JP2005143019A

JP2005143019A - カメラ

Info

Publication number: JP2005143019A
Application number: JP2003379958A
Authority: JP
Inventors: Saori Shimizu; さおり清水; Osamu Nonaka; 修野中
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02

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ると共に、描写性にも優れたカメラを提供することである。
【解決手段】一対のセンサアレイ３２ａ、３２ｂにより被写体１０の明るさが測定され、その測定結果に従った露光量にて上記被写体１０の像信号が撮像部１２にて形成される。そして、撮像部１２の信号の変化が、画像処理部１５によって所定の階調変化の画像信号に変換され、上記画像信号の変換時の特性が撮影制御スイッチ３５で切り替え操作される。この切り替え操作状態に従って、画像処理部１５及びＣＰＵ２３により上記露光量が切り替え制御される。
【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、デジタルカメラに於いては、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。

そのため、例えば、コントラストモードに応じてγ変換を設定可能なカメラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このγ変換とは、画像の明暗のうち、どの部分を強調するかを調整する技術である。
特開平６−３０２７２号公報

しかしながら、γ変換だけによって画質の好感度が必ずしも高まるわけではなく、その画像の像分布の特性によって、効果がある場合とない場合がある。つまり、γ変換に合わせて、露出制御を切り替えることによって、より効果的な描写を得ることが可能となるわけである。

本発明は上記実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ると共に、描写性にも優れたカメラを提供することを目的とする。

すなわち、請求項１に記載の発明は、専用の測光素子により被写体の明るさを測定する測光手段と、上記測光手段の出力結果に従った露光量にて上記被写体の画像信号を形成する撮像手段とを備えたカメラに於いて、上記撮像手段により得られた画像信号を所定の階調に変換する変換手段と、上記変換の特性を切り替える切り替え手段と、上記切り替えられた変換の特性に従って、上記露光量を補正する露出補正手段と、を具備することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、被写体までの距離を測定する測距手段と、上記測距手段の出力に従ってストロボ発光量を決定し上記被写体の画像信号を形成する手段を有するカメラに於いて、上記撮像手段により得られた画像信号を所定の階調に変換する変換手段と、上記変換の特性を切り替える切り替え手段と、上記切り替えられた変換の特性に従って、上記ストロボ発光光量を補正するストロボ光補正手段と、を具備することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、ストロボ手段と、撮像手段とを有するカメラに於いて、ストロボ露出時のストロボ発光量を決定するために、上記ストロボ手段の露出に先立って該ストロボ手段を発光させる発光制御手段と、上記露出後の撮像手段により得られた画像信号を所定の階調に変換する変換手段と、上記変換の特性を切り替える切り替え手段と、上記切り替えられた変換の特性に従って、上記ストロボ発光量を補正するストロボ光補正手段と、を具備することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記露出補正手段は、上記切り替え手段、上記測光手段、上記撮像手段の少なくとも何れか１つの特性に応じて補正量を変更することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、被写体を撮影して該被写体の画像信号を作成する撮像手段と、上記撮像手段により得られた画像信号を、所定の階調に変換する変換手段と、上記変換の特性を切り替え操作する操作手段と、上記切り替えられた変換の特性に従って露光量を制御する露出制御手段と、を具備することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明に於いて、被写体の輝度を測定する測光手段を更に具備し、上記撮像手段は、上記測光手段で得られた測光値に基づいた露光量にて上記被写体の像信号を形成することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明に於いて、被写体に対して補助光を発光する発光手段を更に具備し、上記露出制御手段は、上記操作手段の操作状態に基づいて上記発光手段の発光量を制御することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の発明に於いて、被写体の距離を測定する測距手段を更に具備し、上記撮像手段は、上記測距手段で得られた出力に基づいた露光量にて上記被写体の像信号を形成することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明に於いて、被写体に対して補助光を発光する発光手段を更に具備し、上記露出制御手段は、上記操作手段の操作状態に基づいて上記発光手段の発光量を制御することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項６に記載の発明に於いて、被写体に対して補助光を発光する発光手段と、上記発光手段の本発光時の発光量を決定するために、該本発光に先立って上記発光手段を予備発光させる発光制御手段と、を更に具備し、上記露出制御手段は、上記操作手段の操作状態に基づいて上記発光手段の発光量を制御することを特徴とする。

本発明は、背景と主被写体との間に大きな輝度差があるような困難なシーンである場合に於いても、露出補正を加味することで最適な画像処理を施し、主被写体と背景とを共に自然な発色の写真画像を得ることができる。

尚、ＪＰＥＧ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、圧縮前の画像に於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、階調表現を最適化し、描写特性に優れた画像を得ることのできるカメラを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。

図１に示されるカメラ１に於いて、被写体１０の像は、撮像レンズ１１を介して撮像手段でありＣＣＤ等から成る撮像部１２に入射される。この撮像部１２にて、入射された被写体１０の像が３種の色成分（例えば、ＲＧＢ成分）に分けて積分された後、被写体像信号としてアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１３に出力される。このＡ／Ｄ変換部に入力された積分出力は、ここでデジタル量に変換された後、画像処理部１５に出力される。

