JP2007221209A - カメラ、撮像方法、露出演算装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 輝度差の大きなシーンにおいて適切な撮影を容易に行うことのできるカメラを提供する。
【解決手段】 カメラは、露出演算部３４と、補正演算部３４とを備える。露出演算部は、撮影画面内の被写体の測光値を複数求めて、撮影画面に対する露出値を求める。補正演算部は、複数の測光値のうち所定の範囲に属するものの最高値に基づいて、露出値を補正する補正値を求める。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被写体像を撮影するカメラおよびこれに関する撮像方法、露出演算装置、プログラムに関する。

従来から、撮影画面内での輝度差が大きなシーンを適切に撮影するため、通常の撮影モードよりも広いダイナミックレンジでの撮影が可能な撮影モードを有する電子カメラが公知である（特許文献１参照）。
特開２００１−７８０６７号公報

しかし、従来の電子カメラでは、広いダイナミックレンジで撮影する場合にはユーザーが所定の撮影モードに切り替える操作を行う必要がある。したがって、操作の手間によってシャッターチャンスを逃す可能性があった。また、比較的経験の浅いユーザーの場合はダイナミックレンジを広げるべきか否か分からないため、輝度差が大きなシーンを狭いダイナミックレンジで撮影してしまい、高輝度部分の画像出力が飽和して撮影失敗となる可能性が高い点で改善の余地があった。

本発明は上記従来技術の課題を解決するためのものであって、その目的は輝度差の大きなシーンにおいて適切な撮影を容易に行うことのできるカメラを提供することである。

第１の発明に係るカメラは、露出演算部と、補正演算部とを備えることを特徴とする。露出演算部は、撮影画面内の被写体の測光値を複数求めて、撮影画面に対する露出値を求める。補正演算部は、複数の測光値のうち所定の範囲に属するものの最高値に基づいて、露出値を補正する補正値を求める。
第２の発明は、第１の発明において、撮影画面を複数の領域に分割して測光することにより、複数の測光値を取得する測光部をさらに備えることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、最高値は、複数の領域のそれぞれの測光値のうち所定値以下の値を示すものの領域に対するものであることを特徴とする。
第４の発明は、第１の発明において、補正値は、露出値をアンダー側に補正する値であることを特徴とする。
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、補正値に基づいて露出を制御し、撮影画面の被写体像を撮像する撮像部をさらに備えることを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明において、撮像部の出力に対して階調変換処理を行う画像処理部をさらに備えることを特徴とする。
第７の発明は、第６の発明において、補正演算部は、露出値および最高値に基づいて、補正値および階調変換処理の階調特性を求めることを特徴とする。
第８の発明に係る撮像方法は、撮影画面内の被写体の測光値を複数求めて、撮影画面に対する露出値を求めるステップと、複数の測光値のうち所定の範囲に属するものの最高値に基づいて、露出値を補正する補正値を求めるステップと、補正値に基づいて露出を制御し、撮影画面の被写体像を撮影するステップと、を備えることを特徴とする。

第９の発明は、第８の発明において、露出値および最高値に基づいて、補正値および撮影で取得した画像出力に対する階調変換処理の階調特性を求めるステップをさらに備えることを特徴とする。
第１０の発明は、第９の発明において、求めた階調特性に基づいて、階調変換処理を実行するステップをさらに備えることを特徴とする。

第１１の発明に係る露出演算装置は、露出演算部と、補正演算部とを備えることを特徴とする。露出演算部は、撮影画面内の被写体の測光値を複数求めて、撮影画面に対する露出値を求める。補正演算部は、複数の測光値のうち所定の範囲に属するものの最高値に基づいて、露出値を補正する補正値を求める。
第１２の発明の係るプログラムは、撮影画面内の被写体の測光値を複数求めて、撮影画面に対する露出値を求める露出演算部と、複数の測光値のうち所定の範囲に属するものの最高値に基づいて、露出値を補正する補正値を求める補正演算部とを備えるカメラに関するものである。このプログラムは、補正値に基づいて撮影された画像データを処理するための制御部を有するコンピュータに対して、露出値および最高値に関する撮影条件データとともに、補正値に基づく露出で撮影された画像データを制御部に読み込ませるステップと、露出値および最高値に基づいて、階調変換処理の階調特性を求めるステップと、求めた階調特性に基づいて、画像データに階調変換処理を実行するステップと、を制御部に実行させる。

本発明では、高輝度被写体を含む場合であっても、高輝度領域の輝度値に基づき演算された露出補正値によって撮影時の露出が適正露出値からアンダー側に補正されるため、輝度差の大きなシーンであっても容易に適切な撮影が行われる。

