JP4300936B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。詳しくは、特定色の被写体に対して最適な発光量でフラッシュ撮影できる撮像装置に関するものである。

従来技術において、低輝度の被写体を撮影するときには、撮像装置に入射する光量の不足を補うため、閃光装置を発光させて撮影（以下、フラッシュ撮影）を行っており、閃光装置の発光量は、被写体までの距離によって決定されている。

被写体までの距離は、オートフォーカス（ＡＦ）機能で用いられている被写界深度の情報に基づいて算出しているが、焦点距離が短いとき（ズームレンズが広角側）は被写界深度が深く、正確な被写体距離情報が得られないといった問題がある。

そこで、この問題を解決するため、画像を撮影する前に閃光装置を予備発光させ、被写体からの反射光を検出・分析することで、撮影時の発光量（以下、本撮影の発光量）を算出するという技術（以下、プリ調光）が存在する。

プリ調光では、撮影した画像の有効画枠を所定面積のブロックに分割し、分割したブロック（以下、検波枠）ごとに予備発光時の被写体からの反射光量を検出する。各検波枠には、有効画枠の中央部の被写体、面積の大きい被写体、距離が近い被写体などが主要被写体である可能性が高い、というような特性に基づいて、この特性に合致するような検波枠に大きな値の重み係数値を与え、各検波枠に与えられた重み係数値と検出した反射光量に基づいて本撮影の発光量を算出するものである。

また、人物などをフラッシュ撮影するとき、主要な被写体を判別し、どの被写体に対してフラッシュの発光量を合わせるのかを装置で認識することができないという問題もある。

そこで、フラッシュを発光しないで撮影した非フラッシュ画像と、フラッシュを発光して撮影したフラッシュ画像とを撮影して両画像を比較し、赤目領域検出部でフラッシュ画像中における赤目領域を検出する。そして、人物領域検出部によって赤目検出部で検出した赤目領域近傍の肌色領域を抽出することによって、画像中の人物を検出する装置、及び方法が考案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−３０６４７号公報（第６−８頁、図６、図９）

しかしながら、フラッシュ撮影する場合、人物など主要となる被写体が適正露光になるような発光量で閃光装置を発光させることが好ましいが、撮影するときの背景の反射率の違いによって被写体に対する適正な露光が行われないことがある。

例えば、図１０に示すように、画枠１００Ａの同じ位置に被写体である同一人物が存在し、一方は背景の反射率が低く（図１０（ａ））、もう一方は背景の反射率が高い場合（図１０（ｂ））にフラッシュ撮影するとき、閃光装置を予備発光させて被写体からの反射光量を検出・分析すると、反射光量は背景の反射率の高い方が小さく、算出される本発光量は背景の反射率の低い方が大きくなる。

このような場合、本来であれば、主要な被写体となる人物を基準にして閃光装置の発光量を算出することで、被写体に最適な露光でフラッシュ撮影できるはずであるが、背景など被写体以外の反射率によって本発光量の値が影響を受けてしまい、被写体に対する露光が適正に行われないという問題がある。

また、上述した特開２００３−３０６４７号公報は、非フラッシュ画像と、フラッシュを発光して撮影したフラッシュ画像とを撮影して両画像を比較し、フラッシュ画像中の人物の赤目領域を検出し、検出した赤目領域近傍の肌色領域を抽出して、画像中の人物を特定しているが、赤目とは、一般的にレンズの光軸と人物と閃光装置の光との角度がある一定条件を満たすときに起こる現象であり、この条件を満たさないと赤目が起こらないため、人物が寝ているときや横を向いている場面など、常に人物を特定できるものではなく、また、人物以外の被写体の検出も困難であるという問題がある。

従って、フラッシュ撮影を行う場合、主要となる被写体を判別し、判別した被写体が適正露光になるような発光量で撮影できるようにすることに解決しなければならない課題を有する。

前記課題を解決するため、本発明に係る撮像装置は次のような構成にすることである。

（１）閃光装置を発光させて撮影することができる撮像装置であって、前記閃光装置を発光させずに撮影した第１の画像データと前記閃光装置を発光させて撮影した第２の画像データとを比較して、その差分画像データを生成する差分画像生成手段と、画像データの撮像範囲を所定面積の測定ブロックに分割し、該測定ブロックごとに前記画像データや前記差分画像データの反射光量及び特定色の割合を測定することができる画像データ検波手段と、前記画像データ検波手段で測定した前記差分画像データの特定色の割合に基づいて所定の被写体の有無を判別する被写体判別手段と、前記被写体判別手段で前記所定の被写体が判別されると、前記測定ブロックごとに前記差分画像データの特定色の割合に基づいた特定色係数値を算出する特定色係数算出手段と、前記特定色係数算出手段で算出した特定色係数値に基づいて、前記測定ブロックごとに前記閃光装置の発光量を決定するための発光量係数値を算出する発光係数算出手段と、前記画像データ検波手段で測定した前記第２の画像データの反射光量と前記発光係数算出手段で算出した発光量係数値に基づいて前記閃光装置の発光量を算出する発光量算出手段と、前記発光量算出手段で算出した発光量に基づいて前記閃光装置の発光を制御する発光制御手段と、を備えていることを特徴とする撮像装置。
（２）前記差分画像生成手段は、予め記憶してある前記閃光装置の分光特性データに基づいて差分画像データを生成することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
（３）前記画像データ検波手段は、撮影する条件や場面に応じて設定される撮像モードに基づいた特定色を測定することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
（４）前記発光量算出手段は、前記第２の画像データの反射光量と前記発光量係数値とを加重平均処理して前記閃光装置の発光量を算出することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。