画像処理部１５は、階調補正（階調変換、ガンマ変換）部１６と、ＲＧＢ信号／ＹＣ信号（ＲＧＢ／ＹＣ）変換部１７と及び輪郭強調部１８とを有して構成されている。そして、この画像処理部１５に入力されたデジタル積分出力（以下、像データと称する）は、先ず、階調補正部１６に於いて階調の補正がなされる。階調補正部１６で階調の補正がなされると、その出力はＲＧＢ信号／ＹＣ信号変換部１７に供給される。ＲＧＢ信号／ＹＣ信号変換部１７では、ＲＧＢ成分の信号で入力されてきた像データが、輝度（Ｙ）信号と色座標（Ｃ_R，Ｃ_B）信号に変換される。そして、このＹＣ成分に変換された信号のうち、輝度信号が輪郭強調部１８に出力され、色座標信号が画像圧縮部１９に出力される。画像圧縮部１９でＪＰＥＧ等の方式で圧縮された画像は、記録部２０に出力されて記録される。

このような一連の画像処理を制御するために、ワンチップマイクロコンピュータ等で構成されるもので、露出補正手段やストロボ光補正手段を構成する演算処理部（ＣＰＵ）２３が設けられている。このＣＰＵ２３により、操作手段であるカメラの撮影制御スイッチ３５等の操作が検出されて、撮影シーケンスが開始されたり、後述するγ変換の特性を切り替える制御が行われる。また、このＣＰＵ２３にて、撮影レンズ１１のピント合わせを行う撮影レンズ駆動（ＬＤ）部２４と、撮像部１２の電荷蓄積時間を制御するシャッタ部２５の制御が行われる。

このＣＰＵ２３には、基線長（視差）Ｂだけ隔てて配置された受光レンズ３１ａ及び３１ｂと、センサアレイ３２ａ及び３２ｂと、Ａ／Ｄ変換部３３とを有して構成される測距装置（測距手段）の出力が供給される。

更に、ＣＰＵ２３と共に発光制御手段を構成するストロボ発光回路２７を介して、発光手段であるストロボ発光部２９が発光制御される。

このような構成のカメラに於いて、被写体１０からの像は、撮像レンズ１１を介して撮像部１２に入射される。そして、この撮像部７にて、入射された被写体１０の像が、上述したＲＧＢ成分に分けて積分され、それぞれの色成分に対応した積分量が、被写体像信号としてＡ／Ｄ変換部１３に出力される。このＡ／Ｄ変換部１３では、入力されてきた積分出力がデジタル量に変換された後、画像処理部１５に出力される。

画像処理部１５に入力された像データは、先ず、階調補正部１６に於いて、いわゆる、ガンマ（γ）変換処理と称される階調の補正がなされる。このγ変換処理とは、入力された像データの階調曲線に於けるγ値を補正して画像の明るさを適性にするものである。この階調補正部１６によって、暗い部分または明るい部分が強調されて、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。

階調補正部１６で階調の補正がなされると、その出力はＲＧＢ信号／ＹＣ信号変換部１７に供給されて、上述したように、ＲＧＢ成分の信号で入力されてきた像データが、輝度（Ｙ）信号と色座標（Ｃ_R，Ｃ_B）信号に変換される。そして、このＹＣ成分に変換された信号のうち、輝度信号が輪郭強調部１８に出力され、色座標信号が画像圧縮部１９に出力される。

輪郭強調部１８では、入力されてきた画像の輪郭部等を強調する輪郭強調処理（シャープネス処理とも称される）が行われる。

このようにして画像処理された画像は、画像処理部１５から画像圧縮部１９に入力される。画像圧縮部１９では、入力されてきた画像がＪＰＥＧ等の方式で圧縮された後、記録部２０にその圧縮された画像が記録する。

以上のようにして、撮影された画像が記録部２０にデジタル的に記録される。このような一連の画像処理は、ＣＰＵ２３によって制御される。

尚、シャッタ部２５がＣＰＵ２３により制御されることによって、撮像部１２に入射される像の電荷蓄積時間が制御される。また、撮影に先立って、ＣＰＵ２３により撮影レンズ１１のピント合わせが、撮影レンズ駆動部２４を介して行われる。

このピント合わせは、Ａ／Ｄ変換部３３の出力を利用して得られた被写体距離データによって行われるようにしてもよい。また、撮影レンズ１１が微小量ずつ変位させられて得られたコントラスト信号に於けるピーク値が、画像処理部１５から得られるようにしてピント合わせが行われるようにしてもよい。

被写体距離の算出は、先ず、基線長Ｂだけ隔てて配置された２つの受光レンズ３１ａ、３１ｂを介して得られた被写体１０の像が、センサアレイ３２ａ、３２ｂ上に結像される。このときの受光レンズ３１ａ、３１ｂの視差に基づいた被写体１０の像の像位置差ｘから、ＣＰＵ２３では三角測距の原理に従って被写体距離が算出される。

また、センサアレイ３２ａ、３２ｂ、及び撮像部１２に結像されて被写体１０の像（以下、像信号と称する）を用いて、被写体１０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。

一般に、被写体１０は確率的に画面内の中央に存在することが多い。したがって、図３（ａ）に示されるような場合は、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於いても像データが低いままならば、低輝度状態と判定可能である。センサアレイ３２ａ、３２ｂ、撮像部１２は、入射された光の明るさが強いほど大きな光電流を発生し、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からである。

更に、図１に於いて、受光レンズ３１ａ、３１ｂ、センサアレイ３２ａ、３２ｂ及びＡ／Ｄ変換部３３から成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することができる。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。

