JP2004173251A

JP2004173251A - カメラ

Info

Publication number: JP2004173251A
Application number: JP2003363310A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nonaka; 修野中
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】撮影シーンに応じた自然な画像を得ることができ、さらに、即写性にも優れたカメラを提供すること。
【解決手段】被写体像信号を検出する撮像部７と、被写体が逆光状態であるか否かを判定する逆光判定する機能を持つ演算制御部１と、上記演算制御部１の逆光判定結果に従って上記被写体に閃光補助光を照射するストロボ発光部６と、このストロボ発光部６によって上記閃光補助光を照射した場合における、被写体の明るさと背景の明るさを比較し、その比較結果に基づいてγ変換処理または輪郭強調処理による補正量を変更して、上記撮像手段によって検出した被写体像信号の画像処理を行う画像処理部１０ａとで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子カメラ等に用いる画像処理技術の改良に関する。

近年、デジタルカメラの普及が著しく、様々なユーザが携帯して種々のシーンの撮影を楽しんでいる。このようなデジタルカメラは従来のフィルム式のカメラとは異なり、画像をデジタル像データの形式で保存する。このとき、種々の画像処理技術を適用することができるが、このためにデジタルカメラは、従来のフィルム式のカメラに比べて機種による画像の再現性の差異が大きくなる。逆にいえば、デジタルカメラにおいては、画像処理技術が適切に使用されないと、不自然で見栄えの悪い画像が撮影されてしまうことになる。特に、逆光シーンなどのようなシーンでは、光のにじみによって主被写体の輪郭が変形してしまう等、自然な画像の再現が困難である。そこで、このような場合において適切な画像処理を行うための種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献５参照。）。
特開平８−１０７５１９号公報（６頁右側欄２５行目〜４６行目等）特開平１１−３２２３６号公報（２頁左側欄２行目〜６行目等）特開２００１−３１１８６７号公報特開平１０−７９８８７号公報（１０頁左側欄２８行目〜１１頁左側欄１２行目等）特開２００２−４４５１０号公報（２頁目左欄２行目〜６行目等）

例えば、上記特許文献１及び２は、撮像素子より得られた像データの輝度分布を輝度ヒストグラム等によって分析し、逆光を検知することによって画像処理方法を変更する技術である。しかし、これらの技術は、撮影後の画像を利用して主被写体と背景との明るさのバランスをとるものである。つまり、主被写体と背景との輝度差が大きい場合には、主被写体周辺部における自然な画像を得るために、明るい部分又は暗い部分の何れか一方を犠牲にする必要がある。
また、上記特許文献３は、モードによって画像処理を行うようにするものであるが、画像処理の際にユーザの設定が必要であるので、即写性に優れたものとは言えない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、撮影シーンに応じた自然な画像を得ることができ、さらに、即写性にも優れたカメラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、被写体像信号を検出する撮像手段と、上記被写体が逆光状態であるか否かを判定する逆光状態判定手段と、上記逆光状態判定手段の逆光判定結果に従って上記被写体にストロボ光を照射するストロボ手段と、上記ストロボ手段によって上記ストロボ光を照射した場合における被写体と背景の明るさを比較し、その比較結果に基づいてガンマ変換処理または輪郭強調処理による補正量を変更して、上記撮像手段によって検出した被写体像信号の画像処理を行う画像処理手段とを具備することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、被写体像信号を検出する撮像手段と、上記被写体までの距離を測距する測距手段と、上記測距手段の測距結果に従って光量制御されるストロボ手段と、上記撮像手段によって検出した被写体像信号の処理を行う画像処理手段と、撮影に先立って上記被写体の照明状態を判定する照明状態判定手段と、上記測距手段の出力結果と上記照明状態判定手段の出力結果とに従って上記ストロボ手段及び上記画像処理手段を制御する制御手段とを具備する。

つまり、背景と主被写体との間に大きな輝度差がある場合にも、最適な画像処理を施すとともに、必要に応じて主被写体に光を補ったり露出補正を行ったりすることで、主被写体と背景とがともに自然な発色の写真画像を得ることができる。

ところで、一般に普及しているデジタルカメラでは画像の圧縮方式として例えば、ＪＰＥＧ等が用いられている。このような圧縮方式は非可逆の圧縮方式である。つまり、的確な画像処理が行われていない場合には、圧縮前の画像における重要な情報が失われてしまい、元に戻すことができない場合があるので、本発明のような改良は非常に重要な技術である。

本発明によれば、撮影シーンに応じた自然な画像を得ることができ、さらに、即写性にも優れたカメラを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係るカメラのブロック図を図１に示す。被写体２０の像は撮影レンズ５を介して撮像部７に入射する。なお、撮像部７は特許請求の範囲に記載の「撮像手段」に対応する。撮像部７は、入射した被写体２０の像を３種の色成分（即ち、ＲＧＢ成分）に分けて積分し、それぞれの色成分に対応した積分量を被写体像信号としてアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部７ａに出力する。Ａ／Ｄ変換部７ａは、入力されてきた積分出力をデジタル量に変換して画像処理部１０ａに出力する。

