JP2005303595A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノイズ成分の増幅を抑制しつつ、表示画像における良好な階調再現を実現すること。
【解決手段】 明るさ判定部２６は被写体の明るさを検出するように構成され、表示制御部３１は液晶ディスプレイ３５に表示するための画像に対して、液晶ディスプレイ３５の表示特性を考慮したγ変換を行うように構成される。そして、明るさ判定部２６において検出される被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、表示制御部３１のγ変換において適用されるγ特性を、低輝度用γ特性に変更して、低輝度画像の階調再現性を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ等の表示手段を備えた撮像装置に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置は、その背面などに液晶ディスプレイ等の表示手段を備えたものが多く、撮影時、その表示手段に被写体のリアルタイム画像を表示させることにより、ユーザがフレーミング操作やシャッタチャンスの把握を容易に行うことができるようになっている。

近年、この種の撮像装置では、主にコストダウンの目的からデジタルインタフェースを有する液晶ディスプレイが使用され、表示用の画像信号がデジタル信号として液晶ディスプレイに供給される。

ところが、液晶ディスプレイの一般的なデジタルインタフェースは１画素あたりの階調表現が６ビット程度の低ビット数表現となっている。そのため、デジタルインタフェースを有する液晶ディスプレイでは、暗い被写体を撮影して得られた画像を表示すると、ビット落ちにより表示画像が著しく劣化するという問題があった。例えば、液晶ディスプレイの階調表現が６４階調である場合、被写体が暗く、最大輝度レベルがダイナミックレンジの５０％程度である画像を表示すると、階調再現は３２階調程度となり、デジタル画像特有の階段状の階調変化が目立つようになる。

この問題を解決するため、例えば特許文献１に記載されるように、被写体が暗い場合、画像信号に適用される増幅率を通常の増幅率よりも高い増幅率に設定することによって表示用の明るい画像が生成される。

特開２０００−３３３０６６号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、被写体が暗い場合に高い増幅率を設定すると、同時にノイズ成分までもが増幅されることになるため、画像の明るさは向上するもののノイズによる画質劣化が目立つようになる。特に、夜間等のように被写体が極めて暗い場合にはより高い増幅率が設定され、ノイズ成分の増幅は極めて大きなものとなって、表示画像の劣化が顕著になる。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ノイズ成分の増幅を抑制しつつ、表示画像における良好な階調再現を実現する撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明にかかる撮像装置は、被写体を撮像する撮像手段と、被写体の明るさを検出する検出手段と、前記撮像手段で取得された画像を表示する表示手段と、前記表示手段で表示される画像のガンマ調整を行う表示制御手段と、を備え、前記検出手段において検出される被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、前記表示制御手段において適用されるガンマ特性を変更することを特徴とするものである。

また、前記表示制御手段は、被写体の明るさが前記所定の明るさよりも暗い場合、前記所定の明るさよりも明るい場合と比較して、入力レベルに対する出力飽和レベルがより低輝度側に設定されたガンマ特性を適用するように構成することが好ましい。

またさらに、前記表示制御手段は、被写体の明るさが前記所定の明るさよりも暗い場合に適用される低輝度用ガンマ特性と、被写体の明るさが前記所定の明るさよりも明るい場合に適用される通常ガンマ特性とを予め記憶する記憶手段を有し、被写体の明るさに応じて、前記低輝度用ガンマ特性および前記通常ガンマ特性の一方を選択的に読み出して適用するように構成することがより好ましい。

また、上記の撮像装置は、前記撮像手段で取得される画像に対して所定の画像処理を行う画像処理手段と、前記画像処理の施された画像を記録する記録手段と、をさらに備え、前記画像処理手段が、前記表示制御手段および前記記録手段に対して画像を出力するように構成されることが好ましい。

また、前記表示制御手段は、前記表示手段に対し、所定ビット数の画像信号として画像出力するように構成され、前記画像処理手段は、前記表示制御手段に対し、前記所定ビット数よりも高いビット数の画像信号で画像出力するように構成されるものであってもよい。

また、前記検出手段は、前記撮像手段で取得される画像に基づいて、被写体の明るさを検出するものであることが好ましい。

また、上記の撮像装置は、前記撮像手段で取得される画像の信号増幅を行う増幅手段をさらに備えるとともに、前記検出手段が、被写体の明るさを少なくとも２段階で検出するように構成されており、前記検出手段において検出される被写体の明るさが第１の所定値よりも暗いと判断された場合に、前記増幅手段において適用されるゲインを上昇させ、さらに被写体の明るさが、前記第１の所定値よりも暗い値である第２の所定値よりも暗いと判断された場合に、前記表示制御手段において適用されるガンマ特性を変更するように構成することがより好ましい。

また、上記の撮像装置は、前記撮像手段で取得される画像の信号増幅を行う増幅手段をさらに備え、前記検出手段において検出される被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判断された場合に、前記増幅手段において適用されるゲインを上昇させ、その後さらに被写体の明るさが前記所定の明るさよりも暗いと判断された場合に、前記表示制御手段において適用されるガンマ特性を変更するように構成することがより好ましい。

本発明によれば、検出手段において検出される被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、表示制御手段において適用されるガンマ特性が変更されるので、ノイズ成分の増幅を抑制しつつ、表示手段に表示される画像が良好な階調再現性を示し、視覚的に良好な画像表示を実現することができる。

また、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、所定の明るさよりも明るい場合と比較して、入力レベルに対する出力飽和レベルがより低輝度側に設定されたガンマ特性を適用することにより、低輝度時における表示画像の階調再現性が改善される。

