JP2010273007A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被写体が動いている場合であっても、所望の露光量で所望する被写体を撮像可能とする。
【解決手段】撮像装置は、被写体の像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、マルチ測光により被写体の輝度を検出する測光手段と、輝度のピークを基準として第1露光量を算出する第1算出手段と、統計的な平均輝度に基づいて第2露光量を算出する第2算出手段と、第1露光量を用いて露出を制御する第1モードと、第2露光量を用いて露出を制御する第2モードとの一方を設定する設定手段と、第1モードが設定された場合は、第1露光量で露出が制御された撮像信号を用いて第1画像データを生成し、第2モードが設定された場合は、第2露光量で露出が制御された撮像信号を用いて第2画像データを生成する第1生成手段と、第1モードが設定された場合は、第1画像データに基づいて、第2画像データとほぼ等価の第3画像データを生成する第2生成手段とを備える。
【選択図】図2
【解決手段】撮像装置は、被写体の像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、マルチ測光により被写体の輝度を検出する測光手段と、輝度のピークを基準として第1露光量を算出する第1算出手段と、統計的な平均輝度に基づいて第2露光量を算出する第2算出手段と、第1露光量を用いて露出を制御する第1モードと、第2露光量を用いて露出を制御する第2モードとの一方を設定する設定手段と、第1モードが設定された場合は、第1露光量で露出が制御された撮像信号を用いて第1画像データを生成し、第2モードが設定された場合は、第2露光量で露出が制御された撮像信号を用いて第2画像データを生成する第1生成手段と、第1モードが設定された場合は、第1画像データに基づいて、第2画像データとほぼ等価の第3画像データを生成する第2生成手段とを備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、撮像装置に関する。
従来から、複数の異なる露出量で複数の画像を連続して取得する撮像装置が知られている(たとえば特許文献1)。
しかしながら、被写体が動いている場合は、所望の露光量で所望する被写体を撮像できず、シャッターチャンスを逃すという問題がある。
請求項1に記載の発明による撮像装置は、被写体の像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、マルチ測光により被写体の輝度を検出する測光手段と、測光手段により検出された輝度のピークを基準として第1露光量を算出する第1算出手段と、測光手段により検出された輝度に基づく統計的な平均輝度に基づいて第2露光量を算出する第2算出手段と、算出された第1露光量を用いて露出を制御する第1モードと、算出された第2露光量を用いて露出を制御する第2モードとの一方を設定する設定手段と、第1モードが設定された場合は、第1露光量で露出が制御された撮像信号を用いて第1画像データを生成し、第2モードが設定された場合は、第2露光量で露出が制御された撮像信号を用いて第2画像データを生成する第1生成手段と、第1モードが設定された場合は、第1生成手段により生成された第1画像データに基づいて、第2画像データとほぼ等価の第3画像データを生成する第2生成手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、第1生成手段は、輝度のピークを基準とした第1露光量で露出が制御された第1画像データを生成し、第2生成手段は、第1画像データに基づいて第3画像データを生成できる。
−第1の実施の形態−
図面を参照して、本発明による第1の実施の形態におけるカメラを説明する。図1は電子カメラ100の要部構成を示す図である。電子カメラ100のボディに、撮影レンズL1と絞り201とを備える交換レンズ200が着脱可能に装着されている。電子カメラ100のボディ側には、クイックリターンミラー101、焦点板102、ペンタプリズム103、測光センサ104、測光レンズ105、シャッタ106、撮像素子107、接眼レンズ108および表示部120が設けられている。
図面を参照して、本発明による第1の実施の形態におけるカメラを説明する。図1は電子カメラ100の要部構成を示す図である。電子カメラ100のボディに、撮影レンズL1と絞り201とを備える交換レンズ200が着脱可能に装着されている。電子カメラ100のボディ側には、クイックリターンミラー101、焦点板102、ペンタプリズム103、測光センサ104、測光レンズ105、シャッタ106、撮像素子107、接眼レンズ108および表示部120が設けられている。
図2は交換レンズ200が装着された電子カメラ100の制御系のブロック図である。図2において、図1に示した構成要素には同一の符号を付して説明する。電子カメラ100の制御系は、測光センサ104、シャッタ106、撮像素子107、制御回路117、表示部120、操作部121およびメモリカードインタフェース122を備えている。
図1を参照して説明すると、交換レンズ200を通過して電子カメラ100に入射した被写体光は、シャッタレリーズ前は図1において実線で示すように位置するクイックリターンミラー101で上方へ導かれて焦点板102に結像する。被写体光はさらにペンタプリズム103へ入射される。ペンタプリズム103は、入射された被写体光を接眼レンズ108へ導く一方、測光レンズ105を介して測光センサ104に被写体光を入射させる。
測光センサ104は、交換レンズ200に対して撮像素子107と光学的に等価な位置に配設される。測光センサ104は、測光する被写界領域を複数領域に分割して測光可能な周知の分割測光が可能となるように構成されている。測光センサ104は、撮像素子104a(図6)とA/D変換回路104b(図6)とを含む。撮像素子104aは、撮像面上に結像されている被写体像を撮像し、被写体像の明るさに応じた光電変換信号を出力するCCDやCMOS等の光電変換素子である。A/D変換回路104bは、撮像素子104aから出力された光電変換信号をデジタルの測光信号に変換し制御回路117へ出力する。なお、本実施の形態の測光センサ104は、縦横100画素以上、すなわち数百画素以上(たとえばQVGA程度)の画素数を有するものとする。また、撮像素子104aの撮像面には、それぞれR(赤)、G(緑)およびB(青)のカラーフィルタが画素位置に対応するように設けられている。撮像素子104aがカラーフィルタを通して被写体像を撮像するため、撮像素子104aから出力される画像信号はRGB表色系の色情報を有する。
