JP5084192B2

JP5084192B2 - 撮像装置および撮像方法

Info

Publication number: JP5084192B2
Application number: JP2006192196A
Authority: JP
Inventors: 寿昭中平
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2026-07-12
Also published as: JP2008022284A

Description

本発明は、擬似的に被写界深度の浅い撮影が可能な撮像装置および撮像方法に関する。

近年、従来の銀塩カメラの代替としてデジタルスチルカメラの普及は著しい。しかし、デジタルスチルカメラと銀塩カメラとで同じ絞り（Ｆ値）で撮影した画像を比較すると、銀塩カメラの方が被写界深度（ピントが合っているように見える幅）の浅い画像が得られ、ポートレート撮影などの主被写体に対して背景をわざとぼかすような撮影方法には、デジタルスチルカメラは向かないという問題がある。

これは、デジタルスチルカメラで使用される撮像素子のイメージサークル、つまりはレンズを通った光がフィルム位置で結像する範囲が、銀塩カメラのイメージサークルに対して小さいために起きる。撮像光学系の縦倍率は横倍率の二乗に比例するため、同じ画角における被写界深度は他の条件が同じ場合は、イメージサークルが小さければ小さいほど深くなるという原理的な問題である。

それでは、デジタルスチルカメラに使用する撮像素子を大きくすれば良いのだが、撮像素子を大きくすると素子の価格の上昇を招いてしまい、また素子の製造における歩留りも悪くなってしまい、結果として更に価格を上昇させてしまうことになる。したがって、大型の撮像素子は高級な一眼レフタイプのデジタルスチルカメラにしか使われていない。

このような問題に対する従来の技術として、特許文献１，２に開示された発明が知られている。

特許文献１では、被写界深度に応じてフォーカスレンズの駆動態位を設定することによりフォーカスレンズの駆動時に発生するタイムラグつまりは、時間の遅れを低減できる撮像装置に関するものである。

また、特許文献２では、一つ又は複数の撮像画像について、それぞれ異なるフィルタ処理を行い、優先関係の判断に基づいて最終的な記録対象たる記録画像を生成することにより、撮像可能の見掛け上の被写界深度を画像処理によって調節し、フィルムカメラ類似のポートレート効果などを簡単に得ることが出来るようにしている。
特開２００３−２７０５２２号公報特開２０００−３０７９３５号公報

しかしながら、上述した特許文献２のように、デジタルスチルカメラにおいて、ポートレート効果と同等のように見かけ上の被写界深度の浅い画像を得られるが、達成手段が画像処理に依存していて、各部分領域に応じたフィルタを使用するという特殊な領域分離手段が必要となるため、処理に時間がかかってしまうことと、画像処理装置のコストアップが懸念されると言った課題がある。

そこで本発明では、照射光が到達しない撮像領域に対して補正手段を動作させて撮像画像にブレを発生させるように制御することで、擬似的に被写界深度を浅くして被写体を撮影する撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、被写体を照射する照射手段と、絞りを用いて入射光量を調節する光量調節手段と、前記被写体の撮像時における撮像画像のブレを補正する補正手段と、シャッタの開閉を行うためのレリーズと、装置全体を制御するシステムコントローラと、を有する撮像装置であって、前記システムコントローラは、前記レリーズへの入力を検出すると、前記被写体までの距離と該被写体の背景の明るさを判断した結果に基づいて、前記絞りを、被写体までの距離が所定の距離よりも近くて背景が明るい条件では絞った状態に、他の条件では開放状態に制御して、前記照射手段に前記被写体を照射させて露光を行い、続けて前記絞りを、被写体までの距離が前記所定の距離よりも遠くてかつ背景が明るい条件では絞った状態に、他の条件では絞り値を継続するように制御して、前記補正手段を動作させてブレが発生するように制御して露光を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記光量調節手段は、前記絞りの代わりにＮＤフィルタを用いて入射光量を調節することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、被写体を照射する照射工程と、絞りを用いて入射光量を調整する光量調節工程と、前記被写体の撮像時における撮像画像のブレを補正する補正工程と、レリーズへの入力を受け付けてシャッタの開閉を行うシャッタ工程と、を有する撮像方法であって、前記シャッタ工程で前記レリーズへの入力を検出すると、前記被写体までの距離と該被写体の背景の明るさを判断した結果に基づいて、前記絞りを、被写体までの距離が所定の距離よりも近くて背景が明るい条件では絞った状態に、他の条件では開放状態に制御して、前記照射工程で前記被写体を照射させて露光を行い、続けて前記絞りを、被写体までの距離が前記所定の距離よりも遠くてかつ背景が明るい条件では絞った状態に、他の条件では絞り値を継続するように制御して、前記補正工程でブレが発生するように制御して露光を行うことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の撮像方法において、前記光量調節工程は、前記絞りの代わりにＮＤフィルタを用いて入射光量を調節することを特徴とする。

