JPH11168659A - 電子カメラ - Google Patents

電子カメラ

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JPH11168659A
JPH11168659A JP9350185A JP35018597A JPH11168659A JP H11168659 A JPH11168659 A JP H11168659A JP 9350185 A JP9350185 A JP 9350185A JP 35018597 A JP35018597 A JP 35018597A JP H11168659 A JPH11168659 A JP H11168659A
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electronic camera
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実 柿沼
Eiju Fukuda
英寿 福田
Hiroaki Koseki
広明 小関
Osamu Inagaki
修 稲垣
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光量の異なる2つの撮像信号を電子シャッ
タ機能と遮光手段とを用いて生成し合成して広ダイナミ
ックレンジ画像を得る場合に生じるシェーディングを除
去できる、あるいはシェーディングを発生させないよう
にした電子カメラを提供する。 【解決手段】 遮光手段の開→閉動作による撮像素子の
各画素における電荷蓄積時間の差異により生じる撮像信
号のシェーディングを、シェーディング補正手段で補正
し、シェーディングによる偽色の発生のない合成画像を
形成する。また遮光手段としてフォーカルプレーンシャ
ッタを用い、そのチャージ動作を、撮像素子の電子シャ
ッタ終了直後に電荷蓄積動作を止めた状態で行い、電荷
蓄積動作を開始させてから通常のシャッタ動作を開始さ
せるように構成する。これにより、シェーディングの発
生しない合成画像を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、単一の撮像素子
から露光量の異なる複数の撮像信号を読み出し合成を行
うことにより、広ダイナミックレンジ画像を得るように
した電子カメラ(デジタルスチルカメラと呼ばれてい
る)に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、テレビカメラ、ビデオカメラ、
電子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。
【0003】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つの撮像信号を読み出
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
特開平4−207581号公報には、次のような構成の
ものが開示されている。
【0004】すなわち、光情報を光電変換する複数の受
光素子からなる受光部と、該受光部からの信号を転送す
る手段とを有する撮像素子を備え、前記受光部で第1露
光を行い、該第1露光による信号を前記転送手段に送っ
た後、直ちに前記第1露光より露光時間が長い第2露光
を開始し、前記第1露光による信号を撮像素子より出力
した後、前記第2露光による信号を前記転送手段に送
り、第2露光による信号を撮像素子より出力させるよう
にし、これにより第1露光による信号を撮像素子から出
力させる期間に、第2露光を行い、複数回の露光による
撮像時間のずれを小さくするようにしたものが開示され
ている。また、この際、第1露光時間を、受光部から転
送手段へ露光による信号を送る動作で制御し、すなわち
電子シャッタ機能で制御し、第2露光時間を撮像素子の
露光時間を制御する遮光手段で制御するようにし、第2
露光時間を第1露光信号の転送動作とは独立して制御で
きるようにしたものについても、開示がなされている。
【0005】また、2つの露光量の異なる撮像信号を合
成して広ダイナミックレンジ画像を合成する手法として
は、特開平6−141229号公報には、図22に示すよ
うな構成のものが開示されている。すなわち、CCD10
1 から読み出した短い電荷蓄積期間CS1の信号をメモ
リ102 に記録し、長い電荷蓄積期間CL1の信号がCC
D101 から読み出されるのとほぼ同じタイミングでメモ
リ102 から読み出す。メモリ102 から読み出した信号
を、乗算器103 を用いて、CL1/CS1倍、例えば4
倍する。この倍率を掛けることにより、電荷蓄積期間の
異なる信号での、同じ被写体の信号レベルを原理的に同
じレベルとする。
【0006】次に、信号レベルに対応した重みを、レベ
ル重み手段H105 で付ける。電荷蓄積期間CL1に対応
する信号に対しても、レベル重み手段L104 で重みを付
ける。それぞれの重みの特性は図23に示され、横軸は入
力信号レベルであり、縦軸は信号に付する重み係数であ
る。レベル重みLは入力信号レベルの80%までは1の重
みとし、80%から 100%までは直線的に重みの値を下
げ、入力レベル 100%で重み係数を0とする。これに対
し、レベル重みHは入力信号レベルの80%までは0の重
みとし、80%から 100%までは直線的に重みの値を上
げ、入力レベル 100%で重み係数を1とする。入力レベ
ル 100%以上は重み係数は全て1とする。このようにし
てダイナミックレンジの異なる画像信号に重みを付け、
加算器106 で加算することにより合成し、1枚の画像と
する。この重み付けにより画像の状態のよい部分(S/
Nがよく、飽和していない部分)を抽出し、ダイナミッ
クレンジの広い画像を合成する。合成された画像は、C
CD101 の信号読み出しの段階で、通常の約2倍の速度
としているため、標準テレビ信号の走査に対応するよう
に、速度変換器107 で信号の走査速度を1/2に変換す
る。また、合成された画像の信号レベルは、最大で 400
%となるが、レベル圧縮手段108 でレベルを 100%に圧
縮する。なお、図22において、109 はタイミング制御部
である。
【0007】このように、電荷蓄積期間の異なる2つの
信号に対して電荷蓄積期間の違いによる信号レベルの違
いを補正し、これらの画像信号から信号が飽和せずまた
十分なS/Nを保った部分に、大きな重みを付けること
により、選択すると同時に2つの画像信号を滑らかに合
成し、ダイナミックレンジが広く、信号振幅の大きくな
った信号を圧縮して標準信号レベルに変換して出力する
ことにより、ダイナミックレンジの狭いCCDの電荷蓄
積期間を制御した2つの画像信号から、ダイナミックレ
ンジを拡大した画像を合成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特開平
4−207581号公報には、露光量の異なる2つの撮
像信号のうち、先に露光量の小さい画像を撮像素子の電
子シャッタ機能を用いて撮影し、その後、露光量の大き
い画像を遮光手段(シャッタ)で電荷蓄積時間を制御し
て撮影する手法が開示されているが、電子カメラにおい
て遮光手段を用いた場合、遮光手段は通常開状態であ
り、この開状態を閉状態へ移行させて電荷蓄積時間を制
御させるようになっており、この場合、撮像素子の受光
面の位置により電荷蓄積時間に差異が生じ、これにより
シェーディングが発生する。しかし、この点については
上記公報開示のものにおいては何も考慮がなされていな
いし、またシェーディングが発生しないような手段につ
いても考慮がなされていない。更に、遮光手段による蓄
積期間の制御は、撮像素子の電子シャッタに比べて精度
が余りよくないという問題点がある。
【0009】また、上記公報開示の技術においては、異
なる露光量の2つの撮像信号を得る際に、2つの撮像信
号の露光量比を正確に設定することについては、やはり
何も考慮がなされておらず、また閃光発光手段を用いた
場合の問題点についても考慮がなされていない。更に
は、電子カメラ等の撮像装置において、露出設定手段
(AE)、ホワイトバランス設定手段(WB)、ゲイン
コントロール手段、絞り制御手段等を備えている場合に
おいて、露光量の異なる2つの撮像信号を合成して広ダ
イナミックレンジ画像を得る場合に、それらをどのよう
に対応させるかについても考慮がなされていない。
【0010】また、上記特開平6−141229号公報
には、2つの露光量の異なる撮像信号を合成して広ダイ
ナミックレンジ画像を合成する際に、重み係数を変化さ
せながら滑らかに合成する手法が示されているが、カラ
ー画像を合成した場合の偽色の問題については考慮がな
されていないし、また、ストロボ使用時の問題点につい
ても開示するところがない。
【0011】本発明は、従来の露光量の異なる複数の撮
像信号を合成して広ダイナミックレンジ画像を形成する
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、請求項1記載の発明は、露光量の大きい撮像信
号を、遮光手段による撮像素子の電荷蓄積時間の制御に
より得る場合に生じるシェーディングを補正できるよう
にした電子カメラを提供することを目的とする。請求項
2記載の発明は、遮光手段により撮像素子の電荷蓄積時
間の制御を行って撮像信号を生成する場合においても、
シェーディングを発生させないようにした電子カメラを
提供することを目的とする。請求項3記載の発明は、長
時間の撮像素子の電荷蓄積時間を制御する場合において