また、表示制御手段が、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合に適用される低輝度用ガンマ特性と、被写体の明るさが前記所定の明るさよりも明るい場合に適用される通常ガンマ特性とを予め記憶する記憶手段を有し、被写体の明るさに応じて、低輝度用ガンマ特性および通常ガンマ特性の一方を選択的に読み出して適用するように構成することにより、比較的簡単な制御で、表示手段における表示画像の階調再現性を改善することができる。

また、撮像装置が、撮像手段で取得される画像に対して所定の画像処理を行う画像処理手段と、画像処理の施された画像を記録する記録手段とをさらに備え、画像処理手段が、表示制御手段および記録手段に対して画像を出力するように構成されることにより、表示制御手段は画像処理手段とは独立したガンマ調整を行うことができるようになり、表示手段に特有の画像表示特性に基づくガンマ調整を行える。

また、表示制御手段は、表示手段に対し、所定ビット数の画像信号として画像出力するように構成され、画像処理手段は、表示制御手段に対し、所定ビット数よりも高いビット数の画像信号で画像出力するように構成されることにより、比較的安価な低ビット数階調表現の表示手段を用いることができ、撮像装置を低コストで実現することが可能になる。また、そのような低コストの撮像装置において、被写体の明るさが暗い場合にも良好な画像表示を行うことができる。

また、検出手段が、撮像手段で取得される画像に基づいて、被写体の明るさを検出するように構成されることにより、明るさ検知センサ等を別途設ける場合に比較して構成部材が少なく、低コストで撮像装置を実現することができる。また、ゲイン調整が行われる場合、ゲイン調整がなされた状態で被写体の明るさを検出することが可能になる。

また、検出手段において検出される被写体の明るさが第１の所定値よりも暗いと判断された場合に、増幅手段において適用されるゲインを上昇させ、さらに被写体の明るさが、第１の所定値よりも暗い値である第２の所定値よりも暗いと判断された場合に、表示制御手段において適用されるガンマ特性を変更するように構成されることにより、被写体が暗い場合の表示画像の階調再現性が改善されるとともに、撮像手段で取得される画像を用いた他の制御（ＡＦやＡＥ等）も良好に行われるようになる。また、ノイズの影響により、ゲインを上昇させることができない状況であっても、表示制御手段におけるガンマ特性を変更することで表示手段に見やすい画像を表示することができる。

また、検出手段において検出される被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判断された場合に、増幅手段において適用されるゲインを上昇させ、その後さらに被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判断された場合に、表示制御手段において適用されるガンマ特性を変更するように構成されることにより、被写体が暗い場合の表示画像の階調再現性が改善されるとともに、撮像手段で取得される画像を用いた他の制御（ＡＦやＡＥ等）も良好に行われるようになる。また、ノイズの影響により、ゲインを上昇させることができない状況であっても、表示制御手段におけるガンマ特性を変更することで表示手段に見やすい画像を表示することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施形態における撮像装置１の構成を示すブロック図である。この撮像装置１は、レリーズボタン９、撮像部１０、制御ユニット２０、表示部３０および記録部４０を備えたデジタルカメラとして構成されるものである。

撮像部１０は、撮影レンズ１１、撮像素子１２、信号処理回路１３およびタイミングジェネレータ（ＴＧ）１８を備えて構成される。撮影レンズ１１はフォーカシングレンズや絞り板等を含み、被写体からの光を撮像素子１２の受光面に結像させる光学系である。撮像素子１２はその受光面に２次元配列された多数の画素を有し、撮影レンズ１１によって結像される被写体像を画素ごとに光電変換することによって画像信号を生成する撮像手段である。撮像素子１２において生成される画像信号は、信号処理回路１３に与えられ、各種信号処理が行われる。信号処理回路１３は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路）１４、オートゲインコントロール回路（ＡＧＣ回路）１５、およびＡ／Ｄ変換器１６を備え、ＣＤＳ回路１４でノイズ成分を抑制する処理が行われ、ＡＧＣ回路１５で画像信号の増幅処理が行われる。ＡＧＣ回路１５における信号増幅では、制御ユニット２０の制御部２５によって設定されるゲイン値が適用される。Ａ／Ｄ変換器１６は、ＣＤＳ回路１４およびＡＧＣ回路１５にてアナログ信号処理が行われた画像信号をデジタル信号に変換するものであり、例えば、１画素あたり１２ビットで表現したデジタル画像信号を出力する。

撮像部１０における撮影動作は、タイミングジェネレータ１８によって制御され、撮像素子１２および信号処理回路１３が同期した動作を行うように制御される。

制御ユニット２０は、例えば１チップ集積回路として形成され、撮像部１０からデジタル画像信号を入力し、各種処理を行って表示部３０又は記録部４０に対して画像信号を出力したり、撮像部１０や表示部３０等の各部を制御する機能を有している。この制御ユニット２０は、内部機能として画像メモリ２１、画像処理部２２および制御部２５を備えている。画像メモリ２１は撮像部１０から入力する画像信号を一時的にバッファするものである。画像処理部２２は画像メモリ２１に格納された画像信号に対して一般的な画像処理を行うものであり、例えばγ変換部２３において一般的なγ（ガンマ）特性が適用され、人間の視覚感度に合致した階調特性の画像信号が生成される。制御部２５は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等を備えて構成され、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより、撮像部１０における撮影動作や表示部２０における表示動作、さらには記録部４０における記録動作を統括的に制御するとともに、オートフォーカス制御（ＡＦ）や自動露出制御（ＡＥ）を行うものである。

