JP2005311843A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露出の異なる画像データを順次に生成するブラケット撮影において露出を比較的大きく変化させても不適切な画像の取得を防止できる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、アナログ入力レンジの下限値(基準電圧)を変更できるＡ／Ｄ変換部を備えている。そして、露出値を変更しつつ撮像センサにより連続的に撮像して露出の異なる画像データを順次に生成するＡＥブラケット撮影の際、適正露出から−２ＥＶまでの範囲では一定の基準電圧Ｖｔに保持する一方、−３ＥＶではＶｔより低い基準電圧Ｖａに設定するとともに、−４ＥＶではＶａより低い基準電圧Ｖｂに設定する。このように露出値に応じてＡ／Ｄ変換部の基準電圧を変更することで、ブラケット撮影において露出を比較的大きく変化させても不適切な画像の取得を防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、被写体を撮像して画像信号を出力する撮像手段を有する撮像装置に関する。

近年のデジタルカメラにおいては、ブラケット撮影などの機能を備えた一眼レフタイプのものが普及してきている。

このブラケット撮影については、例えば特許文献１に開示されており、一定の露出範囲において露出値を段階的に変化させるブラケット撮影(以下では、「ＡＥブラケット撮影」ともいう)中には、画像処理の変更を禁止して、同じ画像処理を行う技術が記載されている。

一方、特許文献２には、１回の撮影により得られた同一の撮影画像データに対して異なる条件で画像処理を行い、複数の処理済みデータを記録する技術が記載されている。

特開２００１−２１１３７６号公報 特開２００１−２０３９３４号公報

しかしながら、特許文献１の技術においては、ＣＣＤなどの撮像素子のラチチュードが±２ＥＶ程度のため、この範囲を逸脱する比較的大きな露出範囲でＡＥブラケット撮影を行うと、逸脱した露出値において白飛びや黒つぶれが生じるとともに、その他の画像部分でも輝度情報が減少する。これでは、撮影者の意図するブラケット撮影とは言えず、不適切な画像が取得されてしまう。この不具合について、以下で具体的に説明する。

図９および図１０は、本発明の従来技術に係るＡＥブラケット撮影を説明するための図である。そして、図９(ａ)〜(ｅ)は、それぞれ露出値が−４ＥＶ〜０ＥＶ(適正)の各状態のグラフを表し、図１０(ａ)〜(ｅ)は、それぞれ露出値が０ＥＶ(適正)〜＋４ＥＶの各状態のグラフを表している。また、各グラフにおいて、横軸は被写体の輝度を示しており、縦軸はＣＣＤ出力をＡＧＣ(Auto Gain Control)でゲインアップしたものを示している。

図９(ｅ)（図１０(ａ)）に示す適正な露出条件においては、被写体の暗部から明部まで適切なＡ／Ｄ変換を行えるように、Ａ／Ｄ変換器の入力レンジＲngを次のように設定している。

すなわち、入力レンジＲngの下限値(基準電圧Ｖref)については、被写体の暗部で生じるノイズを排除するために、最も暗部を再現する状態（入力電圧０Ｖ）から少し大きく設定している。一方、Ａ／Ｄ変換器の入力レンジＲngの上限値については、Ａ／Ｄ変換器の分解能などを考慮し、被写体の最も明るい輝度まで全てをカバーするのではなく多少小さめの入力電圧に設定している。

このような入力レンジＲngの上下限設定となっているため、適正露出付近、具体的には±２ＥＶ以内程度については問題ないが、この±２ＥＶを逸脱する露出値では、被写体の輝度の再現域が小さくなる。例えば、図９(ａ)や図９(ｂ)のアンダー側の露出(−４ＥＶ〜−３ＥＶ)では、撮影画像で黒つぶれが生じる場合が多く、図１０(ｄ)や図１０(ｅ)のオーバー側の露出(＋３ＥＶ〜＋４ＥＶ)では、撮影画像で白飛びが生じる場合が多くなる。

