JP4136464B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像素子から露光量の異なる複数画面分の画像信号を出力させ、合成処理を行うことにより広ダイナミックレンジ合成画像を得る機能を備えた撮像装置及び撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＣＣＤ撮像素子を用いた電子カメラおいてＡＥ露光撮影（予備撮影）を行って記録する場合、撮影画像信号はＡ／Ｄ変換器でデジタル画像データに変換されるが、Ａ／Ｄ変換器の変換ビット数を10ビットとすると、画像データの出力値は０〜1023の範囲内となる。この範囲内の画像データのうち、例えば暗い側の32以下のデータは、ノイズの影響により画像データ値の信頼性が低い。また、明るい側はデータが一部飽和していることが考えられるので、約960 位までのデータが使用可能とされている。したがって、この使用可能な32〜960 のデータ範囲で認識できる明るさは、 960／32≒30倍となり、Ｂv （輝度）値で表すと、約５段となる。
【０００３】
一方、電子カメラの露光可能範囲は、通常Ｂv(−３）〜Ｂv(13）の16段位あるので、１回のＡＥ露光では、Ａ／Ｄ変換器の通常の変換ビット数（10ビット）の関係から、全ての明るさに対応できないことがわかる。したがって、カメラ露光可能範囲の全ての明るさに対応したＡＥ露光を実現させるためには、１回の露光の対応範囲をオーバーラップさせると、図８に示すように、約４回のＡＥ用露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが必要となる。
【０００４】
上記各露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの露光条件は、通常、ＣＣＤ撮像素子の電子シャッターとＣＤＳ回路のゲインによって調整される。表１に、図８の露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各Ｂv の中央値（11，７，３，−１）に対応する露光条件例を示す。ここで、Ａv は絞り値、Ｔv はシャッタースピード、Ｓv は感度を示している。なお、Ｂv 値に対応するＡv ，Ｔv ，Ｓv は、図10の公知のプログラム線図から算出される。
【０００５】
【表１】
【０００６】
上記のように４回のＡＥ用露光により得られた画像データから、本撮影のＡＥ露光条件が算出されるが、次に、この算出手法について説明する。まず、図９に示すように、４回の各予備撮影で得られた撮影画像の撮影画角内の縁部領域を除いた特定領域を、９×９ブロックに分割し、各分割ブロックのＲＧＢ信号の平均値を算出し、その平均値より次式（１）に基づいて輝度Ｙ′を算出する。
Ｙ′＝ 0.299Ｒ＋ 0.587Ｇ＋ 0.114Ｂ ・・・・・・・・・（１）
この輝度Ｙ′に、図９の各分割ブロック内に示した重み付け係数（１又は２）を乗じて加重平均値Ｙを算出する。そして、この加重平均値Ｙの算出処理を各露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより得られた各画像信号について行い、加重平均値Ｙが32〜960 の範囲内に入っているＡＥ露光（予備撮影）を、４回の露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから選択する。例えば、露光Ｃが選択され、Ｙ＝500 であったとする。このときの被写体のＢv 値は、次式（２）のようになる。
Ｂv ＝３（露光Ｃの狙いＢv 値）＋log2〔500/200(ＡＥ目標値）〕＝4.3
・・・・・・・・・・（２）
この（２）式の内容は、露光ＣでＢv(３）の明るさの被写体を撮影すると、Ｙが200 になると決めて、計算された輝度の加重平均値Ｙと200(ＡＥ目標値）の比から、Ｂv(３）からのシフト量を決める趣旨である。
【０００７】
以上のようにして求めたＢv 値から、図10に示すようなプログラム線図を用いて、Ｔv ，Ａv 値を求める。例えば、Ｂv 値4.3 の垂直線とＳv 値４（ＩＳＯ：50）の感度線の交点Ｐを求め、この交点Ｐを通る斜線とプログラム線図との交点Ｑを求め、この交点Ｑにおける絞り値Ａv 及びシャッタースピードＴv が、本撮影における露光条件となる。
【０００８】
一方、一般に、テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置においては、ＣＣＤ撮像素子等の固体撮像素子が用いられているが、固体撮像素子のダイナミックレンジは銀塩写真フィルムに比べ極めて狭いという問題点がある。
【０００９】
従来、この問題点を解消するため、単一の撮像素子から露光量の異なる２画面分の画像信号を読み出し、合成を行うことによって拡大されたダイナミックレンジを有する画像を得る手法が提案されており、例えば、特開２０００−９２３７８号公報には、同一被写体に対して露光量の異なる、すなわち短時間露光と長時間露光の複数画面分の画像信号を生成し、合成処理を行って広ダイナミックレンジ合成画像を生成する機能を備えた撮像装置において、通常撮影モードと強制的な広ダイナミックレンジ撮影モードと自動的な広ダイナミックレンジ撮影モードのうちの少なくとも二つの撮影モードから一つの撮影モードを選択して撮影を行うことができるようにした構成のものについて提案がなされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
通常の単一露光撮影において、適正露光条件を求めるために、４回の予備撮影露光による測光処理を行うと、シャッターを押してから本露光が行われるまでに所定の時間がかかり、かなりのシャッタータイムラグが発生する。そして、単一の撮像素子から露光量の異なる複数画面分の撮像信号を読み出し、合成を行うことで拡大されたダイナミックレンジを有する画像を得る機能を備えた撮像装置においても、異なる露光条件の複数回露光時における適正露光条件を求めるため、あるいは露光回数の設定のために、それぞれ単一露光撮影のように４回の予備撮影露光による測光処理を行うと、同様なシャッタータイムラグが発生する。
【００１１】
本発明は、従来のダイナミックレンジ拡大のための複数回撮影・合成機能をもつ撮像装置における上記問題点を解消するためになされたもので、ダイナミックレンジ拡大のための複数回撮影を行う場合において、シャッタータイムラグを通常撮影よりも低減できるようにした撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解消するため、請求項１に係る発明は、異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像装置において、撮影画像を出力する撮像手段と、撮影画像に基づいて被写体の輝度値を測定する測光手段と、１回の予備撮影によって得られた前記輝度値に基づいて、前記一括撮影の撮影回数を設定する撮影回数設定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
このように構成した撮像装置においては、１回の予備撮影によって得られた被写体の輝度値に基づいて、一括撮影の撮影回数を設定するように構成しているので、異なる露光条件による複数回撮影を行う場合においても、従来のように複数回の予備撮影を行うのに比べて、シャッタータイムラグを低減することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像装置において、撮影画像を出力する撮像手段と、撮影画像に基づいて被写体の輝度値を測定する測光手段と、１回目の予備撮影によって得られた前記輝度値が所定の範囲内の場合は、前記輝度値に基づいて前記一括撮影の撮影回数を設定し、１回目の予備撮影によって得られた前記輝度値が所定の範囲外であった場合には、条件を変更しての予備撮影を再度行い得られた輝度値に基づいて前記一括撮影の撮影回数を設定する撮影回数設定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
