JP2004228636A - 撮像装置及び撮像装置の撮影条件設定方法 - Google Patents
撮像装置及び撮像装置の撮影条件設定方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる撮像装置を得る。
【解決手段】ＣＣＤ１８によって被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた高感度データを取得すると共に、被写体からの光を第２の感度で受光し、受光した光量に応じた低感度データを取得し、取得した高感度データと低感度データとを、設定された係数に応じてダイナミックレンジが拡大されるように合成処理回路８０により合成するに際し、ＣＰＵ６２は、ＣＣＤ１８によって取得された画像データに基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断されたとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定すると共に、当該被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように上記係数を設定する。
【選択図】 図１
【解決手段】ＣＣＤ１８によって被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた高感度データを取得すると共に、被写体からの光を第２の感度で受光し、受光した光量に応じた低感度データを取得し、取得した高感度データと低感度データとを、設定された係数に応じてダイナミックレンジが拡大されるように合成処理回路８０により合成するに際し、ＣＰＵ６２は、ＣＣＤ１８によって取得された画像データに基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断されたとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定すると共に、当該被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように上記係数を設定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び撮像装置の撮影条件設定方法に係り、特に、感度の異なる画像情報を取得することができる撮像素子を備えるとともに、当該撮像素子によって得られた画像情報を合成して用いる撮像装置と、当該撮像装置の撮影条件設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージ・センサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルカメラの需要が急増している。
【０００３】
ところで、現在広く普及しているデジタルカメラ等の撮像装置における撮像素子のダイナミックレンジは、写真フィルムに比べると一般的に狭い。このため、高輝度の被写体を撮像する場合には、受光量がダイナミックレンジを越え、撮像素子の出力信号が飽和してしまい、被写体の情報が欠落してしまう、所謂、白とびが発生する場合があった。
【０００４】
一方、従来の撮像装置では、一般に、高輝度である被写体がダイナミックレンジを越えないように露出条件が設定されるため、逆光での撮像では、一般に被写体像の中央部に位置される主要被写体の輝度レベルが背景等の他の被写体の輝度レベルよりも極端に低くなってしまい、撮像によって得られた被写体像において主要被写体が黒くつぶれてしまう場合があった。
【０００５】
そこで、従来、ビデオカメラにおいて、撮像画面の中央部の撮像信号のレベルと、当該撮像画面の中央部を除いた周辺部の撮像信号のレベルと、を検出して所定の演算処理を行い、演算結果に基づいて逆光での撮影か否かを判定し、判定結果に応じてゲインコントロール部の利得を連続的に制御することにより画像中央部が適正な信号レベルとなるように補正を行う技術があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、ビデオカメラにおいて、撮像されて入力される画像データが逆光状態での撮像により得られたものであるか否かを判断し、逆光状態にて得られたものである場合には逆光タイプ（例えば、真逆光、ハレーション等。）を判別し、判別した逆光タイプに応じて測光方式をポイント測光方式又は中央重点測光方式に選択的に切換えた後、光量制御を行うことにより主要被写体を適正露出に制御する技術があった（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−１１０３６９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０４３８８公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、逆光での撮像では、中央部に位置されている主要被写体の輝度レベルは他の領域に比べて著しく低く、上記のそれぞれの技術では、主要被写体が適正な露出となるように露出制御が行われるため、主要被写体以外の領域では受光量がダイナミックレンジを超えて飽和しやすい状態になる。これにより、主要被写体以外の領域では白とびが発生しやすい、という問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる撮像装置及び撮像装置の撮影条件設定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像情報を取得する複数の第１受光素子と、前記被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像情報を取得する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子と、前記第１画像情報と前記第２画像情報とを予め設定された係数に応じてダイナミックレンジが変化されるように合成して合成情報を生成する合成手段と、前記撮像素子によって取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断する逆光判断手段と、前記逆光判断手段により逆光での撮像であると判断されたとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定する条件設定手段と、前記逆光判断手段により逆光での撮像であると判断されたとき、前記条件設定手段による被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数を設定する係数設定手段と、を含んでいる。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、撮像素子により、被写体からの光が第１受光素子によって第１の感度で受光され、受光された光量に応じた第１画像情報が取得されると共に、前記被写体からの光が第２受光素子によって上記第１の感度より低い第２の感度で受光され、受光された光量に応じた第２画像情報が取得される。これにより、感度の異なる画像情報を取得することができる。
【００１２】
なお、上記撮像素子には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージ・センサ等の固体撮像素子を含めることができる。
【００１３】
また、本発明では、撮像素子により取得された第１画像情報と第２画像情報とが予め設定された係数に応じてダイナミックレンジが変化されるように合成手段により合成されて合成情報が生成される。このように、本発明では、感度の異なる画像情報が合成されて合成情報とされるので、当該合成情報を、被写体像を示す画像情報として用いることにより、有効にダイナミックレンジを拡大できる。
【００１４】
なお、上記合成手段により合成される第１画像情報及び第２画像情報は、アナログ情報でもデジタル情報でもよい。
【００１５】
ここで、本発明では、逆光判断手段により、撮像素子によって取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かが判断され、この結果、逆光での撮像であると判断されたときには、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件が条件設定手段により設定され、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように上記係数が係数設定手段によって設定される。
【００１６】
すなわち、本発明では、逆光での撮像時には主要被写体が他のときより著しく暗くなる点に着目し、逆光での撮像であると判断されたときには、被写体の明るさが他のときより増加するようにしており、これによって逆光での撮像によって得られた被写体像において主要被写体が黒くつぶれてしまうことを防止するようにしている。
【００１７】
しかしながら、このようにした場合、主要被写体の黒つぶれは防止できるものの、主要被写体以外の背景部等の領域は逆に明るくなりすぎてしまい、白とびが発生してしまう場合がある。
【００１８】
そこで、本発明では、被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように、合成手段において画像情報の合成時に用いられる係数を設定しており、これによって主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できるようにしている。
【００１９】
このように、請求項１に記載の撮像装置によれば、撮像素子により取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定すると共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように感度の異なる画像情報を合成するときに用いられる係数を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じて露出制御を行う露出制御手段をさらに含み、前記条件設定手段は、前記露出制御手段で適用する前記分割測光を、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果を用いるものとすることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定するものである。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、本発明の第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じた露出制御が露出制御手段により行われる。これによって、被写体の明るさを複数の分割領域毎に把握でき、部分的な測光結果に応じた露出制御を行うことができる。
【００２２】
また、本発明では、逆光での撮像であると判断されたとき、条件設定手段により、上記分割測光が、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果が用いられるものとされる。
【００２３】
すなわち、本発明では、主要被写体が一般に被写体像の中央部に位置される点に着目し、当該中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果を用いた露出制御を行うことによって、逆光時の撮像であるため著しく暗い状態となっている主要被写体の明るさが適正となるように露出制御を行ない、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしている。これによって、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【００２４】
なお、本発明においても、条件設定手段による被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数が係数設定手段により設定されるので、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じて露出制御を行う露出制御手段をさらに含み、前記条件設定手段は、前記分割測光による測光結果を、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果に応じて補正することで被写体の明るさが他のときより増加するように設定するものである。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、本発明の第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じた露出制御が露出制御手段により行われる。これによって、被写体の明るさを複数の分割領域毎に把握でき、部分的な測光結果に応じた露出制御を行うことができる。
【００２７】
また、本発明では、逆光での撮像であると判断されたとき、条件設定手段により、上記分割測光による測光結果が、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果に応じて補正される。
【００２８】
すなわち、本発明でも、主要被写体が一般に被写体像の中央部に位置される点に着目し、当該中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果に応じて分割測光の測光結果を補正することによって、逆光時の撮像であるため著しく暗い状態となっている主要被写体の明るさが適正となるように露出制御を行ない、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしている。これによって、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【００２９】
なお、本発明においても、条件設定手段による被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数が係数設定手段により設定されるので、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００３０】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記撮像素子による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボをさらに含み、前記条件設定手段は、前記ストロボを発光させることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定し、前記係数設定手段は、前記ストロボの発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、前記ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように前記係数を設定し、他の場合には、前記ダイナミックレンジが前記上限レンジよりも狭くなるように前記係数を設定するものである。
【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、撮像素子による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボが含まれており、撮像時の周囲の光量が不足している場合であっても撮像が可能となる。
【００３２】
本発明では、このストロボを利用して、逆光での撮像であると判断されたとき、条件設定手段によりストロボが発光されるようにしている。これによって、ストロボからの発光光が主要被写体に照射されることにより、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【００３３】
しかしながら、このとき、主要被写体にストロボ光が十分に照射されていない場合には、逆光での撮像時においてはコントラストが高い（主要被写体と他の領域との間の明るさの差が大きい）状態のまま撮像されることになるので、合成情報におけるダイナミックレンジを、できるだけ拡大することが好ましい。
【００３４】
このため、本発明では、ストロボの発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、主要被写体にストロボ光が十分に照射されていないものと見なして、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように本発明の係数を係数設定手段により設定しており、これによって、主要被写体の黒つぶれの発生を抑制しつつ、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止するようにしている。
【００３５】
