JP2004214836A

JP2004214836A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2004214836A
Application number: JP2002380175A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Hamamura; 俊宏濱村; Tsutomu Honda; 努本田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】夜景を撮影しても手ぶれが生じることがなく、良好な夜景画像を撮影可能にすること。
【解決手段】夜景撮影モード時に、撮影制御部１５は撮像素子１１の露光時間を所定値以下に設定する。画像処理部２４は撮像素子１１から得られる画像に対し、通常撮影時に適用するγ変換値よりも低輝度部分のコントラストを強調するγ変換値を適用してγ変換処理を行うことにより、良好な夜景画像を生成する。また、このようにして得られる夜景画像と、フラッシュを発光させて撮影した画像とを合成することにより、夜景をバックに人物等を撮影する場合にも、良好な撮影画像を生成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に関するものであり、特に夜景撮影を行う際の撮影技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラを用いて夜景を背景にした人物を撮影する場合、閃光装置（以下、フラッシュという。）を発光させた撮影と、フラッシュを発光させない撮影とを連続して２回行い、撮影後に２つの画像を合成することによって夜景を背景にした良好な撮影画像を生成する技術が存在する（例えば、特許文献１及び２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−６６０８７号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０７９４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、遠方の夜景部分のみを撮影する場合には長時間露光が必要となるため、デジタルカメラを手持ちした状態で撮影すると、手ぶれが発生して良好な撮影画像を得ることができないという問題がある。
【０００５】
また、上記特許文献２の技術では、比較的短時間で撮影した画像に対し、全画素につき一定の信号増幅を行うことが示されているが、信号増幅はノイズ成分も増幅することになるので、信号増幅のみで適正露出の良好な画像を得ることは難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、夜景を撮影しても手ぶれが生じることがなく、良好な撮影画像を得ることが可能な撮像装置の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、撮影時の動作モードとして、通常撮影モードと夜景撮影モードとを有し、夜景撮影モード時において夜景撮影に適した動作が可能な撮像装置であって、複数の画素を有し、被写体からの光を各画素において光電変換することによって電子画像を生成する撮像手段と、夜景撮影モード時に、露光時間を所定値以下に設定して前記撮像手段における撮影動作を制御する撮像制御手段と、夜景撮影モード時に前記撮像手段から得られる画像に対し、通常撮影時に適用されるγ変換値よりも低輝度部分のコントラストを強調するγ変換値を適用してγ変換処理を行う画像処理手段と、を備えて構成される。
【０００８】
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、前記撮像手段から得られる画像の各画素信号にゲインを与えるゲイン付与手段、をさらに備え、前記撮影制御手段が、夜景撮影モード時に前記撮像手段から得られる画像に対し、通常撮影時に適用されるゲインよりも高いゲインを適用するように、前記ゲイン付与手段を制御することを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の撮像装置において、前記画像処理手段が、夜景撮影モード時に前記撮像手段から得られる画像に対し、所定の信号レベル以下の画素信号を黒レベルに均一化させるγ変換値を適用してγ変換処理を行うことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置において、被写体を閃光照明するための閃光手段、をさらに備え、前記撮影制御手段が、夜景撮影モード時に、前記閃光手段を閃光させて前記撮像手段に撮影動作を行わせる第１の撮影制御と、前記閃光手段を閃光させずに撮影動作を行わせる第２の撮影制御とを連続して行い、前記画像処理手段が、前記第２の撮影制御によって得られる画像に対して低輝度部分のコントラストを強調するγ変換値を適用してγ変換処理を行い、前記第１の撮影制御によって得られる画像と、前記第２の撮影制御によって得られる画像とを合成することを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の撮像装置において、前記撮像手段が、全画素同時読み出し可能に構成されることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態にかかるデジタルカメラ（撮像装置）１の一構成例を示すブロック図である。デジタルカメラ１は、被写体からの光を、撮影レンズ１０を介して入射し、受光面に多数の画素が配列された撮像素子１１で光電変換を行うことにより、電子画像を生成するように構成される。なお、撮影レンズ１０には開口径を調整可能な絞りが含まれている。
