JP2005094219A - 画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話機などの発光素子の発光制御を効果的に行うことで自然色での撮影を可能とする。
【解決手段】ＲＧＢに対応する発光ダイオードを同時的に発光させることにより、カメラのフラッシュ発光を行う。図示しない受光素子の受光特性に応じて、各発光ダイオードの発光を制御する。たとえば、受光特性に応じて、スイッチＳｗａ、ＳｗｂおよびＳｗｃのＯＮ／ＯＦＦ時間比を調整することにより、各発光ダイオードの発光量を調整できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像撮影時に発光素子をフラッシュ発光させる画像撮影技術、に関する。

デジタルカメラは、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）などの受光素子によって被写体を撮像する。このＣＣＤはフォトダイオードを備え、外光を光電効果によって電荷に変換する。そして、光の強さに応じて発生した電荷によって画像情報の記録、すなわち、撮像がなされる。ＣＣＤそのものは、光の強弱を感知する素子であって、被写体画像の色彩情報を取得できない。

このため、通常、ＣＣＤ１素子につき１色の色フィルターが設けられる。この色フィルターは、たとえば、ＲＧＢ（Red-Green-Blue）などの原色に対応し、その対応する色彩のみを通過させる性質を有する。ＣＣＤと色フィルターを組み合わせることにより、デジタルカメラは、光の強弱に加えて、被写体の色彩情報を取得する。

近年では、ＣＣＤの高画素化に伴い、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Data Assistant）などの電池駆動型の携帯機器でも、デジタルカメラ機能を有するものが増えている。また、これらの機器においては、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode）素子をＬＣＤ（Liquid Crystal Display）のバックライトやフラッシュなどの発光素子として利用しているものも多い。
特開２００２−１１６４８１号公報

被写体画像の色彩情報は、通常、色ごとにＣＣＤ素子の受光感度が異なる。たとえば、青色に対応するＣＣＤ素子と、黄色に対応するＣＣＤ素子では、同じ光量を受光しても、フォトダイオードから発生する電荷は同量とはならない。色フィルターはすべての光を透過するわけではなく、また、色彩によってその透過率が異なるからである。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、受光素子の特性に鑑みて発光素子を駆動することにより、自然光に近いフラッシュ撮影を実現する画像撮影技術を提供することにある。

本発明の画像撮影装置は、それぞれが異なる色に対応する複数の発光素子と、画像撮影ユニットと、これら複数の発光素子をフラッシュ撮影用に駆動する発光回路を備える。そして、この発光回路は、画像撮影ユニットの受光特性に応じて、発光素子の発光量を調整してフラッシュ発光を行う。

本発明によれば、フラッシュ撮影時に、受光素子の特性を踏まえて、自然なフラッシュ撮影を行う上で効果がある。

図１は、本実施の形態におけるデジタルカメラの機能ブロック図である。デジタルカメラ１００は、フラッシュ処理部１１０、撮像処理部１２０、ＬＣＤモニタ１４０、操作部１５０、光センサ部１６０、処理ブロック２００を含む。

撮像処理部１２０は、処理ブロック２００からの指示をうけて撮像処理を行う。撮像処理部１２０は、受光処理部１２２、Ａ／Ｄ変換部１２４および圧縮処理部１２６を含む。受光処理部１２２は被写体からの光を取り込んで結像させ、この結像された像を電気信号に変換する。受光処理部１２２は図示しないレンズとＣＣＤ、色フィルターを含む。Ａ／Ｄ変換部１２４は、この電気信号をＡ／Ｄ変換する。圧縮処理部１２６はＡ／Ｄ変換された被写体の画像データを圧縮処理する。

