JP2006261928A - 撮像装置及びデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像装置において、被写体の輝度分布情報を得て最適な画像処理を行い、高画質画像を実現する。
【解決手段】 複数の光電変換部を持つセンサで被写体の輝度分布情報を得て、被写体の輝度分布に応じた最適な撮影画像データの画像処理を行う。
【選択図】 図７

Description

本発明は、撮像装置及びデジタルカメラに関する。より詳しくは、撮影前にセンサの光電変換信号を得て、画像処理手段の設定を行うことを特徴とする撮像装置及びデジタルカメラに関する。

デジタルカメラなどの撮像装置において、より実際の被写体により近い画像再現を行えるようにするため、撮像画像の濃度パターンを解析したり、被写体の絶対輝度を予測するなどして得た被写体の輝度分布情報から、撮影した画像の画像処理設定（たとえばガンマ補正など）を変更することが知られている。しかしながら、実際の被写体の輝度分布は状況によって１０の６乗以上もあるのに対し、撮像素子のダイナミックレンジは１０の２〜３乗程度であり、１回の撮像画像から被写体の輝度分布を測定することはできなかった。

このように、ダイナミックレンジの広い被写体の輝度分布を撮像素子を用いて測光する方法としては、露光量を変えて複数回の撮像を行い、得られた複数の画像データから被写体の輝度分布を推定する方法が挙げられる。たとえば、ストロボ装置により複数回予備発光を行い、その反射光を測定し、その結果から得た輝度分布に応じて本発光の回数や露光量を自動設定して複数回の露光を行い、そこから得られた画像データをガンマ補正して画像合成する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１９８８７６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術は、予備発光を複数回行ったり、本露光時にも露光を複数回行わなくてはならないので、限られた撮影機会や被写体にしか適用できず、スポーツ写真など瞬時のシャッタチャンスが要求される機会に適用することは難しかった。

また、デジタル一眼レフカメラにおいては、撮影前は撮像素子への光路が遮られているので、撮像素子から画像情報を得ることはできない。そのため、前記技術を適用することはできなかった。

本発明は、被写体の輝度分布の情報を短時間で得て、被写体の輝度分布に応じた最適な撮影画像データの得られる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

（請求項１）
レンズ鏡胴から入射した被写体像を光電変換する撮像素子と、
被写体領域を光電変換するセンサと、
前記撮像素子からの画像信号に所定の入出力特性で処理を行う画像処理手段と、
を有する撮像装置において、
前記センサは少なくとも２つの光電変換領域を有するものであり、
前記センサからの光電変換信号により得られた被写体輝度分布の分散情報に基づいて前記画像処理手段の入出力特性を変更する制御手段を有することを特徴とする撮像装置。

（請求項２）
前記センサは、被写体の輝度情報を得るための測光センサであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

（請求項３）
前記センサは、被写体の距離情報を得るための測距センサであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

（請求項４）
前記画像処理手段の入出力特性は、撮像した画像データの階調変換特性であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

（請求項５）
前記画像処理手段の入出力特性は、撮像した画像データの周波数応答特性であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

（請求項６）
前記センサは、フラッシュ撮影時におけるフラッシュ光の発光量を測光するフラッシュ光量測光センサであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。

（請求項７）
前記画像データの階調変換が、
前記センサにより得られた被写体輝度分布の分散が低い場合には前記階調変換におけるガンマ値を大きくし、前記分散が高い場合には前記階調変換のガンマ値を小さくするものであることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。

（請求項８）
前記画像データの周波数応答が、
前記センサにより得られた被写体輝度分布の分散が低い場合には前記周波数応答の高周波応答を上げ、前記分散が高い場合には前記周波数応答の高周波応答を下げるものであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。

（請求項９）
請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置を有することを特徴とするデジタルカメラ。

（請求項１０）
前記レンズ鏡胴と前記撮像素子の間に配置され前記レンズ鏡胴を通過した光束をファインダ側へ導く位置と前記レンズ鏡胴の撮影光束から退避した位置に移動可能であって、前記レンズ鏡胴を通過した光束をファインダ側と撮像素子側へ分割する光分割部材を有することを特徴とする請求項９に記載のデジタルカメラ。