も、高精度に電荷蓄積時間を制御できるようにした電子
カメラを提供することを目的とする。
【0012】また、請求項4記載の発明は、予め設定さ
れている2回の撮影における露光量比に対応する露光量
比となるように、高精度に撮像信号の露光量を制御でき
るようにした電子カメラを提供することを目的とする。
【0013】また、請求項5記載の発明は、閃光発光手
段を用いて露光量の異なる2つの撮像信号を生成し合成
して広ダイナミックレンジ画像を得る際に、2つの撮像
信号の生成時間差を短縮して生成時間差による2つの撮
像信号の差が小さい画像が得られるようにした電子カメ
ラを提供することを目的とする。請求項6記載の発明
は、閃光発光手段を用いた場合においても、予め設定さ
れている露光量比に対応する露光量比となるように、高
精度に撮像信号の露光量を制御できるようにした電子カ
メラを提供することを目的とする。請求項7記載の発明
は、閃光発光手段を用いた場合における余剰発光による
影響を低減した撮像信号を生成できるようにした電子カ
メラを提供することを目的とする。
【0014】また、請求項8記載の発明は、露光量の異
なる2つの撮像信号を生成し合成して広ダイナミックレ
ンジ画像を得る際に、被写界深度の等しい2つの撮像信
号が得られるようにした電子カメラを提供することを目
的とする。請求項9,10,11記載の各発明は、被写界深
度が等しく、最適露出の撮像信号が得られるようにした
電子カメラを提供することを目的とする。
【0015】また、請求項12記載の発明は、露光量の異
なる2つの撮像信号を生成し合成して広ダイナミックレ
ンジ画像を得る際に、ホワイトバランスの違いによる偽
色の生じない合成画像が得られるようにした電子カメラ
を提供することを目的とする。請求項13記載の発明は、
更に高精度で広ダイナミックレンジ合成画像に偽色を発
生しないようにした電子カメラを提供することを目的と
する。請求項14記載の発明は、より高精度にホワイトバ
ランス補正された広ダイナミックレンジ合成画像が得ら
れるようにした電子カメラを提供することを目的とす
る。請求項15記載の発明は、効率的にホワイトバランス
補正された広ダイナミックレンジ合成画像が得られるよ
うにした電子カメラを提供することを目的とする。
【0016】また、請求項16記載の発明は、効率的にホ
ワイトバランスの違いによる偽色の生じない広ダイナミ
ックレンジ合成画像が得られるようにした電子カメラを
提供することを目的とする。請求項17記載の発明は、効
率的に且つ高精度にホワイトバランスの違いによる偽色
の生じない広ダイナミックレンジ合成画像が得られるよ
うにした電子カメラを提供することを目的とする。請求
項18及び19記載の各発明は、効率的に且つ高精度にホワ
イトバランス補正された広ダイナミックレンジ合成画像
が得られるようにした電子カメラを提供することを目的
とする。請求項20記載の発明は、より効率的にホワイト
バランス補正された広ダイナミックレンジ合成画像が得
られるようにした電子カメラを提供することを目的とす
る。
【0017】請求項21記載の発明は、露光量の異なる2
つの撮像信号を生成し合成して広ダイナミックレンジ画
像を得る際に、予め設定されている露光量比に高精度に
適合した2つの撮像信号を容易に生成可能な電子カメラ
を提供することを目的とする。請求項22記載の発明は、
撮影時のシャッタ速が、予め設定されている露光量比に
高精度に対応できない場合でも、容易に露光量比に高精
度に適合した2つの撮像信号を生成することができるよ
うにした電子カメラを提供することを目的とする。
【0018】請求項23記載の発明は、露光量の異なる2
つの撮像信号を合成して広ダイナミックレンジ画像を形
成する際に、撮像素子から同一の電荷蓄積時間で異なる
露光量の2つの撮像信号を容易に生成できるようにした
電子カメラを提供することを目的とする。請求項24記載
の発明は、絞り値によって異なる露光量の2つの撮像信
号を生成し合成する際に、周辺減光の違いにより生じる
偽色の発生を防止できるようにした電子カメラを提供す
ることを目的とする。請求項25記載の発明は、閃光発光
手段を用いて露光量の異なる2つの撮像信号を生成する
際に、閃光発光量の制御を行う必要がなく、また閃光発
光と周囲光の露光量比が等しくなるようにした電子カメ
ラを提供することを目的とする。請求項26記載の発明
は、露光量の異なる複数のカラー画像信号を合成して広
ダイナミックレンジのカラー合成画像を形成する際に、
偽色や擬似輪郭の生じないカラー合成画像を形成できる
ようにしたカラー画像合成手段を備えた電子カメラを提
供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項1記載の発明は、電荷蓄積時間を制御して露
光量を任意に制御できる電子シャッタ機能を有する単一
の撮像素子と、該撮像素子の受光面を遮光する遮光手段
を備え、前記撮像素子の電子シャッタ機能を用いて露光
量の小さい撮像信号を生成したのち、遮光手段で撮像素
子の電荷蓄積時間を制御して露光量の大きい撮像信号を
生成して、両撮像信号を合成して拡大された広ダイナミ
ックレンジ画像を得るようにした電子カメラにおいて、
前記遮光手段による撮像素子の電荷蓄積時間の制御は、
遮光手段の開状態から閉状態への動作により行われ、該
遮光手段の前記動作による撮像素子の各画素の電荷蓄積
時間の差異により生じるシェーディングを補正するため
のシェーディング補正手段を備えていることを特徴とす
るものである。このようなシェーディング補正手段を設
けることにより、遮光手段の開→閉動作による撮像素子
の受光面の各位置の画素の電荷蓄積時間の差異により生
じるシェーディングを補正することができ、合成画像の
偽色の発生を防止することができる。
【0020】請求項2記載の発明は、電荷蓄積時間を制
御して露光量を任意に制御できる電子シャッタ機能を有
する単一の撮像素子と、該撮像素子の受光面を遮光する
遮光手段を備え、前記撮像素子の電子シャッタ機能を用
いて露光量の小さい撮像信号を生成したのち、遮光手段
で撮像素子の電荷蓄積時間を制御して露光量の大きい撮
像信号を生成し、両撮像信号を合成して拡大された広ダ
イナミックレンジ画像を得るようにした電子カメラにお
いて、前記遮光手段はフォーカルプレーンシャッタで構
成され、該フォーカルプレーンシャッタは、前記撮像素
子の電子シャッタ動作の終了直後に該撮像素子への電荷
蓄積動作を停止させた状態でシャッタチャージを行い、
シャッタチャージ終了後撮像素子の電荷蓄積動作を開始
させ、該電荷蓄積時間の制御を通常のフォーカルプレー
ンシャッタ動作で行うように構成するものである。この
ように、遮光手段としてフォーカルプレーンシャッタを
用い上記のように動作させることによって、フォーカル
プレーンシャッタ動作により電荷蓄積時間を制御して得
られる撮像信号にはシェーディングが発生せず、したが
ってフォーカルプレーンシャッタを用いた場合でも、シ
ェーディング補正手段を設けることなくシェーディング
のない合成画像を得ることが可能となる。
【0021】請求項3記載の発明は、電荷蓄積時間を制
御して露光量を任意に制御できる電子シャッタ機能を有
する単一の撮像素子と、該撮像素子の受光面を遮光する
遮光手段を備え、前記撮像素子から同一被写体の露光量
の異なる2つの撮像信号を読み出し合成を行うことによ
り、拡大された広ダイナミックレンジ画像を得るように
した電子カメラにおいて、露光量の大きい撮像信号を得
るための撮像素子の電荷蓄積時間が、該撮像素子の全画
素読み出しに要する期間よりも短く設定される場合は、
撮像素子の電子シャッタ機能を用いて露光量の小さい撮
像信号を生成したのち、遮光手段で撮像素子の電荷蓄積
時間を制御して露光量の大きい撮像信号を生成するよう
にし、露光量の大きい撮像信号を得るための撮像素子の
電荷蓄積時間が、該撮像素子の全画素読み出しに要する
期間よりも長く設定される場合は、前記遮光手段に代
え、撮像素子の電子シャッタ機能を用いて露光量の大き
い撮像信号を生成するように構成するものである。露光
量の大きい撮像信号を生成するための撮像素子の電荷蓄
積時間が、該撮像素子の全画素読み出しに要する期間よ
りも長く設定される場合は、電荷蓄積時間の設定に電子
シャッタを用いることが可能となるので、その場合に遮
光手段より高精度の電子シャッタを用いることにより、
電荷蓄積時間を高精度に制御することができる。
【0022】請求項4記載の発明は、単一の撮像素子に
より同一被写体の露光量の異なる2回の撮影を行って得
られる2つ撮像信号の合成を行うことによって、拡大さ
れた広ダイナミックレンジ画像を得るようにした機能を
有する電子カメラにおいて、撮像素子とは別個の測光素
子を備え、1回目の撮影時に前記測光素子により測定さ
れた露光量に基づいて、予め設定された2回の撮影にお
ける露光量比に対応するように、2回目の撮影時におけ
る撮像素子の電荷蓄積時間を設定するように構成するも
のである。このように測光素子により測定された1回目
の撮影時の露光量に基づいて、2回目の撮影時の電荷蓄
積時間を設定することにより、2つの撮像信号の露光量
比を高精度に制御することができる。
【0023】請求項5記載の発明は、単一の撮像素子に
より同一被写体の露光量の異なる2回の撮影を行って得
られる2つの撮像信号の合成を行うことによって、拡大
された広ダイナミックレンジ画像を得るようにした機能
を有する電子カメラにおいて、閃光発光手段を備え、該
閃光発光手段を、1回目の撮影時における撮像素子の電
荷蓄積時間の後半のタイミング及び2回目の撮影時の撮
像素子の電荷蓄積時間の前半のタイミングのいずれか一