（５）閃光装置を発光させて撮影することができる撮像装置であって、前記閃光装置を発光させずに撮影した第１の画像データと前記閃光装置を発光させて撮影した第２の画像データとを比較して、その差分画像データを生成する差分画像生成手段と、画像データの撮像範囲を所定面積の測定ブロックに分割し、該測定ブロックごとに前記画像データや前記差分画像データの反射光量及び特定色の割合を測定することができる画像データ検波手段と、前記画像データ検波手段で測定した前記差分画像データの反射光量に応じて前記測定ブロックごとに反射光係数値を算出する反射光係数算出手段と、前記画像データ検波手段で測定した前記差分画像データの特定色の割合に基づいて所定の被写体の有無を判別する被写体判別手段と、前記被写体判別手段で前記所定の被写体が判別されると、前記測定ブロックごとに前記差分画像データの特定色の割合に基づいた特定色係数値を算出する特定色係数算出手段と、前記画像データ検波手段の各測定ブロックに予め設定される固有の係数値及び前記反射係数算出手段で算出した反射光係数値及び前記特定色係数算出手段で算出した特定色係数値に基づいて、前記測定ブロックごとに前記閃光装置の発光量を決定するための発光量係数値を算出する発光係数算出手段と、前記画像データ検波手段で測定した前記第２の画像データの反射光量と前記発光係数算出手段で算出した発光量係数値に基づいて前記閃光装置の発光量を算出する発光量算出手段と、前記発光量算出手段で算出した発光量に基づいて前記閃光装置の発光を制御する発光制御手段と、を備えていることを特徴とする撮像装置。
（６）前記差分画像生成手段は、予め記憶してある前記閃光装置の分光特性データに基づいて差分画像データを生成することを特徴とする（５）に記載の撮像装置。
（７）前記画像データ検波手段は、撮影する条件や場面に応じて設定される撮像モードに基づいた特定色を測定することを特徴とする（５）に記載の撮像装置。
（８）前記発光量算出手段は、前記第２の画像データの反射光量と前記発光量係数値とを加重平均処理して前記閃光装置の発光量を算出することを特徴とする（５）に記載の撮像装置。

このような構成により、閃光装置を発光しないで撮影した第１の画像データと閃光装置を発光させて撮影した第２の画像データとを比較して差分画像データを生成し、撮像範囲を所定面積で分割した測定ブロックでこの差分画像データを測定し、測定ブロックごとに測定した反射光量に応じた反射光係数値を算出し、また、各測定ブロックで測定した特定色の割合に基づいて所定の被写体の有無を判別し、所定の被写体が判別されると、測定ブロックごとに特定色の割合に基づいた特定色係数値を算出する。

このとき、予め記憶してある閃光装置の分光特性データに基づいて差分画像データを生成することで光源を閃光装置に特定した差分画像データを得ることができる。

そして、各測定ブロックに予め設定される固有の係数値と反射光係数値及び特定色係数値によって閃光装置の発光量を決定するための発光量係数値を算出し、第２の画像データの反射光量と発光量係数値に基づいて閃光装置の発光量を算出し、発光制御手段がこの発光量に基づいて閃光装置の発光を制御するので、撮影する条件や場面に応じて設定される撮像モードなどに基づいた特定色の被写体を判別し、被写体に適した発光量で発光するように閃光装置を制御することができる。

また、発光量算出手段は、第２の画像データの反射光量と算出した発光量係数値とを加重平均処理して閃光装置の発光量を算出することで、測定ブロックごとに算出される発光量係数値のばらつきが平均化され、撮像範囲全体に対して最適な発光量が算出される。

フラッシュ撮影の際、被写体を本撮影する前に予め記憶してある閃光装置の分光特性データに基づいて閃光装置を発光しないで撮影した非フラッシュ画像と閃光装置を発光（予備発光）させて撮影したフラッシュ画像とを比較して差分画像データを生成することで、撮影時の外光の影響を除去し、閃光装置の光のみを光源とした画像データを得ることができるので、正確なホワイトバランス補正が可能になり、それに伴って、特定色の検波（測定）も正確になるという優れた効果を奏する。