図１は本実施形態の電子カメラの構成を示すブロック図である。図２は本実施形態の電子カメラの撮影機構を示す概要図である。なお、本実施形態では、一眼レフレックス型のレンズ交換可能な電子カメラシステムの例を説明する。
まず、図２を参照しつつ電子カメラの撮影機構を説明する。本実施形態の電子カメラは、カメラ本体１１と、撮影光学系を収容したレンズユニット１２とを有している。

ここで、カメラ本体１１およびレンズユニット１２には、雄雌の関係をなす一対のマウント（不図示）がそれぞれ設けられている。レンズユニット１２は、上記のマウントをバヨネット機構等で結合させることで、カメラ本体１１に対して交換可能に接続される。また、上記のマウントにはそれぞれ電気接点が設けられている。カメラ本体１１とレンズユニット１２との接続時には、電気接点間の接触で両者の電気的な接続が確立するようになっている。

レンズユニット１２は、合焦位置調節用のフォーカシングレンズ１３と、絞り１４とを有している。フォーカシングレンズ１３は不図示のモータにより光軸方向に移動可能に構成されている。絞り１４は、カメラ本体１１への入射光量を絞り羽根の開閉で調整する。なお、フォーカシングレンズ１３および絞り１４の動作は、レンズユニット１２内に収納された不図示のレンズマイコンによって制御される。

カメラ本体１１は、メインミラー１５と、メカニカルシャッタ１６と、記録用撮像素子１７と、サブミラー１８と、焦点検出部１９と、ファインダ光学系とを有している。メインミラー１５、メカニカルシャッタ１６および記録用撮像素子１７は、撮影光学系の光軸に沿って配置される。メインミラー１５の後方にはサブミラー１８が配置される。また、カメラ本体１１の上部にはファインダ光学系が配置され、メインミラー１５で反射された被写体光束による像を観察可能となっている。さらに、カメラ本体１１の下部には焦点検出部１９が配置され、メインミラー１５を透過してサブミラー１８で反射された被写体光束を検出して焦点検出を行うように構成されている。

メインミラー１５は、不図示の回動軸によって回動可能に軸支されており、観察状態と退避状態とを切り替え可能となっている。観察状態のメインミラー１５は、メカニカルシャッタ１６および記録用撮像素子１７の前方で傾斜配置される。この観察状態のメインミラー１５は、撮影光学系を通過した光束を上方へ反射してファインダ光学系に導く。また、メインミラー１５の中央部はハーフミラーとなっている。そして、メインミラー１５を透過した一部の光束はサブミラー１８によって下方に屈折されて焦点検出部１９に導かれる。なお、焦点検出部１９は、不図示のセパレータレンズで分割した被写体像の像ズレ量を検出する。

一方、退避状態のメインミラー１５は、サブミラー１８とともに上方に跳ね上げられて撮影光路から外れた位置にある。メインミラー１５が退避状態にあるときは、撮影光学系を通過した光束がメカニカルシャッタ１６および記録用撮像素子１７に導かれる。
ファインダ光学系は、拡散スクリーン（焦点板）２０と、コンデンサレンズ２１と、ペンタプリズム２２と、ビームスプリッタ２３と、解析用撮像素子２４と、接眼レンズ２５とを有している。拡散スクリーン２０はメインミラー１５の上方に位置し、観察状態のメインミラー１５で反射された光束を一旦結像させる。拡散スクリーン２０で結像した光束はコンデンサレンズ２１およびペンタプリズム２２を通過し、ペンタプリズム２２の入射面に対して９０°の角度を持った射出面からビームスプリッタ２３に導かれる。ビームスプリッタ２３は入射光束を２方向に分岐させる。ビームスプリッタ２３を通過する一方の光束は不図示の二次結像レンズを介して解析用撮像素子２４に導かれ、解析用処理回路２６によって後述のように処理される。また、ビームスプリッタ２３を通過する他方の光束は、接眼レンズ２５を介してユーザーの目に到達することとなる。

次に、図１を参照しつつ電子カメラの回路構成を説明する。カメラ本体１１は、解析用処理回路２６と、記録用処理回路２７と、記録Ｉ／Ｆ４０と、レリーズ釦４１と、ＣＰＵ４２と、シーケンス駆動部４３とを有している。
解析用処理回路２６は、解析用撮像素子２４と、第１ドライバ３１と、第１アナログ処理回路３２と、第１デジタル処理回路３３と、解析用演算部３４とを有している。