レリーズ後はクイックリターンミラー101が図1の破線で示される位置へ回動し、被写体光がシャッタ106を介して撮像素子107へ導かれ、その撮像面上に被写体像が結像する。撮像素子107は、受光した被写体光をその強度に応じた画像信号に変換するCCDやCMOSなどの光電変換素子である。撮像素子107から出力された画像信号は、図示しないA/D変換回路等によりデジタル画像信号に変換され、制御回路117へ入力される。なお、撮像素子107の撮像面には、それぞれR(赤)、G(緑)およびB(青)のカラーフィルタが画素位置に対応するように設けられている。撮像素子107がカラーフィルタを通して被写体像を撮像するため、撮像素子107から出力される画像信号はRGB表色系の色情報を有する。
制御回路117は、CPUや、ROM、RAM等の周辺回路を備え、電子カメラ100の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行する演算回路である。制御回路117は、露光量算出部117a、露光制御部117b、画像処理部117c、表示制御部117dおよび記録制御部117eを機能的に備える。露光量算出部117aは、前述の測光センサ104から出力された測光信号に基づいて被写体の輝度を算出し、シャッタ速度と絞りの値を演算する。なお、露光量算出部117aについては、後に詳細に説明する。露光制御部117bは、露光量算出部117aにより算出されたシャッタ速度と絞りの値に基づいて、シャッタ106の駆動、および絞り201の駆動を制御する。なお、絞り201は、図示しないインタフェースを介して露光制御部117bにより制御される。このインタフェースは電子カメラ100と交換レンズ200との間で各種の情報通信を行うために設けられる。
画像処理部117cは、撮像素子107から入力した画像信号に対して、補間処理、色変換処理、ホワイトバランス処理等の画像処理を施して画像データ(RAWデータ)を生成する。図3に示すように、画像処理部117cは、撮影画像メモリ151、階調変換部152、γカーブ記録部153を機能的に備える。撮影画像メモリ151は、撮像素子107から入力した画像信号を一時的に格納する揮発性メモリである。階調変換部152は、後述するように画像信号に対応するリニア画像データに対してγ変換処理を施して画像データを生成する。γカーブ記録部153は、図4に示す入力輝度(入力した画像データの輝度)を画像出力値に変換するγカーブを、LUT形式(変換LUT)にて記録している。階調変換部152がリニア画像データに対してγ変換処理を施す際には、この変換LUTを参照する。図4に示すγカーブは、たとえば、入力輝度の飽和レベルYsを画素出力値255に変換し、標準露光量に相当する輝度値(感度基準点レベル)Ymを画素値118に変換するような指数特性を持つものとする。なお、このγカーブは一般的には任意の形状に設定可能であり、γカーブの形状が決定されると、飽和レベルYsと感度基準点レベルYmの比(=Ys/Ym)は一定値に定まる。
表示制御部117dは、表示部120を駆動する回路である。表示部120はたとえば液晶表示パネルであり、再生モードにおいて、メモリカード123に記録されている画像データに基づいて画像処理部117cで作成された表示データの表示を行う。また、表示部120は、いわゆるライブビュー画像を表示するように構成されている。ライブビューとは、レリーズ前にクイックリターンミラー101を上方に跳ね上げて撮像素子107で撮像した画像をリアルタイムに表示部120に表示する表示形態である。
記録制御部117eは、画像処理部117cにより生成された画像データにヘッダ情報等の付加情報を付加した画像ファイルを生成して、後述するメモリカード123に記録する。また、後述するように、ハイライト基準測光が設定されている場合は、記録制御部117eは、画像処理部117cにより生成された2つの画像データの関連付けを行って、メモリカード123に記録する。
メモリカードインタフェース122は、メモリカード123が着脱可能なインタフェースである。メモリカードインタフェース122は、記録制御部117eの制御に基づいて、画像データをメモリカード123に書き込んだり、メモリカード123に記録されている画像データを読み出す。メモリカード123はコンパクトフラッシュ(登録商標)やSDカードなどの半導体メモリカードである。
操作部121は、ユーザの操作を受け付けるスイッチである。操作部121には、電源スイッチ、レリーズスイッチ、露出制御モードを選択するためのモード選択ダイアル121a、ISO感度を設定するための感度設定スイッチ121bなどが含まれる。本実施の形態の電子カメラ100では、露出制御モードとして、たとえばスポット測光、中央重点測光、マルチ測光、ハイライト基準測光等のモードを有する。そして、図5に示すようなモード選択ダイアル121aをユーザが操作することにより、上記の各露出制御モードの中からいずれか一つが設定可能に構成されている。ハイライト基準測光は、入力画素の最大輝度値が飽和レベルYsとなるように、すなわち入力画素のピークを基準として露出制御を行うモードである。
次に、図面を参照しながら露出量算出処理について説明する。
図6に示すように、露光量算出部117aは、ホワイトバランス調整部(以下、WB調整部と呼ぶ)13、画素輝度値算出部14、変換情報作成部15、通常測光輝度算出部16、最大輝度算出部17、ISO感度設定部18および露光値算出部19を備える。
図6に示すように、露光量算出部117aは、ホワイトバランス調整部(以下、WB調整部と呼ぶ)13、画素輝度値算出部14、変換情報作成部15、通常測光輝度算出部16、最大輝度算出部17、ISO感度設定部18および露光値算出部19を備える。