一方、特許文献２の技術では、同一の撮影画像データに対して異なる条件で単に画像処理を行うため、黒潰れ直前、もしくは白飛び直前の画像は再現することが出来ない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、露出の異なる画像データを順次に生成するブラケット撮影において露出を比較的大きく変化させても不適切な画像の取得を防止できる撮像装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、撮像装置であって、(a)被写体を撮像し、アナログ画像信号を出力する撮像手段と、(b)前記アナログ画像信号をデジタル信号の画像データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、(c)露出制御に係る制御パラメータを変更する露出変更手段と、(d)前記露出変更手段で前記制御パラメータを変更しつつ前記撮像手段により連続的に撮像して、露出の異なる画像データを順次に生成する制御手段とを備え、前記Ａ／Ｄ変換手段は、(b-1)アナログ入力レンジの下限値を変更する下限値変更手段を有するとともに、前記制御手段は、(d-1)前記制御パラメータに応じて前記下限値変更手段により前記アナログ入力レンジの下限値を変更して、前記画像データを順次に生成する下限値制御手段を有する。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る撮像装置において、前記下限値制御手段は、所定の範囲を外れる制御パラメータについて、前記下限値変更手段により前記アナログ入力レンジの下限値を変更する手段を有する。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る撮像装置において、前記制御パラメータは、所定の基準値を境に露出オーバー側と露出アンダー側とに分けられるとともに、前記下限値制御手段は、前記下限値変更手段によって、前記制御パラメータが前記露出オーバー側の場合には、前記アナログ入力レンジの下限値を高側に変更し、前記制御パラメータが前記露出アンダー側の場合には、前記アナログ入力レンジの下限値を低側に変更する手段を有する。

また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係る撮像装置において、(e)ガンマ曲線を変更してガンマ補正を行える補正手段をさらに備え、前記制御手段は、(d-2)前記制御パラメータに応じて、前記下限値変更手段により前記アナログ入力レンジの下限値を変更するとともに、前記補正手段により前記ガンマ曲線を変更してガンマ補正を行い、前記画像データを順次に生成する手段を有する。

また、請求項５の発明は、撮像装置であって、(a)被写体を撮像し、画像信号を出力する撮像手段と、(b)ガンマ曲線を変更してガンマ補正を行える補正手段と、(c)露出制御に係る制御パラメータを変更する露出変更手段と、(d)前記露出変更手段で制御パラメータを変更しつつ前記撮像手段により連続的に撮像して、露出の異なる画像データを順次に生成する制御手段とを備え、前記制御手段は、(d-1)前記制御パラメータに応じて前記補正手段によりガンマ曲線を変更してガンマ補正を行い、前記画像データを順次に生成する補正制御手段を有する。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る撮像装置において、前記補正制御手段は、所定の範囲を外れる制御パラメータについて、前記補正手段により前記ガンマ曲線を変更する手段を有する。

また、請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明に係る撮像装置において、前記制御パラメータは、所定の基準値を境に露出オーバー側と露出アンダー側とに分けられるとともに、前記補正制御手段は、前記制御パラメータが前記露出オーバー側の場合には、前記ガンマ曲線に係るガンマ係数を実質的な高側に変更し、前記制御パラメータが前記露出アンダー側の場合には、前記ガンマ曲線に係るガンマ係数を実質的な低側に変更する手段を有する。

また、請求項８の発明は、請求項２または請求項６の発明に係る撮像装置において、前記制御パラメータは、ＥＶ値で表され、前記所定の範囲は、−２ＥＶ以上で＋２ＥＶ以下の範囲である。

請求項１ないし請求項４および請求項８の発明によれば、露出制御に係る制御パラメータを変更しつつ連続的に撮像して露出の異なる画像データを順次に生成する際には、制御パラメータに応じてＡ／Ｄ変換手段のアナログ入力レンジの下限値を変更する。その結果、ブラケット撮影において露出を比較的大きく変化させても、白とびや黒潰れなどが生じる不適切な画像の取得を防止できる。