また、撮像範囲を所定面積で分割した検波枠（測定ブロック）でこの差分画像データを検波（測定）し、各測定ブロックにおける特定色の割合に基づいて撮像モードに応じた所定の被写体（例えば、人物、風景など）を判別し、所定の被写体が判別されると、測定ブロックごとに特定色の割合に基づいて特定色係数値を算出し、この特定色係数値を考慮して算出される発光係数値に基づいて閃光装置の発光量が決定され、この発光量に基づいて閃光装置の発光を制御するので、撮像モードに応じた特定色の被写体を検出し、検出した被写体を基準とした最適な発光量でフラッシュ撮影できるという優れた効果を奏する。

また、閃光装置の発光量は、予備発光させて撮影したフラッシュ画像の反射光量と上述した発光量係数値とを加重平均処理して算出することにより、各測定ブロックの発光量係数値のばらつきが平均化されるので、撮像範囲全体に対しても最適な発光量でフラッシュ撮影できるというメリットがある。

次に、本発明の撮像装置による実施の形態について図面を参照して説明する。但し、図面は専ら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、撮像装置１０の構成を簡略化して示したブロック図であり、レンズ部１１、レンズドライバ１２、撮像素子部１３、ＡＧＣ回路１４、Ａ／Ｄ変換回路１５、画像信号処理回路１６、検波回路１７、演算部１８、発光回路１９、閃光装置２０、メモリ２１、記録部２２などから構成される。

レンズ部１１は、レンズ及びレンズの開口部を大小調節し、入射する光（信号）の量を制限する絞り機構（アイリス）などから構成され、レンズドライバ１２から送られてくるレンズ駆動信号及びアイリス駆動信号に従って動作し、絞り機構によりレンズを介して入力される被写体からの光（信号）の量を調節して撮像素子部１３へ送る。

レンズドライバ１２は、演算部１８から送られてくるレンズ制御信号に基づいてレンズ部１１を制御するためのレンズ駆動信号及びアイリス駆動信号を生成し、レンズ部１１に送出する。

撮像素子部１３は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの素子によって構成されており、演算部１８から送られてくる電子シャッタ制御信号に従って、レンズ部１１から送られてくる光（信号）を画像信号（アナログ信号）に変換してＡＧＣ回路１４へ送出する。

ＡＧＣ回路１４は、演算部１８から送られてくるゲイン制御信号に従い、撮像素子部１３で変換された画像信号（アナログ信号）のゲインを調整してＡ／Ｄ変換回路１５に送出する。

Ａ／Ｄ変換回路１５は、ＡＧＣ回路１４でゲイン調整された画像信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して画像信号処理回路１６に送出する。

画像信号処理回路１６は、演算部１８やメモリ２１などと連携して動作し、Ａ／Ｄ変換回路１５でデジタル信号に変換された画像信号の調整や補正処理（ホワイトバランス調整、デジタルフィルタ処理、アパーチャ補正、ガンマ補正など）など所定の信号処理を施し、所定の画像信号（輝度信号Ｙ及び色差信号［Ｒ−Ｇ]／［Ｂ−Ｇ］）に変換して検波回路１７、演算部１８、メモリ２１、記録部２２に送出したり、画像信号の調整や補正処理したときの調整量／補正量のデータ（以下、補正データ）を演算部１８に送出する。また、メモリ２１に記憶してある画像信号を読み出して検波回路１７、演算部１８、記録部２２に送出する。

検波回路１７は、演算部１８により撮影モードなどに応じて閃光装置２０の発光量などを制御するために必要な所定のデータを得るための検波枠が設定され、この検波枠によって画像信号処理回路１６から送られてくる画像信号（デジタル信号）から必要となる所定のデータを検波（測定）し、検波した測定データを演算部１８に送出する。

閃光装置２０の発光量を制御するために必要な所定のデータとは、例えば、閃光装置２０を発光させて撮影したときの被写体からの反射光量や画像信号中の特定色のデータなどである。

具体的には、図２（ａ）に示すように、撮影範囲（以下、有効画枠１００）を所定面積のブロックに分割した複数の検波枠ａ〜ｉが設定され、図２（ｂ）に示すように、画像信号処理回路１６から送られてくる画像信号を設定した検波枠ａ〜ｉで検波（測定）し、各検波枠内に対応する範囲の画像信号の反射光量や特定色などの測定データを演算部１８に送出する。

例えば、図２（ｃ）のように、閃光装置２０を予備発光させたときの反射光量を検波（測定）した場合、検波枠ａ→"２０"、検波枠ｂ→"２５"、検波枠ｃ→"２０"、検波枠ｄ→"１３０"、検波枠ｅ→"８０"、検波枠ｆ→"２５"、検波枠ｇ→"５０"、検波枠ｈ→"６０"、検波枠ｉ→"２０"というような測定データが演算部１８に送出される。

演算部１８は、画像信号処理回路１６から送られてくる画像信号（デジタル信号）や補正データと、検波回路１７で検波（測定）された測定データに基づいて、各種制御信号を生成してそれぞれの回路に送出する。