画像処理部１０ａに入力されたデジタル積分出力（以後、像データと称する。）は、まず、階調補正部８において階調の補正がなされる。このときの階調の補正は、いわゆる、ガンマ（γ）変換処理と呼ばれるものである。即ち、入力された像データの階調曲線におけるγ値を補正して画像の明るさを適性にする。この階調補正部８によって暗い部分または明るい部分を強調して、画像再生時に人間の目で見える画面の明るさ分布が自然なものとなる。なお、画像処理部１０ａは特許請求の範囲に記載の「画像処理手段」に対応する。

階調補正部８で階調の補正がなされた後、階調補正部８は、その出力をＲＧＢ信号／ＹＣ信号（ＲＧＢ／ＹＣ）変換部９に出力する。ＲＧＢ／ＹＣ変換部９は、ＲＧＢ成分の信号で入力されてきた像データを、輝度（Ｙ）信号と色座標（Ｃ_Ｒ，Ｃ_Ｂ）信号に変換する。そして、このＹＣ成分に変換された信号のうち、輝度信号を輪郭強調部１０に出力し、色座標信号を画像圧縮部１１に出力する。

輪郭強調部１０は、入力されてきた画像の高コントラスト部を強調する輪郭強調処理（シャープネス処理とも呼ばれる。）を行う。なお、この輪郭強調処理に対する説明は、後に詳述する。

このようにして画像処理された画像は、画像処理部１０ａから画像圧縮部１１に入力される。画像圧縮部１１は、入力されてきた画像をＪＰＥＧ等の方式で圧縮した後、記録部１２にその圧縮した画像を記録する。以上のようにして、撮影した画像が記録部１２にデジタル的に記録される。このような一連の画像処理を制御するのが、ワンチップマイクロコンピュータ等で構成される演算処理部（ＣＰＵ）１である。また、ＣＰＵ１はカメラの撮影制御も行う。なお、ＣＰＵ１は特許請求の範囲に記載の「逆光状態判定手段」及び「画像処理手段」の機能を含む。

シャッタ部７ｂは、ＣＣＤ等からなる撮像部７の電荷蓄積時間をＣＰＵ１の信号に応じて制御するものである。また、撮影に先立ってＣＰＵ１は撮影レンズ５のピント合わせを、撮影レンズ駆動（ＬＤ）部５ａを介して行う。ここで、撮影レンズ５のピント位置は、Ａ／Ｄ変換部４の出力を利用して得た被写体距離データに基づいて決定すればよい。

被写体距離の算出は、まず、基線長（視差）Ｂだけ隔てて配置された２つの受光レンズ２ａ，２ｂを介して得られた被写体２０の像をセンサアレイ３ａ，３ｂ上に結像させる。このときの受光レンズ２ａ，２ｂの視差に基づいた被写体２０の像の像位置差ｘから、ＣＰＵ１は三角測距の原理に従って被写体距離を算出する。

また、センサアレイ３ａ，３ｂ、または撮像部７に結像した被写体２０の像（以下、像信号と称する）を用いることによって被写体２０が暗い状態であるか、または逆光状態であるかを調べることができる。

つまり、被写体２０は確率的に画面内中央に存在することが多い。また、図３（Ａ）の例で言えば、左側の像は中央に比べて明るいので、逆光状態と判定することができる。

また、所定時間の積分、つまり、電荷蓄積後においても像データが低いままならば、低輝度状態であると判定可能である。センサアレイ３ａ，３ｂも撮像部７も入射した光の明るさが強いほど、大きな光電流を発生するので、それを所定容量に積分すれば、明るい所ほど大きく、また、暗い所ほど小さい値が積分値として出力される。

また、図１において、受光レンズ２ａ，２ｂ、センサアレイ３ａ，３ｂ及びＡ／Ｄ変換部４からなる測距装置を用いて最も近い距離を示すポイントに存在する被写体を主被写体として判定し、そのポイントの明るさによって、明るいか暗いかを判定できる。つまり、周囲の積分値との比較によって逆光か否かを判定することができる。

なお、本実施の形態では、被写体距離判別手段、測距手段として受光レンズ２ａ，２ｂセンサアレイ３ａ，３ｂなどからなる、所謂外光パッシブ方式の測距装置を用いている。しかしこれに限らず、撮影レンズ５のフォーカス群を微小量ずつ変位させて得られた画像のコントラスト信号におけるピーク値を、画像処理部１０ａから得て、そのときのフォーカス群の位置を検出して被写体距離情報を得ても良い。つまり、被写体までの距離情報を得られればその方式は問わない。