特に、請求項２の発明においては、所定の範囲を外れる制御パラメータについてアナログ入力レンジの下限値を変更するため、不適切な画像の取得を簡易に防止できるとともに、所定の範囲内の露出条件では撮影者の意図する適切な画像を取得できる。

また、請求項３の発明においては、制御パラメータが露出オーバー側の場合にはアナログ入力レンジの下限値を高側に変更し、露出アンダー側の場合にはアナログ入力レンジの下限値を低側に変更するため、ブラケット撮影において適切な画像の取得を行える。

また、請求項４の発明においては、制御パラメータに応じてアナログ入力レンジの下限値を変更するとともにガンマ曲線を変更してガンマ補正を行うため、ブラケット撮影においてより適切な画像の取得を行える。

また、請求項５ないし請求項８の発明によれば、露出制御に係る制御パラメータを変更しつつ連続的に撮像して露出の異なる画像データを順次に生成する際には、制御パラメータに応じてガンマ曲線を変更してガンマ補正を行う。その結果、ブラケット撮影において露出を比較的大きく変化させても、白とびや黒潰れなどが生じる不適切な画像の取得を防止できる。

また、請求項６の発明においては、所定の範囲を外れる制御パラメータについてガンマ曲線を変更するため、不適切な画像の取得を簡易に防止できるとともに、所定の範囲内の露出条件では撮影者の意図する適切な画像を取得できる。

また、請求項７の発明においては、制御パラメータが露出オーバー側の場合にはガンマ曲線に係るガンマ係数を実質的な高側に変更し、露出アンダー側の場合にはガンマ曲線に係るガンマ係数を実質的な低側に変更するため、ブラケット撮影において適切な画像の取得を行える。

また、請求項８の発明においては、所定の範囲が−２ＥＶ以上で＋２ＥＶ以下の範囲であるため、撮像素子などの特性を考慮して、より適切な画像の取得を行える。

＜第１実施形態＞
＜撮像装置の要部構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａの要部構成を示す図である。ここで、図１(ａ)〜(ｃ)は、それぞれ撮像装置１Ａの正面図、背面図および上面図に相当している。

撮像装置１Ａは、デジタルカメラとして構成されており、撮影レンズ１０を備えている。また、撮像装置１Ａの前面には、被写体に関する測光を行って、輝度信号を生成する測光センサ１１が設けられている。

撮像装置１Ａは、その上面にモード切替スイッチ１２とシャッターボタン１３とブラケットモード設定スイッチ１７とブラケット幅設定スイッチ１８とが設けられている。

モード切替スイッチ１２は、被写体を撮像してその静止画を記録する静止画撮影モード（ＲＥＣモード）と、メモリカード９(図２参照)に記録された画像を再生する再生モード（ＰＬＡＹモード）とを切替えるためのスイッチである。

シャッターボタン１３は、半押し状態(Ｓ１オン)と、さらに押し込まれた全押し状態(Ｓ２オン)とを検出可能な２段階スイッチになっている。上記の静止画撮影モードにおいてシャッターボタン１３が半押しされると、ズーム・フォーカスモータドライバ４７(図２参照)が駆動されて、合焦位置に撮影レンズ１０を移動させる動作が行われる。一方、静止画撮影モードにおいてシャッターボタン１３が全押しされると、本撮影動作、つまり記録用の撮影動作が行われる。

ブラケットモード設定スイッチ１７は、後述するＡＥブラケットモードを設定するか否か、つまり露出ブラケットのオン・オフを設定するためのスイッチである。

ブラケット幅設定スイッチ１８は、ブラケットモード設定スイッチ１７でＡＥブラケットモードが設定されている場合に、ＡＥブラケット撮影における露出幅（例えば−３ＥＶ〜＋３ＥＶなど）を設定するためのスイッチである。

撮像装置１Ａの背面には、撮影された画像などを表示するＬＣＤ(Liquid Crystal Display)モニタ４２と、電子ビューファインダー(ＥＶＦ)４３と、ファインダ切替スイッチ１４と、コマ送り・ズームスイッチ１５とが設けられている。

