JP2003008983A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストロボを用いて露光量不足を補う場合、遠
近共存の撮影被写体を撮影すれば、近距離の被写体が白
く飛んだり、遠距離の被写体が黒つぶれを起こしてしま
うなどの課題が発生する。 【解決手段】 被写体を撮影する撮影レンズ１と、撮影
レンズ１を介して得られる被写体像の光信号を光電変換
し画像信号を出力する撮像素子３と、画像信号から撮影
被写体が遠近共存被写体か否かを判別する遠近共存被写
体有無判別手段と、撮像する被写体に対して光を照射さ
せるフラッシュ発光手段１１と、画像信号の少なくとも
２つ以上の画像信号を合成する信号合成手段９と、前記
少なくとも２つ以上の画像信号のそれぞれの撮影におい
て、前記遠近共存被写体有無判別手段の出力に応じてフ
ラッシュ発光手段１１の発光量を制御するフラッシュ制
御手段とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一つの撮像素子を
用いて同一被写界をタイミングをずらせて得られる露光
量の異なる複数の撮影画像について、その複数画像を最
適に合成し、撮影画像のダイナミックレンジを拡大する
ように構成された撮像装置に関するもので、特にフラッ
シュ発光量または絞り制御量を変えて露光量を調整する
ことで、高精度にダイナミックレンジを拡大する撮像装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ビデオカメラやデジタルスチ
ルカメラで用いられる撮像素子にはＣＣＤ撮像素子が使
われているが、このＣＣＤ撮像素子は、フィルムに対し
て、ダイナミックレンジが極めて狭いという課題があ
る。

【０００３】この課題を解決するために、従来から、露
光量の異なる２つの画像信号を合成してダイナミックレ
ンジの広い画像信号を得る方法が提案されており、例え
ば、特開平９−２１４８２９号公報、特開平９−２７５
５２７号公報、特開平１１−２３４５５０号公報等で開
示されている。

【０００４】特開平９−２１４８２９号公報において
は、露光時間を変えて撮影した連続する２枚のフィール
ド画像をそれぞれレベルシフトさせた後、１フレームの
画像に合成することでダイナミックレンジの広い画像を
得ることが可能なデジタルスチルカメラが開示されてい
る。

【０００５】また、特開平９−２７５５２７号公報にお
いては、複数のＣＣＤから得られる露光時間の異なった
複数のフレーム画像をそれぞれレベルシフトさせた後、
１フレームの画像に合成することでダイナミックレンジ
の広い画像を得ることが可能なデジタルスチルカメラが
開示されている。

【０００６】他にも、１フィールド期間内に長時間露光
信号と短時間露光信号を読み出せる特殊なＣＣＤを用い
てダイナミックレンジを拡大したビデオカメラの例が知
られている（映像メディア学会技術報告Vol.22,No.3,pp
1〜6（1998）“単板Hyper-Dカラーカメラ信号処理方式
の開発”）。

【０００７】また、特開平１１−２３４５５０号公報で
は、ストロボの発光量を変えて露光量の異なる複数の撮
影画像を生成し、得られた複数画像を合成するダイナミ
ックレンジを拡大した電子カメラの例が開示されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】例えば特開平１１−２
３４５５０号公報にて開示されている電子カメラにおい
て、２つの撮影画像の撮影に際し、制御されるストロボ
光の光量については、本来の撮影に先立って撮像素子か
ら得られる撮像信号や、外部測光素子などから得られる
信号、さらには、本来の撮影に先立ちストロボを発光さ
せたときの撮像素子から得られる撮像信号や、外部測光
素子などから得られる信号で発光量を設定する旨の開示
がなされている。

【０００９】しかしながら、例えば同一被写界に遠近共
存の被写体が存在するシーンを撮影するような場合にお
いては、発光量を決定するための各種信号源は、撮影シ
ーンのすべての被写体の撮影距離と反射率が絡んで得ら
れるものであるため、例えば、遠近共存の被写体を撮影
するような場合や、さらにはそれら撮影被写体の反射率
が異なるような場合には、上記方法では最適な発光量を
求めることは難しく、その結果、撮影被写体が部分的に
露出オーバーになったり、輝度の小さいＳ／Ｎの悪い画
像になったりすることになる。

【００１０】本発明は、同一被写界に遠近共存の被写体
が存在することに起因して、各被写体における反射率の
相違に起因して露光量が不均一なシーンを撮影する場合
に、露出オーバー（白飛び）や露出アンダー（黒つぶ
れ）などの破綻のない、高精度な撮像画像を生成するこ
とができる撮像装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】同一被写界に遠距離被写
体と近距離被写体とが共存している場合などのように、
同一のフラッシュ発光量に対して露光量が大小異なる複
数状況の被写体が共存している複数状況被写体共存の状
態では、露光量大の被写体（近距離被写体）に合わせて
ダイナミックレンジ調整を行うと露光量小の被写体（遠
距離被写体）では露出アンダー（黒つぶれ）が生じてし
まい、逆に、露光量小の被写体（遠距離被写体）に合わ
せてダイナミックレンジ調整を行うと露光量大の被写体
（近距離被写体）では露出オーバー（白飛び）が生じて
しまう。そこで、撮影レンズ、撮像素子を介して得られ
る画像信号に基づいて撮影被写体の状況を判別し、複数
状況被写体共存の状態か否かの判別を行うようにし、そ
の判別結果が複数状況被写体共存の状態を示していると
きには、フラッシュ発光量を調整するように構成する。
すなわち、高輝度部画像信号取得用にフラッシュ発光量
を少なめに、あるいは絞り制御量を狭めに調整し、逆
に、低輝度部画像信号取得用にフラッシュ発光量を多め
に、あるいは絞り制御量を広めに調整する。このことに
より、露出アンダーや露出オーバーの不都合を回避し、
破綻のない高精度な、そしてダイナミックレンジの広い
撮像画像を生成することができる。

【００１２】同じ被写体距離であっても、被写体の反射
率が相違しておれば、部分的な露出オーバーや露出アン
ダーを引き起こす可能性がある。この点も加味し、被写
体の反射率を測定し、その測定結果の反射率に基づいて
フラッシュ発光量または絞り制御量を補正するように構
成する。すなわち、該当のエリアにある被写体の反射率
が高めのときにはフラッシュ発光量を少なめに、あるい
は絞り制御量を狭めに補正し、逆に、該当のエリアにあ
る被写体の反射率が低めのときにはフラッシュ発光量を
多めに、あるいは絞り制御量を広めに補正する。このこ
とにより、被写体距離だけでなく被写体反射率をも考慮
した状態で、極めて効果的な露出アンダー・露出オーバ
ー対策および広ダイナミックレンジ化対策を講じること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を総括
的に説明する。

【００１４】本願第１の発明の撮像装置は、同一被写界
をタイミングをずらせて撮影し得られた２つの画像信号
をダイナミックレンジ調整のために合成する撮像装置に
おいて、前記得られた画像信号に基づいて撮影被写体の
状況を判別しその判別結果に基づいて露光量を制御する
ように構成してあることを特徴とする。

【００１５】この第１の発明による作用は次のとおりで
ある。撮影レンズ、撮像素子を介して得られる画像信号
に基づいて撮影被写体の状況を判別し、複数状況被写体
共存の状態か否かの判別を行うようにし、その判別結果
が複数状況被写体共存の状態を示しているときには、露
光量を制御することにより、露出アンダーや露出オーバ
ーの不都合を回避し、破綻のない高精度な撮像画像を生
成することができる。

【００１６】本願第２の発明の撮像装置は、上記第１の
発明において、前記撮影被写体の状況判別は、前記同一
被写界に遠距離被写体と近距離被写体とが共存する遠近
共存被写体の有無を対象とするというものである。

【００１７】同一被写界に遠距離被写体と近距離被写体
とが共存している遠近共存被写体の状況では、近距離被
写体に合わせてダイナミックレンジ調整を行うと遠距離
被写体では露出アンダー（黒つぶれ）が生じてしまい、
逆に、遠距離被写体に合わせてダイナミックレンジ調整
を行うと近距離被写体では露出オーバー（白飛び）が生
じてしまう。そこで、撮影レンズ、撮像素子を介して得
られる画像信号に基づいて撮影被写体の状況を判別し、
遠近共存被写体か否かの判別を行うようにし、その判別
結果が遠近共存被写体を示しているときには、露光量を
制御することにより、露出アンダーや露出オーバーの不
都合を回避し、破綻のない高精度な撮像画像を生成する
ことができる。

