JP4813839B2 - 露出制御方法及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は露出制御方法及び撮像装置に係り、特に絞り値及びシャッタ速度を調節して露出を制御するとともに、撮影感度の調節及びフラッシュ発光量を調節して露出を制御する技術に関する。

近年、暗いシーンでもフラッシュ発光せずに撮影できるように、撮影感度をアップさせるようにしたデジタルカメラが提案されている（特許文献１）。

このデジタルカメラは、絞り値が最小（開放絞り）となり、かつシャッタ速度が手ブレ限界値（例えば、１／６０秒）以下になる場合には、撮影感度を１段階アップして、シャッタ速度が手ブレ限界値以上を維持できるようにし、撮影感度が上限値に達し、かつシャッタ速度が手ブレ限界値以下になる場合には、シャッタ速度を手ブレ限界値に維持し、フラッシュを発光するようにしている。

また、フラッシュの発光量を被写体からの反射光を調光センサや撮像素子（ＣＣＤ）によって検知して自動調光するデジタルカメラが普及している。
特開２００５−２０３４１号公報

ところで、一般のフラッシュ発光装置から発光されるフラッシュの発光特性は、図１０に示すように発光開始直後に発光量がピークとなり、時間経過にしたがってピークから緩やかに発光量が減少する。

図１０上で、Ｔ１は、フラッシュ調光手段等の回路的な遅延により調光することが不可能な発光時間範囲であり、Ｔ２は、フラッシュ発光量を制御することができる発光時間範囲を示している。また、Ｔ３は、超高感度（例えば、ＩＳＯ１６００）で撮影を行ったとき、近距離の被写体に対して適正な発光量を与える発光時間である。

従って、被写体が暗いときに、特許文献１に記載の露出制御方法のように撮影感度を上限値までアップし、その後、シャッタ速度が手ブレ限界値を維持できない場合にフラッシュを発光させるように制御すると、フラッシュ発光時には撮影感度が上限値となっているため、適正なフラッシュ発光量（例えば、図１０上の発光時間Ｔ３でのフラッシュ発光量）で撮影することができず、特に被写体が近距離の場合には露出オーバーになるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、手ブレを防止しつつ、低輝度時にフラッシュ発光する場合でも良好なフラッシュ発光量の制御が可能な露出制御方法及び撮像装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る露出制御方法は、絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を調節して露出を制御するとともに、フラッシュ発光時にフラッシュ発光量を調節して露出を制御する露出制御方法において、前記撮影感度を調節するときの感度の上限値を、フラッシュ非発光時には前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値とし、フラッシュ発光時には前記最大値よりも小さい値であって、適正なフラッシュ発光量の調節が可能な発光量のうちの最小の発光量に対して、被写体が近距離の場合でも露出オーバにならない感度の最大値とし、前記フラッシュ発光時にフラッシュ発光量が最大に達したか否かを判別し、フラッシュ発光量が最大に達した場合には、前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を所定の増幅量で増幅し、前記所定の増幅量による画像信号の増幅は、ホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段によってホワイトバランス補正とともに行うことを特徴としている。
また、請求項２にかかる露出制御方法は、絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を調節して露出を制御するとともに、フラッシュ発光時にフラッシュ発光量を調節して露出を制御する露出制御方法において、前記撮影感度を調節するときの感度の上限値を、フラッシュ非発光時には前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値とし、フラッシュ発光時には前記最大値よりも小さい値であって、適正なフラッシュ発光量の調節が可能な発光量のうちの最小の発光量に対して、被写体が近距離の場合でも露出オーバにならない感度の最大値とし、前記フラッシュ発光時にフラッシュ発光量が最大に達したか否かを判別し、フラッシュ発光量が最大に達した場合には、前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を所定の増幅量で増幅し、前記所定の増幅量による画像信号の増幅は、所定の階調変換を行う階調変換手段により階調変換とともに行うことを特徴としている。

即ち、被写体が暗くなると、撮影感度を上げる感度調整が行われるが、フラッシュ非発光時には撮影感度の調節可能な範囲の最大値まで感度を上げることができるようにし、一方、フラッシュ発光時には調節可能な範囲の最大値よりも小さい値であって、適正なフラッシュ発光量の調節が可能な感度の最大値まで感度を上げることができるようにする。このようにフラッシュ発光時には撮影感度の調節可能な範囲の上限値が低くなるように制限し、これにより被写体が近距離の場合でも露出オーバーにならないようにフラッシュ発光量を制御することができるようにしている。
また、フラッシュ発光量が最大に達するときは、フラッシュ光が被写体に到達できずに露出アンダーになる場合がある。そこで、この場合には、フラッシュ発光時に取得した画像信号を所定の増幅量で増幅して露出アンダーを防ぐようにしている。
また、既存のホワイトバランス補正手段、又は階調変換手段を利用して露出アンダーを補正することができる。