フラッシュ処理部１１０は処理ブロック２００からの指示をうけてフラッシュ発光制御を行う。操作部１５０は、ユーザが撮像を行い、または各種動作モードを設定するためのパワースイッチ、レリーススイッチ等を含む。ＬＣＤモニタ１４０は、被写体画像のほか、撮像／再生モード、ズーム倍率、日時などを表示する。光センサ部１６０は雰囲気光を感知する。光センサ部１６０は所定方向から所定の量の光を感知をすると、処理ブロック２００にこれを通知する。また、処理ブロック２００は光センサ部１６０により光検出することで、フラッシュ発光が必要か否かを判断する。

処理ブロック２００は、プロセス制御部２１０のほか、撮像モード設定部２２０および通信部２２２を含む。プロセス制御部２１０は、デジタルカメラ１００のプロセス全体を制御する。プロセス制御部２１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１２とメモリ２１４を含む。撮像モード設定部２２０は各種の撮像モードに関する設定を行う。ここでいう撮像モードとは、撮像に関する設定全般を意味する。通信部２２２は外部機器との通信を制御する。デジタルカメラ１００は、デジタルカメラ専用機に限るものではなく、携帯電話機やＰＤＡなどが有するデジタルカメラ機能についても同様であることはいうまでもない。

図２は、発光素子の制御を説明する図である。主として図１のフラッシュ処理部１１０やＬＣＤモニタ１４０にあたる。共用昇圧コンバータ３００は、リチウムイオン電池２３０の電池電圧Ｖｂａｔを入力電圧として、入力電圧をスイッチング方式により昇圧し、予備昇圧電圧Ｖｏｄを出力する。共用昇圧コンバータ３００には青色発光ダイオード４００ａ、緑色発光ダイオード４００ｂが接続され、共用昇圧コンバータ３００から出力される予備昇圧電圧ＶｏｄがこれらのＬＥＤに供給される。各ＬＥＤは、予備昇圧電圧Ｖｏｄをそのまま駆動電圧として利用するか、予備昇圧電圧Ｖｏｄを昇圧または降圧して駆動電圧に変換する。

一方、赤色発光ダイオード４００ｃには、リチウムイオン電池２３０が直接接続される。すなわち、赤色発光ダイオード４００ｃには、予備昇圧電圧Ｖｏｄよりも低い電池電圧Ｖｂａｔで駆動される。赤色発光ダイオード４００ｃの順方向電圧は、青色発光ダイオード４００ａや緑色発光ダイオード４００ｂのそれよりも低いからである。以下、青色発光ダイオード４００ａ、緑色発光ダイオード４００ｂおよび赤色発光ダイオード４００ｃをまとめていうときには、「発光ダイオード４００」とよぶ。

昇圧チョッパ回路３５０は、トランジスタＴｒ１のＯＮ／ＯＦＦ動作により、コイルＬへのエネルギーの蓄積、コイルＬからのエネルギーの放出を行い、電池電圧Ｖｂａｔを昇圧して予備昇圧電圧Ｖｏｄに変換する。昇圧チョッパ回路３５０において、トランジスタＴｒ１がＯＮの期間、コイルＬを経由してドレイン電流が抵抗Ｒ３に流れ、電池電圧ＶｂａｔによってコイルＬに磁気エネルギーが蓄えられる。次に、トランジスタＴｒ１がＯＦＦになると、トランジスタＴｒ１がＯＮの期間にコイルＬに蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーとして放出され、ショットキーバリアダイオードＳＢＤを流れる電流となる。コイルＬで発生する電圧は電池電圧Ｖｂａｔに直列に加算され、平滑用コンデンサＣ１により安定化され、予備昇圧電圧Ｖｏｄとして出力される。

昇圧チョッパ回路３５０が出力する予備昇圧電圧Ｖｏｄの昇圧率は、スイッチとして動作するトランジスタＴｒ１のＯＮ／ＯＦＦの時間比により決まる。ＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）回路３３０は、このスイッチのＯＮ／ＯＦＦの時間比を作り出す回路である。スイッチのＯＮ／ＯＦＦの切り替え周期をＴ、スイッチのＯＮの時間をＴｏｎとすると、ＰＷＭ回路３３０は、デューティＴｏｎ／Ｔのパルス信号を発生する。ドライバ３４０は、ＰＷＭ回路３３０が発生するパルス信号に応じて、トランジスタＴｒ１をＯＮ／ＯＦＦさせる。すなわち、パルス信号がＨレベルであれば、トランジスタＴｒ１はＯＮし、パルス信号がＬレベルであれば、トランジスタＴｒ１はＯＦＦする。