また、本実施の形態では、逆光状態を判定するにあたり、センサアレイ３ａ，３ｂ、撮像部７で得られる被写体の輝度データを用いている。しかしこれに限らず、別途に測光用のセンサを用いても良いし、撮像部７の受光範囲を分割するなどして撮像部７の出力のみを用いても良い。

図２に、両センサアレイがモニタする領域を領域３ｃで示し、撮像部７がモニタする領域を領域７ｃで示す。この結果、被写体２０が暗い状態である場合や逆光状態である場合には、ストロボ発光部６をストロボ発光回路６ａによって発光制御して被写体２０に対する露出を補う。なお、ストロボ発光部６は特許請求の範囲に記載の「ストロボ手段」に対応する。

次に、図３（Ａ）に本実施の形態が想定している撮影シーンの例を示す。主被写体である人物２０が逆光状態である場合には、背景と人物との輝度差が大きくなる。このとき、図３（Ａ）において、例えば、撮影画面縦方向の所定座標ｙ_０の位置に対してｘ方向の明るさをモニタした場合に、図３（Ｂ）のようなグラフが得られる。この図３（Ｂ）では、背景に相当する位置が明るく、次に人物２０に相当する位置が続く。このとき、図３（Ａ）の撮影シーンは逆光状態であるので、屋外からの光の影響を受ける人物２０の左半分が明るく、屋内に居る人物２０の右半分が暗くなる。このような場合に、撮影画像を所定のラチチュード、つまり、許容輝度範囲内に収めるように露出を行ったときには、背景または人物の何れかの輪郭が飛んでしまう可能性がある。このような状態で前述の輪郭強調処理やγ変換処理を行うと、画像処理後に誤った輪郭が生じたり、暗い部分にノイズが生じたり、明るい部分が白く飛んでしまったりして、より不自然な画像となってしまう。

このことを図４（Ａ）に示すヒストグラムにより、さらに詳しく説明する。図４（Ａ）において、横軸は明るさ（輝度）ＢＶを示し、縦軸は横軸で示される明るさを持つ画素がいくつあるのかを度数で示したものである。逆光シーンにおいては明るい部分と暗い部分との明るさの差が大きいので、明るいデータを出力する画素数及び暗いデータを出力する画素数が多く、中間のデータを示すものが限られている。したがって、画像において視認できない部分が多い。この図４（Ａ）に対して、γ値が小さくなるように前述のγ変換処理を行った場合には、図４（Ｂ）のようになる。

このときのγ変換処理について、図６を用いて説明する。図６はγ変換処理の際のγ値によって入出力画像の明るさがどのように変化するのかを示したグラフである。つまり、γ値が小さくなる（図ではγ＝０．５６）と画像の中の暗い部分が強調されて、暗い部分の像変化が見えやすくなり、また、明るい部分に関しては変化が弱められるように補正される。一方、γ値が大きくなる（図ではγ＝１．８）と画像の中の暗い部分はより暗くなって黒く塗りつぶされ、明るい部分に関する変化が強調される。

したがって、図４（Ａ）に対して、γ値が小さくなるようにγ変換処理を行った場合には、図４（Ａ）における暗い部分が強調されることによって、その強調した暗い部分が視認可能域内に入るようになる。しかし、暗い部分は、もともと信号量が少なく、信号に対するノイズの割合が相対的に大きくなっている。つまり、このような場合に暗い部分が強調されると信号に含まれるノイズ部分も強調される。そのため、暗い部分の階調の連続性が損なわれてしまい、γ変換処理後の画像がさらに悪くなってしまうこともある。

そこで、本実施の形態では、図３（Ａ）のような撮影シーンでストロボ発光部６を発光させることにより、図３（Ａ）のような撮影シーンであっても、図３（Ｃ）のような画像、つまり、図５に示すような逆光状態でなく背景と主被写体の両方が視認可能域に入るような画像に近い画像を得るようにする。つまり、図３（Ｂ）のような大きな輝度差を有する輝度分布、または、図４（Ａ）のようなヒストグラムが、前述のセンサアレイ３ａ，３ｂまたは撮像部７から得られた場合にはストロボ光を照射して、図３（Ｄ）のようにして、主被写体部の光量を補うことにより輝度分布を持ち上げ所定のラチチュード内に背景及び人物の像を収めるようにする。このときのヒストグラムは図４（Ｃ）のようになり、ストロボによる補助光によって中間的な明るさが増加するので、暗い部分を犠牲にした露出での画像の記録が可能となる。この場合には、γ変換処理で特定の明るさを強調する必要がなく、輪郭強調処理も通常の処理でよい。

ここで、前述の輪郭強調処理について図７（Ａ）、図７（Ｂ）を用いてさらに詳しく説明する。図７（Ａ）は図１の輪郭強調部１０の内部で行われる処理を機能的に図示している。

