JP2004215100A

JP2004215100A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2004215100A
Application number: JP2003001445A
Authority: JP
Inventors: Yuko Hattori; 佑子服部
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29
Also published as: US20040179111A1

Abstract

【課題】多様な被写体に合わせて階調変換の特性を変更し、好適な階調変換を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】撮影レンズによる被写体像を撮像して画像データを生成する撮像手段と、撮像手段により生成される画像データの階調変換を行う階調変換手段と、撮影レンズの焦点距離と被写体の撮影距離との少なくとも一方を含む被写体情報を取得する取得手段とを備え、階調変換手段は、階調変換を行う際に、取得手段により取得される被写体情報に応じて、階調変換の特性を変更する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像により得られる画像データの階調変換を行う機能を備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被写体に合わせて、画像データの階調変換を行うために、被写体情報に応じて階調変換の特性を変更する機能を備えた撮像装置がある。例えば、被写体情報として、分割測光センサの分割測光結果を得て、その分割測光結果に基づいて、階調変換の特性を変更するものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５４０１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した特開２００１−５４０１４号公報に記載の撮像装置は、分割測光結果のみに応じて階調変換の特性を変更するものであるため、多様な被写体に合わせて階調変換の特性を変更することができないことがあった。
【０００５】
本発明は、多様な被写体に合わせて階調変換の特性を変更し、好適な階調変換を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の撮像装置は、撮影レンズによる被写体像を撮像して画像データを生成する撮像手段と、前記撮像手段により生成される画像データの階調変換を行う階調変換手段と、前記撮影レンズの焦点距離と前記被写体の撮影距離との少なくとも一方を含む被写体情報を取得する取得手段とを備え、前記階調変換手段は、前記階調変換を行う際に、前記取得手段により取得される前記被写体情報に応じて、階調変換の特性を変更することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置において、前記取得手段は、前記被写体情報として前記焦点距離を取得し、前記階調変換手段は、所定の基準より、前記焦点距離が長いほど、階調変換の特性を『階調変化を弱める方向』に変更し、前記所定の基準より、該焦点距離が短いほど、前記階調変換の特性を『階調変化を強める方向』に変更することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置において、前記取得手段は、前記被写体情報として前記撮影距離を取得し、前記階調変換手段は、所定の基準より、前記撮影距離が長いほど、階調変換の特性を『階調変化を強める方向』に変更し、前記所定の基準より、該撮影距離が短いほど、前記階調変換の特性を『階調変化を弱める方向』に変更することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置において、前記取得手段は、前記被写体情報として前記撮影レンズの焦点距離と前記撮影距離とを取得し、前記階調変換手段は、所定の基準より、前記焦点距離が短く、かつ、前記撮影距離が長いほど、階調変換の特性を『階調変化を強める方向』に変更し、前記所定の基準より、該焦点距離が長く、かつ、該撮影距離が短いほど、階調変換の特性を『階調変化を弱める方向』に変更することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置において、前記撮像手段により連続的に撮影を行う連写モードを、ユーザ操作に応じて選択するための選択手段を備え、前記階調変換手段は、前記選択手段において前記連写モードが選択されると、２回目以降の撮影では、前記階調変換の特性の変更を禁止することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置において、前記階調変換手段は、前記撮像手段による撮像の開始から所定の時間が経過するまでは、前記階調変換の特性の変更を禁止することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。以下では、本発明の撮像装置の一例として、電子カメラを用いて説明を行う。