一方、主要被写体にストロボ光が十分に照射されている場合には、主要被写体の明るさは増加するものの、請求項２及び請求項３に係る発明のように、被写体像全体の明るさが増加するのではないため、主要被写体以外の領域において白とびが発生する可能性は低く、ダイナミックレンジを必要以上に拡大させないことが好ましい。ダイナミックレンジを必要以上に拡大させることは、合成情報における階調数が多くなり過ぎてしまい、合成情報にノイズが発生し易くなるためである。
【００３６】
このため、本発明では、ストロボの発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベルを超えた場合には、主要被写体にストロボ光が十分に照射されているものと見なして、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように本発明の係数を係数設定手段により設定するようにしている。
【００３７】
このように、本発明によれば、逆光での撮像であるときにストロボを発光させることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定すると共に、当該ストロボの発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように本発明の係数を設定し、他の場合には、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように上記係数を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００３８】
一方、上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像情報を取得する複数の第１受光素子と、前記被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像情報を取得する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子と、前記第１画像情報と前記第２画像情報とを予め設定された係数に応じてダイナミックレンジが変化されるように合成して合成情報を生成する合成手段と、を含む撮像装置の撮影条件設定方法であって、前記撮像素子によって取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定すると共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数を設定するものである。
【００３９】
したがって、請求項５に記載の撮像装置の撮影条件設定方法によれば、撮像装置を請求項１に記載の発明と同様に作用させることができるので、請求項１に記載の発明と同様に、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では、本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
まず、図１を参照して、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の構成を説明する。同図に示されるように、このデジタルカメラ１０には、光学レンズ１２と、光学レンズ１２を通過する光量を調整する絞り１４と、光の通過時間を調整するシャッタ１６と、光学レンズ１２、絞り１４及びシャッタ１６を通過した被写体像を示す入射光に基づき、被写体を高感度及び低感度のそれぞれの受光素子により撮像して被写体像を示すＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３色のカラーアナログ画像信号を出力するＣＣＤ１８と、ＣＣＤ１８による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボ８９と、が設けられている。
【００４２】
ＣＣＤ１８には、ＣＣＤ１８により入力された高感度及び低感度の信号に対して所定のアナログ信号処理を施すアナログ信号処理部２０と、アナログ信号処理部２０から入力された高感度及び低感度のアナログ信号をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」という。）２２と、が順に接続されている。なお、Ａ／Ｄ変換器２２から出力された高感度のデジタルデータ（以下、「高感度データ」という。）が本発明の「第１画像情報」に相当するものであり、低感度のデジタルデータ（以下、「低感度データ」という。）が本発明の「第２画像情報」に相当するものである。
【００４３】
また、デジタルカメラ１０には、光学レンズ１２を駆動するための駆動部２４と、絞り１４を駆動するための駆動部２６と、シャッタ１６を駆動するための駆動部２８と、ＣＣＤ１８に対する撮影時のタイミング制御を行うＣＣＤ制御部３０と、ストロボ８９の発光量の制御や発光タイミングの制御等を行う発光制御部８８と、シャッタスイッチ等の各種操作スイッチにより構成されたカメラ操作部８４と、が設けられている。
【００４４】
ここで、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、カメラ操作部８４に対する操作により、被写体の状態にかかわらずストロボ８９の発光を禁止するモードである「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定できるようになっている。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換器２２から出力された高感度データ及び低感度データ（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタルデータ）は、制御回路６０（詳細は後述）に入力されると共に、デジタル信号処理回路３４に入力される。
【００４６】
デジタル信号処理回路３４は、高感度データ側のホワイトバランスを調整する高感度側ＷＢ（ホワイトバランス）調整処理回路７２と、低感度データ側のホワイトバランスを調整する低感度側ＷＢ調整処理回路７４と、高感度側ＷＢ調整処理回路７２に接続されると共に高感度データ側のガンマ補正処理を行う高感度側γ処理回路７６と、低感度側ＷＢ調整処理回路７４に接続されると共に低感度データ側のガンマ補正処理を行う低感度側γ処理回路７８と、合成処理回路８０と、メモリ４８と、記録制御部５０と、表示制御部５２と、を含んで構成されている。
【００４７】
なお、ＣＣＤ１８が本発明の撮像素子に、合成処理回路８０が本発明の合成手段に、各々相当する。
【００４８】
高感度側ＷＢ調整処理回路７２及び低感度側ＷＢ調整処理回路７４は、各々、入力されたＲ、Ｇ、Ｂの各画像データ（高感度データ又は低感度データ）の各々にゲインを乗算して増減するための３つの乗算器（図示省略）を含んで構成されており、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画像データは、各乗算器にそれぞれ入力される。更に、乗算器には、ホワイトバランスを制御するためのゲイン値Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇが制御回路６０より入力され、乗算器の各々はこれら２入力を乗算する。この乗算によりホワイトバランスが調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’の各画像データは、高感度側γ処理回路７６又は低感度側γ処理回路７８に出力される。
【００４９】
高感度側γ処理回路７６及び低感度側γ処理回路７８は、入力されたホワイトバランスの調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’の各画像データが所定のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、また、１０ビットの信号が８ビットの信号となるように変更して、合成処理回路８０に出力する。
【００５０】
合成処理回路８０は、入力されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’の高感度データ及び低感度データを色毎に次のように合成して合成データ（本発明の「合成情報」に相当。）として出力する。
【００５１】
すなわち、合成処理回路８０では、入力された高感度データ及び低感度データを、対数加算方式を用いて次の（１）式に示すように合成する。
【００５２】
【数１】
【００５３】
ここで、ｔｈは、高感度データと低感度データが１対１の割合で加算される閾値である。また、ｈｉｇｈは高感度データの値であり、ｌｏｗは低感度データの値である。更に、ｐは、加算データ全体に対するゲイン（通常は０．８〜０．９程度の値。）であり、これによってダイナミックレンジの制御を行う。このゲインｐが小さいほどダイナミックレンジは広く、大きいほどダイナミックレンジは狭くなる。具体的には、コントラストの高いシーン（真夏の晴天等）では０．８、曇りや日陰では０．８６、室内蛍光灯下では０．９といったようにシーンに応じてこの値を変化させることにより、階調値を有効に使用することが可能となる。
【００５４】
図２には、ゲインｐによってダイナミックレンジが変化する様子が示されている。なお、ここで適用したゲインｐの範囲における最小値に対応するものが破線で示されたものであり、最大値に対応するものが２点鎖線で示されたものである。同図に示すように、この場合、ゲインｐの値を小さくするほどダイナミックレンジは広くなることになる。
【００５５】
ここで、上記（１）式について、次の（２）式に示されるように一般化して更に説明する。
【００５６】
【数２】
【００５７】
上記（２）式におけるＭＩＮ（ｈｉｇｈ／ｔｈ，１）の部分における変化の様子を図３（Ａ）に示す。同図に示されるように、高感度データが閾値ｔｈとなったときに高感度データと低感度データが１対１で加算されることになる。
【００５８】
また、上記（２）式におけるＭＡＸ（−ｋ×ｈｉｇｈ／ｔｈ＋１，ｐ）の部分において係数ｋを０．２とした場合の変化の様子を図３（Ｂ）に示す。
【００５９】
なお、（２）式における係数ｋは、次の（３）式で示されるように、高感度信号の信号電荷飽和量Ｓｈと、低感度信号の信号電荷飽和量Ｓｌとによって定まる係数である。
【００６０】
【数３】
【００６１】
例えば、高感度信号と低感度信号の信号電荷飽和量の比が４対１であった場合には、ｋ＝０．２（＝１−４／（４＋１））となる。
【００６２】
また、（２）式におけるｐは前述したように加算データ全体に対するゲインであり、可変の値であるが、この下限値ｐｍｉｎも、次の（４）式で示されるように、高感度信号と低感度信号の信号電荷飽和量の比によって定められる。
【００６３】
【数４】
【００６４】
予め高感度データの最大値が入力されたときに最終出力が最大値となるような系となっている場合に、高感度データと低感度データの合成データを出力する場合には、ゲイン操作が必要となる。
【００６５】
つまり、高感度信号と低感度信号の飽和量分だけ信号が入力された場合に、出力値に対してｐｍｉｎ（＜１）分だけゲインをかけて、最終出力が最大値となるように変換をする必要がある。
【００６６】
例えば、高感度信号と低感度信号の信号電荷飽和量の比が４対１であった場合には、ｐｍｉｎ＝０．８（＝４／（４＋１））となる。
【００６７】
そして、コントラストが高いようなシーンではｐ＝ｐｍｉｎとすればよく、あまりコントラストの高くないようなシーンではｐをｐｍｉｎよりも大きな値に設定することにより、有効に出力階調を使用することができるようになる。
【００６８】
一方、デジタルカメラ１０のメモリ４８（図１参照）には、合成処理回路８０からＲ’、Ｇ’、Ｂ’の各合成データが入力され、当該Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の各合成データを格納する。
【００６９】
また、記録制御部５０は、スマートメディアとして構成された記録メディア８６をデジタルカメラ１０に装着するための役割を有するものであり、合成処理回路８０により合成されてメモリ４８に格納された合成データを当該メモリ４８から読み出して記録メディア８６に記録する処理を行う。また、表示制御部５２は、メモリ４８に記憶された合成データを読み出し、当該合成データを用いた液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ」という。）８２への画像表示のための処理を行う。
【００７０】
上記構成に加え、デジタルカメラ１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）６２と、ＲＯＭ６４と、ＲＡＭ６６と、を備えたマイクロ・コンピュータで構成された制御回路６０を備えている。
【００７１】
制御回路６０は、デジタルカメラ１０全体の動作を制御する。また、ＲＯＭ６４には、ＣＰＵ６２で実行される後述する撮影処理プログラム等の各種処理プログラムが記憶されている。また、ＲＡＭ６６には、Ａ／Ｄ変換器２２から制御回路６０に入力される高感度データ及び低感度データが各々互いに異なる領域に記憶される。
【００７２】
なお、デジタルカメラ１０では、ＣＣＤ１８により取得された画像データによって示される被写体像のコントラストが最大となるようにレンズの位置を設定する、所謂ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式により合焦制御（所謂ＡＦ制御）を行う。
【００７３】
一方、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、図４に示すように、ＣＣＤ１８によって得られた画像データ（本実施の形態では、高感度データ）により示される被写体像を水平方向及び垂直方向に複数の領域に分割し（ここでは縦方向に８分割、横方向に８分割の合計６４分割。）、当該画像データによって得られる被写体像の明るさを示す測光値をそれぞれの分割領域毎に検出することができる。
【００７４】
さらに、デジタルカメラ１０では、図４に示すように、被写体像の中央部（同図の太枠内）に位置する分割領域に大きな重み（同図では「６４」。）を付加し、被写体像の外周部に近い分割領域ほど重みを小さくして（外周に接する分割領域では「１」。）被写体全体としての測光を行う中央重点測光方式と、被写体像の中央部の分割領域のみに重みを付加し、その他の分割領域の重みを「０」として測光を行うスポット測光方式と、全ての分割領域の重みを同一として測光を行う平均測光方式と、の何れかの測光方式によって被写体像の明るさを示す測光データを取得することができる。
【００７５】
なお、デジタルカメラ１０では、これら３種類の測光方式のうち、何れか１つの測光方式が予めユーザによってカメラ操作部８４の操作により選択されるようになっており、ＣＰＵ６２では、予め選択されている測光方式により被写体像全体としての測光データを導出し、導出した測光データに応じてシャッタースピード及び絞りの状態を設定する露出制御（所謂ＡＥ制御）を行う。
【００７６】
ここで、本実施の形態に係るＣＣＤ１８の構造について説明する。ＣＣＤ１８には、図５に示すようなハニカムＣＣＤを採用することができる。
【００７７】
このＣＣＤ１８の撮像部は、図５に示すように、１画素の１色について１つずつ割り当てられると共に、所定の配列ピッチ（水平配列ピッチ＝Ｐｈ（μｍ）、垂直配列ピッチ＝Ｐｖ（μｍ））で、かつ隣接する受光素子ＰＤ１が垂直方向及び水平方向にずらされて２次元配置された複数の受光素子ＰＤ１と、この受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰを迂回するように配置され、かつ受光素子ＰＤ１からの信号（電荷）を取り出して垂直方向に転送する垂直転送電極ＶＥＬと、垂直方向最下に位置する垂直転送電極ＶＥＬの垂直方向下側に配置され、垂直転送電極ＶＥＬから転送されてきた信号を外部へ転送する水平転送電極ＨＥＬと、を備えている。なお、同図に示す例では、開口部ＡＰを八角形のハニカム形状に形成している。
【００７８】
ここで、水平方向に直線状に並んで配置された複数の垂直転送電極ＶＥＬにより構成される垂直転送電極群には、各々垂直転送駆動信号Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８の何れか１つを同時に印加することができるように構成されている。なお、同図に示す例では、１段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ３が、２段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ４が、３段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ５が、４段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ６が、５段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ７が、６段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ８が、７段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ１が、８段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ２が、各々印加できるように構成されている。