図２は、撮像部のモニタ領域に対応するセンサアレイのモニタ領域の例を示した図である。

図２に於いて、３２ｃはセンサアレイ３２ａ、３２ｂがモニタする領域であり、１２ａは撮像部１２がモニタする領域を示している。この結果、被写体１０が暗い状態である場合や逆光状態である場合には、ストロボ発光回路２７を介してストロボ発光部２９がＣＰＵ２３によって発光制御されて、被写体１０に対する露出が補われる。

次に、図３を参照して、撮影シーンとＢＶ値の特性との関係について説明する。

図３（ａ）は、本発明が想定している撮影シーンの例を示している。主被写体である人物（被写体）１０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）に於いて、例えば、撮影画面縦方向の所定座標ｙ₀の位置においてｘ方向に沿った各ポイントの明るさをモニタした場合に、縦軸にＢＶ値をとって図３（ｂ）に示される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１０に相当する位置が続く。このとき、図３（ａ）に示される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１０の左半分が明るく、屋内に存在する人物１０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場合には、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った。このような状態で上述した輪郭強調処理やγ変換処理が行われると、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て、より不自然な画像となってしまう。

このことを、図４に示されるヒストグラムにより、更に詳しく説明する。

図４（ａ）に於いて、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有する画素が幾つあるのかを度数で示したものである。逆光シーンに於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、中間の明るさのデータを示すものが少ない。したがって、画像に於いて視認できない部分が多い。この図４（ａ）のヒストグラムに対して、γ値が小さくなるように、上述したγ変換処理が行われた場合には、図４（ｂ）に示されるヒストグラムのようになる。

このときのγ変換処理について、図５を参照して説明する。

図５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図である。

つまり、γ値が小さくなる（図５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５ではγ＝１．８）と画像の中の暗い部分はより暗くなり黒く塗りつぶされ、明るい部分に関する変化が強調される。

したがって、図４（ｂ）のヒストグラムに対して、γ値が小さくなるようにγ変換処理が行われた場合には、図４（ａ）のヒストグラムに於ける暗い部分が強調されることによって、その強調され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、元々信号量が少なく、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、いわゆる「階調飛び」が生じてしまうことにより、処理後の画像が更に悪化してしまうこともある。このような階調飛びを抑えるためには、暗い部分を十分露出させ情報量を増加させる必要がある。

そこで、本実施形態では、図３（ａ）に示されるような撮影シーンで露出補正を加えたり、ストロボ発光部２９を発光させることにより、図３（ａ）に示されるような撮影シーンであっても、図３（ｃ）に示されるような画像、つまり、図６に示されるような、背景も重視し、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。

すなわち、図３（ｂ）に示されるような大きな輝度差を有する輝度分布、または、図４（ａ）に示されるようなヒストグラムが、上記センサアレイ３２ａ、３２ｂまたは撮像部１２から得られた場合、露出量を減らしストロボ光を照射させる。

また、風景を重視したい場合には、図３（ｄ）に示されるような輝度にして、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）に示されるようになり、ストロボ発光部２９による補助光によって中間的な明るさが図３（ｄ）の矢印Ａ₁のように増加するので、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変換処理で明るい部分を強調した処理とし、輪郭強調処理も通常の処理でよい。

更に、風景より室内の描写を大事にするような場合には、図３（ｆ）に矢印Ａ₂で示されるように、露出量を上げて低輝度域の強調をγ変換にて行い、図３（ｅ）に示されるような、室内と人物を綺麗に撮影することができるようにする。

逆に言うと、輝度差が大きい場合に明るい部分の描写性を優先するか、暗い部分の描写性を強調するかによって、γ補正の行い方を変更するような撮影方法があるが、その場合には、併せて露出補正も切り替えることが望ましい。

露出補正を行う場合に露出補正量を算出する際には、例えば、本実施形態の露出制御量を決定するセンサであるセンサアレイ３２ａ、３２ｂの特性と撮像素子（撮像部１２）の特性を、現在設定されているγ変換処理を加味して最適な補正量とすることが望ましい。これは、例えば測光素子の特性と撮像素子の特性である、分光特性や光量に応じた出力特性（リニアリティ）が異なる場合、露出を決定するセンサ３２ａ、３２ｂで決めた露出と最適な露出の差が相違するからである。

本実施形態では、使用しているセンサアレイ３２ａ、３２ｂと撮像素子の設定γに合わせて、図７に示されるような補正値テーブルを有して、露出の補正量を変更するようにしている。これにより、露出を決定するセンサアレイと、撮像素子、及びγ変換特性に応じた最適な露出の写真を得ることができる。例えば、γ変換処理として低輝度強調γが最適な場合には、補正値ａ１として露出を補正する。

図８は、撮像部１２に入射する光の量（露出量）と、その画素の出力の関係を示した特性図である。

露出量が大きくなると、ダイナミックレンジを越えて適性な階調表現が得られないが、露出量が不足すると、半導体の発生するノイズと信号の割合が劣化して、ノイズ領域に入り、画像の質が著しく劣化する。このため、画像信号を所定の適正レベルに入れて収める制御が重要となる。これが露出制御である。