【００１８】本願第３の発明の撮像装置は、上記第１・
第２の発明において、前記画像信号の合成は、露光量大
で撮影したときの画像信号である露光量大信号の低輝度
部の信号と、露光量小で撮影したときの画像信号である
露光量小信号の高輝度部を増幅した信号とを合成するこ
ととしている。

【００１９】この第３の発明によると、露出アンダーや
露出オーバーの不都合を回避し、破綻のない高精度な、
そしてダイナミックレンジの広い撮像画像を生成するこ
とができる。

【００２０】本願第４の発明の撮像装置は、フラッシュ
発光を伴って同一被写界をタイミングをずらせて撮影し
得られる２つの画像信号をダイナミックレンジ調整のた
めに合成する撮像装置において、前記同一被写界が遠近
共存被写体を含むか否かを判別する遠近共存被写体有無
判別手段と、前記遠近共存被写体有無判別手段の判別結
果が遠近共存被写体を示しているときに低輝度部画像信
号取得用にフラッシュ発光量を多めに調整し高輝度部画
像信号取得用にフラッシュ発光量を少なめに調整するよ
うにフラッシュ発光手段を制御するフラッシュ制御手段
とを備えていることを特徴としている。

【００２１】この第４の発明によると、次のような作用
がある。遠近共存被写体有無判別手段は被写体状況が遠
近共存被写体か否かを判別し、その判別結果をフラッシ
ュ制御手段に与える。フラッシュ制御手段は、判別結果
が遠近共存被写体を示しているときは、低輝度部画像信
号取得用にフラッシュ発光量を多めに調整する発光量制
御信号をフラッシュ発光手段に送出し、高輝度部画像信
号取得用にフラッシュ発光量を少なめに調整する発光量
制御信号をフラッシュ発光手段に送出する。その結果、
低輝度部画像信号と高輝度部画像信号とを合成すると、
露出アンダーや露出オーバーの不都合を回避し、破綻の
ない高精度な、そしてダイナミックレンジの広い撮像画
像を生成することができる。

【００２２】本願第５の発明の撮像装置は、フラッシュ
発光を伴って同一被写界をタイミングをずらせて撮影し
得られる２つの画像信号をダイナミックレンジ調整のた
めに合成する撮像装置において、前記同一被写界が遠近
共存被写体を含むか否かを判別する遠近共存被写体有無
判別手段と、前記遠近共存被写体有無判別手段の判別結
果が遠近共存被写体を示しているときに低輝度部画像信
号取得用に絞り制御量を広めに調整し低輝度部画像信号
取得用に絞り制御量を狭めに調整するように絞り駆動手
段を制御する絞り制御手段とを備えていることを特徴と
している。

【００２３】これは、遠近の被写体に合わせてフラッシ
ュ発光量を制御することに代えて、フラッシュ発光量
（フラッシュのガイドナンバー）を遠近の被写体に合わ
せた２回の発光において固定し、遠近の被写体の距離と
絞り値との積が一定の値となるように絞り値を制御する
ものである。この第５の発明によると、次のような作用
がある。遠近共存被写体有無判別手段は被写体状況が遠
近共存被写体か否かを判別し、その判別結果を絞り制御
手段に与える。絞り制御手段は、判別結果が遠近共存被
写体を示しているときは、低輝度部画像信号取得用に絞
り制御量を広めに調整する絞り制御信号を絞り駆動手段
に送出し、高輝度部画像信号取得用に絞り制御量を狭め
に調整する絞り制御信号を絞り駆動手段に送出する。ま
た、複雑なフラッシュ発光量の制御が不要になり、簡単
に最適な露光量の遠距離、近距離を撮影した２枚の撮影
画像を得ることができる。その結果、低輝度部画像信号
と高輝度部画像信号とを合成すると、露出アンダーや露
出オーバーの不都合を回避し、破綻のない高精度な、そ
してダイナミックレンジの広い撮像画像を生成すること
ができる。

【００２４】本願第６の発明の撮像装置は、上記第４・
第５の発明において、前記遠近共存被写体有無判別手段
は、撮影画面を複数に区分したエリアごとに撮影レンズ
ピント状態を示す焦点信号の抽出を行う焦点信号抽出手
段と、前記抽出された焦点信号に基づいて焦点調節用レ
ンズを駆動し個々のエリアごとの合焦レンズ位置を検出
する合焦レンズ位置検出手段と、前記検出された各合焦
レンズ位置に基づいて前記個々のエリアごとの被写体距
離を算出する被写体距離算出手段とから構成されている
というものである。

【００２５】この第６の発明による作用は次のとおりで
ある。焦点信号に基づいて被写体距離を測定する測距方
式では、一般に山登り方式がとられる。他の方式もある
が、一般的に、焦点調節用レンズを光軸に沿って移動さ
せながら撮影レンズピント状態を探るサーチ動作を行
う。あるエリアについて焦点調節用レンズを光軸に沿っ
て移動させることを通じて、そのエリアの被写体が合焦
するレンズ位置を検出し、そのレンズ位置から被写体距
離を算出する。この処理をすべてのエリアで行い、総合
判断により遠近共存被写体か否かを判別する。遠近共存
被写体か否かの判別処理を合理的に行うことができる。

【００２６】本願第７の発明の撮像装置は、上記第６の
発明において、前記焦点調節用レンズの駆動手段として
高速駆動可能なリニアアクチュエータを用いているとい
うものである。

【００２７】この第７の発明による作用は次のとおりで
ある。焦点信号に基づいて被写体距離を測定する際の光
軸に沿っての焦点調節用レンズの移動、すなわち撮影レ
ンズピント状態を探るサーチ動作において、ダイレクト
駆動のリニアアクチュエータを用いるので、高速サーチ
を行うことができ、フラッシュ発光量や絞り制御量の設
定を短い時間で実現することができる。

【００２８】本願第８の発明の撮像装置は、上記第６の
発明において、前記撮影画面の複数エリア区分は、縦横
格子状のエリア区分とされているというものである。縦
横格子によりエリア数を多く確保しやすい。エリア数が
多いと、遠近共存被写体の判別の精度を高いものにする
ことができる。

【００２９】本願第９の発明の撮像装置は、上記第６の
発明において、前記撮影画面の複数エリア区分は、撮影
画面の中央部分とそれ以外の周辺領域の２つのエリア区
分とされているというものである。撮影において重要な
被写体は撮影エリアの中央にある頻度が高い。このこと
を基準にすると、撮影画面の中央部分とそれ以外の周辺
領域の２つのエリアのみでの被写体距離測距でも遠近共
存被写体か否かの判別が可能である。縦横格子の場合よ
り精度が劣る可能性があるが、各エリアの面積が大きく
十分な焦点信号を抽出できるため、かなり高精度な測距
が行える。構成が簡易であり、コスト負担の軽減につな
がる。

【００３０】本願第１０の発明の撮像装置は、上記第６
の発明において、前記遠近共存被写体有無判別手段は、
前記個々のエリアごとの前記焦点信号ピークに対応する
レンズ位置について、最も遠距離側に合焦するときのレ
ンズ位置と最も近距離側に合焦するときのレンズ位置と
の差分が所定値以上のときに遠近共存被写体ありと判別
するように構成されているというものである。

【００３１】本願第１１の発明の撮像装置は、上記第６
の発明において、前記遠近共存被写体有無判別手段は、
前記個々のエリアごとに撮影される被写体の距離のヒス
トグラムを取り、前記ヒストグラムにおいて分布が所定
レベル以上に分かれるときに遠近共存被写体ありと判別
するように構成されているというものである。

【００３２】これら第１０の発明と第１１の発明とは、
遠近共存被写体有無の判別方式の好ましい形態の２つを
記述している。

【００３３】本願第１２の発明の撮像装置は、上記第１
１の発明において、前記被写体距離算出手段は、前記遠
近共存被写体有無判別手段が抽出した２つのヒストグラ
ム分布のピーク点相当の距離のそれぞれを遠距離被写体
距離および近距離被写体距離とするように構成されてい
るというものである。