【００７９】
一方、各受光素子ＰＤ１は隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対し転送ゲートＴＧを介して電気的に接続されるように構成されている。同図に示す例では、各受光素子ＰＤ１が右下に隣接する垂直転送電極ＶＥＬに転送ゲートＴＧを介して接続されるように構成されている。
【００８０】
なお、同図において‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは赤色の光を透過する色分離フィルタ（カラーフィルタ）で覆われており、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは緑色の光を透過する色分離フィルタで覆われており、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは青色の光を透過する色分離フィルタで覆われている。すなわち、‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１は赤色光を、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１は緑色光を、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１は青色光を、各々受光し、受光した光量に応じたアナログ信号を各々出力する。
【００８１】
ＣＣＤ１８は、更に、上述の受光素子ＰＤ１に比較して低感度な受光素子ＰＤ２を備えている。受光素子ＰＤ２は図５に示される如く、複数の受光素子ＰＤ１間に設けられている。この受光素子ＰＤ２も受光素子ＰＤ１と同様に、その前面に受光素子ＰＤ１の開口部より面積が小さい開口部ＡＰが形成され、隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対して転送ゲートＴＧにより電気的に接続されている。また、この受光素子ＰＤ２には、その前面に形成された開口部ＡＰに、受光素子ＰＤ１と同様にＲ、Ｇ、Ｂ何れかのカラーフィルタが装着されている。このように、受光素子ＰＤ２の受光面積（開口部ＡＰの開口面積）を受光素子ＰＤ１の受光面積より小さくしているので、受光素子ＰＤ１に比較して低感度なＲ、Ｇ、Ｂ信号が得られる。
【００８２】
なお、受光素子ＰＤ２の転送ゲートＴＧが接続される電極は、隣接する受光素子ＰＤ１の転送ゲートＴＧが接続される電極とは異なるように設けられている。
また、本実施の形態においては、先に受光素子ＰＤ１の電荷を読み出してから受光素子ＰＤ２の電荷を読み出すようにしている。
【００８３】
以下、このような構成のデジタルカメラ１０の撮影時における作用を説明する。
【００８４】
まず、光学レンズ１２、絞り１４、及びシャッタ１６を通過した被写体像を示す入射光は、ＣＣＤ１８の感度の異なる受光素子ＰＤ１及びＰＤ２の双方により受光され、被写体像を示すアナログ画像信号としてアナログ信号処理部２０に出力される。
【００８５】
アナログ信号処理部２０は、ＣＣＤ１８から入力された高感度及び低感度の双方のアナログ画像信号に対して所定のアナログ信号処理を施す。これらのアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２２により各々高感度データ及び低感度データに変換される。Ａ／Ｄ変換器２２から出力された高感度データ及び低感度データは、デジタル信号処理回路３４及び制御回路６０に入力される。
【００８６】
制御回路６０では、Ａ／Ｄ変換器２２から入力された高感度データ及び低感度データがＲＡＭ６６に記憶されると共に、当該高感度データ及び低感度データに基づいて高感度データ及び低感度データの各々のホワイトバランスを制御するためのゲイン値Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇが導出され、対応する高感度側ＷＢ調整処理回路７２及び低感度側ＷＢ調整処理回路７４に出力される。
【００８７】
一方、デジタル信号処理回路３４に入力された高感度データ及び低感度データは、高感度側ＷＢ調整処理回路７２及び低感度側ＷＢ調整処理回路７４により、制御回路６０から入力されたゲイン値を用いてホワイトバランス調整が行われ、更に高感度側γ処理回路７６及び低感度側γ処理回路７８によりそれぞれガンマ補正処理が行われて合成処理回路８０に出力される。そして、合成処理回路８０では、入力された高感度データ及び低感度データが対数加算方式を用いて前述のように合成され、これによって得られた合成データがメモリ４８に格納される。
【００８８】
また、表示制御部５２は、メモリ４８に記憶された各種処理後の合成データを用いたＬＣＤ８２への画像表示のための処理を実行する。
【００８９】
ここで、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、ユーザが被写体を撮影するためにカメラ操作部８４のシャッタスイッチを半押しすると、ＣＰＵ６２において撮影処理プログラムが実行される。
【００９０】
図６は、当該撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、以下、同図を参照して本実施の形態に係る撮影処理について説明する。なお、ここでは、露出制御に適用される測光方式がユーザによって予め選択されているものとして説明する。
【００９１】
まず、ステップ１００では、ＣＣＤ１８により取得された画像データ（ここでは、高感度データ）によって示される被写体像のコントラストが最大となるようにレンズの位置を決定するＡＦ制御を行う。
【００９２】
次のステップ１０２では、スポット測光方式による測光データ（以下、「ＥＶ＿ｓ」という。）と、中央部を除く分割領域（図４の太枠の外側に位置された分割領域）全体としての測光データ（以下、「ＥＶ＿ｂ」という。）とを取得し、その後にステップ１０４に移行してＥＶ＿ｂとＥＶ＿ｓの差（以下、「ΔＥＶ」という。）を導出する。なお、ＥＶ＿ｂは、中央部を除く各分割領域の測光データの平均値として導出する。
【００９３】
その後、ステップ１０６では、ΔＥＶが所定値以上であるか否かを判定する。
当該判定が否定判定の場合は、逆光での撮影（ＣＣＤ１８による撮像）ではないものと判断してステップ１０８に移行して通常の撮影処理を実行し、その後に本撮影処理プログラムを終了する。
【００９４】
なお、逆光での撮影か否かを判定するための上記所定値は、中央部の分割領域と、中央部の分割領域を除く分割領域についての測光データの差ΔＥＶが当該所定値以上であれば被写体像に黒つぶれが発生するものと見なすことのできる値として、デジタルカメラ１０を用いた実機による実験や、デジタルカメラ１０の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値等を適用することができる。
【００９５】
一方、ステップ１０６で肯定判定された場合は、ステップ１１０に移行してユーザにより、「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定されているか否かを判定する。当該判定が否定判定である場合、撮影時にストロボ８９を発光させて被写体の明るさを増加させるものと判断し、ユーザによって予め選択された測光方式によって通常のＡＥ制御を行い、その後にステップ１２２に移行する。
【００９６】
また、ステップ１１０において肯定判定された場合、ストロボ８９が発光されることはなく、被写体の明るさを増加させることはできないものと判断し、ステップ１１４に移行して、露出制御に適用する測光方式としてユーザによって予め選択された測光方式が「スポット測光方式」であるか否かを判定し、当該判定が否定判定の場合は測光方式を切換える必要があると判断してステップ１１６に移行し、露出制御に適用する測光方式を「スポット測光方式」に強制的に切換え、その後にステップ１１８に移行する。一方、ステップ１１４で肯定判定となった場合には、上記ステップ１１６の処理を実行することなくステップ１１８に移行する。
【００９７】
ステップ１１８では、スポット測光方式により測光データＥＶ＿ｓを取得する。そして、次のステップ１２０では、取得したＥＶ＿ｓに応じてシャッタスピード及び絞りを設定することによりＡＥ制御を行い、その後にステップ１２２に移行する。
【００９８】
以上の処理により、逆光での撮影時で、かつストロボ強制ＯＦＦモードが設定されておらず、ストロボ８９が発光される条件となっている場合には、当該ストロボ８９の発光によって主要被写体の明るさが増加するため、主要被写体の黒つぶれは発生しないものと見なして、ユーザにより設定された測光方式にて通常通りにＡＥ制御を行う。
【００９９】
一方、逆光での撮影時で、かつストロボ８９が発光されない条件となっている場合には、強制的にスポット測光方式に切換え、一般に被写体像の中央部に位置される主要被写体の明るさに応じたＡＥ制御を行うことにより、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしている。これによって、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【０１００】
ステップ１２２では、シャッタスイッチが半押し状態から全押し状態に移行されたか否かを判定し、否定判定である場合はステップ１２４に移行して、シャッタスイッチがオフ状態とされたか否かを判定する。当該判定が肯定判定の場合は、ユーザによる撮影が中止されたものと判断して本撮影処理プログラムを終了し、当該判定が否定判定の場合は上記ステップ１２２に戻る。
【０１０１】
一方、ステップ１２２で肯定判定となった場合にはユーザによって撮影が指示されたものと判断してステップ１２６に移行し、ユーザによって「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定されているか否かを判定する。そして、当該判定が肯定判定の場合はステップ１２８に移行して、ΔＥＶに応じて上述した合成データのダイナミックレンジを決定する係数（以下、「合成に関する係数」という。）である閾値ｔｈ及びゲインｐの少なくとも一方を設定し、その後ステップ１４４に移行する。
【０１０２】
なお、上記閾値ｔｈ及びゲインｐの設定は、被写体の明るさの増加の度合いを示すΔＥＶが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように設定する。
【０１０３】
すなわち、本撮影処理では、逆光での撮影時で、かつユーザにより「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定されている場合、ユーザによって予め選択された測光方式にかかわらず、スポット測光方式により露出制御を行い、被写体の明るさを増加させて中央部の主要被写体を黒つぶれさせることなく撮影できるようにすると共に、被写体の明るさの増加の度合い（ここでは、ΔＥＶ）に応じて閾値ｔｈ及びゲインｐを設定してダイナミックレンジを拡大することにより、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できるようにしている。
【０１０４】
一方、ステップ１２６で否定判定となった場合にはステップ１３０に移行し、この時点でのスポット測光による測光データＥＶ＿ｓ１を取得し、その後にステップ１３２に移行してストロボ８９を発光させ、次のステップ１３４でストロボ８９を発光させたときのスポット測光による測光データＥＶ＿ｓ２を取得する。
【０１０５】
なお、合成処理回路８０では、ストロボ８９を発光させた状態でＣＣＤ１８を介して取得されたガンマ補正処理後の高感度データ及び低感度データを、内蔵された不図示のメモリの所定領域に記憶しておく。
【０１０６】
次のステップ１３６では、ストロボ８９の発光の前後でのスポット測光による測光データの変化量Ｘ（＝ＥＶ＿ｓ２−ＥＶ＿ｓ１）を導出し、その後にステップ１３８に移行して、被写体の明るさが所定量を超えて増加したか否かを判断すべく、変化量Ｘが所定値を超えているか否かを判定する。
【０１０７】
なお、上記所定値は、変化量Ｘが当該所定値を超えていれば、ストロボ８９からの光が主要被写体に十分に照射されているものと見なすことのできる値として、デジタルカメラ１０を用いた実機による実験や、デジタルカメラ１０の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値等を適用することができる。
【０１０８】
ステップ１３８で否定判定となった場合、ストロボ８９からの光が主要被写体に十分には照射されていないものと見なしてステップ１４０に移行し、閾値ｔｈ及びゲインｐの少なくとも一方を、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとするように予め定められた最小値に設定し、その後にステップ１４４に移行する。なお、上記最小値は、上述した高感度データ及び低感度データの飽和比等により決定されるものである。
【０１０９】
一方、ステップ１３８で肯定判定となった場合には、ストロボ８９からの光が主要被写体に十分に照射されているものと見なしてステップ１４２に移行し、閾値ｔｈ及びゲインｐを、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように予め定められた中間値に設定した後にステップ１４４に移行する。
【０１１０】
なお、上記中間値は、閾値ｔｈ及びゲインｐが当該中間値であれば被写体像を示すために充分なダイナミックレンジとなり、被写体に白とびが発生しないと見なすことのできる値として、デジタルカメラ１０を用いた実機による実験や、デジタルカメラ１０の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値等を適用することができる。
【０１１１】
すなわち、本撮影処理では、逆光での撮像であると判断されたとき、強制的にストロボ８９が発光されるようにしている。これによって、ストロボ８９からの発光光が主要被写体に照射されることにより、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【０１１２】
しかしながら、このとき、主要被写体にストロボ光が十分に照射されていない場合には、逆光での撮像時においてはコントラストが高い（主要被写体と他の領域との間の明るさの差が大きい）状態のまま撮像されることになるので、合成データにおけるダイナミックレンジを可能な限り拡大することが好ましい。
【０１１３】
このため、本撮影処理では、ストロボ８９の発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、主要被写体にストロボ光が十分に照射されていないものと見なして、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定しており、これによって、主要被写体の黒つぶれの発生を抑制しつつ、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止するようにしている。
【０１１４】
一方、主要被写体にストロボ光が十分に照射されている場合には、主要被写体の明るさは増加するものの、被写体像全体の明るさが増加するのではないため、主要被写体以外の領域において白とびが発生する可能性は低く、ダイナミックレンジを必要以上に拡大させないことが好ましい。ダイナミックレンジを必要以上に拡大させることは、合成データにおける階調数が多くなり過ぎてしまい、合成情報にノイズが発生し易くなるためである。
【０１１５】
このため、本撮影処理では、ストロボ８９の発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベルを超えた場合には、主要被写体にストロボ光が十分に照射されているものと見なして、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定するようにしている。
【０１１６】