このように、本発明の撮像装置および撮像方法によれば、意図的にブレを発生させるように制御することで、被写体を擬似的に被写界深度を浅くして撮影することが可能となる。

本実施形態では、安価なデジタルスチルカメラでも高級一眼レフタイプのデジタルスチルカメラ並の被写界深度の浅い画像を得られる撮影装置を提供することを目的とする。

以下からは、本実施形態の撮像装置について、詳細に説明する。

図１は本実施形態の撮像装置の概観図を示す。２２は、モードダイアルであり、具体的には、撮像モードや再生モードの切り替えを行なう。２３は、レリーズシャッタであり、カメラシャッタを作動するための装置である。２５は、頻繁に使うセルフタイマである。２９は、リモコン受光部であり、リモコンを受信するためのスイッチである。１８は、フラッシュ装置であり、被写体に照射する。１９は、絞りであり、レンズを通る光の量を調節する。

図２は、本実施形態の撮像装置の構成の一例を示す図である。２１は、電源スイッチである。２４はズームスイッチであり、画像の拡大縮小を行なう。２６は、ディスプレイスイッチであり、画像を表示する。２７は、ＯＫスイッチである。２８は、メニュースイッチである。３０から３３は、上下左右スイッチである。３０は、上スイッチまたはストロボスイッチである。３１は、右スイッチである。３２は、下スイッチまたはマクロスイッチである。３３は、左スイッチまたは電源確認スイッチである。２０は、鏡胴ユニットであり、絞り、レンズを覆っている。３４は、ＬＣＤモニタであり、液晶を用いて画像表示する。

図３は、本実施形態の撮像装置の内部構造を模式的に示す図である。システムコントローラ１は、撮像装置の全体を制御する。操作表示部２は、撮像装置を操作し、各種画像を表示する。メモリカードインタフェース５は、メモリカード４を差し込むためのインタフェースである。ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）画像表示部６は、液晶を用いて画像表示した装置であり、具体的には２枚のガラス板の間に特殊な液体を封入し、電圧をかけることによって液晶分子の向きを変え光の透過率を増幅させることで像を表示する。デジタルプロセス回路７は、画像を表示するうえで、数表示を駆使する回路である。ＣＣＤ(Charge Coupled Divice)撮像素子９は、画像を電気信号に変換する際に、受光素子が光から発生した電荷を読み出すための電荷結合素子であり、他の画像素子に比べると相対的に感度が高く、ノイズが小さい。露出制御機構１１は、ＣＣＤ撮像素子９の受光量を制御する。ＣＣＤドライバ１２は、ＣＣＤ撮像素子９を動作させる。露出制御ドライバ１３は、露出制御を動作させる。ストロボ１４は、高速撮影、暗所での撮影時に使われるシャッタと連結させた照射手段である。レンズドライバ１５は、レンズの駆動を制御するためのチップである。レンズ駆動機構１６は、レンズの駆動を実行する。

図４は本実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートを示したものである。まず第１レリーズが押下されると（ステップＳ１０１）、撮影のための準備として、分割測距エリア別にて輝度情報を取得し（ステップＳ１０２）、分割測光エリア別にて輝度情報を取得する（ステップＳ１０３）。その際、それぞれ画面内のエリア別に評価値を取得するようにしておき、第２レリーズ押下の待機状態に移行する（ステップＳ１０４）。第２レリーズが押下されると、ステップＳ１０５に進み、先の測距の際、主被写体までの距離と背景の明るさにより場合分けされ処理される。