制御部２５は、レリーズボタン９が押下されたことを検知すると、撮像部１０において記録用の画像を撮影するための動作を行わせるべく、タイミングジェネレータ１８に指令を送出する。そして撮像部１０の撮影動作によって画像メモリ２１に格納される記録用画像は、画像処理部２２において画像処理が施された後、記録部４０に出力される。

記録部４０は、画像圧縮等を行う記録回路４１と、メモリカード等の着脱可能な記録媒体４２とを備え、高ビット数（例えば１２ビット）で表現された記録用の画像を圧縮した後に、記録媒体４２に保存する。

一方、レリーズボタン９が押下される前の撮影待機状態では、制御部２５は、撮像部１０に対して所定時間間隔で、表示部３０に表示させる画像を繰り返し取得させるべく、タイミングジェネレータ１８に指令を送出し、それによって画像メモリ２１に格納される表示用画像を、画像処理部２２にて画像処理して高ビット数（例えば１２ビット）のままで表示部３０に出力するように制御する。したがって、撮影待機状態においては、制御部２５の制御により、例えば１秒間に３０フレームの画像が繰り返し取得され、表示部３０において表示画像が逐次更新されることになる。この結果、ユーザが撮影操作を行う際には、表示部３０の液晶ディスプレイ３５を視認することによって被写体のリアルタイム画像（ライブビュー画像）を確認することができ、フレーミング操作やシャッタチャンスの把握を容易に行うことができるようになっている。

表示部３０は、表示制御部３１と液晶ディスプレイ３５とを備えた一体的ユニットとして形成され、表示制御部３１は液晶ディスプレイ３５に専用のドライバ回路となっている。液晶ディスプレイ３５は、比較的コストの安い低ビット数階調表現の表示手段であり、表示用画像をデジタル信号として入力し、画像の表示を行うものである。そのため、表示制御部３１と液晶ディスプレイ３５とは互いにデジタルインタフェースを介して接続され、表示制御部３１から液晶ディスプレイ３５に与えられる画像信号は、低ビット数（例えば６ビット）で階調表現されたデジタル信号となる。

表示制御部３１は、制御ユニット２２から高ビット数で表現された画像信号を入力すると、その画像信号に対して各種画像処理を施し、液晶ディスプレイ３５に適合する低ビット数の画像信号に変換して液晶ディスプレイ３５に出力する。表示制御部３１で行われる画像処理は、制御ユニット２０の画像処理部２２で行われる画像処理とは異なるものである。すなわち、ここでの画像処理は、液晶ディスプレイ３５の表示特性に基づいて行われるものであり、例えば、液晶ディスプレイ３５の階調再現性を考慮した階調変換と信号ビット数の変換を同時に行うγ変換（γ調整）の他、彩度調整やシャープネス調整等が行われる。特に、液晶ディスプレイ３５の表示特性を考慮したγ変換は、表示制御部３１のγ変換部３２において行われ、γ変換部３２において適用されるγ特性は、制御ユニット２０の制御部２５によって制御される。

撮影待機状態では、制御ユニット２０の制御部２５は、所定時間間隔で画像メモリ２１に格納される画像信号を取得し、被写体の明るさ（輝度）を判定する明るさ判定部２６として機能する。

明るさ判定部２６は、被写体の明るさ（輝度）が所定の明るさよりも暗いか否かを判定し、所定の明るさよりも暗い場合に、液晶ディスプレイ３５において表示される画像を明るくして階調再現性を向上させるための制御を行う。例えば、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、ＡＧＣ回路１５のゲイン値を、通常（被写体の明るさが所定の明るさよりも明るい場合に）適用されるゲイン値よりも高い値（低輝度用ゲイン値）に設定し、ＡＧＣ回路１５における増幅率を上昇させたり、表示制御部３１のγ変換部３２において適用されるγ特性のγ値をより大きな値に変更するなどの制御を行う。

なお、ＡＧＣ回路１５に設定されるゲイン値は、視覚的にノイズが目立たない程度の値を上限値としており、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合に適用される低輝度用ゲイン値もその上限値以下の値として設定される。

明るさ判定部２６が被写体の明るさを判定する際、例えば、画像メモリ２１に格納された画像から９画素の輝度データをサンプリングし、その９画素のサンプルデータの平均値を求める。図２は、画像平面におけるサンプル点となる９画素の位置を例示する図である。図２に示すように、画像メモリ２１に格納される画像１００が、ＸＹ平面においてＸ方向にＭ個、Ｙ方向にＮ個の画素を有する場合、サンプル画素Ｐ１〜Ｐ９は、それぞれＰ１＝（０．１Ｍ，０．１Ｎ）、Ｐ２＝（０．５Ｍ，０．１Ｎ）、Ｐ３＝（０．９Ｍ，０．１Ｎ）、Ｐ４＝（０．１Ｍ，０．５Ｎ）、Ｐ５＝（０．５Ｍ，０．５Ｎ）、Ｐ６＝（０．９Ｍ，０．５Ｎ）、Ｐ７＝（０．１Ｍ，０．９Ｎ）、Ｐ８＝（０．５Ｍ，０．９Ｎ）、Ｐ９＝（０．９Ｍ，０．９Ｎ）として表される。そして、これら９画素のサンプルデータの平均値を、その時点における被写体の明るさとする。

明るさ判定部２６には、上記サンプルデータの平均値を比較するための所定値が予め設定されており、９画素の輝度データの平均値がその所定値よりも小さい場合、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判断される。その場合、明るさ判定部２６は、ＡＧＣ回路１５のゲイン値を設定変更するとともに、表示制御部３１のγ変換部３２において適用されるγ特性を設定変更する。