方又は両方のタイミングで発光させることを特徴とする
ものである。このように構成することにより、閃光発光
手段を用いて露光量の異なる2つの撮像信号を生成する
際、生成時間差を短縮することができ、これにより生成
時間差による2つの撮像信号の差が小さい画像を得るこ
とができる。
【0024】請求項6記載の発明は、請求項5記載の電
子カメラにおいて、撮像素子とは別個の測光素子を備
え、前記閃光発光手段は2回の撮影時の両方の撮影にお
いて発光させ、前記測光手段により測定された2回の発
光の発光量比に基づいて、2回目の撮影時における撮像
素子の電荷蓄積時間を設定するように構成するものであ
る。このように測光手段により測定された2回の発光の
発光量比に基づいて、2回目の撮影時の電荷蓄積時間を
設定することにより、閃光発光手段を用いた場合におい
ても高精度に2つの撮像信号の露光量比を制御すること
ができる。
【0025】請求項7記載の発明は、請求項5記載の電
子カメラにおいて、前記撮像素子は、電荷蓄積時間を制
御して露光量を任意に制御できる電子シャッタ機能を備
え、前記閃光発光手段は2回の撮影時の両方の撮影にお
いて発光させるように構成すると共に、該閃光発光手段
の2回の発光のうち小発光のときには、該小発光の停止
タイミングと撮像素子の電子シャッタ動作の終了タイミ
ングとを同じに設定することを特徴とするものである。
一般に閃光発光手段における余剰発光の比率は、閃光発
光量が小さいほど大きい。したがって、閃光発光手段の
小発光の停止タイミングと撮像素子の電子シャッタ動作
の終了タイミングとを同じに設定することにより、小発
光時における余剰発光の影響がなくなり、閃光発光手段
を用いた場合における余剰発光の影響を低減した高精度
の露光量比の撮像信号を得ることができる。
【0026】請求項8記載の発明は、単一の撮像素子に
より同一被写体の露光量の異なる2回の撮影を行って得
られる2つの撮像信号の合成を行うことによって、拡大
された広ダイナミックレンジ画像を得るようにした機能
を有する電子カメラにおいて、前記2回の撮影時におけ
るレンズの絞り値を固定としたことを特徴とするもので
ある。このようにレンズの絞りを固定して露光量の異な
る2回の撮影を行うことにより、被写界深度の等しい2
つの撮像信号を得ることができる。
【0027】請求項9記載の発明は、請求項8記載の電
子カメラにおいて、露出設定手段を備え、撮影に先立っ
て前記露出設定手段により求められた絞り値及び/又は
シャッタ速は、露光量の大なる撮像信号を得るための撮
影時に用い、露光量の小さい撮像信号を得るための撮影
時の絞り値及び/又はシャッタ速は、予め設定された2
回の撮影における露光量比に対応するように設定するも
のである。また請求項10記載の発明は、請求項9記載の
電子カメラにおいて、前記露出設定手段は、撮像素子と
は別個に設けた測光素子の測光出力に基づいて露出値を
設定するように構成するものである。また請求項11記載
の発明は、請求項9記載の電子カメラにおいて、前記露
出設定手段は、撮像素子の撮像信号に基づいて露出値を
設定するように構成するものである。このように露出設
定手段を備え、該露出設定手段により求められた絞り値
を固定して2回の撮影に用いることにより、被写界深度
が等しく、最適露出の撮像信号を得ることができる。
【0028】請求項12記載の発明は、単一の撮像素子に
より同一被写体の露光量の異なる2回の撮影を行って得
られる2つの撮像信号の合成を行うことによって、拡大
された広ダイナミックレンジ画像を得るようにした機能
を有する電子カメラにおいて、前記合成を行う前の露光
量の異なる2つの撮像信号に対して、ホワイトバランス
補正値を等しく設定してホワイトバランス補正を行うこ
とを特徴とするものである。このように、合成を行う前
の露光量の異なる2つの撮像信号に対して、ホワイトバ
ランス補正値を等しく設定してホワイトバランス補正を
行うことにより、ホワイトバランスの違いによる偽色の
生じない広ダイナミックレンジの合成画像を得ることが
できる。
【0029】請求項13記載の発明は、請求項12記載の電
子カメラにおいて、ホワイトバランス設定手段を備え、
撮影に先立って前記ホワイトバランス設定手段により求
められたホワイトバランス補正値を前記ホワイトバラン
ス補正に用いることを特徴とするものである。このよう
にホワイトバランス設定手段により求められたホワイト
バランス補正値を用いることにより、更に高精度でホワ
イトバランスの違いによる偽色の発生のない合成画像を
得ることが可能となる。
【0030】請求項14記載の発明は、請求項12記載の電
子カメラにおいて、前記ホワイトバランス補正に用いる
補正値は、前記合成を行う前の撮像信号に基づいて設定
されることを特徴とするものである。このように合成を
行う前の撮像信号に基づいてホワイトバランス補正値を
設定することにより、より高精度でホワイトバランス補
正された合成画像を得ることができる。
【0031】請求項15記載の発明は、請求項12記載の電
子カメラにおいて、前記ホワイトバランス補正に用いる
補正値は、前記合成を行う前の露光量の異なる2つの撮
像信号のうち、露光量の大なる撮像信号に基づいて設定
されることを特徴とするものである。一般にホワイトバ
ランス補正は、主体となる部分において行われる必要が
あるが、主体となる部分は露光量の大なる撮像信号に含
まれている可能性が大きい。したがって、露光量の大な
る撮像信号に基づいてホワイトバランス補正値を設定す
ることにより、効率的にホワイトバランス補正された合
成画像を得ることができる。
【0032】請求項16記載の発明は、単一の撮像素子に
より同一被写体の露光量の異なる2回の撮影を行って得
られる2つの撮像信号の合成を行うことによって、拡大
された広ダイナミックレンジ画像を得るようにした機能
を有する電子カメラにおいて、前記合成された広ダイナ
ミックレンジ画像に対してホワイトバランス補正を行う
ように構成するものである。このように合成画像に対し
てホワイトバランス補正を行うことにより、効率的にホ
ワイトバランスの違いによる偽色の発生のない広ダイナ
ミックレンジ画像を得ることができる。
【0033】請求項17記載の発明は、請求項16記載の電
子カメラにおいて、ホワイトバランス設定手段を備え、
撮影に先立って前記ホワイトバランス設定手段により求
められたホワイトバランス補正値を前記ホワイトバラン
ス補正に用いることを特徴とするものである。このよう
にホワイトバランス設定手段により求められたホワイト
バランス補正値を用いることにより、効率的に且つ高精
度にホワイトバランスの違いによる偽色の発生のない合
成画像を得ることができる。
【0034】請求項18記載の発明は、請求項16記載の電
子カメラにおいて、前記ホワイトバランス補正に用いる
補正値は、前記合成された広ダイナミックレンジ画像に
基づいて設定されることを特徴とするものであり、また
請求項19記載の発明は、請求項16記載の電子カメラにお
いて、前記ホワイトバランス補正に用いる補正値は、前
記合成を行う前の撮像信号に基づいて設定されることを
特徴とするものである。このようにホワイトバランス補
正値を設定することにより、効率的に且つ高精度にホワ
イトバランス補正された広ダイナミックレンジ合成画像
を得ることができる。
【0035】請求項20記載の発明は、請求項19記載の電
子カメラにおいて、前記ホワイトバランス補正に用いる
補正値は、前記合成を行う前の露光量の異なる2つの撮
像信号のうち、露光量の大なる撮像信号に基づいて設定
されることを特徴とするものである。このように露光量
の大なる撮像信号に基づいてホワイトバランス補正値を
設定することにより、より効率的にホワイトバランス補
正された広ダイナミックレンジ合成画像を得ることがで
きる。
【0036】請求項21記載の発明は、単一の撮像素子に
より同一被写体の露光量の異なる2回の撮影を行って得
られる2つの撮像信号の合成を行うことによって、拡大
された広ダイナミックレンジ画像を得るようにした機能
を有する電子カメラにおいて、ゲインコントロール手段
を備え、前記2つの撮像信号に対する前記ゲインコント
ロール手段におけるゲイン値を、それぞれ異なる値に設
定するように構成するものである。このようにゲインコ
ントロール手段により各撮像信号に対応したゲイン値を
設定することにより、露光量比に高精度に適合した2つ
の撮像信号を容易に生成することが可能となる。
【0037】請求項22記載の発明は、請求項21記載の電
子カメラにおいて、前記2つの撮像信号に対するゲイン
値は、該2つの撮像信号の露光量比が予め設定された露
光量比に対応するように設定されることを特徴とするも
のである。このように構成することにより、撮影時のシ
ャッタ速が予め設定されている露光量比に高精度で対応
できない場合でも、ゲイン値を調整して容易に露光量比
に高精度に適合した2つの撮像信号を生成することがで
きる。
【0038】請求項23記載の発明は、単一の撮像素子に
より同一被写体の露光量の異なる2回の撮影を行って得
られる2つの撮像信号の合成を行うことによって、拡大
された広ダイナミックレンジ画像を得るようにした機能
を有する電子カメラにおいて、絞り制御手段を備え、該
絞り制御手段によるレンズの絞り値を変えて、前記露光
量の異なる2つの撮像信号を生成することを特徴とする
ものである。このように構成することにより、同一の電
荷蓄積時間で異なる露光量の2つの撮像信号を容易に生
成することができる。
【0039】請求項24記載の発明は、請求項23記載の電
子カメラにおいて、レンズの周辺減光補正手段を備え、