ステップ１４４では、設定した閾値ｔｈ及びゲインｐを合成処理回路８０に出力し、その後にステップ１４６に移行し、合成処理回路８０に対して上記不図示のメモリに記憶しておいた高感度データ及び低感度データを閾値ｔｈ及びゲインｐを用いて合成させてメモリ４８に記憶させた後、記録制御部５０に対してメモリ４８に記憶された合成データを記録メディア８６へ記憶させることにより撮影を行い、本撮影処理プログラムを終了する。
【０１１７】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、ＣＣＤ１８により取得された画像データに基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定する（ここでは、スポット測光方式への強制的な切換え）と共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように感度の異なる画像データ（高感度データ及び低感度データ）を合成するときに用いられる係数（閾値ｔｈ及びゲインｐ）を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【０１１８】
また、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、逆光での撮像であると判断されたとき、ＡＥ制御で適用される測光方式を、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果が用いられるスポット測光方式に強制的に切換えることにより、逆光時の撮像であるため著しく暗い状態となっている主要被写体の明るさが適正となるようにＡＥ制御を行ない、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしているので、測光方式の切換えのみにより容易に逆光での撮像時における主要被写体の黒つぶれの発生を防止することができる。
【０１１９】
さらに、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、逆光での撮像であるときにストロボ８９を強制的に発光させることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定すると共に、当該ストロボ８９の発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定し、他の場合には、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【０１２０】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、逆光での撮影であると判断され、かつユーザによって「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定されている場合、測光方式をスポット測光方式としてＡＥ制御を行うと共に、閾値ｔｈ及びゲインｐをΔＥＶに応じて設定する場合の形態について説明したが、本第２の実施の形態では、ユーザによって予め設定された測光方式による測光結果を、スポット測光方式による測光結果に応じて補正すると共に、当該補正による被写体の明るさの増加の度合いに応じて閾値ｔｈ及びゲインｐを設定する場合の形態について説明する。
【０１２１】
なお、本第２の実施の形態に係るデジタルカメラは、その構成及び作用が上記第１の実施の形態に係るデジタルカメラ１０（図１参照。）と同一であるので、ここではその説明を省略する。
【０１２２】
図７は、本第２の実施の形態に係る撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、以下、同図を参照して本第２の実施の形態に係るデジタルカメラ１０の撮影処理について説明する。なお、同図において、図６と同一の処理を行うステップについては同一のステップ番号を付してその説明を省略する。
【０１２３】
本実施の形態では、撮影処理において逆光での撮影（ＣＣＤ１８による撮像）であると判断され、ステップ１１０で肯定判定となった場合には、ユーザによりストロボ８９の発光が禁止されているため、測光データを補正して被写体の明るさを増加させるべく、ステップ１１５に移行する。
【０１２４】
このステップ１１５では、ユーザにより予め選択された測光方式にて測光データ（以下、「ＥＶ＿ｓｅｔ」という。）を取得し、次のステップ１１７では、取得したＥＶ＿ｓｅｔと、スポット測光方式による測光データであるＥＶ＿ｓの差（以下、「ΔＥＶ＿ｓ」という。）を導出する。
【０１２５】
次のステップ１１９では、ΔＥＶ＿ｓ及び補正係数ａを用いて、次の（５）式に示すようにＥＶ＿ｓｅｔを補正して、実際にＡＥ制御に用いる測光データであるＥＶ＿ｃを導出する。
【０１２６】
【数５】
【０１２７】
なお、補正係数ａは、予め定められた範囲内の値であり（本実施の形態では、０＜ａ≦１）、この補正係数ａは、ユーザにより逆光補正の度合いを示す条件として予め設定されるようになっている。
【０１２８】
このようにしてＥＶ＿ｃが導出されるとステップ１２１に移行して、導出したＥＶ＿ｃに基づき、シャッタスピード及び絞りを設定することによりＡＥ制御を行った後、ステップ１２２に移行する。
【０１２９】
ここで、上記（５）式を用いてＥＶ＿ｓｅｔを補正し、当該補正により得られたＥＶ＿ｃを適用してＡＥ制御を行う場合、補正係数ａの値が大きくなるほど被写体の明るさの増加の度合いが大きくなる。例えば、補正係数ａが「１」である場合、ＥＶ＿ｃ＝ＥＶ＿ｓとなり、スポット測光方式による測光結果と一致し、中央部の被写体の明るさを基準としてＡＥ制御が行われ、上記第１の実施の形態の撮影処理におけるＡＥ制御と同様の効果が得られる。また、補正係数ａが「１」よりも小さい場合には、スポット測光方式によるよりも中央部の被写体の明るさの増加の度合いは少なくなるものの、中央部以外の被写体についての白とびの発生は、より抑制することができる。
【０１３０】
その後、ステップ１２６で肯定判定された場合はＥＶ＿ｃに基づいてＡＥ制御が行われたものとしてステップ１２９に移行し、上記測光データの補正量（ａ×ΔＥＶ＿ｓ）に応じて閾値ｔｈ及びゲインｐを設定し、被写体の明るさの増加の度合いに応じてダイナミックレンジを拡大する。
【０１３１】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、ＣＣＤ１８により取得された画像データに基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定する（ここでは、スポット測光方式への強制的な切換え）と共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように感度の異なる画像データ（高感度データ及び低感度データ）を合成するときに用いられる係数（閾値ｔｈ及びゲインｐ）を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【０１３２】
また、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、逆光での撮像であると判断されたとき、分割測光による測光結果が、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果（スポット測光方式による測光結果）に応じて補正されることにより、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしているので、測光結果の補正のみにより容易に逆光での撮像時における主要被写体を黒つぶれの発生を防止することができる。
【０１３３】
さらに、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、逆光での撮像であるときにストロボ８９を強制的に発光させることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定すると共に、当該ストロボ８９の発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定し、他の場合には、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【０１３４】
なお、第２の実施の形態では、撮影処理において測光データを補正するための補正係数ａの範囲が（０＜ａ≦１）である形態について説明したが、本発明はこれに限らず、補正後の測光データＥＶ＿ｃが、これに基づき露出状態を設定できる範囲であれば、ａ＞１としてもよい。
【０１３５】
また、上記各実施の形態では、合成前にホワイトバランス調整及びガンマ補正を高感度データ及び低感度データのそれぞれに対して行い、その後に対数加算方式により合成処理する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、合成処理回路によってＡ／Ｄ変換器から入力された高感度データ及び低感度データを、ホワイトバランス調整やガンマ補正を行う前に合成する形態とすることもできる。
【０１３６】
図８は、この形態に係るデジタル信号処理部３４Ｂの構成を示している。デジタル信号処理回路３４Ｂは、合成手段としての合成処理回路４０と、Ｋｎｅｅ処理回路４２と、ホワイトバランス（ＷＢ）調整回路４４と、ガンマ処理回路４６と、メモリ４８と、記録制御部５０と、表示制御部５２と、を含んで構成されている。
【０１３７】
図８の構成によれば、合成処理回路４０では、Ａ／Ｄ変換器２２から入力された高感度データ及び低感度データを、真数加算方式を用いて次の（６）式に示すように合成する。
【０１３８】
【数６】
【０１３９】
ここで、Ｓは、高感度信号と低感度信号の比（感度比）を示すものであり、その値は１以上となる。ｔｈは、画像形成において合成データｄａｔａの合成開始レベルを示す閾値である。また、ｈｉｇｈは、高感度データの値であり、ｗｈは、高感度データの重みを示す値である。ｌｏｗは、低感度データの値であり、ｗｌは、低感度データの重みを示す値である。なお、上記（６）式を簡略化するために、本実施の形態では、重みｗｈと重みｗｌの合計値を１とするものとされている。
【０１４０】
なお、上記閾値ｔｈは、高感度データにより示される階調値が当該値未満であれば当該高感度データにより示される被写体像に白とびが発生しないと見なすことのできる値として、実際のＣＣＤ１８を用いた実験や、ＣＣＤ１８の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値等を適用する。
【０１４１】
図９は、このとき、合成処理回路４０によって、被写体からの光を受光して得られた高感度データと、その高感度データに低感度データを上述のように合成して得られた合成データとの関係を示した図である。図中の細線が合成前の高感度データであり、太線が合成処理により得られた合成データである。また、被写体輝度において、Ｘ１は合成処理を行わない場合に表現可能な被写体輝度の最大値を示しており、Ｘ２は合成後に表現可能となった被写体輝度の最大値を示している。この場合の撮影対象である被写体の輝度Ｘ２はＸ１のレベルより高い。なお、本図は、Ｒ、Ｇ、Ｂ何れか１色についてのデータを示している。
【０１４２】
図から明らかなように、上述した合成処理により表現可能な被写体輝度のレベルはＸ１からＸ２まで拡大されている。このため、被写体がＸ１のレベルより高い輝度を有する場合には、合成処理を施すことにより好適にダイナミックレンジが拡大され、表現可能な領域を拡大することができる。
【０１４３】
そして、この場合、低輝度データの重みｗｌの値が大きくなるほどダイナミックレンジは拡大されることになる。従って、この場合は、図６に示される撮影処理のステップ１２８、１４０及び１４２と、図７に示される撮影処理のステップ１２９、１４０及び１４２における閾値ｔｈ及びゲインｐの設定に代えて、重みｗｌの値を設定することになる。
【０１４４】
そして、設定された重みｗｌを適用して合成処理回路４０により得られた合成データはＫｎｅｅ処理回路４２に出力され、Ｋｎｅｅ処理回路４２での予め設定されたＫｎｅｅ特性に応じた処理後、ＷＢ調整処理回路４４及びガンマ処理回路４６で所定の処理が行われた後、メモリ４８の所定領域に記憶される。
【０１４５】
そして、表示制御部５２は、メモリ４８に記憶された各種処理後の合成データを用いたＬＣＤ８２への画像表示のための処理を実行する。また、記録制御部５０は、カメラ操作部８４のシャッタスイッチが全押しされたときに制御回路６０から入力された指示信号に応じて、メモリ４８に記憶された合成データの記録メディア８６への記録を行う。これによって撮影がなされる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１４６】
また、上記各実施の形態では、高感度の受光素子ＰＤ１と低感度の受光素子ＰＤ２の各々を設け、高感度信号及び低感度信号を得る例について説明したが、図１０に示されるように、１つの受光素子ＰＤの受光領域をチャネルストッパ９４により高感度の受光を行う受光面積が広い高感度受光領域９２と低感度の受光を行う受光面積が狭い低感度受光領域９０とに分割し、それぞれの領域により高感度信号及び低感度信号が得られるような構成としてもよい。なお、受光素子ＰＤにはチャネルストッパ９４が設けられているため、高感度で受光された信号と低感度で受光された信号とが混合されずに、双方の信号を別々に受光することができる。
【０１４７】
また、上記各実施の形態で説明した撮影処理プログラム（図６及び図７参照）の処理の流れは一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【０１４８】
また、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の構成（図１参照）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【０１４９】
更に、本発明は上記デジタルカメラに限られるものではなく、様々な撮像装置に適用可能である。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮像素子により取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定すると共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように感度の異なる画像情報を合成するときに用いられる係数を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る（２）式において、ゲインｐによりダイナミックレンジが変化する様子を示す光量対合成データ（最終画像８ｂｉｔＱＬ）のグラフである。
【図３】実施の形態に係る（２）式の説明に供するグラフである。
【図４】実施の形態に係るデジタルカメラで適用されている測光方式のうち、中央重点測光方式での各分割領域の重みを示す模式図である。
【図５】実施の形態に係るデジタルカメラで適用されているＣＣＤの構成を示す概略図である。
【図６】第１の実施の形態に係る撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態に係る撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】デジタル信号処理回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図９】合成前の高感度データと、合成処理されて得られた合成データとの関係を示すグラフである。
【図１０】高感度と低感度の信号の双方を受光することができる受光素子が設けられたＣＣＤの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ デジタルカメラ
１８ ＣＣＤ（撮像素子）
６２ ＣＰＵ（逆光判断手段、条件設定手段、係数設定手段、露出制御手段）
８０ 合成処理回路（合成手段）
８９ ストロボ
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び撮像装置の撮影条件設定方法に係り、特に、感度の異なる画像情報を取得することができる撮像素子を備えるとともに、当該撮像素子によって得られた画像情報を合成して用いる撮像装置と、当該撮像装置の撮影条件設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージ・センサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルカメラの需要が急増している。
【０００３】
ところで、現在広く普及しているデジタルカメラ等の撮像装置における撮像素子のダイナミックレンジは、写真フィルムに比べると一般的に狭い。このため、高輝度の被写体を撮像する場合には、受光量がダイナミックレンジを越え、撮像素子の出力信号が飽和してしまい、被写体の情報が欠落してしまう、所謂、白とびが発生する場合があった。
