JP2001189890A

JP2001189890A - ディジタルカメラ

Info

Publication number: JP2001189890A
Application number: JP37374099A
Authority: JP
Inventors: Koji Ichikawa; 幸治市川
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-10
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP3967510B2

Abstract

(57)【要約】【課題】撮影状況に応じて被写界像を的確に撮影す
る。【解決手段】主制御回路508 は、自動露出時とマニュ
アル露出時とで広ラチチュード撮影と標準ラチチュード
撮影を切り替える。広ラチチュード撮影では標準ラチチ
ュードの場合の適正露出値より低い値に露出値を設定し
て、標準ラチチュードの場合にて被写体反射率100 ％を
最高レベルとした撮像素子(CCD)202への露光をたとえば
被写体反射率400 ％を最高レベルとした露光とする。そ
の結果の画像データは、ガンマ変換回路306 にて被写体
反射率100 ％までに相当する低輝度領域を標準ラチチュ
ードのガンマ変換より高い値に変換し、それより高輝度
の領域では圧縮したガンマ変換を施して、被写体反射率
400 ％までを含む画像データを得るとともに、このガン
マ変換に応じてリニアマトリクス回路304 とYCマトリク
ス回路310 では色再現変化が最小となるように、各係数
を切り替えて色処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルカメラ
に係り、たとえば、撮影状況に応じて自動露出機能とマ
ニュアル露出機能とを使い分けて撮影するディジタルカ
メラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、自動露出(AE)機能を有するデ
ィジタルカメラでは、被写体の明るさを測光回路などに
て検出して、その明るさに応じた適正な絞り値および適
正なシャッタ速度を設定して、つまり適正露出に設定し
て撮影する。その適正値の範囲は、カメラのラチチュー
ド（露出寛容度）に依存しており、所望の被写体に対し
て適正露出を設定した場合であっても、被写界にラチチ
ュード範囲外の部分があればその部分に対してオーバー
露出となって、撮影画像に白飛びが発生したり、あるい
はアンダー露出となって黒潰れが生じてしまう場合があ
った。

【０００３】従来、上記のような撮影状況に対応した電
子カメラあるいは画像入力装置として、たとえば、特開
平6-141232号公報または特開平5-30424 号公報などに記
載のものが提案されている。

【０００４】前者の公報に記載の電子カメラは、基本的
には、被写界像がストロボ発光による露出条件にてラチ
チュード範囲内であるか否かを検出してストロボの動作
を許可または禁止するものであり、測光および調光用の
AE/EF センサと、その測光値が撮像素子(CCD) の露光条
件に対してラチチュード範囲内であるか否かを判別する
外光レベル判別回路と、その判別結果に基づいてストロ
ボ発光を許可あるいは禁止する制御回路と、その結果に
基づいて露出値を所定の値マイナスまたはプラス補正す
るインスタント露出補正機能とを含むものであった。

【０００５】特に、このカメラでは、背景が後ろヌケと
なるような被写界における主要被写体を閃光撮影する場
合に、インスタント露出補正機能がオンとなっている
と、露出値をマイナス補正して、さらにストロボ発光時
間を短くすることにより、主要被写体がオーバー露出と
なることを防止していた。

【０００６】後者の公報に記載の画像入力装置は、一つ
の被写界を撮影する場合に電子シャッタ機能によりシャ
ッタ時間を変えて２回露光する撮像素子(CCD) と、その
結果の露光時間の長い第１の画像信号を蓄積する第１の
フレームメモリと、露光時間の短い第２の画像信号を蓄
積する第２のフレームメモリと、それらの画像信号を合
成して１枚の画像の画像信号を生成する信号合成器とを
含むものであった。

【０００７】この場合、露光時間の長い第１の画像信号
から低輝度領域の画像信号を得て、それより高輝度とな
る部分の画像信号を露光時間の短い第２の画像信号から
得て、これを所定の値、たとえば露光時間の比に相当す
る分増幅し、これら画像信号を合成することにより、１
つの画像を表わす画像信号を得ていた。これにより、広
ダイナミックレンジの合成画像信号を得て、低輝度部分
の黒潰れ、および高輝度部分の白飛びを防止した撮影画
像を得るものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、たとえば前者の電子カメラでは、マ
イナス補正とストロボ調光とを使用して露光量を変化さ
せているが、カメラ自体のラチチュードは変わらないの
で、ストロボを使用しない外光レベルにてラチチュード
範囲外の部分を含む被写界を撮像した場合では白飛びま
たは黒潰れが生じる場合があるという問題があった。つ
まり、前者のものは、ストロボが使用できない被写界で
は、自動露出とした場合にやはりオーバー露出を防止で
きないという課題があった。

【０００９】また、後者の画像入力装置では、シャッタ
時間を変えて露光量の異なる２枚の画像信号を合成する
ので、その合成部分あるいは全体のバランスに不具合が
生じる場合があるという問題があった。たとえば、動き
のある被写体では、２回の露光およびシャッタ時間の差
により画像に位置ずれが生じる場合があった。

【００１０】そこで、たとえば蓄積電荷量の多い撮像素
子を用いて、１回の露光にて広ダイナミックレンジの画
像信号を得ることが考えられるが、たとえば、被写体の
輝度分布が比較的狭くライティングされているスタジオ
撮影などでは、下位レンジなどにデータ量が偏ってS/N
等が悪くなるなどの問題があった。

