JP2011114442A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】逆光状態を適切に判定する電子カメラを提供すること。
【解決手段】電子カメラは、撮像素子２と、撮像素子２で得られる画像の異なる領域においてそれぞれ輝度情報を検出する輝度検出手段１２と、被写体を照明する発光装置１７へ発光を指示する発光指示手段１２と、輝度検出手段１２で検出された輝度情報に基づいて、発光指示がされない場合に撮像素子２で得られた第１画像の明部領域および暗部領域間について第１輝度差を算出し、第１画像の暗部領域と発光指示がされた場合に撮像素子２で得られた第２画像における第１画像の暗部領域に対応する領域との間について第２輝度差を算出し、第１輝度差および第２輝度差に基づいて逆光状態か否かを判定する判定手段１２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子カメラに関する。

撮影画面内を複数の領域に分割し、分割された領域ごとの輝度状態に基づいて逆光か否かを判定する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−４４４９号公報

従来技術では、低輝度な被写体の場合に逆光状態と誤って判定する場合があった。

本発明による電子カメラは、撮像素子と、撮像素子で得られる画像の異なる領域においてそれぞれ輝度情報を検出する輝度検出手段と、被写体を照明する発光装置へ発光を指示する発光指示手段と、輝度検出手段で検出された輝度情報に基づいて、発光指示がされない場合に撮像素子で得られた第１画像の明部領域および暗部領域間について第１輝度差を算出し、第１画像の暗部領域と発光指示がされた場合に撮像素子で得られた第２画像における第１画像の暗部領域に対応する領域との間について第２輝度差を算出し、第１輝度差および第２輝度差に基づいて逆光状態か否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明による電子カメラでは、適切に逆光状態を判定できる。

本発明の一実施の形態による電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。 撮影処理の流れを説明するフローチャートである。 逆光判定処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。図１において、電子カメラは、レンズユニット１と、撮像素子２と、Ａ／Ｄ変換器３と、メモリ４と、画像処理回路５と、コントロール回路８と、ＣＰＵ１２と、モータ１３と、フォーカス制御機構１４と、ＬＣＤモニタ１５と、操作部材１６と、発光装置１７とを有し、外部記憶回路６が着脱可能に構成される。

レンズユニット１は、不図示のフォーカシングレンズを含む。フォーカシングレンズは、レンズユニット１を通過した光束による被写体像が撮像素子２の撮像面上に結像するように焦点位置を調節するレンズである。モータ１３がフォーカス制御機構１４を駆動することにより、フォーカス制御機構１４がフォーカシングレンズを光軸方向に進退移動させる。モータ１３は、ＣＰＵ１２から出力されるレンズ駆動信号によって駆動される。

撮像素子２は、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。撮像素子２は、撮像面上の被写体像を撮像し、各画素に対応する光電変換信号を出力する。撮像素子２から出力される光電変換信号は、各画素に入射される光の強さに応じてその信号レベルが異なる。コントロール回路８は、撮像素子２の駆動に必要なタイミング信号を生成して撮像素子２へ供給する。

撮像素子２の撮像面にはカラーフィルタ２Ａが設けられており、撮像素子２は該カラーフィルタ２Ａを通して受光した光電変換信号を出力する。たとえば、撮像素子２の画素位置にＲ，Ｇ，Ｂ色のフィルタが配設されることにより、Ｒ色のフィルタを通して受光した画素からはＲ色成分の光に対応する光電変換信号が出力され、Ｇ色のフィルタを通して受光した画素からはＧ色成分の光に対応する光電変換信号が出力され、Ｂ色のフィルタを通して受光した画素からはＢ色成分の光に対応する光電変換信号が出力される。

本実施形態の電子カメラは、撮像素子２による光電変換信号を撮影画像記録用、測光演算用（後述する逆光判定を含む）および焦点評価値算出用に用いる。撮像素子２から出力された光電変換信号は、Ａ／Ｄ変換器３によってディジタル信号に変換される。変換後のディジタルデータはバッファ用のメモリ４に格納される。画像処理回路５は、メモリ４に格納された画像データに対して所定の方式（たとえば、ＪＰＥＧ）で圧縮処理を施し、圧縮処理後の画像データを外部記憶回路６に記憶させる。画像処理回路５は、外部記憶回路６に記録されている圧縮データを読み出して伸長する際の伸長処理も行う。外部記憶回路６は、たとえば、メモリカードなどのデータストレージ部材によって構成される。ＬＣＤモニタ１５は、カメラ本体の背面に配設される。ＬＣＤモニタ１５は、撮影画像やスルー画像などを再生表示する。

