CN106134181B - 摄影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摄影装置，其放大动态范围并且能够消除透射率不同的分区之间的低亮度区域所产生的高低差。高亮度像素数算出部根据通过将调光元件的所有分区设定为高透射率的预摄影得到的预图像数据，计算出每个分区中具有第1亮度值以上的亮度值的高亮度像素数。主控制部将高亮度像素数为第1像素数以上的分区作为减光对象分区来确定。低亮度像素确定部在与减光对象分区对应的像素中确定具有第2亮度值以下的亮度值的低亮度像素。主控制部将已确定的低亮度像素作为增益校正对象来确定。增益校正部根据通过以将减光对象分区设定为低透射率的状态进行的本摄影得到的图像数据，对低亮度像素的像素信号值，以相应于高透射率与低透射率之比的增益值来进行增益校正。

Description

摄影装置
技术领域
本发明涉及一种具有用于放大成像元件的动态范围的调光元件的摄影装置。
背景技术
数码相机等摄影装置中，使用成像元件(CCD传感器或CMOS传感器等)并通过光电转换拍摄被摄体像生成图像数据。然而，成像元件与以往的银盐胶片相比动态范围(灰度再现性)较低，不能充分再现被摄体的灰度。例如，若对被摄体较暗的部分调整曝光，则被摄体较亮的部分的摄像信号的亮度值饱和而出现所谓的白斑。
因此，提出有具有多个分区且将每个分区中光的透射率可变的调光元件配置于成像元件的前面，并且降低与被摄体较亮的部分对应的分区的透射率来减光后进行拍摄而防止白斑(参考专利文献1、2)。由此，成像元件的动态范围被虚拟地放大。专利文献1中，作为调光元件使用电致变色(EC)滤波器。专利文献2中，作为调光元件使用液晶滤波器。
若将调光元件的分区设置在成像元件的每一像素，则能够以高精度地进行调光控制，但成像元件的像素数多，且需要用于控制与其数量匹配的分区的存储器或控制器等部件。因此，专利文献1及专利文献2中，对多个像素分配有一个分区，以减少分区数。
但是，当对多个像素分配一个分区时，若对每个分区控制透射率，则与一分区对应的多个像素的亮度值聚集而增减，因此透射率不同的分区之间产生像素的亮度上的高低差。
因此，专利文献1中记载有通过对透射率不同的分区的交界附近的像素信号值进行增益调整而使高低差不明显。专利文献2中，更具体地，记载有通过进行数字滤波器处理之一的低通滤波器处理来使高低差不明显。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-348439号公报
专利文献2:日本特开2001-333329号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
然而，一个分区内，有时不仅包含白斑区域(高亮度区域)，还包含不是白斑的区域(低亮度区域)，该低亮度区域也与白斑区域一同被减光而亮度降低。若该低亮度区域横跨透射率不同的分区之间，则产生亮度的高低差。专利文献1及专利文献2所记载的高低差校正处理是仅对分区之间的交界部分进行不明显的处理，因此不能消除分区之间的低亮度区域的高低差本身。
本发明的目的在于提供一种能够消除透射率不同的分区之间的低亮度区域中产生的高低差的摄影装置。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的，本发明的摄影装置具有多个分区且具备调光元件、成像元件、高亮度像素数算出部、控制部、低亮度像素确定部及增益校正部。对于调光元件，每个分区中光透射率在高透射率与低透射率之间可变。成像元件经由调光元件入射光且对各分区配置有多个像素。高亮度像素数算出部根据将分区均作为相同的透射率来通过成像元件获得的摄像信号，计算出每个分区具有第1亮度值以上的亮度值的高亮度像素的数量。控制部控制调光元件，且将高亮度像素的数量为第1像素数以上的分区设定为低透射率，将其他分区设定为高透射率。低亮度像素确定部对已设定为低透射率的分区确定具有第2亮度值以下的亮度值的低亮度像素。增益校正部对低亮度像素的像素信号值以相应于高透射率与低透射率之比的增益值来进行增益校正。
优选，低亮度像素确定部分别对与已设定为低透射率的分区相邻的多个分区，求出对应的像素的亮度分布的最大亮度值，因此将最大亮度值中最小的亮度值作为第2亮度值。此时优选，低亮度像素确定部将亮度分布的累积度数成为特定值的亮度值作为最大亮度值。
优选，增益校正部将第2亮度值除以增益值的值作为阈值时，以阈值以下的范围来取增益值，以大于阈值的范围来使用与第2亮度值反比例减少的增益函数进行增益校正。