γ変換部３２は、例えば、図示しないメモリ（記憶手段）を備えており、図３に示すように２種類のγ特性Ｔ１，Ｔ２を予め記憶している。図３において横軸はγ変換部３２に入力する例えば１２ビットの入力信号ＳＩであり、縦軸は液晶ディスプレイ３５に出力する例えば６ビットの出力信号ＳＯである。

図３に示すγ特性Ｔ１は、通常のγ特性であり、被写体の明るさが所定の明るさよりも明るい場合に適用されるγ特性である。このγ特性Ｔ１は、液晶ディスプレイ３５の表示特性に基づいて設定され、入力信号が０のときに出力信号が０となり、入力信号が最大値ＳＩｍのときに出力信号も最大値ＳＯｍとなるように規定されている。

一方、γ特性Ｔ２は低輝度時に適用される低輝度専用γ特性であり、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合に適用され、低輝度領域の階調再現性を高めるγ特性である。このγ特性Ｔ２は、液晶ディスプレイ３５の表示特性に基づいて設定され、入力信号が０のときに出力信号が０となり、入力信号が所定値αのときに出力信号が最大値ＳＯｍとなるように規定されている。したがって、このγ特性Ｔ２は、γ特性Ｔ１と比較すれば、入力レベルに対する出力飽和レベルがより低輝度側に設定されたγ特性であり、入力信号が所定値α以上の値であると、出力信号ＳＩは飽和レベルとなる。なお、所定値αは特に限定されるものではないが、本実施形態では入力信号が最大値ＳＩｍであるときの２５％程度に設定される。

γ変換部３２は、γ変換時に適用するγ特性を、図３に示すγ特性Ｔ１，Ｔ２のうちから、制御部２５の明るさ判定部２６からの制御信号に基づいて選択し、γ変換を実行する。したがって、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判断された場合には、γ変換部３２において、図３の低輝度用γ特性Ｔ２が適用され、例えば入力信号ＳＩがダイナミックレンジの２５％程度の信号成分しか有さない場合でも、出力信号ＳＯはダイナミックレンジをほぼ１００％使用して階調表現がなされるので、液晶ディスプレイ３５にて表示される画像は、階調再現性が高く、視覚的に明るい良好な画像となって、適切なライブビュー表示がなされる。

本実施形態においては、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、ＡＧＣ回路１５のゲイン値を通常ゲインよりも高い値に設定するとともに、表示のためのγ変換におけるγ特性をγ値の高いものに変更するように構成されている。しかし、これに限定されるものではなく、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、表示のためのγ変換におけるγ特性をγ値の高いものに変更することのみを行って、液晶ディスプレイ３５に表示される画像を明るくするようにしてもよい。

ただし、一般に、撮影待機状態においては、継続的に取得される画像（ライブビュー画像）を用いて、山登り方式によるオートフォーカス制御（ＡＦ）や、絞り板の開口径等を決定する自動露出制御（ＡＥ）が行われる。これらＡＦやＡＥの制御においても、被写体が一定レベルよりも暗い場合には正確な制御ができなくなる可能性がある。そこで、撮影待機状態におけるこれらの制御を比較的良好に実施することができるようにするために、本実施形態の撮像装置１においては、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、はじめにＡＧＣ回路１５のゲイン値を通常ゲインよりも高い値に設定し、ゲイン値の設定変更を行っても依然として被写体が暗いと判断される場合に、表示のためのγ変換におけるγ特性をγ値の高いものに変更するように構成される。

以下、このような撮像装置１の処理シーケンスについて説明する。図４は、撮影待機状態において液晶ディスプレイ３５にライブビュー画像を表示するための処理シーケンスを示すフローチャートであり、特に制御部２５における処理手順を示すものである。

まず、撮像部１０は撮影動作を行い、被写体を撮影した画像信号を生成して画像メモリ２１に格納する。制御部２５では、明るさ判定部２６が機能し、画像メモリ２１に格納されたライブビュー画像から９画素分のサンプルデータを取得し（ステップＳ１００）、サンプルデータの平均値を求める（ステップＳ１０１）。そして、ステップＳ１０１で求められた平均値が所定値ＴＨよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０１で求められた平均値が所定値ＴＨよりも大きい場合（ステップＳ１０２にてＮＯ）、被写体の明るさは所定の明るさよりも明るいことになり、その場合はステップＳ１０３に進む。この場合、ステップＳ１０３においてＡＧＣ回路１５のゲイン設定が通常のゲイン値に設定され、ステップＳ１０４において表示制御部３１のγ変換部３２に通常のγ特性（図３のγ特性Ｔ１）が設定される。この結果、撮影待機状態において、３０ｆｐｓで取得される画像に対して通常の信号増幅が行われるとともに、表示制御部３１において通常のγ特性Ｔ１を用いたγ変換が行われ、表示部３０の液晶ディスプレイ３５にライブビュー表示が行われる。

一方、ステップＳ１０１で求められた平均値が所定値ＴＨよりも小さい場合（ステップＳ１０２にてＹＥＳ）、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いことになり、その場合はステップＳ１０５に進む。この場合、ステップＳ１０５においてＡＧＣ回路１５のゲイン設定を通常のゲイン値（ステップＳ１０３で設定されるゲイン値）よりも高い値、すなわち低輝度用ゲイン値に設定する。ただし、低輝度用ゲイン値は、ノイズ成分を過剰に増幅させない程度の値である。ステップＳ１０５における低輝度用ゲイン値の設定により、ＡＧＣ回路１５での信号増幅率が高くなり、より明るい画像が得られることになる。その結果、画像メモリ２１には、低輝度用ゲイン値を用いて信号増幅がなされた画像信号が格納される。