請求項１または１０に記載の発明によれば、複数の光電変換部を持つセンサにより、広い範囲の被写体の輝度分布情報が得られるようになり、たとえば、高速シャッタスピードで撮影を行う様な場合でも、被写体の輝度分布に応じた最適な撮影画像データの画像処理が行えるようになった。その結果、どの様な撮影環境でも高画質な画像が得られる撮像装置とデジタルカメラの提供を可能にした。

なお、請求項１に記載の「被写体輝度分布の分散情報」とは、センサからの光電変換信号によって得られた被写体の輝度分布の分散状態に関する情報のことをいう。

請求項２または３に記載の発明によれば、被写体像を光電変換するセンサを自動露出用の測光センサやオートフォーカス用の測距センサと共用できるものにしたので、光電変換用のセンサを特別に設けずに本発明の効果を発現できるようになった。その結果、部品点数が抑えられてコストアップや装置の大型化を招かずに高画質な画像が得られる撮像装置を提供することを可能にした。

請求項４に記載の発明によれば、センサで得られた被写体の輝度分布から撮影した画像データの階調変換設定が行えるようになり、豊かな再現階調性を有する高画質画像が得られる撮像装置を提供することを可能にした。

請求項５に記載の発明によれば、センサで得られた被写体の輝度分布から設定値を求め、撮影した画像データの周波数応答設定を行うことにより、ノイズが少なく鮮鋭度の高い画質を有する画像が得られる撮像装置を提供することを可能にした。

請求項６に記載の発明によれば、フラッシュ撮影時はフラッシュ光量測光センサでフラッシュ光量を測定し、被写体の輝度分布情報を得るので、フラッシュ撮影時も高画質な画像の得られる撮像装置を提供できる。

請求項７に記載の発明によれば、センサで得た被写体の輝度分布の分散に応じて、撮影画像データのガンマ値を最適化するので、高画質な画像の得られる撮像装置を提供できる。

請求項８に記載の発明によれば、センサで得た被写体の輝度分布の分散に応じて、撮影画像データの周波数応答を最適化するので、高画質な画像の得られる撮像装置を提供できる。

請求項９に記載の発明によれば、低コストで小型、高画質な画像の得られるデジタルカメラを提供できる。

請求項１０に記載の発明によれば、撮影前にレンズ鏡胴を通過した光束がファインダ側へ導かれた、いわゆる一眼レフ構成になっているので、ファインダが見やすく高画質な画像の得られるデジタルカメラを提供できる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係る撮像装置を適用した一実施形態であるデジタルカメラ１の概略構成を示す外観背面図である。

カメラ本体部２の上面側にはシャッタボタン６１が設けられている。カメラ本体部２の背面側には電源スイッチ１０２、液晶モニタ８１、モードスイッチ６２、表示切り替えボタン６３、ファインダ接眼部１０５、メモリカード蓋８２が設けられている。

モードスイッチ６２は記録モードと再生モードとセットアップモードを切り替えるスイッチである。記録モードは、写真撮影を行うモードであり、再生モードは、メモリカード２５に記録された撮影画像を液晶モニタ８１に再生表示するモードである。セットアップモードは記録モード、再生モードの設定を行うモードである。

図１に示したデジタルカメラ１の内部構成を、図２を用いて説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は図１のデジタルカメラ１の側面から見た断面図である。図２（ａ）は撮影前の状態、図２（ｂ）はフラッシュ光測光状態、図２（ｃ）は撮影中の状態である。