【００１１】本発明は、上記課題を解決して、オーバー
露出が生じそうな輝度分布が広い被写界の撮影、または
S/N を重視したスタジオ撮影などの輝度分布が狭い被写
界の撮影など撮影状況に応じて被写界を的確に撮影する
ことができるディジタルカメラ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】本発明によるディジタル
カメラは、上述した課題を解決するために、所望の被写
界像を撮像してその画像を表わす画像信号をディジタル
の画像データとして出力するディジタルカメラにおい
て、被写界像が結像されてその露光量に応じた画像信号
を出力する撮像素子と、撮像素子の露光量を調整する露
光量調整手段と、撮像手段からの画像信号をディジタル
の画像データに変換するディジタル変換手段と、画像デ
ータに所定の信号処理を施す信号処理手段であって、少
なくとも画像データに階調変換を施す階調変換手段を含
む信号処理手段と、少なくとも露光量調整手段および信
号処理手段の階調変換手段を制御して標準ラチチュード
撮影と広ラチチュード撮影とに切り替えるラチチュード
切替手段であって、広ラチチュード撮影の際に、露光量
調整手段を標準ラチチュード撮影の場合の露光量より所
定の値低く設定し、階調変換手段の階調変換特性を標準
ラチチュード撮影の際よりも高く設定するラチチュード
切替手段とを有することを特徴とする。

【００１３】この場合、露光量調整手段は、撮像素子へ
の単位時間当たりの露光量を絞り調整によって複数段階
に調整する絞り量調整手段と、撮像素子の露光時間をシ
ャッタ速度によって複数段階に調整するシャッタ速度調
整手段とを含み、ラチチュード切替手段は、撮像素子の
露光量を標準ラチチュード撮影の場合より低く設定する
とよい。

【００１４】この場合さらに、露光量調整手段は、広ラ
チチュード撮影の際に、絞り量調整手段の絞り量を標準
ラチチュード撮影の場合の絞り量より多く設定するとよ
い。

【００１５】また、露光量調整手段は、広ラチチュード
撮影の際に、シャッタ速度調整手段のシャッタ速度を標
準ラチチュード撮影の場合のシャッタ速度より速く設定
するとよい。

【００１６】また、階調変換手段は、低輝度領域から高
輝度領域にわたって、再生表示系に応じた階調変換特性
を有する標準ラチチュード撮影の第１の階調変換テーブ
ルと、その階調変換特性に対して低輝度領域の傾きが大
となり、高輝度領域の傾きが小となる階調変換特性を有
する広ラチチュード撮影の第２の階調変換テーブルとを
有し、ラチチュード切替手段は、それぞれのラチチュー
ド撮影に応じて第１および第２の階調変換テーブルを切
り替えるとよい。

【００１７】さらに、信号処理手段は、階調変換手段で
の階調変換特性に応じて画像データに色補正処理を施す
色処理手段を含み、ラチチュード切替手段は、標準ラチ
チュード撮影と広ラチチュード撮影の切替に際して色処
理手段での色補正パラメータを切り替えるとよい。

【００１８】この場合、色処理手段は、画像データのそ
れぞれの色データに色再現係数を乗じて色補正を施すマ
トリクス演算手段を含み、ラチチュード切替手段は、そ
れぞれのラチチュード撮影に際してマトリクス演算手段
の色再現係数を切り替えるとよい。

【００１９】また、色処理手段は、画像データのそれぞ
れの色データのレベル差を補正して色補正する色差ゲイ
ン処理手段を含み、ラチチュード切替手段は、それぞれ
のラチチュード撮影に際して色差ゲイン手段での補正量
を切り替えるとよい。

【００２０】また、色処理手段は、画像データのそれぞ
れの色データの色変換量をあらかじめ演算した複数の３
次元ルックアップテーブルを含み、ラチチュード切替手
段は、それぞれのラチチュード撮影に際して３次元ルッ
クアップテーブルを切り替えるとよい。

【００２１】さらに、信号処理手段は、３原色の色デー
タを輝度および色差にて表わす画像データに変換するYC
変換手段を含み、色処理手段は、階調変換前の３原色の
色データについて色補正する第１の色処理手段と、階調
変換後の輝度および色差にて表わす画像データについて
色補正する第２の色処理手段とを含み、ラチチュード切
替手段は、それぞれのラチチュード撮影の切替に際して
第１および第２の色処理手段での色補正パラメータをそ
れぞれ切り替えるとよい。

【００２２】また、ディジタルカメラは、被写界に応じ
て露光量調整手段を適性値に設定する自動露出機能と、
露光量調整手段の設定を手動にて操作するマニュアル露
出機能とを有し、ラチチュード切替手段は、自動露出の
場合に広ラチチュード撮影に切り替え、マニュアル露出
の場合に標準ラチチュード撮影に切り替えるとよい。

【００２３】この場合、自動露出機能は、プログラム線
図に基づいて絞り量およびシャッタ速度を適正値に設定
するプログラム露出機能と、絞り量を固定にしてシャッ
タ速度を適性値に設定する絞り優先露出機能と、シャッ
タ速度を固定にして絞り量を適正値に設定するシャッタ
速度優先露出機能とを含むと有利である。

【００２４】また、本発明によるディジタルカメラは、
設定された露出値をさらに所定の範囲にて所定の値づつ
補正する露出補正機能を含むとよい。

【００２５】また、本発明によるディジタルカメラは、
標準ラチチュード撮影と広ラチチュード撮影とを外部操
作により選択する選択手段を含み、ラチチュード切替手
段は、選択手段の選択結果に従って標準ラチチュード撮
影と広ラチチュード撮影とを切り替えるようにしてもよ
い。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
によるディジタルカメラの実施例を詳細に説明する。図
１には、本発明によるディジタルカメラの一実施例が示
されている。本実施例では、被写体に応じて適正露出を
設定する自動露出機能と、マニュアル操作により露出を
設定するマニュアル撮影機能とを有するディジタルスチ
ルカメラについて適用した場合を例に挙げて説明する。
特に、本実施例によるディジタルカメラは、マニュアル
露出撮影の場合に、たとえば被写体反射率100 ％までの
被写界像を飽和せずに撮影可能な標準ラチチュード撮影
機能を有し、また、自動露出撮影の場合に、たとえば被
写体反射率200 ％または400 ％までの被写界像を、それ
ぞれ飽和せずに撮影可能な２倍または４倍ラチチュード
撮像処理を行う広ラチチュード撮影機能を有する点が主
な特徴点である。