次に、このような制約を前提に、図１の構成のカメラ１のＣＰＵ２３が制御する露出、ストロボの演算制御の動作について、図９のフローチャートを参照して説明する。

先ず、ステップＳ１にて、上述した測距装置により、被写体１０までの距離Ｌが測定される。次いで、ステップＳ２にて、上記距離Ｌに基づいて撮影レンズ１１のピント合わせが撮影レンズ駆動部２４を介して行われる。ステップＳ３では、測距装置（センサアレイ３２ａ、３２ｂ）の出力から、被写体の明るさの測光が可能となる。これにより、続くステップＳ４に於いて、ストロボ発光部２９による発光が必要か否かが判定される。ここで、ストロボ発光部２９の発光が必要でない場合にはステップＳ５へ移行し、必要な場合はステップＳ１２へ移行する。

このステップＳ５では、ユーザにより操作手段３５で切り替え操作されたγ変換の特性が、低輝度強調であるか否かが判定される。低輝度強調がなされている場合はステップＳ６へ移行し、そうでない場合はステップＳ８へ移行する。

ステップＳ６では、すでに露出補正制御がユーザに設定されていて、図８のダイナミックレンジを越える、すなわち飽和状態であるか否かが判定される。ここで、画素出力が飽和していなければ、ステップＳ７へ移行して、露出補正が低輝度強調に対応した露出補正量ａ１だけ補正される。本実施形態では、ａ１分だけプラス（＋）側（露出増加方向）に補正される。これにより、γ変換によって低輝度域が強調されても低輝度域の露出量が増加されるので、ノイズが目立たないようになる。一方、上記ステップＳ６にて、飽和状態である場合は、露出を補正する制御は行われない。

ステップＳ８では、γ補正で高輝度強調の操作がなされているか否かが判定される。ここで、操作手段３５で高輝度強調の切り替え操作がなされている場合はステップＳ９へ移行し、そうでない場合はステップＳ１１へ移行する。ステップＳ１２では、通常γの場合の露出補正量ａ２が設定され、ステップＳ１７へ移行する。

ステップＳ９では、ノイズレベルの判定が行われる。これは、露出量を減少させると、図８のノイズ領域に入ってしまうので、ユーザによって、すでに露出補正がなされていてノイズ領域に到るような状態か否かが判定されるわけである。その結果、ノイズ領域に入っていなければ、ステップＳ１０に移行して、高輝度域のダイナミックレンジオーバを減らして階調が再現できるように、露出補正が露出補正量ａ３だけ補正される。本実施形態では値ａ３分だけマイナス（−）側（露出減少方向）に補正される。一方、ノイズ領域に入ってしまう場合は、露出の補正は行われない。

そして、ステップＳ１７にて、ストロボ発光部２９を使用しない撮影が行われる。

これに対し、ストロボ撮影時には、ステップＳ１２にて、ストロボの発光光量（ガイドナンバ）が、撮影時の撮影レンズ絞りや撮像素子の感度や被写体距離Ｌが加味されて決定される。次いで、ステップＳ１３にて、操作手段３５で設定されたγ変換の特性が低輝度強調か高輝度強調かが判定される。

ステップＳ１３にて、γ補正が低輝度強調にする場合は、図３（ｅ）のような写真にしたい場合であり、暗い方（室内）の背景の露出に露出を合わせたいので、ステップＳ１４に移行してストロボ発光部２９の発光量は減少方向とされる。尚、このとき、上述したステップＳ７と同様に、露出制御が補正されてもよい。そして、ステップＳ１６に移行してストロボ発光撮影が行われる。

一方、上記ステップＳ１３にて、明る過ぎるシーンに合わせて暗い部分を強調する場合（図３（ｃ）及び（ｄ）のような場合）は、ステップＳ１５へ移行して発光光量が増加され、図３（ａ）に示されるようなシーンで人物が窓の外の背景に極力合わせられた明るさにされる。その後、γ補正で高輝度側の階調表現が重視された処理が行われる。このとき、上述したステップＳ１０と同様に、露出補正を補正してもよい。このような制御がなされた後、ステップＳ１６に移行してストロボ撮影が行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ユーザが強調したい明るさに合わせて、階調表現を変更しながら、且つ、それに最適なストロボ光量制御、露出補正を行うので、効果的に描写された画像を得ることができる。また、露出補正量を、図７に示されるように切り替え設定されたγ変換の特性によって変えるようにしたので、更にγ補正に合わせた露出を行うことができる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態は、可動ミラーを有していないコンパクトタイプのカメラを例として説明したが、図１２に示されるような、いわゆる一眼レフレックスタイプのカメラにも容易に、且つ有効に適用が可能である。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。

図１０に於いて、第２の実施形態に於けるカメラ４０は、撮影光学系４１によって導かれた被写体１０の光束は、メインミラー４２で反射されて、フォーカシングスクリーン４３、ペンタゴナルダハプリズム（以下、ペンタプリズムと略記する）４４、接眼レンズ４５を介して撮影者の眼４６に導かれる。また、ペンタプリズム４４の近傍にはファインダ内測光センサ４８が設けられており、当該ファインダ内測光センサ４８からの出力信号は、測光部４９を介して演算制御回路５０へ供給される。

