CN107211097A - 摄像装置、摄像方法以及图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明通过进行从高亮到超高亮的充分的灰度表现，从而对显示图像赋予炫目感并显示出较高的临场感。在具有能够相比于规定的基准亮度对图像数据的显示亮度进行增强的显示单元的摄像装置中，进行如下步骤：摄像步骤(S1)，以规定的摄像条件对被摄体进行拍摄并输出摄像数据；图像处理步骤(S3)，根据摄像数据生成用于在显示单元上显示的图像数据；以及控制步骤(S7～S25)，对摄像步骤中的摄像条件和显示单元中的显示亮度的增强量进行控制，在控制步骤中，以对相对于作为基准的灰度特性位于高亮度侧的灰度进行扩展而拍摄的方式控制摄像步骤(S13)，当将该图像数据显示于显示单元上时，根据摄像步骤中的高亮度侧的灰度的扩展量来控制显示单元的显示亮度的增强量(S15)。

Description

摄像装置、摄像方法以及图像显示装置
技术领域
本发明涉及能够以较高的临场感再现被摄体的高亮度部分的摄像装置、摄像方法以及图像显示装置。
背景技术
在通过显示部进行实时取景观察的情况下，实时取景图像在显示面板的亮度范围中表现为从阴影到高亮。因此，无法显示超过高亮的亮度(称作“超高亮(highestlight)”)，从而无法表现出如肉眼所见的炫目感。另外，通过合成改变曝光时间而拍摄的图像来扩大动态范围，由此能够表现出从高亮到超高亮的灰度。
但是，在该方法中，只不过是显示面板的亮度范围内的表现。在专利文献1中，公开了如下技术：对图像的光泽部分进行检测，并根据该检测结果提高光泽部分的背光的发光强度，由此提高光泽部分的亮度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开特许2009-63694号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据上述的专利文献1所公开的技术，可以认为提高了光泽部分(＝超高亮部分)的炫目感。但是，同时高亮部分也变得明亮，使得从高亮到超高亮的灰度表现不充分。
本发明就是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供通过进行从高亮到超高亮的充分的灰度表现，从而能够对显示图像赋予炫目感并显示出较高的临场感的摄像装置、摄像方法以及图像显示装置。
用于解决课题的手段
本发明的第一方面的摄像装置具有：摄像单元，其以规定的摄像条件对被摄体进行拍摄并输出摄像数据；显示单元，其能够相比于规定的基准亮度对图像数据的显示亮度进行增强；图像处理单元，其根据上述摄像数据生成用于在上述显示单元上显示的上述图像数据；以及控制单元，其对上述摄像单元的上述摄像条件和上述显示单元的显示亮度的增强量进行控制，上述控制单元将上述摄像单元控制成对相对于预先准备的作为基准的灰度特性位于高亮度侧的灰度进行扩展而拍摄被摄体，当将由上述图像处理单元生成的上述图像数据显示于上述显示单元时，根据上述摄像单元的高亮度侧的灰度的扩展量来控制上述显示单元的显示亮度的增强量。
本发明的第二方面的图像显示装置根据具有以规定的摄像条件对被摄体进行拍摄而生成的图像数据和显示亮度扩展信息的图像文件进行图像显示，该图像显示装置具有：显示单元，其能够相比于规定的基准亮度对显示亮度进行增强；以及控制单元，其在根据上述显示亮度扩展信息进行高亮度扩展的情况下，变更上述显示单元的显示亮度。
本发明的第三方面的摄像方法中，在具有能够相比于规定的基准亮度对图像数据的显示亮度进行增强的显示单元的摄像装置中，执行如下步骤：摄像步骤，以规定的摄像条件对被摄体进行拍摄并输出摄像数据；图像处理步骤，根据上述摄像数据生成用于在上述显示单元上显示的上述图像数据；以及控制步骤，对上述摄像步骤中的上述摄像条件和上述显示单元的显示亮度的增强量进行控制，在上述控制步骤中，把上述摄像步骤控制为对相对于预先准备的作为基准的灰度特性位于高亮度侧的灰度进行扩展而拍摄被摄体，当将在上述图像处理步骤中生成的上述图像数据显示于上述显示单元时，根据上述摄像步骤中的高亮度侧的灰度的扩展量来控制上述显示单元的显示亮度的增强量。
发明效果
根据本发明，可提供通过进行从高亮到超高亮的充分的灰度表现而能够对显示图像赋予炫目感，显示出较高的临场感的摄像装置、摄像方法以及图像显示装置。
附图说明
图1A是示出本发明的一个实施方式的照相机的以电气为主的结构的框图。
图1B是示出本发明的一个实施方式的照相机的以电气为主的结构的框图。
图2是示出在本发明的一个实施方式的照相机中场景的亮度与显示部的显示特性之间的关系的曲线图。
图3是示出本发明的一个实施方式的照相机的动作的流程图。
图4是示出在本发明的一个实施方式的照相机中场景的亮度与图像数据的直方图之间的关系(初始条件)的曲线图。
图5是示出在本发明的一个实施方式的照相机中场景的亮度与图像数据的直方图之间的关系(高亮度扩展时)的曲线图。
图6是示出在本发明的一个实施方式的照相机中摄像区域(显示区域)和场景的例子的图。
图7是示出在本发明的一个实施方式的照相机中高亮度比例与高亮度扩展幅度之间的关系的曲线图。
图8是示出在本发明的一个实施方式的照相机中摄像的高亮度扩展幅度与显示的高亮度扩展幅度之间的关系的曲线图。
图9是示出本发明的一个实施方式的变形例的照相机的动作的流程图。
图10是示出本发明的一个实施方式的变形例的照相机的再现动作的流程图。
具体实施方式