ＲＧＢ／ＹＣ変換部９で変換された輝度信号データ（図７（Ａ）の入力Ｙ）１０２が輪郭強調部１０に入力されたときには、まず、輪郭強調部１０の中の輪郭成分抽出回路１０Ａにおいてシャープ化のフィルタ行列を、入力された輝度信号データ１０２に行列演算する（図７（Ｂ））。これによって、中央部分が強調された画素データ、つまり、輪郭信号データ１０３が形成される。この輪郭信号データ１０３は、輝度信号データ１０２に含まれるノイズ成分も強調されている。したがって、全ての画素について得られた輪郭信号データ１０３を用いて輪郭強調処理を行うと、処理後に得られる画像が不自然なものとなってしまうので、制限回路１０Ｂで所定のコントラスト以上、即ち、図中のΔＹ未満の演算結果を加算回路１０Ｃに入力しないようにする。

一方、輝度信号データ１０２は、加算回路１０Ｃにも入力され、輝度信号データ１０２と輪郭信号データ１０３とが合成された出力が輪郭強調部１０における最終的な出力Ｙ´となる。

なお、シャープ化のフィルタ行列の定数を変更することによって、輪郭強調の度合いを変更することができる。また、制限回路１０ＢにおけるΔＹを変化させることでも輪郭強調の度合いを変更することができる。この場合には、ΔＹを大きくすると輪郭強調が弱められ、ΔＹを小さくすると輪郭強調が強められる。

なお、ストロボの到達距離とカメラの絞りとの関係を示すガイドナンバーには限界があるので、被写体距離が遠すぎる場合には、どんなに強いストロボ光を照射しても、主被写体を十分な明るさにすることができず、結果、図３（Ｅ）のような画像となってしまう。

このようにストロボ光が主被写体に届かない場合に、明るい部分のみを図３（Ｆ）のラチチュード１内に収めるように露出を行うと、図３（Ｅ）のように背景が正しく撮影される代わりに人物２０の顔が真っ暗になってしまう。そこで、このようなシーンでは、露出をオーバー側、つまり、図３（Ｆ）のラチチュード２で行うようにして、人物２０の顔が正しく撮影されるようにする。そして、γ変換処理においては、図４（Ｄ）のようにγ値を大きくして明るい部分、つまり、背景の輝度変化を強調して背景の画像がつぶれないようにする。また、このときは大きな輝度差が生じたままであり、輪郭強調を加えると極めて不自然な画像となってしまうので、輪郭強調を弱める方向で行う。

このような考えに基づいてＣＰＵ１が行う撮影制御のシーケンスをフローチャートとして図示したものが図８である。
本フローチャートの撮影制御が開始すると、撮影時の撮影シーンを判別するために、まず、被写体距離を算出する測距を行う（ステップＳ１）。次に、その算出した被写体距離に基づいてＬＤ部５ａを制御して撮影レンズ５のピント合わせを行う（ステップＳ２）。また、撮影画面内の明るさやその分布を検出する測光を行う（ステップＳ３）。次に、これらのデータに従って撮影シーンが逆光であるか否かの判定を行う（ステップＳ４）。

つまり、センサアレイ３ａ，３ｂ、または撮像部７に結像した主被写体２０の像データが背景の像データに比べて非常に小さい場合に撮影シーンが逆光であると判定する。このときの主被写体検出方法としては、前述のように画面内の距離分布を測距装置で検出し、最も近い距離を示すものを主被写体と判定する方法でよい。そのほか、撮像部７のデータより被写体の輪郭を検出し、その形状が人物のものであれば、主被写体であるとする検出方法も知られており、それを応用することも可能である。

上記ステップＳ４の判定において、撮影シーンが逆光シーンであると判定した場合には、ストロボの発光フラグを“Ｈ”とする（ステップＳ５）。そして、上記ステップＳ１で得られた被写体距離から公知のフラッシュマチック方式によってストロボ発光量ＧＮｏを算出する（ステップＳ６）。次に、ストロボ発光部６を発光させた場合に、ストロボ光が被写体に到達するか否か、即ち、上記ステップＳ１で得られた被写体距離がストロボの到達距離よりも近いか否かを判定する（ステップＳ７）。

上記ステップＳ７の判定において、ストロボ光が被写体に到達すると判定した場合には、背景の像データから背景の露出が所定量よりもオーバーであるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、この判定は、背景が視認可能なように露出されるか否かを判定するためのものである。即ち、背景が視認できないほど、露出がオーバーになるか否かを判定するものである。より具体的には、背景の露出量が撮像部７のラチチュードの上限値を超えるか否かによって判定される。したがって、撮像部７のラチチュードが±２ＥＶであれば、上記所定量は＋２ＥＶとなり、背景の露出が＋２ＥＶよりもオーバーであるか否かを判定する。ステップＳ８にて、背景の露出が所定量よりもオーバーであると判定した場合には、γ変換処理においてγ値を大きくするように（ステップＳ９）、輪郭強調を弱めるように設定した後（ステップＳ１０）、ステップＳ２３に進む。このようにγ値を大きくすることで、前述したように背景画像が白く飛んでしまうのを抑えることができる。ただし、このときには背景の光が主被写体の輪郭に、にじんでしまう可能性があるので、輪郭強調を弱める補正を同時に行う。一方、上記ステップＳ８の判定において、背景の露出が所定量よりもオーバーでないと判定した場合には、通常のγ値、即ち、γ＝１で補正するように設定した後（ステップＳ１１）、ステップＳ２３に進む。この場合には、背景画像と主被写体とで明るさのバランスがとれているので輪郭強調の設定を変更する必要はない。