具体的には、ＡＧＣ回路１４を制御するためのゲイン制御信号、撮像素子部１３を制御するための電子シャッタ信号、レンズドライバ１２を制御するためのレンズ制御信号、発光回路１２を制御するためのフラッシュ制御信号などを生成してそれぞれの回路に送出する。

発光回路１９は、演算部１８から送られてくるフラッシュ制御信号に基づいて、閃光装置２０の発光量を制御する。

閃光装置２０は、発光回路１９の制御に従い、所定時間、所定の発光量の閃光を発光する。

メモリ２１は、画像信号処理回路１６から送られてくる画像信号（デジタル信号）を記憶したり、画像信号処理回路１６に従って記憶してある画像信号（デジタル信号）を読み出す機能を備えている。

記録部２２は、画像信号処理回路１６から送られてくる画像信号（デジタル信号）を記録装置や記録媒体に記録する。

次に、上述した構成を備えた撮像装置によってフラッシュ撮影するときの動作について図３のフローチャートを参照しながら説明する。

撮影を開始するためにレリーズボタンを押すと、レンズ部１１を介して入力される光が撮像素子部１３で電気信号に変換され、この電気信号のゲインをＡＧＣ回路１４で調整し、Ａ／Ｄ変換回路１５によってデジタルの画像信号に変換され、画像信号処理回路１６に送られる（ＳＴ１００）。

画像信号変換回路１６では、Ａ／Ｄ変換回路１５から送られてくる画像信号に対して、ホワイトバランス調整、デジタルフィルタ処理、アパーチャ補正、ガンマ補正など、所定の調整や補正などの信号処理を施し、輝度信号Ｙ及び色差信号［Ｒ−Ｇ］／［Ｂ−Ｇ］に変換した画像信号を検波回路１７に送出する。

検波回路１７では、撮影モード（例えば、ポートレート撮影モード、夜景撮影モード）などに対応して設定される検波枠に基づいて、画像信号処理回路１６から送られてくる画像信号の輝度信号Ｙの輝度レベルを検波（測定）し、検波（測定）した測定値（以下、輝度レベル）を演算部１８に送出する。

演算部１８は、検波回路１７で検波（測定）した輝度レベルが所定の輝度レベルであるか否かを判定する、即ち、撮影時の外光の明るさを判定して閃光装置２０を発光させるか否かの選択を行う（ＳＴ１０１）。

所定の輝度レベル以上である場合、閃光装置２０を発光させない通常の撮影動作制御に遷移する（ＳＴ１０１→ＳＴ２００）。

所定の輝度レベル未満である場合（又は、ユーザの設定操作によりフラッシュ撮影する設定となっている場合）、演算部１８は、閃光装置２０による予備発光動作を実行するために、検波回路１７で検波（測定）した輝度レベルに基づいて絞り機構の口径、電子シャッタの速度、ゲインなどの制御値を算出し、算出した制御値に応じた制御信号（レンズ制御信号、電子シャッタ信号、ゲイン制御信号）を生成してレンズ部１１、撮像素子部１３、ＡＧＣ回路１４などにそれぞれ送出する（ＳＴ１０１→ＳＴ１０２）。

レンズ部１１、撮像素子部１３、ＡＧＣ回路１４などでは、演算部１８から送られてくる制御信号（レンズ制御信号、電子シャッタ信号、ゲイン制御信号）に応じて絞り機構の口径、電子シャッタの速度、ゲインなどを設定する（ＳＴ１０２）。

そして、各部・各回路に絞り機構の口径、電子シャッタの速度、ゲインなどが設定されるとシャッタ操作が可能となり、シャッタ操作を行うと、まず、閃光装置２０を発光させずに被写体の撮影が行われる（ＳＴ１０３）。

閃光装置２０を発光させずに撮影した画像は、レンズ部１１、撮像素子部１３、ＡＧＣ回路１４，Ａ／Ｄ変換回路１５を介して画像信号処理回路１６で処理され、無発光画像データとしてメモリ２１に記憶される。

続いて、閃光装置２０を発光（予備発光）させて被写体の撮影が行われる（ＳＴ１０４）。

このとき、発光回路１９は、閃光装置２０の最適な発光量を算出するためのデータ（反射光量や特定色など）を得るために必要な所定の予備発光量で閃光装置２０を発光させる。

閃光装置２０を予備発光させて撮影した画像は、レンズ部１１、撮像素子部１３、ＡＧＣ回路１４，Ａ／Ｄ変換回路１５を介して画像信号処理回路１６で処理され、予備発光画像データとしてメモリ２１に記憶される。

なお、絞り機構の口径、電子シャッタの速度、ゲインの設定値は、閃光装置２０の無発光時および予備発光時ともに同じ値が設定される。絞り機構の口径は、閃光装置２０を予備発光させて撮影するとき、近距離に存在する被写体が階調不良にならない程度の口径を設定し、また、外光の影響を極力少なくするために電子シャッタの速度は高速度に設定され、画像信号のノイズを低減するために低めのゲインが設定される。