請求項３に示すように請求項１又は２に記載の露出制御方法において、前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値はＩＳＯ１６００であり、前記適正なフラッシュ発光量の調節が可能な感度の最大値はＩＳＯ８００であることを特徴としている。

請求項４に示すように請求項１又は２に記載の露出制御方法において、前記所定の増幅量は、予め設定した目標積算値と前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を積算した積算値とから算出することを特徴としている。

請求項５に係る撮像装置は、フラッシュ発光手段と、前記フラッシュ発光手段から発光されるフラッシュ発光量を調節する調光手段と、被写体の明るさを測光する測光手段と、
前記測光手段によって測光された被写体の明るさに基づいて露出値を算出する算出手段と、前記算出された露出値に基づいて絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を調節して露出を制御するとともに、フラッシュ発光時に前記調光手段を介してフラッシュ発光量を調節して露出を制御する露出制御手段であって、前記撮影感度を調節するときの感度の上限値を、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光しないときには前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値とし、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光するときには前記最大値よりも小さい値であって、前記調光手段によって適正なフラッシュ発光量の調節が可能な発光量のうちの最小の発光量に対して、被写体が近距離の場合でも露出オーバにならない感度の最大値とする露出制御手段と、前記露出制御手段によって露出制御された状態の画像信号を取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得した画像信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光したときにフラッシュ発光量が最大に達したか否かを判別する判別手段と、前記フラッシュ発光量が最大に達したと判断された場合に、前記信号処理手段において、前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を所定の増幅量で増幅させる制御手段と、を備え、前記信号処理手段はホワイトバランス補正手段を含み、前記制御手段は、前記ホワイトバランス補正手段におけるホワイトバランス補正値に前記所定の増幅量を付加することを特徴としている。
請求項６に係る撮像装置は、フラッシュ発光手段と、前記フラッシュ発光手段から発光されるフラッシュ発光量を調節する調光手段と、被写体の明るさを測光する測光手段と、前記測光手段によって測光された被写体の明るさに基づいて露出値を算出する算出手段と、前記算出された露出値に基づいて絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を調節して露出を制御するとともに、フラッシュ発光時に前記調光手段を介してフラッシュ発光量を調節して露出を制御する露出制御手段であって、前記撮影感度を調節するときの感度の上限値を、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光しないときには前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値とし、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光するときには前記最大値よりも小さい値であって、前記調光手段によって適正なフラッシュ発光量の調節が可能な発光量のうちの最小の発光量に対して、被写体が近距離の場合でも露出オーバにならない感度の最大値とする露出制御手段と、前記露出制御手段によって露出制御された状態の画像信号を取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得した画像信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光したときにフラッシュ発光量が最大に達したか否かを判別する判別手段と、前記フラッシュ発光量が最大に達したと判断された場合に、前記信号処理手段において、前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を所定の増幅量で増幅させる制御手段と、を備え、前記信号処理手段は階調変換手段を含み、前記制御手段は、前記階調変換手段における入出力特性に前記所定の増幅量を付加することを特徴としている。

請求項７に示すように請求項５又は６に記載の露出制御装置において、前記露出制御手段は、前記算出した露出値に基づいて絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を決定する際に、手ブレ限界シャッタ速度よりも所定段速いシャッタ速度を下限シャッタ速度として規定し、前記シャッタ速度が前記下限シャッタ速度以上になるように絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を設定し、絞り値が最小値に達し、かつ撮影感度が前記最大値に達すると、前記シャッタ速度を前記下限シャッタ速度よりも遅く設定可能にすることを特徴としている。

通常、シャッタ速度は、手ブレ限界シャッタ速度よりも所定段速いシャッタ速度を下限シャッタ速度として規定されているため、撮影感度はアップされるが、比較的暗い被写体であっても速いシャッタ速度を維持することができ、これにより、手ブレ、被写体ブレによる撮影ミスを防止することができる。

請求項８に示すように請求項７に記載の露出制御装置において、前記露出制御手段は、低輝度フラッシュ自動発光モード時に前記シャッタ速度が手ブレ限界シャッタ速度に達すると、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光させることを特徴としている。

請求項９に示すように請求項５又は６に記載の撮像装置において、前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を積算して積算値を算出する積算値算出手段を有し、前記制御手段は、予め設定した目標積算値と前記積算値算出手段によって算出された積算値とから前記所定の増幅量を決定することを特徴としている。