【００３４】本願第１３の発明の撮像装置は、上記第１
１の発明において、前記被写体距離算出手段は、前記遠
近共存被写体有無判別手段が抽出した２つのヒストグラ
ム分布の重心相当の距離のそれぞれを遠距離被写体距離
および近距離被写体距離とするように構成されていると
いうものである。

【００３５】これら第１２の発明と第１３の発明とは、
ヒストグラム方式での好ましい形態の２つを記述してい
る。

【００３６】本願第１４の発明の撮像装置は、上記第４
または第６〜第１３の発明において、さらに、前記個々
のエリアごとに被写体の反射率を測定する反射率測定手
段と、前記フラッシュ制御手段が前記フラッシュ発光手
段に与えるフラッシュ発光量を前記反射率測定手段の測
定による反射率に基づいて補正するフラッシュ発光量補
正手段とを備えていることを特徴としている。

【００３７】被写体距離の大小に応じてフラッシュ発光
量や絞り制御量を調整することで遠近共存被写体の場合
の露出オーバーや露出アンダーを抑制することができる
が、同じ被写体距離であっても、被写体の反射率が相違
しておれば、部分的な露出オーバーや露出アンダーを引
き起こす可能性がある。この第１４の発明は、個々の被
写体の反射率の影響をも加味したものとなっている。

【００３８】この第１４の発明による作用は次のとおり
である。反射率測定手段により個々のエリアごとに被写
体の反射率を測定し、その測定結果の反射率の情報をフ
ラッシュ発光量補正手段に与える。フラッシュ発光量補
正手段は与えられた反射率の情報に基づいてフラッシュ
発光量を補正する。該当のエリアにある被写体の反射率
が高めのときにはフラッシュ発光量を少なめに補正し、
逆に、該当のエリアにある被写体の反射率が低めのとき
にはフラッシュ発光量を多めに補正する。これにより、
被写体距離だけでなく被写体反射率をも考慮した状態
で、極めて効果的な露出アンダー・露出オーバー対策お
よび広ダイナミックレンジ化対策を講じることができ
る。

【００３９】本願第１５の発明の撮像装置は、上記第１
４の発明において、前記反射率測定手段は、本撮影の前
に予備発光を行うフラッシュ予備発光手段と、前記個々
のエリアごとの露出状態を検出する露出検出手段とから
構成され、前記フラッシュ発光量補正手段は、前記フラ
ッシュ予備発光手段の発光の前後における前記露出検出
手段からの両方の出力に基づいて前記フラッシュ発光量
を補正するように構成されているというものである。こ
れは、上記第１４の発明をより具体的レベルで記述した
ものに相当する。

【００４０】フラッシュ予備発光を行い、エリアごとに
露出状態を検出し、予備発光の前後の露出状態からフラ
ッシュ発光量に対する補正量を求める。換言すると、各
エリアにおける被写体の反射率を測定し、測定した反射
率に応じたフラッシュ発光量を求める。

【００４１】本願第１６の発明の撮像装置は、上記第５
〜第１３の発明において、さらに、前記個々のエリアご
とに被写体の反射率を測定する反射率測定手段と、前記
絞り制御手段が前記絞り駆動手段に与える絞り制御量を
前記反射率測定手段の測定による反射率に基づいて補正
する絞り制御量補正手段とを備えているというものであ
る。

【００４２】この第１６の発明も、個々の被写体の反射
率の影響をも加味したものとなっている。第１４の発明
がフラッシュ発光量を調整する態様を前提とするのに対
して、この第１６の発明は絞り制御量を調整する態様を
前提としている。

【００４３】この第１６の発明による作用は次のとおり
である。反射率測定手段により個々のエリアごとに被写
体の反射率を測定し、その測定結果の反射率の情報を絞
り制御量補正手段に与える。絞り制御量補正手段は与え
られた反射率の情報に基づいて絞り制御量を補正する。
該当のエリアにある被写体の反射率が高めのときには絞
り制御量を狭めに補正し、逆に、該当のエリアにある被
写体の反射率が低めのときには絞り制御量を広めに補正
する。これにより、被写体距離だけでなく被写体反射率
をも考慮した状態で、極めて効果的な露出アンダー・露
出オーバー対策および広ダイナミックレンジ化対策を講
じることができる。

【００４４】本願第１７の発明の撮像装置は、上記第１
６の発明において、前記反射率測定手段は、本撮影の前
に予備発光を行うフラッシュ予備発光手段と、前記個々
のエリアごとの露出状態を検出する露出検出手段とから
構成され、前記絞り制御量補正手段は、前記フラッシュ
予備発光手段の発光の前後における前記露出検出手段か
らの両方の出力に基づいて前記絞り制御量を補正するよ
うに構成されているというものである。これは、上記第
１６の発明をより具体的レベルで記述したものに相当す
る。

【００４５】フラッシュ予備発光を行い、エリアごとに
露出状態を検出し、予備発光の前後の露出状態から絞り
制御量に対する補正量を求める。換言すると、各エリア
における被写体の反射率を測定し、測定した反射率に応
じた絞り制御量を求める。

【００４６】本願第１８の発明はデジタルスチルカメラ
についてのものであり、上記第１〜第１７の発明の撮像
装置を備えたものとなっている。デジタルスチルカメラ
として、露出アンダーや露出オーバーの不都合を回避
し、破綻のない高精度な、そしてダイナミックレンジの
広い撮像画像を生成することができる。

【００４７】本願第１９の発明はビデオカメラについて
のものであり、上記第１〜第１７の発明の撮像装置を備
えたものとなっている。ビデオカメラとして、露出アン
ダーや露出オーバーの不都合を回避し、破綻のない高精
度な、そしてダイナミックレンジの広い撮像画像を生成
することができる。

【００４８】（具体的な実施の形態）以下、本発明にか
かわる撮像装置の具体的な実施の形態を図面に基づいて
説明する。

【００４９】（実施の形態１）図１は、本発明の撮像装
置の実施の形態１の全体構成を示すブロック構成図であ
る。

【００５０】図１において、１はズームレンズであり、
４個のレンズ群（各レンズ群は便宜上各々１枚の凸レン
ズ、あるいは凹レンズにて示すが、実際には複数個の凸
レンズ、あるいは凹レンズより構成される。図１におい
て各々１ａ〜１ｄにて示す）より構成されており、１ｄ
はズームレンズの一部であってピント調整機能を有する
焦点調節用レンズであり、１ｅは光学絞りである。

【００５１】被写体２の光学像はズームレンズ１を介し
て撮像素子３に入力される。４は相関二重サンプリング
回路と自動利得制御（ＡＧＣ）回路から構成されるアナ
ログ信号処理手段、５はＡ／Ｄ変換手段、６はＡ／Ｄ変
換手段５によりデジタル信号に変換された画像信号を記
憶する画像メモリである。７はＡ／Ｄ変換手段５により
デジタル信号に変換された画像信号に対して必要な信号
処理を施して、焦点調節用レンズ１ｄを制御するための
焦点信号を抽出するＡＦ検波手段（これは焦点信号抽出
手段に相当する）、８は光学絞り１ｅを用いて露出制御
をするための撮影画面の露出情報を抽出するＡＥ検波手
段（これは露出検出手段に相当する）、９は画像メモリ
６から読み出される２系統の画像信号（高輝度部画像信
号と低輝度部画像信号）を合成する信号合成手段であ
る。信号合成手段９で得られた画像信号はデジタル信号
処理手段１０において、ノイズ除去、エッジ強調、マト
リクス演算、特定のフォーマットへのエンコード等の処
理が施される。

【００５２】１１は撮影被写体の露光不足を補うため
に、撮像する被写体に対して光を照射させるフラッシュ
発光手段、１２は光学絞り１ｅの開閉の制御を行う絞り
駆動手段であり、１３は焦点調節用レンズ１ｄを制御す
る焦点調節用レンズ駆動手段である。尚、これらを含め
上記すべての構成要素は、システム制御手段１４により
統合的に制御されるものとする。