デジタルカメラ１は、レンズ交換可能な、いわゆるデジタル一眼レフカメラであり、主としてカメラ本体部２と、カメラ本体部２と結合する撮影レンズ３とから構成される。

撮影レンズ３は主として、レンズ鏡胴３１、レンズ鏡胴３１の内部に設けられる複数のレンズ群３２、絞り３３等から構成される。複数のレンズ群３２の光軸Ｌに沿って入射した光の大部分は、第１のミラー３４ａにより９０度直角に上部方向（紙面上向き方向）に曲げられ、焦点板３８に結像する。結像した光像はペンタプリズム３５内部で２回反射し、接眼レンズ１０４を通して被写体像を、撮影者が見るように構成されている。ペンタプリズム３５の上部に設けられた測光センサ４１は、前記焦点板３８上に結像した被写体像を測光し、被写体の輝度分布の（分散）情報を得て自動露出を行う目的で設けられている。測光センサ４１の構成については後述する。

一方、複数のレンズ群３２の光軸Ｌに沿って入射した光の一部は、半透過鏡である第１のミラー３４ａを透過し、第２のミラー３４ｂに入射する。前記入射光は第２のミラー３４ｂにより９０度直角に下部方向（紙面下向き方向）に曲げられ、光軸Ｌ２となってＡＦセンサ光学ユニット３６に入射し、測距センサ４２上に結像する。測距センサ４２の構成については後述する。

フラッシュ９４は図２（ａ）ではカメラ本体部２の内部に収納された状態を図示し、図２（ｂ）、図２（ｃ）ではカメラ本体部２から発光部分が飛び出して、被写体に向けて発光できる状態を図示している。

次に、フラッシュ光測光状態について図２（ｂ）を用いて説明する。

フラッシュ撮影時はフラッシュ撮影に先だって、フラッシュ９４を予備発光し、被写体からの反射光を測光して、本発光時の光量を設定している。図２（ｂ）はフラッシュ光測光のため、図示せぬミラー駆動機構により第１のミラー３４ａ、第２のミラー３４ｂは光軸Ｌ１から退避し、カメラ本体部２の上部に格納された状態である。この時、シャッタ５１はまだ閉じている。

この状態で、フラッシュ９４を所定の光量で発光すると、被写体で反射した反射光は複数のレンズ群３２を通って入射し、シャッタ５１の表面で反射し（光軸Ｌ３）、フラッシュ光量測光センサ４３上に結像するように構成されている。

フラッシュ光量測光センサ４３の構成については後述する。

次に、撮影中の状態について図２（ｃ）を用いて説明する。

図２（ａ）は撮影前にシャッタ５１が光路を遮るように完全に閉じた状態であるのに対し、撮影中に露光を行う時は図２（ｃ）のようにシャッタ５１が上下に開き光路を開放する。

この状態で、複数のレンズ群３２から入射した光は、撮像素子の一例であるＣＣＤ（電荷結合素子）５上に結像する。なお、本発明において撮像素子は、ＣＣＤに代えて、ＣＭＯＳセンサ、ＣＩＤセンサ等の固体撮像素子であってもよい。ＣＣＤ５にて取得された映像信号は図示せぬ回路基板でデジタル信号に変換し、画像処理を行った後、メモリカード２５に記録する。

撮影レンズ３はズームレンズとして構成され、レンズ群３２の配置を変更することにより、焦点距離（撮像倍率）を変更可能としている。

ＣＣＤ５は、カラーフィルタがそれぞれ付された微細な画素群で構成される撮像素子であり、撮影レンズ３によって結像される被写体の光像（被写体像）を、例えばＲＧＢの色成分を有する画像信号に光電変換する。ＣＣＤ５の受光面は結像平面と一致するように配置され、イメージサークルを含む結像平面の一部の領域が画像データ（本明細書中では、適宜単に「画像」ともいう。）として取得されることとなる。

図３は、図１、図２のデジタルカメラ１の主たる機能構成を示すブロック図である。なお、図１、図２に示したものと同じ構成要素には同符号を付して説明を省略する。

デジタルカメラ１は、ＡＤ変換部２１、本発明の画像処理手段である画像処理部２２、操作部６０、メインマイコン部７、画像メモリ２３等を有する。

制御手段として機能するメインマイコン部７は、マイクロコンピュータを備えて構成される。すなわち、メインマイコン部７は、各種演算処理を行うＣＰＵ７０と、演算を行うための作業領域となるＲＡＭ７５と、制御プログラム等が記憶されるＲＯＭ７６とを備え、デジタルカメラ１の各処理部の動作を統括的に制御する。不揮発性メモリであるＲＯＭ７６としては、例えば、データの電気的な書き換えが可能なＥＥＰＲＯＭが採用される。これにより、ＲＯＭ７６は、データの書き換えが可能で、かつ、電源を落とした場合でもそのデータの内容を保持する。