下面，作为本发明的一个实施方式对应用于数字照相机的例子进行说明。该数字照相机具有摄像电路，通过该摄像电路将被摄体像转换为图像数据，根据该转换后的图像数据在配置于主体的背面的背面显示器等显示部上对被摄体像进行实时取景显示。摄影者通过观察实时取景显示来确定构图和快门机会。在进行释放操作时，图像数据被记录于记录介质中。当选择再现模式时，可以把记录于记录介质中的图像数据再现显示于背面显示器等显示部上。
图1是示出本发明的一个实施方式的照相机的以电气为主的结构的框图。
摄影镜头101由用于形成被摄体像的多个光学透镜(包括焦点调节用的对焦透镜)构成，是单焦点镜头或变焦镜头，另外，该摄影镜头101配置于固定式或更换式的镜头镜筒内。另外，摄影镜头101通过对焦驱动电路103而能够在光轴方向上移动，根据来自后述的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)140的控制信号使摄影镜头101内的对焦透镜移动从而控制对焦位置，在变焦镜头的情况下，通过未图示的变焦驱动电路使变焦透镜组移动从而对焦距也进行控制。另外，对焦驱动电路103和变焦驱动电路包含对焦透镜和变焦透镜驱动用致动器、对焦驱动机构、透镜位置检测器等用于进行对焦透镜和变焦透镜的驱动和位置控制的各种电路等。
在摄影镜头101的光轴的后方配置有光圈105，光圈105的开口直径是可变的，由此对穿过摄影镜头101的被摄体光束的光量进行控制。光圈驱动电路107根据来自CPU 140的控制信号进行光圈105的开口直径的控制。另外，光圈驱动电路107包含光圈105的驱动用致动器、驱动机构、光圈位置检测器等用于进行光圈105的驱动和位置控制的各种电路等。
通过摄影镜头101而形成的被摄体像被摄像电路110转换为图像数据。该摄像电路110实现了作为以规定的摄像条件对被摄体进行拍摄并输出摄像数据的摄像单元的功能。摄像电路110具有摄像元件111、放大器(A-Gain)113、A/D转换器115、混合电路(MIX)117以及接口(I/F)119。摄像电路110根据来自CPU 140的控制信号，经由总线130从摄像元件111读出图像信号并进行处理，并将图像数据输出给摄像处理电路120。
摄像元件111位于摄影镜头101的光轴上，并且配置于被摄体像的成像位置附近。摄像元件111具有多个像素，该多个像素具有将被摄体像(光学像)转换为电信号的光电转换电路。即，在摄像元件111上，构成各像素的光电二极管配置为二维矩阵状，各光电二极管产生与受光量对应的光电转换电流，通过与各光电二极管连接的电容器对该光电转换电流进行电荷蓄积。在各像素的前表面上配置有拜耳排列的RGB滤光器。这些多个光电二极管与上述的多个像素对应。
另外，摄像元件111的多个像素包含相位差像素(也称作“焦点检测用像素”)和摄像用像素，该相位差像素构成为对射入像素的光束的入射方向进行限制，该摄像用像素构成为与相位差像素相比不对射入像素的光束进行限制。
摄像元件111的输出被输出给放大器113。放大器113以规定的增益对由摄像元件111输出的模拟的图像信号进行放大。放大器113的输出被输出给A/D转换器115。A/D转换器115对模拟的图像信号进行模拟/数字转换并将图像数据输出给混合电路117。
在进行实时取景显示或动态图像摄影时，混合电路117对来自多个像素的图像数据进行加法处理并输出给I/F 119。即，混合电路117将摄像元件的像素信号混合读出而输出混合像素输出。另外，在本实施方式中，来自像素的信号的混合在A/D转换后进行，但也可以在A/D转换前进行，另外，也可以在从摄像元件111读出图像信号时进行。
混合电路117的输出经由I/F 119而被输出给摄像处理电路120的I/F 121。在I/F119与I/F 121之间高速地对图像数据进行通信。
摄像处理电路120根据来自CPU 140的控制信号，对由摄像电路110输出的图像数据实施各种摄像处理并输出给总线130。摄像处理电路120具有I/F 121、AF检波电路123、AE/WB电路125以及尺寸调整电路127。另外，各电路可以沿着图中的图像数据的流动而串行地处理数据，也可以分别独立地进行处理。
由I/F 121接收到的图像数据被输出给AF检波电路123。AF检波电路123从图像数据中仅提取来自相位差像素的图像数据。摄像用像素和相位差像素的像素以规定的周期混合在摄像元件111中。这些像素的像素数据在水平方向上被读出，而AF检波电路123仅提取相位差像素的像素数据。
由AF检波电路123提取出的相位差像素的像素数据经由总线130而被输入给CPU140。CPU 140使用相位差像素的像素数据进行基于相位差检测方式的AF运算。而且，CPU140根据AF运算的结果，通过对焦驱动电路103来控制对焦透镜的移动而执行自动对焦。
AE/WB电路125具有AE电路和WB电路。AE(Automatic Exposure：自动曝光)电路根据图像数据检测与被摄体的亮度相当的信号，并作为亮度信号输出。另外，WB(WhiteBalance：白平衡)电路检测应施加给R信号、B信号的白平衡增益，以进行图像数据的白平衡处理。
尺寸调整电路127变更图像数据的尺寸。可以构成为在进行实时取景显示时或动态图像摄影时，图像尺寸不大于静态图像摄影时的图像尺寸。尺寸调整电路127根据实时取景显示或动态图像摄影所要求的图像的大小来进行尺寸调整。通过减小图像尺寸，能够进行迅速的处理。