【００５３】次に、上記の構成の撮像装置の動作の概要
について説明する。

【００５４】本発明の実施の形態１においては、フラッ
シュを用いて露光量の小さい信号である露光量小信号Ｓ
lowと露光量の大きい信号である露光量大信号Ｓupの２
つの信号を取得するための画像を撮影し、露光量小信号
Ｓlowと露光量大信号Ｓupこれを合成することでダイナ
ミックレンジを拡大した画像を撮影する。

【００５５】このようなダイナミックレンジ拡大の原理
を図８を用いて説明する。図８(a)、(b)は露光時の被写
体の明るさ（撮像素子への入射光量）と撮像素子から出
力される信号量の関係を示すものである。

【００５６】図８(a)に示すように露光量の大きい場合
は入射光により撮像素子のホトダイオード上に発生する
電荷量が大きく、当然のことながら出力される信号量も
大きくなる。しかし、ホトダイオードに蓄積される電荷
量には上限が存在し、この上限を超えると飽和、つまり
信号がつぶれてしまう現象が発生し、被写体像を正確に
再現することができなくなる。逆に、図８(b)に示すよ
うに露光量を小さく設定すれば飽和を回避することは可
能であるが、今度は被写体内の低輝度部分のＳ／Ｎが劣
化する。

【００５７】そこで、フラッシュの発光量の大きいすな
わち露光量の大きい露光量大信号Ｓupとフラッシュ発光
量の小さいすなわち露光量の小さい露光量小信号Ｓlow
を用いて、低輝度部は露光量大信号Ｓup、高輝度部は露
光量小信号Ｓlowからなる画像を合成すれば、被写体の
低輝度部から高輝度部までを再現でき、撮像装置のダイ
ナミックレンジを拡大することが可能となる。

【００５８】この際、露光量小信号Ｓlowには露光量大
信号Ｓupとの露光量の比（フラッシュ発光量の比）に相
当するゲインを乗じた後（図８(c)）に合成を行えば図
８(d)に示すように露光量の比に応じたダイナミックレ
ンジの拡大が実現できる。例えば露光量大信号Ｓupと露
光量小信号Ｓlowの発光量比が１：αの場合、ダイナミ
ックレンジはα倍に拡大することが可能である。

【００５９】フラッシュの発光量はガイドナンバーで規
定され、カメラの絞り値（Ｆ）と、被写体までの距離
（Ｄ）の積で表現される。したがって、距離の異なる２
つの被写体（遠近共存被写体）を同時に撮影するような
場合では、近距離被写体と遠距離被写体において一回の
フラッシュの発光で同一量の光を照射することは不可能
である。

【００６０】すなわち、遠距離被写体に合わせて設定し
たガイドナンバーでフラッシュを発光すれば、撮影画像
の中で遠距離被写体を撮影した部分では飽和することは
ないが、近距離被写体を撮影した部分では、飽和する頻
度が高くなる。逆に、近距離被写体の距離に合わせてフ
ラッシュのガイドナンバーを設定すれば、撮影画像の
内、近距離被写体を撮影している部分は問題無いが、遠
距離被写体を撮影している部分の信号レベルは低く、Ｓ
／Ｎの劣化した画像となってしまう。

【００６１】そこで、上記概要で述べたように、フラッ
シュの発光量を被写体の距離に合わせて発光したときの
撮影画像として、低輝度部（すなわち遠被写体部分(図9
の(a)の矢印で表示した部分)）はフラッシュ発光量の大
きい露光量大信号Ｓup、高輝度部（すなわち近距離被写
体部分（図９の(b)の矢印で表示した部分））はフラッ
シュ発光量の小さい露光量小信号Ｓlowからなる画像を
合成すれば、遠近共存の被写体を撮影していても、近距
離被写体から遠距離被写体までのすべての領域で再現す
ることができ（図９の(d)）、撮影装置のダイナミック
レンジを拡大することができる。この場合、撮影装置の
ダイナミックレンジは、遠近の被写体距離それぞれの最
適なガイドナンバーから決まる露光量比（例えば、距離
の２乗に反比例に近似）によって決定される。

【００６２】尚、露光量小信号Ｓlowと露光量大信号Ｓu
pの合成の方法は、図９に示すような露光量小信号Ｓlow
に露光量大信号Ｓupとのフラッシュ発光量の比に相当す
るゲインを乗じてミックスする方法に限らず、図１０に
示すように露光量小信号Ｓlowと露光量大信号Ｓupをゲ
インを乗ずることなくそのままミックスさせてしまう方
法であっても、またミックスされた信号（Ｓmix）の変
化点部分の急激な階調変化をなくすよう部分的に非線型
の補正をしたものであっても、いずれもダイナミックレ
ンジを拡大することができるため、方法は限定しない。

【００６３】次に、撮影被写体の状況を判断する手段に
ついて説明する。図２は、焦点信号抽出手段相当のＡＦ
検波手段７のブロック構成図である。図２において、Ａ
Ｆ検波手段７は、現在ビデオカメラなどで一般的に使用
される映像信号の中の高周波成分の量（これを焦点電圧
と称す）に基づいて焦点調節用レンズ１ｄの調節を行う
オートフォーカス方式の原理に基づくものである。

【００６４】ＡＦ検波手段７は、Ａ／Ｄ変換手段５によ
りデジタル信号に変換された画像信号のうち、一定周波
数以上の周波数成分を抽出し、ズームレンズ１のピント
状態に対応した焦点信号（以下、焦点電圧と称する）を
フィールド周期で演算する。第１の焦点信号抽出手段７
ａにおいて、帯域フィルタ７ａ#１により一定の範囲の
周波数成分を抽出し、絶対値回路７ａ#２で絶対値をと
り、ピーク検波回路７ａ#３でピークデータを検出し
て、焦点電圧Ｖとして出力する。焦点調節用レンズ１ｄ
は撮影する画像に対しローパスフィルタ特性を示す特徴
があり、撮影画像の合焦時にローパスフィルタの遮断周
波数が最大になり、焦点電圧の量も最大になる。

【００６５】ズームレンズがデフォーカスするに従い、
遮断周波数は低域側に移行し、その結果、焦点電圧の量
も減少していく傾向がある。図３に焦点電圧と焦点調整
用レンズの位置との関係を示す。

【００６６】図３において、横軸は焦点調節用レンズ１
ｄのデフォーカス量を示す焦点調節用レンズ位置、縦軸
は焦点電圧を示す。ここで焦点調節用レンズ１ｄの位置
に対して描く焦点電圧のカーブを山登り曲線と呼ぶ。図
中、焦点調節用レンズ位置Ｐ点において焦点電圧は最大
値を示す。焦点調節用レンズ位置Ｐ点の前後Ｑ点、Ｒ点
においては焦点電圧は単調増加、単調減少する。

【００６７】この山登り方式のオートフォーカスは、レ
ンズを光軸に沿って一定方向に向けて移動させながら、
例えば１フィールドごとに焦点電圧を求め、前フィール
ドの焦点電圧と比較し、焦点電圧が最大となる点まで山
を登っていくことで焦点調節が行われる。したがって、
この方式のオートフォーカスではレンズが静止している
状態では山登り曲線の頂上、すなわち合焦点への駆動方
向が分からないため、レンズあるいはＣＣＤなどの撮像
素子を光軸方向にフィールド周波数で振動させて焦点電
圧の変化量からピーク方向を検索するアルゴリズムが一
般的であるが、別のアルゴリズムとしてレンズの可動範
囲をサーチしながら、その都度、焦点電圧を検出し、そ
の結果として焦点電圧がピークとなるレンズ位置を検出
し、その位置へレンズを駆動するという方法もある。

【００６８】ＡＦ検波手段７には、上記した自動焦点調
節制御を行うための焦点電圧を抽出する第１の焦点信号
抽出手段７ａに加え、第２の焦点信号抽出手段７ｂを具
備している。この第２の焦点信号抽出手段７ｂは、撮影
全画面に相当するエリアの中を、少なくとも２つ以上の
ｎ個のエリアに分割し、そのエリアごとに焦点電圧を抽
出するものである。