そして明るさ判定部２６は、画像メモリ２１に格納されたライブビュー画像（低輝度用ゲイン値によって信号増幅された画像）から、あらためて９画素分のサンプルデータを取得し（ステップＳ１０６）、サンプルデータの平均値を求める（ステップＳ１０７）。そして、ステップＳ１０７で求められた平均値が所定値ＴＨよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理は、ステップＳ１００〜Ｓ１０２の処理と同じであり、ステップＳ１０８において比較基準となる所定値ＴＨはステップＳ１０２における所定値ＴＨと等値である。そのため、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８では、ＡＧＣ回路１５のゲイン値を低輝度用ゲイン値に設定した場合になお被写体が所定の明るさよりも暗いか否かを判断することになる。

そしてステップＳ１０７で求められた平均値が所定値ＴＨよりも大きい場合（ステップＳ１０８にてＮＯ）、被写体の明るさは所定の明るさよりも明るいことになり、その場合はステップＳ１０４に進む。この場合、ステップＳ１０４において表示制御部３１のγ変換部３２に通常のγ特性（図３のγ特性Ｔ１）が設定される。この結果、撮影待機状態において、３０ｆｐｓで取得される画像に対して、低輝度用ゲイン値による増幅率の高い信号増幅が行われるとともに、表示制御部３１において通常のγ特性Ｔ１を用いたγ変換が行われて、表示部３０の液晶ディスプレイ３５にライブビュー表示が行われる。

一方、ステップＳ１０７で求められた平均値が所定値ＴＨよりも小さい場合（ステップＳ１０８にてＹＥＳ）、被写体の明るさが依然として所定の明るさよりも暗いことになり、その場合はステップＳ１０９に進む。この場合、表示制御部３１のγ変換部３２において適用されるγ特性として、低輝度での階調再現性を高めるためのγ特性（図３のγ特性Ｔ２）を設定する（ステップＳ１０９）。この結果、撮影待機状態において、３０ｆｐｓで取得される画像に対して、低輝度用ゲイン値による増幅率の高い信号増幅が行われるとともに、表示制御部３１において低輝度専用のγ特性Ｔ２を用いたγ変換が行われ、表示部３０の液晶ディスプレイ３５に、明るく良好な階調再現性を有する画像がライブビュー画像として表示される。

以上で図４のフローチャートに示される処理が終了することになるが、撮影待機状態において上記の処理を一定時間ごとに又は絶えず繰り返すように構成すれば、フレーミング状態が変化した場合にも、撮像部１０が撮影する被写体の明るさに応じて、液晶ディスプレイ３５には常に良好な階調再現性を有する明るい画像を表示することができるようになる。

次に、上記図４とは別の処理シーケンスについて説明する。図４の処理シーケンスでは、サンプルデータの平均値が所定値ＴＨよりも小さい場合、はじめにＡＧＣ回路１５のゲイン値を高い値に設定し、その後再びサンプルデータの平均値を評価してその平均値が所定値ＴＨよりも小さい場合に表示制御部３１におけるγ特性を、低輝度用γ特性Ｔ２に変更する場合を例示している。そのため、図４の処理シーケンスでは、表示制御部３１のγ特性を変更するためには、少なくとも２回の画像取り込みが必要となる。

しかし、これに限定されるものではなく、明るさ判定部２６が被写体の明るさについて２段階の評価を行うように構成すれば、１回の画像取り込みで表示制御部３１のγ特性を変更することが可能である。以下、この処理シーケンスについて説明する。なお、この場合、明るさ判定部２６には、２段階の所定値ＴＨ１，ＴＨ２（ただし、ＴＨ１＞ＴＨ２）が予め設定される。

図５は、図４とは異なるものであって、撮影待機状態において液晶ディスプレイ３５にライブビュー画像を表示するための処理シーケンスを示すフローチャートであり、特に制御部２５における処理手順を示すものである。

まず、撮像部１０は撮影動作を行い、被写体を撮影した画像信号を生成して画像メモリ２１に格納する。制御部２５では、明るさ判定部２６が機能し、画像メモリ２１に格納されたライブビュー画像から９画素分のサンプルデータを取得し（ステップＳ１１０）、サンプルデータの平均値を求める（ステップＳ１１１）。そして、ステップＳ１１１で求められた平均値が第１の所定値ＴＨ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１１２）。

ステップＳ１１１で求められた平均値が第１の所定値ＴＨ１よりも大きい場合（ステップＳ１１２にてＮＯ）、被写体の明るさは所定の明るさよりも明るく、ライブビュー画像の表示に問題のない明るさである。したがって、その場合はステップＳ１１３に進む。この場合、ステップＳ１１３においてＡＧＣ回路１５のゲイン設定が通常のゲイン値に設定され、ステップＳ１１４において表示制御部３１のγ変換部３２に通常のγ特性（図３のγ特性Ｔ１）が設定される。この結果、撮影待機状態において、３０ｆｐｓで取得される画像に対して通常の信号増幅が行われるとともに、表示制御部３１において通常のγ特性Ｔ１を用いたγ変換が行われ、表示部３０の液晶ディスプレイ３５にライブビュー表示が行われる。

また、ステップＳ１１１で求められた平均値が第１の所定値ＴＨ１よりも小さい場合（ステップＳ１１２にてＹＥＳ）、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いことになり、その場合はステップＳ１１５に進み、ステップＳ１１１で求められた平均値が第２の所定値ＴＨ２よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１１５）。