操作部６０の独立して設けられた複数の操作部材であるシャッタボタン６１、モードスイッチ６２、表示切り替えボタン６３および電源スイッチ１０２の出力はメインマイコン部７０に入力されている。

操作者（ユーザ）は、この操作部６０にて所定の操作を行うことにより、各種の設定操作を行うことができる。

例えば、操作者は、モードスイッチ６２を操作することによって、デジタルカメラ１のモードを再生モードと撮影モードとの間で切り替えることができる。また、電源スイッチ１０２で電源のＯＮ・ＯＦＦ操作も行うことができる。

また、操作者は、表示切替ボタン６３を操作することによって、デジタルカメラ１のＬＣＤ８１の状態を表示状態および非表示状態との間で切り替えることができるようになっている。

シャッタボタン６１には、半押し（Ｓ１）でＯＮになるスイッチと全押し（Ｓ２）でＯＮになるスイッチが連動しており、ＣＰＵ７０がＳ１、Ｓ２のタイミングを検知できるようになっている。

ミラー駆動部９１はＣＰＵ７０の指令により、ミラー３４を駆動し、撮影レンズ３の光路から退避させる。また、シャッタ駆動部９３はＣＰＵ７０の指令により、にシャッタ５１を開放する。

Ａ／Ｄ変換部２１、画像処理部２２および画像メモリ２３は、ＣＣＤ５にて取得された画像を扱う処理部を示している。すなわち、ＣＣＤ５にて取得されたアナログ信号の画像は、Ａ／Ｄ変換部２１にてデジタル信号に変換される。

画像処理部２２は、ガンマ補正部２２１、輪郭補正部２２２、画像圧縮部２２３などの画像処理機能を有する。ガンマ補正部２２１、輪郭補正部２２２の補正量の設定値はメインマイコン部７の階調変換制御部７７、周波数応答制御部７８からの指令により設定される。

ガンマ補正部２２１は、入出力特性である階調特性を表すルックアップテーブルを持ち、入力されたデジタル値に対応するデジタル値に変換して出力する機能を持っている。すなわち、Ａ／Ｄ変換部２１で変換されたデジタル信号を、階調変換制御部７７が前記ルックアップテーブルに設定する階調特性で階調変換する。

輪郭補正部２２２は、周波数応答制御部７８の設定する入出力特性である周波数応答特性で画像の輪郭などを補正し、画像メモリ２３に一時的に格納する。

画像圧縮部２２３は、画像処理後のデジタル信号をＪＰＥＧ形式などに圧縮する。

測距センサ４２は自動合焦制御に、測光センサ４１とフラッシュ光量測光センサ４３は自動露出制御に用いられるセンサである。メインマイコン部７は、入力された各センサの出力電圧をデジタル値に変換し、ＣＰＵ７０に入力する、図示せぬＡ／Ｄ変換部を備えて構成されている。

メインマイコン部７は、自動合焦制御部（ＡＦ制御部）７１、自動露出制御部（ＡＥ制御部）７２、階調変換制御部７７、周波数応答制御部７８などの各種の制御機能を有する。メインマイコン部７の各種の機能は、予めＲＯＭ７６内に記憶される制御プログラムに従ってＣＰＵ７０が演算処理を行うことにより実現される。

また、圧縮後の画像をメモリカード２５に記録したり、また、ＬＣＤ８１などに表示出力する制御機能も持っている。このような画像に対する各種の処理もメインマイコン部７の制御に基づいて行われる。