【０００４】
一方、従来の撮像装置では、一般に、高輝度である被写体がダイナミックレンジを越えないように露出条件が設定されるため、逆光での撮像では、一般に被写体像の中央部に位置される主要被写体の輝度レベルが背景等の他の被写体の輝度レベルよりも極端に低くなってしまい、撮像によって得られた被写体像において主要被写体が黒くつぶれてしまう場合があった。
【０００５】
そこで、従来、ビデオカメラにおいて、撮像画面の中央部の撮像信号のレベルと、当該撮像画面の中央部を除いた周辺部の撮像信号のレベルと、を検出して所定の演算処理を行い、演算結果に基づいて逆光での撮影か否かを判定し、判定結果に応じてゲインコントロール部の利得を連続的に制御することにより画像中央部が適正な信号レベルとなるように補正を行う技術があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、ビデオカメラにおいて、撮像されて入力される画像データが逆光状態での撮像により得られたものであるか否かを判断し、逆光状態にて得られたものである場合には逆光タイプ（例えば、真逆光、ハレーション等。）を判別し、判別した逆光タイプに応じて測光方式をポイント測光方式又は中央重点測光方式に選択的に切換えた後、光量制御を行うことにより主要被写体を適正露出に制御する技術があった（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−１１０３６９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０４３８８公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、逆光での撮像では、中央部に位置されている主要被写体の輝度レベルは他の領域に比べて著しく低く、上記のそれぞれの技術では、主要被写体が適正な露出となるように露出制御が行われるため、主要被写体以外の領域では受光量がダイナミックレンジを超えて飽和しやすい状態になる。これにより、主要被写体以外の領域では白とびが発生しやすい、という問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる撮像装置及び撮像装置の撮影条件設定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像情報を取得する複数の第１受光素子と、前記被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像情報を取得する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子と、前記第１画像情報と前記第２画像情報とを予め設定された係数に応じてダイナミックレンジが変化されるように合成して合成情報を生成する合成手段と、前記撮像素子によって取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断する逆光判断手段と、前記逆光判断手段により逆光での撮像であると判断されたとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定する条件設定手段と、前記逆光判断手段により逆光での撮像であると判断されたとき、前記条件設定手段による被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数を設定する係数設定手段と、を含んでいる。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、撮像素子により、被写体からの光が第１受光素子によって第１の感度で受光され、受光された光量に応じた第１画像情報が取得されると共に、前記被写体からの光が第２受光素子によって上記第１の感度より低い第２の感度で受光され、受光された光量に応じた第２画像情報が取得される。これにより、感度の異なる画像情報を取得することができる。
【００１２】
なお、上記撮像素子には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージ・センサ等の固体撮像素子を含めることができる。
【００１３】
また、本発明では、撮像素子により取得された第１画像情報と第２画像情報とが予め設定された係数に応じてダイナミックレンジが変化されるように合成手段により合成されて合成情報が生成される。このように、本発明では、感度の異なる画像情報が合成されて合成情報とされるので、当該合成情報を、被写体像を示す画像情報として用いることにより、有効にダイナミックレンジを拡大できる。
【００１４】
なお、上記合成手段により合成される第１画像情報及び第２画像情報は、アナログ情報でもデジタル情報でもよい。
【００１５】
ここで、本発明では、逆光判断手段により、撮像素子によって取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かが判断され、この結果、逆光での撮像であると判断されたときには、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件が条件設定手段により設定され、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように上記係数が係数設定手段によって設定される。
【００１６】
すなわち、本発明では、逆光での撮像時には主要被写体が他のときより著しく暗くなる点に着目し、逆光での撮像であると判断されたときには、被写体の明るさが他のときより増加するようにしており、これによって逆光での撮像によって得られた被写体像において主要被写体が黒くつぶれてしまうことを防止するようにしている。
【００１７】
しかしながら、このようにした場合、主要被写体の黒つぶれは防止できるものの、主要被写体以外の背景部等の領域は逆に明るくなりすぎてしまい、白とびが発生してしまう場合がある。
【００１８】
そこで、本発明では、被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように、合成手段において画像情報の合成時に用いられる係数を設定しており、これによって主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できるようにしている。
【００１９】
このように、請求項１に記載の撮像装置によれば、撮像素子により取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定すると共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように感度の異なる画像情報を合成するときに用いられる係数を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じて露出制御を行う露出制御手段をさらに含み、前記条件設定手段は、前記露出制御手段で適用する前記分割測光を、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果を用いるものとすることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定するものである。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、本発明の第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じた露出制御が露出制御手段により行われる。これによって、被写体の明るさを複数の分割領域毎に把握でき、部分的な測光結果に応じた露出制御を行うことができる。
【００２２】
また、本発明では、逆光での撮像であると判断されたとき、条件設定手段により、上記分割測光が、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果が用いられるものとされる。
【００２３】
すなわち、本発明では、主要被写体が一般に被写体像の中央部に位置される点に着目し、当該中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果を用いた露出制御を行うことによって、逆光時の撮像であるため著しく暗い状態となっている主要被写体の明るさが適正となるように露出制御を行ない、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしている。これによって、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【００２４】
なお、本発明においても、条件設定手段による被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数が係数設定手段により設定されるので、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じて露出制御を行う露出制御手段をさらに含み、前記条件設定手段は、前記分割測光による測光結果を、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果に応じて補正することで被写体の明るさが他のときより増加するように設定するものである。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、本発明の第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じた露出制御が露出制御手段により行われる。これによって、被写体の明るさを複数の分割領域毎に把握でき、部分的な測光結果に応じた露出制御を行うことができる。
【００２７】
また、本発明では、逆光での撮像であると判断されたとき、条件設定手段により、上記分割測光による測光結果が、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果に応じて補正される。
【００２８】
すなわち、本発明でも、主要被写体が一般に被写体像の中央部に位置される点に着目し、当該中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果に応じて分割測光の測光結果を補正することによって、逆光時の撮像であるため著しく暗い状態となっている主要被写体の明るさが適正となるように露出制御を行ない、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしている。これによって、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【００２９】
なお、本発明においても、条件設定手段による被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数が係数設定手段により設定されるので、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００３０】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記撮像素子による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボをさらに含み、前記条件設定手段は、前記ストロボを発光させることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定し、前記係数設定手段は、前記ストロボの発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、前記ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように前記係数を設定し、他の場合には、前記ダイナミックレンジが前記上限レンジよりも狭くなるように前記係数を設定するものである。
【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、撮像素子による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボが含まれており、撮像時の周囲の光量が不足している場合であっても撮像が可能となる。
【００３２】
本発明では、このストロボを利用して、逆光での撮像であると判断されたとき、条件設定手段によりストロボが発光されるようにしている。これによって、ストロボからの発光光が主要被写体に照射されることにより、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【００３３】
しかしながら、このとき、主要被写体にストロボ光が十分に照射されていない場合には、逆光での撮像時においてはコントラストが高い（主要被写体と他の領域との間の明るさの差が大きい）状態のまま撮像されることになるので、合成情報におけるダイナミックレンジを、できるだけ拡大することが好ましい。
【００３４】
このため、本発明では、ストロボの発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、主要被写体にストロボ光が十分に照射されていないものと見なして、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように本発明の係数を係数設定手段により設定しており、これによって、主要被写体の黒つぶれの発生を抑制しつつ、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止するようにしている。
【００３５】
一方、主要被写体にストロボ光が十分に照射されている場合には、主要被写体の明るさは増加するものの、請求項２及び請求項３に係る発明のように、被写体像全体の明るさが増加するのではないため、主要被写体以外の領域において白とびが発生する可能性は低く、ダイナミックレンジを必要以上に拡大させないことが好ましい。ダイナミックレンジを必要以上に拡大させることは、合成情報における階調数が多くなり過ぎてしまい、合成情報にノイズが発生し易くなるためである。
【００３６】
このため、本発明では、ストロボの発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベルを超えた場合には、主要被写体にストロボ光が十分に照射されているものと見なして、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように本発明の係数を係数設定手段により設定するようにしている。
【００３７】
このように、本発明によれば、逆光での撮像であるときにストロボを発光させることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定すると共に、当該ストロボの発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように本発明の係数を設定し、他の場合には、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように上記係数を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００３８】
一方、上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像情報を取得する複数の第１受光素子と、前記被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像情報を取得する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子と、前記第１画像情報と前記第２画像情報とを予め設定された係数に応じてダイナミックレンジが変化されるように合成して合成情報を生成する合成手段と、を含む撮像装置の撮影条件設定方法であって、前記撮像素子によって取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定すると共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数を設定するものである。
【００３９】
したがって、請求項５に記載の撮像装置の撮影条件設定方法によれば、撮像装置を請求項１に記載の発明と同様に作用させることができるので、請求項１に記載の発明と同様に、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では、本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