CPU 140实现了作为该照相机整体的控制电路的功能，该CPU 140按照存储在闪存ROM 143中的程序统一地对照相机的各种处理进行控制。CPU 140作为对摄像单元的摄像条件和显示单元的显示亮度的增强量进行控制的控制单元而发挥功能(例如，参照图3的S11～S17)。该控制单元把摄像单元控制为对相对于预先准备的作为基准的灰度特性(例如，参照图2的初始条件的灰度特性Ld1)处于高亮度侧的灰度进行扩展而对被摄体进行拍摄(例如，参照图3的S11、S13)，而在由图像处理单元生成图像数据(例如，参照图2的高亮度扩展时的灰度特性Le1)，将该图像数据显示在显示单元上时，根据摄像单元的高亮度侧的灰度的扩展量来控制上述显示单元的显示亮度的增强量(例如，参照在图2的第三象限内记载的显示的高亮度扩展区域HD、图3的S15)。
另外、CPU 140还作为根据所测定出的亮度分布来确定摄像单元的高亮度侧的灰度的扩展量的控制单元而发挥功能(例如，参照图3的S11)。
在CPU 140上除了连接有上述的总线130以外还连接有操作部件141。操作部件141包含电源按钮、释放按钮、动态图像按钮、再现按钮、菜单按钮、十字按钮、OK按钮等各种输入按钮和各种输入键等操作部件，该操作部件141对这些操作部件的操作状态进行检测，并将检测结果输出给CPU 140。CPU 140根据来自操作部件141的操作部件的检测结果，执行与用户的操作对应的各种处理。
闪存ROM 143存储CPU 140的用于执行各种处理的程序。CPU 14根据该程序进行整个照相机的控制。
DRAM 145例如是SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory：同步动态随机存取存储器)，是用于临时存储图像数据等的可电改写的易失性存储器。该DRAM 145临时存储由摄像电路110输出且被摄像处理电路120处理后的图像数据和在后述的图像处理电路150等中被处理后的图像数据。
总线130上连接有图像处理电路150。图像处理电路150进行由摄像处理电路120输出的图像数据的图像处理。图像处理电路150具有OB/WB电路151、同时化电路153、色彩矩阵(CMX)155、伽马转换电路157、RGB2YC电路159、边缘强调电路161、NR电路163、尺寸调整电路165以及图像压缩/解压缩电路167。另外，各电路可以沿着图中的图像数据的流动串行地处理数据，也可以分别独立地进行处理。
OB/WB电路151具有OB(Optical Black：光学黑体)电路和WB(White Balance：白平衡)电路。OB电路从表示被摄体像的像素数据中减去来自设置于摄像元件111的遮光部的像素数据，从而去除暗电流等因摄像元件而引起的噪声。另外、WB电路与摄像处理电路120中的WB电路同样地进行图像数据的白平衡处理。
同时化电路153由RGB的各像素数据使用分别来自不同的位置的数据而生成各像素位置上的RGB的数据。例如，针对各个颜色，根据周围像素进行插值来求出不存在的颜色成分的像素值。色彩矩阵电路(CMX)155考虑到摄像元件111的分光灵敏度特性和光学系统的分光透射率特性等，将RGB的各数据校正为作为理想情况的RGB的图像数据。
伽马转换电路157是为了在将用照相机拍摄时的被摄体的光量与EVF 181或背面面板183等显示部的显示亮度保持为大致线性的同时使显示图像的灰度特性良好而进行的校正。RGB2YC电路157进行从RGB颜色空间至亮度/色差颜色空间的转换。在YC转换后，使用伽马转换后的RGB图像数据进行色差校正。
边缘强调电路161进行强调图像中的轮廓部分的图像处理。NR(Noise Reduction：降噪)电路163通过进行与频率对应的核化(coring)处理等来去除包含于图像数据中的噪声。尺寸调整电路165与摄像处理电路120中的尺寸调整电路127同样地变更图像数据的尺寸。图像压缩/解压缩电路167对图像数据进行JPEG或MPEG等压缩，还进行压缩后的数据的解压缩。
图像处理电路150作为根据摄像数据生成用于在显示单元上显示的图像数据的图像处理单元而发挥功能。该图像处理单元根据摄像单元的高亮度侧的灰度的扩展量(例如，参照图2的高亮度扩展时所拍摄的高亮度区域EHL与作为基准的高亮度区域HL之差)和将显示亮度调亮后的显示单元的输入输出特性(例如，参照图2的Le3)，对由摄像单元输出的摄像数据实施灰度转换(例如，参照图2的高亮度扩展时的灰度特性Le1)，生成用于通过显示单元显示的图像数据。
在总线130上连接有直方图生成部170。该直方图生成部170输入被图像处理电路150处理后的图像数据而生成直方图。在直方图中，将图像数据的各像素的亮度值与多个值进行比较，输出对包含于各个区域中的像素的亮度值的数量进行计数而得到的数据。直方图生成部170由包含中央处理装置(CPU：Central Processing Unit：中央处理单元)在内的ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等构成，也可以按照通过中央处理装置以软件形式实现其功能等的方式由硬件电路构成。并且，除此之外，还可以按照由CPU 140通过软件来实现其功能的方式进行处理。直方图生成部170作为测定被摄场的亮度分布的亮度分布测定单元而发挥功能。在图3的S7、图4、图5等中对直方图进行详细说明。
与总线130连接的EVF(Electrical View Finder：电子取景器)181是电子取景器，根据来自图像处理电路150的图像数据进行被摄体像的实时取景显示等。用户通过从目镜部观看EVF，能够对实时取景显示等进行观察。另外，EVF 181能够对与后述的摄像区域(参照图6所示的区域1～8)对应的每个显示区域变更显示亮度。EVF 181实现了作为能够相比于规定的基准亮度对图像数据的显示亮度进行增强的显示单元的功能。