解析用撮像素子２４は、撮影画面内の被写体の状況を解析するためのセンサである。解析用撮像素子２４は受光素子が２次元配列された受光面を有している。そして、解析用撮像素子２４は、ファインダ光学系を通過して受光面に結像した被写体像を光電変換してアナログの画像信号を生成する。解析用撮像素子２４の出力信号は、第１アナログ処理回路３２に入力される。

一例として、本実施形態の解析用撮像素子２４は、３２０×２００程度の画素数を有し、受光面の前面には公知のベイヤー配列によるカラーフィルタアレイが配置された撮像素子で構成される。なお、解析用撮像素子２４は、電荷順次転送方式（ＣＣＤ等）またはＸＹアドレス方式（ＣＭＯＳ等）のいずれであってもよい。
第１ドライバ３１は、解析用演算部３４の指示に応じて解析用撮像素子２４にタイミングパルスを供給し、解析用撮像素子２４の各種動作（信号電荷の蓄積および読み出し、不要電荷の排出）を制御する。

第１アナログ処理回路３２は、ＣＤＳ回路、ゲイン回路、Ａ／Ｄ変換回路などを有するアナログフロントエンド回路である。ＣＤＳ回路は、相関二重サンプリングによって解析用撮像素子２４の出力のノイズ成分を低減する。ゲイン回路は入力信号の利得を増幅して出力する。Ａ／Ｄ変換回路は解析用撮像素子２４の出力信号のＡ／Ｄ変換を行う。なお、図１では、第１アナログ処理回路３２の各々の回路の図示は省略する。

第１デジタル処理回路３３は、第１アナログ処理回路３２の出力信号に対して、色補間処理などの各種の画像処理を実行する。
解析用演算部３４は、解析用処理回路の各部を制御するとともに、撮影画面内の被写体の状況を解析するための各種演算処理を実行する。例えば、解析用演算部３４は、第１デジタル処理回路３３の出力に基づいて公知の露出演算を実行する。また、解析用演算部３４は、第１デジタル処理回路３３の出力に基づいて後述の顔検出処理をも実行する。

ここで、特に本実施形態の解析用演算部３４は、以下の処理を行う。
（１）解析用演算部３４は、撮影画面に対する適正露出値と、撮影画面のシーンで再現すべき所定の輝度範囲の上限側の輝度値（最高値）との差分値に基づいて、適正露出値を補正するための露出補正値を演算する。この露出補正値は、上記の差分値に応じて適正露出値をアンダー側に補正する。

（２）解析用演算部３４は、上記（１）の差分値に基づいて、撮影画像の階調変換処理に適した階調特性を決定する。例えば、解析用演算部３４は、予めメモリ（不図示）等に用意された複数の階調特性データから、上記の差分値に応じた階調特性データを選択する。各々の階調特性データは、入力階調値と出力階調値との対応関係がそれぞれ異なる曲線を示している。

図３に本実施形態での階調特性データの一例を示す。図３の曲線Ａは、適正露出値に対応する標準の階調特性を示す。また、曲線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、解析用演算部３４が適正露出値からの差分値に応じて選択する階調特性を示す。この図３では、入力階調が１２ｂｉｔ（０〜４０９５）、出力階調が８ｂｉｔ（０〜２５６）の場合を説明する。
図３に示す曲線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、曲線Ａと比べて入力階調値の小さい領域では出力階調値が大きく変化する。例えば、出力階調値が標準の出力値（例えば８ｂｉｔで１２８）となる入力階調値は、曲線Ａで６００であるのに対し、曲線Ｂ１では３００、曲線Ｂ２では１５０、曲線Ｂ３では７５となっている。そのため、曲線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３では入力階調値が小さい場合にも撮影画像の黒潰れが発生しにくくなる。なお、入力階調値が大きい場合でも出力階調値を上げるものではないため白トビも起こらない。すなわち、曲線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の階調特性データによれば、標準の階調特性データ（曲線Ａ）と比べて広いダイナミックレンジで撮影画像を記録しうる。

図１に戻り、記録用処理回路２７は、記録用撮像素子１７と、第２ドライバ３５と、第２アナログ処理回路３６と、第２デジタル処理回路３７と、記録用演算部３８とを有している。なお、記録用処理回路２７のうち、解析用処理回路２６の構成と同様の機能のものについては説明を一部省略する。
記録用撮像素子１７は、撮影画面内の被写体を撮影して撮影画像データを生成するためのセンサである。この記録用撮像素子１７は、撮影光学系を通過して受光面に結像した被写体像を光電変換してアナログの画像信号を生成する。本実施形態では、記録用撮像素子１７には解析用撮像素子２４と同様の構成の撮像素子が用いられる。勿論、記録用撮像素子１７と解析用撮像素子２４とはそれぞれ異なる構成の撮像素子であってもよい。