【００１４】
撮像素子１１は、例えばプログレッシブタイプのＣＣＤイメージセンサによって構成され、露光によって各画素に蓄積される電荷を全てほぼ同時に出力することができるようになっている。つまり、撮像素子１１はフィールドシフト信号が与えられると、全ての画素に蓄積された電荷を一時に転送路にシフトさせ、その後直ちに次の露光を行うことができるように構成される。そして撮像素子１１から出力される画素ごとの信号は信号処理回路１２に与えられる。
【００１５】
信号処理回路１２は相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１２ａとオートゲインコントロール回路（ＡＧＣ）１２ｂとを備えて構成される。ＣＤＳ１２ａは撮像素子１１から入力する信号のノイズ成分低減を行う。またＡＧＣ１２ｂは信号成分の増幅を行うことにより、光電変換によって得られる画像信号の感度調整を行う機能を有する。
【００１６】
そして画像信号はＡ／Ｄ変換器１３に与えられ、Ａ／Ｄ変換器１３において画像信号がアナログ信号からデジタル信号に変換される。これにより各画素の信号値が所定のビット数で表現されることとなり、例えば８ビットで表現される場合には、各画素の輝度レベルは０〜２５５の２５６階調で表現されることになる。デジタル信号に変換して得られる画像データは、画像メモリ１４に格納される。
【００１７】
画像メモリ１４は少なくとも１フレーム分の画像を記憶する半導体メモリであり、記憶する画像を制御ユニット２０に与えることが可能である。
【００１８】
制御ユニット２０はＣＰＵ（演算処理ユニット）によって構築され、内部にＲＡＭ２１とＲＯＭ２２とを備えて構成される。そしてＣＰＵがＲＯＭ２２に格納される所定のプログラムを実行することにより、デジタルカメラ１における各種動作の制御やデータ処理を実行する制御ユニット２０として機能する。制御ユニット２０によって実現される機能には、主として露光時間算出部２３と画像処理部２４とがある。またＲＡＭ２１は、ＣＰＵが制御ユニット２０として機能する際の作業用メモリとして機能する。
【００１９】
露光時間算出部２３は、自動露出制御（ＡＥ）を行うために設けられるものであり、撮影時におけるシャッタスピード（図面ではＳＳと略す）、すなわち撮像素子１１の露光時間（電荷蓄積時間）を決定する。具体的には、画像メモリ１４に格納された画像を取得して、その画像の輝度レベルを評価することにより、撮像素子１１によって適正露光の画像が取得できるように露光時間を決定する。ただし、デジタルカメラ１の撮影モードとして夜景撮影モードが設定されている場合、撮像素子１１の露光時間は手ぶれ限界以下（高速シャッタスピード側）の値となるように決定される。
【００２０】
画像処理部２４は、種々の画像処理を施すことによって、記録用（出力用）又は表示用の適切な画像を生成するものであり、例えば画像に対してγ変換を行うγ処理部２５、及び、夜景撮影モード時に連続撮影して得られる２枚の画像を合成する画像合成部２６を備えて構成される。
【００２１】
フラッシュ制御回路１６はフラッシュの発光及び充電を制御するための回路であり、フラッシュ発光部１７はフラッシュ制御回路１６の制御によって被写体を閃光照明する発光部である。
【００２２】
撮影制御部１５は、撮像素子１１の露光時間を制御するとともに、信号処理回路１２及びＡ／Ｄ変換器１３を制御するように構成され、各部が同期した撮影動作を行うように制御する。撮影制御部１５は、制御ユニット２０から指示されるタイミングで撮影動作を開始させるとともに、撮像素子１１の露光時間を制御ユニット２０から指示される露光時間に設定して撮影制御を行う。また、撮影制御部１５は、フラッシュ撮影を行うことが設定されている場合にはフラッシュの発光量を決定してフラッシュ制御回路１６に発光指示を与えるように構成される。
【００２３】
表示部３２は例えば液晶表示部材によって構成され、制御ユニット２０によってＶＲＡＭ３１に格納される表示用の画像を表示するように構成される。
【００２４】
操作部材３３はユーザが操作入力可能なボタンやスイッチ等によって構成され、ユーザが撮影タイミングを指示するためのシャッタボタン（レリーズボタン）や、デジタルカメラ１における動作モードの設定変更を行うためのモード切替スイッチ等が含まれる。
【００２５】
また、デジタルカメラ１には、ユーザによる撮影指示に基づいて得られる撮影画像（記録用画像）を記録するために、デジタルカメラ１に着脱自在な記録媒体３４が設けられ、撮影によって得られる記録用画像は制御ユニット２０を介して記録媒体３４に記録される。
【００２６】
