って撮像素子12で撮像を行うように信号処理回路43に対して指示を出す。また、ストロボ撮影を行う場合は、この撮像タイミングに同期してストロボ制御部61に対してストロボ光の発光指示を与える。ストロボ制御部61は発光指示に従って、ステップS117にて演算された本発光量となるように、モニターセンサー37の出力信号に基づきキセノン管34を発光させる。これによってストロボ発光を伴った撮像が行われる。撮像が終了すると、シャッター駆動部42に対して信号出力を行い、メカニカルシャッター10を遮光状態とする。これにより撮像素子12に対する撮影レンズを通過した光線が遮断される。
ステップS121では、レンズ制御部51に対して絞り31を開放するように絞り制御情報を出力する。この絞り制御情報に従ってレンズ制御部51は絞り31を駆動するように第3のモータードライバ54に信号出力して、第3のモーター55を駆動する。これにより撮影レンズは絞り開放状態となる。さらに、第1のモータードライバ47に制御信号を出力して、第1のモーター48を駆動して主ミラー13及び第1の反射ミラー14をダウンさせる。
ステップS122では、画像データを撮像素子12から読み出してA/D変換を行い、必要な補正処理や補間処理を行うように信号処理回路43に対して指示を出す。
ステップS123では、信号処理回路43に対して指示を出して画像データに対してホワイトバランス処理を行う。具体的には、画像データにおいて、1画面内を複数に分割し、分割された各領域の色差信号より被写体の白色領域を抽出する。さらに、抽出された領域の信号に基づいて、画面全体の赤チャンネル及び青チャンネルのゲイン補正を行いホワイトバランス調整を行う。
ステップS124では、ホワイトバランス調整が行われた画像データを所定の記録ファイルフォーマットに圧縮変換して記憶手段46に記憶するように信号処理回路43に対して指示を出す。これで一連の撮影シーケンスが終了する。
以上説明したように、撮影画面内の複数の被写体の被写体距離の差が小さい場合は、被写体輝度が暗くなった場合に比較的低感度で被写体輝度が高めの条件でストロボ撮影に切り替えるようにしている。こうすることで、撮影感度を増加させることによるノイズの増加を抑制し、撮影画面内の複数の被写体が存在する場合であっても、それぞれの被写体の露出を良好にすることができる。
一方、撮影画面内の複数の被写体の被写体距離の差が大きい場合は、被写体輝度が暗くなった場合に比較的高感度で被写体輝度が低めの条件でストロボ撮影に切り替えるようにしている。すなわち、撮影画面内の複数の被写体の被写体距離の差の大きさを示す奥行き情報が大きいほど、照明装置を発光させて撮影を行う被写体輝度の閾値を低くし、照明装置を発光させずに撮影する際に設定する撮影感度の上限値を高くしている。こうすることで、近距離側の被写体と遠距離側の被写体とに同じ色温度の光(自然光)が照射された状態で撮影を行う撮影シーンが多くなり、照射光の色温度の違いに起因するホワイトバランス制御による色再現の不自然さを抑制することができる。また、近距離側の被写体と遠距離側の被写体とがともに同じ自然光で照射された状態で撮影を行うので、近距離側の被写体と遠距離側の被写体とを同じような明るさとなるように撮影することができる。また、ストロボ発光時の撮影感度を高くすることで、被写体輝度が暗い場合であってもストロボ光が届かない遠距離側の被写体も自然光により明るく撮影することができる。
なお、本実施例で説明した被写体の奥行きに関する情報ΔDvcの大きさによるプログラム線図の切替えは一例であり、被写体輝度に対して設定されるシャッター速度、絞り値、撮影感度及びストロボ撮影への切替え輝度は、本実施例の値に限定されるものではない。
また、ステップS208にて、被写体までの絶対距離情報Dobjが予め決められた所定範囲から外れる場合には、実際の被写体の奥行きに関する情報よりも補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcが大きな値になるような補正処理を行ってもよい。絶対距離情報Dobjが所定範囲の上限よりも大きい場合というのは、絶対距離情報Dobjの基準となる被写体がかなり遠距離に存在することを表しており、最大発光してもストロボ光が届かない可能性が考えられる。一方、物体距離情報Dobjが所定範囲の下限よりも小さい場合というのは、絶対距離情報Dobjの基準となる被写体がかなり近距離に存在することを表しており、ストロボの制御可能な最小発光量で発光してもオーバー露出になってしまう可能性が考えられる。このような条件では、なるべく高感度で被写体輝度が低めの条件でストロボ撮影に切り替えるようにすることで、良好な画像を撮影することができる。また、絶対距離情報Dobjが所定範囲から離れるほど、実際の被写体の奥行きに関する情報よりも補正された被写体の奥行きに関する情報ΔDvcが大きな値になるような補正処理を行うことで、より多くの撮影シーンで良好な画像を撮影することができる。