【００２７】詳細には、本実施例によるディジタルカメ
ラは、図１に示すように、光学系10と、撮像系20と、信
号処理系30と、記録系40と、駆動制御系50とを含む。光
学系10は、所望の被写体像を撮像系20に入射する光入射
機構であり、本実施例ではレンズ102 と、絞り104 と、
シャッタ106 とを含む。レンズ102 は、図示しない鏡筒
のほぼ前面に配設された光学レンズであり、有利には、
赤外カットフィルタおよび光学ローパスフィルタなどを
含み、可視光にて雑音の少ない光学レンズが適用されて
いる。絞り104 は、光学レンズ102 を介して入射する被
写界像の光量を調節する光量調整機構であり、たとえ
ば、F1.4,F2.0,F2.8...F22に複数段階にて絞り量を設定
可能な絞り機構である。シャッタ106 は、光学レンズ10
2 および絞り104 を介して入射する被写界像の露光時間
を調節する露光時間調整機構であり、たとえば、1/4 〜
1/1000秒など段階的あるいは連続的にシャッタ速度を設
定可能なメカニカルシャッタ機構である。

【００２８】一方、撮像系20は、光学系10を介して入射
する被写界像を撮像して電気的に処理可能な画像データ
に変換する撮像処理部であり、本実施例では、撮像素子
202と、増幅器204 と、アナログ・ディジタル変換器(A/
D) 206 とを含む。撮像素子202 は、光学系10を介して
入射する被写界像を露光して、その露光量に応じた画像
信号を生成する光電変換素子であり、本実施例では、CC
D(Charge Coupled Device)などの固体撮像素子が有利に
適用される。撮像素子202 の撮像面には、所定の色配列
の原色または補色の色フィルタが付設されて、本実施例
ではたとえば、それぞれの画素毎にRGB の画像信号が出
力される。増幅器204 は、撮像素子202からの画像信号
を増幅する増幅回路である。アナログ・ディジタル変換
器206 は、増幅器204 からの画素毎の信号値をディジタ
ル値にそれぞれ変換する変換回路であり、本実施例で
は、それぞれの画素毎にたとえば10ビットのディジタル
データに変換する。撮像系20にて撮像した被写界像を表
わす画像データは信号処理系20に供給される。

【００２９】信号処理系30は、撮像系20からの画像デー
タを表示装置あるいは印刷装置などの再生系にて再生可
能なデータに変換するデータ変換回路であり、本実施例
ではホワイトバランス(AWB) 回路302 と、リニアマトリ
クス回路304 と、ガンマ変換回路306 と、YC変換回路30
8 と、YCマトリクス回路310 とを含む。ホワイトバラン
ス回路302 は、それぞれの画素毎の色データを所定の光
源の色温度に応じた値に補正する色補正回路である。

【００３０】リニアマトリクス回路304 は、ホワイトバ
ランス回路302 からの画像データにさらに再生系にて再
生可能な色再現係数を乗じて、画像データを色補正する
色処理回路であり、特に、本実施例では、標準ラチチュ
ード撮影と、２倍または４倍の広ラチチュード撮影とに
応じて、それぞれ同様の色再現とするための複数の色再
現係数(A_ij),(B_ij),(C_ij) が係数記憶回路322 に用意さ
れている。たとえば、入力画像データを(r,g,b) とし
て、再現される出力画像データを(R,G,B) とすると、標
準ラチチュード撮影では、次式(1) に示すように、係数
(A_ij) が選択されて、マトリクス演算処理が施される。

【００３１】

【数１】同様に、２倍ラチチュード撮影の場合に係数(B_ij）が選
択され、４倍ラチチュード撮影の場合に係数(C_ij) がそ
れぞれ選択されて、マトリクス演算される。本実施例で
は、マトリクス演算処理は、入力画像データ(r,g,b）を
正規化した形式にて処理し、その演算結果の出力画像デ
ータ(R,G,B) には"255" が乗算されて、８ビットの画像
データとしてガンマ変換回路306 に供給される。

【００３２】ガンマ変換回路306 は、リニアマトリクス
回路304 からの画像データを、表示装置や印刷装置等の
再生表示系の階調特性に応じて階調補正する階調変換回
路であり、本実施例では、たとえば図３に示すように、
広ラチチュード撮影および標準ラチチュード撮影に応じ
たガンマ変換曲線γ1,γ2,γ3 にて求められた複数のガ
ンマ補正テーブルがガンマ変換テーブル324 に用意され
ている。標準ラチチュード撮影のガンマ変換曲線γ1
は、８ビットにて表わされる画像データの入力階調値を
IN、出力階調値をOUT とすると、たとえば、ITU-R 勧告
BT709-2 の光電変換規定に準拠した次式(2),(3) にて表
わされる。

【００３３】

【数２】 OUT={1.099×(IN/255)^0.45−0.099}×255 (IN/255 ≧0.018) ・・・(2) OUT=4.5 ×IN (IN/255 ＜0.018) ・・・(3) ２倍ラチチュード撮影のガンマ変換曲線γ2 は、標準ラ
チチュード撮影時のガンマ変換曲線γ1 に対して低輝度
領域にて傾きが大となり、高輝度領域にて傾きが小とな
る次式(4) 〜(6) にて表わされる。

【００３４】

【数３】 OUT={255−(1.099×0.8^0.45 −0.099)×255}×IN/120＋ {5×(1.099×0.8^0.45 −0.099)×255 −510}/3 (IN/127.5 ≧0.8) ・・・(4） OUT={1.099×(IN ×2/255)^0.45−0.099}×255 (0.8＞IN/127.5≧018) ・・・(5） OUT=4.5 ×２×IN (N/127.5＜0.018) ・・・(6) ４倍ラチチュード撮影のガンマ変換曲線γ3 は、さらに
２倍ラチチュード撮影のガンマ変換曲線γ2 より低輝度
領域の傾きが大となり、高輝度領域の傾きが小となる次
式(7) 〜(9) にて表わされる。