与总线130连接的背面面板183具有液晶面板等显示器，根据来自图像处理电路150的图像数据进行被摄体像的实时取景显示等。用户能够不借助目镜部而直接观察背面面板183。
与总线130连接的外部存储器185是相对于照相机主体装填自如的记录介质，具有可电改写的非易失性存储器。在图像处理电路150中，记录了进行用于记录的图像处理后的图像数据，还能够将图像数据读出。
接下来，使用图2对场景的亮度与EVF的显示特性之间的关系进行说明。首先，对曲线图中的单点划线所示的初始条件(默认)进行说明。
在图2的第一象限(曲线图的右上部分)中，横轴表示场景的亮度，纵轴表示图像数据(在该例子中，图像数据是8位)的值。这里，H为将处于适当曝光的18％灰度的被摄体亮度归一化为(log2H＝0)的情况下的相对被摄体亮度，在横轴上用对数(log2)表现H。在该第一象限中示出了场景的亮度与图像数据之间的关系，曲线Ld1表示初始条件的灰度特性。例如，在处于适当曝光的18％灰度的被摄体亮度(log2H＝0)的情况下，图像数据为128位。在该初始条件的灰度特性下，高亮度区域HL的亮度为2～4(相比适当曝光而提高了2～4级的亮度)，此时的图像数据为224～256位。因此，由于到场景的亮度超过4为止图像数据不会饱和，因此能够在显示面板上表现出来。但是，若场景的亮度超过了4，则图像数据饱和，从而无法在显示面板上表现出来。
在图2的第二象限(曲线图的左上部分)中，横轴是显示用图像数据(在该例子中，显示图像数据用8位表示)的值，纵轴是图像数据。在该第二象限中示出了图像数据与显示用图像数据之间的关系，曲线Le2表示显示用灰度转换特性。在初始条件(默认)下，显示用图像数据相对于图像数据呈线性关系。即，将被摄像处理电路120处理后的图像数据直接用作显示用图像数据。
在图2的第三象限(曲线图的左下部分)中，横轴是显示用图像数据的值，纵轴是显示面板的亮度值。这里，将相对于场景的适当曝光级别(H＝1)而言的显示面板的亮度定义为H’＝1。在该第三象限中示出了根据显示用图像数据而在显示面板上显示出的亮度，曲线Ld3表示初始条件的显示亮度特性。在初始条件(默认)下，即使显示用图像数据是较大的值，显示面板上的亮度也为3，从而未成为与高亮度充分对应的明亮的显示。
在图2的第四象限(曲线图的右下部分)中，纵轴是显示面板的亮度值，横轴是场景的亮度值。在该第四象限中示出了显示用面板的亮度与场景的亮度之间的关系，曲线Ld4表示初始条件(默认)的显示特性、即以灰度Ld1进行拍摄，并被灰度转换，进而以显示用灰度转换Le2被灰度转换(实质上无转换)后的显示用图像数据以显示亮度特性Ld3显示于显示面板上时的场景的亮度与所显示的图像的亮度之间的关系。在初始条件下，在场景较暗的情况下，成为与场景的亮度对应的显示面板的亮度。但是，在场景明亮的情况下(场景的亮度为2以上)，相对于场景的亮度变化而言的显示面板的亮度变化被压缩得非常小，缺少场景的明亮部分的灰度表现，从而成为缺乏临场感的显示。
另外，图2的第二象限中的单点划线Ld2和第四象限中的虚线Lp表示在采用上述专利文献1的技术的情况下的显示灰度转换特性和场景亮度与显示用面板的亮度之间的关系的显示特性。Ld2是在以显示亮度特性Le3来显示以灰度转换特性Ld1进行摄像/灰度转换后的图像数据的情况下所应用的显示用灰度转换特性，具有暗的部分被压缩而亮的部分被扩展的特性。在该技术中，在场景的亮度为2～4的范围内，相对于场景的亮度变化而言的显示面板的亮度变化会变大，但是，若场景的亮度超过了4，则会与初始条件的情况相同地发生明亮度饱和，从而成为缺少场景的高亮度部分的灰度表现的情况。
接下来，对进行了高亮度扩展的情况进行说明。用图2的曲线图中的实线表示进行了高亮度扩展的情况下的特性。
如上所述，在图2的第一象限(曲线图的右上部分)中示出了场景的亮度与图像数据的关系，曲线Le1表示高亮度扩展时的灰度特性。在进行高亮度扩展时，与单点划线所示的初始条件的扩展特性相比较，整体向右侧偏移，在高亮度侧图像数据也不会饱和。即，在处于适当曝光的18％灰度的被摄体的情况下，图像数据为64位附近，另外，即使亮度超过了4，图像数据也不会饱和。即，在进行高亮度扩展时所拍摄的高亮度区域EHL中，图像数据也未饱和。因此，即使场景的亮度超过了4，图像数据也不会饱和，从而能够在显示面板上表现出明亮。
如上所述，在图2的第二象限(曲线图的左上部分)中示出了图像数据与显示用图像数据之间的关系，直线Le2表示显示用灰度转换特性。在进行高亮度扩展时，显示用图像数据相对于图像数据呈线性关系。即，将被图像处理电路150处理后的图像数据直接用作显示用图像数据。
如上所述，在图2的第三象限(曲线图的左下部分)中示出了根据显示用图像数据而在显示面板上显示出的亮度，曲线Le3表示高亮度扩展时的显示亮度特性。在进行高亮度扩展时，随着显示用图像数据变大而显示面板的亮度也变大，从而成为与高亮度充分对应的明亮的显示。如图2的第三象限所示，在进行高亮度扩展时，显示范围会按照显示的高亮度扩展区域HD扩大，从而也能够对于高亮度进行表现。
如上所述，在图2的第四象限(曲线图的右下部分)中示出了显示用面板的亮度与场景的亮度之间的关系，曲线Le4表示高亮度扩展时的显示特性。在进行高亮度扩展时，与场景从暗的情况到亮的情况对应地，显示面板的亮度也发生变化。尤其是在场景明亮的情况下(场景的亮度为2以上)，显示用面板的亮度未饱和，而成为与场景的明亮度对应的显示面板的明亮度。即，在初始条件的显示特性下，与场景的高亮度区域HL对应的显示图像的高亮度区域为LL，而通过进行高亮度扩展使高亮度区域扩大到LE。