前記絞り制御手段によるレンズの絞り値を変えて生成し
た前記露光量の異なる2つの撮像信号に対して、異なる
レンズの絞り値に基づき発生する周辺減光の補正を行う
ように構成するものである。絞り制御手段によるレンズ
の絞り値を変えて露光量の異なる2つの撮像信号を生成
すると、異なる絞り値により異なる周辺減光が発生し、
合成画像に偽色が生じるが、レンズの周辺減光補正手段
を設けて異なるレンズの周辺減光の補正を行うことによ
り、周辺減光の違いにより生じる偽色の発生のない合成
画像を得ることができる。
【0040】請求項25記載の発明は、請求項23又は24記
載の電子カメラにおいて、閃光発光手段を備え、前記露
光量の異なる2回の撮影時に等しい発光量の閃光発光を
行い、前記絞り制御手段によるレンズの絞り値を変え
て、前記露光量の異なる2つの撮像信号を生成すること
を特徴とするものである。このように構成することによ
り、閃光発光量の制御を行う必要がなくなり、また閃光
発光と周囲光の露光量比が等しくなるようにすることが
可能となる。
【0041】請求項26記載の発明は、露光量の異なる複
数のカラー画像信号を合成して広ダイナミックレンジの
カラー画像を形成するカラー画像合成手段を備えた電子
カメラにおいて、前記複数のカラー画像信号に対してそ
れぞれの信号レベルに対応して重みを付ける重み付け手
段と、重み付けされた複数のカラー画像信号を加算する
手段とを備え、前記重み付け手段は、前記複数のカラー
画像信号における各色信号に対して、それぞれ同じ重み
係数を設定していることを特徴とするものである。この
ように複数のカラー画像信号における各色信号に対し
て、それぞれ同じ重み係数を設定して重み付け加算する
ことにより、偽色や擬似輪郭の生じない広ダイナミック
レンジのカラー合成画像を形成することができる。
【0042】
【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、本発明を適用する電子カメラの基本的な全体
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、被写体光が入力さ
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からの信号を映像データとして処
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からの撮像信号等を用いて、
フォーカスを制御するためにAF情報を取り出すAF検
波回路、露出を制御するためにAE情報を取り出すAE
検波回路及びホワイトバランスを設定するためにAWB
情報を取り出すAWB検波回路であり、このAF,A
E,AWB検波回路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A
E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。
【0043】9はデータ量を圧縮処理する圧縮回路(J
PEG)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、これらは映像データの色処理
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、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
制御にしたがって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、AE情報によりCPU8を介
して制御される。20はCPUの入力キーで、各種撮影モ
ードの設定、トリガースイッチの駆動等が行えるように
なっている。
【0044】次に、このように構成されている電子カメ
ラにおいて、露光量の異なる2つの撮像信号を読み出し
合成することによって、拡大された広ダイナミックレン
ジ画像を得る手法における、本発明にかかる具体的な第
1の実施の形態について説明する。先に説明した特開平
4−207581号公報に開示されている従来例におい
ては、図2に示すように、露光量の小さい撮像信号を得
るための第1の撮影は、CCD撮像素子の電子シャッタ
機能を用いて行い、露光量の大きい撮像信号を得るため
の第2の撮影は、遮光手段(シャッタ)を用いて行うよ
うにしている。なお、図2において、は第1の撮影、
は第2の撮影、VDは垂直同期信号、T2 は第2の撮
影の電荷蓄積時間を示している。
【0045】これに対して、本発明の第1の実施の形態
においては、図3に示すように、露光量の小さい撮像信
号を得るための第1の撮影は、従来例と同様にCCD
撮像素子の電子シャッタ機能を用いて行うが、露光量の
大きい撮像信号を得るための第2の撮影のCCD撮像
素子の電荷蓄積時間T2 が、CCD撮像素子の全画素読
み出しに要する時間(通常1垂直同期信号期間)T0
りも長く設定される場合(この設定は被写体の態様に応
じて行われる)、CCD撮像素子の電子シャッタ機能を
用いて露光量の大きい撮像信号を生成するように構成す
るものである。
【0046】すなわち、この露光量の大きい撮像信号を
得るためのCCD撮像素子の電荷蓄積時間の終了時点で
は、露光量の小さい撮像信号の読み出し動作が完了して
いるので、この露光量の大きい撮像信号を得るための電
荷蓄積時間の設定に電子シャッタ機能を用いることが可
能となり、このように電子シャッタ機能を用いることに
より、遮光手段を用いた場合よりも、電荷蓄積時間を高
精度に制御することができ、2つの撮像信号の露光量比
を正確に設定することが可能となる。なお、上記CCD
撮像素子及び遮光手段等の動作は、全てCPUからの制
御信号によって制御されるようになっている。
【0047】次に、第2の実施の形態について説明す
る。電子カメラにおいて遮光手段を備えている場合、通
常遮光手段を開状態にして使用されており、電荷蓄積時
間を設定して撮影する場合は、遮光手段を閉状態とする
ことによって蓄積時間を設定するようにしている。な
お、電荷蓄積時間の開始は、電子シャッタと同様にCC
D撮像素子へシャッタパルスを印加し不要電荷を排出し
て光電変換を開始することにより行う。したがって、遮
光手段としてフォーカルプレーンシャッタを用いた場合
は、後幕のみが動作して電荷蓄積時間を設定することに
なるが、後幕の動きにより、図4に示すように、CCD
撮像素子の受光面21においては、その位置(例えば先端
と後端)により各画素の電荷蓄積時間に差異が生じ、そ
れに伴い撮像信号には一定の傾きのシェーディング22の
発生が避けられない。なお、図4において、シャッタ位
置A,Bは後幕の先端部の位置を示している。
【0048】本実施の形態においては、この点を解消す
るため、前記傾きの逆数の特性をもつシェーディング補
正手段を設け、シェーディング補正を行うものである。
なお、このシェーディング補正手段は、カメラ信号処理
回路中等に設けられ、信号処理によりシェーディング補
正が行われる。
【0049】次に、第3の実施の形態について説明す
る。この実施の形態は、電荷蓄積時間の設定を行う遮光
手段としてフォーカルプレーンシャッタを用いた場合
に、シェーディングの発生を阻止できるようにしたもの
である。すなわち、図5に示すように、まずCCD撮像
素子の電子シャッタ機能を用いて露光量の小さい第1の
撮影を行い、第1の撮像信号を生成する。そして、上
記電子シャッタ動作の終了直後に、一旦CCD撮像素子
への電荷蓄積動作を停止させる。これは不要電荷の排出
動作を継続させることなどにより行われる。この電荷蓄
積の停止期間t1 に、フォーカルプレーンシャッタの先
幕及び後幕の両方の幕を使える状態にするため、フォー
カルプレーンシャッタのシャッタチャージを行う。そし
てシャッタチャージの完了後、CCD撮像素子の電荷蓄
積動作を開始させ、次いでフォーカルプレーンシャッタ
の、両方の幕が動作する通常のシャッタ動作を行わせ
て、露光時間(実際の電荷蓄積時間)t2 の制御を行っ
て第2の撮影を行い、第2の撮像信号を生成する。こ
の第2の撮像信号は、通常のフォーカルプレーンシャッ
タ動作により得られるものであるから、シェーディング
の発生はなく、したがって、シェーディング補正手段も
不要となる。なお、図5において、A,Bは後幕の先端
部の位置(図4のA,Bに対応する位置)を示してい
る。
【0050】次に、第4の実施の形態について説明す
る。この実施の形態は、図6に示すように、CCD撮像
素子1とは別個の測光素子31をCCD撮像素子1の近傍
に配設し、1回目の撮影時に前記測光素子31により測定
された実測露光量に基づいて、予め設定された2回の撮
影における露光量比に対応するように、2回目の撮影時
におけるCCD撮像素子1の電荷蓄積時間を設定するよ
うに構成するものである。
【0051】すなわち、2回の撮影における露光量比
は、予め例えば1:8又は1:16に設定されている。そ
こで撮影に先立って求められたAE値の1/8又は1/
16の露光量となるように、電荷蓄積時間を設定して、図
7に示すように1回目の撮影を行い、第1の撮像信号
を生成する。その際、測光素子31により実際の露光量を
測定する。そして、その実測露光量に基づいて、予め設
定されている2回の撮影における露光量比(例えば1:
8又は1:16)に対応するように、2回目の撮影時にお
けるCCD撮像素子の電荷蓄積時間を設定して、2回目
の撮影を行い第2の撮像信号を生成する。そして、2
つの撮像信号を合成処理して広ダイナミックレンジ画像
を形成する。この場合、測光素子により測定された実測
