JP2005338278A - 撮影用照明装置およびカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】画質劣化を生じさせずに高彩度の画像を得るようにした撮影用照明装置およびカメラシステムを提供する。
【解決手段】照明装置３０の光源として、光の３原色である青、緑、および赤色に対応する波長をそれぞれ含むように発光極大波長を分離した３色混合型（３波長）光源であるＬＥＤ３１ａを用いる。電子カメラ１０は、ポートレート撮影モードに設定された状態でレリーズ操作されると照明装置３０へ発光指令を送り、主要被写体をＬＥＤ３１ａによる照明光で照明する。ＬＥＤ３１ａの発光極大波長は、撮像素子１２１に配設されている色フィルタ１２１ａの分光透過特性の透過極大波長と合致するように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮影時に被写体を照明するカメラの照明装置に関する。

撮影時に被写体を照明するカメラの照明装置において、複数の光源を備えるものが知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の照明装置には、Ｘｅランプなどの放電型光源から発せられるフラッシュ光の色温度を補正するために、赤色光を発するＬＥＤおよび青色光を発するＬＥＤが備えられている。そして、色温度補正量に応じて赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの一方もしくは両方が点灯制御される。

特開平１０−２０６９４２号公報

特許文献１の照明装置は撮影される画像の色温度を調節できても彩度を調節することができない。したがって、撮影画像の彩度を向上させるためには、カメラ側で分光フィルタなどを通して色分離した撮像信号を得た上で、色分離後の撮像信号に彩度を向上させるための画像処理（たとえば、各色ごとの階調を高める伸長処理）を施す必要があった。このような画像処理を行うと、伸長処理によって撮像信号に含まれるノイズ成分も伸長されて画質劣化が生じる。

本発明による撮影用照明装置は、光の３原色の波長のそれぞれを含むように波長分離された３つの発光極大波長を有する３波長型光源を備えることを特徴とする。
上記撮影用照明装置の３波長型光源は、３つの発光極大波長によってそれぞれ挟まれる極小波長に対応する光の強さと、極小波長に隣接する発光極大波長に対応する光の強さとをそれぞれ所定比率以上にするように波長分離されていることを特徴とする。この場合の３波長型光源は、白色ＬＥＤで構成してもよい。また、光の３原色の波長のうち少なくとも１つを含む２もしくは３のＬＥＤで３波長型光源を構成してもよい。
上記撮影用照明装置の３つの発光極大波長は、それぞれがカメラの撮像装置に設けられている３原色の分光フィルタの透過極大波長と合致するとよい。
本発明による撮影用照明装置は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の３波長型光源と、３波長型光源と異なり波長分離されていない光源と、３波長型光源および波長分離されていない光源を択一的に切り換える光源切り換え手段とを備えることを特徴とする。
本発明によるカメラシステムは、 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の撮影用照明装置と、３つの発光極大波長を透過極大波長とする３原色の分光フィルタ、および分光フィルタを介して被写体像を撮像する撮像手段を含む電子カメラとを備えることを特徴とする

本発明によれば、照明によってカメラで撮影される画像の彩度を向上させるので、画質劣化を生じさせずに高彩度の画像を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良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システムを説明する図である。図１において、電子カメラ本体１０に交換可能な撮影レンズ２０が装着されている。また、電子カメラ１０のアクセサリシュー（不図示）に照明装置３０が装着されている。

図２は、図１の電子カメラシステムの要部構成を説明するブロック図である。図２において、照明装置３０はＬＥＤ３１ａおよびこの発光回路３１を含み、カメラ本体１０に装着される。照明装置３０は、アクセサリシューに設けられている不図示の通信用接点を介してカメラ本体１０側のＣＰＵと通信を行い、ＬＥＤ３１ａの発光開始や発光終了を指示するタイミング信号、発光量を指示する信号などを受信する。

カメラ本体１０のＣＰＵ１０１はＡＳＩＣなどによって構成される。ＣＰＵ１０１は、後述する各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。

撮影レンズ２０を通過してカメラ本体１０に入射した被写体光束は、撮像素子１２１へ導かれる。撮像素子１２１は、ＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。撮像素子１２１は被写体光束による像を撮像し、撮像信号をＡ／Ｄ変換回路１２２へ出力する。Ａ／Ｄ変換回路１２２は、アナログ撮像信号をディジタル信号に変換する。