ＡＦ制御部７１は、測距センサ４２より得られた輝度情報（すなわち、被写体輝度分布の分散情報）により合焦用評価値を得て、撮影レンズ３の焦点位置を調整することによって自動合焦制御を実現する。本実施例では一例として位相差検出方式の自動合焦制御を行うものとして、図４を用いてＡＦセンサ光学ユニット３６と測距センサ４２について説明する。

図４（ａ）は、本実施例の自動合焦制御光学系の説明をするための説明図である。

被写体Ｈからの光束はレンズ群３２により撮像面の等価面Ｓの近傍で結像し、ＡＦセンサ光学ユニット３６に入射する。ＡＦセンサ光学ユニット３６はコンデンサレンズ３６ａとセパレータレンズ３６ｂで構成されている。コンデンサレンズ３６ａを透過した光束は２つのセパレータレンズ３６ｂにより光軸Ｌ２の両側（紙面上下方向）の測距センサ４２上に２つの像を結ぶ。

図４（ｂ）は、位相差検出方式の原理を説明する説明図である。

図４（ｂ）の（２）は合焦状態であり、前記２つの像は所定の距離離れた位置に結像する。被写体Ｈが近い場合は、図４（ｂ）の（１）のように前記２つの像は所定の距離より近い位置に結像する。被写体Ｈが遠い場合は、図４（ｂ）の（３）のように前記２つの像は所定の距離より離れた位置に結像する。このように前記２つの像の位置から合焦用評価値を得ることができる。

図５は、測距センサ４２の測距パターンの一例を説明する説明図である。

外枠Ｗ１は、撮像素子５上に結像する被写体像の範囲、すなわち撮像範囲を示す。外枠内の長方形は測距エリアＳである。前記測距エリアＳに応じて、ライン型固体撮像素子を組み合わせて配置した測距センサ４２を構成したり、測距センサ４２にはエリア型センサを用いて、エリア型センサの出力から測距エリアに相当する部分の輝度情報だけを得ることもできる。測距センサ４２にはたとえばＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ、ＣＩＤセンサ等の固体撮像素子が用いられる。

たとえばＣＣＤなどはダイナミックレンジが狭いので、図示せぬＣＣＤ駆動回路により露光時間を変更して被写体像の出力が得られるように自動調整する。前記露光時間とＣＣＤの出力信号から、ＣＣＤのダイナミックレンジより広いレンジの被写体輝度情報を得ることができる。

図３の撮影レンズ３は、ズーム・フォーカス駆動部３３２および絞り駆動部３３１を備えている。ズーム・フォーカス駆動部３３２は、ユーザにより設定される焦点距離となるように、また、焦点が合うように（フォーカシング）レンズ群３２に含まれるレンズを適宜光軸方向に駆動する。

ＡＥ制御部７２は、定常光による撮影の場合、被写体像を複数の測光ブロックＢに分割して光電変換する測光センサ４１により得られた、各測光ブロックＢの代表輝度値に基づいて、ＡＥ用評価値を算出し自動露出制御を実現する。

絞り駆動部３３１は、ＡＥ制御部７２により設定される絞り値となるように絞り３３の開口径を調整するものである。ズーム・フォーカス駆動部３３２および絞り駆動部３３１も電気的にメインマイコン部７に接続され、メインマイコン部７の制御下にて動作する。

フラッシュ光による撮影の場合も同様に、ＡＥ制御部７２は、被写体像を複数の測光ブロックＢに分割して光電変換するフラッシュ光量測光センサ４３により得られた、各測光ブロックＢの代表輝度値に基づいて、ＡＥ用評価値を算出し、フラッシュ９４の発光量を制御して自動露出制御を実現する。

図６は、測光センサ４１とフラッシュ光量測光センサ４３の測光パターンの一例を説明する説明図である。外枠Ｗ２は撮像素子５上に結像する被写体像の範囲、すなわち撮像範囲を示す。図６の２７個の六角形は前記被写体像を分割して測光する測光ブロックＢである。

測光センサ４１、フラッシュ光量測光センサ４３の前記複数の測光ブロックＢには、たとえばフォトダイオードなど広いダイナミックレンジを持つ光電変換素子がそれぞれ配置されているので、各測光ブロックＢの代表輝度値が得られる。