第２ドライバ３５は、記録用演算部３８の指示に応じて記録用撮像素子１７にタイミングパルスを供給し、記録用撮像素子１７の各種動作を制御する。
第２アナログ処理回路３６は、ＣＤＳ回路、ゲイン回路、Ａ／Ｄ変換回路などを有する。ここで、第２アナログ処理回路３６のゲイン回路では、記録用演算部３８の指示に応じてＩＳＯ感度に相当する撮像感度の調整が行われる。また、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換回路から出力されるデジタル画像信号の階調は１２ｂｉｔに設定されている。

第２デジタル処理回路３７は、第２アナログ処理回路３６の出力信号に対して各種の画像処理（欠陥画素補正、色補間、階調変換処理、ホワイトバランス調整、エッジ強調など）を実行して撮影画像データを生成する。特に本実施形態の第２デジタル処理回路３７は、記録用演算部３８の指示する階調特性に基づいて、入力階調が１２ｂｉｔである画像信号を８ｂｉｔの出力階調に変更する階調変換処理を実行する。また、第２デジタル処理回路３７は、撮影画像データの圧縮伸長処理なども実行する。

記録用演算部３８は記録用処理回路の各部制御を実行するとともに、画像処理用のパラメータの設定を行う。なお、本実施形態において上記の露出補正値に基づく露出で撮影が行われる場合、記録用演算部３８は解析用演算部３４の指示に応じて階調特性のパラメータを設定する。
さらに、記録用演算部３８は、撮影条件などの付属的なデータを記録したヘッダファイルを所定の形式で生成する。なお、このヘッダファイルは、対応する撮影画像データと関連付けされて１つのデータファイルを構成する。

記録Ｉ／Ｆ４０には記録媒体４４を接続するためのコネクタが形成されている。そして、記録Ｉ／Ｆ４０は、コネクタに接続された記録媒体４４に対して撮影画像データの書き込み／読み込みを実行する。上記の記録媒体４４は、半導体メモリを内蔵したカード型記録媒体などで構成される。なお、図１では記録媒体４４の一例としてカード型記録媒体を図示する。

レリーズ釦４１は、露光動作開始の指示入力をユーザーから受け付ける。
ＣＰＵ４２は所定のシーケンスプログラムに従って、電子カメラシステム全体の動作を制御する。また、ＣＰＵ４２は焦点検出部１９の出力に基づいて位相差検出方式でデフォーカス量を演算する。なお、ＣＰＵ４２は、ユーザーが選択した撮影モードに応じて撮影時の制御を切り替えることができる。

シーケンス駆動部４３は、ＣＰＵ４２の指示により、メインミラー１５およびメカニカルシャッタ１６などを駆動させる。また、シーケンス駆動部４３は、絞り値やデフォーカス量などの情報をマウントを介して上記のレンズマイコンに出力する。
以下、本実施形態の電子カメラの動作を、図４の流れ図を参照しつつ説明する。
ステップ１０１：カメラ本体１１のＣＰＵ４２は、ユーザーによるレリーズ釦４１の半押し入力（第１ストロークの操作）を受け付けると省電力状態から撮影準備状態に移行する。具体的には、ＣＰＵ４２は撮影用のシーケンスプログラムを立ち上げるとともに、解析用処理回路２６、記録用処理回路２７およびシーケンス駆動部４３などに電源を投入する。なお、Ｓ１０１ではメインミラー１５は観察状態の位置にある。

ステップ１０２：ＣＰＵ４２は、焦点検出部１９に対して合焦制御を指示する。ＣＰＵ４２は、焦点検出部１９から各焦点検出エリアの像ズレ量を取得する。そして、ＣＰＵ４２は、所定のアルゴリズム（例えば至近優先や中央優先など）で選択した焦点検出エリアのデフォーカス量を演算する。その後、レンズマイコンは、上記のデフォーカス量に基づいてフォーカシングレンズ１３を駆動させる。

ステップ１０３：ＣＰＵ４２は、解析用処理回路２６に対して、撮影画面内の被写体を解析するための画像取得を指示する。解析用演算部３４は、解析用撮像素子２４の不要電荷を排出させて初期化を行った後、解析用撮像素子２４を駆動させて被写体の解析用の画像を取得する。なお、解析用撮像素子２４の出力は、第１アナログ処理回路３２および第１デジタル処理回路３３を経て解析用演算部３４に入力される。そのため、上記の画像のデータは、第１デジタル処理回路３３で色補間された状態となっている。