このように構成した撮像装置においては、通常は予備撮影を１回で済ませ、必要時にのみ予備撮影を再度行うようにしているので、通常はシャッタータイムラグの短縮を図ることができると共に、一括撮影の適確な撮影回数を設定することが可能となる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る撮像装置において、前記予備撮影によって得られた被写体の輝度値に基づいて、前記一括撮影時の各露光条件を設定する露光条件設定手段を更に備えたことを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、被写体の輝度に応じて、一括撮影時の適切な各露光条件を設定することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る撮像装置において、前記露光条件設定手段は、前記各露光条件を設定する基準となる基準露光値を設定する基準露光値設定手段を有することを特徴とするものである。このように構成された撮像装置においては、一括撮影時の各露光条件を設定する基準となる基準露光値が設定されるので、適確な輝度差の撮影が可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項３に係る撮像装置において、前記基準露光値設定手段は、前記輝度値に基づいて第１の基準露光値を設定し、更に前記第１の基準露光値に対して所定値分を変化させて、他の基準露光値を設定することを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、予備撮影で得られた被写体の輝度値に基づいて基準露光値を設定するようにしているので、被写体に、より適確な撮影露光条件を設定することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１又は２に係る撮像装置において、前記測光手段は、前記撮影画像の分割された各領域毎の輝度値を、ブロック輝度値として算出するブロック輝度値算出手段を有し、前記撮影回数設定手段は、前記被写体の輝度値及び前記ブロック輝度値の分布に基づいて、前記撮影回数を設定することを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、１回の予備撮影で得られた被写体のブロック輝度値の分布に基づいて、一括撮影の撮影回数を設定するようにしているので、１回の予備撮影で被写体輝度に応じた適確な撮影回数を設定することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る撮像装置において、前記撮影回数設定手段は、前記ブロック輝度値の分布における高輝度範囲又は低輝度範囲にそれぞれ属するブロック輝度値の比率を算出する分布比率算出手段を有することを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、高低輝度範囲のブロック輝度値の分布の比率が算出されるので、ブロック輝度値の分布態様が適確に確認され、より適切な撮影回数を設定することができる。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項７に係る撮像装置において、前記撮影回数設定手段は、前記ブロック輝度値の比率が所定以上ある前記高輝度又は低輝度範囲については、当該範囲に対応するような露光条件の撮影が加わるように撮影回数を設定することを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、高輝度範囲又は低輝度範囲にそれぞれ属するブロック輝度値の比率によって、その範囲に対応する露光条件の撮影を加えるようにしているので、１回の予備撮影でも、被写体輝度を反映したより適確な一括撮影の回数設定を行うことができる。
【００２２】
請求項９に係る発明は、異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像方法において、予備撮影を１回行い、前記予備撮影により撮像手段から出力された撮影画像に基づいて被写体の輝度値を測定し、前記輝度値に基づいて前記一括撮影の撮影回数を設定することを特徴とするものである。
【００２３】
このように構成した撮像方法においては、異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像方法において、１回の予備撮影による輝度値に基づいて一括撮影の撮影回数が設定され、従来のように複数回の予備撮影を行って撮影回数を設定するのに比べて、シャッタータイムラグを低減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。まず、本発明を適用した撮像装置の実施の形態の電気的な全体構成を、図１に示すブロック構成図に基づいて説明する。図１において、１は光信号を電気的な信号に光電変換する単板カラーＣＣＤ撮像素子で、電子シャッタ機能をもつものであり、該ＣＣＤ撮像素子１には、レンズ２及び絞り・シャッタ機構３を通って、被写体像が入力されるようになっている。ＣＣＤ撮像素子１の出力は、相関二重サンプリング回路等でノイズを除去されたのちアンプ４で増幅される。５はアナログデータであるアンプ４の出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器で、６はＣＣＤ撮像素子１からの撮像信号を画像データとして処理するカメラ信号処理回路である。７は、本来の撮影に先立ってＣＣＤ撮像素子１からの予備撮像信号を用いて、フォーカスを制御するＡＦ（オートフォーカス）情報を取り出すＡＦ回路、露出を制御するＡＥ（オートエクスポージァ）情報を取り出すＡＥ回路及びホワイトバランスを設定するＡＷＢ（オートホワイトバランス）情報を取り出すＡＷＢ回路であり、このＡＦ，ＡＥ，ＡＷＢ回路７からの出力信号はＣＰＵ８を介して、レンズ２へＡＦ情報を、絞り・シャッタ機構３へＡＥ情報を、カメラ信号処理回路６へＡＷＢ情報を与えるようになっている。
【００２５】
９はデータ量を圧縮処理（ＪＰＥＧ）する圧縮処理回路で、該圧縮回路９で圧縮処理された画像データが、メモリカードＩ／Ｆ14を介してメモリカード15へ記録されるようになっている。10はメモリコントローラで、11はＤＲＡＭであり、これらは画像データの色処理等を行う際に作業用メモリとして用いられるものである。12は表示回路で、13はＬＣＤ表示部であり、これらは例えばメモリカード15に記録されたデータを読み出し表示させたりして、撮影状態の確認などに用いられる。16はメモリカード15に記録されているデータをパソコン17へ転送するために用いるパソコンＩ／Ｆである。なお、図１において、18はＣＣＤ撮像素子１を駆動するタイミングパルスを発生するタイミングジェネレータであり、ＣＰＵ８の制御に従ってＣＣＤ撮像素子１を駆動するものである。19はストロボ機構で、本来の撮影に先立って予備撮影から得られるＡＥ情報により、ＣＰＵ８を介して制御され、ストロボ発光をする／しないの制御及びストロボ発光の光量制御が行われる。20はＣＰＵの入力キーで、各種撮影モード、撮影シーンモードや撮影条件の設定、各種スイッチの駆動等が行えるようになっている。
【００２６】
次に、上記構成の撮像装置の撮影記録動作について説明する。本実施の形態においては、撮影モードとしては、通常のＡＥ情報に基づく１回の撮影で１画面分の撮像信号を得る通常撮影モードと、異なる露光量で同一被写体を複数回撮影し、露光量の異なる複数画面分の画像信号を生成し、合成処理を行って広ダイナミックレンジ（以下、ＳＬ： Super Latitude と略称する）合成画像を得るＳＬ撮影モードを備え、入力キーで設定できると共に、後述するように画面を分割測光して得られた輝度値から判断して、ＣＰＵ８が上記撮影モードを自動的に切り換え設定できるようにもなっている。
【００２７】
ＳＬ撮影を行わない通常撮影モードが設定された場合は、通常のＡＥ情報に基づいて１回の撮影で得られた撮像信号をＡ／Ｄ変換器５でデジタル信号に変換し、カメラ信号処理回路６により所定の信号処理を受け、次いで、圧縮回路９において圧縮処理されて、メモリカード15へ記録される。
【００２８】
一方、ＳＬ撮影モードに設定されたときには、撮影済みの異なる露光量の複数画面分の画像信号から得られる情報、例えば３画面分の画像信号から得られる情報から図２に示すような構成のカメラ信号処理回路６を用いて、ＳＬ合成画像の生成処理を行う。
【００２９】
図２において、６-1は、次に詳述するＡＥ情報に基づいて決定された短時間露光条件（大きいＢv 値）で撮影された短時間露光画像データを記憶する第１のメモリ、６-2は、同じくＡＥ情報に基づいて決定された第１の長時間露光条件（中間のＢv 値）で撮影された第１の長時間露光画像データを記憶する第２のメモリ、６-3は、同じくＡＥ情報に基づいて決定された第２の長時間露光条件（小さいＢv 値）で撮影された第２の長時間露光画像データを記憶する第３のメモリ、６-4は、短時間露光画像と第１の長時間露光画像の露光量比Ａ（＝ＬＥ１／ＳＥ）を、第１のメモリ６-1より読み出された短時間露光画像データに乗算する乗算器、６-5は、第１の長時間露光画像と第２の長時間露光画像の露光量比Ｂ（＝ＬＥ２／ＬＥ１）を、第２のメモリ６-2より読み出された第１の長時間露光画像データに乗算する乗算器、６-6は、乗算処理された短時間露光画像データと乗算処理さた第１の長時間露光画像データと第３のメモリ６-3より読み出された第２の長時間露光画像データとから広ダイナミックレンジ合成画像を合成して形成する合成回路、６-7は、合成回路６-6で得られたＳＬ合成画像を圧縮処理して出力する圧縮処理回路である。なお、ＳＬ撮影を行わない通常撮影モード時は、単一露光撮影された画像データを、例えば第３のメモリ６−３に記憶させ、合成処理を行わず圧縮処理のみ行って出力させるようになっている。
【００３０】
次に、上記実施の形態に係る撮像装置におけるＡＥ露光に関する第１の処理動作態様について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、本来の撮影に先立って予備撮影を行い、ＣＣＤ撮像素子１から得られる撮像信号を用いて、ＡＥ情報の取得が行われるが、この第１の処理動作態様においては、先に図８及び表１に示した予め設定されている４つのＡＥ用露光条件例のうち、Ｂv 中央値より若干Ｂv 値の低めの露光条件Ｃ（Ａv ：３，Ｔv ：５，Ｓv ：５，Ｂv ：３）を選択して、１回の予備撮影が行われる（ステップＳ１）。