さらに、デジタルカメラ１には、いわゆるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の外部機器を接続するための外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）３５が設けられ、例えば撮影によって得られる画像を外部機器に対して直接出力することが可能なようになっている。
【００２７】
以上のように構成されたデジタルカメラ１は、撮影時における動作モードとして、通常撮影モードと夜景撮影モードとが選択的に設定可能なようになっている。この選択設定は、例えば、ユーザによるマニュアル操作によって行われるようにしてもよいし、又は周囲の明るさを読み取って自動的に設定するようにしてもよい。
【００２８】
通常撮影モードは、例えば太陽光下等で被写体を撮影する際の撮影モードであり、夜景以外を撮影する場合に設定されるモードである。
【００２９】
夜景撮影モードは、夜景又は夜景をバックにして人物等を撮影するための撮影モードである。比較的遠方にある夜景のみをフレーム内に収めて撮影する場合には、フラッシュを発光させてもその光は被写体にまで届かないため、一般的にフラッシュ非発光撮影が行われる。これに対し、夜景をバックにして人物等を撮影する場合には、比較的近い位置にある人物等の被写体をフラッシュで照明しつつ撮影する必要があり、フラッシュ発光撮影が行われる。このため、夜景撮影モードには、さらに、フラッシュの発光を禁止して撮影を行うためのフラッシュ非発光撮影モードと、フラッシュを発光させて撮影を行うためのフラッシュ発光撮影モードとの２つのモードが用意されており、ユーザは撮影状況に応じてこれらのうちから適切な夜景撮影モードを選択設定することができるようになっている。この選択設定はユーザが操作部材３３を操作することによって行われる。
【００３０】
なお、フラッシュもしくは他の照明手段を予備的に発光させることにより、人物等が存在するか否かを判定し、それに基づいて自動的に選択設定することも可能である。
【００３１】
以下、デジタルカメラ１において各動作モードが機能する場合のそれぞれの動作について説明する。
【００３２】
＜１．通常撮影モード時の動作＞
まず、通常撮影モード時の動作について説明する。通常撮影モード時には、露光時間算出部２３は、露光時間として所定値（デフォルト値）を撮影制御部１５に指示する。撮影制御部１５は露光時間をデフォルト値に設定して撮像素子１１による撮影動作を開始させる。そして露光時間算出部２３は、画像メモリ１４に格納される画像データを取得して、適正露光となる露光時間を算出し、撮影制御部１５にフィードバックをかける。このような一連の動作が１秒間に例えば１５回行われるように構成される。そしてユーザがシャッタボタンの押下操作を行ってデジタルカメラ１に撮影指示を与えた場合、自動露出制御が行われ、シャッタボタン押下操作直前の画像に基づいて記録用画像を撮影するための露光時間が決定される。このとき、例えば、絞り優先シャッタスピード制御が設定されている場合には、絞りの開口径が小さくなると、シャッタスピードは長くなるため、手ぶれ限界よりも長い露光時間が設定されることもある。
【００３３】
図２は通常撮影モード時における撮影シーケンスを示すフローチャートである。まず、ユーザによる撮影指示が検知されると（ステップＳ１０）、自動露出制御（ＡＥ）が開始される（ステップＳ１２）。そしてフラッシュ発光判定が行われる（ステップＳ１３）。撮影レンズ１０に含まれる絞りの調整、及び、シャッタスピードの調整を行うだけでは、適正露光の画像が得られない場合には、撮影時にフラッシュ発光が行われるように設定される。
【００３４】
そして撮影制御部１５は、制御ユニット２０からの指令に基づいて、ＡＧＣ１２ｂにおけるゲインを調整して撮影感度の設定を行うとともに（ステップＳ１４）、撮影レンズ１０の絞りと、シャッタスピードに相当する撮像素子１１の露光時間（電荷蓄積時間）とを設定する（ステップＳ１５）。
【００３５】
その後、撮影制御部１５は、撮像素子１１に対して露光開始を指示し、設定された露光時間分の本露光が行われると、撮像素子１１にフィールドシフト信号を与えて各画素に蓄積された電荷を出力させる（ステップＳ１６）。この結果、画像メモリ１４には、記録用等となる画像が格納される。
【００３６】
そして制御ユニット２０において画像処理部２４が機能し、γ処理部２５が画像メモリ１４に格納された画像を取得して画素毎にγ変換を施す（ステップＳ１７）。このγ変換処理において適用されるγ変換値（γ変換特性曲線）は通常のγ変換値である。
【００３７】
図３はγ処理部２５において適用されるγ変換値を示す図である。ただし、図３では入力信号及び出力信号が８ビットで表現される２５６階調を示す場合を例示しているが、これに限られるものではない。
【００３８】
通常撮影モード時には、撮影によって得られる画像のγ変換処理において、図３に示すγ変換値Ｃ１が適用される。一般に人間の視覚は、比較的明るい部分の階調変化に鈍く、暗い部分の階調変化に鋭い感覚を示す。そのため、図３に示すような通常のγ変換値Ｃ１を適用して画像変換を行うことにより、変換後の画像には、視覚的に違和感のない自然な階調変化が再現されることになる。
【００３９】