ＣＰＵ１０１は、ディジタル変換後の画像データにホワイトバランス処理などの画像処理を行う他、画像処理後の画像データを所定の形式で圧縮する圧縮処理、圧縮された画像データを伸長する伸長処理などを行う。記録媒体１２６は、電子カメラ本体１０に対して着脱可能なメモリカードなどによって構成される。記録媒体１２６には、画像処理後の画像データが記録される。

画像再生回路１２４は、非圧縮の画像データ（圧縮前の画像データもしくは伸長後の画像データ）を用いて再生表示用のデータを生成する。表示装置１２５は、たとえば、液晶表示モニタなどによって構成され、再生表示用のデータによる画像を表示する。

発光回路３１は、ＣＰＵ１０１からの発光指示に応じてＬＥＤ３１ａを点灯させる。図３は、ＬＥＤ３１ａおよび発光回路３１の構成例を示す図である。図３において、ＬＥＤ３１ａの発光開始や発光終了のタイミング、およびＬＥＤ３１ａから発する光量を指示する信号が、カメラ本体１０のＣＰＵ１０１から照明制御回路３２へ入力される。周知のように、ＬＥＤはその定格範囲において駆動電流および発光強度（光パワー）間に比例関係を有する電流制御型デバイスである。照明制御回路３２は、ＣＰＵ１０１からの指示内容に基づいてＬＥＤ３１ａへ供給する電流値を決定し、この電流値の電流をＬＥＤ３１ａへ供給するようにＬＥＤ駆動回路３３へ指令を送る。これにより、ＬＥＤ３１ａから発する光量が制御される。

ＬＥＤ３１ａの発光強度と供給電流の関係は、あらかじめ実測結果がテーブル化され照明制御回路３２内の不揮発性メモリに格納されている。照明制御回路３２は、発光強度を引数として上記テーブルを参照して必要な供給電流を決定し、この電流値をＬＥＤ駆動回路３３へ指示する。ＬＥＤ駆動回路３３は、照明制御回路３２から送出される指令にしたがって電流をＬＥＤ３１ａへ供給する。なお、電池Ｅは照明制御回路３２およびＬＥＤ駆動回路３３の電源である。

ＬＥＤ３１ａは白色ＬＥＤによって構成される。図４は、ＬＥＤ３１ａによる照明光の分光放射輝度特性を説明する図である。図４において、横軸は発光（放射）波長（単位ｎｍ）を表し、縦軸は発光（放射）輝度を表す。縦軸目盛は、発光輝度の最大値を１とする相対値で記されている。ＬＥＤ３１ａは、光の３原色である青、緑、および赤色に対応する波長をそれぞれ含むように発光極大波長が分離されている３色混合型（３波長）光源である。図４の３つの「山」に対応する波形のうち、破線で示す波形が青色に対応し、実線で示す波形が緑色に対応し、一点鎖線で示す波形が赤色に対応する。

ＬＥＤ３１ａによる発光輝度の３つの極大値は、わかりやすく説明するために同一である例を記載している。本実施の形態では、ＬＥＤ３１ａが３原色波長に対応する光を同一輝度で発することよりも、発光輝度の３つの極大値と、これら極大値で挟まれる極小値との比が所定値（たとえば、１０：１）以上となるように構成されていることが重要である。

図２において、測距装置１０２は、撮影レンズ２０による焦点位置の調節状態を検出し、検出信号をＣＰＵ１０１へ出力する。ＣＰＵ１０１は、焦点検出信号に応じて撮影レンズ２０内のフォーカスレンズ（不図示）を光軸方向に進退駆動するようにフォーカスレンズ駆動機構（不図示）へ指令を送り、撮影レンズ２０による焦点位置を調節する。焦点調節情報は、主要被写体までの距離情報に対応する。

