JP2001203933A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2001203933A
JP2001203933A JP2000014043A JP2000014043A JP2001203933A JP 2001203933 A JP2001203933 A JP 2001203933A JP 2000014043 A JP2000014043 A JP 2000014043A JP 2000014043 A JP2000014043 A JP 2000014043A JP 2001203933 A JP2001203933 A JP 2001203933A
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JP
Japan
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image signal
image
luminance
luminance part
gamma characteristic
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JP2000014043A
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Toru Kanazawa
亨 金沢
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ストロボ撮影等で起こりがちな露光オ−バ−で
の高輝度部の階調感が損なわれた画像や、露光不足での
低輝度部の階調感が損なわれた部分の階調感を改善す
る。 【解決手段】信号処理回路8より送られた画像レベル情
報により、撮影された画像の平均値を算出して、この平
均値に基づいて高輝度部のガンマ補正回路9と低輝度部
のガンマ補正回路10を制御する。例えば、露光オーバ
の時、高輝度部付近に画像信号の平均値が分布する為、
画像信号の平均値が高めであると判定し、高輝度部のガ
ンマ特性を立て、低輝度部のガンマ特性をつぶすよう
に、ガンマ補正回路9,10を制御することで、高輝度
部の階調感を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置例えば電
子スチルカメラにおいて、ストロボ撮影等で起こりがち
な露光オ−バ−での高輝度部の階調感が損なわれた画像
や、高輝度の点光源が存在する被写体での自動露出の絞
り過ぎによる露出不足で低輝度部の階調感が損なわれた
画像の階調感を改善する撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子スチルカメラは固体撮像素子を撮像
部に使用しているので、フィルムを使ったカメラと比べ
て非常にダイナミックレンジが狭い。その為、コントラ
スト比の大きな被写体の撮影では、高輝度部に重点を置
いた露光制御をすると低輝度部の階調感を低下させ、逆
に低輝度部に重点を置いた露光制御をすると高輝度部の
階調感を低下させてしまう。
【0003】一般的には双方のバランスを取るように、
露光制御とガンマ補正等の信号処理を工夫している。そ
の様な電子スチルカメラにおける工夫として、例えば特
開平7−212620号公報に開示されている様な技術
が知られている。この公報によれば、高輝度部と低輝度
部の階調感を両立される為に、高輝度部の階調を強調す
るガンマ補正回路にて処理された信号と、低輝度部の階
調を強調するガンマ補正回路にて処理された信号を加算
して、高輝度部と低輝度部ともバランス良く階調感を得
られる様にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来の技術におい
ては、理想的な露光制御が行われた時にその効果が充分
に画質に反映されるように、ガンマ補正回路を設定して
いると推定される。しかしながら、実際の電子スチルカ
メラの自動露光では必ずしも100%理想的な露光制御
ができているわけではない。その理想的な露光制御がで
きない例としては次のような事が考えられる。
【0005】一つ目の例としては、ストロボ発光時の撮
影である。現行の電子スチルカメラで搭載する大半のス
トロボ発光装置の発光量制御としては、受光素子を設け