本発明によれば、フラッシュ発光時とフラッシュ非発光時とでは撮影感度の調節可能な範囲を変更し、フラッシュ発光時には撮影感度の調節可能な範囲の上限値が低くなるように制限するようにしたため、フラッシュ発光時に被写体が近距離の場合でも露出オーバーにならないように適正なフラッシュ発光量の調光が可能になる。

以下添付図面に従って本発明に係る露出制御方法及び撮像装置の好ましい実施の形態について詳説する。

撮像装置１０の全体の動作は、ＣＰＵ４２によって統括制御されており、ＣＰＵ４２は操作部からの入力に基づき所定のプログラムに従って撮像装置１０の各部を制御する。

メモリ４４のＲＯＭには、このＣＰＵ４２が実行するプログラムの他、プログラム線図等の各種制御に必要なデータが格納されている。ＣＰＵ４２は、このＲＯＭに格納されたプログラムをＳＤＲＡＭに展開し、ＳＤＲＡＭを作業メモリとして使用しながら各種処理を実行する。また、フラッシュＲＯＭには、ユーザ設定情報等の撮像装置１０の動作に関する各種設定情報等が格納されている。

撮影光学系１２は、ズームレンズ１２ｚ、フォーカスレンズ１２ｆ、絞り（例えば、虹彩絞り）１２ｉを含み、ＣＰＵ４２からの指令によりそれぞれモータドライバ６２、６４、６６を介して駆動制御される。即ち、ズームレンズ１２ｚは、モータドライバ６２によって駆動されて撮影光軸上を前後移動し、これにより、焦点距離を変化させる。また、フォーカスレンズ１２ｆは、モータドライバ６４によって駆動されて撮影光軸上を前後移動し、これにより結像位置を変化させる。また、絞り１２ｉは、モータドライバ６６によって駆動されて開口量が段階的に変化し、これにより絞り値を変化させる。

ＣＣＤ１４は、所定のカラーフィルタ配列（例えば、ベイヤ配列）のカラーＣＣＤで構成されている。撮影光学系１２を介してＣＣＤ１４の受光面に入射した光は、その受光面に配列された各フォトダイオードによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。そして、各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６及びＣＣＤドライバ１７を介して加えられる駆動パルスに従って読み出され、電圧信号（画像信号）としてＣＣＤ１４から順次出力される。

尚、このＣＣＤ１４は、シャッタゲートとシャッタドレインを備えており、シャッタゲートにシャッタゲートパルスを印加することで各フォトダイオードに蓄積された信号電荷をシャッタドレインに掃き出すことができるようにされている。ＣＰＵ４２は、ＴＧ１６及びＣＣＤドライバ１７を介してシャッタゲートへのシャッタゲートパルスの印加を制御することにより、各フォトダイオードに蓄積される信号電荷の電荷蓄積時間（シャッタ速度）を制御する（いわゆる電子シャッタ機能）。

アナログアンプ１８は、ＣＰＵ４２によって適宜の撮影感度設定用ゲインが設定され、ＣＣＤ１４から順次出力される画像信号を、前記設定されたゲインで増幅する。即ち、このアナログアンプ１８は、撮影感度を調節する手段として機能する。Ａ／Ｄ変換器２０は、アナログアンプ１８から出力されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換す
る。

画像入力コントローラ２２は、所定容量のバッファメモリを内蔵しており、Ａ／Ｄ変換器２０から出力された画像信号を１コマ分蓄積して、メモリ４４に格納する。

画像信号処理回路２４は、図２に示すようにオフセット補正回路２４ａ、出力データ輝度積算回路２４ｂ、ホワイトバランス補正回路２４ｃ、ガンマ変換回路２４ｄ、同時化処理回路２４ｅ、及び輝度・色差信号（ＹＣ）処理回路２４ｆ等を含み、ＣＰＵ４２からの指令に従ってメモリ４４に一時格納された画像信号を処理し、輝度信号と色差信号とからなるＹＣ信号を生成する。

即ち、画像信号処理回路２４に点順次で入力するＲ，Ｇ，Ｂの画像信号（ＲＡＷ画像データ）は、オフセット補正回路２４ａでオフセット処理されたのち、出力データ輝度積算回路２４ｂ及びホワイトバランス補正回路２４ｃに加えられる。出力データ輝度積算回路２４ｂは、入力する１コマ分の画像信号をＲ，Ｇ，Ｂごとに積算し、これらの積算値を３：６：１の比率で加算することによって輝度値を算出する。尚、この算出した輝度値は、フラッシュ発光時に露出アンダーとなるシーンを補正するために使用されるが、その詳細については後述する。