ステップ１０４：ＣＰＵ４２は、Ｓ１０３の画像に基づいて解析用演算部３４に顔検出処理を実行させる。これにより、解析用演算部３４は、撮影画面内での顔領域の位置および大きさの情報を取得する。一般的に人物の顔が主要被写体となる可能性が高いので、顔検出処理によれば撮影画面内の主要被写体を容易に推定できるからである。なお、顔検出処理で複数の顔が検出された場合には、解析用演算部３４は、顔の面積が最も大きくなる至近側の顔領域を主要被写体とする。

かかる顔検出処理は公知の手段によって行われる。例えば、解析用演算部３４は、特開２００１−１６５７３号公報などの特徴点抽出処理によって上記画像から顔領域を抽出することができる。上記の特徴点としては、例えば、眉、目、鼻、唇の各端点、顔の輪郭点、頭頂点や顎の下端点などが挙げられる。あるいは特開平８−６３５９７号公報のように、解析用演算部３４は被写体の色情報に基いて肌色領域の輪郭を抽出し、さらに予め用意された顔部品のテンプレートとのマッチングを行って顔を検出してもよい。

ここで、ＣＰＵ４２は撮影モードの設定に応じて顔検出処理の実行／不実行を切り替えてもよい。例えば、人物撮影に適した撮影モード（ポートレート撮影モードなど）が選択されている場合には、ＣＰＵ４２は顔検出処理を実行する。一方、人物撮影を意図しない撮影モードが選択されている場合や、主要被写体の位置をＳ１０２で選択された焦点検出エリアで決定する場合には、ＣＰＵ４２はＳ１０４の顔検出処理を省略する。また、ＣＰＵ４２は、顔検出処理で検出された顔にオートフォーカスさせることも可能である。この場合には、ＣＰＵ４２は上述したＳ１０２の合焦動作を省略できる。

ステップ１０５：解析用演算部３４は、Ｓ１０３で取得した画像に基づいて、撮影画面内の分割測光を実行し、上記画像の各々の画素または複数画素のまとまりに対応する輝度値をそれぞれ取得する。
ステップ１０６：解析用演算部３４は、Ｓ１０３で取得した画像を解析して撮影画面内における被写体のグループ化処理を実行する。そして、解析用演算部３４は、グループ化された各々の領域毎に平均輝度値を演算する。図５に撮影画面内で被写体のグループ化した状態の一例を示す。また、図６では、図５におけるグループ毎の平均輝度値の分布を示すヒストグラムを示す。

かかるグループ化処理は公知の手段によって行われる。具体的には、解析用演算部３４は、Ｓ１０３で取得した画像において、ある隣接する画素同士が同程度の輝度値または色相を有する場合、これらの画素を同一の被写体のものとみなしてグループ化する。例えば、解析用演算部３４は、特開平４−２５７８３１号公報や特開平４−３１０９３０号公報に記載された方法などによってグループ化処理を実行する。なお、解析用演算部３４は、上記の顔検出処理の結果を利用してグループ化を行うようにしてもよい。

ステップ１０７：解析用演算部３４は、Ｓ１０５で取得した輝度値に基づいて、撮影画面内の被写体を撮影するときの適正露出値を公知の露出演算で求める。このとき、解析用演算部３４は、上述の主要被写体が含まれるグループの平均輝度値（Ｓ１０６で求めたもの）が撮影画像の標準の出力値となるように適正露出値を演算する。
ステップ１０８：解析用演算部３４は、各々のグループ毎の平均輝度値（Ｓ１０６で求めたもの）のうちから、撮影画面のシーンで再現すべき所定の輝度範囲の上限側の輝度値（最高値）を求める。

まず、解析用演算部３４は、平均輝度値が所定値（例えば１１．３ＢＶ）を超える値を示すグループを最高値の演算対象から除外する。そして、解析用演算部３４は、演算対象となる各グループの平均輝度値のうちで最も高い値を最高値とする。例えば、図５、図６において、太陽を含むグループの平均輝度値が所定値を超える場合、太陽を含むグループを除いたもののうち、空を含むグループの平均輝度値が最高値となる。

ステップ１０９：解析用演算部３４は、適正露出値（Ｓ１０７で求めたもの）と最高値（Ｓ１０８で求めたもの）との差分値ｄＢＶを演算する。
ステップ１１０：解析用演算部３４は、差分値ｄＢＶ（Ｓ１０９で求めたもの）に基づいて、露出補正値と階調特性データとを求める。このＳ１１０では、解析用演算部３４は以下の式（１）で演算された基準値Ｓ（ＥＶ）に基づいて判定を行う。ここで、式（１）での各記号を説明する。Ａは飽和レベルに対応する入力階調値である。Ｂは出力階調値の標準値に対応する入力階調値である。