【００３１】
そして、先に従来技術について説明したと同様に、上記露光条件Ｃで行われた予備撮影で得られた撮影画像を９×９ブロックに分割し、各分割ブロックのＲＧＢ信号の平均値と重み付け演算で得られた被写体輝度の加重平均値Ｙに基づいて、対象としている被写体が、選択した露光条件Ｃが適正露光となる明るさの被写体であるか、より明るい被写体であるか、あるいはより暗い被写体であるかの適正露光判定が行われる（ステップＳ２）。この判定で、被写体輝度の加重平均値Ｙが32〜960 の範囲内（32＜Ｙ＜960 ）に入っていると、適正露光と判定され、32以下の場合はより暗い被写体であると判定され、960 以上の場合はより明るい被写体であると判定される。
【００３２】
この判定ステップＳ２において、より暗い被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を１，−２と仮定して２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させ（ステップＳ３）、より明るい被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を６，11と仮定して２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ４）。なお、この場合、Ｂv 値が設定されると、先に従来例で説明したと同様にして、図10のプログラム線図を用いて本撮影露光条件がそれぞれ決定され、２回の本撮影が実行される。
【００３３】
一方、上記適正露光判定ステップＳ２において、被写体輝度の加重平均値Ｙが、32〜960 の範囲内にあり、適正露光であると判定された場合は、予備撮影画像のＡＥ領域の明るさ（輝度分布）のヒストグラム解析が行われる（ステップＳ５）。すなわち、図４に示すように、９×９の分割ブロックの各輝度値に基づいて輝度分布図（ヒストグラム）を作成する。なお、図４において、横軸は明るさ（10ビット）を示し、縦軸は度数（ブロック数）を示している。次に、このヒストグラム解析に基づく判定としては、まず明るさが32以下の領域Ａに属する度数が５以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ６）。
【００３４】
明るさが32以下の領域Ａの度数が５未満の場合は、次に明るさが960 以上の領域Ｂの度数が５以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ７）。その度数が５未満の場合は、その被写体は明るすぎる部分も暗すぎる部分も少ないものであることが分かり、複数回のＳＬ撮影を行っても意味がないので、通常撮影モードの１回撮影を行わせる（ステップＳ８）。その場合は、Ｂv 値（Ｂv1）は加重平均輝度値Ｙに基づいて、先に示した（２）式による通常の計算手法で算出される。
【００３５】
上記ステップＳ７の判定において、明るさが 960以上の領域Ｂの度数が５以上の場合は、被写体には明るすぎる部分もかなりあると判断して、２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ９）。その場合のＢv 値は、１回撮影の場合と同様に通常の手法で算出したＢv 値（Ｂv1）と、そのＢv 値（Ｂv1）に３段加えた（Ｂv1＋３）のＢv 値（Ｂv2）とする。すなわち、例えばＢv1が３であるとすると、Ｂv2は６となる。
【００３６】
また、上記ステップＳ６の判定において、明るさが32以下の領域Ａの度数が５以上の場合は、次に明るさが 960以上の領域Ｂの度数が５以上である否かの判定が行われる（ステップＳ10）。その度数が５未満の場合は、被写体には暗すぎる部分がかなりあると判断して、２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ11）。その場合のＢv 値は、１回撮影の場合と同様に通常の手法で算出したＢv 値（Ｂv1）と、そのＢv 値（Ｂv1）から３段引いた（Ｂv1−３）のＢv 値（Ｂv2）とする。すなわち、例えばＢv1が３であるとすると、Ｂv2は０となる。
【００３７】
上記ステップＳ10の判定において、明るさが 960以上の領域Ｂの度数が５以上の場合は、被写体には明るすぎる部分も暗すぎる部分も多いと判断して、３回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ12）。その場合のＢv 値は、１回撮影の場合と同様に通常の手法で算出したＢv 値（Ｂv1）と、そのＢv 値（Ｂv1）に３段加えた（Ｂv1＋３）のＢv 値（Ｂv2）と、そのＢv 値（Ｂv1）から３段引いた（Ｂv1−３）のＢv 値（Ｂv3）とする。
【００３８】
上記のようにして求められた各撮影時におけるＢv 値に基づいて、ブログラム線図を用いて撮影露光条件を設定して所定回数の撮影を行い、ＳＬ撮影の場合は合成処理を行うことになる。
【００３９】
以上のように、この第１のＡＥ処理動作態様によれば、１回の予備撮影による測光輝度値に基づいて撮影回数並びに撮影露光条件を設定するようにしているので、従来のように通常４回予備撮影を行う場合と比べて、シャッタータイムラグを低減することができる。
【００４０】
次に、第２のＡＥ露光処理動作態様について、図５のフローチャートに基づいて説明する。このＡＥ露光処理動作態様においても、まず露光条件Ｃを選択して１回の予備撮影を行い（ステップＳ21）、得られた撮影画像から同様にして被写体輝度の加重平均値Ｙを求め、露光条件Ｃが適正露光となる明るさの被写体であるか、より明るい被写体であるか、あるいはより暗い被写体であるかの適正露光判定が行われる（ステップＳ22）。そして、より暗い被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を１，−２と仮定して２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させ（ステップＳ23）、適正露光であると判定された場合は、同様に予備撮影画像のＡＥ領域の明るさのヒストグラム解析を行う（ステップＳ24）。そして、ヒストグラム解析に基づいて明るさが32以下の領域Ａに属する度数が５以上か否かの判定を行い（ステップＳ25）、その度数が５未満の場合は、次に明るさ 960以上の領域Ｂに属する度数が５以上か否かの判定を行い（ステップＳ26）、その度数が５未満の場合は、通常撮影モードの１回撮影を行い（ステップＳ27）、その度数が５以上の場合は、２回撮影（ＳＬ撮影）を行わせる（ステップＳ28）。
【００４１】
また、上記ステップＳ25の判定において、明るさが32以下の領域Ａの度数が５以上の場合は、次に明るさが 960以上の領域Ｂの度数が５以上か否かの判定を行い（ステップＳ29）、その度数が５未満の場合は２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させ（ステップＳ30）、その度数が５以上の場合は３回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ31）。
【００４２】
以上のステップＳ31までの各ステップの動作は、第１のＡＥ露光処理動作態様と同様であるが、本処理動作態様においては、上記適正露光判定ステップＳ22において、より明るい被写体であると判定された場合は、直ちに２回撮影に設定する第１のＡＥ露光処理動作態様とは異なり、露光条件ＣよりＢv 値の高い隣接する露光条件Ｂ（Ａv ：３，Ｔv ：９，Ｓv ：５，Ｂv ：７）を選択して、第２の予備撮影を行う（ステップＳ32）点を特徴としている。
【００４３】
すなわち、適正露光判定ステップＳ22において、より明るい被写体であると判定された場合は、露光条件Ｂで第２の予備撮影を行い、その予備撮影で得られた撮影画像の輝度値の加重平均値Ｙに基づいて、上記ステップＳ22と同様な適正露光判定が行われる（ステップＳ33）。そして、この露光条件Ｂによる予備撮影においても、より明るい被写体であると判定された場合は、Ｂv(８）とＢv(11）と仮定して２回撮影の露光条件を決定して２回撮影（ＳＬ撮影）を実行する（ステップＳ34）。
【００４４】
上記適正露光判定ステップＳ33において、露光条件Ｂの予備撮影では適正露光であると判定された場合は、前記露光条件Ｃによる予備撮影による適正露光判定ステップＳ22において適正露光と判定された場合と同様に、ＡＥ領域の明るさのヒストグラム解析ステップＳ24へ移り、以下同様にしてヒストグラム解析結果に基づいて、１回〜３回の撮影が実行される（ステップＳ25〜ステップＳ31）。
【００４５】
以上のように、この第２のＡＥ露光処理動作態様においては、明るい被写体に対しては、露光条件Ｃ及び露光条件Ｂの２回の予備撮影を行い、明るい被写体の場合でも２回撮影によるＳＬ撮影に限定せず、コントラストが低い場合には、通常撮影モードによる１回撮影を行わせることができるようになり、必要時にのみＳＬ撮影を精度よく実行させることができる。
【００４６】