具备错误像素数算出部，其当对设定为低透射率的分区进行增益校正时，计算出像素信号值达到可获得的灰度的上限值的低亮度像素的数量即错误像素数。优选，控制部将高亮度像素的数量为第1像素数以上且错误像素数为第2像素数以下的分区设定为低透射率。
优选，调光元件为聚合物网络型液晶装置。
具备设定ISO灵敏度的ISO灵敏度设定部。优选，控制部只在ISO灵敏度的设定值为一定值以下时控制调光元件。
可进行动画摄影及实时取景显示。优选，控制部以动画摄影及实时取景显示的执行状态来控制调光元件。
成像元件为每个像素从多种颜色信号中输出一种颜色信号的单板彩色方式。优选，每个像素具备将多种颜色信号转换为亮度值及色差值的亮度色差转换部。优选，高亮度像素数算出部根据亮度值计算出高亮度像素的数量。
增益校正部优选对低亮度像素的多种颜色信号分别进行增益校正。
优选，关于增益校正部，当对设定为低透射率的分区进行增益校正时，在低亮度像素的多种颜色信号值中的最小增益余量小于增益值的情况下，将增益值作为最小增益余量而进行增益校正。
优选，多个颜色信号为红色像素信号、绿色像素信号及蓝色像素信号。
发明效果
根据本发明，通过对与已设定为低透射率的分区对应的低亮度像素的像素信号值以相应于高透射率与低透射率之比的增益值来进行增益校正，因此能够消除透射率不同的分区之间的低亮度区域中产生的高低差。
附图说明
图1是数码相机的前侧立体图。
图2是数码相机的背面图。
图3是表示数码相机的电结构的框图。
图4是表示固体成像元件及调光元件的分区的图。
图5是说明DR放大模式时的摄影动作的流程图。
图6是表示预图像数据的图。
图7是表示减光对象分区的亮度分布的图。
图8是表示非减光对象分区的亮度分布的图。
图9是表示与非减光对象分区相邻的减光对象分区的亮度分布的图。
图10是表示作为增益校正对象的低亮度像素的确定顺序的流程图。
图11是对非减光对象分区与减光对象分区之间产生的高低差的校正进行说明的示意图。
图12是表示减光对象分区与相邻分区之间的关系的图。
图13是相邻分区中包含减光对象分区及非减光对象分区的例子的图。
图14是根据相邻分区的亮度分布说明确定第2亮度值的方法的图。
图15是说明使用增益函数的增益校正的图。
图16是表示因增益校正产生错误像素的例子的图。
图17是表示根据高亮度像素数及错误像素数确定减光对象分区的顺序的流程图。
图18是说明使用最小增益余量的增益校正的图。
图19是说明动画摄影模式下的摄像动作及显示动作的图。
具体实施方式
[第1实施方式]
图1及图2中，作为摄影装置的数码相机11具备相机主体12、透镜镜筒13、闪光灯发光部14、操作部15及显示部16。透镜镜筒13设置在相机主体12的前面且保持摄影透镜21。闪光灯发光部14设置在相机主体12的前面且拍摄时朝向被摄体进行闪光灯发光。
操作部15具有电源按钮17、释放按钮18及模式选择按钮19等，并且设置在相机主体12的上部。电源按钮17是在开启/关闭数码相机11的电源(未图示)时进行操作。释放按钮18在执行拍摄时进行操作。模式选择按钮19在切换数码相机11的动作模式时进行操作。
释放按钮18具有由S1开关及S2开关构成的二级行程开关式的开关(未图示)。对于数码相机11，若按下(半按压)释放按钮18而使S1开关成为开启状态，则进行自动对焦(AF；Auto Focus)动作及自动曝光(AE；Auto Exp osure)控制等摄影准备动作。若从该状态继续按下(全按压)释放按钮18而使S2开关成为开启状态，则数码相机11进行摄影动作。
数码相机11的动作模式有静止画摄影模式、动画摄影模式及回放模式等。静止画摄影模式中获取静止画。动画摄影模式中获取动画。回放模式中获取的各图像回放显示于显示部16。并且，静止画摄影模式中，可选择常规模式及动态范围(DR)放大模式。
显示部16由液晶显示器等构成，并且显示通过各种摄影模式获取的图像及用于进行各种设定的菜单画面。通过模式选择按钮19等，可进行ISO灵敏度等摄影条件的设定。模式选择按钮19等对应于ISO灵敏度设定部。
并且，当动作模式被设定为静止画摄影模式或动画摄影模式时，在执行拍摄为止的期间，显示部16显示实时取景图像。用户能够观察显示于显示部16的实时取景图像的同时确定构图。
并且，数码相机11上设置有用于装设后述的记录介质40(参考图3)的插槽(未图示)。
闪光灯发光部14根据由主控制部30(参考图3)的控制进行闪光灯发光动作。主控制部30根据从前述的操作部15输入的操作信号集中控制整个数码相机11。