ホワイトバランス補正回路２４ｃは、デジタルアンプで構成され、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号ごとにそれぞれ色別のホワイトバランス補正用ゲイン（ＷＢゲイン）をかけることによりホワイトバランス補正を行う。ホワイトバランス補正回路２４ｃから出力されるＲ，Ｇ，Ｂの画像信号は、ガンマ変換回路２４ｄに加えられる。

ガンマ変換回路２４ｄは、所要の入出力特性をもったルックアップテーブル（ＬＵＴ）によって構成されており、ガンマ変換（階調変換）や画像信号のビット数の変換（例えば、１０ビットから８ビットへの変換）等を行う。

ガンマ変換回路２４ｄから出力されるＲ，Ｇ，Ｂの点順次の画像信号は、同時化処理回路２４ｅに加えられる。同時化処理回路２４ｅは、単板ＣＣＤのカラーフィルタ配列に伴うＲ，Ｇ，Ｂ信号の空間的なズレを補間してＲ，Ｇ，Ｂ信号を同時式に変換する処理を行い、同時化したＲ，Ｇ，Ｂ信号をＹＣ処理回路２４ｆに出力する。

ＹＣ処理回路２４ｆは、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を輝度信号Ｙ，色差信号Ｃr,Ｃｂに変換し、輝度信号Ｙと、色差信号Ｃr,Ｃｂ（ＹＣ信号）を出力する。

画像表示装置３０にスルー画像を表示させる場合は、ＣＣＤ１４で画像を連続的に撮像し、得られた画像信号を連続的に処理してＹＣ信号を生成する。生成されたＹＣ信号は、メモリ４４を介してビデオエンコーダ２８に加えられ、表示用の信号形式に変換されて画像表示装置３０に出力される。これにより、画像表示装置３０にスルー画像が表示される。

画像を記録する場合は、シャッタレリーズスイッチ５０ａからの撮影指令に応じてＣＣＤ１４で画像を撮像し、得られた画像信号を処理してＹＣ信号を生成する。生成されたＹＣ信号は、圧縮・伸張処理回路３２に加えられ、所定の圧縮画像データ（例えば、ＪＰＥＧ）とされたのち、メディアコントローラ３４を介して記録メディア３６に格納される。

モード切替えスイッチ５０ｂが撮影モードから再生モードに切り替えられると、記録メディア３６に格納された圧縮画像データは、記録メディア３６から読み出され、圧縮・伸張処理回路３２で非圧縮のＹＣ信号とされたのち、ビデオエンコーダ２８を介して画像表示装置３０に出力される。これにより、記録メディア３６に記録された画像が画像表示装置３０に再生表示される。

ＡＥ検出回路３８は、ＣＰＵ４２からの指令に従い、入力された画像信号からＡＥ制御に必要な物理量を算出する。例えば、ＡＥ制御に必要な物理量として、１画面を複数のエリア（例えば、８×８）に分割し、分割したエリアごとにＲ、Ｇ、Ｂの画像信号の積算値を算出する。ＣＰＵ４２は、測光時の絞り値、シャッタ速度及び撮影感度と、前記ＡＥ検出回路３８から得た積算値に基づいて被写体の明るさを検出してＥＶ値を求め、求めたＥＶ値に基づいて撮影時の露出を設定する。この露出設定方法については、のちに詳述する。

ＡＦ検出回路４０は、ＣＰＵ４２からの指令に従い、入力された画像信号からＡＦ制御に必要な物理量を算出する。本実施の形態の撮像装置１０では、画像のコントラストによりＡＦ制御を行うものとし、ＡＦ検出回路４０は、入力された画像信号から画像の鮮鋭度を示す焦点評価値を算出する。ＣＰＵ４２は、このＡＦ検出回路４０で算出される焦点評価値が極大となるように、モータドライバ６４を介してフォーカスモータ６０ｆを駆動し、フォーカスレンズ１２ｆの移動を制御する。

本実施の形態の撮像装置１０は以上のように構成される。
［露出制御］
＜第１の実施の形態＞
次に、本実施の形態の撮像装置１０における露出制御方法の第１の実施の形態について説明する。