そして最終的に、画像処理の施された画像が記録媒体３４に記録され、又は外部Ｉ／Ｆ３５を介して外部機器に出力されて撮影シーケンスが終了する（ステップＳ１８）。
【００４０】
＜２．夜景撮影モード時の動作＞
次に、夜景撮影モード時の動作について説明する。夜景撮影モード時においても、露光時間算出部２３は、１秒間に例えば１５回の露光時間算出動作を繰り返し行い、撮影制御部１５に対してフィードバックを行うように動作する。そしてユーザがシャッタボタンの押下操作を行ってデジタルカメラ１に撮影指示を与えた場合、自動露出制御が行われ、シャッタボタン押下操作直前の画像に基づいて記録用画像を撮影するための露光時間が決定される。このとき、通常撮影モードの場合とは異なり、シャッタスピードに相当する撮像素子１１の露光時間（電荷蓄積時間）は所定値以下（高速シャッタスピード側）となるように、シャッタスピードに制限が課される。
【００４１】
シャッタスピードの制限は、長時間露光時の手ぶれを防止するために行われるので、夜景撮影モード時におけるシャッタスピードは手ぶれ限界値以下（高速シャッタスピード側）の値に設定される。例えば、撮像素子１１の受光部の対角線長をＬ［ｍｍ］とし、撮影レンズ１０の焦点距離をｆ［ｍｍ］とすると、夜景撮影モード時のシャッタスピードｔ［ｓ］を、
ｔ≦１／（ｆ・４４／Ｌ） …（式１）
の範囲に規制する。よって夜景撮影モード時においては、手ぶれが生じない状態で画像を撮影することが可能になる。
【００４２】
一方、露光時間が手ぶれ限界値に制限されることにより、露光量不足が生じる可能性がある。そのため、本実施形態では、その露光量不足を補償するために、ＡＧＣ１２ｂのゲインを通常撮影モード時に設定される値よりも高い値に設定するとともに、撮影によって得られた画像にγ変換を施す際のγ変換値として、コントラストを強調するためのγ変換値を適用して画像変換を行うように構成される。
【００４３】
そしてフラッシュ非発光撮影モードが設定される場合には、上記のように、シャッタスピードを制限して得られる画像に対して特別なγ変換を適用して画像処理を行うことで、夜景のみを良好に再現した画像を得る。
【００４４】
また、フラッシュ発光撮影モードが設定される場合には、上記のようにシャッタスピードを制限するとともに、特別なγ変換を施して得られる画像と、フラッシュを発光させて撮影した画像とを合成することにより、夜景だけでなく、夜景をバックにした人物等を良好に再現した画像を得る。
【００４５】
〔フラッシュ非発光撮影モードの動作〕
夜景撮影モードのひとつであるフラッシュ非発光撮影モード時の動作について説明する。図４はフラッシュ非発光撮影モード時における撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【００４６】
まず、ユーザによる撮影指示が検知されると（ステップＳ２０）、自動露出制御（ＡＥ）が開始され（ステップＳ２１）、露光時間算出部２３は、撮影指示が与えられる直前の画像に基づいて、適正露光となるシャッタスピードを算出する。例えば、撮影指示が与えられる直前の画像データの平均輝度レベルが所定値（２５６階調の場合、例えば１２８）となるように、シャッタスピードを決定する。ただし、このとき決定されるシャッタスピードは、上述した手ぶれ限界値以下（高速シャッタスピード側）の値に制限される。そして露光量不足を補償するために、ＡＧＣ１２ｂをゲインアップすることにより、撮影感度を高感度に設定する（ステップＳ２２）。
【００４７】
仮に、撮影指示が与えられる直前のシャッタスピードが１／１５秒、撮影感度がＩＳＯ１００であり、それによって得られた画像データの平均輝度レベルが２５６階調で１６であったとすると、露光時間を１２８／１６＝８倍（１／２秒）に設定すれば、適正露光となる。しかし、上記式１により、手ぶれ限界値ｔが１／３０秒として求められる場合、露光時間を１／２秒に設定すれば、手ぶれによって画像にぶれが生じる。そこで、ステップＳ２１では、適正露光とすべき露光時間が手ぶれ限界値よりも長い値である場合には、手ぶれ限界値に露光時間を規制する。また、それによる露光量不足は、ステップＳ２２で、撮影感度を例えばＩＳＯ１００からＩＳＯ４００に設定することで減殺させる。
【００４８】
そして撮影制御部１５は、制御ユニット２０からの指令に基づいて、撮影レンズ１０の絞りと、撮像素子１１の露光時間（シャッタスピード）とを設定する（ステップＳ２３）。
【００４９】
その後、撮影制御部１５は、撮像素子１１に対して露光開始を指示し、設定された露光時間分の本露光が行われると、撮像素子１１にフィールドシフト信号を与えて各画素に蓄積された電荷を出力させる（ステップＳ２４）。この結果、画像メモリ１４には、記録用等となる画像が格納される。
【００５０】
そして制御ユニット２０において画像処理部２４が機能し、γ処理部２５が画像メモリ１４に格納された画像を取得して画素毎にγ変換を施す（ステップＳ２５）。このγ変換処理において適用されるγ変換値（γ変換特性曲線）は、図３に示すγ変換値Ｃ２であり、通常のγ変換値Ｃ１と比較して、低輝度部分のコントラストを強調（拡大）する特性を有している。
【００５１】