主被写体までの距離は、絞り（Ｆ値）つまりはフラッシュ光量を制御するために必要な情報で、その距離によって次ステップのＦ値を幾つにすれば良いかが変わってくる。フラッシュの光量を表すガイドナンバー（ＧＮｏ）とフラッシュの到達距離との関係は、ＧＮｏ＝距離×Ｆ値で計算されるので、例えばＧＮｏが一定の場合、Ｆ値が小さいほど、遠くの被写体にまでフラッシュが届くことになる。

一方、背景の明るさの情報は、本実施形態の場合、フラッシュ発光後に背景の露光を行うようするので、フラッシュの発光が完了するまでの間は、極力背景の露光は少ないようにする必要がある。

上記の撮像装置の動作を示すフローチャートは、いくつかのパターンに分けられる。それぞれのパターンについての処理を以下詳細に説明する。

まず、撮像装置から主被写体までの距離が、所定値より遠い場合と所定値よりも近い場合とで撮像方法が分けられる（ステップＳ１０５）。主被写体までの距離が所定値よりも近い場合、背景よりも明るい場合と、そうでない場合とで分けられる（ステップＳ１０６）。主被写体までの距離が所定値よりも遠い場合も、背景は明るい場合とそうでない場合に分けられる（ステップＳ１０７）。

最初に、主被写体までの距離が近く（ステップＳ１０５／所定値よりも近い）、背景が明るい場合には（ステップＳ１０６／ＹＥＳ）、手ぶれ機構を動作させ擬似的な被写界深度効果を多く出させるために、背景のための露光時間をなるべく長くする必要があるので、絞りを絞り込む（ステップＳ１０８）。その後フラッシュ発光する（ステップＳ１０９）。なお被写体までの距離は近いので、前記Ｆ値を絞った状態でもフラッシュは到達することができる。

次に、主被写体までの距離が近く（ステップＳ１０５／所定値よりも近い）、背景が暗い場合には（ステップＳ１０６／ＮＯ）、背景が暗いので、絞らなくても背景のための露光時間を稼ぐことができる、つまりは絞りを開放する（ステップＳ１１０）。その後、フラッシュ発光する（ステップＳ１１１）。フラッシュは先の説明の通り、前記Ｆ値が低い場合の方が、少ないＧＮｏで所定の距離まで到達することができるので、この場合、絞りを開放にした方が、フラッシュ発光のためのエネルギー消耗を少なくすることができる。

また、主被写体までの距離が遠く（ステップＳ１０５／所定値よりも遠い）、背景が明るい場合には（ステップＳ１０７／ＹＥＳ）、フラッシュの到達距離を稼ぐために絞りを開放にする（ステップＳ１１２）。その後、フラッシュ発光する（ステップＳ１１３）。フラッシュ発光後は背景のための露光時間を稼ぐために絞りを絞り込むようにする（ステップＳ１１４）。

さらに、主被写体までの距離が遠く（ステップＳ１０５／所定値よりも遠い）、背景が暗い場合には（ステップＳ１０７／ＮＯ）、フラッシュの到達距離を稼ぐために絞りを開放にする（ステップＳ１１５）。その後フラッシュ発光する（ステップＳ１１６）。フラッシュ発光後も背景が暗いので開放のままにすることで絞りを駆動するためのエネルギーを使用しなくてよくなる。

そして、上記の作動後、手ブレ補正機構作動開始し（ステップＳ１１７）、手ブレ補正機構作動停止して（ステップＳ１１８）、メカシャッタを閉じ（ステップＳ１１９）本露光を終了する。

このように、本実施形態の撮像装置および撮像方法によれば、一般的なデジタルスチルカメラが具備している機能だけを使用し、高級一眼レフカメラで撮影したかのようなポートレート撮影などの被写界深度の浅い撮影が可能になる。

図５，６は本実施携帯の撮像装置において、実際の被写体の露光中の様子を示した図である。

まず、図５はフラッシュ発光直後の状態を示している。主被写体にはフラッシュ光が到達しているので適正位置よりもやや下気味な状態になっている。少し下気味に撮像する理由は、その後の背景のための露光中に主被写体も露光することになるので、それを見越しての処置である。