まず、図１を参照して、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の構成を説明する。同図に示されるように、このデジタルカメラ１０には、光学レンズ１２と、光学レンズ１２を通過する光量を調整する絞り１４と、光の通過時間を調整するシャッタ１６と、光学レンズ１２、絞り１４及びシャッタ１６を通過した被写体像を示す入射光に基づき、被写体を高感度及び低感度のそれぞれの受光素子により撮像して被写体像を示すＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３色のカラーアナログ画像信号を出力するＣＣＤ１８と、ＣＣＤ１８による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボ８９と、が設けられている。
【００４２】
ＣＣＤ１８には、ＣＣＤ１８により入力された高感度及び低感度の信号に対して所定のアナログ信号処理を施すアナログ信号処理部２０と、アナログ信号処理部２０から入力された高感度及び低感度のアナログ信号をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」という。）２２と、が順に接続されている。なお、Ａ／Ｄ変換器２２から出力された高感度のデジタルデータ（以下、「高感度データ」という。）が本発明の「第１画像情報」に相当するものであり、低感度のデジタルデータ（以下、「低感度データ」という。）が本発明の「第２画像情報」に相当するものである。
【００４３】
また、デジタルカメラ１０には、光学レンズ１２を駆動するための駆動部２４と、絞り１４を駆動するための駆動部２６と、シャッタ１６を駆動するための駆動部２８と、ＣＣＤ１８に対する撮影時のタイミング制御を行うＣＣＤ制御部３０と、ストロボ８９の発光量の制御や発光タイミングの制御等を行う発光制御部８８と、シャッタスイッチ等の各種操作スイッチにより構成されたカメラ操作部８４と、が設けられている。
【００４４】
ここで、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、カメラ操作部８４に対する操作により、被写体の状態にかかわらずストロボ８９の発光を禁止するモードである「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定できるようになっている。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換器２２から出力された高感度データ及び低感度データ（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタルデータ）は、制御回路６０（詳細は後述）に入力されると共に、デジタル信号処理回路３４に入力される。
【００４６】
デジタル信号処理回路３４は、高感度データ側のホワイトバランスを調整する高感度側ＷＢ（ホワイトバランス）調整処理回路７２と、低感度データ側のホワイトバランスを調整する低感度側ＷＢ調整処理回路７４と、高感度側ＷＢ調整処理回路７２に接続されると共に高感度データ側のガンマ補正処理を行う高感度側γ処理回路７６と、低感度側ＷＢ調整処理回路７４に接続されると共に低感度データ側のガンマ補正処理を行う低感度側γ処理回路７８と、合成処理回路８０と、メモリ４８と、記録制御部５０と、表示制御部５２と、を含んで構成されている。
【００４７】
なお、ＣＣＤ１８が本発明の撮像素子に、合成処理回路８０が本発明の合成手段に、各々相当する。
【００４８】
高感度側ＷＢ調整処理回路７２及び低感度側ＷＢ調整処理回路７４は、各々、入力されたＲ、Ｇ、Ｂの各画像データ（高感度データ又は低感度データ）の各々にゲインを乗算して増減するための３つの乗算器（図示省略）を含んで構成されており、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画像データは、各乗算器にそれぞれ入力される。更に、乗算器には、ホワイトバランスを制御するためのゲイン値Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇが制御回路６０より入力され、乗算器の各々はこれら２入力を乗算する。この乗算によりホワイトバランスが調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’の各画像データは、高感度側γ処理回路７６又は低感度側γ処理回路７８に出力される。
【００４９】
高感度側γ処理回路７６及び低感度側γ処理回路７８は、入力されたホワイトバランスの調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’の各画像データが所定のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、また、１０ビットの信号が８ビットの信号となるように変更して、合成処理回路８０に出力する。
【００５０】
合成処理回路８０は、入力されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’の高感度データ及び低感度データを色毎に次のように合成して合成データ（本発明の「合成情報」に相当。）として出力する。
【００５１】
すなわち、合成処理回路８０では、入力された高感度データ及び低感度データを、対数加算方式を用いて次の（１）式に示すように合成する。
【００５２】
【数１】
ここで、ｔｈは、高感度データと低感度データが１対１の割合で加算される閾値である。また、ｈｉｇｈは高感度データの値であり、ｌｏｗは低感度データの値である。更に、ｐは、加算データ全体に対するゲイン（通常は０．８〜０．９程度の値。）であり、これによってダイナミックレンジの制御を行う。このゲインｐが小さいほどダイナミックレンジは広く、大きいほどダイナミックレンジは狭くなる。具体的には、コントラストの高いシーン（真夏の晴天等）では０．８、曇りや日陰では０．８６、室内蛍光灯下では０．９といったようにシーンに応じてこの値を変化させることにより、階調値を有効に使用することが可能となる。
【００５４】
図２には、ゲインｐによってダイナミックレンジが変化する様子が示されている。なお、ここで適用したゲインｐの範囲における最小値に対応するものが破線で示されたものであり、最大値に対応するものが２点鎖線で示されたものである。同図に示すように、この場合、ゲインｐの値を小さくするほどダイナミックレンジは広くなることになる。
【００５５】
ここで、上記（１）式について、次の（２）式に示されるように一般化して更に説明する。
【００５６】
【数２】
上記（２）式におけるＭＩＮ（ｈｉｇｈ／ｔｈ，１）の部分における変化の様子を図３（Ａ）に示す。同図に示されるように、高感度データが閾値ｔｈとなったときに高感度データと低感度データが１対１で加算されることになる。
【００５８】
また、上記（２）式におけるＭＡＸ（−ｋ×ｈｉｇｈ／ｔｈ＋１，ｐ）の部分において係数ｋを０．２とした場合の変化の様子を図３（Ｂ）に示す。
【００５９】
なお、（２）式における係数ｋは、次の（３）式で示されるように、高感度信号の信号電荷飽和量Ｓｈと、低感度信号の信号電荷飽和量Ｓｌとによって定まる係数である。
【００６０】
【数３】
例えば、高感度信号と低感度信号の信号電荷飽和量の比が４対１であった場合には、ｋ＝０．２（＝１−４／（４＋１））となる。
【００６２】
また、（２）式におけるｐは前述したように加算データ全体に対するゲインであり、可変の値であるが、この下限値ｐｍｉｎも、次の（４）式で示されるように、高感度信号と低感度信号の信号電荷飽和量の比によって定められる。
【００６３】
【数４】
予め高感度データの最大値が入力されたときに最終出力が最大値となるような系となっている場合に、高感度データと低感度データの合成データを出力する場合には、ゲイン操作が必要となる。
【００６５】
つまり、高感度信号と低感度信号の飽和量分だけ信号が入力された場合に、出力値に対してｐｍｉｎ（＜１）分だけゲインをかけて、最終出力が最大値となるように変換をする必要がある。
【００６６】
例えば、高感度信号と低感度信号の信号電荷飽和量の比が４対１であった場合には、ｐｍｉｎ＝０．８（＝４／（４＋１））となる。
【００６７】
そして、コントラストが高いようなシーンではｐ＝ｐｍｉｎとすればよく、あまりコントラストの高くないようなシーンではｐをｐｍｉｎよりも大きな値に設定することにより、有効に出力階調を使用することができるようになる。
【００６８】
一方、デジタルカメラ１０のメモリ４８（図１参照）には、合成処理回路８０からＲ’、Ｇ’、Ｂ’の各合成データが入力され、当該Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の各合成データを格納する。
【００６９】
また、記録制御部５０は、スマートメディアとして構成された記録メディア８６をデジタルカメラ１０に装着するための役割を有するものであり、合成処理回路８０により合成されてメモリ４８に格納された合成データを当該メモリ４８から読み出して記録メディア８６に記録する処理を行う。また、表示制御部５２は、メモリ４８に記憶された合成データを読み出し、当該合成データを用いた液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ」という。）８２への画像表示のための処理を行う。
【００７０】
上記構成に加え、デジタルカメラ１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）６２と、ＲＯＭ６４と、ＲＡＭ６６と、を備えたマイクロ・コンピュータで構成された制御回路６０を備えている。
【００７１】
制御回路６０は、デジタルカメラ１０全体の動作を制御する。また、ＲＯＭ６４には、ＣＰＵ６２で実行される後述する撮影処理プログラム等の各種処理プログラムが記憶されている。また、ＲＡＭ６６には、Ａ／Ｄ変換器２２から制御回路６０に入力される高感度データ及び低感度データが各々互いに異なる領域に記憶される。
【００７２】
なお、デジタルカメラ１０では、ＣＣＤ１８により取得された画像データによって示される被写体像のコントラストが最大となるようにレンズの位置を設定する、所謂ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式により合焦制御（所謂ＡＦ制御）を行う。
【００７３】
一方、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、図４に示すように、ＣＣＤ１８によって得られた画像データ（本実施の形態では、高感度データ）により示される被写体像を水平方向及び垂直方向に複数の領域に分割し（ここでは縦方向に８分割、横方向に８分割の合計６４分割。）、当該画像データによって得られる被写体像の明るさを示す測光値をそれぞれの分割領域毎に検出することができる。
【００７４】
さらに、デジタルカメラ１０では、図４に示すように、被写体像の中央部（同図の太枠内）に位置する分割領域に大きな重み（同図では「６４」。）を付加し、被写体像の外周部に近い分割領域ほど重みを小さくして（外周に接する分割領域では「１」。）被写体全体としての測光を行う中央重点測光方式と、被写体像の中央部の分割領域のみに重みを付加し、その他の分割領域の重みを「０」として測光を行うスポット測光方式と、全ての分割領域の重みを同一として測光を行う平均測光方式と、の何れかの測光方式によって被写体像の明るさを示す測光データを取得することができる。
【００７５】
なお、デジタルカメラ１０では、これら３種類の測光方式のうち、何れか１つの測光方式が予めユーザによってカメラ操作部８４の操作により選択されるようになっており、ＣＰＵ６２では、予め選択されている測光方式により被写体像全体としての測光データを導出し、導出した測光データに応じてシャッタースピード及び絞りの状態を設定する露出制御（所謂ＡＥ制御）を行う。
【００７６】
ここで、本実施の形態に係るＣＣＤ１８の構造について説明する。ＣＣＤ１８には、図５に示すようなハニカムＣＣＤを採用することができる。
【００７７】
このＣＣＤ１８の撮像部は、図５に示すように、１画素の１色について１つずつ割り当てられると共に、所定の配列ピッチ（水平配列ピッチ＝Ｐｈ（μｍ）、垂直配列ピッチ＝Ｐｖ（μｍ））で、かつ隣接する受光素子ＰＤ１が垂直方向及び水平方向にずらされて２次元配置された複数の受光素子ＰＤ１と、この受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰを迂回するように配置され、かつ受光素子ＰＤ１からの信号（電荷）を取り出して垂直方向に転送する垂直転送電極ＶＥＬと、垂直方向最下に位置する垂直転送電極ＶＥＬの垂直方向下側に配置され、垂直転送電極ＶＥＬから転送されてきた信号を外部へ転送する水平転送電極ＨＥＬと、を備えている。なお、同図に示す例では、開口部ＡＰを八角形のハニカム形状に形成している。
【００７８】
ここで、水平方向に直線状に並んで配置された複数の垂直転送電極ＶＥＬにより構成される垂直転送電極群には、各々垂直転送駆動信号Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８の何れか１つを同時に印加することができるように構成されている。なお、同図に示す例では、１段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ３が、２段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ４が、３段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ５が、４段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ６が、５段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ７が、６段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ８が、７段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ１が、８段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ２が、各々印加できるように構成されている。
【００７９】
一方、各受光素子ＰＤ１は隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対し転送ゲートＴＧを介して電気的に接続されるように構成されている。同図に示す例では、各受光素子ＰＤ１が右下に隣接する垂直転送電極ＶＥＬに転送ゲートＴＧを介して接続されるように構成されている。
【００８０】
なお、同図において‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは赤色の光を透過する色分離フィルタ（カラーフィルタ）で覆われており、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは緑色の光を透過する色分離フィルタで覆われており、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは青色の光を透過する色分離フィルタで覆われている。すなわち、‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１は赤色光を、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１は緑色光を、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１は青色光を、各々受光し、受光した光量に応じたアナログ信号を各々出力する。
【００８１】
ＣＣＤ１８は、更に、上述の受光素子ＰＤ１に比較して低感度な受光素子ＰＤ２を備えている。受光素子ＰＤ２は図５に示される如く、複数の受光素子ＰＤ１間に設けられている。この受光素子ＰＤ２も受光素子ＰＤ１と同様に、その前面に受光素子ＰＤ１の開口部より面積が小さい開口部ＡＰが形成され、隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対して転送ゲートＴＧにより電気的に接続されている。また、この受光素子ＰＤ２には、その前面に形成された開口部ＡＰに、受光素子ＰＤ１と同様にＲ、Ｇ、Ｂ何れかのカラーフィルタが装着されている。このように、受光素子ＰＤ２の受光面積（開口部ＡＰの開口面積）を受光素子ＰＤ１の受光面積より小さくしているので、受光素子ＰＤ１に比較して低感度なＲ、Ｇ、Ｂ信号が得られる。
【００８２】
なお、受光素子ＰＤ２の転送ゲートＴＧが接続される電極は、隣接する受光素子ＰＤ１の転送ゲートＴＧが接続される電極とは異なるように設けられている。
