JP2010273007A - 撮像装置 - Google Patents

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

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）。

特開２００８−１０４００９号公報

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。

本発明の実施の形態における電子カメラの要部構成を説明する図 実施の形態による電子カメラの制御系のブロック図 画像処理部を説明するブロック図 第１の実施の形態における電子カメラで用いるγカーブの一例を示す図 電子カメラのモード選択ダイアルの一例を示す図 実施の形態における露光量算出部を説明するブロック図 第１の実施の形態における被写体の輝度分布を示すヒストグラム 第２の実施の形態にける最大輝度算出部を説明するブロック図 第２の実施の形態における被写体の輝度分布を示すヒストグラム 第３の実施の形態における電子カメラで用いるγカーブの例を示す図 第３の実施の形態における被写体の輝度分布を示すヒストグラム 第４の実施の形態における電子カメラの画像処理部を説明するブロック図

−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。

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。

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）

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）

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＋ｌｏｇ_２｛（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。

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。

−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。

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。

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。

−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。

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）

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。

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。

（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

Claims (10)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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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