【００３５】

【数４】 OUT={255−(1.099×0.8^0.45 −0.099)×255}×IN/320＋ {5×(1.099×0.8^0.45 −0.099)×255 −255}/4 (IN/255 ≧0.8) ・・・(7） OUT={1.099×(IN ×4/255)^0.45−0.099}×255 (0.8＞IN/255≧0.018) ・・・(8） OUT=4.5 ×4 ×IN (IN/255 ＜0.018) ・・・(9) 図１に戻って、YC変換回路308 は、RGB の画像データを
輝度(Y) および色差(Cr,Cb) にて表わされるYCデータに
変換する変換回路であり、変換したYCデータはYCマトリ
クス回路310 に供給される。YCマトリクス回路310 は、
YCrCb の画像データをYC系にて色再現可能に色補正する
色処理回路であり、リニアマトリクス回路304 と同様
に、ラチチュード切替による色再現変化を最小にするた
めの所定の色再現係数をYCrCb データに乗算する。本実
施例では、標準ラチチュード撮影ならびに２倍および４
倍の広ラチチュード撮影に応じたそれぞれ色再現係数(K
_ij,L_ij,M_ij) が係数記憶回路326 に用意されて、標準ラ
チチュード撮影の際に係数(K_ij) が選択され、２倍ラチ
チュード撮影の際に(L_ij) が選択され、４倍ラチチュー
ド撮影の際に係数(M_ij) が選択される。色処理されたYC
の画像データは、記録系40に供給される。

【００３６】記録系40は、信号処理系30にて色処理され
た画像データをメモリカードなどの記録媒体に記録する
記録処理部であり、本実施例では、圧縮回路402 と、記
録媒体制御回路404 とを含む。圧縮回路402 は、画像デ
ータを所定の圧縮方式にて高能率符号化する符号化回路
であり、本実施例では、たとえばJPEG(Joint Photograp
hic Experts Group)などの圧縮方式にて圧縮する。記録
媒体制御回路404 は、カメラ本体に取り外し自在に装着
されたメモリカードなどの記録媒体を制御して圧縮回路
402 からの画像データを順次書き込む媒体制御回路であ
る。

【００３７】他方、駆動制御系50は、光学系10、撮像系
20、信号処理系30および記録系40の各部をそれぞれ駆動
および制御して一連の撮影動作を実行させる撮影制御部
であり、特に本実施例では、自動露出時の広ラチチュー
ド撮影と、マニュアル撮影時の標準ラチチュード撮影と
を切り替えて撮影するラチチュード切替制御機能を含
む。たとえば、本実施例の駆動制御系50は、露光量制御
回路502 と、CCD 駆動回路504 と、測光回路506 と、主
制御回路508 とを有する。

【００３８】露光量制御回路502 は、主制御回路508 の
制御の下に自動露出時の絞り104 の設定およびシャッタ
106 の開閉動作を制御して撮像素子202 への露光量を制
御する露光量制御部であり、特に、本実施例では、完全
自動露出、絞り優先露出およびシャッタ優先露出のそれ
ぞれの場合にて２倍または４倍の広ラチチュード撮影に
ついてそれぞれ露光量を制御する。たとえば、完全自動
露出にて４倍ラチチュード撮影の際には、標準ラチチュ
ード撮影の場合の適正絞り値から１段階低い絞り値を絞
り104 に設定し、かつ標準ラチチュード撮影の場合の適
正シャッタ速度よりも１段階速いシャッタ速度にてシャ
ッタ104 を駆動する。完全自動露出にて２倍の広ラチチ
ュード撮影の際には、標準ラチチュード撮影の場合の適
正絞り値から１段階低い絞り値を絞り104 に設定し、標
準ラチチュード撮影の場合の適正シャッタ速度と同様の
シャッタ速度にてシャッタ106 を駆動する。

【００３９】また、シャッタ優先露出の際は、４倍ラチ
チュード撮影にて標準ラチチュード撮影の場合の適正絞
り値から２段階低い絞り値を絞り104 に設定して、２倍
ラチチュード撮影にて標準ラチチュード撮影の場合の適
正絞り値から１段階低い絞り値を絞り104 に設定して、
それぞれあらかじめ設定されたシャッタ速度にてシャッ
タ106 を駆動する。さらに、絞り優先露出の場合には、
あらかじめ設定された絞り値にて、２倍の広ラチチュー
ド撮影の際に標準ラチチュードの場合の適正シャッタ速
度から１段階速いシャッタ速度にてシャッタ106 を駆動
して、または４倍ラチチュード撮影の際に２段階速いシ
ャッタ速度にてシャッタ106 をそれぞれ駆動する。

【００４０】一方、CCD 駆動回路504 は、主制御回路50
8 の制御の下に撮像素子202 を所定のタイミングにて駆
動する駆動回路であり、本実施例では不要電荷掃出の際
の複数のシフトパルスと、電荷読出しおよびその転送の
際の複数のシフトパルスなどを生成する複数の信号生成
回路を含む。

【００４１】測光回路506 は、主制御回路508 の制御の
下に、自動露出の際に被写界の輝度値を求める回路であ
り、たとえば、レリーズボタン半押し状態にて駆動され
て撮像系20からの画像データにて表わされる画像を所定
の分割数にて分割して測光するマルチパターンの測光方
式などが有利に適用される。測光結果は、主制御回路50
8 に供給される。

【００４２】主制御回路508 は、露光量制御回路502 、
CCD 駆動回路504 、測光回路506 および信号処理系30な
らびに記録系40にそれぞれ制御信号を送出して各部を制
御するシステムコントローラであり、本実施例では、操
作部60に配置される操作ボタンなどの操作設定に基づい
て自動露出とマニュアル露出との切替ならびに自動露出
での２倍および４倍の広ラチチュード撮影の切替をし
て、レリーズボタンなどの操作により一連の撮影動作を
制御する制御回路である。