図７は本発明の撮像装置が行う画像処理の設定手順を説明するフローチャート、図８は本発明のセンサより得られた被写体輝度分布の例を説明する説明図、図９は本発明で被写体輝度分布に応じて実施する階調変換特性の例を説明する説明図、図１０は本発明で被写体輝度分布に応じて実施する周波数応答特性の例を説明する説明図である。以下、図７に示すフローチャートと合わせて図８、図９、図１０も説明する。

デジタルカメラ１の電源をＯＮにすると、ＣＰＵ７０は初期化動作を行った後、モードスイッチの状態を検知し判定する（ステップＳ２０１）。

設定されたモードが再生モードの場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、再生モードの処理を行う（ステップＳ２１６）。

設定されたモードが撮影モードの場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、撮影待機状態になる。

次に、シャッタボタンが半押し（Ｓ１）になると（ステップＳ２０２）、ＡＥ制御部７２は測光センサ４１の出力に応じて自動合焦制御を、ＡＦ制御部７１は測距センサ４２の出力に応じて自動露出制御を行う。また、ＣＰＵ７０は測光センサ４１または測距センサ４２の出力のデジタル値をＲＡＭ７５に記録する（ステップＳ２０３）。

次に、シャッタボタンが全押し（Ｓ２）になると（ステップＳ２０４）、ＣＰＵ７０は撮影のシーケンスを開始し、所定のタイミングでミラー駆動部９１に指令を送り、ミラー３４を撮影レンズ３の光路から退避させ、シャッタ駆動部９３に指令を送りシャッタ５１を所定の時間開放する（ステップＳ２０５）。

フラッシュ撮影の場合は、次のステップでＣＰＵ７０はフラッシュを発光させる（ステップＳ２０６）。フラッシュ光量測光センサ４３はフラッシュ光の被写体からの反射光を測光し、所定の露光量になるとＣＰＵ７０はフラッシュ９４の発光を停止する。また、ＣＰＵ７０はフラッシュ光量測光センサ４３の出力データをＲＡＭ７５に記録する（ステップＳ２０７）。

フラッシュ撮影を行わない場合はステップＳ２０６、ステップＳ２０７はスキップされステップＳ２０８に進む。

所定の露光時間が経過すると、ＣＰＵ７０はシャッタ駆動部９３に指令を送りシャッタ５１を閉じ、ミラー駆動部９１に指令を送り、ミラー３４を所定の状態に復帰させる（ステップＳ２０８）。

ＣＰＵ７０はＲＡＭ７５に記録された測光センサ４１、測距センサ４２またはフラッシュ光量測光センサ４３の複数の光電変換領域（測光領域）の出力から、被写体輝度分布のデータを得て分散を算出する（ステップＳ２０９）。

なお、分散σ²は下記の計算で求められる。
測光領域の数：ｎ、各測光ブロックより得られた代表輝度値：Ｂｉ、平均値：Ｘとする。

図８は図６に示す２７の測光領域を持つ測光センサ４１で得られた輝度分布の一例である。図８（ａ）は輝度分布の分散σ²が小さい場合、図８（ｂ）は輝度分布の分散σ²が大きい場合に得られたデータの一例を示す。

図８（ａ）上段の表は測光センサ４１で得られた輝度データの表である。本例ではＥＶ０の測光領域は２７の測光領域のうち１３、ＥＶ−０．５の測光領域は２７の測光領域のうち４であったことを示している。下段のグラフは上段の表をグラフ化したもので、輝度分布を示している。このデータでは被写体輝度は−１〜１ＥＶまでの狭い範囲に分布しており、分散σ²は低い。本例では平均値Ｘ＝０ＥＶ、分散σ²＝０．１８である。

図８（ｂ）上段の表も同様に測光センサ４１で得られた輝度データの表、下段のグラフは上段の表をグラフ化したものである。このデータでは被写体輝度は−２〜３ＥＶまでの広い範囲に分布しており、分散は高い。本例では平均値Ｘ＝０．４２ＥＶ、分散σ²＝３．７である。