測光装置１０３は、被写体光量を検出し、検出信号をＣＰＵ１０１へ出力する。ＣＰＵ１０１は、この検出信号を用いて被写体輝度ＢＶを算出する。

ＣＰＵ１０１は、照明装置３０が発光可能に設定されている場合、設定されている絞り値ＡＶ、設定されているシャッタ速度ＴＶ、上記算出した被写体輝度ＢＶ、および設定されている撮像感度ＳＶをそれぞれ用いて次式（１）による露出演算を行う。
ＥＶ＝ＡＶ＋ＴＶ＝ＢＶ＋ＳＶ （１）
ただし、ＥＶは露出量である。ＣＰＵ１０１は、適正露出が得られるように露出偏差ΔＥＶに応じて照明装置３０から発光すべき光量を含む制御露出を演算する。露出偏差ΔＥＶは、制御露出と適正露出の差である。発光すべき光量は、主要被写体までの距離情報に応じて加減する。

操作部材１０７は、レリーズボタン（不図示）の操作に連動するレリーズスイッチ、ズームスイッチ（不図示）、撮影モード切り換えスイッチ（不図示）などを含み、各スイッチに対応する操作信号をＣＰＵ１０１へ送出する。ここで「撮影モード」は、たとえば、人物を撮影するポートレート撮影モードと、人物以外の被写体を撮影する静物撮影モードとを含む。ポートレート撮影モードは、高彩度の画像を得るための撮影モードであり、とくに、人物の肌色をきれいに再現したい場合に適している。

本発明は、上記の電子カメラシステムを構成する照明装置３０による照明光の分光放射輝度特性に特徴を有する。

ＣＰＵ１０１は、操作部材１０７からポートレート撮影モードに設定する操作信号が入力されると、照明装置３０に対して発光許可する。ＣＰＵ１０１は、電子カメラ１０がこの状態でレリーズ操作されると、撮影時に上記演算された光量で所定時間発光するように照明装置３０に発光指令を送る。これにより、主要被写体がＬＥＤ３１ａによる照明光で照明される。

上述した撮像素子１２１（図２）の撮像面に構成されている画素領域上には、周知の分光フィルタ（色フィルタ）１２１ａが設けられている。色フィルタ１２１ａは、赤（Ｒ）色、青（Ｂ）色、および緑（Ｇ）色のいずれかの光を通過させる原色フィルタが画素位置に対応して所定の配列（たとえば、ベイヤー配列）で構成された色分解フィルタである。撮像素子１２１は、このような色フィルタ１２１ａを通して被写体像を撮像することにより、光の３原色ごとの撮像信号を出力する。

ＣＰＵ１０１は、上記３原色の信号比を所定の比率に調節することにより、いわゆるホワイトバランス調整を行う。すなわち、ディジタル変換後の赤色光、青色光および緑色光に対応する画像データのうち、赤色光および青色光に対応する画像データのそれぞれに対して、ホワイトバランス調整用のＲゲインおよびＢゲインをかけ合わせる。ホワイトバランス調整用のＲゲインおよびＢゲインは、たとえば、あらかじめＣＰＵ１０１内に格納されている値を使用する。

上述したＬＥＤ３１ａの発光極大波長は、撮像素子１２１に配設されている色フィルタ１２１ａの分光透過特性の透過極大波長と合致するように構成される。図５は、撮像素子１２１の分光感度特性を説明する図である。この分光感度特性は、色フィルタ１２１ａの分光透過特性、撮像素子１２１の画素を構成するフォトダイオードの波長感度特性、および色フィルタ１２１ａと別に撮像素子１２１の撮像面に配設されている赤外光遮断フィルタ（不図示）の赤外光遮断特性を合成したものである。

図５において、横軸は受光波長（単位ｎｍ）を表し、縦軸は受光感度を表す。縦軸目盛は、フィルタ等の透過率が１００％の場合にフォトダイオードから出力される信号値を１とする相対値で記されている。図５の３つの「山」に対応する波形のうち、破線で示す波形は受光される青色光の感度特性に対応し、実線で示す波形は受光される緑色光の感度特性に対応し、一点鎖線で示す波形は受光される赤色光の感度特性に対応する。

図５によれば、たとえば、青色および緑色の中間色（波長４９０ｎｍ付近）の光は、撮像素子１２１によって青色光として受光されるとともに緑色光としても受光される。したがって、中間色の信号値が３原色（この場合は青色および緑色）それぞれの信号値に比べて相対的に大きくなり、結果として画像の彩度が低下する。