ＰＷＭ回路３３０が発生するパルス信号のパルス幅は誤差増幅器３０２の出力に応じて変化する。誤差増幅器３０２は、基準電圧源からの基準電圧Ｖｒｅｆと、予備昇圧電圧Ｖｏｄを２つの分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧することにより得られる検出電圧Ｖｓとを比較し、基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧Ｖｓの誤差を増幅してＰＷＭ回路３３０にフィードバックする。ＰＷＭ回路３３０は、誤差増幅器３０２の出力に応じてスイッチのＯＮ時間幅Ｔｏｎを制御することにより、パルス信号のパルス幅を変調し、フィードバック制御により検出電圧Ｖｓを基準電圧Ｖｒｅｆに一致させる。

発光ダイオード４００は、ＬＣＤモニタ１４０のバックライトとなる。また、発光ダイオード４００は、フラッシュ撮影時のフラッシュライトにもなる。スイッチ４１４は図示しない外部からの信号に応じて、ＯＮ／ＯＦＦされる。スイッチ４１４は、バックライト発光制御のためのＰＷＭ回路４１０により発光ダイオード４００が制御されるようにスイッチする。青色発光ダイオード４００ａ、緑色発光ダイオード４００ｂおよび赤色発光ダイオード４００ｃの発光量が同等となるように発光させれば、白色光が生成される。ＰＷＭ回路４１０は、青色発光ダイオード４００ａ、緑色発光ダイオード４００ｂおよび赤色発光ダイオード４００ｃに供給される電流を制御することにより、それぞれの発光量を個別に制御する。また、図示しない外部からの信号に応じて、スイッチ４１４をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、各発光ダイオード４００の発光量を個別に制御できる。

発光制御回路５００は、青色発光ダイオード４００ａ、緑色発光ダイオード４００ｂおよび赤色発光ダイオード４００ｃをフラッシュ撮影時のフラッシュライトとして発光させるための回路である。本発明は、発光ダイオード４００を同時的に制御してフラッシュ発光させる際の制御方法に関するが、その制御方法については図３以降に関連して詳述する。

本実施の形態における画像撮影装置は、それぞれが異なる色に対応する複数の発光素子と、画像撮影ユニットと、画像撮影ユニットによる撮影を行うときに、前記発光素子を撮影フラッシュ用に高輝度発光させるために、前記複数の発光素子を駆動するためのパラメータをそれぞれ保持するメモリと、パラメータを読み出して、当該パラメータにしたがって前記複数の発光素子を駆動する発光回路を備え、そのパラメータは、画像撮影ユニットの受光特性を打ち消すような値に設定されている。

ここで、発光制御回路５００が青色発光ダイオード４００ａ、緑色発光ダイオード４００ｂおよび赤色発光ダイオード４００ｃを同時的に制御して発光させ、その各色を合成することにより白色光のフラッシュを生成したとする。しかし、先述のように、ＲＧＢに対応するＣＣＤ素子がそれぞれ同等の光量を受光したとしても、ＣＣＤ素子におけるフォトダイオードから発生する電荷は同量とは限らない。たとえば、青色に対応するＣＣＤ素子の受光感度が他の色彩に対応するＣＣＤ素子の受光感度よりも大きい場合には、白色（自然色）のフラッシュ光による撮影をしても、実際の撮影画像は青味がかった画像となる。