【００４３】特に、本実施例では、自動露出とマニュア
ル露出との切替に応じて係数記憶回路322 、ガンマ変換
テーブル324 および係数記憶回路 326のそれぞれの係数
およびテーブルの切り替え、自動露出時の測光による適
正露出値の選択により、標準ラチチュード撮影と広ラチ
チュード撮影とを切り替えるラチチュード切替制御を司
る。たとえば、本実施例の主制御回路508 は、標準ラチ
チュード撮影の場合の適正絞り値およびシャッタ速度を
測光値に基づいて決定するプログラム線図を有し、自動
露出撮影の場合にその結果と２倍または４倍の広ラチチ
ュード撮影の区別を露光量制御回路502 に供給して、露
出を決定する。さらにレリーズボタンの操作を検出し
て、その結果を露光量制御回路502 およびCCD 駆動回路
504 に供給し、一連の撮影動作を制御する。

【００４４】次に、本実施例によるディジタルカメラの
動作を説明すると、まず、操作者は撮影状況に応じて自
動露出撮影またはマニュアル撮影を選択する。自動露出
撮影の場合は、完全自動露出、絞り優先露出またはシャ
ッタ優先露出のいずれかを選択し、さらに２倍または４
倍ラチチュード撮影のいずれかを選択する。

【００４５】たとえば、逆光などのシーンにて、完全自
動露出にて４倍ラチチュード撮影を選択すると、主制御
回路508 は、その操作を検出して、まず、信号処理系30
を４倍ラチチュード撮影に応じた処理系に設定する。つ
まり、リニアマトリクス回路304 に係数記憶回路322 か
らの係数(C_ij）を設定して、ガンマ変換回路306 にガン
マ変換テーブル324 からのガンマ変換曲線γ3 により求
めたテーブルを設定し、さらにYCマトリクス回路310 に
係数記憶回路326 からの係数(M_ij）をそれぞれ設定す
る。

【００４６】次いで、操作者が被写界にカメラを向け
て、たとえばレリーズボタンを半押し状態にすると、主
制御回路508 は露光量制御回路502 およびCCD 駆動回路
504 ならびに測光回路506 を起動して、被写界を測光す
る。測光回路506 から測光結果を受けた主制御回路508
は、プログラム線図に基づいて標準ラチチュード撮影の
際の適正絞り値およびシャッタ速度を求め、その結果と
ともに４倍ラチチュード撮影であることを指示する制御
信号を露光量制御回路502 に送出する。これにより、露
光量制御回路502 では、絞り104 を標準ラチチュード撮
影の場合の適正絞り値から１段階低い絞り値に設定し
て、さらにシャッタ速度を標準ラチチュード撮影の場合
の適正値から１段階速いシャッタ速度に設定する。たと
えば、標準ラチチュード撮影の場合の適正露出値が(F5.
6,1/250sec) であるとすると、４倍ラチチュード撮影で
はその露出値が(F8,1/500sec) に設定される。

【００４７】この結果、撮像素子202 への露光量が、た
とえば、図２に示すように、標準ラチチュード設定の適
正露出にて被写体反射率100 ％を最高レベルとしていた
ものが、絞り値およびシャッタ速度をそれぞれ１段階低
くすることにより、2EV 露出を下げた状態となり、たと
えば図３に示すように、被写体反射率400 ％を最高レベ
ルとする撮影状態となる。

【００４８】この状態にて、操作者がレリーズボタンを
全押しすると、主制御回路508 はその押下を検出して、
CCD 駆動回路504 を駆動して撮像素子202 の不要電荷を
掃出させ、露光量制御回路502 に露光開始を指示する。
これにより、撮像素子202 にて撮像が開始されて、設定
したシャッタ時間が経過すると、露光量制御回路502は
シャッタ106 を閉駆動して、露光が終了する。露光が終
わると、CCD 駆動回路504 から撮像素子202 に読出しパ
ルスが供給されて、撮像素子202 から蓄積電荷が読み出
される。読み出された蓄積電荷に応じたそれぞれの画素
の画像信号は、増幅器204 にて増幅されて、さらにアナ
ログ・ディジタル変換器206 にてディジタルデータに変
換される。

【００４９】次に、ディジタルデータに変換された画像
データは、信号処理系30のホワイトバランス回路302 に
てホワイトバランスの色補正が施されて、さらにリニア
マトリクス回路304 にて４倍ラチチュードの色再現係数
(C_ij）にてマトリクス演算処理が施される。次いで、ガ
ンマ変換回路306 にて図４に示すガンマ変換曲線γ3に
より求められたガンマ補正テーブルにて階調変換が施さ
れる。これにより、被写体反射率400 ％までの被写界像
は、被写体反射率100 ％までに相当する入力階調値"50"
付近までの主要被写体の階調値が高められて、黒潰れす
ることなく適切な階調値が得られ、その値を越える、た
とえば逆光となる高輝度領域の部分が白飛びすることな
く、輝度範囲が狭められたハイライト値として得られ
る。

【００５０】次に、ガンマ変換された画像データは、YC
変換回路308 にてRGB データからYCrCb データに変換さ
れて、さらにYCマトリクス回路310 にて４倍ラチチュー
ド撮影の係数(M_ij）にて色処理されて、記録系40に供給
される。記録系40では、撮影結果のYCデータを圧縮回路
402 にて圧縮処理して、その結果の画像データを記録媒
体制御回路404 からメモリカードなどの記録媒体に所定
のファイルとして記録する。

【００５１】以降、上記と同様に完全自動露出にて４倍
ラチチュード撮影の場合は、露光量制御回路502 にて絞
り値およびシャッタ速度を標準ラチチュード撮影の場合
の適正値からそれぞれ１段階づつ低くして撮像し、その
結果の画像信号をディジタルデータに変換した画像デー
タが信号処理系30にてそれぞれ４倍ラチチュードの係数
およびガンマ補正テーブルにて色処理およびガンマ変換
されて、記録系40からメモリカードに記録される。