夜景を撮影した場合、一般的に、各画素の輝度レベルの大部分は２５６階調で０〜４０の低輝度部分に分布する。また、撮影時にＡＧＣ１２ｂのゲインアップを行っているため、撮像素子１１の暗電流レベルやノイズ成分も増幅された状態にある。このため、夜景を撮影して得られた画像にγ変換を施す際には、図３に示すように、所定値Ｖ１以上、所定値Ｖ２以下の範囲のコントラストを増加させるようなγ変換値Ｃ２が適用される。これにより、所定値Ｖ１以下に含まれるノイズ成分は、黒レベルに均一化されることとなる。また、夜景に含まれる灯り等の光源は大きな輝度レベルを有することとなり、明暗のコントラストが鮮明な状態に再現される。したがって、図３のようなγ変換値Ｃ２を適用したγ変換処理を行うことにより、視覚的に良好な夜景画像が得られることになる。
【００５２】
ところで、図３に示すγ変換値Ｃ２は、所定範囲Ｖ１〜Ｖ２にある輝度レベルのレンジを拡大する処理であるので、各画素のデータの分解能が下がり、階調の再現性は低下することになる。しかし、夜景は明暗のはっきりした被写体であるので、中間階調の再現性が低下しても特に問題となることはない。そのため、光源等の明るい部分をより明るくし、暗い部分をより暗い状態に変換することで、視覚的違和感のない夜景画像を取得することが可能になる。
【００５３】
そして最終的に、画像処理の施された画像が記録媒体３４に記録され、又は外部Ｉ／Ｆ３５を介して外部機器に出力されて撮影シーケンスが終了する（ステップＳ２６）。
【００５４】
図５は夜景撮影を行って得られる画像を示す図であり、（ａ）はγ処理部２５において通常のγ変換値Ｃ１を適用して得られる画像を、（ｂ）はγ処理部２５においてコントラストを強調するためのγ変換値Ｃ２を適用して得られる画像をそれぞれ示している。
【００５５】
図５（ｂ）に示すように、夜景撮影時に、シャッタスピードを手ぶれ限界値以下に抑制し、γ変換においてコントラストを強調するためのγ変換値Ｃ２を適用して画像変換を行うことにより、図５（ａ）の画像と比較すると、手ぶれがなく、かつ、明暗の鮮明な夜景画像を撮影することが可能になる。
【００５６】
〔フラッシュ発光撮影モードの動作〕
次に、夜景撮影モードの他のひとつであるフラッシュ発光撮影モード時の動作について説明する。例えば夜景をバックに人物等を撮影する場合、本モードが設定される。そして、夜景部分を上記フラッシュ非発光撮影モードと同様の手順によって良好な状態で撮影するとともに、人物等の部分を、フラッシュを発光させることによって良好な状態で撮影する。その後にそれらの画像を合成することによって、全体的に良好な撮影画像を生成する。
【００５７】
図６及び図７はフラッシュ非発光撮影モード時における撮影シーケンスを示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、第１の撮影は人物等を撮影するための撮影動作であり、第２の撮影は夜景部分を撮影するための撮影動作である。
【００５８】
まず、ユーザによる撮影指示が検知されると（ステップＳ３０）、自動露出制御（ＡＥ）が開始され（ステップＳ３１）、露光時間算出部２３が、撮影指示が与えられる直前の画像に基づいて、適正露光となるシャッタスピードを算出する。このとき、第１の撮影及び第２の撮影の双方についての絞り値とシャッタスピードが決定される。第１の撮影に対しては、フラッシュ発光を行うため、フラッシュの発光量が決定され、シャッタスピードは高速シャッタスピードが決定される。また、第２の撮影に対しては、シャッタスピードが手ぶれ限界値以下（高速シャッタスピード側）の値に制限される。
【００５９】
そして第１の撮影に移り、撮影制御部１５はＡＧＣ１２ｂのゲインを低感度（通常感度）に設定し（ステップＳ３２）、撮影レンズ１０の絞りと、撮像素子１１の露光時間（シャッタスピード）とを設定する（ステップＳ３３）。
【００６０】
その後、撮影制御部１５は、撮像素子１１に対して露光開始を指示し、フラッシュを発光させることにより、人物等の被写体を照明する。そして設定された露光時間分の本露光が行われると、撮像素子１１にフィールドシフト信号を与えて各画素に蓄積された電荷を出力させる（ステップＳ３４）。この結果、画像メモリ１４には、第１の撮影によって得られた画像が格納される。
【００６１】
そして制御ユニット２０において画像処理部２４が機能し、γ処理部２５が画像メモリ１４に格納された画像を取得して画素毎にγ変換を施す（ステップＳ３５）。このγ変換処理において適用されるγ変換値（γ変換特性曲線）は、図３に示すγ変換値Ｃ１であり、通常のγ変換が施される。フラッシュ発光撮影によって人物等を撮影する場合、夜景の場合よりも高い階調再現性が要求されるため、通常のγ変換処理を行うことで良好な画像を生成する。この画像処理によって生成される画像は、ＲＡＭ２１若しくは画像メモリ１４に一時的に格納される。
【００６２】
第１の撮影が終了すると、続いて第２の撮影に移行する（図７のフローチャート）。第２の撮影が開始すると、撮影制御部１５は、露光時間が規制されることに伴う露光量不足を抑制するために、ＡＧＣ１２ｂのゲインを第１の撮影時よりも高感度に設定し（ステップＳ３６）、撮影レンズ１０の絞りと、撮像素子１１の露光時間（シャッタスピード）とを設定する（ステップＳ３７）。このとき、撮像素子１１の露光時間は手ぶれ限界値以下（高速シャッタスピード側）に設定される。