Ｓ＝Ｌｏｇ₂（Ａ／Ｂ） ・・・（１）
以下、本実施形態におけるＳ１１０での処理を具体例により説明する。一例として、入力階調１２ｂｉｔ（０〜４０９５）、出力階調８ｂｉｔ（０〜２５５）の場合に、Ａの値を３６００とし、Ｂの値を６００とする。また、Ｂに対応する出力階調値の標準値は１２８とする。上記条件によれば、式（１）から基準値Ｓは約２．６ＥＶとなる。

まず、差分値ｄＢＶが２．６ＥＶ未満（ｄＢＶ＜２．６）の場合を説明する。この場合には、適正露出値で撮影を行い、かつ標準の階調特性データ（曲線Ａ）を適用しても、撮影画像において高輝度側の被写体を十分再現できる。したがって、解析用演算部３４は露出補正値の値を０とする。また、解析用演算部３４は標準の階調特性データを選択する。
次に、差分値ｄＢＶが２．６ＥＶ以上の場合を説明する。この場合には、撮影画面内での輝度差が大きいため、２．６ＥＶ未満の場合と同じ設定では撮影画像において高輝度側の被写体が飽和してしまう。そのため、解析用演算部３４は、差分値ｄＢＶの値に応じて、露出補正値および階調特性データを以下のように段階的に変更する。

（１）差分値ｄＢＶが２．６ＥＶ以上３．６ＥＶ未満（２．６≦ｄＢＶ＜３．６）の場合、解析用演算部３４は露出補正値の値を−１とする。また、解析用演算部３４は曲線Ｂ１の階調特性データを選択する。
（２）差分値ｄＢＶが３．６ＥＶ以上４．６ＥＶ未満（３．６≦ｄＢＶ＜４．６）の場合、解析用演算部３４は露出補正値の値を−２とする。また、解析用演算部３４は曲線Ｂ２の階調特性データを選択する。

（３）差分値ｄＢＶが４．６ＥＶ以上（４．６≦ｄＢＶ）の場合、解析用演算部３４は露出補正値の値を−３とする。また、解析用演算部３４は曲線Ｂ３の階調特性データを選択する。
ここで、Ｓ１１０において、露出補正値および階調特性データを調整する理由を述べる。図７は撮影画面内の輝度差が比較的小さいシーン（室内撮影）を示す。図８は図７のシーンの輝度ヒストグラムを示す。図７のシーンでは、標準の階調特性（図３の曲線Ａ）で実現されるダイナミックレンジ（図８に示すａの範囲）でも撮影画面内の輝度を記録することができる。

一方、図９は撮影画面内の輝度差が大きなシーン（快晴時の逆光撮影）を示す。図１０は図９のシーンの輝度ヒストグラムを示す。図９のシーンでは、撮影画面内の輝度差が大きいため、図８のａと同じダイナミックレンジでは撮影画面内の輝度を記録することができない。
例えば、上記のダイナミックレンジで低輝度の被写体に露出を合わせた場合（図１０に示すａ’の場合）、撮影画像において高輝度の被写体（太陽や雲など）がオーバーフローして白トビする（図１１参照）。また、上記のダイナミックレンジで高輝度の被写体に露出を合わせた場合（図１０に示すａ”の場合）、撮影画像において低輝度の被写体（人物）がアンダーフローして黒潰れする（図１２参照）。そのため、本実施形態では、上記の場合には、図１０のｂに対応する階調特性（図３の曲線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）を適用する。

ところで、上記のように階調特性を曲線Ｂ１などに変更した場合、より少ない入力階調値で出力階調値が標準値となる。したがって、撮影時の露出をアンダー側に補正して撮影時の入力階調値を小さくすることができる。ここで、輝度差の大きなシーンの露出をアンダー側に補正した場合、当然に高輝度被写体の入力階調値も小さくなる。すなわち、適正露出値の露出では入力階調値が飽和レベルに達して白トビした高輝度被写体も、露出をアンダーにすれば入力階調値の低下によって撮影画像上で再現できるようになる。以上の点から、本実施形態では露出補正値で露出をアンダー側に補正する。

図１３に、図９のシーンを露出補正値に基づいてアンダー側で撮影するとともに、階調特性を変更した撮影画像を示す。この場合には、図１１、図１２とは異なり、撮影画像において手前の人物から背景の雲まで再現されることとなる。
ステップ１１１：ＣＰＵ４２はレリーズ釦４１が全押しされたか否かを判定する。全押しされた場合（ＹＥＳ側）にはＳ１１２に移行する。一方、全押しされない場合（ＮＯ側）にはＳ１１４に移行する。