次に、第３のＡＥ露光処理動作態様について、図６のフローチャートに基づいて説明する。このＡＥ露光処理態様は、図３のフローチャートで示した第１のＡＥ露光処理動作態様におけるヒストグラム解析ステップ以降の処理動作を省略し、常時１回の予備撮影により得られた撮影画像の輝度値に基づいて、２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させるようにしたものである。
【００４７】
すなわち、図６に示すように、まず露光条件Ｃを選択し予備撮影を行い（ステップＳ41）、得られた撮影画像から被写体輝度の加重平均値Ｙを求め、露光条件Ｃが適正露光となる明るさの被写体であるか、より明るい被写体であるか、あるいはより暗い被写体であるかの適正露光判定が行われる（ステップＳ42）。そして、露光Ｃが適正露光であると判定された場合は、Ｂv 値を１及び４と仮定して撮影露光条件を決定し、２回撮影を実行させ（ステップＳ43）、またより暗い被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を１及び−２と仮定して撮影露光条件を決定し２回撮影を実行させ（ステップＳ44）、同様により明るい被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を６及び９と仮定して撮影露光条件を決定し、２回撮影を実行させる（ステップＳ45）。
【００４８】
このように、ヒストグラム解析処理ステップを省略し、１回の予備撮影により得られた輝度値に基づいて、予め用意されている３つのＢv 値セットの中から、所定値のものを選択するようにしているので、個別にＢv 値を算出する必要がなく、短時間で処理することができる。
【００４９】
次に、第４のＡＥ露光処理動作態様について、図７のフローチャートに基づいて説明する。この処理動作態様においては、まず１回撮影モードと複数回ＳＬ撮影モードのいずれの撮影モードが、入力きーにより設定されているかの判定が行われ（ステップＳ51）、複数回ＳＬ撮影モードが設定されている場合（ステップＳ52）には、続いて図３のフローチャートに示した第１のＡＥ露光処理動作態様におけるステップＳ１〜Ｓ12の各処理により、露光条件Ｃによる１回の予備撮影により１〜３回の本撮影が実行される（ステップＳ53）。
【００５０】
一方、従来の１回撮影モードが設定されている場合（ステップＳ54）には、まず露光条件Ｃが設定されて予備撮影が行われ（ステップＳ55）、得られた撮影画像から被写体輝度の加重平均値Ｙを求め、露光条件Ｃが適正露光となる明るさの被写体あるいはより暗い被写体であるか、又はより明るい被写体であるかの適正露光判定が行われる（ステップＳ56）。そして、適正露光あるいはより暗い被写体であると判定された場合は、露光条件Ｄにより再度予備撮影が行われ（ステップＳ56）、またより明るい被写体であると判定された場合は、露光条件Ａにより予備撮影が行われ（ステップＳ57）、続いて露光条件Ｂにより予備撮影が行われる（ステップＳ58）。
【００５１】
そして、以上のようにして露光条件Ｄ又は露光条件Ａ及びＢで得られる予備撮像画像の輝度値から加重平均値Ｙを求め、それに基づいて適切な露光条件Ｂv 値を設定し、そのＢv 値に基づいて本撮影露光条件が決定されるようになっている。
【００５２】
この第４の処理動作態様によれば、撮影モードの判定ステップを備え、１回撮影モード時には従来と同様に４回の予備撮影が行われるものの、精度よく撮影条件が設定され、また複数回ＳＬ撮影モード時には１回の予備撮影で済み、したがって、精度よくシャッタータイムラグを増大させずに撮影を実行することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項１に係る発明によれば、 １回の予備撮影によって得られた被写体の輝度値に基づいて、一括撮影の撮影回数を設定するように構成しているので、異なる露光条件による複数回撮影を行う場合においても、複数回の予備撮影を行うのに比べて、シャッタータイムラグの低減を図ることができる。また請求項２に係る発明によれば、通常は予備撮影を１回で済ませ、必要時にのみ予備撮影を再度行うようにしているので、通常はシャッタータイムラグの短縮を図ることができると共に、一括撮影の適確な撮影回数を設定することができる。また請求項３に係る発明によれば、被写体の輝度に応じて、一括撮影時の適切な露光条件を設定することができる。また請求項４に係る発明によれば、一括撮影時の各露光条件を設定する基準となる基準露光値が設定されるので、適確な輝度差の撮影が可能となる。また請求項５に係る発明によれば、予備撮影で得られた被写体の輝度値に基づいて基準露光値を設定するようにしているので、被写体に、より適確な撮影露光条件を設定することができる。また請求項６に係る発明によれば、１回の予備撮影で得られた被写体のブロック輝度値の分布に基づいて、一括撮影の撮影回数を設定するようにしているので、１回の予備撮影で被写体輝度に応じた撮影回数を設定することができる。
【００５４】
また請求項７に係る発明によれば、高低輝度範囲のブロック輝度値の分布の比率が算出されるので、ブロック輝度値の分布態様が適確に確認され、より適切な撮影回数を設定することができる。また請求項８に係る発明によれば、高輝度範囲又は低輝度範囲にそれぞれ属するブロック輝度値の比率によって、その範囲に対応する露光条件の撮影を加えるようにしているので、１回の予備撮影でも、被写体輝度を反映した一括撮影の回数設定を行うことができる。また請求項９に係る発明によれば、異なる露光条件による複数画像から一つの画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像方法において、１回の予備撮影による輝度値に基づいて一括撮影の撮影回数が設定され、従来のように複数回の予備撮影を行って撮影回数を設定するのに比べて、シャッタータイムラグを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る撮像装置の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】 図１に示した実施の形態におけるカメラ信号処理回路の構成例を示すブロック構成図である。
【図３】 図１に示した実施の形態に係る撮像装置の第１のＡＥ露光処理動作態様の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】 予備撮影によるＡＥ情報取得時に、被写体の分割測光により得られた輝度の分布を示すヒストグラム図である。
【図５】 図１に示した撮像装置における第２のＡＥ露光処理動作態様の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】 図１に示した撮像装置における第３のＡＥ露光処理動作態様の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】 図１に示した撮像装置における第４のＡＥ露光処理動作態様の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】 カメラの露光可能範囲に対するＡＥ露光情報取得時の予備撮影態様を示す図である。
【図９】 ＡＥ露光取得時に被写体を分割測光する態様を示す図である。
【図10】 ＡＥ露光により設定されたＢv 値より撮影露光条件を決定するために用いるプログラム線図である。
【符号の説明】
１ ＣＣＤ撮像素子
２ レンズ
３ 絞り・シャッタ機構
４ アンプ
５ Ａ／Ｄ変換器
６ カメラ信号処理回路
６-1 第１のメモリ
６-2 第２のメモリ
６-3 第３のメモリ
６-4，６-5 乗算器
６-6 合成回路
６-7 圧縮回路
７ ＡＦ・ＡＥ・ＡＷＢ回路
８ ＣＰＵ
９ 圧縮回路
10 メモリコントローラ
11 ＤＲＡＭ
12 表示回路
13 ＬＣＤ表示部
14 メモリカードＩ／Ｆ
15 メモリカード
16 パソコンＩ／Ｆ
17 パソコン
18 タイミングジェネレータ
19 ストロボ機構
20 入力キー
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像素子から露光量の異なる複数画面分の画像信号を出力させ、合成処理を行うことにより広ダイナミックレンジ合成画像を得る機能を備えた撮像装置及び撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＣＣＤ撮像素子を用いた電子カメラおいてＡＥ露光撮影（予備撮影）を行って記録する場合、撮影画像信号はＡ／Ｄ変換器でデジタル画像データに変換されるが、Ａ／Ｄ変換器の変換ビット数を10ビットとすると、画像データの出力値は０〜1023の範囲内となる。この範囲内の画像データのうち、例えば暗い側の32以下のデータは、ノイズの影響により画像データ値の信頼性が低い。また、明るい側はデータが一部飽和していることが考えられるので、約960 位までのデータが使用可能とされている。したがって、この使用可能な32〜960 のデータ範囲で認識できる明るさは、 960／32≒30倍となり、Ｂv （輝度）値で表すと、約５段となる。
【０００３】