上記ステップＳ７の判定において、ストロボ光が被写体に到達しないと判定した場合には、ストロボ光照射を行った状態で、主被写体の露出のアンダー具合が−２ＥＶ以内であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、この判定は、主被写体が視認可能なように露出されるか否かを判定するためのものである。即ち、主被写体が視認できないほど、露出がアンダーとなるか否かを判定するものである。なお、判定の閾値は−２ＥＶに限ることはなく、主被写体が視認可能なように露出されるか否かが判定できるように定めればよい。より具体的には、主被写体の露出量が撮像部７のラチチュードの下限値を下回るか否かによって上記閾値を定めることができる。本実施の形態においては、撮像部７のラチチュードを±２ＥＶとしている。したがって、ステップＳ１２では、主被写体の露出のアンダー具合が−２ＥＶ以内であるか否かを判定している。ステップＳ１２にて、露出のアンダー具合が−２ＥＶ以内に収まらないと判定した場合には、ストロボ光による主被写体の照明はほとんど露出に寄与しないとして、＋１ＥＶ分の露出補正を行うように設定して（ステップＳ１３）、暗い部分が明るくなるようにする。これにより、主被写体の露出量を撮像部７のラチチュード内に収めることができる。なお、露出補正量は、＋１ＥＶに限らず、例えば、主被写体の露出量が、撮像部７のラチチュード内に入るように定めても良い。また、過度の露出補正を行うと、背景など輝度の高い部分が露出オーバーとなるので、主被写体と背景との露出量の差に応じて、撮像部７のラチチュード内に主被写体と背景の露出量とが収まるように露出補正量を定めても良い。ステップＳ１３の後、γ値を大きくするように（ステップＳ１４）、輪郭強調を弱めるように設定して（ステップＳ１５）、ステップＳ２３に進む。一方、上記ステップＳ１２の判定において、露出のアンダー具合が−２ＥＶ以内に収まると判定した場合には、γ値を大きくするように（ステップＳ１６）、輪郭強調を弱めるように設定した後（ステップＳ１７）、ステップＳ２３に進む。

上記ステップＳ４の判定において、撮影シーンが逆光でないと判定した場合には、測光値からストロボ発光部６を発光させるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ストロボ発光部６を発光させると判定した場合には、ストロボの発光フラグを“Ｈ”とする（ステップＳ１９）。その後、γ値を小さくするように（ステップＳ２０）、輪郭強調を弱めるように設定した後（ステップＳ２１）、ステップＳ２３に進む。このときには、γ値を小さくして暗い部分をなるべく明るくする。しかし、この場合には図９のように、人物２０の髪の毛と背景の闇との見分けがつかなくなることが多いので、輪郭強調を弱める補正を行う。一方、上記ステップＳ１８の判定において、ストロボ発光部６を発光させないと判定した場合には、通常のγ値によるγ補正を行うように設定した後（ステップＳ２２）、ステップＳ２３に進む。

以上の動作の後、ストロボの発光フラグが“Ｈ”であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ストロボの発光フラグが“Ｈ”であると判定した場合には、露出補正を行うように設定されているか否かを判定する（ステップＳ２４）。露出補正をするように設定されていると判定した場合には、露出補正を伴ったストロボ撮影を行った後（ステップＳ２５）、ステップＳ２８に進む。上記ステップＳ２３の判定において、ストロボの発光フラグが“Ｈ”でないと判定した場合には、ストロボ発光部６を発光させない通常の撮影を行った後（ステップＳ２６）、ステップＳ２８に進む。また、上記ステップＳ２４の判定において、露出補正をするように設定されていないと判定した場合には、露出補正を伴わないストロボ撮影を行った後（ステップＳ２７）、ステップＳ２８に進む。

以上の動作により画像の撮影をした後は前述の設定に従ってγ変換処理及び輪郭強調処理などの画像処理を行って（ステップＳ２８）、撮影画像を記録部１２に記録させる（ステップＳ２９）。撮影画像が記録部１２に記録された後は、本フローチャートの撮影制御を終了する。