露光量に基づいて2回目の撮影における電荷蓄積時間
を設定するようにしているので、2つの撮像信号の実際
の露光量比を高精度に制御することができる。
【0052】次に、第5の実施の形態について説明す
る。この実施の形態は、ストロボを併用して撮影を行う
場合のストロボ発光タイミングを適切にして、合成画像
における偽色の発生を極力阻止できるようにしたもので
ある。すなわち、図8に示すように、ストロボを1回目
の撮影における電荷蓄積時間の後半t3 のタイミング
及び2回目の撮影の電荷蓄積時間の前半t4 のタイミ
ングの、いずれか一方又は両方のタイミングで発光させ
るように構成するものである。
【0053】これにより、2回の撮影において時間差が
生じるのは避けられないが、これを最小限に抑え、合成
画像における偽色の発生を極力低減することができる。
また、時間差を小さくすることにより、手ぶれの影響も
低減することができる。
【0054】次に、第6の実施の形態について説明す
る。この実施の形態もストロボ発光を用いて露光量の異
なる2つの撮像信号を生成するものであるが、実際のス
トロボの発光量にはばらつきがあるので、測光素子を用
いて発光量比を実測し、その発光量比に対応して露光量
比を設定するようにしたものである。すなわち、図9に
示すように、CCD撮像素子1の近傍に測光素子31を配
設し、ストロボ機構19により2回の撮像時の両方の撮影
において発光させる。この2回のストロボ発光量は、予
め設定される露光量比、例えば1:8又は1:16になる
ように設定され、図10に示すように、1回目の撮影時の
後半のタイミング及び2回目の撮影時の前半のタイミン
グで発光される。しかしながら、実際のストロボ発光に
はばらつきがあるので、前記測光素子31により2回のス
トロボ発光量比を測定し、その実測発光量比に対応する
ように、2回目の撮影時における電荷蓄積時間を設定す
る。これにより、ストロボ発光を用いて2つの露光量の
異なる撮像信号を生成する場合においても、ストロボ発
光にばらつきがあってもストロボ発光量比に対応させて
露光量比を高精度に制御することができる。なお、この
場合、2つの撮像信号の合成処理は、実測発光量比に対
応する露光量比に基づいて行われる。
【0055】次に、第7の実施の形態について説明す
る。一般に、ストロボ発光には余剰発光が伴う。すなわ
ち、図11の(A)に示すように、ストロボ発光は発光停
止後も余剰発光が伴い山なりの形状となるが、これを積
分値で表すと図11の(B)に示すように飽和して行く形
状となる。この余剰発光による発光量の誤差は発光量が
小さいほど、その割合が大きく現れる。そこで、本実施
の形態においては、2回の発光のうち、1回目の小発光
のときには、発光停止タイミング(発光停止信号のタイ
ミング)とCCD撮像素子の電子シャッタ動作の終了タ
イミングとを同じにして、露光量比の設定に余剰発光の
影響をなくすようにするものである。
【0056】次に、第8の実施の形態について説明す
る。この実施の形態は、2つの露光量の異なる撮像信号
を生成するときに、2回の撮影時にレンズの絞り値を一
定にして、被写界深度の等しい撮像信号を得るようにす
るものである。これにより、ピントの合っている画像と
合っていない画像を合成することで生じる偽色を防ぐこ
とができる。
【0057】絞り値としては、撮影に先立って露出設定
手段によって求められた最適絞り値とシャッタ速におけ
る絞り値を用いる。そして、上記最適絞り値とシャッタ
速は、露光量の大なる撮像信号の撮影時に用い、露光量
の小さな撮像信号の撮影時には、上記同一の絞り値を用
い、シャッタ速は予め設定されている露光量比に対応さ
せて設定する。
【0058】また、露出設定手段において最適絞り値及
びシャッタ速を求める際の測光は、CCD撮像素子を用
いて行ってもよいし、またCCD撮像素子とは別個に設
けた外部測光素子を用いて行ってもよい。
【0059】次に、第9の実施の形態について説明す
る。この実施の形態は、2つの異なる露光量の撮像信号
を生成し合成する場合、合成を行う前の2つの撮影信号
に対して、同一のホワイトバランス補正値を用いてホワ
イトバランス補正を行うものである。これにより合成画
像における偽色の発生を防止することができる。
【0060】そして、上記ホワイトバランス補正に用い
る補正値としては、撮影に先立ってホワイトバランス設
定手段により求められたホワイトバランス補正値を用
い、合成を行う前の2つの撮像信号に対してホワイトバ
ランス補正を行う。また、ホワイトバランス補正値は、
実際に求められた2つの撮像信号に基づいて設定しても
よい。
【0061】また、一般にホワイトバランスは画像の主
被写体となる部分において設定する必要があり、画像の
主被写体となる部分は大なる露光量の撮像信号に含まれ
ている可能性が大きい。したがって、ホワイトバランス
補正値を2つの撮像信号のうち、大なる露光量の撮像信
号に基づいて求めることにより、効率的にホワイトバラ
ンス補正値を求めることができ、主被写体のホワイトバ
ランスを最適にして合成処理を行うことができる。
【0062】次に、第10の実施の形態について説明す
る。この実施の形態では、合成処理を行う前の2つの露
光量の異なる撮像信号に対して、それぞれホワイトバラ
ンスの補正を行うのではなく、合成処理後の画像に対し
てホワイトバランスの補正を行うように構成するもので
ある。これにより、効率的にホワイトバランスの補正を
行うことができる。そして、この場合に用いるホワイト
バランス補正値も、撮影に先立ってホワイトバランス設
定手段により求められたホワイトバランス補正値でもよ
いし、また合成を行った後の画像に基づいて求めたもの
でもよい。また合成を行う前の2つの撮像信号に基づい
て設定したものでもよく、またこの場合は、合成を行う
前の2つの撮像信号のうち、露光量を大きい撮像信号に
基づいてホワイトバランス補正値を設定してもよい。
【0063】次に、第11の実施の形態について説明す
る。通常、露光量の異なる2つの撮像信号はゲインを固
定して合成処理を行うが、かかる合成処理を行う電子カ
メラにおいて、例えば1:8の露光量比で撮影して2つ
の撮像信号を生成する場合、1/4:1/32のシャッタ
速比が必要となるが、シャッタ機構においては通常1/
4,1/8,1/15,1/30,1/60,1/125,1/25
0,1/500 ・・・・・のシャッタ速を備えており、1/
4:1/30のシャッタ速で対応させると、正確な露光量
比の撮像信号を生成することはできない。
【0064】そこで、本実施の形態においては、図12に
示すように、アンプ4の後段にゲインコントロール手段
35を設け、2つの露光量の異なる撮像信号に対して、そ
れぞれ異なるゲイン値を設定できるように構成するもの
である。そして、その際、2つの撮像信号の露光量比が
予め設定された露光量比(画像合成比)に対応するよう
に、2つの撮像信号に対するゲイン値を設定する。これ
により、シャッタ速が露光量比に正確に適合できない場
合でも、例えば、上記例示の場合では1/30のシャッタ
速で撮影した撮像信号のゲイン値を変えて、1/32のシ
ャッタ速で撮影した場合と等価な撮像信号を得ることが
でき、高精度で露光量比に設定された2つの撮像信号を
生成することができる。
【0065】次に、第12の実施の形態について説明す
る。この実施の形態では、2つの露光量の異なる撮像信
号を生成する際に、電荷蓄積時間は一定にしておいてレ
ンズの絞り値を変えて、露光量の異なる撮像信号を生成
するように構成するものである。これにより、電荷蓄積
時間を高精度に制御することなく予め設定された露光量
比の撮像信号を得ることができる。
【0066】この際、レンズの絞り値を変えることによ
り、周辺減光(画角のCOS の4乗に比例して照度が低下
する現象)の度合いが変化する。この周辺減光を除去す
るために、図13に示すように、絞り制御回路41による絞
り制御に対応させて周辺減光を補正するための周辺減光
補正回路42を配設する。これにより、レンズ絞り値の変
化により生じる周辺減光を補正することができる。
【0067】また、図13に示すように、ストロボ発光を
用いて2つの露光量の異なる撮像信号を生成する場合に
も、発光量の等しい2回の発光を行わせ、レンズの絞り
値を変えて露光量の異なる撮像信号を生成する。これに
より、ストロボの発光量を精度よく制御する必要がな
く、ストロボ発光量比と周囲光の露光量比とを等しく設
定することができる。
【0068】次に、第13の実施の形態について説明す
る。この実施の形態は、2つの露光量の異なる撮像信号
を合成して広ダイナミックレンジの合成画像を形成する
際における画像の合成手法に関するものである。
【0069】先に述べたように、特開平6−14122
9号公報開示の画像合成手法は、基本的には露光量の大
なる撮像信号における飽和した部分を、露光量の小さな
撮像信号で置き換え、その置き換えに際して、露光量比
によるゲイン補正を行って、線形で広ダイナミックレン
ジの合成画像信号を得るようにしているものであるが、
その合成処理時に、傾斜重み係数をもたせることによっ
て、オーバーラップするような滑らかな切り換えが行わ
れるようにしている。
【0070】しかしながら、カラー画像信号にこの手法
を単純に適用した場合、次のような問題点が生じる。す
なわち、図14に示すように、輝度に対して出力レベルが
異なるG,R信号があるとし、そして、 100%というレ
ベルを決めて上記のような重み係数で合成した場合に
は、実際には素子のばらつきにより、露光量比に対応さ
せて合成処理を行っても、線形の合成出力が得られない
場合が多い。なお図14において実線がG,R信号の合成