また、本実施の形態においては、先に受光素子ＰＤ１の電荷を読み出してから受光素子ＰＤ２の電荷を読み出すようにしている。
【００８３】
以下、このような構成のデジタルカメラ１０の撮影時における作用を説明する。
【００８４】
まず、光学レンズ１２、絞り１４、及びシャッタ１６を通過した被写体像を示す入射光は、ＣＣＤ１８の感度の異なる受光素子ＰＤ１及びＰＤ２の双方により受光され、被写体像を示すアナログ画像信号としてアナログ信号処理部２０に出力される。
【００８５】
アナログ信号処理部２０は、ＣＣＤ１８から入力された高感度及び低感度の双方のアナログ画像信号に対して所定のアナログ信号処理を施す。これらのアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２２により各々高感度データ及び低感度データに変換される。Ａ／Ｄ変換器２２から出力された高感度データ及び低感度データは、デジタル信号処理回路３４及び制御回路６０に入力される。
【００８６】
制御回路６０では、Ａ／Ｄ変換器２２から入力された高感度データ及び低感度データがＲＡＭ６６に記憶されると共に、当該高感度データ及び低感度データに基づいて高感度データ及び低感度データの各々のホワイトバランスを制御するためのゲイン値Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇが導出され、対応する高感度側ＷＢ調整処理回路７２及び低感度側ＷＢ調整処理回路７４に出力される。
【００８７】
一方、デジタル信号処理回路３４に入力された高感度データ及び低感度データは、高感度側ＷＢ調整処理回路７２及び低感度側ＷＢ調整処理回路７４により、制御回路６０から入力されたゲイン値を用いてホワイトバランス調整が行われ、更に高感度側γ処理回路７６及び低感度側γ処理回路７８によりそれぞれガンマ補正処理が行われて合成処理回路８０に出力される。そして、合成処理回路８０では、入力された高感度データ及び低感度データが対数加算方式を用いて前述のように合成され、これによって得られた合成データがメモリ４８に格納される。
【００８８】
また、表示制御部５２は、メモリ４８に記憶された各種処理後の合成データを用いたＬＣＤ８２への画像表示のための処理を実行する。
【００８９】
ここで、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、ユーザが被写体を撮影するためにカメラ操作部８４のシャッタスイッチを半押しすると、ＣＰＵ６２において撮影処理プログラムが実行される。
【００９０】
図６は、当該撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、以下、同図を参照して本実施の形態に係る撮影処理について説明する。なお、ここでは、露出制御に適用される測光方式がユーザによって予め選択されているものとして説明する。
【００９１】
まず、ステップ１００では、ＣＣＤ１８により取得された画像データ（ここでは、高感度データ）によって示される被写体像のコントラストが最大となるようにレンズの位置を決定するＡＦ制御を行う。
【００９２】
次のステップ１０２では、スポット測光方式による測光データ（以下、「ＥＶ＿ｓ」という。）と、中央部を除く分割領域（図４の太枠の外側に位置された分割領域）全体としての測光データ（以下、「ＥＶ＿ｂ」という。）とを取得し、その後にステップ１０４に移行してＥＶ＿ｂとＥＶ＿ｓの差（以下、「ΔＥＶ」という。）を導出する。なお、ＥＶ＿ｂは、中央部を除く各分割領域の測光データの平均値として導出する。
【００９３】
その後、ステップ１０６では、ΔＥＶが所定値以上であるか否かを判定する。
当該判定が否定判定の場合は、逆光での撮影（ＣＣＤ１８による撮像）ではないものと判断してステップ１０８に移行して通常の撮影処理を実行し、その後に本撮影処理プログラムを終了する。
【００９４】
なお、逆光での撮影か否かを判定するための上記所定値は、中央部の分割領域と、中央部の分割領域を除く分割領域についての測光データの差ΔＥＶが当該所定値以上であれば被写体像に黒つぶれが発生するものと見なすことのできる値として、デジタルカメラ１０を用いた実機による実験や、デジタルカメラ１０の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値等を適用することができる。
【００９５】
一方、ステップ１０６で肯定判定された場合は、ステップ１１０に移行してユーザにより、「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定されているか否かを判定する。当該判定が否定判定である場合、撮影時にストロボ８９を発光させて被写体の明るさを増加させるものと判断し、ユーザによって予め選択された測光方式によって通常のＡＥ制御を行い、その後にステップ１２２に移行する。
【００９６】
また、ステップ１１０において肯定判定された場合、ストロボ８９が発光されることはなく、被写体の明るさを増加させることはできないものと判断し、ステップ１１４に移行して、露出制御に適用する測光方式としてユーザによって予め選択された測光方式が「スポット測光方式」であるか否かを判定し、当該判定が否定判定の場合は測光方式を切換える必要があると判断してステップ１１６に移行し、露出制御に適用する測光方式を「スポット測光方式」に強制的に切換え、その後にステップ１１８に移行する。一方、ステップ１１４で肯定判定となった場合には、上記ステップ１１６の処理を実行することなくステップ１１８に移行する。
【００９７】
ステップ１１８では、スポット測光方式により測光データＥＶ＿ｓを取得する。そして、次のステップ１２０では、取得したＥＶ＿ｓに応じてシャッタスピード及び絞りを設定することによりＡＥ制御を行い、その後にステップ１２２に移行する。
【００９８】
以上の処理により、逆光での撮影時で、かつストロボ強制ＯＦＦモードが設定されておらず、ストロボ８９が発光される条件となっている場合には、当該ストロボ８９の発光によって主要被写体の明るさが増加するため、主要被写体の黒つぶれは発生しないものと見なして、ユーザにより設定された測光方式にて通常通りにＡＥ制御を行う。
【００９９】
一方、逆光での撮影時で、かつストロボ８９が発光されない条件となっている場合には、強制的にスポット測光方式に切換え、一般に被写体像の中央部に位置される主要被写体の明るさに応じたＡＥ制御を行うことにより、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしている。これによって、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【０１００】
ステップ１２２では、シャッタスイッチが半押し状態から全押し状態に移行されたか否かを判定し、否定判定である場合はステップ１２４に移行して、シャッタスイッチがオフ状態とされたか否かを判定する。当該判定が肯定判定の場合は、ユーザによる撮影が中止されたものと判断して本撮影処理プログラムを終了し、当該判定が否定判定の場合は上記ステップ１２２に戻る。
【０１０１】
一方、ステップ１２２で肯定判定となった場合にはユーザによって撮影が指示されたものと判断してステップ１２６に移行し、ユーザによって「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定されているか否かを判定する。そして、当該判定が肯定判定の場合はステップ１２８に移行して、ΔＥＶに応じて上述した合成データのダイナミックレンジを決定する係数（以下、「合成に関する係数」という。）である閾値ｔｈ及びゲインｐの少なくとも一方を設定し、その後ステップ１４４に移行する。
【０１０２】
なお、上記閾値ｔｈ及びゲインｐの設定は、被写体の明るさの増加の度合いを示すΔＥＶが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように設定する。
【０１０３】
すなわち、本撮影処理では、逆光での撮影時で、かつユーザにより「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定されている場合、ユーザによって予め選択された測光方式にかかわらず、スポット測光方式により露出制御を行い、被写体の明るさを増加させて中央部の主要被写体を黒つぶれさせることなく撮影できるようにすると共に、被写体の明るさの増加の度合い（ここでは、ΔＥＶ）に応じて閾値ｔｈ及びゲインｐを設定してダイナミックレンジを拡大することにより、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できるようにしている。
【０１０４】
一方、ステップ１２６で否定判定となった場合にはステップ１３０に移行し、この時点でのスポット測光による測光データＥＶ＿ｓ１を取得し、その後にステップ１３２に移行してストロボ８９を発光させ、次のステップ１３４でストロボ８９を発光させたときのスポット測光による測光データＥＶ＿ｓ２を取得する。
【０１０５】
なお、合成処理回路８０では、ストロボ８９を発光させた状態でＣＣＤ１８を介して取得されたガンマ補正処理後の高感度データ及び低感度データを、内蔵された不図示のメモリの所定領域に記憶しておく。
【０１０６】
次のステップ１３６では、ストロボ８９の発光の前後でのスポット測光による測光データの変化量Ｘ（＝ＥＶ＿ｓ２−ＥＶ＿ｓ１）を導出し、その後にステップ１３８に移行して、被写体の明るさが所定量を超えて増加したか否かを判断すべく、変化量Ｘが所定値を超えているか否かを判定する。
【０１０７】
なお、上記所定値は、変化量Ｘが当該所定値を超えていれば、ストロボ８９からの光が主要被写体に十分に照射されているものと見なすことのできる値として、デジタルカメラ１０を用いた実機による実験や、デジタルカメラ１０の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値等を適用することができる。
【０１０８】
ステップ１３８で否定判定となった場合、ストロボ８９からの光が主要被写体に十分には照射されていないものと見なしてステップ１４０に移行し、閾値ｔｈ及びゲインｐの少なくとも一方を、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとするように予め定められた最小値に設定し、その後にステップ１４４に移行する。なお、上記最小値は、上述した高感度データ及び低感度データの飽和比等により決定されるものである。
【０１０９】
一方、ステップ１３８で肯定判定となった場合には、ストロボ８９からの光が主要被写体に十分に照射されているものと見なしてステップ１４２に移行し、閾値ｔｈ及びゲインｐを、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように予め定められた中間値に設定した後にステップ１４４に移行する。
【０１１０】
なお、上記中間値は、閾値ｔｈ及びゲインｐが当該中間値であれば被写体像を示すために充分なダイナミックレンジとなり、被写体に白とびが発生しないと見なすことのできる値として、デジタルカメラ１０を用いた実機による実験や、デジタルカメラ１０の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値等を適用することができる。
【０１１１】
すなわち、本撮影処理では、逆光での撮像であると判断されたとき、強制的にストロボ８９が発光されるようにしている。これによって、ストロボ８９からの発光光が主要被写体に照射されることにより、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像することが可能となる。
【０１１２】
しかしながら、このとき、主要被写体にストロボ光が十分に照射されていない場合には、逆光での撮像時においてはコントラストが高い（主要被写体と他の領域との間の明るさの差が大きい）状態のまま撮像されることになるので、合成データにおけるダイナミックレンジを可能な限り拡大することが好ましい。
【０１１３】
このため、本撮影処理では、ストロボ８９の発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、主要被写体にストロボ光が十分に照射されていないものと見なして、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定しており、これによって、主要被写体の黒つぶれの発生を抑制しつつ、主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止するようにしている。
【０１１４】
一方、主要被写体にストロボ光が十分に照射されている場合には、主要被写体の明るさは増加するものの、被写体像全体の明るさが増加するのではないため、主要被写体以外の領域において白とびが発生する可能性は低く、ダイナミックレンジを必要以上に拡大させないことが好ましい。ダイナミックレンジを必要以上に拡大させることは、合成データにおける階調数が多くなり過ぎてしまい、合成情報にノイズが発生し易くなるためである。
【０１１５】
このため、本撮影処理では、ストロボ８９の発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベルを超えた場合には、主要被写体にストロボ光が十分に照射されているものと見なして、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定するようにしている。
【０１１６】
ステップ１４４では、設定した閾値ｔｈ及びゲインｐを合成処理回路８０に出力し、その後にステップ１４６に移行し、合成処理回路８０に対して上記不図示のメモリに記憶しておいた高感度データ及び低感度データを閾値ｔｈ及びゲインｐを用いて合成させてメモリ４８に記憶させた後、記録制御部５０に対してメモリ４８に記憶された合成データを記録メディア８６へ記憶させることにより撮影を行い、本撮影処理プログラムを終了する。
【０１１７】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、ＣＣＤ１８により取得された画像データに基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定する（ここでは、スポット測光方式への強制的な切換え）と共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように感度の異なる画像データ（高感度データ及び低感度データ）を合成するときに用いられる係数（閾値ｔｈ及びゲインｐ）を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【０１１８】
また、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、逆光での撮像であると判断されたとき、ＡＥ制御で適用される測光方式を、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果が用いられるスポット測光方式に強制的に切換えることにより、逆光時の撮像であるため著しく暗い状態となっている主要被写体の明るさが適正となるようにＡＥ制御を行ない、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしているので、測光方式の切換えのみにより容易に逆光での撮像時における主要被写体の黒つぶれの発生を防止することができる。
【０１１９】
さらに、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、逆光での撮像であるときにストロボ８９を強制的に発光させることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定すると共に、当該ストロボ８９の発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定し、他の場合には、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【０１２０】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、逆光での撮影であると判断され、かつユーザによって「ストロボ強制ＯＦＦモード」が設定されている場合、測光方式をスポット測光方式としてＡＥ制御を行うと共に、閾値ｔｈ及びゲインｐをΔＥＶに応じて設定する場合の形態について説明したが、本第２の実施の形態では、ユーザによって予め設定された測光方式による測光結果を、スポット測光方式による測光結果に応じて補正すると共に、当該補正による被写体の明るさの増加の度合いに応じて閾値ｔｈ及びゲインｐを設定する場合の形態について説明する。
【０１２１】