以上説明したように第１の実施の形態によれば、撮影シーンの状態に応じて、ストロボによる光の補助を行い、適切な露出補正及び画像処理を自動的に選択することで撮影制御を行う。このため、従来では再現が困難であった逆光シーンなども的確に撮影することができ、さらに、撮影者が操作することもないので即写性にも優れたカメラを提供できる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を図１０を参照して説明する。なお、本発明の第２の実施の形態は測距用の装置、つまり、センサアレイ３ａ，３ｂなどを設けずに、デジタルカメラ等に設けられている撮像部、つまり、図１の撮像部７を用いて測距を行うものである。なお、本第２の実施の形態のＣＰＵ１は特許請求の範囲に記載の「照明状態判定手段」及び「制御手段」の機能を含む。なお、これ以外の構成及びその動作については、前述の第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。

図１０は本発明の第２の実施の形態に係るカメラの撮影前の動作制御を示すフローチャートである。なお、このフローチャート後の動作は図８のステップＳ４以後の動作とほぼ同様である。

まず、ＣＰＵ１は撮像部７によって画像を取り込む（ステップＳ５１）。そして、この取り込んだ画像のコントラストを検出する（ステップＳ５２）。次に検出したコントラストがコントラストのピークであるか否かを判定する（ステップＳ５３）。コントラストのピークでないと判定した場合には撮影レンズ５を微小量駆動させた後（ステップＳ５７）、上記ステップＳ５１に戻る。これらの動作をコントラストのピークが検出されるまで繰り返す。

一方、上記ステップＳ５３において、コントラストのピークを検出したと判定した場合には、このときの画像の明るさからストロボ発光が必要であるか否かを判定する（ステップＳ５４）。ストロボ発光が必要でないと判定した場合には、本フローチャートを抜けて図８のステップＳ４に移行して、以後の動作でストロボ発光部６を発光させずに撮影を行う。

上記ステップＳ５４の判定においてストロボ発光が必要であると判定した場合には、小光量のストロボによるストロボプリ発光を行い、このときの画像を撮像部７によって取り込む（ステップＳ５５）。この画像と上記ステップＳ５１で取り込んだ画像を比較すれば、撮影時におけるストロボの寄与率を知ることができる。これにより、撮影時にストロボ光が被写体に到達するか否か、ストロボ光照射による露出状態がアンダーであるか否かといった情報を予測して、適正なストロボ発光量を算出する（ステップＳ５６）。ストロボ発光量を算出した後は本フローチャートを抜けて図８のステップＳ４に進む。

例えば、上記ステップＳ５１において図１１（Ａ）のような積分量、つまり、像データが得られ、上記ステップＳ５５のストロボプリ発光によって図１１（Ｂ）または図１１（Ｃ）のような像データが得られたとすると、図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）または図１１（Ａ）と図１１（Ｃ）との差分（図においてＳＴＵＰで示す）がストロボ光の寄与の割合を示すことになる。ストロボプリ発光後、図１１（Ｂ）の像データが得られた場合には、中央部、即ち、主被写体の明るさが背景の明るさよりも小さいので、ストロボ光が寄与していないと考えられるので、図８のステップＳ８をステップＳ９に分岐することになる。一方、ストロボプリ発光後、図１１（Ｃ）の像データが得られた場合には、背景の明るさと主被写体の明るさとがほぼ同じレベルであるので、図８のステップＳ８をステップＳ１１に分岐することになる。

以上説明したように、第２の実施の形態によれば、特別な測距装置を用いずに、デジタルカメラの撮像部を利用して撮影シーンに応じた適切な撮影制御を行う。このため、従来では再現が困難であった逆光シーンなどを特別な測距装置を用いずに撮影することができる。

［第３の実施の形態］
次に図１２〜図１５を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本第３の実施の形態の構成については前述の第１の実施の形態または第２の実施の形態のものと同様のものを適用することができる。
まず、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）を参照して逆光状態において、ストロボ発光制御を行った場合に背景及び主被写体である人物が、ともに適正な明るさになるように制御されることを説明する。

図１３（Ａ）はストロボ発光後における背景被写体の積分量の時間変化を示す。このとき、背景被写体にはストロボ光が届かない。しかし、もともと逆光状態であるので、背景被写体は自然光などの定常光成分のみでも適正な露出時間において適正レベルの露出が行われる。

また、図１３（Ｂ）はストロボ発光後における主被写体の積分量の時間変化を示す。このときは、主被写体の定常光成分にストロボ光による補助が加わり、やはり、適正な露出時間において適正レベルの露出が行われる。

しかし、ストロボの発光光量にも限界がある。このため、自然光などの定常的な光だけでは、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示すように、背景が適正な露出時間において適正レベルの露出になった場合に、主被写体がまだ適正レベルの露出に達していないということがある。なお、図１４（Ｂ）において、主被写体の積分量と背景被写体の積分量（適正露出レベル）との差を「アンダー量」として示している。このアンダー量は撮影に先立った測光結果や測距結果、ストロボのガイドナンバーの限界によって予測可能である。