画像データを示しており、図示の場合は露光量の小さい
画像データが露光量比よりも実際のレベルが小さいこと
を示している。このような場合に、線形性がくずれてい
る部分の範囲αにおいて、G信号とR信号の比率が変わ
ってくるので、色が正しく再現されず偽色となって現れ
る。上記公報開示のものにおいては、この点については
何も考慮がなされていない。
【0071】これに対して、特開平7−131708号
公報においては、実際に合成するときの露光量の大なる
撮像信号と露光量の小なる撮像信号の合成比率を、実際
の画像データから求めたものを用いて合成する手法が開
示されており、この合成手法を適用すれば、基本的には
前記特開平6−141229号公報開示の手法における
問題点は解消される。
【0072】しかしながら、この特開平7−13170
8号公報開示の合成手法に対して、ストロボ発光を適用
した場合には、次のような問題点が生じる。すなわち、
ここで、ストロボ発光撮影のシーンとして、図15に示す
ように、室内の左側に壁があって該壁に対してストロボ
を発光させた場合、ストロボ光に対して手前が明るく奥
へ行くほど暗くなるという輝度のグラデーションが生じ
るような態様を考える。このような態様において、周辺
光は一定レベルと仮定し、ストロボを発光させて長時間
露光(露光量大)で撮影した場合、位置に対する画像デ
ータのレベルの様子は、図16の(A)の模式図に示すよ
うに表される。一方、露光量及びストロボ発光量の比率
(例えば1:4)を変えて短時間露光(露光量小)で撮
影した場合は、図16の(B)において点線で示すような
画像データとなり、この画像データのゲイン補正(例え
ば4倍)したものが実線で示すように表される。
【0073】このゲイン補正した周辺光レベルは、図16
の(A)に示した長時間露光における周辺光レベルと同
じになる。しかし、ストロボ光は実際には正確な比率
(例えば1:4)で発光させることは困難で、ばらつき
が生じる。この図示例では、短時間露光におけるストロ
ボ発光量が多めの場合を示している。このような図16の
(A),(B)に示した長時間露光の撮像信号と短時間
露光の撮像信号を合成した場合、図17に示すように、周
辺光に依存している部分は正しく合成されるが、ストロ
ボ光のグラデーションが生じている部分では、発光量比
のばらつきにより、図示のように合成画像に輝度の段差
が生じてしまう。この段差部分では擬似輪郭が発生し、
壁などで滑らかに輝度が変化する場合でも輪郭があるよ
うに合成されてしまうという問題がある。
【0074】そこで、本実施の形態では、このような問
題点を解消しようとするもので、長時間露光(露光量
大)の撮像信号におけるR,G,B色信号のいずれかの
色信号で飽和が生じて、短時間露光(露光量小)の信号
に置き換える状態が生じたとき、同時に全ての色信号に
対して同様に置き換えを行うようにし、そして置き換え
を行うときには、全ての色信号に同じ重み付けを行いな
がら加算処理して、置き換えを行うものである。
【0075】すなわち、図18に示すように、例えば長時
間露光のG信号が 100%の飽和レベルに達すると、重み
付け加算によりゲイン補正された短時間露光の信号に置
き換えられる。それと同時に、R信号も同じ重み係数を
用いてゲイン補正された短時間露光の信号に切り換え
る。その際、多少の誤差があっても全ての色信号に対し
て同じ重み係数を用いて切り換えを行うようにしている
ので、その切り換わり点で偽色が発生するという問題は
解消される。そして、重み係数を、先に示した特開平6
−141229号公報に開示されている重み係数(図23
参照)と同様に、切り換わり部分でオーバーラップする
ように変化させて滑らかに合成し、長時間露光の信号を
短時間露光の信号に置き換えることにより、図19に示す
ように合成信号においても、輝度変化が徐々に生じ、ス
トロボ発光を用いた場合でも擬似輪郭の発生を防止する
ことができる。
【0076】具体的な合成処理回路としては、図20に示
すように、CCD撮像素子1からの撮像信号をA/D変
換器5でA/D変換し、合成回路51で合成処理を行い、
圧縮回路52で圧縮処理して、出力系のダイナミックレン
ジに合わせるような動作を行わせるような構成のもので
あればよい。そして合成回路は、例えば図21に示すよう
に、長時間露光のカラー撮像信号における色信号RL ,
L , BL のうち、最大(輝度)のものを出力させる最
大値検出回路61と、この最大値検出回路61を介して出力
された最大値をもつ色信号の輝度に対応して重み係数を
発生させる重み係数発生回路62と、該重み係数発生回路
62で設定されたそれぞれ同一の重み係数を、長時間露光
のカラー撮像信号の各色信号RL , GL , BL 並びに短
時間露光のカラー撮像信号の各色信号RS , GS , BS
にそれぞれ乗じるための乗算器63,64と、重み係数を乗
じた各色信号を、色信号毎にそれぞれ加算する加算器65
とで構成される。なお、色信号RS , GS , BS は電荷
蓄積時間の違いによる信号レベルの違いを電荷蓄積時間
の比、又は実際の画像データから求めた係数でゲイン補
正した信号である。
【0077】このように構成された合成回路では、長時
間露光のカラー撮像信号の各色信号RL , GL , BL
うち最大値を有するものを、最大値検出回路61で検出し
て出力し、その検出出力された最大値の色信号の輝度値
に応じて、重み係数発生回路62で長時間露光及び短時間
露光の各色信号に対する重み係数を発生させ、長時間露
光の撮像信号の各色信号RL , GL , BL 及び短時間露
光の撮像信号の各色信号RS , GS , BS に対してそれ
ぞれ同一の重み付け係数を、乗算器63,64で乗算したの
ち、各重み付けされた色信号をそれぞれ加算器65で加算
し、広ダイナミックレンジのR, G, B合成信号を生成
する。なお、この実施の形態では色信号としてR, G,
B信号を用いて説明したが、これに限らず、補色系など
他の色信号に対しても、同様に適用することができる。
【0078】
【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記載の発明によれば、撮像素子の電子シャ
ッタ機能と遮光手段とを用いて露光量の異なる2つの撮
像信号を生成し合成して広ダイナミックレンジ画像を形
成する電子カメラにおいて、シェーディング補正手段を
設けているので、遮光手段の動作により生じるシェーデ
ィングを補正し、偽色の発生を防止することができる。
請求項2記載の発明によれば、遮光手段としてフォーカ
ルプレーンシャッタを用い、そのチャージ動作を電子シ
ャッタ動作終了直後に電荷蓄積動作を停止させて行い、
電荷蓄積動作を開始させてからシャッタ動作を開始させ
るように構成しているので、シェーディング補正手段を
設けることなくシェーディングのない合成画像を得るこ
とができる。請求項3記載の発明によれば、大なる露光
量の撮像信号を得るための電荷蓄積時間が全画素読み出
しに要する時間よりも長く設定される場合に、電子シャ
ッタ機能を用いて撮影するように構成しているので、露
光量の大なる撮影時における電荷蓄積時間を高精度で制
御することができる。
【0079】また請求項4記載の発明によれば、測光素
子により測定された1回目の撮影時の露光量に基づい
て、2回目の撮影時の電荷蓄積時間を設定するように構
成しているので、2つの撮像信号の露光量比を高精度で
制御することができる。請求項5記載の発明によれば、
閃光発光手段を1回目の撮影時の電荷蓄積時間の後半及
び2回目の撮影時の電荷蓄積時間の前半のタイミングの
いずれか一方又は両方のタイミングで発光させるように
構成したので、2つの撮像信号の生成時間差を短縮し、
生成時間差による2つの撮像信号の差が小さい画像を得
ることができる。請求項6記載の発明によれば、閃光発
光手段を2回の撮影時の両方の撮影において発光させ、
測光手段により測定された発光量比に基づき2回目の電
荷蓄積時間を設定するように構成しているので、閃光発
光手段を用いた場合においても、高精度で2つの撮像信
号の露光量比を制御することができる。請求項7記載の
発明によれば、閃光発光手段の小発光の停止タイミング
と撮像素子の電子シャッタ動作の終了タイミングとを同
じに設定しているので、小発光における余剰発光の影響
をなくして、高精度で撮像信号の露光量比を制御するこ
とができる。
【0080】また請求項8記載の発明によれば、レンズ
の絞りを固定して露光量の異なる2回の撮影を行うよう
に構成しているので、被写界深度の等しい2つの撮像信
号が得られ、ピントの合っている画像と合っていない画
像を合成することで生じる偽色を防ぐことができる。請
求項9,10,及び11記載の各発明によれば、露出設定手
段により求められた絞り値を固定して2回の撮影を行う
ように構成しているので、被写界深度が等しい最適露出
の撮像信号が得られる。
【0081】また請求項12記載の発明によれば、合成を
行う前の露光量の異なる2つの撮像信号に対してホワイ
トバランス補正値を等しく設定するように構成している
ので、ホワイトバランスの違いによる偽色の生じない広
ダイナミックレンジの合成画像を得ることができる。請
求項13記載の発明によれば、ホワイトバランス設定手段
により求められたホワイトバランス補正値を用いるよう
にしているので、更に高精度でホワイトバランスの違い
による偽色の発生のない合成画像を得ることができる。
請求項14記載の発明によれば、合成を行う前の撮像信号
に基づいてホワイトバランス補正値を設定するように構
成しているので、より高精度でホワイトバランス補正さ