图3中，在数码相机11内沿摄影透镜21的光轴LA依次设置有光圈22、调光元件23及固体成像元件24。光圈22由形成开口部的可动式的多个叶片构成，并通过改变开口部的大小调整入射于调光元件23的光量。
调光元件23由具有多个分区S(参考图4)的聚合物网络型液晶(PNLC:polymernetwork liquid crystal)滤波器构成。该调光元件23配置于固体成像元件24的光入射侧且对每个分区S调整(调光)入射于固体成像元件24的光量。即，固体成像元件24中入射通过调光元件23一部分被减光的被摄体像。
调光控制部25根据由主控制部30的控制，驱动调光元件23的各分区S来分别对每个分区S控制光透射率。对于各分区S，在非驱动时(以下，称为关闭)成为高透射率T1，在驱动时(以下，称为开启)成为低透射率T2。本实施方式中，设定为T1＝100％、T2＝50％。
固体成像元件24为单板彩色方式的CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)型图像传感器。如图4所示，固体成像元件24具有由以二维矩阵状排列的多个像素26构成的受光面。各像素26含有光电转换元件，并且对成像于受光面的被摄体像进行光电转换而输出像素信号。以下，将一帧量的像素信号称为摄像信号。
各像素26的光入射侧上相对于一个像素26设置有红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)这3色中的任一种颜色的滤色器(未图示)，并且分别输出一种颜色信号。设置有红色滤色器的像素26作为颜色信号输出红色像素信号Rs。设置有绿色滤色器的像素26作为颜色信号输出绿色像素信号Gs。设置有蓝色滤色器的像素26作为颜色信号输出蓝色像素信号Bs。
调光元件23的分区S排列成二维矩阵状，并且对一个分区S配置有多个像素26。各分区S中分别对应相同数量的像素26。主控制部30掌握像素26与分区S的对应关系。
并且，固体成像元件24具备噪声消除电路、自动增益控制器及A/D(Analog-to-Digital)转换电路等信号处理电路(均未图示)。噪声消除电路对摄像信号实施噪声消除处理。自动增益控制器将摄像信号的电平放大到适当的值。A/D转换电路将摄像信号转换为数字信号而从固体成像元件24输出。固体成像元件24以每个像素26输出像素信号Rs、Gs、Bs中的任一种。以下，将从固体成像元件24输出的一帧量的像素信号Rs、Gs、Bs称为RGB图像数据。像素信号Rs、Gs、Bs分别具有0～255的灰度宽度。
固体成像元件24根据通过模式选择按钮19选择的摄影模式由主控制部30进行驱动控制。主控制部30根据与通过模式选择按钮19选择的摄影模式相应的规定的摄影条件控制各部。
主控制部30与控制总线31及数据总线32连接。固体成像元件24与数据总线32连接。控制总线31及数据总线32上连接有存储器控制部33、数字信号处理部34、介质控制部35及显示控制部36。
存储器控制部33上连接有SDRAM等暂存用的存储器39。存储器控制部33将从固体成像元件24输出的RGB图像数据输入于存储器39来存储。并且，存储器控制部33将存储于存储器39的RGB图像数据输出至数字信号处理部34。
数字信号处理部34对从存储器39输入的RGB图像数据进行缺陷校正处理、去马赛克处理、伽马校正处理及白平衡校正处理等。去马赛克处理是指通过插值处理对一个像素生成一组像素信号Rs、Gs、Bs的处理。
并且，数字信号处理部34上设置有增益校正部41及YC转换部(亮度色差转换部)42。增益校正部41根据由主控制部30的控制进行驱动，且获取存储于存储器39的去马赛克处理后的RGB图像数据，并在每个像素中对像素信号Rs、Gs、Bs进行增益校正。数字信号处理部34将通过增益校正部41进行增益校正的RGB图像数据输入于存储器39来存储。
YC转换部42根据由主控制部30的控制进行驱动，且获取存储于存储器39的增益校正后的RGB图像数据，并进行以每个像素对像素信号Rs、Gs、Bs进行YC转换的YC转换处理。该YC转换处理中，生成以每个像素具有亮度值Y及色差值Cr、Cb的YC图像数据。数字信号处理部34将通过YC转换部42生成的YC图像数据输入于存储器39来存储。亮度值Y及色差值Cr、Cb分别具有0～255的灰度宽度。
介质控制部35控制对记录介质40的图像文件的记录及读出。记录介质40例如为内置闪光灯存储器等的存储卡。记录介质40中记录的图像文件的格式通过操作部15来设定。