図３は第１の実施の形態の露出制御方法を含む撮像装置の撮影時の動作を示すフローチャートである。

図３において、撮影モード時にシャッタレリーズスイッチ５０ａが押されると、まず、ＣＰＵ４２は、ＡＥ回路３８にてＣＣＤ１４を介して取り込んだ画像信号の積算値を算出させ、この積算値と、測光時の絞り値、シャッタ速度及び撮影感度とに基づいて被写体の明るさ検出し、この検出した被写体の明るさに基づいて標準となる露出値（ＥＶ値）を算出する（ステップＳ１０、Ｓ１２）。

続いて、前記算出したＥＶ値と、後述する手ブレ限界シャッタ速度と、フラッシュ発光モード（低輝度フラッシュ自動発光モード、フラッシュ発光禁止モード、フラッシュ強制発光モード等）とに基づいて、フラッシュが発光されるか否かを判別する（ステップＳ１４）。

尚、フラッシュ発光モードは、各種の設定を行う画像表示装置３０のメニュー画面上、又は専用の設定スイッチで所望の発光モードを選択できるようになっている。設定されたフラッシュ発光モードがフラッシュ発光禁止モードの場合には、ＥＶ値等にかかわらずフラッシュは発光せず、逆にフラッシュ強制発光モードの場合には常にフラッシュは発光する。また、低輝度フラッシュ自動発光モードの場合には、ＥＶ値が小さくなり、その結果、シャッタ速度が手ブレ限界シャッタ速度を維持できなくなる場合にフラッシュを発光させる。

ここで、手ブレ限界シャッタ速度とは、一般に焦点距離（３５ｍｍフィルム換算値）に依存し、１／焦点距離［秒］で規定される。例えば、焦点距離が３５ｍｍフィルム換算で６０ｍｍの場合、１／６０秒が手ブレ限界シャッタ速度となる。従って、手ブレ限界シャッタ速度は、撮影光学系１２のズームレンズ１２ｚの移動に伴う焦点距離の変化に応じて変化する。

ステップＳ１４において、フラッシュが発光されると判別されると、撮像装置１０（アナログアンプ１８）で調節できる撮影感度の範囲のうちの適正なフラッシュ発光量の調節が可能な感度の最大値を撮影感度の上限値とする（ステップＳ１６）。この実施の形態では、調節可能な感度は、ＩＳＯ２００〜ＩＳＯ１６００の範囲であり、上記フラッシュ発光時の上限値は、ＩＳＯ８００としている。

一方、フラッシュが発光されないと判別されると、撮像装置１０で調節可能な感度の最大値を撮影感度の上限値とする（ステップＳ１８）。この実施の形態では、フラッシュ非発光時の上限値は、ＩＳＯ１６００である。

図４はフラッシュ発光時のプログラム線図を示し、図５はフラッシュ非発光時のプログラム線図を示している。尚、焦点距離が４５ｍｍ（３５ｍｍフィルム換算）（即ち、手ブレ限界シャッタ速度が１／４５秒）の場合に関して示している。

図４のプログラム線図に示すように、手ブレ、被写体ブレによる撮影ミスを防止するため、通常、シャッタ速度が規定のシャッタ速度（下限シャッタ速度）以上に設定され、ＥＶ値が１２．５よりも小さくなると、絞り値は最小値に達するため、撮影感度を１段ずつアップさせる。尚、下限シャッタ速度とは、手ブレ限界シャッタ速度よりも所定段速い値に設定されたシャッタ速度であって、例えば手ブレ限界シャッタ速度よりも３段分速いシャッタ速度が設定される。

ＥＶ値が１０．５よりも小さくなると、撮影感度がフラッシュ発光時の下限値ＩＳＯ８００に達するため、シャッタ速度は下限シャッタ速度よりも遅く設定されるようになる。
そして、シャッタ速度が手ブレ限界シャッタ速度に達すると、ここを低輝度フラッシュ発光ポイントＰ１とする。

一方、フラッシュ非発光時には、図５のプログラム線図に示すように、ＥＶ値が９．５よりも小さくなると、撮影感度が上限値のＩＳＯ１６００に設定され、シャッタ速度のみがＥＶ値に応じて調節される。

図３に戻って、図４又は図５のプログラム線図に従って絞り値、シャッタ速度、及び撮影感度が設定されると、その設定された露出条件に応じて露出制御が行われる（ステップＳ２０）。即ち、絞り１２ｉの絞り開度、ＣＣＤ１４での電荷蓄積時間（シャッタ速度）、及びアナログアンプ１８の撮影感度設定用ゲインが設定される。そして、前記設定された露出条件に従って撮影が行われる（ステップＳ２２）。