【００６９】帯域フィルタ７ｂ#１を通過させて一定の
周波数成分のみを抽出したのち、ゲート回路７ｂ#２に
より各エリアごとに通過信号を分離し、各エリア毎に入
力された信号の絶対値を絶対値回路７ｂ#３でとったの
ち、ピーク検波回路７ｂ#４でピーク値を検出し、各エ
リアごとの焦点電圧Ｖn（ｎ＝１、２、…）として出力
する。

【００７０】各エリアの焦点電圧は、各エリアに撮影さ
れている被写体の焦点電圧であるため、例えば、撮影画
像全体が同じ距離にあるとすれば、焦点電圧の形状（す
なわち焦点電圧のピークの高さ）は異なっても焦点電圧
がピークとなる焦点調節用レンズ１ｄの位置は変わらな
い。

【００７１】しかしながら、遠近の被写体を同時に撮影
しているような被写体を撮影する場合には、各エリアの
焦点電圧のピーク位置は異なる。

【００７２】ここで、撮影距離の異なる複数の被写体を
撮影しているときの遠近の２つの距離を算出の方法を、
撮影イメージ図（図４）とシステム制御手段１４のブロ
ック構成図（図５）を用いて説明する。

【００７３】まず、撮影イメージ図（図４）では、撮影
画像が６つのエリアに分割され、各エリアごとにＡＦ検
波手段７により、焦点電圧Ｖ１〜Ｖ６がシステム制御手
段１４の各エリア毎の第１〜第６の焦点電圧ピークレン
ズ位置検波手段１４ａ#１に入力される。

【００７４】焦点調節用レンズ１ｄは、焦点調節用レン
ズの目標位置を設定する焦点調節用レンズ位置指令手段
１４ｂの出力指令値に基づいて、すべての距離の被写体
を撮影しても焦点調節用レンズ１ｄが前ピンもしくは後
ピンになるレンズ位置に一旦、駆動し、そこから一定の
速度で焦点調節用レンズ１ｄを逆方向（前ピンなら後ピ
ン、後ピンなら前ピン）に、焦点調節用レンズの可動範
囲すべてにおいて、レンズ駆動手段１３で駆動される。
各エリア毎に設けられている第１〜第６の焦点電圧ピー
クレンズ位置検波手段１４ａ#１は、焦点調節用レンズ
１ｄの移動に伴い、フィールドごとに抽出される焦点電
圧を検波し、焦点電圧が最大となる焦点調節用レンズ位
置を過去の最大値と比較し、必要に応じて最大値となる
レンズ位置を更新していく。

【００７５】焦点調節用レンズ位置指令手段１４ｂの指
令に基づく焦点調節用レンズ１ｄの可動範囲における焦
点電圧の最大値を検出するためのサーチ動作が終了した
時点で、各エリアの焦点電圧の最大となる焦点調節用レ
ンズの位置データが、合焦レンズ位置検出手段（遠近合
焦ピークレンズ位置算出手段）１４ａ#２に入力され
る。合焦レンズ位置検出手段１４ａ#２では、入力され
た各レンズ位置データの分布から遠近共存被写体である
かどうかの判断と、それぞれの被写体距離に対応するレ
ンズ位置の出力を行う。

【００７６】遠近共存被写体であるかどうかの判断およ
び遠近の被写体に合焦するレンズ位置の設定について
は、（１）各エリアごとのピークとなるレンズ位置の中
で最も近被写体に合焦したレンズ位置と、最も遠被写体
側に合焦したレンズ位置の差がある一定の幅以上あれ
ば、遠近共存の被写体が存在するシーンであると判断す
るとともに、それぞれのレンズ位置を遠近の被写体に合
焦するレンズ位置とする方法、（２）焦点調節用レンズ
位置をある一定間隔ごとの複数のブロックに分け、各エ
リアの焦点電圧のピーク位置に該当するブロックにおい
てヒストグラムデータを求める。そのヒストグラムデー
タにおいて、最もデータ数の多いブロックのレンズ位置
と、次にデータ数の多いブロックのレンズ位置をそれぞ
れ近、遠（もしくは遠、近）の被写体に合焦するレンズ
位置とする方法、（３）上記の（２）において、あるい
はヒストグラムの分布から、遠近の被写体の存在を判断
し、各分布における重心位置をそれぞれ遠近の合焦する
レンズ位置とする方法（図６）、などがあり、いずれを
選択してもよい。

【００７７】図４において、（１）の方法を適用すれ
ば、エリア３で得られたピーク位置が遠被写体の撮影距
離に対応するレンズ位置に、エリア５で得られたピーク
位置が近被写体の撮影距離に対応するレンズ位置と選択
される。合焦レンズ位置検出手段１４ａ#２の出力結果
に基づき、被写体距離算出手段１４ａ#３では、焦点調
節用レンズ位置において合焦する被写体距離を、予めレ
ンズ位置に対応する距離データを記憶させてある被写体
距離テーブル１４ａ#４から読み出すことで得る。

【００７８】尚、焦点調節用レンズ１ｄの位置と合焦す
る被写体距離との関係式は、レンズ固有のものであるた
め、計算にて算出することが可能であり、被写体距離テ
ーブル１４ａ#４を設けずに逐次計算にて算出する構成
にしても構わない。

【００７９】撮影する被写体距離が算出されれば、ガイ
ドナンバー設定手段１４ｃにて、絞り値（Ｆ）と被写体
距離（Ｄ）から必要なガイドナンバーを算出し、遠近の
被写体をそれぞれ撮影するのに適当なフラッシュ光に対
応するそれぞれのフラッシュ制御信号をフラッシュ発光
手段１１に出力する。このとき、フラッシュを発光する
際、絞り値（Ｆ）が所望の値となるように絞り駆動手段
１２を用いて絞り１ｅを制御しておく。

【００８０】尚、所望の絞り値（Ｆ）の設定値として
は、例えば被写体距離が遠い場合にはより大きなガイド
ナンバーを持つフラッシュが必要になるため、絞り値
（Ｆ）を小さくするために絞り１ｅを開け気味に設定す
ることで、極力フラッシュのガイドナンバーの増加を抑
制するようにしてもよいし、また、遠近の被写体の距離
の差が大きい場合は、遠い被写体を撮影する場合には絞
り１ｅを開き気味に、近距離の被写体を撮影する場合に
は絞り１ｅを閉じ気味にするようにして、ガイドナンバ
ーのダイナミックレンジの拡大、すなわちフラッシュの
発光レンジの拡大を抑えるようにしてもよい。

【００８１】ＡＦ検波手段７における第２の焦点信号抽
出手段７ｂ、焦点電圧ピークレンズ位置検波手段１４ａ
#１、焦点調節用レンズ位置指令手段１４ｂおよび被写
体距離算出手段１４ａ#３が発明の構成にいう「遠近共
存被写体有無判別手段」に相当している。また、ガイド
ナンバー設定手段１４ｃが発明の構成にいう「フラッシ
ュ制御手段」に相当している。

【００８２】フラッシュ発光手段１１では、システム制
御手段１４で算出されたガイドナンバーに応じたそれぞ
れの制御信号に基づき、遠距離被写体、近距離被写体そ
れぞれの撮影に応じてそれぞれの距離に応じた発光量で
フラッシュ光を発光させる。近距離被写体に合わせたガ
イドナンバーでフラッシュを発光させ、撮影された画像
信号は、ＣＣＤ３、アナログ信号処理４、Ａ／Ｄ変換手
段５を介して画像メモリ６に記憶される（画像信号を露
光量小信号Ｓlowとする）。

【００８３】引き続き遠距離被写体に合わせたガイドナ
ンバーでフラッシュを発光させ、撮影された画像信号
は、同様にＣＣＤ３、アナログ信号処理４、Ａ／Ｄ変換
手段５を介して画像メモリ６に貯える（画像信号を露光
量大信号Ｓupとする）。

【００８４】画像メモリ６に貯えられた２つの画像信号
すなわち露光量小信号Ｓlowおよび露光量大信号Ｓup
は、信号合成手段９により、前述した合成方法を用いて
合成され、デジタル信号処理手段１０により、合成され
た信号はノイズ除去、エッジ強調、マトリクス演算、特
定のフォーマットへのエンコード等の処理が施され、出
力される。