接下来，使用图3所示的流程图对本实施方式中的动作进行说明。另外，图3(也包含后述的图9、图10)所示的流程图由CPU 140根据存储在闪存ROM 143中的程序对各电路进行控制来执行。另外，这些流程图仅是照相机的动作中的与灰度特性处理有关的动作，对其他动作进行省略。
当操作部件141的电源开关接通时，图3所示的流程开始。首先，进行实时取景摄像处理(S1)。这里，摄像电路110和摄像处理电路120按照图2所示的初始条件(默认、曲线Ld1所示的条件)将被摄体像转换为图像数据，并进行用于实时取景的摄像处理。
若进行了实时取景摄像处理，则接下来进行实时取景图像处理(S3)。这里，图像处理电路150按照图1所示的初始条件的灰度特性(曲线Ld1所示的条件)和图2所示的初始条件的显示用灰度特性(直线Le2所示的条件，实际上相当于无转换)进行在步骤S1中拍摄的图像数据的实时取景显示用的图像处理。
若进行了实时取景图像处理，则接下来进行图像显示(初始条件)(S5)。这里，按照初始条件将在步骤S3中进行了图像处理后的显示用数据显示于EVF 181。在进行该显示时，由于是初始条件，因此对于高亮度的场景而言，如图2的第四象限所示未成为充分明亮的显示。
若以初始条件进行了图像显示，则接下来进行直方图生成(S7)。这里，直方图生成部170生成显示用数据的直方图。使用图4对初始条件下的直方图生成的一例进行说明。在图4中，横轴表示图像数据的频度和场景的亮度(用log2表示亮度)，纵轴表示图像数据值。
在图4所示的一例中，将图像数据分成0-31、32-63、64-95、96-127、128-159、160-191、192-223、224-255这8个阶段并生成直方图。在图4的右侧示出了与图像数据对应的场景的亮度。图像数据为224-255的区域(在图中通过网线示出)是高亮度区域LH，对于场景的亮度为2-4(高亮度区域HL)的区域能够在某种程度(但是，变化较小)上进行表现。但是，若场景中亮度超过4的部分增加，则图像数据饱和，从而无法表现高亮度的场景。
另外，在进行步骤S7中的直方图的生成时，将摄像区域分割为多个，按照每个区域生成直方图。使用图6说明每个该摄像区域的设定的一例。图6所示的摄影区域被分成区域1～区域8这8个区域从而被分割成带状。EVF 181中的显示区域也依照摄像区域的区域分割而被分割成带状。例如，将根据与摄像区域的区域1对应的摄像数据而显示的区域作为显示区域的区域1。
在生成直方图时，在图6所示的例子中，在区域4～区域8中存在通常的被摄体亮度(山)，在区域2和区域3中存在高亮度被摄体(太阳)。像后述那样，通过对高亮度被摄体进行高亮度扩展来进行与亮度对应的显示。另外，摄像区域的数量不限于8个，可以比8个多也可以比8个少。另外，在作为摄像元件111而使用CMOS图像传感器的情况下，能够在水平方向上进一步分割来设定摄像区域。
在步骤S7中，若生成了直方图，则接下来测定场景的高亮度比例(S9)。在初始条件下，高亮度区域LH是图像数据为224-255位的范围。在该步骤中，CPU 140根据由直方图生成部170生成的直方图来测定高亮度区域LH中包含的图像数据的比例。在图4所示的例子中，高亮度区域LH超过15％。
若在步骤S9中测定了场景的高亮度比例，则接下来确定高亮度扩展幅度(S11)。这里，CPU 140根据高亮度比例来确定在下一帧应该采用的各摄影区域的高亮度扩展幅度。即，在高亮度区域LH中包含的图像数据的比例如图4所示较大的情况下，像上述那样，由于无法充分表现高亮度的被摄体的明亮，因此扩大高亮度区域LH。扩大高亮度区域LH的幅度作为设计事项，根据高亮度比例而适当确定。
在图7中示出了该高亮度扩展幅度的例子。在图7中，横轴表示高亮度区域LH的频度，纵轴表示高亮度扩展幅度。在图7所示的例子中，在高亮度区域的频率为15％的情况下，将高亮度扩展幅度设为1EV。若高亮度的频度超过了15％，则其扩展幅度固定为1EV，若频度小于15％，则根据频度而减小扩展幅度。这样，在进行高亮度扩展幅度的确定时，使扩展幅度具有上限，从而抑制急剧的变化。
使用图5对在步骤S11中进行的高亮度区域扩展的幅度进行说明。图5与图4同样地横轴表示图像数据的频度和场景的亮度(用log2表示亮度)，纵轴表示图像数据值。在该例子中，在进行高亮度扩展时，高亮度扩展区域HL相当于场景的亮度4～6，与HL对应的图像数据(ELH)为192位左右至255位。另外，包含高亮度扩展区域在内的高亮度区域EHL为场景亮度2～6，与EHL对应的图像数据(LH)在128位左右至255位的范围内。
在进行高亮度扩展时，对比图4的右侧的曲线图和图5的右侧的曲线图可知，在高亮度扩展区域HL的基础上还扩展到所拍摄的高亮度区域EHL，从而使高亮度侧的被摄体与亮度对应地表现得明亮。
在步骤S11中，若进行了高亮度扩展幅度的确定，则接下来进行每个摄像区域的摄像条件的确定(S13)。这里，CPU 140根据每个摄像区域的高亮度扩展幅度来确定每个摄像区域的摄影条件(曝光时间)。如使用图6进行说明的那样，依摄像区域而不同，既有存在高亮度被摄体的摄像区域，另一方面，也有不存在高亮度被摄体的摄像区域。因此，在本实施方式中，针对每个摄像区域确定最佳的高亮度扩展幅度。
即，在步骤S13中，根据在步骤S11中确定的高亮度扩展幅度来确定各个区域的曝光时间。例如，在图8所示的例子中，由于区域1的高亮度区域的摄像扩展幅度为0.38EV，因此把曝光时间确定成相对于当前的条件成为-0.38EV。对于其他区域也根据图8所示的摄像扩展幅度来确定曝光时间。