ファインダ切替スイッチ１４は、ＬＣＤモニタ４２およびＥＶＦ４３に関する表示切替を行うためのボタンである。このファインダ切替スイッチ１４は、３点のスライドスイッチとなっており、ＬＣＤモニタ４２のみがオン、ＥＶＦ４３のみがオン、双方のファインダがオフの３状態を切替えることができる。

コマ送り・ズームスイッチ１５は、４つのボタンで構成され、再生モードにおける記録画像のコマ送りや、撮影時のズーミングを指示するためのスイッチである。このコマ送り・ズームスイッチ１５の操作により、ズーム・フォーカスモータドライバ４７(図２)が駆動されて、撮影レンズ１０に関する焦点距離を変更できる。

図２は、撮像装置１Ａの機能ブロックを示す図である。

撮像装置１Ａは、撮像センサ１６と、撮像センサ１６にデータ伝送可能に接続する信号処理部２と、信号処理部２に接続する画像処理部３と、画像処理部３に接続するカメラ制御部４０Ａとを備えている。

撮像センサ１６は、Ｒ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の原色透過フィルターがピクセル単位に市松状に配列(ベイヤー配列)されたエリアセンサ(撮像素子)として構成されており、全画素読み出しタイプである。この撮像センサ１６は、被写体を撮像し、アナログ画像信号を出力する撮像手段として機能する。

信号処理部２は、ＣＤＳ２１とＡＧＣ２２とＡ／Ｄ変換部２３とを有している。

撮像センサ１６で取得され出力されるアナログ画像信号は、ＣＤＳ２１でサンプリングされノイズが除去された後、ＡＧＣ２２により撮影感度に相当するアナログゲインが乗算されて感度補正が行われる。

Ａ／Ｄ変換部２３は、１４ビットの変換器として構成されており、ＡＧＣ２２で正規化されたアナログ画像信号をデジタル信号の画像データに変換する。このＡ／Ｄ変換部２３では、アナログ入力レンジの下限値である基準電圧を、カメラ制御部４０Ａの指令により変更できるようになっている。そして、Ａ／Ｄ変換部２３によってデジタル変換された画像データは、画像処理部３で所定の画像処理が施されて画像ファイルが生成される。

画像処理部３は、ＲＡＷ加算部３０およびデジタル処理部３ｐと画像圧縮部３５とを備えている。また、画像処理部３は、測距演算部３６とＯＳＤ部３７とビデオエンコーダー３８とメモリカードドライバ３９とを備えている。

デジタル処理部３ｐは、画素補間部３１と解像度変換部３２とホワイトバランス制御部３３とガンマ補正部３４Ａとを有している。

画像処理部３に入力された画像データは、撮像センサ１６の読出しに同期し画像メモリ４１に書込みまれる。以後は、この画像メモリ４１に格納された画像データにアクセスし、画像処理部３で各種の処理が行われる。

画像メモリ４１内の画像データは、まずホワイトバランス制御部３３によりＲＧＢ各画素が独立にゲイン補正され、ＲＧＢのホワイトバランス補正が行われる。このホワイトバランス補正では、撮影被写体から本来白色となる部分を輝度や彩度データ等から推測し、その部分のＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの平均値とＧ／Ｒ比およびＧ／Ｂ比とを求め、これらの情報に基づいてＲおよびＢの補正ゲインとして制御される。

ホワイトバランス補正された画像データは、画素補間部３１でＲＧＢ各画素をそれぞれのフィルターパターンでマスキングした後、高帯域まで画素値を有するＧ画素については、メディアン(中間値)フィルタで周辺４画素の中間２値の平均値に置換する。また、Ｒ画素およびＢ画素に関しては、周囲の９画素で同色に対して平均補間する。