上記メインミラー４２の一部の領域、例えば略中央部近傍の領域は、撮影光学系４１からの光束の一部を透過させ得るように半透過鏡によって構成されている。そして、この半透過鏡で構成される領域に対向する部位には、サブミラー５３が配設されている。このサブミラー５３で反射された光束は、フィールドレンズ５４を透過し、更に光路屈曲鏡５５によってその光路が所定の方向へと折り曲げられた後、再結像レンズ５６を透過して、センサアレイ５７の受光面上に一対の被写体像を結像させる。センサアレイ５７で受光された被写体像は、電気信号に変換されて演算制御回路５０に出力される。

また、メインミラー４２の後方には、撮影光学系４１を通過した被写体１０からの光束は、シャッタ幕５９を経て撮像素子６０に結像される。この撮像素子６０で光電変換された被写体像信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換部６１にて所定の形態のデジタル被写体像信号に変換される。

そして、このＡ／Ｄ変換部６１で変換された被写体像信号は、画像信号処理部６２に出力されて所定の信号処理が行われる。更に、この画像信号処理部６２の出力は、記録媒体部６３に所定の形態で記録されると共に、表示制御部７３を介してカメラ４０の外部に設けられた液晶モニタ７５に、対応した画像として表示可能となっている。それ故、本発明の特徴たるγ補正と露出補正の効果を、この液晶モニタ７５で確認することが可能である。

更に、このカメラ４０は、ストロボ用の測光光学系６５と、ボディ内測光センサ６６と、調光部６７と、レンズ駆動部６９と、ストロボ制御部７１と、ストロボ発光部７２及び指示や条件切り替え等のための操作スイッチ７６とを有して構成されている。

上記メインミラー４２は、撮影光学系４１とシャッタ幕５９との間の空間に設けられている。このメインミラー４２は、当該撮影光学系４１からの入射光束を撮像素子６０側またはファインダ光学系（フォーカシングスクリーン４３、ペンタプリズム４４、接眼レンズ４５等によって構成される）側の何れか一方に導くべく、撮影光学系４１の光軸上から退避する位置と同光軸上に配置される位置との間で移動自在に配設されるものである。

メインミラー４２は、シャッタ幕５９と撮影光学系４１との間の空間において、撮影光学系４１を構成するレンズの中心軸上から退避する位置（以下、退避位置４２ａと称する）とレンズ中心軸上に配置される位置（以下、通常位置４２ｂと称する）との間で回動自在に構成されている。ここで、当該メインミラー４２が通常位置４２ｂに配置されたときには、撮影光学系４１のレンズ中心軸に対して角度略４５度だけ傾いた状態で固定される。この状態において、メインミラー４２の反射面は、ファインダ光学系の側を向くように設定されている。

すなわち、メインミラー４２が通常位置４２ｂにある場合、撮影光学系４１を介して入射された光束は、メインミラー４２で反射されてファインダ光学系に導かれる。ファインダ光学系では、入射された光束をフォーカシングスクリーン４３に於いて光学像として結像させると共に、結像された像をペンタプリズム４４に導く。ペンタプリズム４４は、フォーカシングスクリーン４３を透過した像を接眼レンズ４５方向（すなわち、カメラ４０の後方）へと導くと同時に、像の左右を反転させる。接眼レンズ４５は入射したきた像を拡大する。これにより、撮影者の眼４６は、被写体を観察することができる。

上記ファインダ内測光センサ４８は、ペンタプリズム４４に入射された光束の一部を受光して測光動作に寄与する所定の電気信号を出力するものである。測光部４９は、このファインダ内測光センサ４８からの出力信号を受けて測光動作を行い、被写体の明るさを検出する。この測光部４９の検出結果に基づいて、演算制御回路５０がシャッタ幕５９の露出時間を制御する。

ここで、ファインダ内測光センサ４８は、図１１に示されるように、撮影画面内の所定の受光領域に於いて測光動作を行い得るように形成されている。すなわち、ファインダ内測光センサ４８は、略中央部近傍の所定の領域を測光する受光部４８ａと、略周縁部近傍の所定の領域を測光する受光部４８ｂとから成っており、例えば逆光状態の検出も可能に構成されている。

上記サブミラー５３は、メインミラー４２に折り畳み可能に取り付けられている副反射鏡である。このサブミラー５３は、メインミラー４２が撮影光学系４１の光軸上に配置されているときに、当該メインミラー４２の一部を透過する光束をＡＦ（オートフォーカス）光学系側へと導くものである。

また、サブミラー５３は、メインミラー４２の背面側、すなわち撮像素子６０に対向する側の面に対して、その一端部が所定方向に回動自在となるように軸支されている。これにより、サブミラー５３の反射面は、上述したメインミラー４２の半透過鏡の領域に対向するよう配置される。

つまり、サブミラー５３は、メインミラー４２が通常位置４２ｂに配置されたときに、メインミラー４２に対して、図１０に示されるような所定の角度をなすように配置されている。また、サブミラー５３は、メインミラー４２が退避位置４２ａに配置されたときには、メインミラー４２に対して略平行となる所定の位置に配置される。これにより、メインミラー４２が退避位置４２ａに移動すると、同時にサブミラー５３も撮影光学系４１の光路上から退避する。

メインミラー４２及びサブミラー５３が通常位置にあるときには、撮影光学系４１を透過した入射光束の一部は、メインミラー４２の半透過鏡領域を透過した後、サブミラー５３によって反射される。そして、この反射された光束を受光して視野を分割するフィールドレンズ５４を透過した光束の光路は、光路屈曲鏡５５によって所定の方向へと折り曲げられる。