ステップ１１２：ＣＰＵ４２は、シーケンス駆動部４３および記録用演算部３８に対して撮影を指示する。シーケンス駆動部４３はメインミラー１５を撮影光路から退避させる。また、記録用演算部３８は、記録用撮像素子１７を駆動させて被写体像を撮影する。この撮影時には、シーケンス駆動部４３および記録用演算部３８は、適正露出値（Ｓ１０７で求めたもの）および露出補正値（Ｓ１１０で求めたもの）に基づいて露光制御を行う。

ステップ１１３：記録用演算部３８は、記録用撮像素子１７の出力から撮影画像データを生成する。このとき、第２デジタル処理回路３７は、Ｓ１１０で選択された階調特性データに基づいて階調変換処理を実行する。そして、撮影画像データは最終的に記録媒体４４に記録される。
ステップ１１４：ＣＰＵ４２は、レリーズ釦４１の半押しから所定時間が経過したか（半押しタイマ切れか）否かを判定する。半押しタイマが切れた場合（ＹＥＳ側）には、ＣＰＵ４２は解析用処理回路、記録用処理回路およびシーケンス駆動部４３などの電源を遮断し、省電力状態に戻って撮影動作を終了する。一方、半押しタイマが切れていない場合（ＮＯ側）には、ＣＰＵ４２はＳ１０２に戻って上記動作を繰り返す。

また、本実施形態では、Ｓ１１３において記録用演算部３８にＲＡＷ画像データを生成させることも可能である。ＲＡＷ画像データを生成する場合、第２デジタル処理回路３７は一切の画像処理を行わなず、撮像素子の画素ごとのデジタルデータを未加工の状態で記録する。さらに、記録用演算部３８は、現像処理時に必要となる撮影条件データを、ＲＡＷ画像データのヘッダファイルに記録する。この撮影条件データには、例えば、上記の適正露出値（Ｓ１０７で求めたもの）および最高値（Ｓ１０８で求めたもの）の組み合わせ、あるいは差分値（Ｓ１０９で求めたもの）の情報が含まれる。

図１４は、上記のＲＡＷ画像データを現像処理する場合の電子カメラの動作を示す流れ図である。
ステップ２０１：ＣＰＵ４２は、記録媒体４４から上記のＲＡＷ画像データを、撮影条件データとともに読み込む。
ステップ２０２：記録用演算部３８は、撮影条件データの情報のうち、適正露出値および最高値の組み合わせ、あるいは差分値に基づいて、ＲＡＷ画像データの処理に適した階調特性データを選択する。このＳ２０２の処理の具体的内容は、上記のＳ１０９やＳ１１０と重複するので説明は省略する。

ステップ２０３：記録用演算部３８は、第２デジタル処理回路３７に対してＲＡＷ画像データの現像処理を指示する。このとき、第２デジタル処理回路３７は、上記の階調特性データに基づいて階調変換処理を実行する。これにより、上記のＳ１１３と同様の撮影画像データを生成することができる。
以下、本実施形態の効果を述べる。

本実施形態では、適正露出値（Ｓ１０７で求めたもの）と最高値（Ｓ１０８で求めたもの）との差分値に基づいて、解析用演算部３４が露出補正値および階調特性データを自動的に調整する（Ｓ１１０）。特に本実施形態では、露出補正値による露出補正で高輝度側の被写体が白トビしにくくなるとともに、暗い被写体が階調変換で明るくなるので低輝度側の被写体も黒つぶれしにくくなる。したがって、本実施形態によれば、ユーザーが煩雑な操作を行うことなく、輝度差の大きなシーンの撮影画像を適切な広さのダイナミックレンジで再現できるようになる。

（実施形態の補足事項）
（１）本発明の電子カメラは一眼レフレックス型に限定されることなく、撮影用の撮像素子で測光を行うコンパクト型の電子カメラの構成であってもよい。なお、コンパクト型の電子カメラにおいて、電子ファインダの表示画像に撮影構図を決めるための構図補助フレームを重畳表示した状態で撮影を行なう場合には、構図補助フレームの位置に基づいて主要被写体の位置を決定してもよい。なお、上記実施形態に示す解析用処理回路を露出演算装置として銀塩カメラに搭載することも可能である。