WB調整部13は、測光センサ104のA/D変換回路104bでデジタル信号に変換された測光信号を入力し、測光信号に対してR,G,B各色の重み付け加算を行い視感度に相当する画像信号を生成する。画素輝度算出部14は、WB調整部13から入力した画像信号の信号強度に応じて輝度値を算出する。このとき、画素輝度算出部14は、各画素の信号強度を輝度値に変換する変換テーブルを参照する。この変換テーブルは、変換情報作成部15により作成される。変換テーブルには焦点板102の拡散性と、撮像素子104aにより撮像を行ったときの撮影レンズL1のF値および射出瞳位置(PO値)とに応じて、画素毎に異なる補正値が記録されている。この変換テーブルは、種々の条件にて実験を行った結果に基づいて作成される。なお、撮影レンズL1のF値とPO値とは、図示しないインタフェースを介して、レンズ情報として露光量算出部117aに入力される。このインタフェースは、上述したように電子カメラ100と交換レンズ200との間で各種の情報通信を行うために設けられる。
通常測光輝度算出部16は、後述するように、画素輝度算出部14により算出された輝度値を用いて通常測光輝度値Ymeanを算出する。最大輝度算出部17は、後述するように、ユーザによるモード選択ダイアル121aの操作に応じてハイライト基準測光が選択された場合、画素輝度算出部14により算出された輝度値の中から最大輝度値Ymaxを算出する。露光値算出部19は、通常測光輝度算出部16により算出された通常測光輝度値Ymeanに基づいて、通常測光露出値Ev_meanを算出する。ハイライト基準測光が選択されている場合は、露光値算出部19は、通常測光露出値Ev_meanと、最大輝度算出部17で算出された最大輝度値Ymaxとに基づいて、ピーク基準の露出値Ev_peakを算出する。ISO感度設定部18は、ユーザによるISO感度設定スイッチ121bの操作に基づいてSv値を算出する。
以下、ユーザのモード選択ダイアル121aの操作に応じて中央重点測光またはマルチ測光等(以後、通常測光と呼ぶ)が設定された場合と、ハイライト基準測光が設定された場合とに分けて説明する。
−通常測光−
通常測光輝度算出部16は、公知の中央重点測光やマルチ測光等の統計的な平均輝度値に基づいた手法を用いて通常測光輝度Ymeanを算出する。通常測光輝度Ymeanは被写体の標準反射に相当する値、もしくは標準反射に近い基準に相当する値である。通常輝度算出部16は、上述したように測光センサ104の被写界領域のうち複数に分割されたそれぞれの領域(分割領域)ごとに輝度値を算出する。中央重点測光が設定されている場合は、通常測光輝度算出部16は、複数の分割領域のうち被写界領域の中央部に位置する領域に対応する輝度値に所定の重み付け係数を乗じる。そして、通常測光輝度算出部16は、被写界領域の全領域の輝度値の平均を算出することにより通常測光輝度Ymeanを得る。
通常測光輝度算出部16は、公知の中央重点測光やマルチ測光等の統計的な平均輝度値に基づいた手法を用いて通常測光輝度Ymeanを算出する。通常測光輝度Ymeanは被写体の標準反射に相当する値、もしくは標準反射に近い基準に相当する値である。通常輝度算出部16は、上述したように測光センサ104の被写界領域のうち複数に分割されたそれぞれの領域(分割領域)ごとに輝度値を算出する。中央重点測光が設定されている場合は、通常測光輝度算出部16は、複数の分割領域のうち被写界領域の中央部に位置する領域に対応する輝度値に所定の重み付け係数を乗じる。そして、通常測光輝度算出部16は、被写界領域の全領域の輝度値の平均を算出することにより通常測光輝度Ymeanを得る。
マルチ測光が設定されている場合は、通常測光輝度算出部16は、被写界領域全体の平均輝度値を算出する。そして、通常測光輝度算出部16は、所定のロジックに従って、たとえば平均輝度値と分割領域のそれぞれの輝度値のうちの最大輝度値とに基づく輝度値、平均輝度値、平均輝度値と最小輝度値とに基づく輝度値のいずれかを通常測光輝度値Ymeanとして算出する。上記の各輝度値のうちいずれの輝度値を通常測光輝度値Ymeanとするかは、平均輝度値と分割領域の輝度値との大小および被写界領域における分割領域の位置、最大輝度値、最大輝度値と最小輝度値との差分等に基づいて決定される。
露光値算出部19は、以下の露出の関係式(1)を用いて露光値Lvを算出する。
Av+Tv=Ev=Lv=Sv+Bv ・・・(1)
Av+Tv=Ev=Lv=Sv+Bv ・・・(1)
なお、Svは、ISO感度設定部18から入力した値であり、ユーザのISO感度設定スイッチ121bの操作により、たとえばISO100に設定された場合、Svの値は5となる。Bvは、輝度Bの対数(B=3.4×2^Bv)で決定される値である。Avは、F値の対数(F=1.4^Av)で決定される値である。Tvは、露出時間Tの対数(T=1/2^Tv)で決定される値である。
露光値算出部19は、通常測光輝度Ymeanに対応して決定したBv値と、ISO感度設定部18から入力したSv値とを用いて、式(1)に基づいて通常測光露出値Ev_mean(=Lv=Sv+Bv)を算出する。そして、露光値算出部19は、式(1)(Ev_mean=Ev=Av+Tv)に基づいて絞りの値とシャッタ速度とを決定する。
上述のようにして決定された絞りの値とシャッタ速度とは、露光制御部117bに出力される。そして、露光制御部117bは、入力した絞りの値とシャッタ速度となるように絞り201およびシャッタ106の駆動を制御する。そして、制御回路117は、撮像素子107による撮像を行わせる。撮像素子107から出力された画像信号は、画像処理部117c内の撮影画像メモリ151に格納される。画像処理部117cは、格納された画像信号に対して公知の補間処理と色変換処理とを施して、R面G面B面のリニア画像データを生成する。そして、画像処理部117cにより、輝度Y(=αR+βG+γB)で輝度面画像データが合成される。すなわち、階調変換部152は、γカーブ記録部153に記録されている変換LUTを参照して、図4に示すγカーブを用いてリニア画像データに対してγ変換処理を施す。その結果、通常測光輝度値Ymeanは、感度基準点レベルYm(8bitの画像ならば画像出力値118)に対応付けられる。