【００５２】同様に、逆光などのシーンにて、絞りを優
先して４倍ラチチュード撮影を行なう場合は、絞りを所
望の値に設定すると、露光量制御回路502 にてシャッタ
速度を標準ラチチュード撮影の場合の適正値から２段階
低くして撮像し、その結果を信号処理系30にて上記と同
様に４倍ラチチュードの係数およびガンマ変換により処
理して、その結果をメモリカードに記録する。また、さ
らに動きのあるようなシーンにおいて、シャッタ速度優
先にて４倍ラチチュード撮影する場合は、シャッタ速度
を所望の値に設定すると、露光量制御回路502 にて絞り
値を標準ラチチュード撮影の場合の適正値から２段階低
くして撮像し、以下同様に４倍ラチチュードの係数およ
びガンマ変換にて信号処理が実行されて、その結果が記
録される。

【００５３】次に、たとえば、逆光シーンほどではない
が、背景が明るい場所にて撮影するような場合に、完全
自動露出にて２倍ラチチュード撮影を設定すると、主制
御回路508 は、リニアマトリクス回路304 に係数記憶回
路322 からの係数(B_ij）を設定して、ガンマ変換回路30
6 にガンマ変換テーブル324 からのガンマ変換曲線γ2
により求めたテーブルを設定し、さらにYCマトリクス回
路310 に係数記憶回路326 からの係数(L_ij）をそれぞれ
設定して、信号処理系30を２倍ラチチュード撮影の処理
系に設定する。

【００５４】次いで、上記と同様に、操作者が被写界に
カメラを向けて、レリーズボタンを半押し状態にする
と、主制御回路508 は上記と同様に、測光回路506 から
測光結果を受けてプログラム線図に基づいて標準ラチチ
ュード撮影の際の適正絞り値およびシャッタ速度を求
め、その結果とともに２倍ラチチュード撮影であること
を指示する制御信号を露光量制御回路502 に送出する。

【００５５】これにより、露光量制御回路502 では、絞
り104 を標準ラチチュード撮影の場合の適正絞り値から
１段階低い絞り値に設定して、さらにシャッタ速度を標
準ラチチュード撮影の場合の適正値と同様のシャッタ速
度に設定する。たとえば、標準ラチチュード撮影の場合
の適正露出値が(F5.6,1/250sec) であるとすると、２倍
ラチチュード撮影ではその露出値が(F8,1/250sec) に設
定される。この結果、撮像素子202 への露光量が絞り値
を１段階低くすることにより、1EV 露出を下げた状態と
なり、被写体反射率200 ％を最高レベルとする撮影状態
となる。

【００５６】この状態にて、操作者がレリーズボタンを
全押しすると、主制御回路508 は上記と同様に、CCD 駆
動回路504 および露光量制御回路502 を制御して、被写
界を撮像する。撮像結果の画像信号は、上記と同様に増
幅器204 にて増幅されて、さらにアナログ・ディジタル
変換器206 にてディジタルデータに変換されて、信号処
理系30に供給される。

【００５７】次に、信号処理系30では、撮像系20からの
画像データをホワイトバランス回路302 にてホワイトバ
ランスの色補正を施し、さらにリニアマトリクス回路30
4 にて２倍ラチチュードの係数(B_ij）にてマトリクス演
算処理を施す。次に、ガンマ変換回路306 にて図４に示
すガンマ変換曲線γ2 により求められたガンマ補正テー
ブルにて階調変換を施す。これにより、被写体反射率20
0 ％までの被写界像は被写体反射率100 ％までに相当す
る入力階調値"100" 付近までの主要被写体の階調値が高
められて黒潰れすることなく適切な値として得られ、そ
の値を越える高輝度領域の部分が白飛びすることなく、
輝度範囲が狭められたハイライト値として得られる。

【００５８】以下上記と同様に、ガンマ変換された画像
データは、YC変換回路308 にてRGBデータからYCrCb デ
ータに変換されて、さらにYCマトリクス回路310 にて２
倍ラチチュード撮影の係数(L_ij）にて色処理されて、記
録系40に供給される。記録系40では、上記と同様に、撮
影結果のYCデータを圧縮回路402 にて圧縮処理して、そ
の結果の画像データを記録媒体制御回路404 からメモリ
カードなどの記録媒体に所定のファイルとして記録す
る。

【００５９】以降、上記と同様に完全自動露出にて２倍
ラチチュード撮影の場合は、露光量制御回路502 にてシ
ャッタ速度を標準ラチチュード撮影の場合の適正値と同
様の値として、絞り値のみを標準ラチチュード撮影の場
合の適正値から１段階低くして撮像し、その結果の画像
信号をディジタルデータに変換した画像データが信号処
理系30にてそれぞれ２倍ラチチュードの係数にて色処理
およびガンマ変換されて、記録系40からメモリカードに
記録される。

【００６０】同様のシーンにて、絞り優先にて２倍ラチ
チュード撮影を行なう場合は、絞りを所望の値に設定す
ると、露光量制御回路502 にてシャッタ速度を標準ラチ
チュード撮影の場合の適正値から１段階低くして撮像
し、その結果を信号処理系30にて上記と同様に２倍ラチ
チュードの係数およびガンマ変換により処理して、その
結果をメモリカードに記録する。また、さらに動きのあ
るようなシーンにおいて、シャッタ速度優先にて２倍ラ
チチュード撮影する場合は、シャッタ速度を所望の値に
設定すると、露光量制御回路502 にて絞り値を標準ラチ
チュード撮影の場合の適正値から１段階低くして撮像
し、以下上記と同様に２倍ラチチュードの係数およびガ
ンマ変換にて信号処理が実行されて、その結果が記録さ
れる。

【００６１】一方、スタジオ撮影などのように輝度分布
が比較的狭い場合には、マニュアル露出に切り替える
と、主制御回路508 は、リニアマトリクス回路304 に係
数記憶回路322 からの係数(A_ij）を設定し、ガンマ変換
回路306 にガンマ変換テーブル324 からのガンマ変換曲
線γ1 により求めたテーブルを設定し、さらにYCマトリ
クス回路310 に係数記憶回路326 からの係数(K_ij）をそ
れぞれ設定して、信号処理系30を標準ラチチュード撮影
の処理系に設定する。