ＣＰＵ１２は、ＡＥ／ＡＷＢ回路７と、検波フィルタ９と、積算回路１０と、ＡＦ回路１１とを含む。ＣＰＵ１２は、コントロール回路８およびメモリ４などと接続され、電子カメラの自動焦点検出(ＡＦ)や自動露出(ＡＥ)、ホワイトバランス調整(ＡＷＢ)などの各種演算とカメラ動作のシーケンス制御とを行う。ＡＥ演算では、たとえば、撮像素子２による光電変換信号を用いて、撮影画面の分割領域ごとに輝度情報を算出するとともに、逆光状態か否かを判定する。ＣＰＵ１２はさらに、算出した輝度情報を用いて公知の露出演算を行い、制御撮像感度Ｓｖ、制御絞りＡｖおよび制御シャッター秒時Ｔｖ、および発光装置１７による照明の要否、照明要の場合の発光量を決定する。

発光装置１７は、キセノン管またはＬＥＤを光源として構成され、ＣＰＵ１２からの指示に応じた光量およびタイミングで発光し、被写体を照明する。

ＣＰＵ１２には、操作部材１６から各種操作信号が入力される。ＣＰＵ１２は、操作部材１６から入力される操作信号に応じて、電子カメラのＡＦ制御、ＡＥ制御、ＡＷＢ制御などのカメラ制御を行う。

ＡＥ／ＡＷＢ回路７は、公知の露出演算やホワイトバランス調整処理を行う。ホワイトバランス調整処理は、メモリ４に格納されている画像データに対して行われる。

検波フィルタ９は、メモリ４に格納されている画像処理前の画像データのうち、焦点検出用の領域（フォーカスエリア）に対応する画像データから高周波数成分を抽出するフィルタである。検波フィルタ９によるフィルタ処理後の画像データは、フィルタ処理前の画像データに比べて、所定帯域の周波数成分、具体的には低周波数成分、とくに直流成分が除去されている。

積算回路１０は、フォーカスエリアに含まれる画素に対応する画像データであって、検波フィルタ９によってフィルタリングされた画像データを積算する。なお、高周波数成分による差分を積算するために、画像データの絶対値を積算する。

ＡＦ回路１１は、積算回路１０による積算値を用いて焦点評価値を得る。焦点評価値の演算は、たとえば、フォーカシングレンズを可動端の一方（たとえば至近端）から他方（無限遠端）へ向けて移動させながら行う。ＡＦ回路１１は、このようにして得られる焦点評価値カーブの最大点に対応する合焦点を算出する。合焦点は、撮像素子２によって撮像される被写体像のエッジのボケをなくし、画像のコントラストを最大にするレンズ位置である。合焦点の位置は、カメラから主要被写体までの距離に応じて異なる。

上記の焦点評価値算出処理は、撮影画面内に設けられたフォーカスエリアに対応させて行う。一般に、フォーカスエリアを画面内のどこに設定するかは、撮影者が操作部材１６を操作してフォーカスエリア位置を指示する方式や、ＣＰＵ１２が所定の被写体に対応するフォーカスエリアを自動的に設定する方式などがある。

本実施形態では、フォーカスエリアを自動的に設定する方式に切換えられた電子カメラが、所定の被写体に対応させてフォーカスエリアを設定する場合の動作を中心に説明する。この場合のＣＰＵ１２は、撮像素子２によって取得されたスルー画像に基づいて、主要被写体（たとえば、人物の顔）が存在する位置を検出する。そして、検出位置に対応する所定範囲をフォーカスエリアとする。画像における「顔領域」の検出は、公知の検出手法を用いる。なお、主要被写体として「顔」の代わりに他の対象（たとえば、花など）を選択できるように構成してもよい。

スルー画像は、撮影前に所定の時間間隔（たとえば３０コマ／毎秒）で撮像されるモニタ用画像のことをいう。スルー画像用の画像データは、所定時間ごとにフレーム単位でメモリ４に格納される。画像処理回路５がメモリ４に格納されている画像データを逐次読出して表示用データを生成し、ＬＣＤモニタ１５が表示データによる再生画像を逐次表示する（スルー画表示）。