そこで、撮影時にＬＥＤ３１ａを点灯させて主要被写体を照明すると、被写体光束の色成分はＬＥＤ３１ａの発光極大波長に対応する成分が強くなる。図６は、図５の分光感度特性を有する撮像素子１２１でＬＥＤ３１ａによる照明光を受光する場合の受光特性を説明する図である。図６において、横軸は受光波長を表し、縦軸は受光感度を表す。縦軸目盛は図５と同一である。図６の３つの「山」に対応する波形のうち、破線で示す波形が青色光の受光特性に対応し、実線で示す波形が緑色光の受光特性に対応し、一点鎖線で示す波形が赤色光の受光特性に対応する。

図６によれば、青色および緑色の中間色（波長４９０ｎｍ付近）の光は撮像素子１２１で受光されなくなるため、中間色の信号値が３原色（この場合は青色および緑色）それぞれの信号値に比べて相対的に小さくなることによって画像の彩度が向上する。

同様に、緑色および赤色の中間色（波長５７０ｎｍ付近）の光も撮像素子１２１で受光されなくなるのため、中間色の信号値が３原色（この場合は緑色および赤色）それぞれの信号値に比べて相対的に小さくなることによって画像の彩度が向上する。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）照明装置３０の光源として、光の３原色である青、緑、および赤色に対応する波長をそれぞれ含むように発光極大波長を分離した３色混合型（３波長）光源であるＬＥＤ３１ａを備える。電子カメラ１０は、ポートレート撮影モードに設定されている状態でレリーズ操作された場合、照明装置３０へ発光指令を送り、主要被写体をＬＥＤ３１ａによる照明光で照明させる。これにより、ＬＥＤ３１ａからの照明光で照明しない場合に比べて被写体光束に含まれる光の３原色成分が強調されるので、とくに、人物の肌色などをきれいに再現して高彩度の画像を得ることができる。

本実施形態によれば、従来の画像処理に新たな処理を付加することなしに、ＬＥＤ３１ａからの照明光を照射することによって高彩度の画像を得るようにしたので、従来の電子カメラに対しても本発明による照明装置３０を組み合わせて使用することができる。また、撮像素子１２１上の色フィルタ１２１ａによって色分離された光の３原色ごとの撮像信号の信号比を所定の比率に調節するとき、彩度を向上させるために従来行われていた伸長処理（光の３原色に対応するそれぞれの信号値について、階調を高めるために大きく引き延ばす処理）を不要にすることができ、撮像信号に含まれるノイズ成分が伸長処理で増加することに起因する画質劣化を抑制できる。

（２）ＬＥＤ３１ａの発光極大波長を撮像素子１２１に配設されている色フィルタ１２１ａの分光透過特性の透過極大波長と合致するように構成したので、光の３原色成分が撮像素子１２１で効率よく受光される。したがって、３原色成分の回収効率が高まることによって撮像信号の信号レベルが向上し、Ｓ／Ｎ比のよい画像が得られる。さらに、ＬＥＤ３１ａに必要以上の発光輝度で発光させなくてよいので、照明装置３０の消費電力を低減することもできる。

上述した説明では、ＬＥＤ３１ａを備える外付けタイプの照明装置３０を例にあげて説明したが、照明装置をカメラ本体に内蔵させるようにしてもよい。

ＬＥＤ３１ａを白色ＬＥＤで構成する例を説明したが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤをそれぞれ別個に設け、これらのＬＥＤによる照明光を合わせて主要被写体を照明するようにしてもよい。

また、赤色光および緑色光を発するＬＥＤと、青色光を発するＬＥＤとをそれぞれ設け、これらのＬＥＤによる照明光を合わせて主要被写体を照明するようにしてもよい。

同様に、青色光および緑色光を発するＬＥＤと、赤色光を発するＬＥＤとをそれぞれ設け、これらのＬＥＤによる照明光を合わせて主要被写体を照明するようにしてもよい。

以上の説明では、白色ＬＥＤを１つ用いる例を説明したが、発光輝度を高めるために複数の白色ＬＥＤを同時に発光させ、これらのＬＥＤによる照明光を合わせて主要被写体を照明するようにしてもよい。