図7に示す輝度度数分布(ヒストグラム)を参照しながら説明する。図7(a)には輝度のダイナミックレンジが狭い被写体のヒストグラム、図7(b)には輝度のダイナミックレンジが比較的広い被写体のヒストグラムを示す。図7(c)には輝度のダイナミックレンジが狭い被写体に対応する輝度面画像データのヒストグラム、図7(d)には輝度のダイナミックレンジが比較的広い被写体に対応する輝度面画像データのヒストグラムを示す。なお、図7(c)、(d)に示すヒストグラムにおいては、輝度面画像データの輝度値の最大値を「4095」で表している。
図7(a)のヒストグラムにおける度数のピークP1は、図7(c)のヒストグラムにおける度数のピークP4に対応する。すなわち、画像データにおいて被写体の輝度の階調性が保存されている。また、図7(b)のヒストグラムにおける度数のピークP2は、図7(d)のヒストグラムにおける度数のピークP5に対応している。しかし、図7(b)における度数のピークP3は、図7(d)のヒストグラム上では再現されていない。すなわち、輝度のダイナミックレンジが広い被写体のうち高輝度の階調性が失われている。
表示制御部117dは、上述したようにして生成された画像データに対応する画像を表示部120に表示させる。さらに、記録制御部117eは、メモリカードインタフェース122を介して、上述のようにして生成された画像データをメモリカード123に記録させる。
−ハイライト基準測光−
最大輝度算出部17は、測光信号に対応する画像信号に基づいて、画素輝度値の中から最大輝度値Ymaxを算出する。露光値算出部19は、最大輝度値Ymaxが飽和レベルYsと一致するように露出値Ev_peakを算出する。上述したようにγカーブ記録部153に記録されているγカーブの形状が一定に決まっている、すなわち比(Ys/Ym)が一定に決まっているので、通常測光露出値Ev_meanとピーク基準の露出値Ev_peakとの比をRとして、以下の関係式(2)の関係がある。
R=(Ymax/Ymean)/(Ys/Ym)=2^{(Ev_peak)/(Ev_mean)} ・・・(2)
最大輝度算出部17は、測光信号に対応する画像信号に基づいて、画素輝度値の中から最大輝度値Ymaxを算出する。露光値算出部19は、最大輝度値Ymaxが飽和レベルYsと一致するように露出値Ev_peakを算出する。上述したようにγカーブ記録部153に記録されているγカーブの形状が一定に決まっている、すなわち比(Ys/Ym)が一定に決まっているので、通常測光露出値Ev_meanとピーク基準の露出値Ev_peakとの比をRとして、以下の関係式(2)の関係がある。
R=(Ymax/Ymean)/(Ys/Ym)=2^{(Ev_peak)/(Ev_mean)} ・・・(2)
輝度のダイナミックレンジが広い被写体では、(Ymax/Ymean)>(Ys/Ym)の関係が成り立つので、上記の式(2)において、露光量の比Rが1より大きい、すなわち(Ev_peak>Ev_mean)の関係が成立する。したがって、露光値算出部19は、輝度のダイナミックレンジが広い被写体の露光値Evを大きく、すなわち露光量が減るようにピーク基準の露出値Ev_peakを算出する。露光値算出部19は、通常測光輝度値Ymeanと通常測光露出値Ev_meanとに基づいて、上記の関係式(2)に基づく以下の関係式(3)を用いてピーク基準の露出値Ev_peakを算出する。
Ev_peak=Ev_mean+log2{(Ymax/Ymean)>(Ys/Ym)} ・・・(3)
Ev_peak=Ev_mean+log2{(Ymax/Ymean)>(Ys/Ym)} ・・・(3)
ピーク基準の露出値Ev_peakが算出されると、露光値算出部19は、通常測光が設定された場合と同様にして、絞りの値とシャッタ速度とを決定し、露出制御部117aに対して絞り201とシャッタ106の駆動を制御させる。そして、通常測光が設定された場合と同様にして、撮像素子107により画像信号が取得され、撮影画像メモリ153に格納される。画像処理部117cは、格納された画像信号に対して公知の補間処理と色変換処理とを施して、R面G面B面のリニア画像データを生成する。そして、画像処理部117cにより、輝度Y(=αR+βG+γB)で輝度面画像データが合成される。すなわち、階調変換部152は、γカーブ記録部153に記録されている変換LUTを参照して、図4に示すγカーブを用いてリニア画像データに対してγ変換処理を施す。その結果、最大輝度値Ymaxは飽和レベルYs(8bitの画像ならば画像出力値255)に対応付けられるので、白飛びのない画像に対応する画像データ(以下、第1画像データと呼ぶ)が得られる。すなわち、第1画像データでは、高輝度(ハイライト)の階調性が保存されている。
図7に示すヒストグラムを参照しながら説明する。図7(e)には輝度のダイナミックレンジが狭い被写体に対応する輝度面画像データのヒストグラム、図7(f)には輝度のダイナミックレンジが比較的広い被写体に対応する輝度面画像データのヒストグラムを示す。なお、図7(e)、(f)に示すヒストグラムにおいては、輝度面画像データの輝度値の最大値を「4095」で表している。
図7(a)のヒストグラムにおける度数のピークP1は、図7(e)のヒストグラムにおける度数のピークP6に対応する。すなわち、画像データにおいて被写体の輝度の階調性が保存されている。また、図7(b)のヒストグラムにおける度数のピークP2およびP3は、図7(f)のヒストグラムにおける度数のピークP7およびP8にそれぞれ対応している。さらに、図7(e)、(f)において、被写体の最大輝度値Ymaxが、輝度面画像データの輝度値の最大値「4095」に対応するようになる。したがって、輝度のダイナミックレンジが広い被写体であっても、高輝度の階調性を保存することができる。
次に、画像処理部117cは、第1画像データを複製した画像データ(複製画像データ)を生成する。そして、画像処理部117cは、生成した複製画像データの各画素値に、上述した比Rを乗算して補正画像データを生成する。その結果、補正画像データは、通常測光により取得された画像データと露光量においてほぼ等価となる。すなわち、補正画像データは、高輝度の階調性が第1画像データの階調性よりも弱い特性、換言すると第1画像データの階調性よりも強いニー特性を有する。