【００１３】
図１は、本実施形態の電子カメラの機能ブロック図である。
図１において、電子カメラ１は、撮像部２、操作部３、画像処理部４および制御部５を備え、撮像部２、操作部３、画像処理部４は制御部５とそれぞれ相互に接続されている。
撮像部２には、撮影レンズ２１、撮像素子２２、Ａ／Ｄ変換器２３が設けられている。撮影レンズ２１による被写体像は撮像素子２２により撮像され、得られた画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２３でディジタル信号に変換され、画像処理部４に出力される。Ａ／Ｄ変換器２３から出力されたディジタル信号には、画像処理部４において、画像処理が施され（詳細は後述する）、画像処理が施された後の画像データは、不図示の圧縮部や記録部に出力される。
【００１４】
操作部３は、レリーズ釦や、後述するズーム動作を行うためのズーム釦、後述する連写モードを選択するための選択釦など、ユーザ操作を受け付けるための部材を備え、操作部３へのユーザ操作は、制御部５により検知される。
なお、撮影レンズ２１は、焦点距離を連続的に変更可能なズームレンズであり、焦点距離を変更するための移動可能なレンズ群と焦点合わせのための移動可能なレンズ群とを備える（不図示）。そして、撮影レンズ２１は前述したそれぞれのレンズ群の位置を認識する不図示のエンコーダを備え、エンコーダにより認識される各レンズ群の位置を示す情報は制御部５に出力される。
【００１５】
制御部５は、撮像素子２２などから得られる情報に基づいて所定の演算を行い、撮像部２に対して、焦点調節にかかわる指示を行う。そして、撮像部２では、制御部５からの指示にしたがって、焦点合わせのためのレンズ群が移動される。また、制御部５は、操作部３へのユーザ操作に応じて、撮像部２に対して、ズーム動作を行うよう指示を出す。そして、撮像部２では、制御部５からの指示にしたがって、焦点距離を変更するためのレンズ群が移動される。
【００１６】
また、制御部５内の不図示のメモリには、各部の動作内容を示すプログラムが予め記録されている。プログラムは、記録媒体に記録されたものでも良いし、インターネットを介して伝送波としてダウンロードされたものでも良い。電子カメラ１内の各部の動作は、制御部５の指示にしたがって行われる。
なお、撮像部２，制御部５は、請求項の「撮像手段」および「取得手段」に対応し、画像処理部４，制御部５は、請求項の「階調変換手段」に対応し、操作部３，制御部５は、請求項の「選択手段」に対応する。
【００１７】
次に、画像処理部４について説明する。
画像処理部４には、図１に示すように、ホワイトバランス調整部４１、補間部４２および階調変換部４３が設けられている。そして、Ａ／Ｄ変換器２３から出力されたディジタル信号には、ホワイトバランス調整部４１において、ホワイトバランス調整が施され、補間部４２において、補間処理が施される。そして、ホワイトバランス調整および補間処理が施された後の画像データは、階調変換部４３へ出力される。階調変換部４３には、予め３種類の階調カーブが用意されており、後述する方法で決定される階調カーブを用いて階調変換が行われ、階調変換された後の画像データは、画像処理部４から出力される。
【００１８】
なお、画像処理部４には、上述したホワイトバランス調整部４１、補間部４２、階調変換部４３の他に、色補正部などを設け、色補正などの画像処理をさらに行うようにしても良い。また、ホワイトバランス調整、補間処理、階調変換の具体的な方法については、公知技術と同様であるため説明を省略する。
次に、本発明の特徴である、階調変換特性の変更について詳細に説明する。
【００１９】
図２は、階調カーブ決定時の制御部５の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、制御部５は、焦点距離を被写体情報として取得する。
制御部５は、撮像部２の不図示のエンコーダから、焦点距離を変更するためのレンズ群の位置を示す情報を取得する。そして、制御部５は、取得した情報に基づいて、焦点距離を求める。
【００２０】
ステップＳ２において、制御部５は、撮影距離を被写体情報として取得する。
制御部５は、撮像部２の不図示のエンコーダから、焦点合わせのためのレンズ群の位置を示す情報を取得する。そして、制御部５は、取得した情報に基づいて、撮影距離を求める。
ステップＳ３において、制御部５は、テーブルを参照して階調カーブを決定する。
【００２１】
制御部５は、ステップＳ１およびステップＳ２で求めた焦点距離と撮影距離とを図３に示すテーブルに照らし合わせて、どの階調カーブを用いて階調変換を行うかを決定する。なお、図３に示すテーブルは、焦点距離および撮影距離と所定の基準との比較結果などに応じて予め作成され、制御部５内の不図示のメモリに記録されている。
【００２２】
図３のテーブルの記号は、それぞれ階調変換の特性が異なる階調カーブに対応付けられている。図４にそれぞれの階調カーブを示す。