れた合成画像を得ることができる。請求項15記載の発明
によれば、露光量の大なる撮像信号に基づいてホワイト
バランス補正値を設定するようにしているので、効率的
にホワイトバランス補正された合成画像を得ることがで
きる。
【0082】また請求項16記載の発明によれば、合成画
像に対してホワイトバランス補正を行うように構成して
いるので、効率的にホワイトバランスの違いによる偽色
の発生のない広ダイナミックレンジ合成画像を得ること
ができる。請求項17記載の発明によれば、合成画像に対
してホワイトバランス設定手段により求められたホワイ
トバランス補正値を用いてホワイトバランス補正を行う
ようにしているので、効率的に且つ高精度にホワイトバ
ランスの違いによる偽色の発生のない合成画像を得るこ
とができる。請求項18及び19記載の各発明によれば、合
成画像あるいは合成を行う前の撮像信号に基づいて設定
されたホワイトバランス補正値を用いて、合成画像に対
してホワイトバランス補正を行うようにしているので、
効率的に且つ高精度にホワイトバランス補正された合成
画像を得ることができる。請求項20記載の発明によれ
ば、合成画像に対して露光量の大なる撮像信号に基づい
て求められたホワイトバランス補正値を用いてホワイト
バランス補正を行うようにしているので、より効率的に
ホワイトバランス補正された合成画像を得ることができ
る。
【0083】また請求項21記載の発明によれば、ゲイン
コントロール手段により各撮像信号に対応したゲイン値
を設定するように構成しているので、露光量比に高精度
に適合した撮像信号を容易に生成することが可能とな
る。請求項22記載の発明によれば、2つの撮像信号に対
するゲイン値を、2つの撮像信号の露光量比が予め設定
された露光量比と等しくなるように設定しているので、
撮影時のシャッタ速が予め設定されている露光量比に高
精度に対応できない場合でも、ゲイン値の調整により露
光量比に高精度に適合した撮像信号を容易に生成するこ
とができる。
【0084】また請求項23記載の発明によれば、絞り制
御手段によるレンズの絞り値を変えて露光量の異なる2
つの撮像信号を生成するように構成しているので、同一
の蓄積時間で露光量の異なる撮像信号を容易に生成する
ことができる。請求項24記載の発明によれば、レンズの
周辺減光補正手段により、絞り値を変えて生成した露光
量の異なる2つの撮像信号に対して異なる周辺減光補正
を行うように構成しているので、絞り値を変えて生成し
た2つの撮像信号を合成しても、偽色の発生のない合成
画像を得ることができる。請求項25記載の発明によれ
ば、絞り値を変えることにより等しい閃光発光で露光量
の異なる2つの撮像信号を生成するようにしているの
で、閃光発光量の制御を行う必要がなく、閃光発光と周
囲光の露光量比を等しくすることが可能となる。
【0085】また請求項26記載の発明によれば、露光量
の異なる2つのカラー画像信号を合成して広ダイナミッ
クレンジのカラー合成画像を形成する際に、2つの露光
量の異なるカラー画像信号の各色信号に対して、それぞ
れ同じ重み付け係数を設定して重み付け加算するように
構成しているので、偽色が発生せず、且つ閃光発光を用
いた場合でも擬似輪郭の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する電子カメラの基本的な全体構
成を示すブロック構成図である。
【図2】従来の電子シャッタ機能と遮光手段を用いて露
光量の異なる2つの撮像信号を生成する態様を説明する
ためのタイミングチャートである。
【図3】本発明に係る電子カメラの第1の実施の形態に
おける露光量の異なる2つの撮像信号を生成する態様を
説明するためのタイミングチャートである。
【図4】露光量の異なる2つの撮像信号を生成する際
に、遮光手段を用いた場合の問題点を説明するための説
明図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態において、露光量の
異なる2つの撮像信号を生成する態様を説明するための
タイミングチャートである。
【図6】本発明の第4の実施の形態の主要部の構成を示
す概略ブロック図である。
【図7】図6に示した第4の実施の形態における動作を
説明するためのタイミングチャートである。
【図8】本発明の第5の実施の形態において、露光量の
異なる2つの撮像信号を生成する態様を説明するための
タイミングチャートである。
【図9】本発明の第6の実施の形態の主要部の構成を示
す概略ブロック図である。
【図10】図9に示した第6の実施の形態の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。
【図11】ストロボの余剰発光の態様を説明するための説
明図である。
【図12】本発明の第11の実施の形態の主要部の構成を示
す概略ブロック図である。
【図13】本発明の第12の実施の形態の主要部の構成を示
す概略ブロック図である。
【図14】従来の画像合成手法を用いて露光量の異なるカ
ラー画像信号を合成して広ダイナミックレンジ合成画像
を生成する場合に発生する問題点を説明するための説明
図である。
【図15】壁面に対してストロボ光を発光させた場合にグ
ラデーションが生じる態様を説明するための説明図であ
る。
【図16】図15に示した態様で発光量を変えてストロボを
発光させた場合の、位置に対する画像データのレベルの
変化及びそのゲイン補正の態様を示す図である。
【図17】図16に示した画像データを合成して合成画像を
生成した場合の問題点を説明するための説明図である。
【図18】本発明の第13の実施の形態におけるカラー合成
画像の合成された各色信号の態様を示す図である。
【図19】図15に示した態様の壁面空間にストロボを発光
させて、第13の実施の形態により合成処理した場合のカ
ラー合成画像信号を示す図である。
【図20】本発明の第13の実施の形態による合成処理を実
現するための構成を示す概略ブロック図である。
【図21】図20における合成回路の構成例を示す回路構成
図である。
【図22】従来の2つの露光量の異なる撮像信号を合成し
て広ダイナミックレンジ画像を形成する合成処理手段の
回路構成図である。
【図23】図22の合成処理手段における入力レベルに対す
る重みの特性を示す図である。
【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 7 AE,AF,AWB検波回路 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 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 21 CCD撮像素子の受光面 22 一定傾きのシェーディング 31 測光素子 35 ゲインコントロール手段 41 絞り制御回路 42 周辺減光補正回路 51 合成回路 52 圧縮回路 61 最大値検出回路 62 重み係数発生回路 63,64 乗算器 65 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 修 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電荷蓄積時間を制御して露光量を任意に
    制御できる電子シャッタ機能を有する単一の撮像素子
    と、該撮像素子の受光面を遮光する遮光手段を備え、前
    記撮像素子の電子シャッタ機能を用いて露光量の小さい
    撮像信号を生成したのち、遮光手段で撮像素子の電荷蓄
    積時間を制御して露光量の大きい撮像信号を生成し、両
    撮像信号を合成して拡大された広ダイナミックレンジ画
    像を得るようにした電子カメラにおいて、前記遮光手段
    による撮像素子の電荷蓄積時間の制御は、遮光手段の開
    状態から閉状態への動作により行われ、該遮光手段の前
    記動作による撮像素子の各画素の電荷蓄積時間の差異に
    より生じるシェーディングを補正するためのシェーディ
    ング補正手段を備えていることを特徴とする電子カメ
    ラ。
  2. 【請求項2】 電荷蓄積時間を制御して露光量を任意に
    制御できる電子シャッタ機能を有する単一の撮像素子
    と、該撮像素子の受光面を遮光する遮光手段を備え、前
    記撮像素子の電子シャッタ機能を用いて露光量の小さい
    撮像信号を生成したのち、遮光手段で撮像素子の電荷蓄
    積時間を制御して露光量の大きい撮像信号を生成し、両
    撮像信号を合成して拡大された広ダイナミックレンジ画
    像を得るようにした電子カメラにおいて、前記遮光手段
    はフォーカルプレーンシャッタで構成され、該フォーカ
    ルプレーンシャッタは、前記撮像素子の電子シャッタ動
    作の終了直後に該撮像素子への電荷蓄積動作を停止させ
    た状態でシャッタチャージを行い、シャッタチャージ終
    了後撮像素子の電荷蓄積動作を開始させ、該電荷蓄積時
    間の制御を通常のフォーカルプレーンシャッタ動作で行
    うように構成したことを特徴とする電子カメラ。
  3. 【請求項3】 電荷蓄積時間を制御して露光量を任意に
    制御できる電子シャッタ機能を有する単一の撮像素子
    と、該撮像素子の受光面を遮光する遮光手段を備え、前
    記撮像素子から同一被写体の露光量の異なる2つの撮像
    信号を読み出し合成を行うことにより、拡大された広ダ
    イナミックレンジ画像を得るようにした電子カメラにお
    いて、露光量の大きい撮像信号を得るための撮像素子の