したがって、本発明者は、発光ダイオード４００を駆動してフラッシュ撮影を行うときに、純粋な白色光のフラッシュではなく、このＣＣＤの受光特性が打ち消されるように発光ダイオード４００の発光量を制御することにより、より自然な撮影画像を取得できることに想到した。上述の例に関連していえば、青色発光ダイオード４００ａに比べて、緑色発光ダイオード４００ｂや赤色発光ダイオード４００ｃの発光量を大きくさせればよいことになる。青色発光ダイオード４００ａの発光量が少なくても、ＣＣＤ素子の青色光に対する受光感度が大きいため、受光素子の特性を発光素子の発光量調整で相殺することになるからである。この結果として、自然色に近い撮影画像を取得できる。

従来、発光素子の制御については、その発光性能の向上に開発の主眼がおかれてきた。本発明は、受光素子の特性に鑑みて、発光素子の発光量を調整するという観点に主眼点を移している。受光素子の特性は、工場出荷時などにおいて、実験によってパラメータ化してもよい。

このパラメータは、画像撮影ユニットが受光する色ごとの受光特性におけるばらつきを平準化するような値に設定されてもよい。また、この画像撮影装置は、それぞれが異なる色に対応する複数の発光素子と、画像撮影ユニットと、発光素子を撮影フラッシュ用に高輝度発光させる発光回路を備え、その発光回路は、画像撮影ユニットが受光する色ごとの受光特性におけるばらつきを平準化するように、複数の発光素子の発光量を調整して駆動してもよい。

図３は、発光制御回路５００の構成を示す図である。青色発光ダイオード４００ａ、緑色発光ダイオード４００ｂおよび赤色発光ダイオード４００ｃには、それぞれスイッチＳｗａ、ＳｗｂおよびＳｗｃが接続されている（以下、これらのスイッチをまとめていうときには「スイッチＳｗ」とよぶ）。さらに、スイッチＳｗａ、ＳｗｂおよびＳｗｃには、それぞれトランジスタＴｒａ、ＴｒｂおよびＴｒｃが接続されている（以下、これらのトランジスタをまとめていうときには「トランジスタＴｒ」とよぶ）。同図に示すトランジスタＴｒは、Ｎ−ＭＯＳ（Negative-Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。

トランジスタＴｒａ、ＴｒｂおよびＴｒｃには、それぞれ抵抗Ｒａ、ＲｂおよびＲｃが接続されている（以下、これらの抵抗をまとめていうときには「抵抗Ｒ」とよぶ）。また、トランジスタＴｒａ、ＴｒｂおよびＴｒｃにはオペアンプＡａ、ＡｂおよびＡｃが接続される（以下、これらのオペアンプをまとめていうときには「オペアンプＡ」とよぶ）。オペアンプＡａ、ＡｂおよびＡｃのプラス入力には、それぞれ可変定電圧源Ｖｃａ、ＶｃｂおよびＶｃｃが接続される（以下、これらの可変定電圧源をまとめていうときには「可変定電圧源Ｖｃ」とよぶ）。また、オペアンプＡａ、ＡｂおよびＡｃのマイナス入力には、それぞれ抵抗Ｒａ、ＲｂおよびＲｃが接続される。

青色発光ダイオード４００ａの制御を例にとってフラッシュ発光制御の方法について説明する。同図に示すように、抵抗Ｒａの一端はグラウンド接地されており、その電位は理想的にはゼロである。抵抗Ｒａのもう一端は、オペアンプＡａの性質により、理想的には可変定電圧源Ｖｃａの設定電位と同じになる。トランジスタＴｒａがオンである場合において、スイッチＳｗａがオンとなれば発光ダイオード４００ａには所定量の電流が供給され、発光する。緑色発光ダイオード４００ｂや赤色発光ダイオード４００ｃの制御についても同様である。

以下、撮像処理部１２０における受光素子の受光特性に応じて、各発光ダイオード４００の発光量を調整するさまざまな方法について説明する。

１．図示しないＰＷＭ回路などの制御回路により、スイッチＳｗのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、各発光ダイオード４００の発光量を調整できる。先述のように、受光素子の受光特性に応じたパラメータをメモリ２１４に記録させ、この図示しない制御回路が、そのパラメータに応じて、スイッチＳｗのＯＮ／ＯＦＦの時間比をそれぞれ調整してもよい。