若确定了每个摄像区域的摄像条件，则确定每个显示区域的最大显示亮度(S15)。这里，CPU 140确定与各摄像区域对应的每个显示区域的最大显示亮度。即，确定EVF 181的背光的亮度。该最大显示亮度相当于图2的第三象限所示的显示的高亮度扩展区域HD。另外，针对每个显示区域确定最大显示亮度，在图8所示的例子中，由于区域1的显示扩展幅度为0.5EV，因此以使0.5EV背光基于当前的条件而变明亮的方式来确定最大显示亮度。对于其他区域也根据图8所示的显示扩展幅度来确定EVF 18的背光的亮度。
若确定了每个显示区域的最大显示亮度，则接下来确定灰度转换特性(S17)。这里，CPU 140根据在步骤S11、S13中确定的高亮度扩展幅度来确定每个摄像区域的灰度转换特性(伽马表)。该灰度转换特性是在图2的第一象限(图2的右上部分)和第二焦点(图2的左上)处所描绘的曲线的综合特性、即转换为与场景的亮度对应的显示用图像数据的转换特性。在进行实时取景显示时，伽马转换电路157(参照图1B)利用该灰度转换特性进行图像数据的伽马转换(参照后述的步骤S21)。
若确定了灰度转换特性，则接下来进行实时取景摄像处理(S19)。这里，摄像电路110和摄像处理电路120根据在步骤S13中确定的摄像条件，实施实时取景的摄像处理。
若进行了实时取景摄像处理，则接下来进行实时取景图像处理(S21)。这里，图像处理电路150(包含伽马转换电路157)根据确定的灰度转换特性实施所拍摄的图像数据的图像处理。另外，在本实施方式中，存在灰度转换特性在每个摄像区域内不同的情况，在该情况下，根据对每个摄像区域确定的灰度转换特性进行图像数据的图像处理。
若进行了实时取景图像处理，则接下来进行高亮度扩展的显示区域的显示亮度的变更(S23)。这里，CPU 140根据在步骤S15中确定的最大显示亮度来变更EVF 181的显示亮度。另外，在本实施方式中，存在最大显示亮度在每个摄像区域(每个显示区域)内不同的情况，在该情况下，变更为对每个显示区域确定的显示亮度。
若进行了高亮度扩展显示区域的显示亮度的变更，则接下来进行图像显示(S25)。这里，使用在步骤S21中进行了用于实时取景显示的图像处理后的图像数据在EVF81上进行实时取景显示。
若进行了图像显示，则接下来对电源开关是否接通进行判定(S27)。这里，根据作为操作部件141中的一种的电源开关的操作状态来进行判定。在该判定的结果为电源开关接通的情况下，接下来对是否为释放开启进行判定(S29)。这里，对作为操作部件141中的一种的释放按钮是否被全按下而第二释放开关接通进行判定。在该判定的结果为不是释放开启的情况下，返回到步骤S7，每当从摄像电路110读出图像数据时，重复进行上述的动作。
另一方面，在步骤S29中的判定的结果为释放开启的情况下，进行静态图像摄像处理(S31)。这里，摄像电路110和摄像处理电路120根据静态图像用的摄影条件(快门速度、光圈值、ISO感光度等)，获取静态图像的图像数据。接着，实施静态图像的图像处理(S33)。这里，图像处理电路150对在步骤S31中获取到的静态图像的图像数据实施静态图像记录用的图像处理。
若进行了静态图像的图像处理，则接下来生成图像文件(S35)。这里，CPU 140根据在步骤S33中实施了图像处理的图像数据而生成记录用图像文件。若生成了图像文件，则接下来记录图像文件(S37)。这里，CPU 140将在步骤S35中生成的图像文件记录于外部存储器185中。
当在步骤S37中将图像文件记录于外部存储器中或者在步骤S27中的判定的结果为电源开关断开的情况下，结束该流程。
这样，在本实施方式中，在被摄体的场景中高亮度的区域较多的情况下(在本实施方式中为超过15％的情况)，在进行摄像时扩展高亮度区域进行摄像(S11、S13)，并且与高亮度扩展联动地提高显示面板的显示亮度(S15)。另外，根据摄像的高亮度扩展幅度和提高了显示亮度的显示面板的输入输出特性(输入数据与显示亮度之间的关系)来适当控制曝光时间，从而对从场景的高亮至超高亮的灰度进行拍摄，通过适当控制显示面板的亮度并且实施考虑了亮度范围的灰度转换，由此，能够对显示图像赋予炫目感，表现出较高的临场感。
另外，在本实施方式中，摄像单元能够按照多个区域分别变更摄像条件(例如，参照图3的S13、图6)，显示单元能够对设置为与由摄像单元输出的摄像数据的各区域对应的各个显示区域增强显示亮度(例如，参照图3的S15)，亮度分布测定单元能够测定与摄像单元的各区域对应的被摄场的亮度分布(例如，参照图3的S7、直方图生成部170)，控制单元根据对每个区域测定的亮度分布来确定摄像单元的每个区域的高亮度侧的灰度扩展量(例如，参照图3的S17)，并根据摄像单元的每个区域的高亮度侧的灰度扩展量来控制显示单元的每个区域的显示亮度的增强量(例如，参照图3的S23)。因此，如图6所示，即使在画面内的一部分具有高亮度的被摄体的情况下，也能够平衡良好地显示整个画面的明暗。
接下来，使用图9和图10对本实施方式的一个变形例进行说明。在本发明的一个实施方式中，在进行实时取景显示时针对高亮度区域的场景，对显示图像赋予炫目感，表现出较高的临场感。与此相对，在本变形例中，不限于实时取景显示，在进行记录图像的再现显示时也与本实施方式同样地能够对显示图像赋予炫目感，表现出较高的临场感。
在本变形中，图1B所示的背面面板183能够对各个显示区域变更显示亮度。在本变形例中，背面面板183实现了作为能够相比于规定的基准亮度对图像数据的显示亮度进行增强的显示单元的功能。
在本变形例中，将一个实施方式的图3的流程图置换成图9的流程图，并且追加了图10所示的流程图。因此，使用图9和图10所示的流程图对本实施方式中的动作进行说明。另外，图9、图10所示的流程图由CPU 140根据存储于闪存ROM 143中的程序对各电路进行控制来执行。另外，这些流程图仅是照相机的动作中的与灰度特性处理有关的动作，对其他动作进行省略。