画素補間された画像データは、ガンマ補正部３４Ａで出力機器に合った非線形変換、具体的にはガンマ補正およびオフセット調整が行われ、画像メモリ４１に格納される。

そして、画像メモリ４１に格納された画像データは、解像度変換部３２で設定された画素数に水平垂直の縮小または間引きが行われ、画像圧縮部３５で圧縮処理を行った後、メモリーカードドライバ３９にセットされるメモリーカード９に記録される。この画像記録時には、指定された解像度の撮影画像が記録されるとともに、再生表示用のスクリーンネイル画像(ＶＧＡ)が作成され、上記の撮影画像にリンクさせて記録される。そして、画像再生時には、スクリーンネイル画像をＬＣＤモニタ４２に表示することで高速な画像表示が可能となる。

また、解像度変換部３２では、画像表示時についても画素間引きを行って、ＬＣＤモニタ４２やＥＶＦ４３に表示するための低解像度画像を作成する。プレビュー時には、画像メモリ４１から読出された６４０×２４０画素の低解像度画像がビデオエンコーダ３８でＮＴＳＣ／ＰＡＬにエンコードされ、これをフィールド画像としてＬＣＤモニタ４２やＥＶＦ４３で画像再生が行われる。

測距演算部３６は、シャッターボタン１３が半押し状態(Ｓ１)になった場合に、コントラスト方式のＡＦを行うための評価値演算動作を行う。例えば指定エリアの撮影画像データについて、隣接する各画素に関する差分の絶対値の和である評価値が演算される。そして、このＡＦ評価値の最も高い撮影レンズ１０のレンズ位置が合焦位置とされる。

ＯＳＤ(オン・スクリーン・ディスプレイ)部３７は、各種の文字、記号およびフレーム等を生成し、表示画像の任意位置に重ねることが可能である。このＯＳＤ部３７により、ＬＣＤモニタ４２には各種の文字、記号およびフレーム等が必要に応じて表示できる。

カメラ制御部４０Ａは、ＣＰＵおよびメモリを備え、撮像装置１Ａの各部を統括的に制御する部位である。具体的には、上記のモード切替スイッチ１２やシャッターボタン１３などを有するカメラ操作スイッチ５０に対して撮影者が行う操作入力を処理する。また、カメラ制御部４０Ａは、ブラケットモード設定スイッチ１７によりＡＥブラケットモードに設定されると、ブラケット幅設定スイッチ１８で設定された露出範囲において露出値(露出制御に係る制御パラメータ)を変更しつつ連続的に撮像して、露出の異なる画像データを順次に生成する制御手段として機能する。

撮像装置１Ａは、本撮影前の撮影準備状態において被写体を動画的態様でＬＣＤモニタ４２に表示するプレビュー表示(ライブビュー表示)時には、絞り４４の光学絞りが絞りドライバー４５によって開放固定となる。また、シャッタースピード(ＳＳ)に相当する撮像センサ１６の電荷蓄積時間（露光時間）に関しては、撮像センサ１６で取得したライブビュー画像に基づき、カメラ制御部４０Ａが露出制御データを演算する。そして、算出された露出制御データに基づいて予め設定されたプログラム線図により、撮像センサ１６の露光時間が適正となるようにタイミングジェネレーターセンサドライバー４６に対するフィードバック制御が行われる。ただし、後述のＡＥブラケット撮影においては、このように自動的に求められる適正露出(０ＥＶ)を基準にして、露出オーバー側やアンダー側で露出値を変更して、露出の異なる複数の画像データが取得される。

撮像センサ１６において電荷蓄積が完了すると、光電変換された信号は遮光された撮像センサ１６内の転送路にシフトされ、転送路からバッファを介して読出しが行われる。

以上のような構成を有する撮像装置１Ａにおいては、ＡＥブラケット撮影が可能となっているが、これについて以下で詳しく説明する。

＜ＡＥブラケット撮影について＞
従来の撮像装置におけるＡＥブラケット撮影においては、図９および図１０に示すように基準電圧Ｖrefを固定としているが、本実施形態に係る撮像装置１Ａでは、一定の範囲を超える露出値で撮影する場合に、Ａ／Ｄ変換部２３の基準電圧を変更させるようになっている。このＡＥブラケット撮影について、以下で説明する。