このとき、露光のタイミングと閃光装置２０を発光させるための発光パルスのタイミングは図４に示すようなタイムチャートとなり、露光の時間は、電子シャッタの設定速度に従って外光の影響を極力少なくするような時間幅となる。

次に、画像信号処理回路１６は、メモリ２１に記憶されている無発光画像データと予備発光画像データを読み出し、２つの画像データを画素単位で比較して差分画像データを生成し、検波回路１７に送出する（ＳＴ１０５）。

この差分画像データは、撮影時の外光の影響が除外され、閃光装置２０の閃光が照射された部分だけが抽出された画像データであり、換言すると、光源が閃光装置のみで撮影したときの画像データである。

続いて、検波回路１７は、撮影モードなどに対応して設定されている検波枠（図２参照）によって画像信号処理回路１６で算出された差分画像データを検波（測定）する（ＳＴ１０６）。

まず、各検波枠の輝度レベルを検波（測定）することにより、閃光装置２０の発光（予備発光）に対する被写体からの反射光量を求め、測定データ（以下、反射光量データ）を演算部１８に送出する。

また、同じく、検波枠ごとに、撮影モードなどに対応した特定色を検波（測定）して測定データ（以下、特定色データ）を演算部１８に送出する。

演算部１８は、検波回路１７から送られてくる反射光量データに基づいて、検波枠ごとの反射光係数値を算出する（ＳＴ１０７）。

また、演算部１８は、検波回路１７から送られてくる特定色データに基づいて、各検波枠に対して特定色の占める割合を判定し、撮影した画像の中に特定色の被写体が存在しているか否かを判別する（ＳＴ１０８）。

そして、特定色の被写体が存在していると判別した場合のみ、検波枠ごとの特定色係数値を算出する（ＳＴ１０９）。

次に、演算部１８は、各検波枠に設定される固有の係数値と反射光係数値と特定色係数値に基づいて被写体を本撮影するために最適な発光量（以下、本発光量）を決定するための発光量係数値を算出する（ＳＴ１１０）。

続いて、この発光量係数値と予備発光で撮影したときの被写体からの反射光量（検波枠ごとの反射光量）から本発光量を算出し、算出した本発光量に基づいたフラッシュ制御信号を生成して発光回路１９に設定する（ＳＴ１１１）。

そして、発光回路１９に設定した最適な発光量の値に基づいて閃光装置２０を発光させて、被写体の本撮影が行われる（ＳＴ１１２）。

続いて、上述した図３のフローチャートにおいて、特定色の被写体を判定するときの判定方法について具体的に説明する。

特定色の検波（測定）では、撮影環境における光源の状態で変化する色温度に応じて白色を正しく撮影できるように補正する「ホワイトバランス補正」が正しく行われていることが前提となる。

ホワイトバランス補正が正しく行われているということは白い被写体を撮影したときに画像信号のＲ［赤］／Ｇ［緑］／Ｂ［青］それぞれのレベルが同一であるが、撮影時の光源となる蛍光灯、太陽光などは分光特性が不均一、即ち、Ｒ［赤］／Ｇ［緑］／Ｂ［青］各色成分のレベルが不均一であり、例えば、白色の被写体を太陽光の下で撮影した場合、Ｂ［青］成分が多い画像となり、そのままでは青みがかった画像になってしまうため、ホワイトバランス補正によって、Ｒ［赤］／Ｇ［緑］のゲインを上げて各色成分（Ｒ［赤］／Ｇ［緑］／Ｂ［青］）のレベルが同一になるように制御することで、被写体の色が白色として撮影されるように補正する。

しかしながら、撮像素子部１３（の撮像素子）から出力される出力信号、即ち、Ｒ［赤］／Ｇ［緑］／Ｂ［青］信号に変換された各画像信号は、光源（のＲ／Ｇ／Ｂ）と被写体からの反射光（の各分光Ｒｒ／Ｇｒ／Ｂｒ）との積で示される光信号を入力信号としており、実際には、蛍光灯、白熱灯、太陽光のように様々な光源下で撮影が行われるため、光源の分光特性がわからず、正確なホワイトバランス補正はできない。

例えば、赤みを帯びた光源で白色の被写体を撮影した場合と、光源が白で赤色の被写体を撮影した場合、撮像素子部１３（の撮像素子）からの出力信号（画像信号）はまったく同じ赤みを帯びたものになってしまい、ホワイトバランスを補正するときにどの色成分を調整すればよいのか判別できない。

ここで、光源の分光特性が特定することができれば、赤みを帯びた光源で白色の被写体を撮影した場合、光源が赤みを帯びているからＧ［緑］／Ｂ［青］成分のゲインを上げ、光源が白で赤色の被写体を撮影した場合、光源が白であるのでＲ［赤］／Ｇ［緑］／Ｂ［青］のゲインを等しくすることでホワイトバランスを適正に補正することができる。