一方、電子カメラの露光可能範囲は、通常Ｂv(−３）〜Ｂv(13）の16段位あるので、１回のＡＥ露光では、Ａ／Ｄ変換器の通常の変換ビット数（10ビット）の関係から、全ての明るさに対応できないことがわかる。したがって、カメラ露光可能範囲の全ての明るさに対応したＡＥ露光を実現させるためには、１回の露光の対応範囲をオーバーラップさせると、図８に示すように、約４回のＡＥ用露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが必要となる。
【０００４】
上記各露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの露光条件は、通常、ＣＣＤ撮像素子の電子シャッターとＣＤＳ回路のゲインによって調整される。表１に、図８の露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各Ｂv の中央値（11，７，３，−１）に対応する露光条件例を示す。ここで、Ａv は絞り値、Ｔv はシャッタースピード、Ｓv は感度を示している。なお、Ｂv 値に対応するＡv ，Ｔv ，Ｓv は、図10の公知のプログラム線図から算出される。
【０００５】
【表１】
上記のように４回のＡＥ用露光により得られた画像データから、本撮影のＡＥ露光条件が算出されるが、次に、この算出手法について説明する。まず、図９に示すように、４回の各予備撮影で得られた撮影画像の撮影画角内の縁部領域を除いた特定領域を、９×９ブロックに分割し、各分割ブロックのＲＧＢ信号の平均値を算出し、その平均値より次式（１）に基づいて輝度Ｙ′を算出する。
Ｙ′＝ 0.299Ｒ＋ 0.587Ｇ＋ 0.114Ｂ ・・・・・・・・・（１）
この輝度Ｙ′に、図９の各分割ブロック内に示した重み付け係数（１又は２）を乗じて加重平均値Ｙを算出する。そして、この加重平均値Ｙの算出処理を各露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより得られた各画像信号について行い、加重平均値Ｙが32〜960 の範囲内に入っているＡＥ露光（予備撮影）を、４回の露光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから選択する。例えば、露光Ｃが選択され、Ｙ＝500 であったとする。このときの被写体のＢv 値は、次式（２）のようになる。
Ｂv ＝３（露光Ｃの狙いＢv 値）＋log2〔500/200(ＡＥ目標値）〕＝4.3
・・・・・・・・・・（２）
この（２）式の内容は、露光ＣでＢv(３）の明るさの被写体を撮影すると、Ｙが200 になると決めて、計算された輝度の加重平均値Ｙと200(ＡＥ目標値）の比から、Ｂv(３）からのシフト量を決める趣旨である。
【０００７】
以上のようにして求めたＢv 値から、図10に示すようなプログラム線図を用いて、Ｔv ，Ａv 値を求める。例えば、Ｂv 値4.3 の垂直線とＳv 値４（ＩＳＯ：50）の感度線の交点Ｐを求め、この交点Ｐを通る斜線とプログラム線図との交点Ｑを求め、この交点Ｑにおける絞り値Ａv 及びシャッタースピードＴv が、本撮影における露光条件となる。
【０００８】
一方、一般に、テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置においては、ＣＣＤ撮像素子等の固体撮像素子が用いられているが、固体撮像素子のダイナミックレンジは銀塩写真フィルムに比べ極めて狭いという問題点がある。
【０００９】
従来、この問題点を解消するため、単一の撮像素子から露光量の異なる２画面分の画像信号を読み出し、合成を行うことによって拡大されたダイナミックレンジを有する画像を得る手法が提案されており、例えば、特開２０００−９２３７８号公報には、同一被写体に対して露光量の異なる、すなわち短時間露光と長時間露光の複数画面分の画像信号を生成し、合成処理を行って広ダイナミックレンジ合成画像を生成する機能を備えた撮像装置において、通常撮影モードと強制的な広ダイナミックレンジ撮影モードと自動的な広ダイナミックレンジ撮影モードのうちの少なくとも二つの撮影モードから一つの撮影モードを選択して撮影を行うことができるようにした構成のものについて提案がなされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
通常の単一露光撮影において、適正露光条件を求めるために、４回の予備撮影露光による測光処理を行うと、シャッターを押してから本露光が行われるまでに所定の時間がかかり、かなりのシャッタータイムラグが発生する。そして、単一の撮像素子から露光量の異なる複数画面分の撮像信号を読み出し、合成を行うことで拡大されたダイナミックレンジを有する画像を得る機能を備えた撮像装置においても、異なる露光条件の複数回露光時における適正露光条件を求めるため、あるいは露光回数の設定のために、それぞれ単一露光撮影のように４回の予備撮影露光による測光処理を行うと、同様なシャッタータイムラグが発生する。
【００１１】
本発明は、従来のダイナミックレンジ拡大のための複数回撮影・合成機能をもつ撮像装置における上記問題点を解消するためになされたもので、ダイナミックレンジ拡大のための複数回撮影を行う場合において、シャッタータイムラグを通常撮影よりも低減できるようにした撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解消するため、請求項１に係る発明は、異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像装置において、撮影画像を出力する撮像手段と、撮影画像に基づいて被写体の輝度値を測定する測光手段と、１回の予備撮影によって得られた前記輝度値に基づいて、前記一括撮影の撮影回数を設定する撮影回数設定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
このように構成した撮像装置においては、１回の予備撮影によって得られた被写体の輝度値に基づいて、一括撮影の撮影回数を設定するように構成しているので、異なる露光条件による複数回撮影を行う場合においても、従来のように複数回の予備撮影を行うのに比べて、シャッタータイムラグを低減することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像装置において、撮影画像を出力する撮像手段と、撮影画像に基づいて被写体の輝度値を測定する測光手段と、１回目の予備撮影によって得られた前記輝度値が所定の範囲内の場合は、前記輝度値に基づいて前記一括撮影の撮影回数を設定し、１回目の予備撮影によって得られた前記輝度値が所定の範囲外であった場合には、条件を変更しての予備撮影を再度行い得られた輝度値に基づいて前記一括撮影の撮影回数を設定する撮影回数設定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
このように構成した撮像装置においては、通常は予備撮影を１回で済ませ、必要時にのみ予備撮影を再度行うようにしているので、通常はシャッタータイムラグの短縮を図ることができると共に、一括撮影の適確な撮影回数を設定することが可能となる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る撮像装置において、前記予備撮影によって得られた被写体の輝度値に基づいて、前記一括撮影時の各露光条件を設定する露光条件設定手段を更に備えたことを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、被写体の輝度に応じて、一括撮影時の適切な各露光条件を設定することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る撮像装置において、前記露光条件設定手段は、前記各露光条件を設定する基準となる基準露光値を設定する基準露光値設定手段を有することを特徴とするものである。このように構成された撮像装置においては、一括撮影時の各露光条件を設定する基準となる基準露光値が設定されるので、適確な輝度差の撮影が可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項３に係る撮像装置において、前記基準露光値設定手段は、前記輝度値に基づいて第１の基準露光値を設定し、更に前記第１の基準露光値に対して所定値分を変化させて、他の基準露光値を設定することを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、予備撮影で得られた被写体の輝度値に基づいて基準露光値を設定するようにしているので、被写体に、より適確な撮影露光条件を設定することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１又は２に係る撮像装置において、前記測光手段は、前記撮影画像の分割された各領域毎の輝度値を、ブロック輝度値として算出するブロック輝度値算出手段を有し、前記撮影回数設定手段は、前記被写体の輝度値及び前記ブロック輝度値の分布に基づいて、前記撮影回数を設定することを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、１回の予備撮影で得られた被写体のブロック輝度値の分布に基づいて、一括撮影の撮影回数を設定するようにしているので、１回の予備撮影で被写体輝度に応じた適確な撮影回数を設定することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る撮像装置において、前記撮影回数設定手段は、前記ブロック輝度値の分布における高輝度範囲又は低輝度範囲にそれぞれ属するブロック輝度値の比率を算出する分布比率算出手段を有することを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、高低輝度範囲のブロック輝度値の分布の比率が算出されるので、ブロック輝度値の分布態様が適確に確認され、より適切な撮影回数を設定することができる。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項７に係る撮像装置において、前記撮影回数設定手段は、前記ブロック輝度値の比率が所定以上ある前記高輝度又は低輝度範囲については、当該範囲に対応するような露光条件の撮影が加わるように撮影回数を設定することを特徴とするものである。このように構成した撮像装置においては、高輝度範囲又は低輝度範囲にそれぞれ属するブロック輝度値の比率によって、その範囲に対応する露光条件の撮影を加えるようにしているので、１回の予備撮影でも、被写体輝度を反映したより適確な一括撮影の回数設定を行うことができる。