図３および図４は、撮像装置１ＡにおけるＡＥブラケット撮影を説明するための図である。ここで、図３(ａ)〜(ｅ)は、適正露出(基準値０ＥＶ)以下の露出アンダー側を示しており、それぞれ露出値が−４ＥＶ〜０ＥＶ(適正)の各状態のグラフを表している。一方、図４(ａ)〜(ｅ)は、適正露出(基準値０ＥＶ)以上の露出オーバー側を示しており、それぞれ露出値が０ＥＶ(適正)〜＋４ＥＶの各状態のグラフを表している。また、各グラフにおいて、横軸は被写体の輝度を示しており、縦軸は撮像センサ１６の出力をＡＧＣ２２でゲインアップしたものを示している。ここで、各グラフの横軸については、例えば左端から右端まで徐々に明度が上昇するグラジュエーションチャートを被写体として撮影した場合に、左端からの距離に対応している。

撮像装置１Ａにおける露出アンダー側のＡＥブラケット撮影については、各露出値−２ＥＶ〜０ＥＶでは、従来技術(図９参照)と同様に適正露出時に設定される基準電圧Ｖｔに固定して変更しないが(図３(ｃ)〜(ｅ)参照)、露出値−３ＥＶでは、図３(ｂ)に示すように適正露出時に設定される基準電圧Ｖｔより低い基準電圧Ｖａに変更するとともに、露出値−４ＥＶでは、図３(ａ)に示すように露出値−３ＥＶでの基準電圧Ｖａよりも低い基準電圧Ｖｂに変更する。この基準電圧の変更に伴って、Ａ／Ｄ変換部２３の入力レンジＲngも低電圧側にシフトされる。

このようにＡＥブラケット撮影が露出アンダー側の場合には、露出値に応じてＡ／Ｄ変換部２３の基準電圧を低側に変更する。

一方、撮像装置１Ａにおける露出オーバー側のＡＥブラケット撮影については、各露出値０ＥＶ〜＋２ＥＶでは、従来技術(図１０参照)と同様に適正露出時に設定される基準電圧Ｖｔに固定して変更しないが(図４(ａ)〜(ｃ)参照)、露出値＋３ＥＶでは、図４(ｄ)に示すように適正露出時に設定される基準電圧Ｖｔより高い基準電圧Ｖｃに変更するとともに、露出値＋４ＥＶでは、図４(ｅ)に示すように露出値＋３ＥＶでの基準電圧Ｖｃよりも高い電圧Ｖｄに変更する。この基準電圧の変更に伴って、Ａ／Ｄ変換部２３の入力レンジＲngも高電圧側にシフトされる。

このようにＡＥブラケット撮影が露出オーバー側の場合には、露出値に応じてＡ／Ｄ変換部２３の基準電圧を高側に変更する。

以上のように一定の露出範囲(−２ＥＶ〜＋２ＥＶ)を外れる場合には、Ａ／Ｄ変換部２３の基準電圧を低側または高側に変更することにより、被写体の輝度を再現できる範囲が変化し、＋２ＥＶ以上の比較的大きい露出値や−２ＥＶ以下の比較的小さい露出値の場合でも、黒つぶれや白飛びが抑えられて適切な再現域（Ａ／Ｄ変換後の実再現域を広げる）を確保できる。

＜撮像装置１Ａの動作＞
以上のような構成を有する撮像装置１Ａの動作について、以下で説明する。

図５は、撮像装置１Ａの基本的な動作を示すフローチャートである。本動作は、特にＡＥブラケット撮影に関する動作を示しており、撮像装置１Ａのカメラ制御部４０Ａで実行される。

ステップＳＴ１では、ブラケットモード設定スイッチ１７に対するユーザ操作により、ＡＥブラケット撮影を行うＡＥブラケットモードが設定される。

ステップＳＴ２では、ブラケット幅設定スイッチ１８に対するユーザ操作により、ブラケット幅（露出幅）が設定される。なお、ユーザがブラケット幅設定スイッチ１８を操作しない場合には、デフォルトのブラケット幅（例えば−１ＥＶ〜＋１ＥＶ）に設定される。