そこで、本発明は、まず、閃光装置２０を発光させずに被写体を撮影した無発光画像データ（光源；外光）をメモリ２１に記憶し、次に、閃光装置２０を発光（予備発光）させて被写体を撮影した予備発光画像データ（光源；外光＋閃光装置２０の光）をメモリ２１に記憶し、記憶した予備発光画像データと無発光画像データとを画素単位で比較して差分を求めた差分画像データを生成する。

この差分画像データは、予備発光画像データの光源である「外光＋閃光装置の光」から無発光画像データの光源である「外光」の影響を除去した画像データであり、言い換えると、差分画像データの光源は閃光装置２０の光に特定されることになる。

閃光装置２０の分光特性（図５（ａ）参照）は予めわかっており、また、いつ発光しても同じ分光特性である。また、撮像素子部１３の撮像素子自体の分光特性（図５（ｂ）参照）も変化しないので、閃光装置２０及び撮像素子の分光特性をデータとして予め演算部１８又はメモリ２１などに記憶しておき、画像信号処理回路１６は予め記憶してある分光特性データに基づいて差分画像データの分光特性を分析し、分析結果に基づいて差分画像データのＲ［赤］／Ｇ［緑］／Ｂ［青］のゲインを調整する。

即ち、光源を閃光装置２０に特定してホワイトバランスを補正することで、正確なホワイトバランス補正が可能となり、撮影モードに応じて設定される特定色も正確に検波（測定）することができる。

このように、画像信号処理回路１６でホワイトバランスを調整して生成した差分画像データを検波回路１７に設定されている撮影モードに対応した検波枠（図２参照）によって検波（測定）し、各検波枠の範囲に撮影モードに対応した特定色、例えば、ポートレートモードの場合、人物の肌色を特定色として検波（測定）する。

検波回路１７で検波（測定）する特定色は、色差平面（縦軸を色差［Ｒ−Ｇ］、横軸を色差［Ｂ−Ｇ］とした２次元座標）における位置（又は範囲）が決まっており、例えば、図６に示す色差平面グラフにおいて、左上部（第２象限）の範囲２００に該当する色が特定色Ａである場合、各検波枠で差分画像データ（の色差信号［Ｒ−Ｇ］／［Ｂ−Ｇ］）を検波（測定）し、各検波枠に対する特定色Ａの割合を示す特定色データを演算部１８に送出する。

なお、人物の肌色を特定色として検波（測定）する場合、人種による肌色の違いは、色差平面グラフ上の同じ範囲（グラフ左上；第２象限）にほぼ収まるものであり、人種による肌色の差はほとんど考慮しなくてもよい。

そして、演算部１８は、検波回路１７からの特定色データに基づいて、各検波枠で特定色が検波（測定）されているか否かを判定し、特定色が存在する検波枠の範囲において特定色の占める範囲が所定の大きさ以上の範囲を占めている場合、当該検波枠に特定色の被写体が存在している（撮影されている）と判定する。

例えば、特定色を肌色とした場合、肌色検出の結果を人物であると判定するためには、肌色部分がある程度の大きさを持っている必要があり、検波回路へ１７は、各検波枠内の肌色部分を検出し、その面積を算出して演算部１８に出力し、演算部１８は、各検波枠内の肌色部分の面積が所定値以上で検出されると、該当する検波枠内に人物がいると判定する。

次に、上述した図３のフローチャートにおける閃光装置の発光量（本発光量）の算出過程を具体的に説明する。

検波回路１７は、図２（ａ）で示したように撮影した画像信号（デジタル信号）に対する有効画枠１００に対して、撮影モードに応じて所定面積のブロックに分割した複数の検波枠ａ〜ｉが設定され、各検波枠ａ〜ｉには、それぞれ固有の重み係数値（以下、固有係数値）が設定されている。

通常、所望の被写体は有効画枠１００の中央部付近に配置されることが多いため、例えば、図７（ａ）に示すように有効画枠１００の中央部にある検波枠ｅに最も大きな重み係数値"２０"が設定され、四隅にある検波枠ａ、ｃ、ｇ、ｉには重み係数値"１０"、その他の検波枠ｂ、ｄ、ｆ、ｈには重み係数値"１５"というような固有の重み係数値が設定される。

このような検波枠ａ〜ｉによって、予備発光画像データと無発光画像データから生成される差分画像データを検波（測定）する。

閃光装置２０の発光量（本発光量）を算出するためには、まず、各検波枠ａ〜ｉにおける差分画像データの輝度レベル（輝度信号Ｙ）を検波（測定）し、閃光装置２０の発光（予備発光）したときの被写体からの反射光量を求め、検波（測定）し反射光量データを演算部１８に送出する。