ここでは測光センサ４１を例に挙げて説明したが、本例と異なる複数の光電変換領域を持つ測距センサ４２またはフラッシュ光量測光センサ４３を用いた場合も同様に分散を求めることができる。

ＣＰＵ７０は求めた分散σ²が所定値より大きいか、小さいかを判定する（ステップＳ２１０）。

分散σ²が小さい場合（ステップＳ２１０；Ｎｏ）、ステップＳ２１１に進み、ＣＰＵ７０はガンマ補正部２２１の階調特性を図９（ａ）のように設定する（ステップＳ２１１）。

分散σ²が大きい場合（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ２２１に進み、ＣＰＵ７０はガンマ補正部２２１の階調特性を図９（ｂ）のように設定する（ステップＳ２２１）。

図９は輝度分布の分散に応じて選択する階調特性の例を説明する説明図である。図９（ａ）、図９（ｂ）は両対数グラフであり、入出力特性の傾きがガンマ値である。また、図９（ａ）、図９（ｂ）の横軸は、Ａ／Ｄ変換部より入力された撮影画像のデジタル値を被写体輝度に換算したＥＶ値、縦軸は出力されるデジタル値である。

図９（ａ）は被写体の輝度分布が図８（ａ）に示すように分散が小さい場合に、適用する階調特性の例である。

被写体輝度の分散が小さい場合、すなわちコントラストが低い場合はできるだけ高いコントラストに再現できるように、ガンマ値を大に設定する。すなわち、図８（ａ）の例では、被写体輝度は０ＥＶを中心として−１ＥＶ〜＋１ＥＶの狭い範囲に分布しているので、この狭い範囲の輝度分布を２５６階調を最大限使って再現できるように入出力特性の傾きを立てている。たとえばガンマ値は０．７である。

図９（ｂ）は被写体の輝度分布が図８（ｂ）に示すように分散が大きい場合に、適用する階調特性の例である。

被写体輝度の分散が大きい場合、すなわちコントラストが高い場合はできるだけ階調を豊かに再現できるように、ガンマ値を小に設定する。すなわち、図８（ｂ）の例では、被写体輝度は０ＥＶを中心として−２ＥＶ〜＋３ＥＶの広い範囲に分布しているので、この広い範囲の入力を２５６階調の範囲で再現できるように入出力特性の傾きを寝かせている。たとえばガンマ値は０．４である。

このように設定された階調特性に基づき、ガンマ補正部２２１はガンマ補正を行う（ステップＳ２１２、ステップＳ２２２）。

次に、分散σ²が小さい場合（ステップＳ２１０；Ｎｏ）、ステップＳ２１３に進み、ＣＰＵ７０は輪郭補正部の周波数応答特性を図１０（ａ）のように設定する（ステップＳ２１３）
。

分散σ²が大きい場合（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ２２３に進み、ＣＰＵ７０は輪郭補正部の周波数応答特性を図１０（ｂ）のように設定する（ステップＳ２２３）。

図１０は輝度分布の分散に応じて選択する周波数応答特性の例を説明する説明図である。図１０（ａ）、図１０（ｂ）の横軸は撮影画像の空間周波数、縦軸は出力応答である。

図１０（ａ）は被写体の輝度分布が図８（ａ）に示すように分散が小さい場合に、適用する周波数応答特性の例である。

被写体輝度の分散が小さい場合、すなわちコントラストが低い場合は、できるだけ輪郭を強調して再現できるように、周波数応答の高周波応答を上げて設定する。すなわち、図１０（ａ）の例のように、低周波領域よりも高周波の応答を上げている。

図１０（ｂ）は被写体の輝度分布が図８（ｂ）に示すように分散が大きい場合に、適用する周波数応答特性の例である。

被写体輝度の分散が大きい場合、すなわちコントラストが高い場合は、輪郭をあまり強調すると画面が不自然になるので、周波数応答の高周波応答を下げて設定する。すなわち、図１０（ｂ）の例のように、低周波領域よりも高周波の応答を下げている。