また、本実施例では、静止画撮影時に適用した場合を説明したが、動画撮影時に適用しても構わない。例えば、動画撮影時に撮影画面内の被写体の奥行き情報が大きいほど、ビデオライトなどの照明装置の発光の有無を切り替える被写体輝度の閾値を低くするとともに、照明装置を発光させずに撮影する際に設定する撮影感度の上限値を高くしてもよい。
また、照明装置を発光させずに撮影する際に設定する撮影感度の上限値を高くする代わりに、絞り値の下限値を低くする(絞りの上限開口径を広くする)、あるいはシャッター速度の最低速シャッター速度を遅くする(最長露光時間を長くする)ようにしてもよい。
(その他の実施例)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
1 カメラ本体
2 交換レンズ
3 ストロボ装置
10 メカニカルシャッター
12 撮像素子
20 焦点検出用センサー
26 測光用センサー
34 キセノン管41 制御部
43 信号処理部
45 表示部
61 ストロボ制御部

Claims (6)

  1. 照明装置を用いた撮影が可能な撮像装置であって、
    被写体輝度を測定する測光手段と、
    複数の領域の被写体距離に関する情報を取得する取得手段と、
    前記測光手段により測定された被写体輝度が閾値未満の場合に、撮影時に前記照明装置を発光させる発光制御手段とを有し、
    前記発光制御手段は、前記取得手段により取得された基準となる領域の被写体距離及び前記複数の領域の被写体距離の差に基づいて前記閾値を変更し、前記基準となる領域の被写体距離が所定範囲から離れるほど前記閾値を小さくすることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記発光制御手段は、前記複数の領域の被写体距離の差が大きいほど前記閾値を小さくすることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 撮影感度を設定する設定手段を有し、
    前記設定手段は、前記発光制御手段が前記閾値を小さくするほど、前記照明装置を発光させずに撮影する際に設定する前記撮影感度の上限値を高くすることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  4. 複数の焦点検出領域を有し、該複数の焦点検出領域それぞれのデフォーカス量を検出する焦点検出手段を有し、
    前記取得手段が取得する前記複数の領域の被写体距離に関する情報は、前記焦点検出手段により検出された前記複数の焦点検出領域それぞれのデフォーカス量を示す情報を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の撮像装置。
  5. 前記基準となる領域は、前記複数の焦点検出領域のうちの合焦領域であって、
    前記発光制御手段は、前記デフォーカス量が開放絞り値に基づいて決定される焦点深度から外れる領域の被写体距離は用いずに前記閾値を変更することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
  6. 照明装置を用いた撮影が可能な撮像装置の制御方法であって、
    被写体輝度を測定する測光ステップと、
    複数の領域の被写体距離に関する情報を取得する取得ステップと、
    前記測光ステップで測定された被写体輝度が閾値未満の場合に、撮影時に前記照明装置を発光させる発光制御ステップとを有し、
    前記発光制御ステップは、前記取得ステップで取得された基準となる領域の被写体距離及び前記複数の領域の被写体距離の差に基づいて前記閾値を変更し、前記基準となる領域の被写体距離が所定範囲から離れるほど前記閾値を小さくすることを特徴とする撮像装置の制御方法。
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