例えば、図２（ｃ）に示すように、検波枠ａ→"２０"、検波枠ｂ→"２５"、検波枠ｃ→"２０"、検波枠ｄ→"１３０"、検波枠ｅ→"８０"、検波枠ｆ→"２５"、検波枠ｇ→"５０"、検波枠ｈ→"６０"、検波枠ｉ→"２０"というような測定データを演算部１８に送出する。

一方、上述したように、各検波枠ａ〜ｉで差分画像データ（色差信号［Ｒ−Ｇ］／［Ｂ−Ｇ］）を検波（測定）し、各検波枠に対する特定色の割合を示す特定色データを演算部１８に送出する。

演算部１８では、各検波枠ａ〜ｉに対し、検波回路１７から送られてくる反射光量データに応じて、撮影時の閃光装置２０の本発光量を決定するための重み係数値である反射光係数値を算出する。

例えば、図２（ｃ）の反射光量データに基づいて反射光量が大きい検波枠に大きな重み係数値を与えるようにした場合、図７（ｂ）に示すように、検波枠ａ→"１０"、検波枠ｂ→"１０"、検波枠ｃ→"１０"、検波枠ｄ→"２０"、検波枠ｅ→"１５"、検波枠ｆ→"１０"、検波枠ｇ→"１２"、検波枠ｈ→"１２"、検波枠ｉ→"１０"という重み係数値となる。

また、演算部１８では、検波回路１７から送られてくる特定色データに基づいて、各検波枠ａ〜ｉで特定色が検波（測定）されているか否かを判定し、特定色が存在する検波枠の範囲において特定色の占める範囲が所定の大きさ以上の範囲を占めている場合、当該検波枠に特定色の被写体が存在していると判定し、検波枠ａ〜ｉに対して特定色の占有割合に応じた重み係数値である特定色係数値を算出する。

例えば、撮影モードがポートレートモード、特定色が肌色である場合、図２（ｂ）のような人物と自転車の画像を撮影すると、図７（ｃ）に示すように、検波枠ａ〜ｉにおいて、人物の顔に対応する部分、即ち、特定色の肌色を検出した検波枠ｅには、他の検波枠に比べて大きい重み係数値"３０"となり、その他の検波枠には検波枠ｅより小さい重み係数値"１０"となる。

続いて、演算部１８は、撮影時の閃光装置２０の本発光量を決定するため、固有係数値と反射光係数値及び特定色係数値（図７参照）に基づいて、各検波枠ａ〜ｉに対する発光量係数値を算出する。

発光量係数値は、各検波枠に対応した固有係数値と、各検波枠で検波（測定）した反射光係数値、特定色係数値を乗算処理して求める。

例えば、図８（ａ）のような固有係数値、反射光係数値、特定色係数値である場合、検波枠ｅには、固有係数値"２０"と反射光係数値"１５"と特定色係数値"３０"を乗算処理した発光量係数値"９０００"が算出される。他の検波枠も同様に固有係数値と反射光係数値と特定色係数値を乗算処理して算出された発光量係数値となる。

続いて、演算部１８は、各検波枠ａ〜ｉの発光量係数値を算出すると、この発光量係数値と予備発光したときに検波（測定）した反射光量データに基づいて、閃光装置２０に所望の発光量を発光させるための発光目標量を算出する。

発光目標量は、まず、各検波枠ａ〜ｉにおける発光量係数値と検波（測定）した反射光量データとを乗算処理し、次に、この乗算処理して算出したそれぞれの値を加算処理した総和値を、各検波枠ａ〜ｉの発光量係数値の総和値で除算処理する、いわゆる、加重平均処理を行うことによって算出する。この加重平均処理によって、各検波枠ａ〜ｉの係数値のばらつきを平均化し、適正な発光目標量を算出する。

図９（ａ）に示すような発光量係数値（図８（ａ）参照）と反射光量データ（図２（ｃ）参照）の場合、例えば、検波枠ｅは、発光量係数値"９０００"と反射光係数値"８０"を乗算処理して"７２００００"という値が算出され、他の検波枠も同様に発光量係数値と反射光係数値との乗算処理し、乗算値（Ａ）が算出される。

次に、各検波枠ａ〜ｉの発光量係数値と反射光係数値とを乗算処理して求めた乗算値（Ａ）の各値を加算処理した総和値"１４１３０００"を求め、これを各検波枠ａ〜ｉの発光量係数値を加算した総和値"２１０００"で除算処理して発光目標量"６７．３"を算出する。

演算部１８は、発光目標量を算出すると、この発光目標量に基づいて発光回路１９を制御するためのフラッシュ制御信号を生成して発光回路１９に設定し、発光回路１９は、フラッシュ制御信号に基づいた最適な発光量、即ち、発光目標量を設定し、設定した発光量に応じて閃光装置２０を発光させて本撮影が行われる。