２．抵抗Ｒのそれぞれの抵抗値に応じて、各発光ダイオード４００に供給される電流は変化する。したがって、ＲＧＢに対応する受光素子の受光特性に応じて、抵抗Ｒのそれぞれの抵抗値を調整すれば、各発光ダイオード４００の発光量を調整できる。

３．可変定電圧源Ｖｃのそれぞれの設定電圧に応じて、各発光ダイオード４００に供給される電流は変化する。したがって、ＲＧＢに対応する受光素子の受光特性に応じて、各可変定電圧源Ｖｃの設定電圧を調整すれば、各発光ダイオード４００の発光量を調整できる。

４．可変定電圧源Ｖｃのそれぞれの設定電圧を図示しないＰＷＭ回路などの制御回路により制御することによりトランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦをそれぞれ制御してもよい。これにより、各発光ダイオード４００の発光量を調整できる。先述のように、受光素子の受光特性に応じたパラメータをメモリ２１４に記録させ、この図示しない制御回路が、そのパラメータに応じて、トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦの時間比をそれぞれ調整してもよい。

図４は、ある実施の形態において、発光素子を駆動する回路をワンチップ化した発光制御ＩＣ６００の構成を示す図である。発光制御ＩＣ６００は、インターフェース回路５０６、ＩＲＥＦ回路５０２、ＶＲＥＦ回路５０４を含む。

インターフェース回路５０６は、ＣＰＵ２１２から信号を入力され、ＣＰＵ２１２へ信号を出力する。ＩＲＥＦ回路５０２とＶＲＥＦ回路５０４は、それぞれ基準となる電流と基準となる電圧を生成する。ＶＲＥＦ回路５０４で生成されたＶｒｅｆは、誤差増幅器３０２に入力される。

以上、実施の形態によれば、受光素子の受光特性に応じて、発光素子の発光量を調整できる。とくに、受光素子が受光する色ごとの受光特性に応じて、発光素子の発光する色ごとの発光量を制御するため、フラッシュ撮影時に、自然色に近い撮影が可能となる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本実施の形態におけるデジタルカメラの機能ブロック図である。 発光素子の制御を説明する図である。 発光制御回路の構成を示す図である。 発光素子を駆動する回路をワンチップ化した発光制御チップを示す図である。

符号の説明

１００ デジタルカメラ、１１０ フラッシュ処理部、１２０ 撮像処理部、１２２ 受光処理部、１４０ ＬＣＤモニタ、２１０ プロセス制御部、２３０ リチウムイオン電池、３００ 共用昇圧コンバータ、４００ 発光ダイオード、５００ 発光制御回路、６００ 発光制御ＩＣ。

Claims (3)

1. それぞれが異なる色に対応する複数の発光素子と、
   画像撮影ユニットと、
   前記画像撮影ユニットによる撮影を行うときに、前記発光素子を撮影フラッシュ用に高輝度発光させるために、前記複数の発光素子を駆動するためのパラメータをそれぞれ保持するメモリと、
   前記パラメータを読み出して、当該パラメータにしたがって前記複数の発光素子を駆動する発光回路と、
   を備え、
   前記パラメータは、前記画像撮影ユニットの受光特性を打ち消すような値に設定されていることを特徴とする画像撮影装置。
2. 前記パラメータは、前記画像撮影ユニットが受光する色ごとの受光特性におけるばらつきを平準化するような値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像撮影装置。
3. それぞれが異なる色に対応する複数の発光素子と、
   画像撮影ユニットと、
   前記発光素子を撮影フラッシュ用に高輝度発光させる発光回路と、
   を備え、
   前記発光回路は、前記画像撮影ユニットが受光する色ごとの受光特性におけるばらつきを平準化するように、前記複数の発光素子の発光量を調整して駆動することを特徴とする画像撮影装置。

Images