また、フラッシュ発光時には、ＣＰＵ４２からの指令によってフラッシュ発光装置５２からフラッシュを目標発光量だけ発光させる。このフラッシュ発光量の制御方法は、所定の光量を予備発光し、被写体から戻ってくる光量を検出してその被写体の撮影に適したフラッシュ発光量を決定し、本発光時のフラッシュ発光時間を制御する方法や、フラッシュ発光時に調光センサにて被写体から戻ってくる光量を検出し、目標光量に達した時点でフラッシュ発光を停止する方法などがある。

上記のようにして記録用に撮影されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号（ＲＡＷ画像データ）は、図２に示した画像信号処理回路２４によって各種の信号処理が行われた後（ステップＳ２４）、圧縮・伸張処理回路３２で圧縮されてメディアコントローラ３４を介して記録メディア３６に記録される（ステップＳ２６）。
＜第２の実施の形態＞
次に、本実施の形態の撮像装置１０における露出制御方法の第２の実施の形態について説明する。

図６は第２の実施の形態の露出制御方法を含む撮像装置の撮影時の動作を示すフローチャートである。尚、図３に示した第１の実施の形態と共通する部分には共通のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６に示す第２の実施の形態は、図３に示した第１の実施の形態と比較して、ステップＳ２２とステップＳ２４との間に、波線で示したステップＳ３０、Ｓ３２、Ｓ３４、及びＳ３６が追加されている点で相違する。

これらのステップＳ３０〜Ｓ３６では、例えば、夜景の遠いシーンなどをフラッシュを発光して撮影する場合に、被写体にフラッシュが到達せずに露出アンダーとなる問題を改善する処理を行う。

ステップＳ３０では、図２に示した出力データ輝度積算回路２４ｂにて撮影されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号（ＲＡＷ画像データ）を積算し、輝度積算値を得る。

ステップＳ３２では、フラッシュがフル発光されたか否かを判別する。このフル発光の判別は、フラッシュ発光時間Ｔが、次式を満足するか否かよって行う。
［数１］
Ｔ≧Ｔ１＋Ｔ２
ただし、Ｔ１：図１０に示した発光量が制御不可能な範囲
Ｔ２：図１０に示した発光量の制御可能な範囲
尚、上述したようにフラッシュがフル発光するときは、フラッシュが被写体に到達しないようなシーンを撮影した場合であり、この場合には露出アンダーになる。

そして、ステップＳ３２において、フラッシュがフル発光していないと判別された場合（被写体距離が調光可能な範囲にある場合）には、ステップＳ２４に移行する。一方、フラッシュがフル発光したと判別された場合には、ステップＳ３４に移行する。

ステップＳ３４では、次式に示すようにフラッシュ発光時の目標輝度積算値Ｙtargetと、ステップＳ３０で算出した輝度積算値（Ａ／Ｄ変換後の出力データの輝度積算値）Ｙadとから増幅量Ｇain を算出する。
［数２］
Ｇain＝Ｙtarget／Ｙad
ただし、以下の条件を示す［数３］式を満たなさない場合は、増幅量Ｇain は、上限値及び下限値がそれぞれクリップされる。
［数３］
ＧＡＩＮmin ≦Ｇain ≦ＧＡＩＮmax
ただし、ＧＡＩＮmin：増幅量の下限値
ＧＡＩＮmax：増幅量の上限値
例えば、ＧＡＩＮmin＝１．０、ＧＡＩＮmax＝２．０とした場合には、［数２］式で求められた増幅量Ｇain は、図７に示すようにクリップ処理される。

続いて、図２に示したホワイトバランス補正回路２４ｃにＲ，Ｇ，Ｂごとに設定されるＷＢゲインに前記算出した増幅量Ｇain を乗算し、その乗算結果をＷＢゲインとして設定する（ステップＳ３６）。

これにより、フラッシュ発光時に撮影感度の上限値が制限され、フラッシュが到達しない被写体が暗くなる場合（露出アンダーになる場合）でも、明るくなるように補正することができる。
＜第３の実施の形態＞
次に、本実施の形態の撮像装置１０における露出制御方法の第３の実施の形態について説明する。

図８は第３の実施の形態の露出制御方法を含む撮像装置の撮影時の動作を示すフローチャートである。尚、図６に示した第２の実施の形態を示すフローチャートと共通する部分には共通のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８に示す第３の実施の形態は、図６に示した第２の実施の形態と比較して、ステップＳ３６の代わりにステップＳ４０が設けられている点で相違する。

即ち、第２の実施の形態では、デジタルアンプで構成されるホワイトバランス補正回路２４ｃにてＲ，Ｇ，Ｂの画像信号に増幅量Ｇain を乗算するようにしたが、第３の実施の形態では、図２に示した画像信号処理回路２４内のガンマ変換回路２４ｄにて増幅量Ｇain を乗算する点で相違する。