【００６３】
撮影制御部１５は、撮像素子１１に対して露光開始を指示し、設定された露光時間分の本露光が行われると、撮像素子１１にフィールドシフト信号を与えて各画素に蓄積された電荷を出力させる（ステップＳ３８）。このとき、フラッシュの発光は行われない。そして、画像メモリ１４には、第２の撮影によって得られた画像が格納される。
【００６４】
そして制御ユニット２０において画像処理部２４が機能し、γ処理部２５が画像メモリ１４に格納された画像を取得して画素毎にγ変換を施す（ステップＳ３９）。このγ変換処理において適用されるγ変換値（γ変換特性曲線）は、図３に示すγ変換値Ｃ２であり、通常のγ変換よりも、低輝度部分のコントラストが強調されるγ変換が行われる。このため、第２の撮影によって得られる画像は、明暗のはっきりとした画像に変換される。
【００６５】
そして画像合成部２６が機能し、ＲＡＭ２１若しくは画像メモリ１４に格納されている第１の撮影によって得られた画像と、第２の撮影によって得られた画像とが合成され、１枚の撮影画像が生成される。第１の撮影画像には人物等の比較的近距離にある被写体が階調再現性の高い状態で再現されており、第２の撮影画像には夜景部分の明暗がはっきりとした状態で再現されている。このため、画像合成部２６によって第１及び第２の撮影画像が合成されることにより、背景となる夜景部分は明暗のコントラストが高い画像になるとともに、人物等の被写体は中間階調が良好に再現された良好な画像となる。
【００６６】
そして最終的に、画像処理の施された画像が記録媒体３４に記録され、又は外部Ｉ／Ｆ３５を介して外部機器に出力されて撮影シーケンスが終了する（ステップＳ４１）。
【００６７】
図８は夜景を背景にして人物を撮影して得られる画像を示す図であり、（ａ）は第１及び第２の撮影画像の双方において通常のγ変換値Ｃ１を適用して得られる画像を、（ｂ）は第１の撮影画像に対して通常のγ変換値Ｃ１を適用し、第２の撮影画像に対してコントラストを強調するためのγ変換値Ｃ２を適用して得られる画像をそれぞれ示している。
【００６８】
図８（ｂ）に示すように、第１の撮影時に通常のγ変換値Ｃ１を適用し、第２の撮影時にコントラストを強調するためのγ変換値Ｃ２を適用することにより、図８（ａ）の画像と比較すると、背景の夜景となる夜景及び近距離に位置する人物がいずれも良好な状態で再現された撮影画像を得ることができる。
【００６９】
ところで既述のように、本実施形態における撮像素子１１は、プログレッシブタイプで、各画素に蓄積される電荷を全てほぼ同時に出力することができるように構成されているので、インターラインインターレスタイプのように１フレームの画像を２フィールドに分けて読み出す場合よりも、第１の撮影と第２の撮影とを連続的に行う際の撮影間のタイムラグを短縮することが可能である。
【００７０】
図９は、撮像素子１１がプログレッシブタイプの場合とインターラインインターレスタイプの場合との動作の相違を示す図であり、図９（ａ）はプログレッシブタイプの場合を、（ｂ）はインターラインインターレスタイプの場合を例示している。
【００７１】
プログレッシブタイプの場合には、撮影指示が与えられると、第１の撮影のための露光動作（電荷蓄積）Ｐ１を開始する。この第１の撮影Ｐ１の間にフラッシュ発光Ｆ１が行われる。そして第１の撮影Ｐ１の露光時間が経過すると、撮影制御部１５から撮像素子１１に対してフィールドシフト信号Ｓ１が与えられる。このフィールドシフト信号Ｓ１により、撮像素子１１は全画素に蓄積された電荷を同時に転送路にシフトさせるため、その直後から第２の撮影のための露光動作Ｐ２を開始することができる。また、撮像素子１１から信号処理回路１２へのデータ出力は、蓄積電荷が転送路にシフトされた時点から順次開始される。したがって、プログレッシブタイプの撮像素子１１を用いることにより、第１の撮影及び第２の撮影を行うための全露光時間は、図９（ａ）に示すように、Ｔ１となる。
【００７２】
インターラインインターレスタイプの場合には、撮影指示が与えられると、メカニカルシャッタが開成され、第１の撮影のための露光動作（電荷蓄積）Ｐ３を開始する。この第１の撮影Ｐ３の間にフラッシュ発光Ｆ２が行われる。そして第１の撮影Ｐ３の露光時間が経過すると、メカニカルシャッタが閉成され、撮影制御部１５から撮像素子１１に対してフィールドシフト信号Ｓ３が与えられる。このフィールドシフト信号Ｓ３により、撮像素子１１は第１フィールド（例えば奇数ラインの画素群）に蓄積された電荷を同時に転送路にシフトさせる。撮像素子１１から信号処理回路１２へのデータ出力は、第１フィールドの蓄積電荷が転送路にシフトされた時点から順次開始され、第１フィールドの転送が終了した時点で、撮影制御部１５から撮像素子１１に対して再びフィールドシフト信号Ｓ４が与えられる。このフィールドシフト信号Ｓ４により、撮像素子１１は第２フィールド（例えば偶数ラインの画素群）に蓄積された電荷を同時に転送路にシフトさせる。そして撮像素子１１においてデータ出力が継続され、第２フィールドに蓄積された電荷が転送される。このため、インターラインインターレスタイプでは、第２の撮影のための露光動作Ｐ２は、第２フィールドの蓄積電荷を転送路にシフトさせた時点から開始することが可能になる。よって、この時点でメカニカルシャッタを再び開成して露光動作Ｐ２を開始させることになる。したがって、インターラインインターレスタイプの撮像素子１１を用いれば、第１の撮影と第２の撮影との間にタイムラグＴ３が存在することとなり、第１の撮影及び第２の撮影を行うための全露光時間は、図９（ｂ）に示すように、Ｔ２となる。