【００２２】
請求項９に係る発明は、異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像方法において、予備撮影を１回行い、前記予備撮影により撮像手段から出力された撮影画像に基づいて被写体の輝度値を測定し、前記輝度値に基づいて前記一括撮影の撮影回数を設定することを特徴とするものである。
【００２３】
このように構成した撮像方法においては、異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像方法において、１回の予備撮影による輝度値に基づいて一括撮影の撮影回数が設定され、従来のように複数回の予備撮影を行って撮影回数を設定するのに比べて、シャッタータイムラグを低減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。まず、本発明を適用した撮像装置の実施の形態の電気的な全体構成を、図１に示すブロック構成図に基づいて説明する。図１において、１は光信号を電気的な信号に光電変換する単板カラーＣＣＤ撮像素子で、電子シャッタ機能をもつものであり、該ＣＣＤ撮像素子１には、レンズ２及び絞り・シャッタ機構３を通って、被写体像が入力されるようになっている。ＣＣＤ撮像素子１の出力は、相関二重サンプリング回路等でノイズを除去されたのちアンプ４で増幅される。５はアナログデータであるアンプ４の出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器で、６はＣＣＤ撮像素子１からの撮像信号を画像データとして処理するカメラ信号処理回路である。７は、本来の撮影に先立ってＣＣＤ撮像素子１からの予備撮像信号を用いて、フォーカスを制御するＡＦ（オートフォーカス）情報を取り出すＡＦ回路、露出を制御するＡＥ（オートエクスポージァ）情報を取り出すＡＥ回路及びホワイトバランスを設定するＡＷＢ（オートホワイトバランス）情報を取り出すＡＷＢ回路であり、このＡＦ，ＡＥ，ＡＷＢ回路７からの出力信号はＣＰＵ８を介して、レンズ２へＡＦ情報を、絞り・シャッタ機構３へＡＥ情報を、カメラ信号処理回路６へＡＷＢ情報を与えるようになっている。
【００２５】
９はデータ量を圧縮処理（ＪＰＥＧ）する圧縮処理回路で、該圧縮回路９で圧縮処理された画像データが、メモリカードＩ／Ｆ14を介してメモリカード15へ記録されるようになっている。10はメモリコントローラで、11はＤＲＡＭであり、これらは画像データの色処理等を行う際に作業用メモリとして用いられるものである。12は表示回路で、13はＬＣＤ表示部であり、これらは例えばメモリカード15に記録されたデータを読み出し表示させたりして、撮影状態の確認などに用いられる。16はメモリカード15に記録されているデータをパソコン17へ転送するために用いるパソコンＩ／Ｆである。なお、図１において、18はＣＣＤ撮像素子１を駆動するタイミングパルスを発生するタイミングジェネレータであり、ＣＰＵ８の制御に従ってＣＣＤ撮像素子１を駆動するものである。19はストロボ機構で、本来の撮影に先立って予備撮影から得られるＡＥ情報により、ＣＰＵ８を介して制御され、ストロボ発光をする／しないの制御及びストロボ発光の光量制御が行われる。20はＣＰＵの入力キーで、各種撮影モード、撮影シーンモードや撮影条件の設定、各種スイッチの駆動等が行えるようになっている。
【００２６】
次に、上記構成の撮像装置の撮影記録動作について説明する。本実施の形態においては、撮影モードとしては、通常のＡＥ情報に基づく１回の撮影で１画面分の撮像信号を得る通常撮影モードと、異なる露光量で同一被写体を複数回撮影し、露光量の異なる複数画面分の画像信号を生成し、合成処理を行って広ダイナミックレンジ（以下、ＳＬ： Super Latitude と略称する）合成画像を得るＳＬ撮影モードを備え、入力キーで設定できると共に、後述するように画面を分割測光して得られた輝度値から判断して、ＣＰＵ８が上記撮影モードを自動的に切り換え設定できるようにもなっている。
【００２７】
ＳＬ撮影を行わない通常撮影モードが設定された場合は、通常のＡＥ情報に基づいて１回の撮影で得られた撮像信号をＡ／Ｄ変換器５でデジタル信号に変換し、カメラ信号処理回路６により所定の信号処理を受け、次いで、圧縮回路９において圧縮処理されて、メモリカード15へ記録される。
【００２８】
一方、ＳＬ撮影モードに設定されたときには、撮影済みの異なる露光量の複数画面分の画像信号から得られる情報、例えば３画面分の画像信号から得られる情報から図２に示すような構成のカメラ信号処理回路６を用いて、ＳＬ合成画像の生成処理を行う。
【００２９】
図２において、６-1は、次に詳述するＡＥ情報に基づいて決定された短時間露光条件（大きいＢv 値）で撮影された短時間露光画像データを記憶する第１のメモリ、６-2は、同じくＡＥ情報に基づいて決定された第１の長時間露光条件（中間のＢv 値）で撮影された第１の長時間露光画像データを記憶する第２のメモリ、６-3は、同じくＡＥ情報に基づいて決定された第２の長時間露光条件（小さいＢv 値）で撮影された第２の長時間露光画像データを記憶する第３のメモリ、６-4は、短時間露光画像と第１の長時間露光画像の露光量比Ａ（＝ＬＥ１／ＳＥ）を、第１のメモリ６-1より読み出された短時間露光画像データに乗算する乗算器、６-5は、第１の長時間露光画像と第２の長時間露光画像の露光量比Ｂ（＝ＬＥ２／ＬＥ１）を、第２のメモリ６-2より読み出された第１の長時間露光画像データに乗算する乗算器、６-6は、乗算処理された短時間露光画像データと乗算処理さた第１の長時間露光画像データと第３のメモリ６-3より読み出された第２の長時間露光画像データとから広ダイナミックレンジ合成画像を合成して形成する合成回路、６-7は、合成回路６-6で得られたＳＬ合成画像を圧縮処理して出力する圧縮処理回路である。なお、ＳＬ撮影を行わない通常撮影モード時は、単一露光撮影された画像データを、例えば第３のメモリ６−３に記憶させ、合成処理を行わず圧縮処理のみ行って出力させるようになっている。
【００３０】
次に、上記実施の形態に係る撮像装置におけるＡＥ露光に関する第１の処理動作態様について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、本来の撮影に先立って予備撮影を行い、ＣＣＤ撮像素子１から得られる撮像信号を用いて、ＡＥ情報の取得が行われるが、この第１の処理動作態様においては、先に図８及び表１に示した予め設定されている４つのＡＥ用露光条件例のうち、Ｂv 中央値より若干Ｂv 値の低めの露光条件Ｃ（Ａv ：３，Ｔv ：５，Ｓv ：５，Ｂv ：３）を選択して、１回の予備撮影が行われる（ステップＳ１）。
【００３１】
そして、先に従来技術について説明したと同様に、上記露光条件Ｃで行われた予備撮影で得られた撮影画像を９×９ブロックに分割し、各分割ブロックのＲＧＢ信号の平均値と重み付け演算で得られた被写体輝度の加重平均値Ｙに基づいて、対象としている被写体が、選択した露光条件Ｃが適正露光となる明るさの被写体であるか、より明るい被写体であるか、あるいはより暗い被写体であるかの適正露光判定が行われる（ステップＳ２）。この判定で、被写体輝度の加重平均値Ｙが32〜960 の範囲内（32＜Ｙ＜960 ）に入っていると、適正露光と判定され、32以下の場合はより暗い被写体であると判定され、960 以上の場合はより明るい被写体であると判定される。
【００３２】
この判定ステップＳ２において、より暗い被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を１，−２と仮定して２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させ（ステップＳ３）、より明るい被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を６，11と仮定して２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ４）。なお、この場合、Ｂv 値が設定されると、先に従来例で説明したと同様にして、図10のプログラム線図を用いて本撮影露光条件がそれぞれ決定され、２回の本撮影が実行される。