＜撮影処理＞
上記電子カメラが行う撮影処理の流れについて、図２に例示するフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ１２は、操作部材１６を構成する不図示のレリーズボタンが半押し操作された場合に、図２による処理を起動させる。図２のステップＳ１において、ＣＰＵ１２はスルー画表示を開始させてステップＳ２へ進む。ステップＳ２において、ＣＰＵ１２は、スルー画像に基づいて高輝度領域および低輝度領域間の輝度差を算出する。具体的には、スルー画面を複数の領域に分割し、複数の領域ごとに各領域を代表する輝度を算出する。そして、代表輝度のうち最大値と最小値の差を高輝度領域と低輝度領域との輝度差とする。

ステップＳ３において、ＣＰＵ１２は、ステップＳ２で算出した輝度差が所定の判定閾値以上か否かを判定する。ＣＰＵ１２は、輝度差が判定閾値以上の場合にステップＳ３を肯定判定してステップＳ５へ進む。ＣＰＵ１２は、輝度差が判定閾値未満の場合にステップＳ３を否定判定してステップＳ４へ進む。ステップＳ３を否定判定する場合は、逆光判定をするまでもなく、逆光補正を行わない。

ステップＳ５において、ＣＰＵ１２は、逆光判定処理を行ってステップＳ６へ進む。逆光判定処理の詳細については後述する。ステップＳ６において、ＣＰＵ１２は、逆光補正可能か否かを判定する。ＣＰＵ１２は、発光装置１７の発光可能の場合（たとえば、発光準備が整っている）にステップＳ６を肯定判定してステップＳ７へ進む。ＣＰＵ１２は、電池残量不足など発光できない場合にはステップＳ６を否定判定し、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ７において、ＣＰＵ１２は、逆光補正設定をしてステップＳ４へ進む。逆光補正設定をした場合のＣＰＵ１２は、次ステップの撮影処理において発光装置１７を発光させる。

ステップＳ４において、ＣＰＵ１２は撮影処理を行う。具体的には、ピント合わせ（ＡＦ処理）を行うとともに最新のスルー画像に基づいて露出演算を行って得られる制御撮像感度Ｓｖ、制御絞りＡｖおよび制御シャッター秒時Ｔｖにて撮影を行う。逆光補正設定されている場合、および逆光補正設定されていなくても上記露出演算で撮影補助光が必要と判断した場合には、該露出演算で決定された発光量で発光装置１７を発光させる（本発光）。ＣＰＵ１２は、取得した画像データを外部記憶回路６に記憶させると図２による処理を終了する。

＜逆光判定処理＞
逆光判定処理の詳細について、図３に例示するフローチャートを参照して説明する。図３のステップＳ５１において、ＣＰＵ１２は、低輝度領域の情報をメモリに記憶（保持）させてステップＳ５２へ進む。情報には、低輝度領域の代表輝度値と、低輝度領域に含まれる画素信号の色情報（たとえば、Ｇ色成分とＢ色成分の信号比率（Ｇ／Ｂ）、およびＧ色成分とＲ色成分の信号比率（Ｇ／Ｒ））を含む。ステップＳ５２において、ＣＰＵ１２は、発光装置１７を逆光判定用に小光量（たとえば、ガイドナンバ＝２）で発光させてステップＳ５３へ進む（予備発光）。

ステップＳ５３において、ＣＰＵ１２は、逆光判定用の発光時に取得（撮像）されたスルー画像と、ステップＳ５１にてメモリ４に保持されている低輝度領域の情報とを比較してステップＳ５４へ進む。

ステップＳ５４において、ＣＰＵ１２は、逆光判定用の発光時に取得（撮像）されたスルー画像が非発光時に取得されたスルー画像に比べて輝度や色の変化が生じているか否かを判定する。ＣＰＵ１２は、ステップＳ５３での比較結果が所定の輝度変化量を超える、および所定の色変化量を超えるの少なくとも一方に該当する場合は、ステップＳ５４を肯定判定してステップＳ５６へ進む。ＣＰＵ１２は、いずれにも該当しない場合にはステップＳ５４を否定判定してステップＳ５５へ進む。色変化量は、上述した（Ｇ／Ｂ）および（Ｇ／Ｒ）の変化で判断する。