【００７３】
インターラインインターレスタイプに生じるタイムラグＴ３は、その読み出し方式の特性上必然的なものであるが、このタイムラグＴ３の間に被写体が移動したり、手ぶれが発生することが想定される。
【００７４】
そのため、撮像素子１１として、各画素に蓄積される電荷を全てほぼ同時に出力することができるプログレッシブタイプのものを使用することにより、そのようなタイムラグは解消され、全露光時間を短縮化することが可能である。その結果、全露光時間の間に被写体が移動したり、手ぶれが発生することを抑制することができる。
【００７５】
よって、本発明にはいずれのタイプの撮像素子を用いることも可能であるが、プログレッシブタイプを用いれば、フラッシュ発光撮影モード時において、画像の合成処理を行ったとしても、各画像間のずれ量は低減されていることになるので、より良好な撮影画像を生成することができる。
【００７６】
以上のように、本実施形態におけるデジタルカメラ１は、撮影時の動作モードとして、通常撮影モードと夜景撮影モードとを有しており、夜景撮影モード時において夜景撮影に適した動作が可能なようになっている。そして、夜景撮影モード時には、撮像素子１１の露光時間が所定値以下に設定され、撮像素子１１から得られる画像に対し、通常撮影時に適用されるγ変換値よりも低輝度部分のコントラストを強調するγ変換値が適用されてγ変換処理が行われる。このため、手ぶれを生じさせずに、良好な夜景画像を得ることができる。特に、短時間の露光でも、明暗のコントラストが高い夜景画像を取得することができるため、三脚を用いることなく、手軽に夜景撮影を楽しむことができる。
【００７７】
また、夜景撮影モード時には、ＡＧＣ１２ｂにおいて、撮像素子１１から得られる画像に対し、通常撮影時に適用されるゲインよりも高いゲインが適用されるので、短時間露光による露光量不足を補償することが可能である。
【００７８】
また、夜景撮影モード時には、撮像素子１１から得られる画像に対し、所定の信号レベルＶ１以下の画素信号を黒レベルに均一化させるγ変換値Ｃ２を適用してγ変換処理が行われるので、ノイズ成分を抑制しつつ、明暗のコントラストが高い夜景画像を取得することができる。
【００７９】
また、フラッシュ発光撮影モード時には、フラッシュを発光させて撮影動作を行う第１の撮影と、フラッシュを発光させずに撮影動作を行う第２の撮影とを連続して行い、第２の撮影によって得られる画像に対して低輝度部分のコントラストを強調するγ変換値を適用してγ変換処理を行い、第１の撮影によって得られる画像と、第２の撮影によって得られる画像とを合成することで撮影画像を生成するように構成されているため、例えば夜景をバックに人物等を撮影する場合に、夜景と人物との双方が適切に再現された画像を生成することが可能である。
【００８０】
また、撮像素子１１が全画素同時読み出し可能なプログレッシブタイプで構成されることにより、第１の撮影と第２の撮影とを連続的に行う場合のタイムラグを小さくすることができ、被写体の移動や手ぶれ等が発生することを抑制することができる。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【００８２】
例えば、撮像素子１１として、全画素同時読み出し可能なプログレッシブタイプを用いる場合を示したが、これに限定されるものではなく、インターラインインターレスタイプの撮像素子１１を用いてもよい。
【００８３】
また、上記説明では、フラッシュ発光撮影モード時に、画像の合成処理をデジタルカメラ１の内部で行う場合を例示したが、第１の撮影及び第２の撮影のそれぞれで得られる画像を外部機器（ＰＣ等）に出力し、外部機器側で合成処理を行うようにしてもよい。
【００８４】
また、γ処理部２５が夜景画像に適したγ変換値を適用するために、画像メモリに格納された画像のヒストグラム（輝度分布特性）を求め、そのヒストグラムに基づいて所定値Ｖ１，Ｖ２（図３参照）を決定し、画像毎に、γ変換値Ｃ２を最適な状態に調整するようにしてもよい。
【００８５】
なお、上述した内容には以下の発明概念が含まれる。
【００８６】
（１）請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置において、前記撮像制御手段は、夜景撮影モード時に、前記撮像手段の露光時間を手ぶれ限界値以下に設定することを特徴とする撮像装置。
【００８７】
これにより、撮像装置を手持ちの状態で撮影しても、手ぶれが生じることなく、夜景を良好に撮影することが可能である。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、夜景撮影モード時に、撮像手段の露光時間を所定値以下に設定し、撮像手段から得られる画像に対し、通常撮影時に適用されるγ変換値よりも低輝度部分のコントラストを強調するγ変換値を適用してγ変換処理を行うように構成されるため、手ぶれを生じさせずに、良好な夜景画像を得ることができる。