【００３３】
一方、上記適正露光判定ステップＳ２において、被写体輝度の加重平均値Ｙが、32〜960 の範囲内にあり、適正露光であると判定された場合は、予備撮影画像のＡＥ領域の明るさ（輝度分布）のヒストグラム解析が行われる（ステップＳ５）。すなわち、図４に示すように、９×９の分割ブロックの各輝度値に基づいて輝度分布図（ヒストグラム）を作成する。なお、図４において、横軸は明るさ（10ビット）を示し、縦軸は度数（ブロック数）を示している。次に、このヒストグラム解析に基づく判定としては、まず明るさが32以下の領域Ａに属する度数が５以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ６）。
【００３４】
明るさが32以下の領域Ａの度数が５未満の場合は、次に明るさが960 以上の領域Ｂの度数が５以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ７）。その度数が５未満の場合は、その被写体は明るすぎる部分も暗すぎる部分も少ないものであることが分かり、複数回のＳＬ撮影を行っても意味がないので、通常撮影モードの１回撮影を行わせる（ステップＳ８）。その場合は、Ｂv 値（Ｂv1）は加重平均輝度値Ｙに基づいて、先に示した（２）式による通常の計算手法で算出される。
【００３５】
上記ステップＳ７の判定において、明るさが 960以上の領域Ｂの度数が５以上の場合は、被写体には明るすぎる部分もかなりあると判断して、２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ９）。その場合のＢv 値は、１回撮影の場合と同様に通常の手法で算出したＢv 値（Ｂv1）と、そのＢv 値（Ｂv1）に３段加えた（Ｂv1＋３）のＢv 値（Ｂv2）とする。すなわち、例えばＢv1が３であるとすると、Ｂv2は６となる。
【００３６】
また、上記ステップＳ６の判定において、明るさが32以下の領域Ａの度数が５以上の場合は、次に明るさが 960以上の領域Ｂの度数が５以上である否かの判定が行われる（ステップＳ10）。その度数が５未満の場合は、被写体には暗すぎる部分がかなりあると判断して、２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ11）。その場合のＢv 値は、１回撮影の場合と同様に通常の手法で算出したＢv 値（Ｂv1）と、そのＢv 値（Ｂv1）から３段引いた（Ｂv1−３）のＢv 値（Ｂv2）とする。すなわち、例えばＢv1が３であるとすると、Ｂv2は０となる。
【００３７】
上記ステップＳ10の判定において、明るさが 960以上の領域Ｂの度数が５以上の場合は、被写体には明るすぎる部分も暗すぎる部分も多いと判断して、３回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ12）。その場合のＢv 値は、１回撮影の場合と同様に通常の手法で算出したＢv 値（Ｂv1）と、そのＢv 値（Ｂv1）に３段加えた（Ｂv1＋３）のＢv 値（Ｂv2）と、そのＢv 値（Ｂv1）から３段引いた（Ｂv1−３）のＢv 値（Ｂv3）とする。
【００３８】
上記のようにして求められた各撮影時におけるＢv 値に基づいて、ブログラム線図を用いて撮影露光条件を設定して所定回数の撮影を行い、ＳＬ撮影の場合は合成処理を行うことになる。
【００３９】
以上のように、この第１のＡＥ処理動作態様によれば、１回の予備撮影による測光輝度値に基づいて撮影回数並びに撮影露光条件を設定するようにしているので、従来のように通常４回予備撮影を行う場合と比べて、シャッタータイムラグを低減することができる。
【００４０】
次に、第２のＡＥ露光処理動作態様について、図５のフローチャートに基づいて説明する。このＡＥ露光処理動作態様においても、まず露光条件Ｃを選択して１回の予備撮影を行い（ステップＳ21）、得られた撮影画像から同様にして被写体輝度の加重平均値Ｙを求め、露光条件Ｃが適正露光となる明るさの被写体であるか、より明るい被写体であるか、あるいはより暗い被写体であるかの適正露光判定が行われる（ステップＳ22）。そして、より暗い被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を１，−２と仮定して２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させ（ステップＳ23）、適正露光であると判定された場合は、同様に予備撮影画像のＡＥ領域の明るさのヒストグラム解析を行う（ステップＳ24）。そして、ヒストグラム解析に基づいて明るさが32以下の領域Ａに属する度数が５以上か否かの判定を行い（ステップＳ25）、その度数が５未満の場合は、次に明るさ 960以上の領域Ｂに属する度数が５以上か否かの判定を行い（ステップＳ26）、その度数が５未満の場合は、通常撮影モードの１回撮影を行い（ステップＳ27）、その度数が５以上の場合は、２回撮影（ＳＬ撮影）を行わせる（ステップＳ28）。
【００４１】
また、上記ステップＳ25の判定において、明るさが32以下の領域Ａの度数が５以上の場合は、次に明るさが 960以上の領域Ｂの度数が５以上か否かの判定を行い（ステップＳ29）、その度数が５未満の場合は２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させ（ステップＳ30）、その度数が５以上の場合は３回撮影（ＳＬ撮影）を実行させる（ステップＳ31）。
【００４２】
以上のステップＳ31までの各ステップの動作は、第１のＡＥ露光処理動作態様と同様であるが、本処理動作態様においては、上記適正露光判定ステップＳ22において、より明るい被写体であると判定された場合は、直ちに２回撮影に設定する第１のＡＥ露光処理動作態様とは異なり、露光条件ＣよりＢv 値の高い隣接する露光条件Ｂ（Ａv ：３，Ｔv ：９，Ｓv ：５，Ｂv ：７）を選択して、第２の予備撮影を行う（ステップＳ32）点を特徴としている。
【００４３】
すなわち、適正露光判定ステップＳ22において、より明るい被写体であると判定された場合は、露光条件Ｂで第２の予備撮影を行い、その予備撮影で得られた撮影画像の輝度値の加重平均値Ｙに基づいて、上記ステップＳ22と同様な適正露光判定が行われる（ステップＳ33）。そして、この露光条件Ｂによる予備撮影においても、より明るい被写体であると判定された場合は、Ｂv(８）とＢv(11）と仮定して２回撮影の露光条件を決定して２回撮影（ＳＬ撮影）を実行する（ステップＳ34）。
【００４４】
上記適正露光判定ステップＳ33において、露光条件Ｂの予備撮影では適正露光であると判定された場合は、前記露光条件Ｃによる予備撮影による適正露光判定ステップＳ22において適正露光と判定された場合と同様に、ＡＥ領域の明るさのヒストグラム解析ステップＳ24へ移り、以下同様にしてヒストグラム解析結果に基づいて、１回〜３回の撮影が実行される（ステップＳ25〜ステップＳ31）。
【００４５】
以上のように、この第２のＡＥ露光処理動作態様においては、明るい被写体に対しては、露光条件Ｃ及び露光条件Ｂの２回の予備撮影を行い、明るい被写体の場合でも２回撮影によるＳＬ撮影に限定せず、コントラストが低い場合には、通常撮影モードによる１回撮影を行わせることができるようになり、必要時にのみＳＬ撮影を精度よく実行させることができる。
【００４６】
次に、第３のＡＥ露光処理動作態様について、図６のフローチャートに基づいて説明する。このＡＥ露光処理態様は、図３のフローチャートで示した第１のＡＥ露光処理動作態様におけるヒストグラム解析ステップ以降の処理動作を省略し、常時１回の予備撮影により得られた撮影画像の輝度値に基づいて、２回撮影（ＳＬ撮影）を実行させるようにしたものである。
【００４７】
すなわち、図６に示すように、まず露光条件Ｃを選択し予備撮影を行い（ステップＳ41）、得られた撮影画像から被写体輝度の加重平均値Ｙを求め、露光条件Ｃが適正露光となる明るさの被写体であるか、より明るい被写体であるか、あるいはより暗い被写体であるかの適正露光判定が行われる（ステップＳ42）。そして、露光Ｃが適正露光であると判定された場合は、Ｂv 値を１及び４と仮定して撮影露光条件を決定し、２回撮影を実行させ（ステップＳ43）、またより暗い被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を１及び−２と仮定して撮影露光条件を決定し２回撮影を実行させ（ステップＳ44）、同様により明るい被写体であると判定された場合は、Ｂv 値を６及び９と仮定して撮影露光条件を決定し、２回撮影を実行させる（ステップＳ45）。
【００４８】
このように、ヒストグラム解析処理ステップを省略し、１回の予備撮影により得られた輝度値に基づいて、予め用意されている３つのＢv 値セットの中から、所定値のものを選択するようにしているので、個別にＢv 値を算出する必要がなく、短時間で処理することができる。
【００４９】