てストロボ発光に対する被写体からの反射光の積分値が
一定値以上になった時に発光を止めるようなシステムと
なっている。この場合、撮影する画角と、受光素子がカ
バ−する範囲が一致する場合であれば問題なく制御でき
るはずである。しかし、その電子スチルカメラが可変焦
点レンズを搭載していると、ズ−ミングにより画角は変
化するので前述の関係が保てない場合が出てくる。その
ような時は露光オ−バ−となる事が考えられる。
【0006】図2により露光オーバとなった場合の画像
波形を説明する。これは、階段状にリニアに輝度変化し
ている被写体を撮影したものであり、波形Aが理想的な
露光の画像波形で、波形Bが同じ被写体で露光オ−バと
なったものである。露光オーバの時は、高輝度部付近に
映像信号の平均値が分布する為、理想的な露光制御され
た時と比較して高輝度部の階調感が損なわれてしまう。
【0007】次に、二つ目の例としては、高輝度の点光
源を被写体に含むような場面での自動露光である。この
場合の自動露光制御としては、高輝度点光源の画像レベ
ルを一定の画像レベルに押え込もうとアイリスを絞る傾
向となるので、点光源以外の低輝度の被写体部分は露出
不足となる。
【0008】図2によりこの露光不足となった場合の画
像波形を説明する。今度は、前の例と同様の階段状にリ
ニアに輝度変化している被写体の一部に高輝度点光源が
存在するものを想定する。波形Aが理想的な露光の画像
波形で、波形Dが同じ被写体で絞り過ぎた為に露光不足
となったものである。露光不足の時は、画像レベルの平
均値は低輝度部に分布し、理想的な露光制御された時と
比較して低輝度部の階調感が損なわれてしまう。
【0009】したがって、以上の様な二つの例では、ユ
−ザーには不満が残る画像を撮影させる可能性が有る。
【0010】本発明の目的は、露光オ−バによる高輝度
部の階調感が損なわれた画像や、露光不足による低輝度
部の階調感が損なわれた画像において、夫々の階調感の
損なわれた部分の階調感を改善することができる撮像装
置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、撮影された画
像信号の輝度部のガンマ特性を、撮影された画像信号の
画像信号レベルの平均値に応じて補正制御することを特
徴とする撮像装置である。また、本発明は、撮影された
画像信号の高輝度部のガンマ特性を補正する高輝度部の
ガンマ特性補正手段と、前記画像信号の低輝度部のガン
マ特性を補正する低輝度部のガンマ特性補正手段とを、
撮影された画像信号の画像信号レベルの平均値に応じて
補正制御することを特徴とする撮像装置である。
【0012】また、本発明は、撮影された画像信号の輝
度部のガンマ特性を、撮影された画像信号の画像信号レ
ベルの1フレーム期間の画像に相当する面積と、その中
において画像信号レベルが所定値に達した時の面積との
面積比に応じて補正制御することを特徴とする撮像装置
である。
【0013】また、本発明は、撮影された画像信号の高
輝度部のガンマ特性を補正する高輝度部のガンマ特性補
正手段と、前記画像信号の低輝度部のガンマ特性を補正
する低輝度部のガンマ特性補正手段とを、撮影された画
像信号の画像信号レベルの1フレーム期間の画像に相当
する面積と、その中において画像信号レベルが所定値に
達した時の面積との面積比に応じて補正制御することを
特徴とする撮像装置である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子スチ
ルカメラの構成を示す図である。同図において、1は被
写体、2はレンズ、3はアイリス、4はシャッタ−、5
は撮像素子、6はCDS回路(二重相関サンプリング回
路)、7はADコンバータ、8は信号処理回路、9は高
輝度部のガンマ補正回路、10は低輝度部のガンマ補正
回路、11はマイクロプロセッサ、12は記録媒体であ
る。
【0015】上記構成において、撮影時は被写体1から
の入射光はレンズ2により撮像素子5に結像される。こ
の時、アイリス3により適正な信号量が出力されるよう
光量を制限され、シャッタ−4により露光計算に基づく
露光が行われる。撮像素子5では結像された光を光電変
換し、蓄積された電荷は、CDS回路7に転送され、信
号成分のみが抽出される。その後、ADコンバ−タ7で
デジタル信号化され、信号処理回路8に入力される。