この光路屈曲鏡５５の反射光束の光路上には、上記再結像レンズ５６が設けられており、当該反射光束を透過させて一対の被写体像を所定の位置に再結像させる。上記センサアレイ５７は、再結像レンズ５６により形成される一対の被写体像を受光して、合焦動作に寄与する所定の電気信号を生成するものである。センサアレイ５７では、受光された被写体像が電気信号に変換されて演算制御回路５０に出力される。これを受けて、演算制御回路５０では、所定の合焦処理が行われる。

ここで、この合焦処理は、一般的に適用されているＴＴＬ位相差検出方式でよい。このＴＴＬ位相差検出方式について簡単に説明する。

この方式に於いて、演算制御回路５０は、レンズ駆動部６９を制御して撮影光学系４１をレンズ光軸方向に移動させながら、センサアレイ５７の出力を監視し、そして、センサアレイ５７から出力される一対の被写体像が所定の位置関係になったときに合焦状態であると判定して、その時点で撮影光学系４１の駆動を停止させる。

上記シャッタ幕５９は、撮像素子６０の受光面側の近傍に配設されているもので、当該撮像素子６０の受光面への露出時間を調節するものである。すなわち、撮像素子６０は、当該シャッタ幕５９が開状態となっている期間のみ、撮影光学系４１からの光束を受光し得るように構成されている。ここで、シャッタ幕自体の構成は、従来の一眼レフレックス方式のカメラに於いて一般的に利用されているものが適用されている。

次に、このシャッタ幕５９の構成について、図１２の概略図を参照して簡単に説明する。

図１２に示されるように、シャッタ幕５９は、先幕５９ａ及び後幕５９ｂの２つの幕部材によって構成されている。通常状態に於いては、先幕５９ａが撮像素子６０の受光面の前面に配置され、当該撮像素子６０の受光面は遮蔽された状態にある。

ここで、露出動作が実行されると、まずメインミラー４２及びサブミラー５３が所定の退避位置４２ａに移動する。この状態で先幕５９ａが図示矢印Ｙ１方向に動き出す。続いて、所定の時間をおいてから後幕５９ｂが図示矢印Ｙ２方向（Ｙ１と同じ方向である）に動き出す。したがって、先幕５９ａと後幕５９ｂとの間には所定の隙間が生じることになる。この隙間寸法を調節する、すなわち先幕５９ａ及び後幕５９ｂの動き出す時間を調節することにより、撮像素子６０への露出時間（つまり、シャッタ速度）を調節するこができる。

また、先幕５９ａの表面には、この先幕５９ａの表面で反射する光束が標準反射率となるように所定のパターンが形成されている。すなわち、先幕５９ａの表面で反射されたストロボ光束は、測光光学系６５を介してボディ内測光センサ６６で受光される。ボディ内測光センサ６６は、この入射された光束を電気信号に変換して調光部６７に出力する。

上記ストロボ用の測光光学系６５は、メインミラー４２が撮影光学系４１の光軸上から退避したときに、撮影光学系４１を透過した光束であって、シャッタ幕５９に反射した反射光束を受光する。この測光光学系６５を透過した光束は、ボディ内測光センサ６６により受光される。そして、調光部６７では、予め撮影に先行してストロボ発光部７２を発光させた時（プリ発光）にボディ内測光センサ６６から測光動作に寄与する所定の電気信号を受けて、ストロボ発光部７２の本発光量を制御する調光制御が行われるようになっている。

このような構成のカメラに於いては、図１３に示されるようなタイミングチャートに従ってストロボ発光制御が行われる。

メインミラー４２の退避位置４２ａへの移動（ミラーＵＰ）後、ストロボ光が所定光量（Ｇ．ＮＯ１）でプリ発光され、シャッタの先幕５９ａに於ける反射光がボディ内測光センサ６６で検出される。先幕５９ａの走行後、実際の撮影時の発光（本発光）の光量（Ｇ．ＮＯ２）が決定されるが、プリ発光の反射光量が少ない場合には本発光の光量を多く、プリ発光の反射光量が多い場合には本発光の光量を少なくして、撮影時に適正な光量が撮像素子６０に入射するように制御される。発光後、露出が終了すると、後幕５９ｂが走行されて露出が終了する。

このような、ストロボ発光制御を行うカメラに於いて、本発明の特徴たるγ変換を組み合わせる場合には、ストロボプリ発光の反射信号光を受光するセンサが撮像素子と異なるために、γ補正の方法（低輝度強調、高輝度強調）に合わせて自動的にストロボ光量が切り替わることはない。よって、図１４のようなフローチャートに従ってストロボ光量を補正することにより、強調したい明るさに合わせたストロボ制御を行うことができ、描写性の優れた画像を得ることができる。

以下、図１４のフローチャートを参照して第２の実施形態に於けるカメラの撮影動作を説明する。

撮影動作が開始されると、先ず、ステップＳ２１にてメインミラー４２及びサブミラー５３が退避位置に移動される。次いで、ステップＳ２２にて、所定光量によるストロボ発光部７２のプリ発光が行われる。これにより、ステップＳ２３にて、上述したように、シャッタ先幕５９ａの反射光がボディ内測光センサ６６で検出される。ここで、本発光時の実際に必要な光量（露出量）をＰとし、反射光量をＰ₀として、ステップＳ２４にて、Ｐ／Ｐ₀より、本発光光量を決定することができる。