（２）上記実施形態でＲＡＷ画像データを生成するときに、Ｓ１１０で選択された階調特性データを示す情報をヘッダファイルに記録するようにしてもよい。また、上記実施形態において、パーソナルコンピュータで画像処理プログラムを実行することで、現像処理を行うようにしてもよい。

本実施形態の電子カメラの構成を示すブロック図 本実施形態の電子カメラの撮影機構を示す概要図 本実施形態での階調特性データの一例を示す図 本実施形態の電子カメラの撮影動作を示す流れ図 撮影画面内の被写体をグループ化した状態の一例を示す模式図 図５でのグループ毎の平均輝度値の分布を示すヒストグラムの図 撮影画面内の輝度差が比較的小さいシーン（室内撮影）を示す図 図７のシーンの輝度ヒストグラムを示す図 撮影画面内の輝度差が大きなシーン（快晴時の逆光撮影）を示す図 図９のシーンの輝度ヒストグラムを示す図 図９のシーンを撮影した画像の一例を示す図 図９のシーンの撮影した画像の一例を示す図 図９のシーンを露出補正値に基づいて撮影するとともに、階調特性を変更した撮影画像を示す図 ＲＡＷ画像データを現像処理する場合の電子カメラの動作を示す流れ図

符号の説明

１７…記録用撮像素子、２４…解析用撮像素子、３４…解析用演算部、３７…第２デジタル処理回路、３８…記録用演算部、４０…記録Ｉ／Ｆ、４２…ＣＰＵ、４３…シーケンス駆動部

Claims (12)

1. 撮影画面内の被写体の測光値を複数求めて、前記撮影画面に対する露出値を求める露出演算部と、
   前記複数の測光値のうち所定の範囲に属するものの最高値に基づいて、前記露出値を補正する補正値を求める補正演算部とを備えることを特徴とするカメラ。
2. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   撮影画面を複数の領域に分割して測光することにより、前記複数の測光値を取得する測光部をさらに備えることを特徴とするカメラ。
3. 請求項２に記載のカメラにおいて、
   前記最高値は、前記複数の領域のそれぞれの測光値のうち所定値以下の値を示すものの領域に対するものであることを特徴とするカメラ。
4. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記補正値は、前記露出値をアンダー側に補正する値であることを特徴とするカメラ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカメラにおいて、
   前記補正値に基づいて露出を制御し、前記撮影画面の被写体像を撮像する撮像部をさらに備えることを特徴とするカメラ。
6. 請求項５に記載のカメラにおいて、
   前記撮像部の出力に対して階調変換処理を行う画像処理部をさらに備えることを特徴とするカメラ。
7. 請求項６に記載のカメラにおいて、
   前記補正演算部は、前記露出値および前記最高値に基づいて、前記補正値および前記階調変換処理の階調特性を求めることを特徴とするカメラ。
8. 撮影画面内の被写体の測光値を複数求めて、前記撮影画面に対する露出値を求めるステップと、
   前記複数の測光値のうち所定の範囲に属するものの最高値に基づいて、前記露出値を補正する補正値を求めるステップと、
   前記補正値に基づいて露出を制御し、前記撮影画面の被写体像を撮影するステップと、 を備えることを特徴とする撮像方法。
9. 請求項８に記載の撮像方法において、
   前記露出値および前記最高値に基づいて、前記補正値および前記撮影で取得した画像出力に対する階調変換処理の階調特性を求めるステップをさらに備えることを特徴とする撮像方法。
10. 請求項９に記載の撮像方法において、
    求めた前記階調特性に基づいて、前記階調変換処理を実行するステップをさらに備えることを特徴とする撮像方法。
11. 撮影画面内の被写体の測光値を複数求めて、前記撮影画面に対する露出値を求める露出演算部と、
    前記複数の測光値のうち所定の範囲に属するものの最高値に基づいて、前記露出値を補正する補正値を求める補正演算部とを備えることを特徴とする露出演算装置。
12. 撮影画面内の被写体の測光値を複数求めて、前記撮影画面に対する露出値を求める露出演算部と、前記複数の測光値のうち所定の範囲に属するものの最高値に基づいて、前記露出値を補正する補正値を求める補正演算部とを備えるカメラに関し、前記補正値に基づいて撮影された画像データを処理するための制御部を有するコンピュータに対して、
    前記露出値および前記最高値に関する撮影条件データとともに、前記補正値に基づく露出で撮影された前記画像データを前記制御部に読み込ませるステップと、
    前記露出値および前記最高値に基づいて、階調変換処理の階調特性を求めるステップと、
    求めた前記階調特性に基づいて、前記画像データに階調変換処理を実行するステップと、
    を前記制御部に実行させることを特徴とするプログラム。
    
    

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