次に、第４のＡＥ露光処理動作態様について、図７のフローチャートに基づいて説明する。この処理動作態様においては、まず１回撮影モードと複数回ＳＬ撮影モードのいずれの撮影モードが、入力きーにより設定されているかの判定が行われ（ステップＳ51）、複数回ＳＬ撮影モードが設定されている場合（ステップＳ52）には、続いて図３のフローチャートに示した第１のＡＥ露光処理動作態様におけるステップＳ１〜Ｓ12の各処理により、露光条件Ｃによる１回の予備撮影により１〜３回の本撮影が実行される（ステップＳ53）。
【００５０】
一方、従来の１回撮影モードが設定されている場合（ステップＳ54）には、まず露光条件Ｃが設定されて予備撮影が行われ（ステップＳ55）、得られた撮影画像から被写体輝度の加重平均値Ｙを求め、露光条件Ｃが適正露光となる明るさの被写体あるいはより暗い被写体であるか、又はより明るい被写体であるかの適正露光判定が行われる（ステップＳ56）。そして、適正露光あるいはより暗い被写体であると判定された場合は、露光条件Ｄにより再度予備撮影が行われ（ステップＳ56）、またより明るい被写体であると判定された場合は、露光条件Ａにより予備撮影が行われ（ステップＳ57）、続いて露光条件Ｂにより予備撮影が行われる（ステップＳ58）。
【００５１】
そして、以上のようにして露光条件Ｄ又は露光条件Ａ及びＢで得られる予備撮像画像の輝度値から加重平均値Ｙを求め、それに基づいて適切な露光条件Ｂv 値を設定し、そのＢv 値に基づいて本撮影露光条件が決定されるようになっている。
【００５２】
この第４の処理動作態様によれば、撮影モードの判定ステップを備え、１回撮影モード時には従来と同様に４回の予備撮影が行われるものの、精度よく撮影条件が設定され、また複数回ＳＬ撮影モード時には１回の予備撮影で済み、したがって、精度よくシャッタータイムラグを増大させずに撮影を実行することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項１に係る発明によれば、 １回の予備撮影によって得られた被写体の輝度値に基づいて、一括撮影の撮影回数を設定するように構成しているので、異なる露光条件による複数回撮影を行う場合においても、複数回の予備撮影を行うのに比べて、シャッタータイムラグの低減を図ることができる。また請求項２に係る発明によれば、通常は予備撮影を１回で済ませ、必要時にのみ予備撮影を再度行うようにしているので、通常はシャッタータイムラグの短縮を図ることができると共に、一括撮影の適確な撮影回数を設定することができる。また請求項３に係る発明によれば、被写体の輝度に応じて、一括撮影時の適切な露光条件を設定することができる。また請求項４に係る発明によれば、一括撮影時の各露光条件を設定する基準となる基準露光値が設定されるので、適確な輝度差の撮影が可能となる。また請求項５に係る発明によれば、予備撮影で得られた被写体の輝度値に基づいて基準露光値を設定するようにしているので、被写体に、より適確な撮影露光条件を設定することができる。また請求項６に係る発明によれば、１回の予備撮影で得られた被写体のブロック輝度値の分布に基づいて、一括撮影の撮影回数を設定するようにしているので、１回の予備撮影で被写体輝度に応じた撮影回数を設定することができる。
【００５４】
また請求項７に係る発明によれば、高低輝度範囲のブロック輝度値の分布の比率が算出されるので、ブロック輝度値の分布態様が適確に確認され、より適切な撮影回数を設定することができる。また請求項８に係る発明によれば、高輝度範囲又は低輝度範囲にそれぞれ属するブロック輝度値の比率によって、その範囲に対応する露光条件の撮影を加えるようにしているので、１回の予備撮影でも、被写体輝度を反映した一括撮影の回数設定を行うことができる。また請求項９に係る発明によれば、異なる露光条件による複数画像から一つの画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像方法において、１回の予備撮影による輝度値に基づいて一括撮影の撮影回数が設定され、従来のように複数回の予備撮影を行って撮影回数を設定するのに比べて、シャッタータイムラグを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る撮像装置の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】 図１に示した実施の形態におけるカメラ信号処理回路の構成例を示すブロック構成図である。
【図３】 図１に示した実施の形態に係る撮像装置の第１のＡＥ露光処理動作態様の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】 予備撮影によるＡＥ情報取得時に、被写体の分割測光により得られた輝度の分布を示すヒストグラム図である。
【図５】 図１に示した撮像装置における第２のＡＥ露光処理動作態様の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】 図１に示した撮像装置における第３のＡＥ露光処理動作態様の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】 図１に示した撮像装置における第４のＡＥ露光処理動作態様の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】 カメラの露光可能範囲に対するＡＥ露光情報取得時の予備撮影態様を示す図である。
【図９】 ＡＥ露光取得時に被写体を分割測光する態様を示す図である。
【図10】 ＡＥ露光により設定されたＢv 値より撮影露光条件を決定するために用いるプログラム線図である。
【符号の説明】
１ ＣＣＤ撮像素子
２ レンズ
３ 絞り・シャッタ機構
４ アンプ
５ Ａ／Ｄ変換器
６ カメラ信号処理回路
６-1 第１のメモリ
６-2 第２のメモリ
６-3 第３のメモリ
６-4，６-5 乗算器
６-6 合成回路
６-7 圧縮回路
７ ＡＦ・ＡＥ・ＡＷＢ回路
８ ＣＰＵ
９ 圧縮回路
10 メモリコントローラ
11 ＤＲＡＭ
12 表示回路
13 ＬＣＤ表示部
14 メモリカードＩ／Ｆ
15 メモリカード
16 パソコンＩ／Ｆ
17 パソコン
18 タイミングジェネレータ
19 ストロボ機構
20 入力キー
Claims (9)
- 異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像装置において、撮影画像を出力する撮像手段と、撮影画像に基づいて被写体の輝度値を測定する測光手段と、１回の予備撮影によって得られた前記輝度値に基づいて、前記一括撮影の撮影回数を設定する撮影回数設定手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
- 異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像装置において、撮影画像を出力する撮像手段と、撮影画像に基づいて被写体の輝度値を測定する測光手段と、１回目の予備撮影によって得られた前記輝度値が所定の範囲内の場合は、前記輝度値に基づいて前記一括撮影の撮影回数を設定し、１回目の予備撮影によって得られた前記輝度値が所定の範囲外であった場合には、条件を変更しての予備撮影を再度行い得られた輝度値に基づいて前記一括撮影の撮影回数を設定する撮影回数設定手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
- 前記予備撮影によって得られた被写体の輝度値に基づいて、前記一括撮影時の各露光条件を設定する露光条件設定手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に係る撮像装置。
- 前記露光条件設定手段は、前記各露光条件を設定する基準となる基準露光値を設定する基準露光値設定手段を有することを特徴とする請求項３に係る撮像装置。
- 前記基準露光値設定手段は、前記輝度値に基づいて第１の基準露光値を設定し、更に前記第１の基準露光値に対して所定値分を変化させて、他の基準露光値を設定することを特徴とする請求項３に係る撮像装置。
- 前記測光手段は、前記撮影画像の分割された各領域毎の輝度値を、ブロック輝度値として算出するブロック輝度値算出手段を有し、前記撮影回数設定手段は、前記被写体の輝度値及び前記ブロック輝度値の分布に基づいて、前記撮影回数を設定することを特徴とする請求項１又は２に係る撮像装置。
- 前記撮影回数設定手段は、前記ブロック輝度値の分布における高輝度範囲又は低輝度範囲にそれぞれ属するブロック輝度値の比率を算出する分布比率算出手段を有することを特徴とする請求項６に係る撮像装置。
- 前記撮影回数設定手段は、前記ブロック輝度値の比率が所定以上ある前記高輝度又は低輝度範囲については、当該範囲に対応するような露光条件の撮影が加わるように撮影回数を設定することを特徴とする請求項７に係る撮像装置。
- 異なる露光条件による複数画像から１の画像を合成するために、１又は２回以上の撮影からなる一括撮影を行う撮像方法において、予備撮影を１回行い、前記予備撮影により撮像手段から出力された撮影画像に基づいて被写体の輝度値を測定し、前記輝度値に基づいて前記一括撮影の撮影回数を設定することを特徴とする撮像方法。
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