    電荷蓄積時間が、該撮像素子の全画素読み出しに要する
    期間よりも短く設定される場合は、撮像素子の電子シャ
    ッタ機能を用いて露光量の小さい撮像信号を生成したの
    ち、遮光手段で撮像素子の電荷蓄積時間を制御して露光
    量の大きい撮像信号を生成するようにし、露光量の大き
    い撮像信号を得るための撮像素子の電荷蓄積時間が、該
    撮像素子の全画素読み出しに要する期間よりも長く設定
    される場合は、前記遮光手段に代え、撮像素子の電子シ
    ャッタ機能を用いて露光量の大きい撮像信号を生成する
    ように構成したことを特徴とする電子カメラ。
  4. 【請求項4】 単一の撮像素子により同一被写体の露光
    量の異なる2回の撮影を行って得られる2つの撮像信号
    の合成を行うことによって、拡大された広ダイナミック
    レンジ画像を得るようにした機能を有する電子カメラに
    おいて、撮像素子とは別個の測光素子を備え、1回目の
    撮影時に前記測光素子により測定された露光量に基づい
    て、予め設定された2回の撮影における露光量比に対応
    するように、2回目の撮影時における撮像素子の電荷蓄
    積時間を設定するように構成したことを特徴とする電子
    カメラ。
  5. 【請求項5】 単一の撮像素子により同一被写体の露光
    量の異なる2回の撮影を行って得られる2つの撮像信号
    の合成を行うことによって、拡大された広ダイナミック
    レンジ画像を得るようにした機能を有する電子カメラに
    おいて、閃光発光手段を備え、該閃光発光手段を、1回
    目の撮影時における撮像素子の電荷蓄積時間の後半のタ
    イミング及び2回目の撮影時の撮像素子の電荷蓄積時間
    の前半のタイミングのいずれか一方又は両方のタイミン
    グで発光させるように構成したことを特徴とする電子カ
    メラ。
  6. 【請求項6】 撮像素子とは別個の測光素子を備え、前
    記閃光発光手段は2回の撮影時の両方の撮影において発
    光させ、前記測光手段により測定された2回の発光の発
    光量比に基づいて、2回目の撮影時における撮像素子の
    電荷蓄積時間を設定するように構成したことを特徴とす
    る請求項5記載の電子カメラ。
  7. 【請求項7】 前記撮像素子は、電荷蓄積時間を制御し
    て露光量を任意に制御できる電子シャッタ機能を備え、
    前記閃光発光手段は2回の撮影時の両方の撮影において
    発光させるように構成すると共に、該閃光発光手段の2
    回の発光のうち小発光のときには、該小発光の停止タイ
    ミングと撮像素子の電子シャッタ動作の終了タイミング
    とを同じに設定することを特徴とする請求項5記載の電
    子カメラ。
  8. 【請求項8】 単一の撮像素子により同一被写体の露光
    量の異なる2回の撮影を行って得られる2つの撮像信号
    の合成を行うことによって、拡大された広ダイナミック
    レンジ画像を得るようにした機能を有する電子カメラに
    おいて、前記2回の撮影時におけるレンズの絞り値を固
    定としたことを特徴とする電子カメラ。
  9. 【請求項9】 露出設定手段を備え、撮影に先立って前
    記露出設定手段により求められた絞り値及び/又はシャ
    ッタ速は、露光量の大なる撮像信号を得るための撮影時
    に用い、露光量の小さい撮像信号を得るための撮影時の
    絞り値及び/又はシャッタ速は、予め設定された2回の
    撮影における露光量比に対応するように設定することを
    特徴とする請求項8記載の電子カメラ。
  10. 【請求項10】 前記露出設定手段は、撮像素子とは別個
    に設けた測光素子の測光出力に基づいて露出値を設定す
    るように構成されていることを特徴とする請求項9記載
    の電子カメラ。
  11. 【請求項11】 前記露出設定手段は、撮像素子の撮像信
    号に基づいて露出値を設定するように構成されているこ
    とを特徴とする請求項9記載の電子カメラ。
  12. 【請求項12】 単一の撮像素子により同一被写体の露光
    量の異なる2回の撮影を行って得られる2つの撮像信号
    の合成を行うことによって、拡大された広ダイナミック
    レンジ画像を得るようにした機能を有する電子カメラに
    おいて、前記合成を行う前の露光量の異なる2つの撮像
    信号に対して、ホワイトバランス補正値を等しく設定し
    てホワイトバランス補正を行うことを特徴とする電子カ
    メラ。
  13. 【請求項13】 ホワイトバランス設定手段を備え、撮影
    に先立って前記ホワイトバランス設定手段により求めら
    れたホワイトバランス補正値を前記ホワイトバランス補
    正に用いることを特徴とする請求項12記載の電子カメ
    ラ。
  14. 【請求項14】 前記ホワイトバランス補正に用いる補正
    値は、前記合成を行う前の撮像信号に基づいて設定され
    ることを特徴とする請求項12記載の電子カメラ。
  15. 【請求項15】 前記ホワイトバランス補正に用いる補正
    値は、前記合成を行う前の露光量の異なる2つの撮像信
    号のうち、露光量の大なる撮像信号に基づいて設定され
    ることを特徴とする請求項14記載の電子カメラ。
  16. 【請求項16】 単一の撮像素子により同一被写体の露光
    量の異なる2回の撮影を行って得られる2つの撮像信号
    の合成を行うことによって、拡大された広ダイナミック
    レンジ画像を得るようにした機能を有する電子カメラに
    おいて、前記合成された広ダイナミックレンジ画像に対
    してホワイトバランス補正を行うように構成したことを
    特徴とする電子カメラ。
  17. 【請求項17】 ホワイトバランス設定手段を備え、撮影
    に先立って前記ホワイトバランス設定手段により求めら
    れたホワイトバランス補正値を前記ホワイトバランス補
    正に用いることを特徴とする請求項16記載の電子カメ
    ラ。
  18. 【請求項18】 前記ホワイトバランス補正に用いる補正
    値は、前記合成された広ダイナミックレンジ画像に基づ
    いて設定されることを特徴とする請求項16記載の電子カ
    メラ。
  19. 【請求項19】 前記ホワイトバランス補正に用いる補正
    値は、前記合成を行う前の撮像信号に基づいて設定され
    ることを特徴とする請求項16記載の電子カメラ。
  20. 【請求項20】 前記ホワイトバランス補正に用いる補正
    値は、前記合成を行う前の露光量の異なる2つの撮像信
    号のうち、露光量の大なる撮像信号に基づいて設定され
    ることを特徴とする請求項19記載の電子カメラ。
  21. 【請求項21】 単一の撮像素子により同一被写体の露光
    量の異なる2回の撮影を行って得られる2つの撮像信号
    の合成を行うことによって、拡大された広ダイナミック
    レンジ画像を得るようにした機能を有する電子カメラに
    おいて、ゲインコントロール手段を備え、前記2つの撮
    像信号に対する前記ゲインコントロール手段におけるゲ
    イン値を、それぞれ異なる値に設定するように構成され
    ていることを特徴とする電子カメラ。
  22. 【請求項22】 前記2つの撮像信号に対するゲイン値
    は、該2つの撮像信号の露光量比が予め設定された露光
    量比に対応するように設定されることを特徴とする請求
    項21記載の電子カメラ。
  23. 【請求項23】 単一の撮像素子により同一被写体の露光
    量の異なる2回の撮影を行って得られる2つの撮像信号
    の合成を行うことによって、拡大された広ダイナミック
    レンジ画像を得るようにした機能を有する電子カメラに
    おいて、絞り制御手段を備え、該絞り制御手段によるレ
    ンズの絞り値を変えて、前記露光量の異なる2つの撮像
    信号を生成するように構成したことを特徴とする電子カ
    メラ。
  24. 【請求項24】 レンズの周辺減光補正手段を備え、前記
    絞り制御手段によるレンズの絞り値を変えて生成した前
    記露光量の異なる2つの撮像信号に対して、異なるレン
    ズの絞り値に基づき発生する周辺減光の補正を行うよう
    に構成したことを特徴とする請求項23記載の電子カメ
    ラ。
  25. 【請求項25】 閃光発光手段を備え、前記露光量の異な
    る2回の撮影時に等しい発光量の閃光発光を行い、前記
    絞り制御手段によるレンズの絞り値を変えて、前記露光
    量の異なる2つの撮像信号を生成することを特徴とする
    請求項23又は24記載の電子カメラ。
  26. 【請求項26】 露光量の異なる複数のカラー画像信号を
    合成して広ダイナミックレンジのカラー画像を形成する
    カラー画像合成手段を備えた電子カメラにおいて、前記
    複数のカラー画像信号に対してそれぞれの信号レベルに
    対応して重みを付ける重み付け手段と、重み付けされた
    複数のカラー画像信号を加算する手段とを備え、前記重
    み付け手段は、前記複数のカラー画像信号における各色
    信号に対して、それぞれ同じ重み係数を設定しているこ
    とを特徴とする電子カメラ。
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