また、図６は背景のための露光が完了し、撮影完了となった状態を示している。図６に対して全体的に明るくなるとともに、手ブレ補正機構を動作させることで、背景は、ブレた画像になっている。なお、主被写体は背景のための露光時間中に露光される量に対してフラッシュ発光による露光量の方が遥かに大きいために、手ブレ補正機構によるブレの影響は少なくなっている。

また、本実施形態の撮像装置においては、撮影距離範囲を広げることが出来るとともにシーンによっては省電力化を図ることが可能になる。

さらに、本実施形態において、絞りではなくＮＤフィルタを使用することにより、Ｆ値を開放のままにすることができ、被写界深度の浅い撮影の効果を上げることが可能になる。

本実施形態の撮像装置および撮像方法を利用すれば、光学的手ぶれ補正機能付きのビデオカメラにも応用が可能である。

本実施形態の撮像装置の概観図である。本実施形態の撮像装置の構成の一例を示す図である。本実施形態の撮像装置の内部構造を模式的に示す図である。本実施形態の撮像装置の動作をしめすフローチャートである。本実施形態において、実際の被写体の様子を示した図で、フラッシュ発生直後の状態を示したものである。本実施形態において、実際の被写体の様子を示した図で、背景のための露光が完了し、撮影完了となった状態を示したものである。

符号の説明

１システムコントローラ
２操作表示部
３操作スイッチ
４メモリカード
５メモリカードインタフェース
６ＬＣＤ画像表示
７デジタルプロセス回路
８プロセス回路
９ＣＣＤ撮像素子
１０フィルタ
１１露出制御機構
１２ＣＣＤドライバ
１３露出制御ドライバ
１４ストロボ
１５レンズドライバ
１６レンズ駆動機構
１７レンズ
１８フラッシュ装置
１９絞り
２０鏡胴ユニット
２１電源スイッチ
２２モードダイアル
２３レリーズシャッタ
２４ズームスイッチ
２５セルフタイマ
２６ディスプレイ
２７ＯＫスイッチ
２８メニュースイッチ
２９リモコン受光部
３０ストロボスイッチ
３１右スイッチ
３２マクロスイッチ
３３画像確認スイッチ
３４ＬＣＤモニタ

Claims

被写体を照射する照射手段と、絞りを用いて入射光量を調節する光量調節手段と、前記被写体の撮像時における撮像画像のブレを補正する補正手段と、シャッタの開閉を行うためのレリーズと、装置全体を制御するシステムコントローラと、を有する撮像装置であって、
前記システムコントローラは、前記レリーズへの入力を検出すると、前記被写体までの距離と該被写体の背景の明るさを判断した結果に基づいて、前記絞りを、被写体までの距離が所定の距離よりも近くて背景が明るい条件では絞った状態に、他の条件では開放状態に制御して、前記照射手段に前記被写体を照射させて露光を行い、続けて前記絞りを、被写体までの距離が前記所定の距離よりも遠くてかつ背景が明るい条件では絞った状態に、他の条件では絞り値を継続するように制御して、前記補正手段を動作させてブレが発生するように制御して露光を行うことを特徴とする撮像装置。
前記光量調節手段は、前記絞りの代わりにＮＤフィルタを用いて入射光量を調節することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
被写体を照射する照射工程と、絞りを用いて入射光量を調整する光量調節工程と、前記被写体の撮像時における撮像画像のブレを補正する補正工程と、レリーズへの入力を受け付けてシャッタの開閉を行うシャッタ工程と、を有する撮像方法であって、
前記シャッタ工程で前記レリーズへの入力を検出すると、前記被写体までの距離と該被写体の背景の明るさを判断した結果に基づいて、前記絞りを、被写体までの距離が所定の距離よりも近くて背景が明るい条件では絞った状態に、他の条件では開放状態に制御して、前記照射工程で前記被写体を照射させて露光を行い、続けて前記絞りを、被写体までの距離が前記所定の距離よりも遠くてかつ背景が明るい条件では絞った状態に、他の条件では絞り値を継続するように制御して、前記補正工程でブレが発生するように制御して露光を行うことを特徴とする撮像方法。
前記光量調節工程は、前記絞りの代わりにＮＤフィルタを用いて入射光量を調節することを特徴とする請求項３に記載の撮像方法。