ステップＳ１１１で求められた平均値が第２の所定値ＴＨ２よりも大きい場合（ステップＳ１１５にてＮＯ）、ＡＧＣ回路１５のゲイン値および表示制御部３１のγ特性のいずれか一方を低輝度用の値とすることにより、画像の明るさを十分に明るくすることができる。そのため、この場合はステップＳ１１６に進む。そしてステップＳ１１６においてＡＧＣ回路１５のゲイン設定が通常のゲイン値（ステップＳ１１３で設定されるゲイン値）よりも高い値、すなわち低輝度用ゲイン値に設定され、ステップＳ１１７において表示制御部３１のγ変換部３２に通常のγ特性（図３のγ特性Ｔ１）が設定される。この結果、撮影待機状態において、３０ｆｐｓで取得される画像に対して低輝度用の高い増幅率で信号増幅が行われるとともに、表示制御部３１において通常のγ特性Ｔ１を用いたγ変換が行われて、表示部３０の液晶ディスプレイ３５にライブビュー表示が行われる。

一方、ステップＳ１１１で求められた平均値が第２の所定値ＴＨ２よりも小さい場合（ステップＳ１１５にてＹＥＳ）、被写体は極めて暗い状態であるため、ＡＧＣ回路１５のゲイン値および表示制御部３１のγ特性の双方を低輝度用の値として、ライブビュー画像の明るさを明るくする。そのため、この場合はステップＳ１１８に進む。そしてステップＳ１１８においてＡＧＣ回路１５のゲイン設定が通常のゲイン値（ステップＳ１１３で設定されるゲイン値）よりも高い値、すなわち低輝度用ゲイン値に設定され、ステップＳ１１９において表示制御部３１のγ変換部３２で適用されるγ特性を、低輝度での階調再現性を高めるためのγ特性（図３のγ特性Ｔ２）に設定する（ステップＳ１１９）。この結果、撮影待機状態において、３０ｆｐｓで取得される画像に対して、低輝度用ゲイン値による増幅率の高い信号増幅が行われるとともに、表示制御部３１において低輝度専用のγ特性Ｔ２を用いたγ変換が行われ、表示部３０の液晶ディスプレイ３５に、明るく良好な階調再現性を有する画像がライブビュー画像として表示される。

以上で図５のフローチャートに示される処理が終了することになるが、撮影待機状態において図５の処理を一定時間ごとに又は絶えず繰り返すように構成すれば、フレーミング状態が変化した場合にも、撮像部１０が撮影する被写体の明るさに応じて、液晶ディスプレイ３５には常に良好な階調再現性を有する明るい画像を表示することができるようになる。

以上のように本実施形態における撮像装置１は、明るさ判定部２６で検出される被写体の明るさが、所定の明るさよりも暗いと判定された場合、液晶ディスプレイ３５で表示される画像のγ調整に、低輝度用γ特性を選択して適用するので、液晶ディスプレイ３５のダイナミックレンジを有効に活用した画像表示を行うことができ、低輝度領域の階調再現性が向上する。特に、低輝度用γ特性を用いたγ変換は、液晶ディスプレイ３５に表示する画像を最適な表示状態にするための変換であり、この処理は、制御ユニット２０や記録部４０等の他の部分とは独立した表示部３０で行われる。そのため、制御ユニット２０等の他の部分に負担をかけることなく、良好な階調表現で画像表示を行うことが可能になる。

また、本実施形態における撮像装置１では、被写体の明るさが暗い場合、低輝度用γ特性を選択するとともに、ＡＧＣ回路１５のゲイン値を上昇させるように構成されるが、そのとき適用されるゲイン値はノイズが目立つようになるゲイン値より小さな値に抑えられるので、ノイズ成分による表示画像の画質劣化は良好に抑制されることになる。

そして本実施形態の撮像装置１は、明るさ判定部２６において検出される被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判断された場合に、まずＡＧＣ回路１５において適用されるゲインを上昇させ、その後さらに被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判断された場合に、表示制御部３１において適用されるγ特性を低輝度用γ特性に変更するように構成される。そのため、撮影待機状態において撮像部１０で取得される画像をＡＦやＡＥの制御に用いる場合にも比較的明るい画像でＡＦ／ＡＥ制御を行うことができる。したがって、撮影待機状態において比較的精度の高いＡＦやＡＥ制御が実現されるとともに、液晶ディスプレイ３５に良好なライブビュー画像を表示することができる。

また、本実施形態の撮像装置１は、明るさ判定部２６において被写体の明るさが少なくとも２段階で検出されるように構成されており、被写体の明るさが第１の所定値ＴＨ１よりも暗いと判断された場合に、ＡＧＣ回路１５において適用されるゲインを上昇させ、さらに被写体の明るさが、第１の所定値ＴＨよりも暗い値である第２の所定値ＴＨ２よりも暗いと判断された場合に、表示制御部３１において適用されるγ特性を低輝度用γ特性に変更するようにも構成される。そのため、撮影待機状態において逐次更新的に取得される画像のうち、１回の画像取得でゲイン値とγ特性との双方を変更することができ、効率的な処理が可能になる。

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。上記第１の実施の形態では、明るさ判定部２６において被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判定された場合、ＡＧＣ回路１５のゲイン値を優先的に調整することにより、撮影待機状態においてＡＦやＡＥ制御が比較的良好に実行されるような構成例を示した。ところが、撮影待機状態におけるＡＦやＡＥ制御を考慮しなくてもよい場合には、ＡＧＣ回路１５のゲイン値を優先的に調整する必要はない。