【００８９】
請求項２に記載の発明によれば、夜景撮影モード時に撮像手段から得られる画像に対し、通常撮影時に適用されるゲインよりも高いゲインが適用されるため、短時間露光による露光量不足を補償することが可能である。
【００９０】
請求項３に記載の発明によれば、夜景撮影モード時に撮像手段から得られる画像に対し、所定の信号レベル以下の画素信号を黒レベルに均一化させるγ変換値が適用されるため、ノイズ成分を抑制しつつ、明暗のコントラストが高い夜景画像を取得することができる。
【００９１】
請求項４に記載の発明によれば、夜景撮影モード時に、閃光手段を閃光させて撮像手段に撮影動作を行わせる第１の撮影制御と、閃光手段を閃光させずに撮影動作を行わせる第２の撮影制御とを連続して行い、第２の撮影制御によって得られる画像に対して低輝度部分のコントラストを強調するγ変換値を適用してγ変換処理を行った後、第１の撮影制御によって得られる画像と、第２の撮影制御によって得られる画像とを合成するように構成されるため、遠近双方の被写体を適切に撮影することができる。
【００９２】
請求項５に記載の発明によれば、撮像手段が全画素同時読み出し可能に構成されるので、第１の撮影と第２の撮影とを連続的に行う場合のタイムラグを小さくすることができ、被写体の移動や手ぶれ等が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカメラ（撮像装置）の一構成例を示すブロック図である。
【図２】通常撮影モード時における撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【図３】γ処理部において適用されるγ変換値の一例を示す図である。
【図４】フラッシュ非発光撮影モード時における撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【図５】夜景撮影を行って得られる画像を示す図である。
【図６】フラッシュ非発光撮影モード時における撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【図７】フラッシュ非発光撮影モード時における撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【図８】夜景を背景にして人物を撮影して得られる画像を示す図である。
【図９】撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１デジタルカメラ（撮像装置）
１１撮像素子（撮像手段）
１５撮影制御部（撮影制御手段）
１７フラッシュ発光部（閃光手段）
２０制御ユニット（制御手段）
２３露光時間算出部
２４画像処理部（画像処理手段）
２５ γ処理部
２６画像合成部
Ｃ１，Ｃ２ γ変換値

Claims

撮影時の動作モードとして、通常撮影モードと夜景撮影モードとを有し、夜景撮影モード時において夜景撮影に適した動作が可能な撮像装置であって、
複数の画素を有し、被写体からの光を各画素において光電変換することによって電子画像を生成する撮像手段と、
夜景撮影モード時に、露光時間を所定値以下に設定して前記撮像手段における撮影動作を制御する撮像制御手段と、
夜景撮影モード時に前記撮像手段から得られる画像に対し、通常撮影時に適用されるγ変換値よりも低輝度部分のコントラストを強調するγ変換値を適用してγ変換処理を行う画像処理手段と、
を備える撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像手段から得られる画像の各画素信号にゲインを与えるゲイン付与手段、をさらに備え、
前記撮影制御手段は、夜景撮影モード時に前記撮像手段から得られる画像に対し、通常撮影時に適用されるゲインよりも高いゲインを適用するように、前記ゲイン付与手段を制御することを特徴とする撮像装置。
請求項１又は２に記載の撮像装置において、
前記画像処理手段は、夜景撮影モード時に前記撮像手段から得られる画像に対し、所定の信号レベル以下の画素信号を黒レベルに均一化させるγ変換値を適用してγ変換処理を行うことを特徴とする撮像装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置において、
被写体を閃光照明するための閃光手段、をさらに備え、
前記撮影制御手段は、夜景撮影モード時に、前記閃光手段を閃光させて前記撮像手段に撮影動作を行わせる第１の撮影制御と、前記閃光手段を閃光させずに撮影動作を行わせる第２の撮影制御とを連続して行い、
前記画像処理手段は、前記第２の撮影制御によって得られる画像に対して低輝度部分のコントラストを強調するγ変換値を適用してγ変換処理を行い、前記第１の撮影制御によって得られる画像と、前記第２の撮影制御によって得られる画像とを合成することを特徴とする撮像装置。
請求項４に記載の撮像装置において、
前記撮像手段は、全画素同時読み出し可能に構成されることを特徴とする撮像装置。