图9所示的流程图示出了本变形例的主流程，与图3所示的流程图相比较，不同之处仅在于追加了步骤S36。对进行同样的处理的步骤标注相同的步骤编号而省略其说明，而以不同的步骤S36为中心进行说明。
在步骤S29中，若判定为释放开启，则进行静态图像摄像处理(S31)，并进行静态图像图像处理(S33)，生成图像文件(S35)。若生成了图像文件，则接下来追加显示亮度扩展信息(S36)。这里，将在步骤S15中确定的每个显示区域的最大显示亮度追加到在步骤S35中生成的图像文件中。
若追加了显示亮度扩展信息，则接下来进行图像文件的记录(S37)。这里，将在步骤S35中生成且在步骤S36中追加了显示亮度扩展信息后的图像文件记录于外部存储器185中。在步骤S37中，当记录了图像文件且在步骤S27中的判定的结果为电源断开的情况下，结束图9所示的流程。
接下来，使用图10所示的流程图对再现时的动作进行说明。开启再现模式时开始图10所示的流程。在再现模式下，当对操作部件141中的再现按钮等进行操作时，再现模式开启。
当图10所示的流程开始时，进行图像文件的读取(S41)。这里，CPU 140从外部存储器185读出在步骤S37中记录的图像文件。
若进行了图像文件的读出，则接下来进行图像数据的展开(S43)。这里，图像处理电路150中的图像压缩/解压缩电路167对在步骤S41中读出的图像文件进行解压缩，并传送给DRAM 145。
若进行了图像数据的展开，则接下来进行显示亮度扩展幅度信息的确认(S45)。这里，CPU 140确认在步骤S41中读出的图像文件中有无显示亮度扩展幅度信息。如上所述，在进行了高亮度扩展的情况下，在步骤S36中将显示亮度扩展信息追加到图像文件中。在该步骤中，确认有无该信息的追加。
若进行了显示亮度扩展幅度信息的确认，则接下来进行是否存在显示亮度扩展的判定(S47)。这里，根据步骤S45中的确认结果进行判定。
在步骤S47中的判定的结果为存在显示亮度扩展的情况下，进行显示亮度扩展幅度的确认(S49)。这里，CPU 140确认与各显示区域对应的每个显示区域的显示亮度扩展幅度。
若进行了显示亮度扩展幅度的确认，则接下来确定每个显示区域的最大显示亮度(S51)。这里，CPU 140根据从图像文件读出的显示亮度扩展信息来确定与各显示区域对应的每个显示区域的最大显示亮度。
若确定了每个显示区域的最大显示亮度，则接下来变更高亮度扩展的显示区域的显示亮度(S53)。这里，CPU 140根据所确定的最大显示亮度，对背面面板183变更各显示区域的显示亮度。
若变更了高亮度扩展的显示区域的显示亮度，则接下来进行图像显示(S55)。这里，根据从外部存储器185读出且在图像处理电路150中被实施了用于再现显示的图像处理后的图像数据在背面面板183上进行记录图像的再现显示。在进行该再现显示时，在以高亮度扩展进行了摄影的情况下，改变对应的显示区域的显示亮度，因此能够对显示图像赋予炫目感，表现出较高的临场感。
在步骤S55中，若进行了图像显示，则接下来对是否存在下一张图像进行判定(S57)。这里，根据操作部件141中的操作，对是否指定了下一张图像进行判定。在该判定的结果为存在下一张图像的情况下，返回到步骤S41，重复进行上述的动作。
另一方面，在步骤S57中的判定的结果为不存在下一张图像的情况下，判定是否再现关闭(S59)。这里，对再现模式是否已被解除进行判定。在该判定的结果为再现模式未关闭的情况下，返回到步骤S57。另一方面，在再现关闭的情况下，结束图10所示的再现的流程。
这样，在本变形例中，在进行摄像时，事先追加显示亮度扩展信息并进行记录(S36)，在进行再现时，读出显示亮度扩展信息来进行高亮度扩展显示。因此，在进行再现显示时，也能够对显示图像赋予炫目感，表现出较高的临场感。
另外，在本变形例中具有：显示单元(例如，背面面板183)，其能够根据具有以规定的摄像条件对被摄体进行拍摄而生成的图像数据和显示亮度扩展信息(例如，参照图9的S36)的图像文件而进行图像显示，能够相比于规定的基准亮度对显示亮度进行增强；以及控制单元(例如，CPU 140，图10的S49～S53)，其在根据显示亮度扩展信息进行高亮度扩展的情况下，变更显示单元的显示亮度。因此，在进行再现显示时，也能够对高亮度区域的被摄体赋予炫目感，表现出较高的临场感。
如以上说明的那样，在本发明的一个实施方式或变形例中，以对相对于作为基准的灰度特性而言位于高亮度侧的灰度进行扩展并对被摄体进行拍摄的方式进行控制而生成图像数据，当将该图像数据显示于显示单元上时，根据高亮度侧的灰度的扩展量来控制显示单元的显示亮度的增强量。因此，能够对高亮度区域的被摄体赋予炫目感，表现出较高的临场感。
另外，在本发明的一个实施方式或变形例中，作为显示单元，EVF 181或背面面板183能够使显示亮度比基准亮度明亮(增强)。作为显示单元，不限于EVF或背面面板，只要具有显示功能即可。另外，显示单元能够对每个区域进行增强，但如果无需按照每个区域来实现对于高亮度区域的应对，则也可以对整个画面进行增强。在这种情况下，直方图生成部170可以对于整个画面生成直方图。
另外，在本发明的一个实施方式或变形例中，采用了将摄像处理电路120、图像处理电路150与微计算机140分体的结构，但当然也可以用软件来构成各电路的全部或一部分的功能，并通过微计算机140来执行。