なお、本第２の実施の形態に係るデジタルカメラは、その構成及び作用が上記第１の実施の形態に係るデジタルカメラ１０（図１参照。）と同一であるので、ここではその説明を省略する。
【０１２２】
図７は、本第２の実施の形態に係る撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、以下、同図を参照して本第２の実施の形態に係るデジタルカメラ１０の撮影処理について説明する。なお、同図において、図６と同一の処理を行うステップについては同一のステップ番号を付してその説明を省略する。
【０１２３】
本実施の形態では、撮影処理において逆光での撮影（ＣＣＤ１８による撮像）であると判断され、ステップ１１０で肯定判定となった場合には、ユーザによりストロボ８９の発光が禁止されているため、測光データを補正して被写体の明るさを増加させるべく、ステップ１１５に移行する。
【０１２４】
このステップ１１５では、ユーザにより予め選択された測光方式にて測光データ（以下、「ＥＶ＿ｓｅｔ」という。）を取得し、次のステップ１１７では、取得したＥＶ＿ｓｅｔと、スポット測光方式による測光データであるＥＶ＿ｓの差（以下、「ΔＥＶ＿ｓ」という。）を導出する。
【０１２５】
次のステップ１１９では、ΔＥＶ＿ｓ及び補正係数ａを用いて、次の（５）式に示すようにＥＶ＿ｓｅｔを補正して、実際にＡＥ制御に用いる測光データであるＥＶ＿ｃを導出する。
【０１２６】
【数５】
なお、補正係数ａは、予め定められた範囲内の値であり（本実施の形態では、０＜ａ≦１）、この補正係数ａは、ユーザにより逆光補正の度合いを示す条件として予め設定されるようになっている。
【０１２８】
このようにしてＥＶ＿ｃが導出されるとステップ１２１に移行して、導出したＥＶ＿ｃに基づき、シャッタスピード及び絞りを設定することによりＡＥ制御を行った後、ステップ１２２に移行する。
【０１２９】
ここで、上記（５）式を用いてＥＶ＿ｓｅｔを補正し、当該補正により得られたＥＶ＿ｃを適用してＡＥ制御を行う場合、補正係数ａの値が大きくなるほど被写体の明るさの増加の度合いが大きくなる。例えば、補正係数ａが「１」である場合、ＥＶ＿ｃ＝ＥＶ＿ｓとなり、スポット測光方式による測光結果と一致し、中央部の被写体の明るさを基準としてＡＥ制御が行われ、上記第１の実施の形態の撮影処理におけるＡＥ制御と同様の効果が得られる。また、補正係数ａが「１」よりも小さい場合には、スポット測光方式によるよりも中央部の被写体の明るさの増加の度合いは少なくなるものの、中央部以外の被写体についての白とびの発生は、より抑制することができる。
【０１３０】
その後、ステップ１２６で肯定判定された場合はＥＶ＿ｃに基づいてＡＥ制御が行われたものとしてステップ１２９に移行し、上記測光データの補正量（ａ×ΔＥＶ＿ｓ）に応じて閾値ｔｈ及びゲインｐを設定し、被写体の明るさの増加の度合いに応じてダイナミックレンジを拡大する。
【０１３１】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、ＣＣＤ１８により取得された画像データに基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定する（ここでは、スポット測光方式への強制的な切換え）と共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように感度の異なる画像データ（高感度データ及び低感度データ）を合成するときに用いられる係数（閾値ｔｈ及びゲインｐ）を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【０１３２】
また、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、逆光での撮像であると判断されたとき、分割測光による測光結果が、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果（スポット測光方式による測光結果）に応じて補正されることにより、被写体全体としての明るさが逆光でないときより増加するようにしているので、測光結果の補正のみにより容易に逆光での撮像時における主要被写体を黒つぶれの発生を防止することができる。
【０１３３】
さらに、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０によれば、逆光での撮像であるときにストロボ８９を強制的に発光させることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定すると共に、当該ストロボ８９の発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定し、他の場合には、ダイナミックレンジが上記上限レンジよりも狭くなるように閾値ｔｈ及びゲインｐを設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる。
【０１３４】
なお、第２の実施の形態では、撮影処理において測光データを補正するための補正係数ａの範囲が（０＜ａ≦１）である形態について説明したが、本発明はこれに限らず、補正後の測光データＥＶ＿ｃが、これに基づき露出状態を設定できる範囲であれば、ａ＞１としてもよい。
【０１３５】
また、上記各実施の形態では、合成前にホワイトバランス調整及びガンマ補正を高感度データ及び低感度データのそれぞれに対して行い、その後に対数加算方式により合成処理する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、合成処理回路によってＡ／Ｄ変換器から入力された高感度データ及び低感度データを、ホワイトバランス調整やガンマ補正を行う前に合成する形態とすることもできる。
【０１３６】
図８は、この形態に係るデジタル信号処理部３４Ｂの構成を示している。デジタル信号処理回路３４Ｂは、合成手段としての合成処理回路４０と、Ｋｎｅｅ処理回路４２と、ホワイトバランス（ＷＢ）調整回路４４と、ガンマ処理回路４６と、メモリ４８と、記録制御部５０と、表示制御部５２と、を含んで構成されている。
【０１３７】
図８の構成によれば、合成処理回路４０では、Ａ／Ｄ変換器２２から入力された高感度データ及び低感度データを、真数加算方式を用いて次の（６）式に示すように合成する。
【０１３８】
【数６】
ここで、Ｓは、高感度信号と低感度信号の比（感度比）を示すものであり、その値は１以上となる。ｔｈは、画像形成において合成データｄａｔａの合成開始レベルを示す閾値である。また、ｈｉｇｈは、高感度データの値であり、ｗｈは、高感度データの重みを示す値である。ｌｏｗは、低感度データの値であり、ｗｌは、低感度データの重みを示す値である。なお、上記（６）式を簡略化するために、本実施の形態では、重みｗｈと重みｗｌの合計値を１とするものとされている。
【０１４０】
なお、上記閾値ｔｈは、高感度データにより示される階調値が当該値未満であれば当該高感度データにより示される被写体像に白とびが発生しないと見なすことのできる値として、実際のＣＣＤ１８を用いた実験や、ＣＣＤ１８の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値等を適用する。
【０１４１】
図９は、このとき、合成処理回路４０によって、被写体からの光を受光して得られた高感度データと、その高感度データに低感度データを上述のように合成して得られた合成データとの関係を示した図である。図中の細線が合成前の高感度データであり、太線が合成処理により得られた合成データである。また、被写体輝度において、Ｘ１は合成処理を行わない場合に表現可能な被写体輝度の最大値を示しており、Ｘ２は合成後に表現可能となった被写体輝度の最大値を示している。この場合の撮影対象である被写体の輝度Ｘ２はＸ１のレベルより高い。なお、本図は、Ｒ、Ｇ、Ｂ何れか１色についてのデータを示している。
【０１４２】
図から明らかなように、上述した合成処理により表現可能な被写体輝度のレベルはＸ１からＸ２まで拡大されている。このため、被写体がＸ１のレベルより高い輝度を有する場合には、合成処理を施すことにより好適にダイナミックレンジが拡大され、表現可能な領域を拡大することができる。
【０１４３】
そして、この場合、低輝度データの重みｗｌの値が大きくなるほどダイナミックレンジは拡大されることになる。従って、この場合は、図６に示される撮影処理のステップ１２８、１４０及び１４２と、図７に示される撮影処理のステップ１２９、１４０及び１４２における閾値ｔｈ及びゲインｐの設定に代えて、重みｗｌの値を設定することになる。
【０１４４】
そして、設定された重みｗｌを適用して合成処理回路４０により得られた合成データはＫｎｅｅ処理回路４２に出力され、Ｋｎｅｅ処理回路４２での予め設定されたＫｎｅｅ特性に応じた処理後、ＷＢ調整処理回路４４及びガンマ処理回路４６で所定の処理が行われた後、メモリ４８の所定領域に記憶される。
【０１４５】
そして、表示制御部５２は、メモリ４８に記憶された各種処理後の合成データを用いたＬＣＤ８２への画像表示のための処理を実行する。また、記録制御部５０は、カメラ操作部８４のシャッタスイッチが全押しされたときに制御回路６０から入力された指示信号に応じて、メモリ４８に記憶された合成データの記録メディア８６への記録を行う。これによって撮影がなされる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【０１４６】
また、上記各実施の形態では、高感度の受光素子ＰＤ１と低感度の受光素子ＰＤ２の各々を設け、高感度信号及び低感度信号を得る例について説明したが、図１０に示されるように、１つの受光素子ＰＤの受光領域をチャネルストッパ９４により高感度の受光を行う受光面積が広い高感度受光領域９２と低感度の受光を行う受光面積が狭い低感度受光領域９０とに分割し、それぞれの領域により高感度信号及び低感度信号が得られるような構成としてもよい。なお、受光素子ＰＤにはチャネルストッパ９４が設けられているため、高感度で受光された信号と低感度で受光された信号とが混合されずに、双方の信号を別々に受光することができる。
【０１４７】
また、上記各実施の形態で説明した撮影処理プログラム（図６及び図７参照）の処理の流れは一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【０１４８】
また、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の構成（図１参照）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【０１４９】
更に、本発明は上記デジタルカメラに限られるものではなく、様々な撮像装置に適用可能である。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮像素子により取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断し、逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定すると共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように感度の異なる画像情報を合成するときに用いられる係数を設定しているので、逆光での撮像時においても主要被写体を黒つぶれすることなく撮像でき、かつ主要被写体以外の領域における白とびの発生を防止できる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る（２）式において、ゲインｐによりダイナミックレンジが変化する様子を示す光量対合成データ（最終画像８ｂｉｔＱＬ）のグラフである。
【図３】実施の形態に係る（２）式の説明に供するグラフである。
【図４】実施の形態に係るデジタルカメラで適用されている測光方式のうち、中央重点測光方式での各分割領域の重みを示す模式図である。
【図５】実施の形態に係るデジタルカメラで適用されているＣＣＤの構成を示す概略図である。
【図６】第１の実施の形態に係る撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態に係る撮影処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】デジタル信号処理回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図９】合成前の高感度データと、合成処理されて得られた合成データとの関係を示すグラフである。
【図１０】高感度と低感度の信号の双方を受光することができる受光素子が設けられたＣＣＤの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ デジタルカメラ
１８ ＣＣＤ（撮像素子）
６２ ＣＰＵ（逆光判断手段、条件設定手段、係数設定手段、露出制御手段）
８０ 合成処理回路（合成手段）
８９ ストロボ
Claims (5)
- 被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像情報を取得する複数の第１受光素子と、前記被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像情報を取得する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子と、
前記第１画像情報と前記第２画像情報とを予め設定された係数に応じてダイナミックレンジが変化されるように合成して合成情報を生成する合成手段と、
前記撮像素子によって取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断する逆光判断手段と、
前記逆光判断手段により逆光での撮像であると判断されたとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定する条件設定手段と、
前記逆光判断手段により逆光での撮像であると判断されたとき、前記条件設定手段による被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数を設定する係数設定手段と、を含む撮像装置。 - 前記第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じて露出制御を行う露出制御手段をさらに含み、
前記条件設定手段は、前記露出制御手段で適用する前記分割測光を、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果を用いるものとすることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定する請求項１に記載の撮像装置。 - 前記第１画像情報を用いた分割測光による測光結果に応じて露出制御を行う露出制御手段をさらに含み、
前記条件設定手段は、前記分割測光による測光結果を、被写体像の中央部が含まれ、かつ外周部が除かれた所定分割領域のみの測光結果に応じて補正することで被写体の明るさが他のときより増加するように設定する請求項１に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボをさらに含み、
前記条件設定手段は、前記ストロボを発光させることで被写体の明るさが他のときより増加するように設定し、
前記係数設定手段は、前記ストロボの発光による被写体の明るさの増加の度合いが所定レベル以下である場合は、前記ダイナミックレンジが予め定められた上限レンジとなるように前記係数を設定し、他の場合には、前記ダイナミックレンジが前記上限レンジよりも狭くなるように前記係数を設定する
請求項１に記載の撮像装置。 - 被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像情報を取得する複数の第１受光素子と、前記被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像情報を取得する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子と、前記第１画像情報と前記第２画像情報とを予め設定された係数に応じてダイナミックレンジが変化されるように合成して合成情報を生成する合成手段と、を含む撮像装置の撮影条件設定方法であって、
前記撮像素子によって取得された画像情報に基づいて逆光での撮像か否かを判断し、
逆光での撮像であると判断したとき、被写体の明るさが他のときより増加するように予め定められた条件を設定すると共に、このときの被写体の明るさの増加の度合いが大きくなるほど前記ダイナミックレンジが拡大されるように前記係数を設定する、撮影条件設定方法。
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