焦点距離が短く、撮影距離が長い場合、図３に示すように、階調変換に用いる階調カーブとして、硬調階調カーブが決定される。硬調階調カーブとは、標準階調カーブに比べて、中間域の階調変化を強調した特性である（図４参照）。焦点距離が短く、撮影距離が長い場合とは、例えば、風景撮影などを行っている場合であり、硬調階調カーブを用いて階調変換を行うことにより、階調変換の特性が、『階調変化を強める方向』に変更される。そのため、中間域に集中して目立たなかった階調変化が拡大され、メリハリのある画像データが得られる。
【００２３】
また、焦点距離が長く、撮影距離が短い場合、図３に示すように、階調変換に用いる階調カーブとして、軟調階調カーブが決定される。軟調階調カーブとは、標準階調カーブに比べて、中間域の階調変化を弱めた特性である（図４参照）。焦点距離が長く、撮影距離が短い場合とは、例えば、マクロ撮影などを行っている場合であり、軟調階調カーブを用いて階調変換を行うことにより、階調変換の特性が、『階調変化を弱める方向』に変更される。そのため、白とび傾向のために視覚的に目立たなかった階調成分が中間階調寄りに移動する。また同時に、黒つぶれなどのために視覚的に目立たなかった階調成分も中間階調寄りに移動する。その結果、画面全体の階調表現が視覚的に滑らかな画像データが得られる。
【００２４】
ステップＳ４において、制御部５は、決定結果を階調変換部４３に通知する。
すなわち、制御部５は、どの階調カーブを用いて階調変換を行うかを示す情報を階調変換部４３に通知する。制御部５は、決定結果を階調変換部４３に通知すると、一連の動作を終了する。
なお、以下の２つ場合には、制御部５は、上述した動作に替えて以下の動作を行う。
【００２５】
まず、連写モードが選択されている場合の制御部５の動作について説明する。
連写モードとは、被写体像を連続的に撮影するための撮影モードであり、このような連写モードは、ユーザにより操作部３を介して選択される。
【００２６】
ユーザにより連写モードが選択されている場合、制御部５は、最初にレリーズ釦が押圧されたときにだけ、ステップＳ１〜ステップＳ４の動作を行って階調変換の特性を変更する。そして、２回目以降、レリーズ釦が押圧された場合には、階調変換の特性の変更を禁止し、最初に決定した階調カーブを用いる。これは、連写モードにおいて連続的に撮像された画像データに対しては、同一の階調カーブを用いて、階調変換を行うほうが統一性のある画像データを得ることができるためである。
【００２７】
次に、前回、撮影が開始されてから所定の時間（例えば、３秒）が経過する前に、次の撮影が行われる場合の制御部５の動作について説明する。このような場合には、制御部５は、階調変換の特性の変更を禁止し、前回の撮影時に決定した階調カーブを用いる。これは、連写モードでなくとも、続けて撮影が行われたと見なし、統一性のある画像データを得るためである。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、焦点距離と撮影距離とに応じて、階調カーブを決定し、決定した階調カーブを用いて階調変換を行う。したがって、多様な被写体に合わせて階調変換の特性を変更することができるので、被写体に合わせて好適な階調変換を行うことができる。
具体的には、焦点距離が短く、撮影距離が長い場合には、硬調階調カーブを用いて階調変換を行い、焦点距離が長く、撮影距離が短い場合には、軟調階調カーブを用いて階調変換を行い、どちらでもない場合には、標準階調カーブを用いて階調変換を行う。そのため、メリハリのない画像データや白とびや黒つぶれなどが発生した画像データが生成されるのを防ぎ、良好な画像データを得ることができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、焦点距離と撮影距離との両方に応じて階調変換の特性を変更する例を示したが、どちらか一方であっても良い。例えば、撮影レンズが単焦点レンズである（ズームレンズでない）場合、撮影距離に応じて、階調変換の特性を変更する。この場合、撮影距離が長い場合には、階調変換に用いる階調カーブを硬調階調カーブに決定することにより、階調変換の特性を『階調変化を強める方向』に変更し、撮影距離が短い場合には、階調変換に用いる階調カーブを軟調階調カーブに決定することにより、階調変換の特性を『階調変化を弱める方向』に変更すると良い。
【００３０】
また、焦点距離に応じて階調変換の特性を変更する場合、焦点距離が長い場合には、階調変換に用いる階調カーブを軟調階調カーブに決定することにより、階調変換の特性を『階調変化を弱める方向』に変更し、焦点距離が短い場合には、階調変換に用いる階調カーブを硬調階調カーブに決定することにより、階調変換の特性を『階調変化を強める方向』に変更すると良い。
【００３１】
また、本実施形態では、電子カメラ１は、制御部５が、撮像素子２２から得られる情報に基づいて自動的に焦点調節を行う例を示したが、焦点調節の方法はどのようなものであっても良い。
また、本実施形態では、自動的に焦点調節を行ういわゆるオートフォーカスの電子カメラ１を用いて説明を行ったが、ユーザ操作に基づいて焦点調節を行う、いわゆるマニュアルフォーカスの電子カメラであっても良い。また、オートフォーカス、マニュアルフォーカスを切り替え可能な電子カメラであっても良い。