另外，在本发明的一个实施方式或变形例中，作为用于摄影的设备，使用数字照相机进行了说明，但作为摄影设备，可以是数字单反照相机、小型数字照相机，也可以是摄像机、摄影机那样的动态图像用的摄影设备，并且，还可以是内置于移动电话、智能手机、便携式信息终端(PDA：Personal Digital Assist：个人数字助理)、个人计算机(PC)、平板型计算机、游戏设备等中的摄像头。无论何种情况，只要是具有显示功能的设备，均能够应用本发明。
另外，在本发明的一个实施方式或变形例中，对具有摄像电路，并根据由该摄像电路获取到的图像数据进行显示的摄像装置的例子进行了说明。但是，在不具有摄像电路，而将在摄像装置中生成的图像文件显示于图像显示装置的情况下，也能够应用本发明。
另外，关于在本说明书中说明的技术中主要以流程图进行说明的控制，大多能够通过程序来设定，有时也储存在记录介质或记录部中。作为在该记录介质、记录部中进行记录的方法，可以在产品出厂时进行记录，也可以使用所发布的记录介质，还可以经由互联网下载。
另外，关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，为了方便而使用“首先”、“接下来”等表达顺序的词语进行了说明，但在未特别说明的地方，不意味着必须以该顺序实施。
本发明不仅限定于上述实施方式，可以在实施阶段中在不脱离其主旨的范围内对结构要素进行变形来具体实现。另外，通过对上述实施方式所公开的多个结构要素进行适当组合，可以形成各种发明。例如，可以删除实施方式所示的所有结构要素中的若干结构要素。并且，也可以适当组合不同的实施方式中的结构要素。
标号说明
101：摄影镜头；103：对焦驱动电路；105：光圈；107：光圈驱动电路；110：摄像电路；111：摄像元件；113：放大器部；115：A/D转换部；117：混合电路；119：I/F部；120：摄像处理电路；121：I/F部；123：AF检波电路；125：AE/WB电路；127：尺寸调整电路；130：总线；140：CPU；141：操作部件；143：闪存ROM；145：DRAM；150：图像处理电路；151：OB/WB电路；153：同步化电路；155：CMX；157：伽马转换电路；159：RGB2YC电路；161：边缘强调电路；163：NR电路；165：尺寸调整电路；167：图像压缩/解压缩电路；170：直方图生成部；181：EVF；183：背面面板；185：外部存储器。

Claims (6)

1.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有：
摄像单元，其以规定的摄像条件对被摄体进行拍摄并输出摄像数据；
显示单元，其能够相比于规定的基准亮度对图像数据的显示亮度进行增强；
图像处理单元，其根据上述摄像数据生成用于在上述显示单元上显示的上述图像数据；以及
控制单元，其对上述摄像单元的上述摄像条件和上述显示单元的显示亮度的增强量进行控制，
上述控制单元把上述摄像单元控制成对相对于预先准备的作为基准的灰度特性位于高亮度侧的灰度进行扩展而对被摄体进行拍摄，当将由上述图像处理单元生成的上述图像数据显示于上述显示单元时，根据上述摄像单元的高亮度侧的灰度的扩展量来控制上述显示单元的显示亮度的增强量。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
上述图像处理单元根据上述摄像单元的高亮度侧的灰度的扩展量和使上述显示亮度变亮后的上述显示单元的输入输出特性，对由上述摄像单元输出的摄像数据实施灰度转换而生成用于在上述显示单元上显示的图像数据。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于，
该摄像装置还具有亮度分布测定单元，该亮度分布测定单元测定被摄场的亮度分布，
上述控制单元根据上述测定的亮度分布来确定上述摄像单元的高亮度侧的灰度的扩展量。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
上述摄像单元能够按照多个区域变更摄像条件，上述显示单元能够对被设置为与由上述摄像单元输出的上述摄像数据的各区域对应的每个显示区域增强显示亮度，
上述亮度分布测定单元能够测定与上述摄像单元的各区域对应的被摄场的亮度分布，
上述控制单元根据对上述每个区域测定的亮度分布来确定上述摄像单元的每个区域的高亮度侧的灰度扩展量，并根据上述摄像单元的每个区域的高亮度侧的灰度扩展量来控制上述显示单元的每个区域的显示亮度的增强量。
5.一种图像显示装置，其根据具有以规定的摄像条件对被摄体进行拍摄而生成的图像数据和显示亮度扩展信息的图像文件进行图像显示，该图像显示装置的特征在于，具有：
显示单元，其能够相比于规定的基准亮度对显示亮度进行增强；以及
控制单元，其在根据上述显示亮度扩展信息进行高亮度扩展的情况下，变更上述显示单元的显示亮度。
6.一种摄像方法，其特征在于，在具有能够相比于规定的基准亮度对图像数据的显示亮度进行增强的显示单元的摄像装置中，执行如下步骤：
摄像步骤，以规定的摄像条件对被摄体进行拍摄并输出摄像数据；
图像处理步骤，根据上述摄像数据生成用于在上述显示单元上显示的上述图像数据；以及
控制步骤，对上述摄像步骤中的上述摄像条件和上述显示单元的显示亮度的增强量进行控制，
在上述控制步骤中，把上述摄像步骤控制成对相对于预先准备的作为基准的灰度特性位于高亮度侧的灰度进行扩展而对被摄体进行拍摄，当将在上述图像处理步骤中生成的上述图像数据显示于上述显示单元时，根据上述摄像步骤中的高亮度侧的灰度的扩展量来控制上述显示单元的显示亮度的增强量。
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