当为静止画摄影模式时，作为图像文件例如以JPEG格式等来压缩YC图像数据的压缩图像数据记录于记录介质40。并且，当为动画摄影模式时，以MPEG-4格式等来压缩通过动画摄影获得的多帧的YC图像数据的动画数据记录于记录介质40。这些压缩处理是通过数字信号处理部34进行。另外，当为动画摄影模式时，除了图像之外还获取语音并进行记录，但本实施方式中，对语音的获取及记录有关的结构省略说明。
显示控制部36控制对前述显示部16的图像显示。显示控制部36将通过数字信号处理部34生成的YC图像数据转换为基于NTSC格式等的视频信号，并向显示部16输出图像。
主控制部30具有CPU及存放处理程序的内部存储器(均未图示)。主控制部30按照以处理程序来规定的摄影流程控制各部而进行摄影动作。
当为DR放大模式时，如图5所示，摄影动作以预摄影及本摄影为一组来进行。具体而言，预摄影中，调光元件23的所有分区S被关闭(高透射率T1)(S10)而拍摄被摄体像并获取RGB图像数据(S11)。该RGB图像数据转换为YC图像数据(以下，称为预图像数据PD)，并且根据预图像数据PD的亮度值Y，确定与被摄体像中的高亮度部分对应的分区S(以下，称为减光对象分区S1)(S12)。而且，从与减光对象分区S1对应的像素确定作为增益校正对象的低亮度像素(S13)。
本摄影中，减光对象分区S1被开启(S14)，进行被摄体像的拍摄，而获取RGB图像数据(S15)。该RGB图像数据在增益校正对象的低亮度像素进行增益校正后转换为YC图像数据(S16)。
以下，将不能作为减光对象分区S1来确定的其他分区S称为非减光对象分区S2。
当为常规模式时，调光元件23的所有分区S被关闭而只进行本摄影。
主控制部30中通过处理程序构成高亮度像素数算出部43及低亮度像素确定部44。高亮度像素数算出部43在DR放大模式时确定减光对象分区S1。低亮度像素确定部44确定作为增益校正对象的低亮度像素。
高亮度像素数算出部43对每个分区S将预图像数据PD的各亮度值Y与一定的阈值(第1亮度值)TH1进行比较，计算出具有第1亮度值TH1以上的亮度值Y的高亮度像素的数量(高亮度像素数)PH。主控制部30将各分区S的高亮度像素数PH与一定数(第1像素数)PN进行比较，将具有第1像素数PN以上的高亮度像素数PH的分区S作为减光对象分区S1来确定。第1亮度值TH1例如设定为灰度的代表值(128)。第1像素数PN例如设定为分区S内的总像素数的一半。
例如，如图6所示，当拍摄包含太阳及山的风景时，通过预摄影获得的预图像数据PD中包含太阳及其周围较亮的区域(高亮度区域)YH及山等较暗的区域(低亮度区域)YL。
图7示出有包含亮度值Y达到饱和值(Y＝255)的“白斑区域”的减光对象分区S1的亮度分布。亮度分布Doff为预摄影时的亮度分布。亮度分布Don为通过将减光对象分区S1设定为开启而进行本摄影获得的亮度分布。亮度分布Don通过基于减光对象分区S1的减光作用，相比亮度分布Doff，整体向低亮度侧移动。
图8示出有非减光对象分区S2的预摄影时的亮度分布Doff。对于该亮度分布Doff，高亮度像素数PH较少且不满足PN≤PH的关系，因此非减光对象分区不作为减光对象，在本摄影时保持关闭。
将减光对象分区S1设定为开启，并将非减光对象分区S2设定为关闭来进行本摄影，则不会出现白斑区域，因此固体成像元件24的动态范围被虚拟地放大。
减光对象分区S1中有与非减光对象分区S2相邻的分区(例如，图6中的减光对象分区S1’)。这种减光对象分区S1’中，不仅包含高亮度区域YH，还包含较多的低亮度区域YL。因此，如图9所示，减光对象分区S1’的预摄影时的亮度分布Doff中包含与高亮度区域YH对应的分布及与低亮度区域YL对应的分布。该低亮度区域YL横跨相邻的非减光对象分区S2。
将该减光对象分区S1’设定为开启来进行本摄影所获得的亮度分布Don，如图9所示，不仅与高亮度区域YH对应的分布向低亮度侧移动，而且与低亮度区域YL对应的分布也向低亮度侧移动。由此，通过本摄影获得的图像数据中，在减光对象分区S1’与非减光对象分区S2之间低亮度区域YL的亮度值上出现高低差。
图10示出作为增益校正对象的低亮度像素的确定流程。低亮度像素确定部44从预图像数据PD获取与减光对象分区S1对应的各像素的亮度值Y(S20)，并将各亮度值Y与一定的阈值(第2亮度值)TH2进行比较。而且，低亮度像素确定部44确定亮度值Y为第2亮度值TH2以下的低亮度像素(S21)。主控制部30将已确定的低亮度像素作为增益校正的对象来确定(S22)。在此，第2亮度值TH2，例如如图9所示满足TH2≤TH1的关系，但也可以满足TH2＞TH1的关系。