図１５（Ａ）、図１５（Ｃ）は、主被写体位置から背景位置までの明るさ変化の例を示したものである。前述のように、露出がアンダーになったときには、そのアンダー具合によって主被写体である人物と背景被写体との明るさの差ΔＢＶが変化する。このΔＢＶが小さい場合、つまり、図１５（Ａ）のような場合には、この微小な光量変化を強調しなければ人物と背景とを明確に分離することができなくなる。このため、図１５（Ｂ）に示すような特性のγ変換処理によって補正を行う。また、輪郭強調を行ってもよい。
一方、図１５（Ｃ）のように明らかに背景と人物との明るさのバランスが悪い場合には、変化部分を圧縮し、明るい部分を強調するほうが背景とのバランスがよくなるので、図１５（Ｄ）のような特性のγ変換処理を行う。

以上のようなγ変換処理の切換制御を含む逆光時の撮影制御のフローチャート例を図１２に示す。なお、このフローチャートでは、撮影シーンが逆光であることを前提にして話を進め、逆光判定の処理については説明を省略している。

まず、ＣＰＵ１は撮像部７によって画像の取り込みを行う（ステップＳ６１）。そして、撮影レンズ５のピント合わせを行う（ステップＳ６２）。なお、このピント合わせは前述の第１の実施の形態または第２の実施の形態の何れの手法でもよいが、ここでは前述の第２の実施の形態の手法を用いる。

次に、ストロボ発光部６をプリ発光させて、そのときの画像を撮像部７によって取り込む（ステップＳ６３）。次に、背景被写体が適正な露出レベルとなる露出時間を算出する（ステップＳ６４）。その後、主被写体を適正な露出レベルにするのに必要なストロボの発光量を決定する（ステップＳ６５）。次に、主被写体と背景被写体との明るさの差ΔＢＶを求める（ステップＳ６６）。

次に、ΔＢＶが所定レベルよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６７）。ΔＢＶが所定レベル以下の場合、つまり、図１５（Ａ）のような場合には、ΔＢＶの変化を強調するような図１５（Ｃ）の特性のγ変換処理を行うように設定する（ステップＳ６８）。次に、ΔＢＶの付近、即ち主被写体である人物と背景との境界付近の輪郭を強調するように設定した後（ステップＳ６９）、ステップＳ７３に進む。

一方、上記ステップＳ６７の判定において、ΔＢＶが所定レベルよりも大きい場合、つまり、図１５（Ｃ）のような場合には、ΔＢＶの変化を弱める（圧縮する）ような図１５（Ｄ）の特性のγ変換処理を行うように設定する（ステップＳ７０）。また、ΔＢＶ付近の輪郭を弱める補正を行うように設定する（ステップＳ７１）。ただし、この場合には背景の明るい部分が白く飛んでしまう可能性があるので、そのような明るい部分の輪郭を強調するように設定した後（ステップＳ７２）、ステップＳ７３に進む。

なお、上記ステップＳ６７での判定レベルは、例えば１．５〜２ＢＶ程度に設定すれば良い。

以上の動作の後、ストロボ撮影を行う（ステップＳ７３）。そして、前述の設定に従って画像処理を行った後（ステップＳ７４）、得られた画像を記録部１２に記録させる（ステップＳ７５）。記録部１２に画像を記録させた後は、本フローチャートの逆光撮影制御を終了する。

以上説明したように本第３の実施の形態によれば、逆光時に背景と主被写体との明るさの違いに従って自動的に画像処理を行う。このため、背景と被写体の階調のバランスがとれた写真撮影をすることができる。