このように設定された周波数応答特性に基づき、輪郭補正部２２２は輪郭補正を行う（ステップＳ２１４、ステップＳ２２４）。

次に、画像圧縮部２２３は画像を圧縮し、圧縮されたデータは一旦画像メモリ２３に保存された後、順次メモリカード２５に記録される。（ステップＳ２１５）。

以上のように本実施の形態によれば、複数の光電変換部を持つセンサで被写体の輝度分布情報を得て、被写体の輝度分布に応じた最適な撮影画像データの画像処理を行うので、被写体の輝度分布に応じた高画質な撮影ができ、カメラマンに特別な撮影技術が無くても良質な撮影が可能な撮像装置を提供できる。

また、このような撮像装置を利用すれば、低コストで小型、高画質なデジタルカメラを提供できる。

なお、本実施の形態としてデジタル一眼レフカメラを例示したが、一眼レフ方式以外のデジタルカメラ、携帯電話やビデオカメラなどにも適用可能である。また、定常光の測光はＴＴＬ方式、フラッシュ光量の測光は撮像面測光方式を例示したが、測光センサをデジタルカメラ１の外部に取り付ける外測測光方式でも可能である。

本発明に係るデジタルカメラ１の外観図である。 本発明に係るデジタルカメラ１の構成を示す断面図である。 本発明に係るデジタルカメラ１の機能ブロック図である。 位相差測距方式を説明する説明図である。 測距センサ４２の測距パターンの一例を説明する説明図である。 測光センサ４１とフラッシュ光量測光センサ４３の測光パターンの一例を説明する説明図である。 本発明の撮像装置が行う画像処理の設定手順を説明するフローチャートである。 本発明のセンサより得られた被写体輝度分布の例を説明する説明図である。 本発明で被写体輝度分布に応じて実施する階調変換特性の例を説明する説明図である。 本発明で被写体輝度分布に応じて実施する周波数応答特性の例を説明する説明図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
２ カメラ本体部
３ 撮影レンズ
５ ＣＣＤ
７０ ＣＰＵ
２２ 画像処理部
４１ 測光センサ
４２ 測距センサ
４３ フラッシュ光量測光センサ
９４ フラッシュ
Ｌ 撮影レンズの光軸

Claims (10)

1. レンズ鏡胴から入射した被写体像を光電変換する撮像素子と、
   被写体領域を光電変換するセンサと、
   前記撮像素子からの画像信号に所定の入出力特性で処理を行う画像処理手段と、
   を有する撮像装置において、
   前記センサは少なくとも２つの光電変換領域を有するものであり、
   前記センサからの光電変換信号により得られた被写体輝度分布の分散情報に基づいて前記画像処理手段の入出力特性を変更する制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記センサは、被写体の輝度情報を得るための測光センサであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記センサは、被写体の距離情報を得るための測距センサであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記画像処理手段の入出力特性は、撮像した画像データの階調変換特性であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記画像処理手段の入出力特性は、撮像した画像データの周波数応答特性であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記センサは、フラッシュ撮影時におけるフラッシュ光の発光量を測光するフラッシュ光量測光センサであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
7. 前記画像データの階調変換が、
   前記センサにより得られた被写体輝度分布の分散が低い場合には前記階調変換におけるガンマ値を大きくし、前記分散が高い場合には前記階調変換のガンマ値を小さくするものであることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
8. 前記画像データの周波数応答が、
   前記センサにより得られた被写体輝度分布の分散が低い場合には前記周波数応答の高周波応答を上げ、前記分散が高い場合には前記周波数応答の高周波応答を下げるものであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置を有することを特徴とするデジタルカメラ。
10. 前記レンズ鏡胴と前記撮像素子の間に配置され前記レンズ鏡胴を通過した光束をファインダ側へ導く位置と前記レンズ鏡胴の撮影光束から退避した位置に移動可能であって、前記レンズ鏡胴を通過した光束をファインダ側と撮像素子側へ分割する光分割部材を有することを特徴とする請求項９に記載のデジタルカメラ。

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