作为增益校正对象来确定的低亮度像素的增益校正，由增益校正部41来进行。增益校正部41根据式(1)～(3)，对各低亮度像素的像素信号Rs、Gs、Bs分别乘以增益值G而生成像素信号Rs’、Gs’、Bs’。该增益值G为高透射率T1与低透射率T2之比(即，G＝T1/T2)。本实施方式中，T1＝100％，T2＝50％，因此增益值G为“2”。
Rs’＝Rs×G……(1)
Gs’＝Gs×G……(2)
Bs’＝Bs×G……(3)
增益校正后的像素信号Rs’、Gs’、Bs’通过YC转换部42进行YC转换。通过该增益校正而前述的高低差被消除。
对此使用图11进行示意地说明。对于减光对象分区S1，在预摄影时为关闭，在本摄影时为开启，因此如图11(A)所示，减光对象分区S1的高亮度区域YH的亮度值，从亮度值YH0向亮度值YH1，仅降低与减光作用相应的量ΔYH。并且，减光对象分区S1的低亮度区域YL的亮度值，从亮度值YL0向亮度值YL1，仅降低与减光作用相应的量ΔYL。
另一方面，非减光对象分区S2，在预摄影时及本摄影时均为关闭，因此亮度值没有变化。因此，在减光对象分区S1的低亮度区域YL与非减光对象分区S2的低亮度区域YL之间产生与减光作用相应的量ΔYL的高低差。该高低差为相应于减光对象分区S1与非减光对象分区S2的光透射率比T1/T2的值。基于增益校正部41的增益校正是将光透射率比T1/T2作为增益值G而对亮度值YL1进行的，因此如图11(B)所示，前述的高低差被消除。
接着，对数码相机11的作用进行说明。若通过用户操作模式选择按钮19而动作模式被设定为静止画摄影模式或动画摄影模式，则在显示部16上进行实时取景图像的显示(以下，称为实时取景显示)。用户能够观察该实时取景显示的同时确定构图来进行拍摄。
例如，当静止画摄影模式下且选择DR放大模式时，若半按压之后全按压释放按钮18，则首先进行预摄影。该预摄影中，将所有分区S设定为关闭(光透射率为高透射率T1)来进行拍摄，并生成预图像数据PD。
通过高亮度像素数算出部43，根据预图像数据PD的亮度值Y，对每个分区S计算出高亮度像素数PH。通过主控制部30确定满足PH≥PN关系的分区S，并作为减光对象分区S1来确定。而且，通过低亮度像素确定部44，从与减光对象分区S1对应的像素中，满足Y≤TH2的像素作为低亮度像素来确定，并作为增益校正对象。
接着，进行本摄影。本摄影中，减光对象分区S1被设定为开启而进行拍摄。从拍摄所获得的RGB图像数据，对作为增益校正对象来确定的低亮度像素的像素信号Rs、Gs、Bs，由增益校正部41进行增益校正。而且，增益校正后的像素信号Rs’、Gs’、Bs’通过YC转换部42进行YC转换，生成YC图像数据。该YC图像数据经由介质控制部35记录于记录介质40，并且经由显示控制部36在显示部16上显示图像。
根据以上结构，固体成像元件24的动态范围被虚拟地放大，并且通过增益校正降低在减光对象分区S1与非减光对象分区S2之间产生的低亮度区域YL的高低差。
[第2实施方式]
第1实施方式中，低亮度像素确定部44将用于确定减光对象分区S1的低亮度像素的第2亮度值TH2作为固定值，但低亮度像素的亮度分布有时因与低亮度区域YL对应的被摄体(山等)的明度而变更，并且低亮度像素不能以高精度来确定。
第2实施方式中，低亮度像素确定部44根据相邻的分区S(以下，称为相邻分区SN)的亮度分布，对各减光对象分区S1确定第2亮度值TH2。该相邻分区SN中有时包含减光对象分区S1及非减光对象分区S2这两者，或仅包含减光对象分区S1。
如图12所示，低亮度像素确定部44分别对各减光对象分区S1周围的8个相邻分区SN，从预图像数据PD获取亮度值Y。低亮度像素确定部44对各相邻分区SN获取亮度值Y的亮度分布，求出各亮度分布的最大亮度值YD。而且，低亮度像素确定部44从已求出的最大亮度值YD中，将最小的最大亮度值YDmin作为第2亮度值TH2来确定。另外，亮度分布的最大亮度值YD可以不是亮度分布的最大的亮度值Y，亮度分布的累积度数可作为成为确定值(例如，99％)的亮度值Y。由此，能够不影响因像素缺陷等从分布中心大大偏离的亮度值Y而以高精度来确定最大亮度值YD。
例如，如图13所示，当相邻分区SN中包含减光对象分区S1及非减光对象分区S2这两者时，非减光对象分区S2多含低亮度区域YL，因此如图14(A)所示，能够从非减光对象分区S2中具有最低的亮度分布的分区(非减光对象分区S2’)确定第2亮度值TH2。