【００３２】
また、本実施形態では、撮影レンズ２１は、焦点距離を変更するための移動可能なレンズ群と焦点合わせのための移動可能なレンズ群とを備え、それぞれのレンズ群の位置に基づいて、焦点距離および撮影距離を求める例を示したが、焦点距離および撮影距離を求める方法はどのようなものであっても良い。例えば、測距センサを備えた電子カメラでは、測距センサにより得られる情報に基づいて、撮影距離を求めれば良い。
【００３３】
また、本実施形態では、焦点距離と撮影距離とに応じて、階調カーブを決定する例を示したが、さらに、輝度分布、ＩＳＯ感度（撮影感度）、閃光装置の発光の有無などを、階調カーブを決定する際に考慮するようにしても良い。
例えば、焦点距離、撮影距離に加えてＩＳＯ感度を考慮する場合、ＩＳＯ感度別に、図３に示すようなテーブルを作成して、制御部５内の不図示のメモリに記録しておけば良い。また、焦点距離、撮影距離、ＩＳＯ感度に応じて階調カーブを選択可能なテーブルを作成し、制御部５内の不図示のメモリに記録しておいても良い。
【００３４】
また、本実施形態では、階調変換に用いる階調カーブとして、硬調階調カーブ、標準階調カーブ、軟調階調カーブの３種類の階調カーブのうち、好適なもを決定する例を示したが、４種類以上の階調カーブから、決定するようにしても良い。この場合、図３のテーブルにおいて、テーブルの右上（焦点距離短、撮影距離長）または、左下（焦点距離長、撮影距離短）に近づくほど、階調カーブの変更を小刻みに行うようにすると良い。これは、テーブルの右上または、左下に近づくほど、階調変換の特性を変更した場合の効果が高いためである。
【００３５】
また、本実施形態において、輝度情報を連続的に取得しておき、輝度情報の変化が無い、または少ない場合には、階調変換の特性の変更を禁止するようにしても良い。
また、本発明を、電子カメラ以外の撮像装置に適用しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多様な被写体に合わせて階調変換の特性を変更し、好適な階調変換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子カメラの機能ブロック図である。
【図２】制御部の動作を示すフローチャートである。
【図３】階調カーブ決定の際に用いるテーブルを示す。
【図４】階調カーブを示す図である。
【符号の説明】
１電子カメラ
２撮像部
３操作部
４画像処理部
５制御部
２１撮影レンズ
２２撮像素子
２３Ａ／Ｄ変換器
４１ホワイトバランス調整部
４２補間部
４３階調変換部

Claims

撮影レンズによる被写体像を撮像して画像データを生成する撮像手段と、
前記撮像手段により生成される画像データの階調変換を行う階調変換手段と、
前記撮影レンズの焦点距離と前記被写体の撮影距離との少なくとも一方を含む被写体情報を取得する取得手段とを備え、
前記階調変換手段は、前記階調変換を行う際に、前記取得手段により取得される前記被写体情報に応じて、階調変換の特性を変更する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記取得手段は、前記被写体情報として前記焦点距離を取得し、
前記階調変換手段は、所定の基準より、前記焦点距離が長いほど、階調変換の特性を『階調変化を弱める方向』に変更し、前記所定の基準より、該焦点距離が短いほど、前記階調変換の特性を『階調変化を強める方向』に変更する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記取得手段は、前記被写体情報として前記撮影距離を取得し、
前記階調変換手段は、所定の基準より、前記撮影距離が長いほど、階調変換の特性を『階調変化を強める方向』に変更し、前記所定の基準より、該撮影距離が短いほど、前記階調変換の特性を『階調変化を弱める方向』に変更する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記取得手段は、前記被写体情報として前記撮影レンズの焦点距離と前記撮影距離とを取得し、
前記階調変換手段は、所定の基準より、前記焦点距離が短く、かつ、前記撮影距離が長いほど、階調変換の特性を『階調変化を強める方向』に変更し、前記所定の基準より、該焦点距離が長く、かつ、該撮影距離が短いほど、階調変換の特性を『階調変化を弱める方向』に変更する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像手段により連続的に撮影を行う連写モードを、ユーザ操作に応じて選択するための選択手段を備え、
前記階調変換手段は、前記選択手段において前記連写モードが選択されると、２回目以降の撮影では、前記階調変換の特性の変更を禁止する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記階調変換手段は、前記撮像手段による撮像の開始から所定の時間が経過するまでは、前記階調変換の特性の変更を禁止する
ことを特徴とする撮像装置。