【００８５】尚、フラッシュの発光は、先に近距離被写
体に合わせたガイドナンバーでフラッシュを発光させる
旨の説明を行ったが、特に先に遠距離被写体に合わせた
ガイドナンバーで、フラッシュを発光させても構わな
い。また、図１では、両画像とも一旦、画像メモリ６に
記憶させる旨の説明をしたが、後の画像信号に直接、画
像メモリ６に記憶された前の画像信号を読み出しながら
合成演算をするように構成しても構わない。

【００８６】尚、被写体距離算出手段１４ａ#３におい
て、撮影被写体の距離が全撮影エリアで一様であると判
断した場合は、そのまま同一のガイドナンバーで発光し
ても構わないが、２つめの画像を撮影する場合の発光量
を零に設定するとともに信号合成手段９に対し、２つめ
の信号と合成しないようにするなど、信号合成手段９に
対し、システム制御手段１４は合成するかどうかの許可
信号である合成制御許可信号を与えることで、無駄な処
理を省略する構成にすることも可能である。

【００８７】以上、遠近共存の被写体が存在するシーン
を撮影する場合に、遠近それぞれの被写体の距離を算出
し、それぞれの距離に適合したガイドナンバーでフラッ
シュを発光させて得られた撮影画像を最適に合成するこ
とにより、撮影画像が飽和したり、Ｓ／Ｎが劣化するこ
となしに、高精度な広ダイナミックレンジの画像を提供
することが可能となる。

【００８８】上述した実施の形態１において、自動焦点
調節のための焦点アルゴリズムとして、自動焦点調節用
用途として焦点調節用レンズを上述した可動範囲を一定
速度でサーチする方法と、遠近被写体距離探索のための
サーチ動作を併用して実施すれば、より速くフラッシュ
光の設定が可能になる。

【００８９】また、サーチ動作に際し、焦点調節用レン
ズ駆動手段１３に、ダイレクト駆動のリニアアクチュエ
ータを用いれば、より速くサーチを行うことができるた
め、フラッシュ光の設定も極めて短い時間で行うことが
できる。

【００９０】また、図４では６つのエリアを図例として
参照したが、例えば、撮影において重要な被写体は撮影
エリアの中央にある頻度が高いため、撮影画面の中央部
分とそれ以外の周辺エリアの２つのエリアにおける被写
体距離を算出するようにすれば、各エリアの面積が大き
く十分な焦点電圧が抽出できるため、高精度な焦点電圧
のピークとなるレンズ位置が算出できる（図７）。

【００９１】尚、ＡＦ検波手段７において、ＡＦ用と距
離検出用にそれぞれ第１の焦点信号抽出手段７ａ、第２
の焦点信号抽出手段７ｂを設けているが、第２の焦点信
号抽出手段７ｂの出力信号である焦点電圧Ｖ１〜Ｖ６を
処理すれば、焦点電圧Ｖを算出することが可能になるた
め、第２の焦点信号抽出手段７ｂのみで構成することも
可能である。

【００９２】（実施の形態２）次に、実施の形態２につ
いて説明する。実施の形態１では、遠近の被写体距離に
合わせてフラッシュのガイドナンバーを設定し、ガイド
ナンバーに応じた光量でフラッシュを発光させるが、実
施の形態２は、撮影画像の露出を遠近の被写体距離に合
わす別の方法として、絞り値を可変して同一の効果をも
たらすものである。すなわち、フラッシュのガイドナン
バーを遠近の被写体に合わせた２回の発光において固定
し、遠近の被写体の距離と、絞り値（Ｆ）との積が一定
の値となるように絞り値（Ｆ）を制御するようにすれ
ば、複雑なフラッシュの光量の制御が不要になり、簡単
に最適な露光量の遠距離、近距離を撮影した２枚の撮影
画像を得ることができる。

【００９３】（実施の形態３）次に、実施の形態３につ
いて説明する。実施の形態３は、実施の形態１または実
施の形態２において、遠近の被写体に照射する発光量は
同一に制御できるが、被写体の反射率の違いにより部分
的に露出オーバー、すなわち撮像素子が飽和してしまう
可能性がある。そこで、遠近共存の被写体の被写体距離
を算出するための複数のエリア、さらにはそれ以上の数
のエリアにおいて、露出状態を検出する露出検出手段を
設け、その情報を用いて、遠近の被写体に適する発光量
を設定するというものである。

【００９４】図１１は本発明の実施の形態３の撮像装置
の全体構成を表す構成図である。実施の形態３の構成は
実施の形態１の構成にフラッシュ予備発光手段１５が付
加された構成になっている。実施の形態３において、フ
ラッシュ予備発光手段１５とＡＥ検波手段８およびシス
テム制御手段１４以外の構成及び動作は、実施の形態１
に準じるので、ここでは省略する。

【００９５】図１２にＡＥ検波手段８のブロック構成図
を、図１３にシステム制御手段１４のブロック構成図
を、図１４にシステム構成手段１４の説明を行うための
イメージ図を示す。

【００９６】ＡＥ検波手段８は、Ａ／Ｄ変換手段５によ
りデジタル信号に変換された画像信号のうち、ＡＦ検波
手段８で分割したｎ個のエリアと同じ領域における画像
信号に分離するためのゲート回路８ａと、各エリアにお
ける露光量の平均信号レベルを検出する第１ないし第ｎ
の露光量検出手段８ｂ（１〜ｎ）で構成され、それぞれ
露光量１、露光量２…露光量ｎを出力する。

【００９７】フラッシュを発光しない状態でＡＦ検波手
段８により算出された露光量１、露光量２、…露光量ｎ
は、図１３に示すシステム制御手段１４に入力され、シ
ステム制御手段１４において、合焦レンズ位置検出手段
（遠近合焦ピークレンズ位置算出手段）１４ａ#２で決
定された遠被写体合焦レンズ位置、近被写体合焦レンズ
位置に対応するエリアの出力信号のみがそれぞれ選択さ
れる。

【００９８】例えば図１４において、遠被写体合焦レン
ズ位置はエリア３（図１４中のＬ３はエリア３の合焦す
るレンズ位置）、近被写体合焦レンズ位置はエリア５
（図１４中のＬ５はエリア５の合焦するレンズ位置）で
あるとすれば、露光量３、露光量５が選択される。次
に、システム制御手段１４では、予備発光制御手段１４
ｅにより、フラッシュ予備発光手段１５に予備発光を行
うべく制御信号を与え、固定のガイドナンバーでフラッ
シュ予備発光手段１５がフラッシュの予備発光を行う。
フラッシュ光が照射された状態で撮影された画像信号
は、再度、ＡＥ検波手段８に入力され、上記説明同様に
ｎ個のエリアにおいて、露光量１’、露光量２’…露光
量ｎ’を出力する。

【００９９】以下、ガイドナンバー補正手段（フラッシ
ュ発光量補正手段）１４ｆについて、図１３のシステム
制御手段１４のブロック構成図と図１４のイメージ図を
用いながら補正の考え方を示す。

【０１００】図１４において、近被写体合焦レンズ位置
はエリア５が合焦する位置であるため、エリア５の露出
量は、予備発光をしない状態の露光量５から、予備発光
をした状態の露光量５’へ露出量が拡大されている。露
光量５’は、固定のガイドナンバーで予備発光により照
射した反射光分と、通常光の反射光分が加算されて得ら
れるものであるため、エリア５における被写体とその被
写体距離において、固定のガイドナンバーで予備発光を
したことによる露光量の増大分△Ｌnear#preは、 △Ｌnear#pre ＝ 露光量５’−露光量５ ………………………………（１） で求めることができる。同様に、遠被写体合焦レンズ位
置はエリア３であるため、エリア３における被写体とそ
の被写体距離において、固定のガイドナンバーで予備発
光をしたときの撮影被写体の露光量の増大分△Ｌfar#pr
eは、 △Ｌfar#pre ＝ 露光量３’−露光量３ ………………………………（２） で表すことができる。