该非减光对象分区S2’的低亮度区域YL横跨减光对象分区S1且减光对象分区S1的低亮度区域YL与明度联动，因此如图14(B)所示，能够从减光对象分区S1的亮度分布以高精度来确定作为增益校正对象的低亮度像素。
并且，上述第1实施方式及第2实施方式中，低亮度像素确定部44将相对于减光对象分区S1的各像素的亮度值Y分别与第2亮度值TH2进行比较，由此确定作为增益校正对象的低亮度像素，但可在对相对于减光对象分区S1的各像素的亮度值Y进行低通滤波器处理后，将各像素的亮度值Y分别与第2亮度值TH2进行比较，由此确定作为增益校正对象的低亮度像素。该低通滤波器处理例如可将关注像素的亮度值Y替换为包含关注像素的5×5像素的平均亮度值的方式来进行。
若分别判定各像素的亮度值Y，则可能不含于如图11所示的连续的低亮度区域YL而散逸存在的低亮度像素也成为增益校正对象，并且因增益校正对比度及S/N下降。通过进行低通滤波器处理，散逸存在的低亮度像素从增益校正对象脱离，因此能够防止对比度及S/N的下降。第2实施方式的其他结构与第1实施方式相同。
并且，上述第1实施方式及第2实施方式中，低亮度像素确定部44对所有减光对象分区S1确定作为增益校正对象的低亮度像素，但也可在减光对象分区S1中，仅对与非减光对象分区S2相邻的分区确定作为增益校正对象的低亮度像素。
[第3实施方式]
第3实施方式中，根据高亮度像素数PH，限定确定作为增益校正对象的低亮度像素的减光对象分区S1。具体而言，第3实施方式中，低亮度像素确定部44仅从高亮度像素数PH为第2像素数PN2(其中，PN2＞PN)以下的减光对象分区S1确定低亮度像素。这是因为高亮度像素数PH多于第2像素数PN2的减光对象分区S1，如图7所示的亮度分布Doff，几乎不存在低亮度像素而并不产生前述的高低差的分区。
本实施方式中，通过如此限定确定作为增益校正对象的低亮度像素的减光对象分区S1，简化低亮度像素确定部44的处理，并且缩短增益校正部41的处理时间。第3实施方式的其他结构与第1实施方式或第2实施方式相同。
[第4实施方式]
上述实施方式中，增益校正部41使用仅以高透射率T1与低透射率T2之比来确定的一定的增益值G(＝T1/T2)进行增益校正。此时，具有小于第2亮度值TH2的亮度值的低亮度像素均被增益校正，因此增益校正后的亮度值的一部分，超过第2亮度值TH2而超出不是增益校正对象的一部分像素的亮度值。减光对象分区S1的亮度分布中，如图15(A)所示，可能有较多包含具有第2亮度值TH2附近的亮度值的像素的部分，并且因增益校正导致图像劣化。
第4实施方式中，增益校正部41使用图15(B)所示的增益函数G(Y)进行增益校正。增益函数G(Y)在Y≤Ya的范围内G(Y)＝G，在Ya＜Y≤TH2的范围内G(Y)＝TH2/Y。在此，阈值Ya满足Ya＝TH2/G。即，增益函数G(Y)在Ya＜Y≤TH2的范围内与亮度值Y反比例地减少。
通过使用该增益函数G(Y)，能够防止增益校正后的亮度值超过第2亮度值TH2。另外，增益校正部41分别对像素信号Rs、Gs、Bs，适用增益函数G(Y)进行增益校正。第4实施方式的其他结构与第1～第3实施方式中的任一种相同。
[第5实施方式]
上述实施方式中，主控制部30根据对每个分区S计算出的高亮度像素数PH确定减光对象分区S1。但是，增益校正对象的低亮度像素中，当为了进行增益校正而进行基于式(1)～(3)的运算时，如图16所示，存在运算结果超出灰度的上限值(255)而增益校正后的像素信号Rs’、Gs’、Bs’被灰度的上限值限制(压顶)的部分。这种低亮度像素在增益校正后将失去颜色信息。
第5实施方式中，主控制部30除了高亮度像素数PH以外，还根据通过增益校正像素信号值达到可获得的上限值的低亮度像素(以下，称为错误像素)的数量确定减光对象分区S1。
具体而言，如图17所示，第5实施方式中，主控制部30如前述那样将各分区S的高亮度像素数PH与第1像素数PN进行比较(S30)。根据该比较结果，主控制部30在满足PN≤PH的分区S中，对每个错误像素计算出最小增益余量Gmin(S31)。最小增益余量Gmin是指通过增益校正分别对错误像素的像素信号Rs、Gs、Bs可进行增益校正的增益余量的最小值，且为灰度的上限值除以错误像素的像素信号Rs、Gs、Bs中的最大的像素信号值的值。