表示制御部117dは、上述したようにして生成された第1画像データに対応する画像および補正画像データに対応する画像の一方を表示部120に表示させる。なお、ユーザの操作部121の操作により、第1画像データに対応する画像および補正画像データに対応する画像のいずれを表示部120に表示させるかを設定可能に構成されているものとする。さらに、記録制御部117eは、上述したようにして生成された第1画像データと補正画像データとを、たとえばJpegMP等の規格に基づいて同一画像ファイルに記録する。そして、記録制御部117eは、メモリカードインタフェース122を介して同一画像ファイルをメモリカード123に記録させる。
以上で説明した第1の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
(1)露光値算出部19は、被写体の輝度のピークを基準としてピーク基準の露出値Ev_peakと、被写体の輝度に基づく統計的な平均輝度に基づいて通常測光露出値Ev_meanとを算出するようにした。ピーク基準の露出値Ev_peakを用いて露出を制御するハイライト基準測光と、通常測光露出値Ev_meanを用いて露出を制御する通常測光との一方を操作部121のモード選択ダイアル121aにより設定するようにした。さらに、画像処理部117cは、ハイライト基準測光が設定された場合は、ピーク基準の露出値Ev_peakを用いて露出が制御された撮像信号を用いて第1画像データを生成し、通常測光が設定された場合は、通常測光露出値Ev_meanを用いて露出が制御された撮像信号を用いて画像データを生成するようにした。そして、階調変換部152は、ハイライト基準測光が設定された場合は、第1画像データに基づいて、画像データとほぼ等価の補正画像データを生成するようにした。したがって、通常測光とハイライト基準測光のうちいずれの方式を用いるかを選択できるので、利便性が向上する。
(1)露光値算出部19は、被写体の輝度のピークを基準としてピーク基準の露出値Ev_peakと、被写体の輝度に基づく統計的な平均輝度に基づいて通常測光露出値Ev_meanとを算出するようにした。ピーク基準の露出値Ev_peakを用いて露出を制御するハイライト基準測光と、通常測光露出値Ev_meanを用いて露出を制御する通常測光との一方を操作部121のモード選択ダイアル121aにより設定するようにした。さらに、画像処理部117cは、ハイライト基準測光が設定された場合は、ピーク基準の露出値Ev_peakを用いて露出が制御された撮像信号を用いて第1画像データを生成し、通常測光が設定された場合は、通常測光露出値Ev_meanを用いて露出が制御された撮像信号を用いて画像データを生成するようにした。そして、階調変換部152は、ハイライト基準測光が設定された場合は、第1画像データに基づいて、画像データとほぼ等価の補正画像データを生成するようにした。したがって、通常測光とハイライト基準測光のうちいずれの方式を用いるかを選択できるので、利便性が向上する。
ハイライト基準測光により取得された第1画像データは高輝度の階調性が保存されている、すなわちハイライトやシャドーの情報が残っているので、ユーザが後にパソコン等を用いて加工を施すことにより所望の画像を得ることができる。その結果、1回の露光制御によりユーザが所望する露光量で所望する被写体を撮影できるので、シャッターチャンスを逃すことが無くなる。さらに、第1画像データを用いて生成された補正画像データは、通常測光により取得された画像データとほぼ等価なので、ユーザは補正画像データを加工することなく印刷等を行うことができる。
(2)階調変換部152は、高輝度(ハイライト)の階調性を保存した第1画像データと、第1画像データよりも高輝度の階調性が弱い、すなわちニー特性が強い補正画像データを生成するようにした。したがって、通常測光により取得された画像データとほぼ等価な補正画像データが取得できるので、ユーザは補正画像データを加工することなく印刷等を行うことができる。
(3)表示制御部117dは、第1画像データに対応する画像と、補正画像データに対応する画像とのいずれか一方を表示部120に表示するようにした。したがって、ユーザは階調性が保存された画像と、適正露光された画像のいずれか一方を表示部120に表示させて露光状態を確認できるので、利便性がよい。
(4)記録制御部117eは、第1画像データと補助画像データとを同一画像ファイル内に記録するようにした。したがって、第1画像データと関連のある補正画像データの散逸を防ぐことができる。さらに、ユーザはメモリカード123内の画像データを整理するという煩雑な操作を行わずに済む。
−第2の実施の形態−
図面を参照して、本発明の第2の実施の形態による電子カメラ100を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、ハイライト基準測光に基づいて露出制御する際に、撮像画角内に点光源や正反射の点に近い高輝度被写体の像が含まれる場合、わずかな白飛びを許容して輝度の飽和レベルを設定する点で、第1の実施の形態と異なる。
図面を参照して、本発明の第2の実施の形態による電子カメラ100を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、ハイライト基準測光に基づいて露出制御する際に、撮像画角内に点光源や正反射の点に近い高輝度被写体の像が含まれる場合、わずかな白飛びを許容して輝度の飽和レベルを設定する点で、第1の実施の形態と異なる。
図8に示すように、最大輝度算出部17は、ヒストグラム作成部20および許容白飛び率設定部21を含む。ヒストグラム作成部20は、測光センサ104から入力した測光信号に基づいて、ヒストグラムを作成する。このヒストグラムは、横軸に画素の輝度値、縦軸に度数を表す。許容白飛び率設定部21は、白飛び率δの値(たとえば0.01パーセント等の固定値)を設定する。なお、白飛び率δの値は、ユーザにより設定可能としてもよい。この場合、ユーザは、操作部121を操作して白飛び率δの値を設定する。
ハイライト基準測光が設定された場合、最大輝度算出部17は、ヒストグラム作成部20により作成されたヒストグラムと、白飛び率設定部21により設定された白飛び率δとを用いて、補正最大輝度値Ymax_hを算出する。すなわち、最大輝度算出部17は、全体度数の総和に白飛び率δを乗じた度数に相当する画素を、その輝度値が高い順に除外する。そして、最大輝度算出部17は、除外されていない残りの画素が有する輝度値のうち最大の輝度値を補正最大輝度値Ymax_hとして算出する。図9(b)には、最大輝度値Ymaxと補正最大輝度値Ymax_hとの関係を示す。図9(b)の斜線で表された領域が白飛び率δに応じて除外される画素を示す。なお、白飛び率δが0の場合は、補正最大輝度値Ymax_hと最大輝度値Ymaxとの値は等しくなる。