以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

更に、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施の形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。センサアレイ及び撮像部のモニタ範囲についての説明図である。図３（Ａ）は逆光シーンの例を示す図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のシーンにおける明るさの分布図である。図３（Ｃ）は図３（Ａ）のシーンにストロボ光を照射した後のシーンの例を示す図であり、図３（Ｄ）は図３（Ｃ）のシーンにおける明るさの分布図である。図３（Ｅ）はストロボ光が届かなかった場合の撮影シーンの例を示す図であり、図３（Ｆ）は図３（Ｅ）のシーンにおける明るさの分布図である。図４（Ａ）はγ値が通常の場合の明るさのヒストグラムであり、図４（Ｂ）はγ値を小さくした場合の明るさのヒストグラムであり、図４（Ｃ）はストロボ発光後の明るさのヒストグラムであり、図４（Ｄ）はストロボが届かない場合にγ値を大きくした場合の明るさのヒストグラムである。逆光シーンでない場合の明るさの分布図である。 γ変換処理に関する説明図である。図７（Ａ）は輪郭強調部の構成を機能的に示した図であり、図７（Ｂ）は輪郭強調演算に関する説明図である。本発明の第１の実施の形態に係るカメラの撮影制御のシーケンスを示すフローチャートである。 γ変換処理によって人物の髪の毛と背景とが同化してしまうことの説明図である。本発明の第２の実施の形態に係るカメラの撮影前動作の制御のシーケンスを示すフローチャートである。図１１（Ａ）はストロボ照射前において撮像部から出力される積分量の位置分布図であり、図１１（Ｂ）は主被写体に十分なストロボ光が照射されていない場合において撮像部から出力される積分量の位置分布図であり、図１１（Ｃ）は主被写体に十分なストロボ光が照射された場合において撮像部から出力される積分量の位置分布図である。本発明の第３の実施の形態に係るカメラの逆光撮影の制御のシーケンスを示すフローチャートである。図１３（Ａ）はストロボ発光後の背景被写体の積分量の時間変化を示すグラフであり、図１３（Ｂ）はストロボ発光後であって主被写体に十分なストロボ光が照射された場合の主被写体の積分量の時間変化を示すグラフである。図１４（Ａ）はストロボ発光後の背景被写体の積分量の時間変化を示すグラフであり、図１４（Ｂ）はストロボ発光後であって主被写体に十分なストロボ光が照射されていない場合の主被写体の積分量の時間変化を示すグラフである。図１５（Ａ）は人物と背景との明るさの差が小さい場合の明るさの位置分布図であり、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の場合のγ変換処理についての説明図である。図１５（Ｃ）は人物と背景との明るさの差が大きい場合の明るさの位置分布図であり、図１５（Ｄ）は図１５（Ｃ）の場合のγ変換処理についての説明図である。

符号の説明

１…演算制御部（ＣＰＵ）、２ａ，２ｂ…受光レンズ、３ａ，３ｂ…センサアレイ、４，７ａ…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、５…撮影レンズ、５ａ…撮影レンズ駆動（ＬＤ）部、６…ストロボ発光部、６ａ…ストロボ発光回路、７…撮像部、７ｂ…シャッタ部、８…階調補正部、９…ＲＧＢ信号／ＹＣ信号（ＲＧＢ／ＹＣ）変換部、１０…輪郭強調部、１０ａ…画像処理部、１１…画像圧縮部、１２…記録部

Claims

被写体像信号を検出する撮像手段と、
上記被写体が逆光状態であるか否かを判定する逆光状態判定手段と、
上記逆光状態判定手段の逆光判定結果に従って上記被写体にストロボ光を照射するストロボ手段と、
上記ストロボ手段によって上記ストロボ光を照射した場合における被写体と背景の明るさを比較し、その比較結果に基づいてガンマ変換処理または輪郭強調処理による補正量を変更して、上記撮像手段によって検出した被写体像信号の画像処理を行う画像処理手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
被写体までの距離を判別する被写体距離判別手段をさらに有し、
上記被写体距離判別手段によって判別された被写体距離に基づいて上記ストロボ光が被写体に対して十分な光量となるかどうかを判別し、その結果、十分な光量であると判別され、かつ、背景の露出値が所定値よりも大きい場合には、上記画像処理手段において、上記ガンマ変換処理におけるガンマ値を大きくするとともに上記輪郭強調処理における輪郭強調を弱めるように補正を行うことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
被写体までの距離を判別する被写体距離判別手段をさらに有し、
上記被写体距離判別手段によって判別された被写体距離に基づいて上記ストロボ光が被写体に対して十分な光量となるかどうかを判別し、その結果、十分な光量であると判別され、かつ、背景の露出値が所定値よりも小さい場合には、上記画像処理手段において、上記ガンマ変換処理及び上記輪郭強調処理における補正量を変更しないことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
被写体までの距離を判別する被写体距離判別手段をさらに有し、
上記被写体距離判別手段によって判別された被写体距離に基づいて上記ストロボ光が被写体に対して十分な光量となるかどうかを判別し、その結果、光量が不足すると判別され、かつ、その不足量が所定の量よりも大きい場合には、露出値を増加させるように露出を行うことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
被写体までの距離を判別する被写体距離判別手段をさらに有し、
上記被写体距離判別手段によって判別された被写体距離に基づいて上記ストロボ光が被写体に対して十分な光量となるかどうかを判別し、その結果、光量が不足すると判別され、かつ、その不足量が所定の量よりも小さい場合には、上記画像処理手段において、上記ガンマ変換処理におけるガンマ値を大きくするとともに上記輪郭強調処理における輪郭強調を弱めるように補正を行うことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
被写体像信号を検出する撮像手段と、
上記被写体までの距離を測距する測距手段と、
上記測距手段の測距結果に従って光量制御されるストロボ手段と、
上記撮像手段によって検出した被写体像信号の処理を行う画像処理手段と、
撮影に先立って上記被写体の照明状態を判定する照明状態判定手段と、
上記測距手段の出力結果と上記照明状態判定手段の出力結果とに従って上記ストロボ手段及び上記画像処理手段を制御する制御手段と、
を具備するカメラ。