而且，主控制部30计算出最小增益余量Gmin成为增益值G(＝T1/T2)以下的错误像素的数量Pe(S32)。将该错误像素数Pe与一定值(第3像素数)TH3进行比较(S33)，将满足Pe≤TH3的分区S作为减光对象分区S1来确定(S34)。如此，主控制部30作为错误像素数算出部发挥功能。
本实施方式中，满足PN≤PH且Pe≤TH3的分区S作为减光对象分区S1来确定。第5实施方式的其他结构与第1～第4实施方式中的任一种相同。
[第6实施方式]
第6实施方式中，当将减光对象分区S1设定为开启来进行本摄影并进行增益校正时，在像素信号值达到可获取的上限值的情况下，根据各像素信号的增益余量限制(封顶)增益校正后的像素信号值。
具体而言，增益校正部41通过本摄影对每个像素获取像素信号Rs、Gs、Bs后，求出前述的最小增益余量Gmin。而且，增益校正部41根据式(4)～(6)，分别对错误像素的各像素信号Rs、Gs、Bs乘以最小增益余量Gmin，生成增益校正后的像素信号Rs*、Gs*、Bs*。
Rs*＝Rs×Gmin……(4)
Gs*＝Gs×Gmin……(5)
Bs*＝Bs×Gmin……(6)
本实施方式中，将相对于错误像素的增益值限制在最小增益余量Gmin，因此如图18所示，增益校正后的像素信号Rs*、Gs*、Bs*不会失去颜色信息。第6实施方式的其他结构与第1～第4实施方式中的任一种相同。
[第7实施方式]
上述实施方式中，在静止画摄影模式下可实行DR放大模式，但第7实施方式中，在动画摄影模式下可执行DR放大模式。
如图19所示，当选择动画摄影模式时，固体成像元件24周期性地进行拍摄动作。而且，通过固体成像元件24得到的多个摄像帧的图像数据通过数字信号处理部34转换为动画数据，并经由介质控制部35记录于记录介质40。而且，将基于该动画数据的动画经由显示控制部36显示于显示部16。
DR放大模式中，根据奇数摄像帧的图像数据，对偶数摄像帧进行调光元件23的控制(分区S的开启关闭的切换)。偶数摄像帧的图像数据不会用作调光元件23的控制用数据及图像显示用数据。这是因为，固体成像元件24为CMOS型且以滚动快门方式来进行拍摄，因此若在摄像帧内切换分区S的开启关闭，至少一个像素行的曝光期间将跳过分区S的切换时机而时间上一部分被减光。
具体而言，第1摄像帧中，调光元件23的所有分区S被关闭的状态来进行预摄影。第2摄像帧中，根据第1摄像帧中得到的图像数据，确定减光对象分区S1而被开启。第3摄像帧中进行本摄影。
第4摄像帧中，将第3摄像帧中得到的图像数据视为预图像数据PD，而再确定减光对象分区S1而被开启。第5摄像帧中进行本摄影。第3摄像帧中减光对象分区S1已被开启，因此对于已被开启的减光对象分区S1，在计算高亮度像素数PH及确定低亮度像素时，作为第1亮度值TH1及第2亮度值TH2使用仅以与减光作用相应的量进行校正的值。具体而言，T1＝100％，T2＝50％，因减光作用使亮度分布移动，因此将第1亮度值设定为TH1’(＝TH1/2)，将第2亮度值设定为TH2’(＝TH2/2)。第6摄像帧以后也都相同。
奇数摄像帧的图像数据显示在奇数显示帧及偶数显示帧中。具体而言，如图19所示，第1摄像帧的图像数据显示在第1显示帧及第2显示帧中，第3摄像帧的图像数据显示在第3显示帧及第4显示帧中。第5摄像帧以后的图像数据也都相同。
另外，实时取景显示时可实行DR放大模式。此时，进行与动画摄影模式同样的控制即可。并且，也可构成为DR放大模式和动画摄影模式仅在执行实时取景显示时进行。
并且，也可构成为当ISO灵敏度的设定值小于一定值时自动选择DR放大模式，当ISO灵敏度的设定值为一定值以上时自动选择常规模式。这是因为，ISO灵敏度在被摄体较暗且光量少时设定为较高，因此当设定值较高时，无需基于调光元件23的减光。另外，对于该ISO灵敏度的设定，除了用户使用操作部15等设定的值以外，还可使用根据图像数据在数码相机11内自动设定的值。
另外，上述各实施方式中，在预摄影时将所有分区S设定为关闭来获取预图像数据PD，但也可在预摄影时将所有分区S设定为开启来获取预图像数据PD。
并且，上述各实施方式中，使用非驱动时(关闭)成为高透射率且驱动时(开启)成为低透射率的调光元件23，与此相反，也可使用非驱动时(关闭)成为低透射率且驱动时(开启)成为高透射率的调光元件。
并且，上述各实施方式中，作为调光元件23使用PNLC滤波器，但也可使用其他的液晶滤波器或EC滤波器。
并且，上述各实施方式中，根据预图像数据PD确定作为增益校正对象的低亮度像素，但也可根据作为减光对象分区S1通过本摄影得到的图像数据确定作为增益校正对象的低亮度像素。