【０１０１】ここで、予備発光のガイドナンバーをＧno
#preとすると、近被写体、遠被写体を撮影する場合のガ
イドナンバーが、ガイドナンバー設定手段１４ｃにおい
てそれぞれ、Gno#near、Ｇno#farと選択された場合、予
備発光によるフラッシュ発光で増加する露光量を、それ
ぞれ、△Ｌnear#hon、△Ｌfar#honとすれば、 △Ｌnear#hon＝（Ｇno#near／Ｇno#pre）²×Ｌnear#pre ……………（３） △Ｌfar#hon＝（Ｇno#far／Ｇno#pre）²×Ｌfar#pre ………………（４） となり、最終トータルの撮影被写体の露光量をそれぞ
れ、Ｌnear#hon、Ｌfar#honとすると、 Ｌnear#hon＝△Ｌnear#hon＋露光量５ …………………………………（５） Ｌfar#hon＝△Ｌfar#hon＋露光量３ ……………………………………（６） で表すことができる。

【０１０２】ガイドナンバー補正手段（フラッシュ発光
量補正手段）１４ｆでは、式（１）〜式（６）で表され
る演算に加え、エリア３およびエリア５の露光量が、ガ
イドナンバー補正手段１４ｆで予め設定していた一定の
目標レベル（Ｌtar）に対し大であれば、それぞれの露
光量が一定のレベル以下になるようフラッシュ光のガイ
ドナンバーを補正する。また、一定のレベルに対して小
さくなるようであれば、ガイドナンバーを上げるよう補
正を行う。すなわち、近側遠側それぞれの被写体を撮影
する場合のそれぞれの最終のガイドナンバー、Ｇno#nea
r#hosei、Ｇno#far#hosei、は、 Ｇno#near#hosei＝｛（Ｌtar−露光量５）／△Ｌnear#hon ｝^1/2×Ｇno#nea r ………………………………………………（７） Ｇno#far#hosei＝｛（Ｌtar−露光量３）／△Ｌfar#hon ｝^1/2×Ｇno#far ………………………………………………（８） となり、補正されたそれぞれのガイドナンバーの情報
は、フラッシュ発光手段１１に供給され、フラッシュ発
光手段１１において所望の光量でフラッシュを発光す
る。

【０１０３】尚、ＡＥ検波手段８における露光量検出手
段８ｂは、各エリアの平均露光量を出力するものである
ため、エリア内では露光量の異なる明暗の画素信号が存
在する可能性がある。したがって、撮影画像の階調性を
考え、一定の目標レベルＬtarは、飽和レベルに対し
て、例えば５０％の露光量となるように設定する。

【０１０４】尚、図１１では、フラッシュ予備発光手段
１５は、フラッシュ発光手段１１とは別の発光手段とし
て構成しているが、フラッシュ発光手段１１を用いて予
備発光を行う構成にしても構わない。

【０１０５】以上、遠近共存の被写体の被写体距離を算
出するための複数のエリアと同じエリアにおける露出状
態を検出する手段を設け、その情報を用いて、遠近の被
写体に適する発光量を設定することにより、被写体の反
射率の違いにより部分的に発生する露出オーバーや露出
アンダーの影響を抑制することができる。

【０１０６】（実施の形態４）次に、実施の形態４につ
いて説明する。実施の形態４は、実施の形態３における
遠近の被写体距離に合わせて設定されたフラッシュの発
光量を一定の大きさに固定し、絞り値を制御して露光量
を調整するものである。すなわち、フラッシュのガイド
ナンバーをそれぞれ２回の発光において固定し、遠近の
被写体の距離（Ｄ）と、絞り値（Ｆ）との積が一定の値
となるように絞り値（Ｆ）を制御するようにすれば、フ
ラッシュの光量を複雑に制御することが不要になり、簡
単に最適な露光量の遠距離、近距離を撮影した２枚の撮
影画像を得ることができる。

【０１０７】次に、実施の形態３，４の変形例について
説明する。変形例は、ＡＥ検波手段８の露光量の検出の
方法を、抽出エリアにおける画像信号の平均レベルを出
力するのではなく、各エリアにおける画像信号の最大レ
ベルを出力とし（図１５）、システム制御手段１４にお
ける全画面の目標露光レベル（Ｌtar）を、撮像素子の
飽和レベル以下になるように設定するというものであ
る。このように構成すれば、遠近の被写体を選択された
エリアの中においては、少なくとも画像信号が飽和する
ことがなくなり、その結果、合成した画像信号も飽和す
ることのない、高精度な広ダイナミックレンジの画像を
提供することが可能となる。

【０１０８】

【発明の効果】本発明によれば、同一被写界をタイミン
グをずらせて撮影し得られた２つの画像信号である高輝
度部画像信号と低輝度部画像信号とをダイナミックレン
ジ調整のために合成する撮像装置において、撮影被写体
の状況を判別する手段を設け、その手段から、撮影被写
体状況特には遠近共存被写体の有無および遠距離被写体
と近距離被写体の状況に応じたフラッシュ発光量、もし
くは、絞り制御量を調整することにより、露出アンダー
や露出オーバーの不都合を回避し、破綻のない高精度な
広ダイナミックレンジの撮像画像を生成することができ
る。

【０１０９】さらに、この撮像装置はデジタルスチルカ
メラ、さらにはビデオカメラの静止画撮影時に用いるこ
とが可能であり、デジタルスチルカメラとして、または
ビデオカメラとして、上記効果と同様、露出アンダーや
露出オーバーの不都合を回避し、破綻のない高精度な広
ダイナミックレンジの撮像画像を生成することができ
る。

【０１１０】さらに、同じ被写体距離であっても被写体
の反射率が相違しておれば部分的な露出オーバーや露出
アンダーを引き起こす可能性があるが、この点も加味
し、被写体の反射率を測定し、その測定結果の反射率に
基づいてフラッシュ発光量または絞り制御量を補正する
ことにより、被写体距離だけでなく被写体反射率をも考
慮した状態で、極めて効果的な露出アンダー・露出オー
バー対策および広ダイナミックレンジ化対策を講じるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の撮像装置の全体構成
例を示すブロック構成図である。