そこで本実施形態では、明るさ判定部２６において被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判定された場合、表示制御部３１のγ変換部３２において適用されるγ特性を優先的に調整する撮像装置１について説明する。なお、本実施形態における撮像装置１は、第１の実施の形態において図１に示したものと同様の構成である。また、本実施形態においても、撮像装置１は被写体の明るさを２段階で評価するように構成され、明るさ判定部２６には２段階の所定値ＴＨ１，ＴＨ２（ただし、ＴＨ１＞ＴＨ２）が予め設定される。

図６は、本実施形態の撮影待機状態において液晶ディスプレイ３５にライブビュー画像を表示するための処理シーケンスを示すフローチャートであり、特に制御部２５における処理手順を示すものである。

まず、撮像部１０は撮影動作を行い、被写体を撮影した画像信号を生成して画像メモリ２１に格納する。制御部２５では、明るさ判定部２６が機能し、画像メモリ２１に格納されたライブビュー画像から９画素分のサンプルデータを取得し（ステップＳ２１０）、サンプルデータの平均値を求める（ステップＳ２１１）。そして、ステップＳ２１１で求められた平均値が第１の所定値ＴＨ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２１２）。

ステップＳ２１１で求められた平均値が第１の所定値ＴＨ１よりも大きい場合（ステップＳ２１２にてＮＯ）、被写体の明るさは所定の明るさよりも明るく、ライブビュー画像の表示に問題のない明るさである。したがって、その場合はステップＳ２１３に進む。この場合、ステップＳ２１３においてＡＧＣ回路１５のゲイン設定が通常のゲイン値に設定され、ステップＳ２１４において表示制御部３１のγ変換部３２に通常のγ特性（図３のγ特性Ｔ１）が設定される。この結果、撮影待機状態において、３０ｆｐｓで取得される画像に対して通常の信号増幅が行われるとともに、表示制御部３１において通常のγ特性Ｔ１を用いたγ変換が行われ、表示部３０の液晶ディスプレイ３５にライブビュー表示が行われる。

また、ステップＳ２１１で求められた平均値が第１の所定値ＴＨ１よりも小さい場合（ステップＳ２１２にてＹＥＳ）、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いことになり、その場合はステップＳ２１５に進み、ステップＳ２１１で求められた平均値が第２の所定値ＴＨ２よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２１５）。

ステップＳ２１１で求められた平均値が第２の所定値ＴＨ２よりも大きい場合（ステップＳ２１５にてＮＯ）はステップＳ２１６に進み、ステップＳ２１６において表示制御部３１のγ変換部３２で適用されるγ特性が、低輝度での階調再現性を高めるためのγ特性（図３のγ特性Ｔ２）に設定され、ステップＳ２１７においてＡＧＣ回路１５のゲイン設定が通常のゲイン値に設定される。この結果、被写体が暗い場合には、低輝度専用γ特性が低輝度用ゲイン値に優先して適用されることになる。そして撮影待機状態において、３０ｆｐｓで取得される画像に対し、通常の増幅率で信号増幅が行われるにもかかわらず、表示制御部３１において低輝度専用γ特性Ｔ２を用いたγ変換が行われるので、液晶ディスプレイ３５のダイナミックレンジを有効に活用した画像信号が生成され、表示部３０の液晶ディスプレイ３５に明るく良好なライブビュー表示が行われる。

一方、ステップＳ２１１で求められた平均値が第２の所定値ＴＨ２よりも小さい場合（ステップＳ２１５にてＹＥＳ）、被写体は極めて暗い状態であるため、ＡＧＣ回路１５のゲイン値および表示制御部３１のγ特性の双方を低輝度用の値として、ライブビュー画像の明るさを明るくする。そのため、この場合はステップＳ２１８に進む。そしてステップＳ２１８において表示制御部３１のγ変換部３２で適用されるγ特性が、低輝度での階調再現性を高めるためのγ特性（図３のγ特性Ｔ２）に設定され、ステップＳ２１９においてＡＧＣ回路１５のゲイン設定が通常のゲイン値（ステップＳ２１３およびＳ２１７で設定されるゲイン値）よりも高い値、すなわち低輝度用ゲイン値に設定される。この結果、撮影待機状態において、３０ｆｐｓで取得される画像に対して、低輝度用ゲイン値による増幅率の高い信号増幅が行われるとともに、表示制御部３１において低輝度専用のγ特性Ｔ２を用いたγ変換が行われるので、液晶ディスプレイ３５のダイナミックレンジを有効に活用した画像信号が生成され、表示部３０の液晶ディスプレイ３５に、明るく良好な階調再現性を有する画像がライブビュー画像として表示される。

以上で図６のフローチャートに示される処理が終了することになるが、撮影待機状態において図６の処理を一定時間ごとに又は絶えず繰り返すように構成すれば、フレーミング状態が変化した場合にも、撮像部１０が撮影する被写体の明るさに応じて、液晶ディスプレイ３５には常に良好な階調再現性を有する明るい画像を表示することができるようになる。

以上のように本実施形態の撮像装置１では、明るさ判定部２６において被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判定された場合、表示制御部３１のγ特性を優先的に調整するように構成されている。したがって、このような構成であっても被写体が暗い場合には、液晶ディスプレイ３５のダイナミックレンジを有効に活用した表示用画像が生成されるので、表示画像における良好な階調再現を実現することができる。特に、表示制御部３１のγ特性を優先的に調整することにより、ノイズ成分が増幅されることを抑制することができるので効果的である。

＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。

例えば、上記においては撮像装置１に設けられる表示デバイス（表示手段）が液晶ディスプレイである場合を示したが、これに限定されるものではなく、他の表示デバイスであっても構わない。