并且，上述各实施方式中，对像素信号Rs、Gs、Bs进行增益校正，但也可对YC转换后的亮度信号Y进行增益校正。
并且，上述各实施方式中，使用原色型滤色器，但也可使用补色型滤色器。并且，固体成像元件24，并不限定于CMOS型图像传感器，也可使用CCD(Charge Coupled Device)型图像传感器。
上述各实施方式中，作为摄影装置例示了数码相机，但本发明可适用于摄像机、带相机的移动电话及智能手机等各种电子设备。并且，上述各实施方式可在不冲突的范围内相互组合。
符号说明
11-数码相机，23-调光元件，24-固体成像元件，25-调光控制部，26-像素，30-主控制部，41-增益校正部，42-YC转换部，43-高亮度像素数算出部，44-低亮度像素确定部，S-分区，S1-减光对象分区，S2-非减光对象分区，SN-相邻分区，YH-高亮度区域，YL-低亮度区域，YD-最大亮度值。

Claims (12)

1.一种摄影装置，其具备：
调光元件，其具有多个分区，且每个所述分区中光透射率在高透射率与低透射率之间可变；
成像元件，光经由所述调光元件入射，且对所述各分区配置有多个像素；
高亮度像素数算出部，其根据将所述分区均作为相同的透射率来通过所述成像元件获得的摄像信号，计算出所述每个分区中具有第1亮度值以上的亮度值的高亮度像素的数量；
控制部，其控制所述调光元件，且将所述高亮度像素的数量为第1像素数以上的所述分区设定为所述低透射率，将其他所述分区设定为所述高透射率；
低亮度像素确定部，其对已设定为所述低透射率的所述分区，确定具有第2亮度值以下的亮度值的低亮度像素；及
增益校正部，其对所述低亮度像素的像素信号值以相应于所述高透射率与所述低透射率之比的增益值来进行增益校正。
2.根据权利要求1所述的摄影装置，其中，
所述低亮度像素确定部，分别对与已设定为所述低透射率的所述分区相邻的多个所述分区，求出对应的所述像素的亮度分布的最大亮度值，将所述最大亮度值中的最小的值作为所述第2亮度值。
3.根据权利要求2所述的摄影装置，其中，
所述低亮度像素确定部将所述亮度分布的累积度数成为特定值的亮度值作为所述最大亮度值。
4.根据权利要求3所述的摄影装置，其中，
所述增益校正部，将所述第2亮度值除以所述增益值的值作为阈值时，以所述阈值以下的范围来取所述增益值，以大于所述阈值的范围来使用与所述第2亮度值反比例減少的增益函数进行所述增益校正。
5.根据权利要求1所述的摄影装置，其中，
所示摄影装置具备错误像素数算出部，其当对设定为所述低透射率的所述分区进行所述增益校正时，计算出所述像素信号值达到可获得的灰度的上限值的所述低亮度像素的数量即错误像素数，
所述控制部将所述高亮度像素的数量为所述第1像素数以上且所述错误像素数为第2像素数以下的所述分区设定为所述低透射率。
6.根据权利要求1所述的摄影装置，其中，
所述调光元件为聚合物网络型液晶装置。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的摄影装置，其中，
所述摄影装置具备设定ISO灵敏度的ISO灵敏度设定部，
所述控制部仅在所述ISO灵敏度的设定值为一定值以下时控制所述调光元件。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的摄影装置，其中，
所述摄影装置可进行动画摄影及实时取景显示，
所述控制部在所述动画摄影及所述实时取景显示的执行状态下控制所述调光元件。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的摄影装置，其中，
所述成像元件为所述每个像素从多种颜色信号中输出一种颜色信号的单板彩色方式，
所述每个像素具备将所述多种颜色信号转换为亮度值及色差值的亮度色差转换部，
所述高亮度像素数算出部根据所述亮度值计算出所述高亮度像素的数量。
10.根据权利要求9所述的摄影装置，其中，
所述增益校正部对所述低亮度像素的所述多种颜色信号分别进行所述增益校正。
11.根据权利要求10所述的摄影装置，其中，
所述增益校正部，当对设定为所述低透射率的所述分区进行所述增益校正时，在所述低亮度像素的所述多种颜色信号值中的最小增益余量小于所述增益值的情况下，将所述增益值作为所述最小增益余量来进行所述增益校正。
12.根据权利要求11所述的摄影装置，其中，
所述多个颜色信号为红色像素信号、绿色像素信号及蓝色像素信号。
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