ステップＳ５５へ進む場合は、逆光状態でない可能性が高い場合、または逆光状態にあるとしても低輝度領域の被写体が照明光の届かない距離にあって当該逆光状態の補正（改善）が困難である場合に相当する。そこでＣＰＵ１２は、ステップＳ５５において、逆光補正無しを決定して図３による処理を終了する。

ステップＳ５６へ進む場合は、逆光状態にある可能性が高いものの、小光量の照明光によって低輝度領域の輝度が高まるので、逆光状態を補正（改善）できる場合に相当する。そこでＣＰＵ１２は、ステップＳ５６において、逆光判定用の発光時に取得（撮像）されたスルー画像から顔領域が検出できるか否かを判定する。ＣＰＵ１２は、顔領域を検出した場合にステップＳ５６を肯定判定してステップＳ５９へ進む。ＣＰＵ１２は、顔領域を検出しない場合にはステップＳ５６を否定判定し、ステップＳ５７へ進む。

ステップＳ５７へ進む場合は顔領域が見つからない場合である。この場合のＣＰＵ１２は、ステップＳ５７において、補正可能な逆光状態と判定してステップＳ５８へ進む。ステップＳ５８において、ＣＰＵ１２は、逆光補正を行う決定をして図３による処理を終了する。なお、この場合にはステップＳ５４において輝度や色の変化が生じていると判定された領域が適正露出となるように逆光補正をし、当該領域に含まれる至近被写体を対象にピント合わせ（ＡＦ処理）を行う決定をする。

ステップＳ５９へ進む場合は顔領域が見つかっている場合である。この場合のＣＰＵ１２は、ステップＳ５９において、顔領域を対象にピント合わせ（ＡＦ処理）を行う決定をしてステップＳ６０へ進む。ステップＳ６０において、顔領域が適正露出となるように逆光補正を行う決定をして図３による処理を終了する。

以上説明したの実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子カメラは、撮像素子２と、撮像素子２で得られる画像の異なる領域においてそれぞれ輝度情報を検出し、被写体を照明する発光装置１７へ逆光判定用の発光を指示し、検出した輝度情報に基づいて、当該発光指示がされない場合に撮像素子２で得られた第１画像の明部領域および暗部領域間について第１輝度差を算出し、第１画像の暗部領域と発光指示がされた場合に撮像素子２で得られた第２画像における第１画像の暗部領域に対応する領域との間について第２輝度差を算出し、第１輝度差および第２輝度差に基づいて逆光状態か否かを判定するＣＰＵ１２を備えるようにしたから、適切に逆光状態を判定できる。また、逆光状態でない低輝度被写体の場合や、逆光状態であっても暗部領域の被写体へ発光装置１７による照明光が届かない場合と区別できる。

（２）ＣＰＵ１２はさらに、撮像素子２で得られる画像の異なる領域においてそれぞれ色情報を検出し、第１画像の暗部領域と第２画像における第１画像の暗部領域に対応する領域との間についての色情報差を算出し、該色情報差に基づいて逆光状態か否かを判定するようにした。これにより、第２輝度差のみでは判定できない場合にも色情報差に基づいて判定し得るようになる。

（３）発光装置１７への逆光判定用の発光指示を撮影前に行うとともに、ＣＰＵ１２によって逆光状態が判定された場合は、本発光指示を撮影時に行うように制御した。逆光状態か否かの判定に用いる逆光判定用発光を撮影前に行うことで、当該発光が撮影画像に及ぼす影響を抑えることができる。また、本発光によって逆光状態の暗部領域を適切に補正できる。

（４）ＣＰＵ１２は、逆光状態を判定する場合に、撮像素子２で得られる画像における第１画像の暗部領域に対応する領域を露出演算またはレンズユニット１についての焦点検出演算の対象にするようにしたので、逆光補正する暗部領域について適正露出を得るとともにピント合せを行える。

（変形例１）
上述したステップＳ５４において、ステップＳ５３での比較結果が所定の輝度変化量を超える、および所定の色変化量を超えるの少なくとも一方に該当する場合に肯定判定をした。この代わりに、輝度変化のみに基づいて判定を行うようにしてもよい。すなわち、逆光判定用の予備発光時に取得（撮像）されたスルー画像が非発光時に取得されたスルー画像に比べて所定値以上の輝度差を有する（すなわち変化量が所定値以上）場合に肯定判定を行う。