ガンマ変換回路２４ｄは、前述したようにＬＵＴによって構成されており、増幅量Ｇain＝１のときは、例えば、図９（Ａ）に示すような所要の入出力特性を有している。

このガンマ変換回路２４ｄは、図９（Ａ）に示すようなガンマカーブのガンマ変換テーブル（基準のガンマ変換テーブル）を有しており、また、この変換テーブルでは、１０ビットの画像データから８ビットの画像データへの変換も行っている。

そして、増幅量Ｇain がＧain ＞１の場合、その増幅量Ｇain を、図９（Ａ）に示した基準のガンマ変換テーブルの変換値に増幅量Ｇain を乗算し、増幅量Ｇain が反映されたガンマ変換テーブルを作成する。このようにして作成されたガンマ変換テーブルは、ガンマ変換回路２４ｄに設定される。

図９（Ｂ）は増幅量Ｇain ＝２のときに作成されるガンマ変換テーブルの入出力特性を示している。同図に示すように、増幅量Ｇain を乗算した変換値が、２５５（８ビットの最大値）を超える場合には、２５５にクリップされる。

従って、ステップＳ２４での信号処理（ガンマ変換）時に増幅量Ｇain 分だけ増幅された画像信号が生成される。

尚、上記実施の形態の撮像装置１０では、ＣＣＤ１４から得た画像信号に基づいてＥＶ値を求めているが、ＥＶ値を求める方法については、これに限定されるものではなく、他の測光センサ等を用いてＥＶ値を求めるようにしてもよい。

また、本発明は、図４及び図５に示したプログラム線図による露出制御に限定されず、更に調節可能な撮影感度の範囲等もこの実施の形態に限定されない。

図１は撮像装置の構成を示すブロック図である。 図２は画像信号処理回路の内部構成を示すブロック図である。 図３は第１の実施の形態の露出制御方法を含む撮像装置の撮影時の動作を示すフローチャートである。 図４はフラッシュ発光時のプログラム線図の一例を示す図である。 図５はフラッシュ非発光時のプログラム線図の一例を示す図である。 図６は第２の実施の形態の露出制御方法を含む撮像装置の撮影時の動作を示すフローチャートである。 図７は算出した増幅量Ｇain の上限値及び下限値のクリップ処理を説明するために用いた図表である。 図８は第３の実施の形態の露出制御方法を含む撮像装置の撮影時の動作を示すフローチャートである。 図９は増幅量Ｇain によってガンマ変換テーブルを変更する一例を説明するために用いた図である。 図１０はフラッシュ発光装置から発光されるフラッシュのフラッシュ発光時間と発光量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０…撮像装置、１２…撮影光学系、１４…ＣＣＤ、１６…タイミングジェネレータ（ＴＧ）、１８…アナログアンプ、２０…Ａ／Ｄ変換器、２２…画像入力コントローラ、２４…画像信号処理回路、２４ｂ…出力データ輝度積算回路、２４ｃ…ホワイトバランス補正回路、２４ｄ…ガンマ変換回路、２８…ビデオエンコーダ、３０…画像表示装置、３２…圧縮・伸張処理回路、３４…メディアコントローラ、３６…記録メディア、３８…ＡＥ検出回路、４０…ＡＦ検出回路、４２…中央処理装置（ＣＰＵ）、４４…メモリ、５０ａ…シャッタレリーズスイッチ、５２…フラッシュ発光装置

Claims (9)