露光値算出部19は、第1の実施の形態において説明した関係式(3)において、最大輝度値Ymaxを補正最大輝度値Ymax_hに置き換えて、ピーク基準の露出値Ev_peakを算出する。以後、第1の実施の形態と同様にして、露光値算出部19は、絞りの値とシャッタ速度とを決定し、露出制御部117aは絞り201とシャッタ106の駆動を制御する。その結果、ハイライト基準測光が設定された場合での輝度のダイナミックレンジが比較的広い被写体に対応する輝度面画像データのヒストグラムは、図9(c)に示すようなヒストグラムとなる。すなわち、白飛び率δに応じて補正された補正最大輝度値Ymax_hが、図9(a)に示す飽和レベルYsに対応付けられる。
以上で説明した第2の実施の形態の電子カメラによれば、第1の実施の形態の電子カメラで得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
最大輝度算出部17は、ヒストグラム作成部20により作成されたヒストグラムと、白飛び率設定部21により設定された白飛び率δとを用いて、補正最大輝度値Ymax_hを算出するようにした。そして、露光値算出部19は、補正最大輝度値Ymax_hに基づいてピーク基準の露出値Ev_peakを算出するようにした。したがって、ハイライト基準測光において点光源や、たとえば車のバンパー等で正反射されたわずかな高輝度を基準にして露光量を算出することにより、全体としてアンダー気味の画像となることを防ぐことができる。
最大輝度算出部17は、ヒストグラム作成部20により作成されたヒストグラムと、白飛び率設定部21により設定された白飛び率δとを用いて、補正最大輝度値Ymax_hを算出するようにした。そして、露光値算出部19は、補正最大輝度値Ymax_hに基づいてピーク基準の露出値Ev_peakを算出するようにした。したがって、ハイライト基準測光において点光源や、たとえば車のバンパー等で正反射されたわずかな高輝度を基準にして露光量を算出することにより、全体としてアンダー気味の画像となることを防ぐことができる。
−第3の実施の形態−
図面を参照して、本発明の第3の実施の形態による電子カメラ100を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、γカーブ記録部153には、予め複数種類の変換LUT(γカーブ)が記録され、露光モードごとに使用する変換LUT(γカーブ)を変更する点で、第1の実施の形態と異なる。
図面を参照して、本発明の第3の実施の形態による電子カメラ100を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、γカーブ記録部153には、予め複数種類の変換LUT(γカーブ)が記録され、露光モードごとに使用する変換LUT(γカーブ)を変更する点で、第1の実施の形態と異なる。
本実施の形態では、たとえば以下の3種類のγカーブが記録されている。
1.Z=Y^γ(たとえばγ=1/2.2)の指数特性を有する。
なお、Yは入力輝度、Zは入力輝度Yに対する出力を表す。
2.明部にニー特性を持たせ、暗部を締めた特性を有する。
3.明部に上記2よりも強めのニー特性を持たせ、暗部を締めた特性を有する。
1.Z=Y^γ(たとえばγ=1/2.2)の指数特性を有する。
なお、Yは入力輝度、Zは入力輝度Yに対する出力を表す。
2.明部にニー特性を持たせ、暗部を締めた特性を有する。
3.明部に上記2よりも強めのニー特性を持たせ、暗部を締めた特性を有する。
上記の1〜3のそれぞれに対応するγカーブを図10に示す。図10において、「a」で示すγカーブは上記1の指数特性に対応し、「b」で示すγカーブは上記2の特性に対応し、「c」で示すγカーブは上記3の特性に対応している。図10の「b」および「c」に示すγカーブは、原点近傍においては線形変換、原点近傍以外においては指数変換となる特性を有する。なお、図10の「a」に対応するγカーブは、第1画像データは高輝度の階調保存特性が損なわれない程度にニー特性を持たせてもよい。
通常測光が設定されている場合、画像処理部117cの階調変換部152は、γカーブ記録部153に記録されている変換LUTのうち、上記2または3に対応するγカーブを用いる。すなわち、階調変換部152は、図10の「b」または「c」に示すγカーブを用いて、撮像素子107から入力した画像信号に基づくリニア画像データに対してγ変換処理を施す。
上記のγ変換処理の結果、図11(c)または図11(d)に示すような輝度度数分布を有する輝度面画像データが階調変換部152により生成される。なお、図11(a)には輝度のダイナミックレンジが狭い被写体の輝度度数分布、図11(b)には輝度のダイナミックレンジが比較的広い被写体の輝度度数分布を示す。また、図11(c)には輝度のダイナミックレンジが狭い被写体に対応する輝度面画像データのヒストグラム、図11(d)には輝度のダイナミックレンジが比較的広い被写体に対応する輝度面画像データのヒストグラムを示す。なお、図10の「b」または「c」に示すγカーブのうちいずれのγカーブを用いるかは、ユーザの操作部121の操作により設定可能に構成されているものとする。
図11(a)のヒストグラムにおける度数のピークQ1は、図11(c)のヒストグラムにおける度数のピークQ4に対応する。すなわち、画像データにおいて被写体の輝度の階調性が保存されている。また、図11(b)のヒストグラムにおける度数のピークQ2は、図11(d)のヒストグラムにおける度数のピークQ5に対応している。しかし、図11(b)における度数のピークQ3は、図11(d)のヒストグラム上では再現されていない。すなわち、輝度のダイナミックレンジが広い被写体のうち高輝度の階調性が失われている。