【図２】 図１におけるＡＦ検波手段の構成例を示すブ
ロック構成図である。

【図３】 オートフォーカスの制御原理を説明するため
の焦点調節用レンズと焦点電圧の関係を示す概略図であ
る。

【図４】 距離の異なる複数の被写体を撮影していると
きの遠近被写体の距離の算出の方法を示す概略図であ
る。

【図５】 本発明の実施の形態１におけるシステム制御
手段の構成例を示すブロック構成図である。

【図６】 本発明の実施の形態１における遠近被写体に
合焦するレンズ位置を決める方式の一例を示す概略図で
ある。

【図７】 本発明の実施の形態１における距離の異なる
複数の被写体を撮影しているときの遠近被写体の距離の
算出方法を示す概略図である。

【図８】 本発明の実施の形態１における露光量の異な
る２つの画像を合成する合成方法の一例を示す概略図で
ある。

【図９】 本発明の実施の形態１におけるフラッシュを
用いて露光量の異なる２つの画像を合成する合成方法の
一例を示す概略図である。

【図１０】 本発明の実施の形態１における露光量の異
なる２つの画像を合成する合成方法の一例を示す概略図
である。

【図１１】 本発明の実施の形態３の撮像装置の全体構
成例を示すブロック構成図である。

【図１２】 本発明の実施の形態３におけるＡＥ検波手
段の構成例を示すブロック構成図である。

【図１３】 本発明の実施の形態３におけるシステム制
御手段の構成例を示すブロック構成図である。

【図１４】 本発明の実施の形態３におけるガイドナン
バー補正手段（フラッシュ発光量補正手段）の動作を説
明するための概略図である。

【図１５】 本発明の実施の形態４におけるＡＥ検波手
段の構成例を示すブロック構成図である。

【符号の説明】

１ ズームレンズ １ｄ 焦点調節用レンズ １ｅ 光学絞り ２ 被写体 ３ 撮像素子 ４ アナログ信号処理手段 ５ Ａ／Ｄ変換手段 ６ 画像メモリ ７ ＡＦ検波手段 ７ｂ 焦点信号抽出手段 ８ ＡＥ検波手段 ９ 信号合成手段 １０ デジタル信号処理手段 １１ フラッシュ発光手段 １２ 絞り駆動手段 １３ 焦点調節用レンズ駆動手段 １４ システム制御手段 １４ａ 遠距離被写体距離算出手段 １４ａ#１ 焦点電圧ピークレンズ位置検波手段 １４ａ#２ 合焦レンズ位置検出手段（遠近合焦ピーク
レンズ位置算出手段） １４ａ#３ 被写体距離算出手段 １４ｂ 焦点調節用レンズ位置指令手段 １４ｃ ガイドナンバー設定手段 １４ｄ 絞り制御手段 １４ｅ 予備発光制御手段 １４ｆ ガイドナンバー補正手段（フラッシュ発光量補
正手段） １５ フラッシュ予備発光手段 Ｓlow 露光量小信号 Ｓup 露光量大信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 7/16 Ｇ０３Ｂ 15/03 Ｊ ５Ｃ０２４ 7/28 15/05 13/36 Ｈ０４Ｎ 5/238 Ｚ 15/03 5/335 Ｑ 15/05 101:00 Ｈ０４Ｎ 5/238 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｄ 5/335 Ｎ // Ｈ０４Ｎ 101:00 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ Ｆターム(参考） 2H002 CC21 CD13 2H011 AA01 BA31 BB04 DA01 DA07 2H051 AA01 BA45 BA47 CB22 CE30 DA10 DA11 DA19 DA39 DB01 DB10 EB04 EB07 FA01 2H053 AD00 AD23 BA52 BA71 DA08 5C022 AA00 AB05 AB06 AB12 AB15 AB30 AB33 AB44 AB52 AC69 CA00 5C024 BX01 BX04 CX12 CX43 CY17 EX11 GY01 HX07 HX28 HX58

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一被写界をタイミングをずらせて撮影
   し得られた２つの画像信号をダイナミックレンジ調整の
   ために合成する撮像装置において、前記得られた画像信
   号に基づいて撮影被写体の状況を判別しその判別結果に
   基づいて露光量を制御するように構成してあることを特
   徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記撮影被写体の状況判別は、前記同一
   被写界に遠距離被写体と近距離被写体とが共存する遠近
   共存被写体の有無を対象とすることを特徴とする請求項
   １に記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記画像信号の合成は、露光量大で撮影
   したときの画像信号である露光量大信号の低輝度部の信
   号と、露光量小で撮影したときの画像信号である露光量
   小信号の高輝度部を増幅した信号とを合成することとし
   ている請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 フラッシュ発光を伴って同一被写界をタ
   イミングをずらせて撮影し得られる２つの画像信号をダ
   イナミックレンジ調整のために合成する撮像装置におい
   て、前記同一被写界が遠近共存被写体を含むか否かを判
   別する遠近共存被写体有無判別手段と、前記遠近共存被
   写体有無判別手段の判別結果が遠近共存被写体を示して
   いるときに低輝度部画像信号取得用にフラッシュ発光量
   を多めに調整し高輝度部画像信号取得用にフラッシュ発
   光量を少なめに調整するようにフラッシュ発光手段を制
   御するフラッシュ制御手段とを備えていることを特徴と
   する撮像装置。
5. 【請求項５】 フラッシュ発光を伴って同一被写界をタ
   イミングをずらせて撮影し得られる２つの画像信号をダ
   イナミックレンジ調整のために合成する撮像装置におい
   て、前記同一被写界が遠近共存被写体を含むか否かを判
   別する遠近共存被写体有無判別手段と、前記遠近共存被
   写体有無判別手段の判別結果が遠近共存被写体を示して
   いるときに低輝度部画像信号取得用に絞り制御量を広め
   に調整し低輝度部画像信号取得用に絞り制御量を狭めに
   調整するように絞り駆動手段を制御する絞り制御手段と
   を備えていることを特徴とする撮像装置。
6. 【請求項６】 前記遠近共存被写体有無判別手段は、撮
   影画面を複数に区分したエリアごとに撮影レンズピント
   状態を示す焦点信号の抽出を行う焦点信号抽出手段と、
   前記抽出された焦点信号に基づいて焦点調節用レンズを
   駆動し個々のエリアごとの合焦レンズ位置を検出する合
   焦レンズ位置検出手段と、前記検出された各合焦レンズ
   位置に基づいて前記個々のエリアごとの被写体距離を算
   出する被写体距離算出手段とから構成されていることを
   特徴とする請求項４または請求項５に記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 前記焦点調節用レンズの駆動手段として
   高速駆動可能なリニアアクチュエータを用いていること
   を特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 【請求項８】 前記撮影画面の複数エリア区分は、縦横
   格子状のエリア区分とされていることを特徴とする請求
   項６に記載の撮像装置。
9. 【請求項９】 前記撮影画面の複数エリア区分は、撮影
   画面の中央部分とそれ以外の周辺領域の２つのエリア区
   分とされていることを特徴とする請求項６に記載の撮像
   装置。
10. 【請求項１０】 前記遠近共存被写体有無判別手段は、
    前記個々のエリアごとの前記焦点信号ピークに対応する
    レンズ位置について、最も遠距離側に合焦するときのレ
    ンズ位置と最も近距離側に合焦するときのレンズ位置と
    の差分が所定値以上のときに遠近共存被写体ありと判別
    するように構成されていることを特徴とする請求項６に
    記載の撮像装置。
11. 【請求項１１】 前記遠近共存被写体有無判別手段は、
    前記個々のエリアごとに撮影される被写体の距離のヒス
    トグラムを取り、前記ヒストグラムにおいて分布が所定
    レベル以上に分かれるときに遠近共存被写体ありと判別
    するように構成されていることを特徴とする請求項６に
    記載の撮像装置。
12. 【請求項１２】 前記被写体距離算出手段は、前記遠近
    共存被写体有無判別手段が抽出した２つのヒストグラム
    分布のピーク点相当の距離のそれぞれを遠距離被写体距
    離および近距離被写体距離とするように構成されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 【請求項１３】 前記被写体距離算出手段は、前記遠近
    共存被写体有無判別手段が抽出した２つのヒストグラム
    分布の重心相当の距離のそれぞれを遠距離被写体距離お
    よび近距離被写体距離とするように構成されていること
    を特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
14. 【請求項１４】 さらに、前記個々のエリアごとに被写
    体の反射率を測定する反射率測定手段と、前記フラッシ
    ュ制御手段が前記フラッシュ発光手段に与えるフラッシ
    ュ発光量を前記反射率測定手段の測定による反射率に基
    づいて補正するフラッシュ発光量補正手段とを備えてい
    ることを特徴とする請求項４または請求項６から請求項
    １３までのいずれかに記載の撮像装置。
15. 【請求項１５】 前記反射率測定手段は、本撮影の前に
    予備発光を行うフラッシュ予備発光手段と、前記個々の
    エリアごとの露出状態を検出する露出検出手段とから構
    成され、前記フラッシュ発光量補正手段は、前記フラッ
    シュ予備発光手段の発光の前後における前記露出検出手
    段からの両方の出力に基づいて前記フラッシュ発光量を
    補正するように構成されていることを特徴とする請求項
    １４に記載の撮像装置。
16. 【請求項１６】 さらに、前記個々のエリアごとに被写
    体の反射率を測定する反射率測定手段と、前記絞り制御
    手段が前記絞り駆動手段に与える絞り制御量を前記反射
    率測定手段の測定による反射率に基づいて補正する絞り
    制御量補正手段とを備えていることを特徴とする請求項
    ５から請求項１３までのいずれかに記載の撮像装置。
17. 【請求項１７】 前記反射率測定手段は、本撮影の前に
    予備発光を行うフラッシュ予備発光手段と、前記個々の
    エリアごとの露出状態を検出する露出検出手段とから構
    成され、前記絞り制御量補正手段は、前記フラッシュ予
    備発光手段の発光の前後における前記露出検出手段から
    の両方の出力に基づいて前記絞り制御量を補正するよう
    に構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の
    撮像装置。
18. 【請求項１８】 請求項１から請求項１７までのいずれ
    かに記載の撮像装置を備えていることを特徴とするデジ
    タルスチルカメラ。
19. 【請求項１９】 請求項１から請求項１７までのいずれ
    かに記載の撮像装置を備えていることを特徴とするビデ
    オカメラ。