次に、ステップＳ２５にて先幕５９ａが走行されると、ステップＳ２６に於いて低輝度強調であるか否かが判定される。何れの場合もストロボ光の本発光による露出が行われるが、低輝度強調時にストロボ光量だけが通常露出では、ストロボ光照射部分が白く飛んでしまう。また、反対に、高輝度強調時にストロボ光だけが通常露出では、せっかくのストロボ光照射部分が暗くなってしまう。

そこで、本発明では、操作スイッチ７６等で切り替え設定されたγ変換の特性の強調輝度に合わせて、上述したステップＳ２４で決定されたストロボ光量が増減されてストロボ光量が補正され、そのときに設定されたγ補正（γ変換の特性）にふさわしい光量でストロボ光発光が行われて撮影終了となるようにしている。すなわち、上記ステップＳ２６にて、γ変換の特性が低輝度強調である場合は、ステップＳ２７に移行して、ストロボの光量が減少されて発光される。一方、高輝度強調時には、ステップＳ２８に移行して、ストロボ光量が増加されて発光される。

その後、ステップＳ２９にて、シャッタの後幕５９ｂが走行されて撮影が終了する。

尚、この第２の実施形態に於いても、上述した第１の実施形態と同様に、露出補正を連動させてもよい。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、一眼レフタイプのカメラでガンマ補正を行った場合に、それにふさわしい露出を行うので、強調したい明るさがより自然に再現できる撮影が可能となる。

尚、本発明は、例えば複数の撮像素子とは異る測光用（露出決定用）やストロボ発光量決定用センサを有するシステムにも応用可能である。その場合、例えば測光センサを複数有する場合は、図７に示されるテーブルのような露出補正値を測光センサの数分有して、撮影時の露光を決定するために使用した測光センサに応じた補正量を選択すれば良い。

実施形態の特徴点
［１］専用の測光素子により被写体の明るさを測定する測光手段と、上記測光手段の出力結果に従った露光量にて上記被写体の画像信号を形成する撮像手段とを備えたカメラに於いて、
上記撮像手段により得られた画像信号を所定の階調に変換する変換手段と、
上記変換の特性を切り替える切り替え手段と、
上記切り替えられた変換の特性に従って、上記露光量を補正する露出補正手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。

このような構成にすることにより、ユーザが強調したい明るさの領域の階調表現を最適化し、露出制御を微調整して、描写特性に優れた画像を得ることのできるカメラを提供することができる。

［２］被写体までの距離を測定する測距手段と、上記測距手段の出力に従ってストロボ発光量を決定し上記被写体の画像信号を形成する手段を有するカメラに於いて、
上記撮像手段により得られた画像信号を所定の階調に変換する変換手段と、
上記変換の特性を切り替える切り替え手段と、
上記切り替えられた変換の特性に従って、上記ストロボ発光光量を補正するストロボ光補正手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。

このような構成にすることにより、ユーザが強調したい明るさの領域の階調表現を最適化し、ストロボ制御を微調整して、描写特性に優れた画像を得ることのできるカメラを提供することができる。

［３］ストロボ手段と、撮像手段とを有するカメラに於いて、
ストロボ露出時のストロボ発光量を決定するために、上記ストロボ手段の露出に先立って該ストロボ手段を発光させる発光制御手段と、
上記露出後の撮像手段により得られた画像信号を所定の階調に変換する変換手段と、
上記変換の特性を切り替える切り替え手段と、
上記切り替えられた変換の特性に従って、上記ストロボ発光量を補正するストロボ光補正手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。

このような構成にすることにより、ユーザが強調したい明るさの領域の階調表現を最適化し、それと共に、ダイナミックレンジやノイズレベルを考慮し、ストロボ制御を微調整して、描写特性に優れた画像を得ることのできるカメラを提供することができる。

［４］上記［１］に記載のカメラに於いて、上記露出補正手段は、上記切り替え手段、上記測光手段、上記撮像手段の少なくとも何れか１つの特性に応じて補正量を変更することを特徴とするカメラ。

このような構成にすることにより、ダイナミックレンジやノイズレベルを考慮し、露出制御、ストロボ制御を微調整して、描写特性に優れた画像を得ることのできるカメラを提供することができる。

［５］被写体を撮影して該被写体の画像信号を作成する撮像手段と、
上記撮像手段により得られた画像信号を、所定の階調に変換する変換手段と、
上記変換の特性を切り替え操作する操作手段と、
上記切り替えられた変換の特性に従って露光量を制御する露出制御手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。

［６］上記［５］に記載のカメラに於いて、被写体の輝度を測定する測光手段を更に具備し、
上記撮像手段は、上記測光手段で得られた測光値に基づいた露光量にて上記被写体の像信号を形成することを特徴とするカメラ。

［７］上記［６］に記載のカメラに於いて、被写体に対して補助光を発光する発光手段を更に具備し、
上記露出制御手段は、上記操作手段の操作状態に基づいて上記発光手段の発光量を制御することを特徴とするカメラ。

このような構成にすることにより、ユーザが強調したい明るさの領域の階調表現を最適化し、それと共に、ダイナミックレンジやノイズレベルを考慮し、露出制御、ストロボ制御を微調整して、描写特性に優れた画像を得ることのできるカメラを提供することができる。