【００６２】この状態にて、操作者は、所望の絞り値お
よびシャッタ速度を設定して、通常撮影と同様に、標準
ラチチュード撮影を行なう。その結果の画像データは、
信号処理系30にてホワイトバランスがとられ、また標準
ラチチュードの係数(A_ij）にてマトリクス演算処理が施
されて、さらに図４に示すガンマ変換曲線γ１により求
められたガンマ補正テーブルにて階調変換が施される。
ガンマ変換された画像データは、以下同様に、RGB デー
タからY,Cr,Cb データに変換されて、さらにYCマトリク
ス回路310 にて標準ラチチュード撮影の係数(K_ij）にて
色処理されて、記録系40に供給されてメモリカードなど
の記録媒体に所定のファイルとして記録される。

【００６３】以降、マニュアル撮影の場合は、操作者が
所望の絞りおよびシャッタ速度を設定して、被写体反射
率100 ％を最高レベルとした標準ラチチュード撮影を実
行することができる。

【００６４】以上のように本実施例のディジタルカメラ
によれば、自動露出とマニュアル露出とで、広ラチチュ
ード撮影と標準ラチチュード撮影とを切り替えるように
構成したので、逆光などのシーンでは自動露出に切り替
えることにより、被写界の輝度分布に応じた広ラチチュ
ード撮影を実行することができる。また、スタジオ撮影
などの輝度分布の狭いシーンでは、マニュアル撮影とす
ることにより、S/N 比を重視した標準ラチチュード撮影
を実行することができる。さらに、本実施例では自動露
出時に２倍または４倍ラチチュード撮影を切り替えるこ
とができるので、さらに撮影状況に応じた適切な撮影画
像を得ることができる。この場合、完全自動露出、絞り
優先露出またはシャッタ優先露出を切り替えることがで
きるので、広ラチチュードでの標準的な撮影、明暗を重
視した撮影、さらに動きのある撮影など、またさらに撮
影状況に応じた適切な撮影画像を得ることができる。

【００６５】なお、上記実施例においては、自動露出の
場合に広ラチチュード撮影として、マニュアル露出の場
合に標準ラチチュード撮影に切り替えるように構成した
が、本発明においては、たとえば広ラチチュード撮影と
標準ラチチュードの切替スイッチを別に設けたり、設定
画面にて選択したりすることにより、自動露出の場合に
も標準ラチチュード撮影を可能とし、マニュアル撮影の
場合にも広ラチチュード撮影を可能とするようにしても
よい。

【００６６】また、上記実施例においては、広ラチチュ
ード撮影の場合に、２倍および４倍の２つの広ラチチュ
ード撮影を選択するように構成したが、本発明において
は、さらに1.5 倍または３倍あるいは５倍など複数の倍
率の広ラチチュード撮影を設定するように構成してもよ
く、さらに標準ラチチュード以下の低倍率のラチチュー
ドを設定する場合も本発明に含まれることはもちろんで
ある。

【００６７】また、上記実施例においては、リニアマト
リクス回路304 およびYCマトリクス回路310 にて色再現
係数を用いてマトリクス演算により画像データを色処理
する構成であったが、本発明においては、画像データの
それぞれの色データのレベル差を補正して色処理する色
差ゲイン処理、または画像データのそれぞれの色データ
の色変換量をあらかじめ演算した３次元ルックアップテ
ーブルを用いて色再現処理を施すようにしてもよい。こ
の場合、色差ゲイン処理での補正係数または３次元ルッ
クアップテーブルは、それぞれ標準ラチチュードおよび
広ラチチュード撮影に応じて切り替えることはもちろん
である。

【００６８】また、上記実施例においては、シャッタ10
6 を備えてシャッタ速度を調整するように構成したが、
本発明においては、撮像素子の電子シャッタ機能により
シャッタ速度を複数段階または連続的に切り替えるよう
にしてもよく、また、それらを組み合わせて用いてもよ
い。

【００６９】さらに、上記実施例においては、自動露出
にて設定した露出またはマニュアルにて設定した露出に
て撮影するように構成したが、本発明においては、さら
に設定した露出を外部操作などにより所定の値づつプラ
ス補正およびマイナス補正する露出補正機能を備えるよ
うにしてもよい。この場合、広ラチチュード撮影と標準
ラチチュード撮影とを任意に切替え可能とすると、さら
に有利である。

【００７０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明のデ
ィジタルカメラによれば、たとえば逆光などで、白飛び
および黒潰れが生じそうな輝度範囲の広い被写界像を撮
影する場合は、広ラチチュード撮影として、オーバー露
出となることを防止することができる。スタジオ撮影な
どの輝度範囲の狭い被写界像を撮影する場合は、標準ラ
チチュード撮影として、S/N の高い撮影をすることがで
きるなどの優れた効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディジタルカメラの一実施例を示
す機能ブロック図である。