1. 絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を調節して露出を制御するとともに、フラッシュ発光時にフラッシュ発光量を調節して露出を制御する露出制御方法において、
   前記撮影感度を調節するときの感度の上限値を、フラッシュ非発光時には前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値とし、
   フラッシュ発光時には前記最大値よりも小さい値であって、適正なフラッシュ発光量の調節が可能な発光量のうちの最小の発光量に対して、被写体が近距離の場合でも露出オーバにならない感度の最大値とし、
   前記フラッシュ発光時にフラッシュ発光量が最大に達したか否かを判別し、
   フラッシュ発光量が最大に達した場合には、前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を所定の増幅量で増幅し、
   前記所定の増幅量による画像信号の増幅は、ホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段によってホワイトバランス補正とともに行うことを特徴とする露出制御方法。
2. 絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を調節して露出を制御するとともに、フラッシュ発光時にフラッシュ発光量を調節して露出を制御する露出制御方法において、
   前記撮影感度を調節するときの感度の上限値を、フラッシュ非発光時には前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値とし、
   フラッシュ発光時には前記最大値よりも小さい値であって、適正なフラッシュ発光量の調節が可能な発光量のうちの最小の発光量に対して、被写体が近距離の場合でも露出オーバにならない感度の最大値とし、
   前記フラッシュ発光時にフラッシュ発光量が最大に達したか否かを判別し、
   フラッシュ発光量が最大に達した場合には、前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を所定の増幅量で増幅し、
   前記所定の増幅量による画像信号の増幅は、所定の階調変換を行う階調変換手段により階調変換とともに行うことを特徴とする露出制御方法。
3. 前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値はＩＳＯ１６００であり、前記適正なフラッシュ発光量の調節が可能な感度の最大値はＩＳＯ８００であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露出制御方法。
4. 前記所定の増幅量は、予め設定した目標積算値と前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を積算した積算値とから算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の露出制御方法。
5. フラッシュ発光手段と、
   前記フラッシュ発光手段から発光されるフラッシュ発光量を調節する調光手段と、
   被写体の明るさを測光する測光手段と、
   前記測光手段によって測光された被写体の明るさに基づいて露出値を算出する算出手段と、
   前記算出された露出値に基づいて絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を調節して露出を制御するとともに、フラッシュ発光時に前記調光手段を介してフラッシュ発光量を調節して露出を制御する露出制御手段であって、前記撮影感度を調節するときの感度の上限値を、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光しないときには前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値とし、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光するときには前記最大値よりも小さい値であって、前記調光手段によって適正なフラッシュ発光量の調節が可能な発光量のうちの最小の発光量に対して、被写体が近距離の場合でも露出オーバにならない感度の最大値とする露出制御手段と、
   前記露出制御手段によって露出制御された状態の画像信号を取得する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得した画像信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、
   前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光したときにフラッシュ発光量が最大に達したか否かを判別する判別手段と、
   前記フラッシュ発光量が最大に達したと判断された場合に、前記信号処理手段において、前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を所定の増幅量で増幅させる制御手段と、を備え、
   前記信号処理手段はホワイトバランス補正手段を含み、前記制御手段は、前記ホワイトバランス補正手段におけるホワイトバランス補正値に前記所定の増幅量を付加することを特徴とする撮像装置。
6. フラッシュ発光手段と、
   前記フラッシュ発光手段から発光されるフラッシュ発光量を調節する調光手段と、
   被写体の明るさを測光する測光手段と、
   前記測光手段によって測光された被写体の明るさに基づいて露出値を算出する算出手段と、
   前記算出された露出値に基づいて絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を調節して露出を制御するとともに、フラッシュ発光時に前記調光手段を介してフラッシュ発光量を調節して露出を制御する露出制御手段であって、前記撮影感度を調節するときの感度の上限値を、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光しないときには前記撮影感度の調節可能な範囲の最大値とし、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光するときには前記最大値よりも小さい値であって、前記調光手段によって適正なフラッシュ発光量の調節が可能な発光量のうちの最小の発光量に対して、被写体が近距離の場合でも露出オーバにならない感度の最大値とする露出制御手段と、
   前記露出制御手段によって露出制御された状態の画像信号を取得する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得した画像信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、
   前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光したときにフラッシュ発光量が最大に達したか否かを判別する判別手段と、
   前記フラッシュ発光量が最大に達したと判断された場合に、前記信号処理手段において、前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を所定の増幅量で増幅させる制御手段と、を備え、
   前記信号処理手段は階調変換手段を含み、前記制御手段は、前記階調変換手段における入出力特性に前記所定の増幅量を付加することを特徴とする撮像装置。
7. 前記露出制御手段は、前記算出した露出値に基づいて絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を決定する際に、手ブレ限界シャッタ速度よりも所定段速いシャッタ速度を下限シャッタ速度として規定し、前記シャッタ速度が前記下限シャッタ速度以上になるように絞り値、シャッタ速度及び撮影感度を設定し、絞り値が最小値に達し、かつ撮影感度が前記最大値に達すると、前記シャッタ速度を前記下限シャッタ速度よりも遅く設定可能にすることを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像装置。
8. 前記露出制御手段は、低輝度フラッシュ自動発光モード時に前記シャッタ速度が手ブレ限界シャッタ速度に達すると、前記フラッシュ発光手段からフラッシュを発光させることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記フラッシュ発光時に取得した画像信号を積算して積算値を算出する積算値算出手段を有し、前記制御手段は、予め設定した目標積算値と前記積算値算出手段によって算出された積算値とから前記所定の増幅量を決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像装置。

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