（変形例２）
上記実施形態では、ステップＳ５９において顔領域を対象にピント合わせ（ＡＦ処理）を行う決定をしたが、この代わりに、撮影距離が２mの被写体にピントが合うようにフォーカスレンズを移動させる決定をしてもよい。逆光判定用のガイドナンバー２の光で低輝度領域の輝度が高まるということは、電子カメラから２m以内に主要被写体が存在する可能性が高い。いわゆる「置きピン」にすることで、焦点評価値カーブの最大点に対応する合焦点を算出する処理を省略できる。

（変形例３）
逆光判定用の予備発光時に取得（撮像）されたスルー画像のデータに対し、異なるゲインをかけることによってＩＳＯ感度が異なる複数の画像を算出するようにしてもよい。ＩＳＯ感度を段階的に変えて判定することにより、逆光判定用の光が届く／届かないの境界（本例の場合は２m）近傍に被写体が存在する場合の判定精度を高めることができる。具体的には、当初設定されていたＩＳＯ感度において、逆光判定用の予備発光時に取得（撮像）されたスルー画像が非発光時に取得されたスルー画像に比べて輝度や色の変化が生じていないと判定される場合であっても、ＩＳＯ感度を高くすると信号レベルが高くなることから、輝度や色の変化が生じていると判定できる場合がある。

（変形例４）
ＩＳＯ感度が段階的に異なる複数の画像を算出した場合に、逆光判定用の光が届く／届かないの境界がどのＩＳＯ感度に対応しているかに応じて、主要被写体までの距離を推定するようにしてもよい。たとえば、当初設定されていたＩＳＯ感度において逆光判定用の光の有無で輝度や色の変化が生じていると判定される場合であっても、ＩＳＯ感度を低くすると信号レベルが低くなることから、輝度や色の変化が生じていない状態が得られる。この場合に、当初のＩＳＯ感度からの低下率を用いて主要被写体までの距離を推定し、この推定距離の被写体にピントが合うようにフォーカスレンズを移動させる決定をする。

（変形例５）
発光装置１７を小光量（たとえば、ガイドナンバー２）で発光させて逆光判定用の光源として用いる例を説明したが、ＡＦ処理時に主要被写体を照明するＡＦ補助光源を有する場合には、ＡＦ補助光を逆光判定用の光源として用いることもできる。

以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではなく、たとえば、発光装置１７を電子カメラと別の外部発光装置で構成してもよい。

１…レンズユニット
２…撮像素子
５…画像処理回路
１２…ＣＰＵ
１６…操作部材
１７…発光装置

Claims (4)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子で得られる画像の異なる領域においてそれぞれ輝度情報を検出する輝度検出手段と、
   被写体を照明する発光装置へ発光を指示する発光指示手段と、
   前記輝度検出手段で検出された輝度情報に基づいて、前記発光指示がされない場合に前記撮像素子で得られた第１画像の明部領域および暗部領域間について第１輝度差を算出し、前記第１画像の前記暗部領域と前記発光指示がされた場合に前記撮像素子で得られた第２画像における前記第１画像の前記暗部領域に対応する領域との間について第２輝度差を算出し、前記第１輝度差および前記第２輝度差に基づいて逆光状態か否かを判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする電子カメラ。
2. 請求項１に記載の発明による電子カメラにおいて、
   前記撮像素子で得られる画像の異なる領域においてそれぞれ色情報を検出する色情報検出手段をさらに備え、
   前記判定手段はさらに、前記第１画像の前記暗部領域と前記第２画像における前記第１画像の前記暗部領域に対応する領域との間についての色情報差を算出し、該色情報差に基づいて逆光状態か否かを判定することを特徴とする電子カメラ。
3. 請求項１または２に記載の発明による電子カメラにおいて、
   前記発光装置への発光指示を撮影前に行うとともに、前記判定手段によって逆光状態が判定された場合は本発光指示を撮影時に行うように前記発光指示手段を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする電子カメラ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明による電子カメラにおいて、
   前記制御手段は、前記判定手段によって逆光状態が判定された場合に、前記撮像素子で得られる画像における前記第１画像の前記暗部領域に対応する領域を露出演算または撮影光学系の焦点検出演算の対象にすることを特徴とする電子カメラ。

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