【図２】被写体反射率100 ％までの被写界を撮像した際
における撮像素子の電荷生成量の一例を示す図である。

【図３】被写体反射率400 ％までの被写界を撮像した際
における撮像素子の電荷生成量の一例を示す図である。

【図４】図１の実施例によるディジタルカメラのγ変換
特性例を示す図である。

【符号の説明】

10 光学系 20 撮像系 30 信号処理系 40 記録系 50 駆動制御系 104 絞り 106 シャッタ 202 撮像素子 (CCD) 304 リニアマトリクス回路 306 ガンマ変換回路 310 YCマトリクス回路 322,326 係数記憶回路 324 ガンマ変換テーブル 502 露光量制御回路 506 測光回路 508 主制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所望の被写界像を撮像してその画像を表
わす画像信号をディジタルの画像データとして出力する
ディジタルカメラにおいて、該カメラは、被写界像が結像されてその露光量に応じた画像信号を出
力する撮像素子と、該撮像素子の露光量を調整する露光量調整手段と、前記撮像手段からの画像信号をディジタルの画像データ
に変換するディジタル変換手段と、前記画像データに所定の信号処理を施す信号処理手段で
あって、少なくとも画像データに階調変換を施す階調変
換手段を含む信号処理手段と、少なくとも前記露光量調整手段および前記信号処理手段
の階調変換手段を制御して標準ラチチュード撮影と広ラ
チチュード撮影とに切り替えるラチチュード切替手段で
あって、広ラチチュード撮影の際に、前記露光量調整手
段を標準ラチチュード撮影の場合の露光量より所定の値
低く設定し、前記階調変換手段の階調変換特性を前記標
準ラチチュード撮影の際よりも高く設定するラチチュー
ド切替手段とを有することを特徴とするディジタルカメ
ラ。
【請求項２】請求項１に記載のディジタルカメラにお
いて、前記露光量調整手段は、前記撮像素子への単位時
間当たりの露光量を絞り調整によって複数段階に調整す
る絞り量調整手段と、前記撮像素子の露光時間をシャッ
タ速度によって複数段階に調整するシャッタ速度調整手
段とを含み、前記ラチチュード切替手段は、前記撮像素
子の露光量を標準ラチチュード撮影の場合より低く設定
することを特徴とするディジタルカメラ。
【請求項３】請求項２に記載のディジタルカメラにお
いて、前記露光量調整手段は、広ラチチュード撮影の際
に、前記絞り量調整手段の絞り量を標準ラチチュード撮
影の場合の絞り量より多く設定することを特徴とするデ
ィジタルカメラ。
【請求項４】請求項２に記載のディジタルカメラにお
いて、前記露光量調整手段は、広ラチチュード撮影の際
に、前記シャッタ速度調整手段のシャッタ速度を標準ラ
チチュード撮影の場合のシャッタ速度より速く設定する
ことを特徴とするディジタルカメラ。
【請求項５】請求項１に記載のディジタルカメラにお
いて、前記階調変換手段は、低輝度領域から高輝度領域
にわたって、再生表示系に応じた階調変換特性を有する
標準ラチチュード撮影の第１の階調変換テーブルと、そ
の階調変換特性に対して低輝度領域の傾きが大となり、
高輝度領域の傾きが小となる階調変換特性を有する広ラ
チチュード撮影の第２の階調変換テーブルとを有し、前
記ラチチュード切替手段は、それぞれのラチチュード撮
影に応じて前記第１および第２の階調変換テーブルを切
り替えることを特徴とするディジタルカメラ。
【請求項６】請求項１に記載のディジタルカメラにお
いて、前記信号処理手段は、前記階調変換手段での階調
変換特性に応じて画像データに色補正処理を施す色処理
手段を含み、前記ラチチュード切替手段は、標準ラチチ
ュード撮影と広ラチチュード撮影の切替に際して前記色
処理手段での色補正パラメータを切り替えることを特徴
とするディジタルカメラ。
【請求項７】請求項６に記載のディジタルカメラにお
いて、前記色処理手段は、画像データのそれぞれの色デ
ータに色再現係数を乗じて色補正を施すマトリクス演算
手段を含み、前記ラチチュード切替手段は、それぞれの
ラチチュード撮影に際して前記マトリクス演算手段の色
再現係数を切り替えることを特徴とするディジタルカメ
ラ。
【請求項８】請求項６に記載のディジタルカメラにお
いて、前記色処理手段は、画像データのそれぞれの色デ
ータのレベル差を補正して色補正する色差ゲイン処理手
段を含み、前記ラチチュード切替手段は、それぞれのラ
チチュード撮影に際して前記色差ゲイン手段での補正量
を切り替えることを特徴とするディジタルカメラ。
【請求項９】請求項６に記載のディジタルカメラにお
いて、前記色処理手段は、画像データのそれぞれの色デ
ータの色変換量をあらかじめ演算した複数の３次元ルッ
クアップテーブルを含み、前記ラチチュード切替手段
は、それぞれのラチチュード撮影に際して前記３次元ル
ックアップテーブルを切り替えることを特徴とするディ
ジタルカメラ。
【請求項１０】請求項６ないし請求項９のいずれかに
記載のディジタルカメラにおいて、前記信号処理手段
は、３原色の色データを輝度および色差にて表わす画像
データに変換するYC変換手段を含み、前記色処理手段
は、階調変換前の３原色の色データについて色補正する
第１の色処理手段と、階調変換後の輝度および色差にて
表わす画像データについて色補正する第２の色処理手段
とを含み、前記ラチチュード切替手段は、それぞれのラ
チチュード撮影の切替に際して前記第１および第２の色
処理手段での色補正パラメータをそれぞれ切り替えるこ
とを特徴とするディジタルカメラ。
【請求項１１】請求項１ないし請求項１０のいずれか
に記載のディジタルカメラにおいて、該カメラは、被写
界に応じて前記露光量調整手段を適性値に設定する自動
露出機能と、前記露光量調整手段の設定を手動にて操作
するマニュアル露出機能とを有し、前記ラチチュード切
替手段は、自動露出の場合に広ラチチュード撮影に切り
替え、マニュアル露出の場合に標準ラチチュード撮影に
切り替えることを特徴とするディジタルカメラ。
【請求項１２】請求項１１に記載のディジタルカメラ
において、前記自動露出機能は、プログラム線図に基づ
いて絞り量およびシャッタ速度を適正値に設定するプロ
グラム露出機能と、絞り量を固定にしてシャッタ速度を
適性値に設定する絞り優先露出機能と、シャッタ速度を
固定にして絞り量を適正値に設定するシャッタ速度優先
露出機能とを含むことを特徴とするディジタルカメラ。
【請求項１３】請求項１１または請求項１２に記載の
ディジタルカメラにおいて、該カメラは、設定された露
出値をさらに所定の範囲にて所定の値づつ補正する露出
補正機能を含むことを特徴とするディジタルカメラ。
【請求項１４】請求項１ないし請求項１３のいずれか
に記載のディジタルカメラにおいて、該カメラは、標準
ラチチュード撮影と広ラチチュード撮影とを外部操作に
より選択する選択手段を含み、前記ラチチュード切替手
段は、前記選択手段の選択結果に従って標準ラチチュー
ド撮影と広ラチチュード撮影とを切り替えることを特徴
とするディジタルカメラ。