［８］上記［５］に記載のカメラに於いて、被写体の距離を測定する測距手段を更に具備し、
上記撮像手段は、上記測距手段で得られた出力に基づいた露光量にて上記被写体の像信号を形成することを特徴とする請求項５に記載のカメラ。

［９］上記［８］に記載のカメラに於いて、被写体に対して補助光を発光する発光手段を更に具備し、
上記露出制御手段は、上記操作手段の操作状態に基づいて上記発光手段の発光量を制御することを特徴とするカメラ。

［１０］上記［６］に記載のカメラに於いて、被写体に対して補助光を発光する発光手段と、
上記発光手段の本発光時の発光量を決定するために、該本発光に先立って上記発光手段を予備発光させる発光制御手段と、
を更に具備し、
上記露出制御手段は、上記操作手段の操作状態に基づいて上記発光手段の発光量を制御することを特徴とするカメラ。

本発明の第１の実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。撮像部のモニタ領域に対応するセンサアレイのモニタ領域の例を示した図である。撮影シーンとＢＶ値の特性との関係について説明する図である。輪郭強調について説明する図である。 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図である。 γ変換処理について説明する図である。センサアレイ３２ａ、３２ｂと撮像素子の設定γと補正量とを表した補正値のテーブルである。撮像部１２に入射する光の量（露出量）と、その画素の出力の関係を示した特性図である。第１の実施形態のカメラの露出、ストロボの演算制御の動作について説明するフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。図１０のファインダ内測光センサ４８の受光領域の例を示した図である。図１０のシャッタ幕５９の構成について説明する概略図である。本発明の第２の実施形態のカメラのストロボ発光制御動作を説明するタイミングチャートである。本発明の第２の実施形態に於けるカメラの撮影動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１…カメラ、１０…被写体、１１…撮像レンズ、１２…撮像部、１３、３３…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、１５…画像処理部、１６…階調補正部、１７…ＲＧＢ信号／ＹＣ信号（ＲＧＢ／ＹＣ）変換部、１８…輪郭強調部、１９…画像圧縮部、２０…記録部、２３…演算処理部（ＣＰＵ）、２４…撮影レンズ駆動（ＬＤ）部、２５…シャッタ部、２７…ストロボ発光回路、２９…ストロボ発光部、３１ａ、３１ｂ…受光レンズ、３２ａ、３２ｂ…センサアレイ、３５…撮影制御スイッチ。

Claims

専用の測光素子により被写体の明るさを測定する測光手段と、上記測光手段の出力結果に従った露光量にて上記被写体の画像信号を形成する撮像手段とを備えたカメラに於いて、
上記撮像手段により得られた画像信号を所定の階調に変換する変換手段と、
上記変換の特性を切り替える切り替え手段と、
上記切り替えられた変換の特性に従って、上記露光量を補正する露出補正手段と、
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測定する測距手段と、上記測距手段の出力に従ってストロボ発光量を決定し上記被写体の画像信号を形成する手段を有するカメラに於いて、
上記撮像手段により得られた画像信号を所定の階調に変換する変換手段と、
上記変換の特性を切り替える切り替え手段と、
上記切り替えられた変換の特性に従って、上記ストロボ発光光量を補正するストロボ光補正手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
ストロボ手段と、撮像手段とを有するカメラに於いて、
ストロボ露出時のストロボ発光量を決定するために、上記ストロボ手段の露出に先立って該ストロボ手段を発光させる発光制御手段と、
上記露出後の撮像手段により得られた画像信号を所定の階調に変換する変換手段と、
上記変換の特性を切り替える切り替え手段と、
上記切り替えられた変換の特性に従って、上記ストロボ発光量を補正するストロボ光補正手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
上記露出補正手段は、上記切り替え手段、上記測光手段、上記撮像手段の少なくとも何れか１つの特性に応じて補正量を変更することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
被写体を撮影して該被写体の画像信号を作成する撮像手段と、
上記撮像手段により得られた画像信号を、所定の階調に変換する変換手段と、
上記変換の特性を切り替え操作する操作手段と、
上記切り替えられた変換の特性に従って露光量を制御する露出制御手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
被写体の輝度を測定する測光手段を更に具備し、
上記撮像手段は、上記測光手段で得られた測光値に基づいた露光量にて上記被写体の像信号を形成することを特徴とする請求項５に記載のカメラ。
被写体に対して補助光を発光する発光手段を更に具備し、
上記露出制御手段は、上記操作手段の操作状態に基づいて上記発光手段の発光量を制御することを特徴とする請求項６に記載のカメラ。
被写体の距離を測定する測距手段を更に具備し、
上記撮像手段は、上記測距手段で得られた出力に基づいた露光量にて上記被写体の像信号を形成することを特徴とする請求項５に記載のカメラ。
被写体に対して補助光を発光する発光手段を更に具備し、
上記露出制御手段は、上記操作手段の操作状態に基づいて上記発光手段の発光量を制御することを特徴とする請求項８に記載のカメラ。
被写体に対して補助光を発光する発光手段と、
上記発光手段の本発光時の発光量を決定するために、該本発光に先立って上記発光手段を予備発光させる発光制御手段と、
を更に具備し、
上記露出制御手段は、上記操作手段の操作状態に基づいて上記発光手段の発光量を制御することを特徴とする請求項６に記載のカメラ。