なお、白色ＬＥＤの代わりに赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤをそれぞれ設ける場合、または赤色、緑色および青色のうち２色の発光色を組み合わせたＬＥＤを設ける場合において、それぞれの発光輝度を高めるために各ＬＥＤを複数個組み合わせて主要被写体を照明するように構成してもよい。

照明装置３０において、白色ＬＥＤ３１ａと異なる発光輝度特性を有する他の光源（たとえば、キセノンランプ）をさらに設け、白色ＬＥＤ３１ａによる照明光およびキセノンランプによる照明光を切り換える構成にしてもよい。この場合のＣＰＵ１０１は、操作部材１０７から静物撮影モードに設定する操作信号が入力されると、照明装置３０のキセノンランプの発光を許可する。ＣＰＵ１０１は、電子カメラ１０がこの状態でレリーズ操作されると、上記演算された光量で発光するように照明装置３０に発光指令を送る。これにより、主要被写体がキセノンランプによる照明光で照明される。

図７は、キセノンランプによる照明光の分光放射輝度特性を説明する図である。図７において、横軸は発光（放射）波長を表し、縦軸は発光（放射）輝度を表す。縦軸目盛は、キセノンランプのフル発光時の発光輝度の最大値を１とする相対値で記されている。キセノンランプの発光特性は、ＬＥＤ３１ａと異なり、光の３原色である青、緑、および赤色に対応する波長ごとに分離されていない。

静物撮影モードに設定された場合にキセノンランプによる照明光で主要被写体を照明するようにすると、光の３原色成分を強調しない画像を得ることができる。このように、撮影用途に応じて照明光を使い分け、撮影者が意図する彩度の画像を得ることができる。

特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。３波長型光源は、たとえば、ＬＥＤ３１ａによって構成される。分光フィルタは、たとえば、色フィルタ１２１ａによって構成される。波長分離されていない光源は、たとえば、キセノンランプによって構成される。光源切り換え手段は、たとえば、ＣＰＵ１０１によって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明の一実施の形態による電子カメラシステムを説明する図である。 電子カメラシステムの要部構成を説明するブロック図である。 ＬＥＤおよび発光回路の構成例を示す図である。 ＬＥＤによる照明光の分光放射輝度特性を説明する図である。 撮像素子の分光感度特性を説明する図である。 ＬＥＤ光を撮像素子で受光する場合の受光特性を説明する図である。 キセノンランプによる照明光の分光放射輝度特性を説明する図である。

符号の説明

１０…電子カメラ本体
２０…撮影レンズ
３０…照明装置
３１ａ…ＬＥＤ
３１…発光回路
１０１…ＣＰＵ
１０７…操作部材
１２１…撮像素子
１２１ａ…色フィルタ

Claims (7)

1. 光の３原色の波長のそれぞれを含むように波長分離された３つの発光極大波長を有する３波長型光源を備えることを特徴とする撮影用照明装置。
2. 請求項１に記載の撮影用照明装置において、
   前記３波長型光源は、前記３つの発光極大波長によってそれぞれ挟まれる極小波長に対応する光の強さと、前記極小波長に隣接する前記発光極大波長に対応する光の強さとをそれぞれ所定比率以上にするように波長分離されていることを特徴とする撮影用照明装置。
3. 請求項２に記載の撮影用照明装置において、
   前記３波長型光源は、白色ＬＥＤで構成されることを特徴とする撮影用照明装置。
4. 請求項２に記載の撮影用照明装置において、
   前記３波長型光源は、前記光の３原色の波長のうち少なくとも１つを含む２もしくは３のＬＥＤで構成されることを特徴とする撮影用照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の撮影用照明装置において、
   前記３つの発光極大波長は、それぞれがカメラの撮像装置に設けられている３原色の分光フィルタの透過極大波長と合致することを特徴とする撮影用照明装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の前記３波長型光源と、
   前記３波長型光源と異なり波長分離されていない光源と、
   前記３波長型光源および前記波長分離されていない光源を択一的に切り換える光源切り換え手段とを備えることを特徴とする撮影用照明装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の撮影用照明装置と、
   前記３つの発光極大波長を透過極大波長とする３原色の分光フィルタ、および前記分光フィルタを介して被写体像を撮像する撮像手段を含む電子カメラとを備えることを特徴とするカメラシステム。

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