ハイライト基準測光が設定されている場合は、階調変換部152は、γカーブ記録部153に記録されている変換LUTのうち、上記1に対応するγカーブを用いる。すなわち、階調変換部152は、図10の「a」に示すγカーブを用いて、撮像素子107から入力した画像信号に基づくリニア画像データに対してγ変換処理を施す。その結果、図11(e)または図11(f)に示すような輝度度数分布を有する輝度面画像データが階調変換部152により生成される。なお、図11(e)には輝度のダイナミックレンジが狭い被写体に対応する輝度面画像データのヒストグラム、図11(f)には輝度のダイナミックレンジが比較的広い被写体に対応する輝度面画像データのヒストグラムを示す。なお、図10の「a」に示すγカーブを用いるものに代えて、sRGBの階調変換カーブを用いてもよい。
図11(a)のヒストグラムにおける度数のピークQ1は、図11(e)のヒストグラムにおける度数のピークQ6に対応する。すなわち、画像データにおいて被写体の輝度の階調性が保存されている。また、図11(b)のヒストグラムにおける度数のピークQ2およびQ3は、図11(f)のヒストグラムにおける度数のピークQ7およびQ8にそれぞれ対応している。したがって、輝度のダイナミックレンジが広い被写体であっても、高輝度の階調性を保存することができる。
以上で説明した第3の実施の形態の電子カメラによれば、第1の実施の形態の電子カメラで得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
階調変換部152は、ハイライト基準測光により取得された撮像信号が有する線形成分に対して指数変換を施し、通常測光により取得された撮像信号が有する線形成分に対して、原点近傍においては線形変換および原点近傍以外においては指数変換となる特性を有する変換を施すようにした。すなわち、階調変換部152は、ハイライト基準測光により取得された撮像信号に対するγカーブとは異なるγカーブを用いて通常測光により取得された撮像信号に対してγ変換するようにした。したがって、γ変換処理により得られる第1画像データは、明部も暗部も同様に指数的に均一な変換が施されているので、ユーザは後にパソコン等を用いて加工を施すことにより所望する露光量の画像を得ることができる。
階調変換部152は、ハイライト基準測光により取得された撮像信号が有する線形成分に対して指数変換を施し、通常測光により取得された撮像信号が有する線形成分に対して、原点近傍においては線形変換および原点近傍以外においては指数変換となる特性を有する変換を施すようにした。すなわち、階調変換部152は、ハイライト基準測光により取得された撮像信号に対するγカーブとは異なるγカーブを用いて通常測光により取得された撮像信号に対してγ変換するようにした。したがって、γ変換処理により得られる第1画像データは、明部も暗部も同様に指数的に均一な変換が施されているので、ユーザは後にパソコン等を用いて加工を施すことにより所望する露光量の画像を得ることができる。
−第4の実施の形態−
図面を参照して、本発明の第4の実施の形態による電子カメラ100を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、ハイライト基準測光に基づく露出制御にて取得された2種類の画像データを用いて、合成画像データを生成する点で、第1の実施の形態と異なる。
図面を参照して、本発明の第4の実施の形態による電子カメラ100を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、ハイライト基準測光に基づく露出制御にて取得された2種類の画像データを用いて、合成画像データを生成する点で、第1の実施の形態と異なる。
画像処理部117cは、図12に示すように、合成部154をさらに機能的に有する。画像処理部117cは第1の実施の形態において説明した手法と同様にして、撮像素子107から入力した画像信号に基づいて、第1画像データおよび補正画像データを生成する。そして、合成部154は、重み係数k(0≦k≦1)に基づいて、以下の関係式(4)を用いて、合成画像データを生成する。上記の重み係数kは、ユーザによる操作部121の操作に基づいて、画像処理部117cにより設定される。
合成画像データ=k×第1画像データの画素値+(1−k)×補正画像データの画素値 ・・・(4)
合成画像データ=k×第1画像データの画素値+(1−k)×補正画像データの画素値 ・・・(4)
表示制御部117dは、合成部154により上記の関係式(4)に基づいて生成された合成画像データに対応する画像を表示部120に表示させる。記録制御部117eは、メモリカードインタフェース122を介して合成画像データをメモリカード123に記録させる。
以上で説明した第4の実施の形態の電子カメラによれば、第1の実施の形態の電子カメラで得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
合成部154は、第1画像データと補正画像データとを合成して合成画像データを生成し、表示制御部117dは、生成された合成画像データに対応する画像を表示部120に表示するようにした。すなわち、合成部154は、第1画像データの画素値に重み係数kをかけ、補正画像データの画素値に重み係数(1−k)をかけることにより合成画像データを生成する。したがって、パーソナルコンピュータやプリンタに出力することなく、ユーザが所望する合成画像を電子カメラ100の表示部120に表示できるので、合成画像を再生表示するまでのユーザの手間を省くことができる。
合成部154は、第1画像データと補正画像データとを合成して合成画像データを生成し、表示制御部117dは、生成された合成画像データに対応する画像を表示部120に表示するようにした。すなわち、合成部154は、第1画像データの画素値に重み係数kをかけ、補正画像データの画素値に重み係数(1−k)をかけることにより合成画像データを生成する。したがって、パーソナルコンピュータやプリンタに出力することなく、ユーザが所望する合成画像を電子カメラ100の表示部120に表示できるので、合成画像を再生表示するまでのユーザの手間を省くことができる。
以上で説明した第1〜第4の実施の形態における電子カメラ100を、以下のように変形できる。
(1)画像処理部117cは、第1画像データを複製した複製画像データの各画素値に比Rを乗算して補正画像データを生成するものに代えて、複製画像データに対してγ変換処理を施して補正画像データを生成してもよい。この結果、ハイライトが飛ばされ暗部が明るくされた、通常測光に基づく露出制御により取得された画像データと、露光量においてほぼ等価な補正画像データを得ることができる。