また、上記においては被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、表示制御部３１において行われる画像処理のうち、γ変換部３２で適用されるγ特性を変更することのみを説明したが、γ変換部３２におけるγ特性を変更することに加え、表示デバイスの表示特性に基づく彩度調整を行う際に、通常処理よりも彩度を低下させるように彩度調整を行うように構成してもよい。通常処理よりも彩度を低下させることにより、表示画像を視認したとき、ノイズが目立たないようになるので効果的である。

また、上記においては、表示制御部３１のγ変換部３２に、２種類のγ特性Ｔ１，Ｔ２（図３参照）を予め記憶しておく場合を例示したが、３種類以上のγ特性を記憶するものであっても構わない。その場合、３種類以上のγ特性のうちから被写体の明るさに応じて一のγ特性を選択して適用することになる。

また、上記においては、図３に示す低輝度用γ特性Ｔ２の所定値αが入力信号最大値の２５％程度に設定される場合を例示したが、これに限定されるものではなく、撮像装置１に搭載される撮像素子１２の感度（実効感度）に基づいて所定値αを定めるようにしてもよい。

また、所定値αを、明るさ判定部２６において検出される被写体の明るさに応じて変化させるようにしてもよい。例えば、表示制御部３１のγ変換部３２に、所定値αの異なる複数種類の低輝度用γ特性を予め記憶させておき、被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判断された場合に、明るさ判定部２６がサンプルデータの平均値（すなわち、検出された被写体の明るさ）に基づいて複数種類の低輝度用γ特性から一のγ特性を選択し、被写体の明るさに適した所定値αが設定されるようにしてもよい。

また、上記においては、明るさ判定部２６が、画像メモリ２１に格納された画像の９画素分のサンプルデータを取得して被写体の明るさを判定する場合を例示したが、これに限定されるものでもない。例えば、画像メモリ２１に格納された画像の全画素をサンプリングするようにしてもよいし、全画素のうちの最大輝度を示す画素のみをサンプリングして被写体の明るさを判定するようにしてもよい。

また、上記においては、被写体の明るさを検出する検出手段が、明るさ判定部２６によって実現され、撮像部１０で取得された画像に基づいて被写体の明るさを検知する場合を例示したが、これに限定されるものでもなく、例えば、撮像部１０とは別の明るさ検知センサ等を設けることによって、被写体の明るさを検出するようにしてもよい。

撮像装置の構成を示すブロック図である。 画像平面におけるサンプル点となる９画素の位置を例示する図である。 通常のγ特性と低輝度用γ特性とを示す図である。 撮影待機状態における処理シーケンスを示すフローチャートである。 撮影待機状態における処理シーケンスを示すフローチャートである。 撮影待機状態における処理シーケンスを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像装置
１０ 撮像部
１２ 撮像素子（撮像手段）
１５ ＡＧＣ回路（増幅手段）
２０ 制御ユニット
２５ 制御部
２６ 明るさ判定部（検出手段）
３０ 表示部
３１ 表示制御部（表示制御手段）
３２ γ変換部
３５ 液晶ディスプレイ（表示手段）
４０ 記録部（記録手段）

Claims (8)

1. 被写体を撮像する撮像手段と、
   被写体の明るさを検出する検出手段と、
   前記撮像手段で取得された画像を表示する表示手段と、
   前記表示手段で表示される画像のガンマ調整を行う表示制御手段と、
   を備え、
   前記検出手段において検出される被写体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、前記表示制御手段において適用されるガンマ特性を変更することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記表示制御手段は、被写体の明るさが前記所定の明るさよりも暗い場合、前記所定の明るさよりも明るい場合と比較して、入力レベルに対する出力飽和レベルがより低輝度側に設定されたガンマ特性を適用することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置において、
   前記表示制御手段は、被写体の明るさが前記所定の明るさよりも暗い場合に適用される低輝度用ガンマ特性と、被写体の明るさが前記所定の明るさよりも明るい場合に適用される通常ガンマ特性とを予め記憶する記憶手段を有し、被写体の明るさに応じて、前記低輝度用ガンマ特性および前記通常ガンマ特性の一方を選択的に読み出して適用することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記撮像手段で取得される画像に対して所定の画像処理を行う画像処理手段と、
   前記画像処理の施された画像を記録する記録手段と、
   をさらに備え、
   前記画像処理手段は、前記表示制御手段および前記記録手段に対して画像を出力するように構成されることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項４に記載の撮像装置において、
   前記表示制御手段は、前記表示手段に対し、所定ビット数の画像信号として画像出力するように構成され、
   前記画像処理手段は、前記表示制御手段に対し、前記所定ビット数よりも高いビット数の画像信号で画像出力することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記検出手段は、前記撮像手段で取得される画像に基づいて、被写体の明るさを検出することを特徴とする撮像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記撮像手段で取得される画像の信号増幅を行う増幅手段をさらに備えるとともに、
   前記検出手段は、被写体の明るさを少なくとも２段階で検出するように構成され、
   前記検出手段において検出される被写体の明るさが第１の所定値よりも暗いと判断された場合に、前記増幅手段において適用されるゲインを上昇させ、さらに被写体の明るさが、前記第１の所定値よりも暗い値である第２の所定値よりも暗いと判断された場合に、前記表示制御手段において適用されるガンマ特性を変更することを特徴とする撮像装置。
8. 請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記撮像手段で取得される画像の信号増幅を行う増幅手段をさらに備え、
   前記検出手段において検出される被写体の明るさが所定の明るさよりも暗いと判断された場合に、前記増幅手段において適用されるゲインを上昇させ、その後さらに被写体の明るさが前記所定の明るさよりも暗いと判断された場合に、前記表示制御手段において適用されるガンマ特性を変更することを特徴とする撮像装置。
   

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