【0016】信号処理回路8は、その信号に、黒レベル
設定、ホワイトバランス等の信号処理を施した後、ガン
マ補正回路9,10に画像デ−タを、マイクロプロセッ
サ11に画像信号レベル情報を渡す。マイクロプロセッ
サ11は、この画像信号レベル情報により撮影された画
像の輝度レベルの平均値を算出し、この値に基づいてガ
ンマ補正回路9,10のガンマ特性を制御する。そし
て、ガンマ補正回路9,10にてガンマ補正された画像
データは、記録媒体12に格納される。
【0017】ここで、信号処理回路8以降では、デジタ
ル信号処理であるが、説明をわかりやけくするため、以
後はアナログ波形として説明する。
【0018】信号処理回路8での信号処理後のガンマ補
正回路9,10での制御方法を、図2の撮影画像の波形
と、図3のガンマ補正回路9,10の制御フローチャ−
ト図と、図4のガンマ補正特性図により、説明する。
【0019】まず、図2は露光オ−バとなった時の撮影
画像の波形の例を示す。これは、階段状にリニアに輝度
変化している被写体を撮影したものであり、波形Aが理
想的な露光制御が行われた時の画像波形であり、波形B
が露光オ−バ−の時の波形である。これを見ると画像信
号の平均値は波形Aが50IRE付近にあるのに比べ、
波形Bの方が明らかに高く、このように露光オ−バとい
う状況は撮影画像の平均値が高めになる傾向に有る事が
わかる。この波形Bと波形Aの平均値の差をガンマ特性
制御に利用するのである。
【0020】今、この波形Bで撮影されたとすると、マ
イクロプロセッサ11は、信号処理回路8からの画像デ
−タにより、この画像信号の平均値を算出し(図3のス
テップST1)、平均値が基準値S1より大きいかどう
か(露光オ−バかどうか)を判定し(図3のステップS
T2)、また基準値S2より小さいかどうか(露光不足
かどうか)を判定して(図3のステップST3)、ガン
マ補正回路9,10の制御値を決定する。
【0021】因みに、図2の波形Aの様な理想的な露光
制御された画像信号の平均値は、50IRE付近に分布
することにより、この時の図3の基準値S1,S2の値
は、平均値Xが50IRE近傍の時は標準値のガンマ補
正(図4の特性a)をされるように設定する(図3のス
テップST4,5)。但し、この値は絶対的なものでは
なく、電子スチルカメラの諸特性により適正値が変わっ
てくるもので、実写等で決定すれば良い値である。
【0022】波形Bの平均値が基準値S1より大きかっ
た=露光オ−バと判定すると、高輝度部の階調が低下し
低輝度部の階調が増大しているので、それを補正する為
に、高輝度部のガンマ補正回路9では、高輝度部の階調
感を向上すべく標準値よりガンマ特性を立て(図3のス
テップST6)、低輝度部のガンマ補正回路10では、
低輝度部の階調感を下げるべく標準値よりガンマ特性を
つぶす(図3のステップST7)ことで、その波形を理
想の波形に近づける事が出来る。この時のガンマ補正の
特性は図4の特性bであり、標準値の特性aと比べ低輝
度部をつぶして高輝度を持ち上げる特性としている。そ
の改善結果が図2の波形Cである。波形Aとまでは行か
ないが、波形Bよりも高輝度部の階調感が改善されるこ
ととなる。そして、この改善された画像デ−タは記録媒
体12に格納される(図3のステップST10)。
【0023】もう一つ露光制御がうまく行かない例とし
て、図2により被写体内に高輝度点光源を含む例を示
す。今度は、前の例と同様の階段状にリニアに輝度変化
している被写体の一部に高輝度点光源が存在するものを
想定する。この時の、露光制御は前述のように高輝度点
光源の輝度レベルを押えようと制御し、絞りすぎる傾向
があり、理想的な露光での画像波形Aに対して、現実は
波形Dの様になる。これを見ると画像信号の平均値は波
形Aに比べ波形Dの方が明らかに低く、高輝度点光源が
有るためによる状況は撮影画像の平均値が低めになる傾
向にあることがわかる。この波形Dと波形Aの平均値の
差もガンマ特性制御に利用するのである。
【0024】今、この波形Dで撮影されたとすると、マ
イクロプロセッサ11は、信号処理回路8からの画像デ
−タにより、この画像信号の平均値を算出し(図3のス
テップST1)、平均値が基準値S1より大きいかどう
かを判定し(図3のステップST2)、、また基準値S
2より小さいかどうかを判定して(図3のステップST