(1)画像処理部117cは、第1画像データを複製した複製画像データの各画素値に比Rを乗算して補正画像データを生成するものに代えて、複製画像データに対してγ変換処理を施して補正画像データを生成してもよい。この結果、ハイライトが飛ばされ暗部が明るくされた、通常測光に基づく露出制御により取得された画像データと、露光量においてほぼ等価な補正画像データを得ることができる。
(2)露光値算出部117aは、測光センサ104からの測光信号を用いて各種露出値を算出するものに代えて、撮像素子107からの画像信号を用いて露出値を算出するようにしてもよい。その結果、ライブビューモードが設定されている場合、すなわちクイックリターンミラー101が図1の破線で示す位置に回動されている場合であっても、露光値算出部117aは露出値の算出が可能となる。
(3)記録制御部117eは、第1画像データと補正画像データと関連付けて記録するものであれば、JpegMP規格に従って第1画像データと補正画像データとを同一画像ファイルに記録するものに限定されない。たとえば、記録制御部117eは、第1画像データのファイルと補正画像データのファイルのそれぞれに対して、関連付けがされていることを示すファイル名を付与してもよい。この場合、記録制御部117eは、たとえば第1画像データに対応する画像ファイルのファイル名を「DSC00321a.jpg」とし、補正画像データに対応する画像ファイルのファイル名を「DSC00321b.jpg」とすればよい。
また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。説明に用いた実施の形態および変形例は、それぞれを適宜組合わせて構成しても構わない。
16 通常測光輝度算出部、 17 最大輝度算出部、 19 露光値算出部、
104 測光センサ、 107 撮像素子、 117a 露光量算出部、
117c 画像処理部、 117d 表示制御部、 117e 記録制御部、
120 表示部、 121 操作部、 152 階調変換部、 154 合成部
104 測光センサ、 107 撮像素子、 117a 露光量算出部、
117c 画像処理部、 117d 表示制御部、 117e 記録制御部、
120 表示部、 121 操作部、 152 階調変換部、 154 合成部
Claims (10)
- 被写体の像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、
マルチ測光により前記被写体の輝度を検出する測光手段と、
前記測光手段により検出された前記輝度のピークを基準として第1露光量を算出する第1算出手段と、
前記測光手段により検出された前記輝度に基づく統計的な平均輝度に基づいて第2露光量を算出する第2算出手段と、
前記算出された前記第1露光量を用いて露出を制御する第1モードと、前記算出された前記第2露光量を用いて露出を制御する第2モードとの一方を設定する設定手段と、
前記第1モードが設定された場合は、前記第1露光量で露出が制御された前記撮像信号を用いて第1画像データを生成し、前記第2モードが設定された場合は、前記第2露光量で露出が制御された前記撮像信号を用いて第2画像データを生成する第1生成手段と、
前記第1モードが設定された場合は、前記第1生成手段により生成された前記第1画像データに基づいて、前記第2画像データとほぼ等価の第3画像データを生成する第2生成手段とを備え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、
前記第1生成手段は、前記撮像信号に対して共通の指数変換を施して、前記第1画像データおよび前記第2画像データを生成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、
前記第1生成手段は、第1変換処理を用いて前記第1画像データを生成し、第2変換処理を用いて前記第2画像データを生成することを特徴とする撮像装置。 - 請求項3に記載の撮像装置において、
前記第1変換処理は、前記撮像信号が有する線形成分に対して指数変換を施し、
前記第2変換処理は、前記撮像信号が有する前記線形成分に対して、原点近傍においては線形変換および前記原点近傍以外においては指数変換となる特性を有する変換を施すことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第1生成手段は、第1の階調保存特性を有する前記第1画像データを生成し、
前記第2生成手段は、第2の階調保存特性を有する前記第3画像データを生成し、
前記第2の階調保存特性は、前記第1の階調保存特性よりもニー特性が強いことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第1画像データに対応する画像と、前記第3画像データに対応する画像とのいずれか一方を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第1画像データと前記第3画像データとを合成して第4画像データを生成する第3生成手段と、
前記第3生成手段により生成された前記第4画像データに対応する画像を表示する表示手段とをさらに備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置において、
前記第3生成手段は、前記第1画像データに第1の重み付け係数をかけたデータと、前記第3画像データに前記第1の重み付け係数とは異なる第2の重み付け係数をかけたデータとを合成して前記第4画像データを生成することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第1画像データと前記第3画像データとを関連付けて記録する記録制御手段をさらに備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項9に記載の撮像装置において、
前記記録制御手段は、前記第1画像データと前記第3画像データとを同一のファイル内に記録することを特徴とする撮像装置。
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