本発明に係る撮像装置の主要となる構成を簡略化したブロック図である。 図１で示した撮像装置の検波回路に設定される検波枠を説明するための説明図である。 図１で示した撮像装置の動作フローチャートである。 図１で示した撮像装置における露光タイミングと閃光装置の発光パルスのタイミングを簡略化して示したタイムチャートである。 図１で示した撮像装置における撮像素子部の撮像素子の分光特性と閃光装置の分光特性を略字的に示したグラフである。 図１で示した撮像装置の検波回路で特定色を検波（測定）するときの基準となる色差平面を簡略化して示した説明図である。 図１で示した撮像装置の検波回路に設定される検波枠の重み係数値の一例を示した説明図である。 発光量係数値の算出方法を略示的に示した説明図である。 閃光装置の発光目標量の算出方法を略示的に示した説明図である。 従来技術において、背景の反射率の違いによる閃光装置の発光量の違いを説明するための説明図である。

符号の説明

１０；撮像装置、１１；レンズ部、１２；レンズドライバ、１３；撮像素子、１４；ＡＧＣ回路、１５；Ａ／Ｄ変換回路、１６；画像信号処理回路、１７；検波回路、１８；演算部、１９；発光回路、２０；閃光装置、２１；メモリ、２２；記録部
１００；有効画枠
２００；特定色の範囲

Claims (8)

1. 閃光装置を発光させて撮影することができる撮像装置であって、
   前記閃光装置を発光させずに撮影した第１の画像データと前記閃光装置を発光させて撮影した第２の画像データとを比較して、その差分画像データを生成する差分画像生成手段と、
   画像データの撮像範囲を所定面積の測定ブロックに分割し、該測定ブロックごとに前記画像データや前記差分画像データの反射光量及び特定色の割合を測定することができる画像データ検波手段と、
   前記画像データ検波手段で測定した前記差分画像データの特定色の割合に基づいて所定の被写体の有無を判別する被写体判別手段と、
   前記被写体判別手段で前記所定の被写体が判別されると、前記測定ブロックごとに前記差分画像データの特定色の割合に基づいた特定色係数値を算出する特定色係数算出手段と、
   前記特定色係数算出手段で算出した特定色係数値に基づいて、前記測定ブロックごとに前記閃光装置の発光量を決定するための発光量係数値を算出する発光係数算出手段と、
   前記画像データ検波手段で測定した前記第２の画像データの反射光量と前記発光係数算出手段で算出した発光量係数値に基づいて前記閃光装置の発光量を算出する発光量算出手段と、
   前記発光量算出手段で算出した発光量に基づいて前記閃光装置の発光を制御する発光制御手段と、
   を備えていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記差分画像生成手段は、予め記憶してある前記閃光装置の分光特性データに基づいて差分画像データを生成すること
   を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記画像データ検波手段は、撮影する条件や場面に応じて設定される撮像モードに基づいた特定色を測定すること
   を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記発光量算出手段は、前記第２の画像データの反射光量と前記発光量係数値とを加重平均処理して前記閃光装置の発光量を算出すること
   を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 閃光装置を発光させて撮影することができる撮像装置であって、
   前記閃光装置を発光させずに撮影した第１の画像データと前記閃光装置を発光させて撮影した第２の画像データとを比較して、その差分画像データを生成する差分画像生成手段と、
   画像データの撮像範囲を所定面積の測定ブロックに分割し、該測定ブロックごとに前記画像データや前記差分画像データの反射光量及び特定色の割合を測定することができる画像データ検波手段と、
   前記画像データ検波手段で測定した前記差分画像データの反射光量に応じて前記測定ブロックごとに反射光係数値を算出する反射光係数算出手段と、
   前記画像データ検波手段で測定した前記差分画像データの特定色の割合に基づいて所定の被写体の有無を判別する被写体判別手段と、
   前記被写体判別手段で前記所定の被写体が判別されると、前記測定ブロックごとに前記差分画像データの特定色の割合に基づいた特定色係数値を算出する特定色係数算出手段と、
   前記画像データ検波手段の各測定ブロックに予め設定される固有の係数値及び前記反射係数算出手段で算出した反射光係数値及び前記特定色係数算出手段で算出した特定色係数値に基づいて、前記測定ブロックごとに前記閃光装置の発光量を決定するための発光量係数値を算出する発光係数算出手段と、
   前記画像データ検波手段で測定した前記第２の画像データの反射光量と前記発光係数算出手段で算出した発光量係数値に基づいて前記閃光装置の発光量を算出する発光量算出手段と、
   前記発光量算出手段で算出した発光量に基づいて前記閃光装置の発光を制御する発光制御手段と、
   を備えていることを特徴とする撮像装置。
6. 前記差分画像生成手段は、予め記憶してある前記閃光装置の分光特性データに基づいて差分画像データを生成すること
   を特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記画像データ検波手段は、撮影する条件や場面に応じて設定される撮像モードに基づいた特定色を測定すること
   を特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 前記発光量算出手段は、前記第２の画像データの反射光量と前記発光量係数値とを加重平均処理して前記閃光装置の発光量を算出すること
   を特徴とする請求項５に記載の撮像装置。

Images