3)、ガンマ補正回路9,10の制御値を決定する。
【0025】ここで、波形Dの平均値が基準値S2より
小さい=露光不足と判定すると、高輝度部の階調が増加
し低輝度部の階調が低下しているので、それを補正する
ように、高輝度部のガンマ補正回路9では、高輝度部の
階調感を下げるべく標準値よりガンマ特性をつぶし(図
3のステップST8)、低輝度部のガンマ補正回路10
では、低輝度部の階調感を向上すべく標準値よりガンマ
特性を立てる(図3のステップST9)ことで、その波
形を理想の波形に近づける事が出来る。
【0026】この時のガンマ補正の特性は図4の特性c
であり、標準値の特性aと比べ低輝度部を持ち上げて高
輝度をつぶす特性としている。その改善結果が図2の波
形Eである。波形Aとまでは行かないが、波形Cよりも
低輝度部の階調感が改善されることとなる。そして、こ
の改善された画像デ−タは記録媒体12に格納される
(図3のステップST10)。
【0027】本実施の形態では、ガンマ特性の切り替え
を三モ−ド採っているが、実際のカメラではこのモ−ド
数を多くする事で、より細かな段階で補正が出来る。
【0028】また、本実施の形態では、撮影された画像
信号の輝度部のガンマ特性を、撮影された画像信号の画
像信号レベルの平均値に応じて補正制御する例である
が、撮影された画像信号の画像信号レベルの1フレーム
期間の画像に相当する面積と、その中において画像信号
レベルが所定値に達した時の面積との面積比に応じて補
正制御する、すなわち、ガンマ制御のための基準を、1
フレーム期間の画像に相当する面積に対する規定輝度レ
ベルを超えた領域の面積比にすることで、補正制御する
こともできる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、露光オ−バによる高輝
度部の階調感が損なわれた画像や、露光不足による低輝
度部の階調感が損なわれた画像において、夫々の階調感
の損なわれた部分の階調感を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の構成を示す図である。
【図2】撮影画像の露光オ−バ及び露光不足時の画像波
形例を示す図である。
【図3】図1のマイクロプロセッサ11のアルゴリズム
を示すフロ−チャ−ト図である。
【図4】図1のガンマ補正回路9,10の総合的なガン
マ補正特性図である。
【符号の説明】
1…被写体、2…レンズ、3…アイリス、4…シャッタ
−、5…撮像素子、6…CDS回路、7…ADコンバ−
タ、8…信号処理回路、9…高輝度部のガンマ補正回
路、10…低輝度部のガンマ補正回路 、11…マイク
ロプロセッサ、12…記録媒体。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮影された画像信号の輝度部のガンマ特性
    を、撮影された画像信号の画像信号レベルの平均値に応
    じて補正制御することを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】撮影された画像信号の高輝度部のガンマ特
    性を補正する高輝度部のガンマ特性補正手段と、前記画
    像信号の低輝度部のガンマ特性を補正する低輝度部のガ
    ンマ特性補正手段とを、撮影された画像信号の画像信号
    レベルの平均値に応じて補正制御することを特徴とする
    撮像装置。
  3. 【請求項3】撮影された画像信号の輝度部のガンマ特性
    を、撮影された画像信号の画像信号レベルの1フレーム
    期間の画像に相当する面積と、その中において画像信号
    レベルが所定値に達した時の面積との面積比に応じて補
    正制御することを特徴とする撮像装置。
  4. 【請求項4】撮影された画像信号の高輝度部のガンマ特
    性を補正する高輝度部のガンマ特性補正手段と、前記画
    像信号の低輝度部のガンマ特性を補正する低輝度部のガ
    ンマ特性補正手段とを、撮影された画像信号の画像信号
    レベルの1フレーム期間の画像に相当する面積と、その
    中において画像信号レベルが所定値に達した時の面積と
    の面積比に応じて補正制御することを特徴とする撮像装
    置。
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