ステップＳＴ３では、ステップＳＴ２で設定されたブラケット幅が、±２ＥＶ以内であるかを判定する。ここで、±２ＥＶ以内の場合には、ステップＳＴ４に進み、±２ＥＶを超えている場合には、ステップＳＴ１０に進む。

ステップＳＴ４では、シャッターボタン１３が半押し(Ｓ１オン)されたかを判定する。ここで、シャッターボタン１３が半押しされた場合には、ステップＳＴ５に進み、半押しされていない場合には、ステップＳＴ４を繰り返す。

ステップＳＴ５では、ステップＳＴ２で設定されたブラケット幅の範囲内で複数の露出値を設定するとともに、測距演算部３６においてＡＦ評価値の演算を行いＡＦ評価値の最も高い撮影レンズ１０のレンズ位置を合焦位置としてＡＦ動作を終了する。

ステップＳＴ６では、シャッターボタン１３が全押し(Ｓ２オン)されたかを判定する。ここで、シャッターボタン１３が全押しされた場合には、ステップＳＴ７に進み、全押しされていない場合には、ステップＳＴ６を繰り返す。

ステップＳＴ７では、図３(ｃ)〜図３(ｅ)および図４(ａ)〜図４(ｃ)に示すようにＡ／Ｄ変換部２３の基準電圧Ｖｔを固定して、ＡＥブラケット撮影を行う。

ステップＳＴ８では、ステップＳＴ２で設定されたブラケット幅を変更するかを判定する。具体的には、ブラケット幅設定スイッチ１８が操作されたか否かを判断する。ここで、ブラケット幅を変更する場合には、ステップＳＴ２に戻り、変更しない場合には、ステップＳＴ９に進む。

ステップＳＴ９では、次のＡＥブラケット撮影を行うかを判定する。具的的には、ブラケットモード設定スイッチ１７に対するユーザ操作によってＡＥブラケットモードが解除されたか否かを判断する。ここで、次の撮影を行う場合には、ステップＳＴ４に戻り、次の撮影を行わない場合には、本フローチェートを抜ける。

ステップＳＴ１０〜ＳＴ１１では、上記のステップＳＴ４〜ＳＴ５と同様の動作を行う。

ステップＳＴ１２では、±２ＥＶを超える露出値については、図３(ａ)〜図３(ｂ)や図４(ｄ)〜図４(ｅ)に示す基準電圧Ｖａ〜Ｖｄのように、Ａ／Ｄ変換部２３の基準電圧を露出値に応じて変更して設定する。

ステップＳＴ１３では、上記のステップＳＴ６と同様の動作を行う。

ステップＳＴ１４では、±２ＥＶを超える露出条件に関して、図３(ａ)〜図３(ｂ)や図４(ｄ)〜図４(ｅ)に示すように露出に応じてＡ／Ｄ変換部２３の基準電圧をＶａ〜Ｖｄに変更して、ＡＥブラケット撮影を行う。すなわち、−２ＥＶ以上で＋２ＥＶ以下の露出範囲を外れる露出値（制御パラメータ）についてＡ／Ｄ変換部２３のアナログ入力レンジの下限値を変更して露出の異なる画像データを順次に生成する。なお、±２ＥＶ以内の露出値については、図３(ｃ)〜(ｅ)や図４(ａ)〜(ｃ)に示すように基準電圧Ｖｔに固定してＡＥブラケット撮影を行う。

ステップＳＴ１５〜ＳＴ１６では、上記のステップＳＴ８〜ＳＴ９と同様の動作を行う。

以上のような撮像装置１Ａの動作により、±２ＥＶを超える露出値の場合にはＡ／Ｄ変換部の基準電圧を変更するため、ブラケット撮影において露出を比較的大きく変化させても、白飛びや黒つぶれが生じる不適切な画像の取得を防止できる。

すなわち、一般にデジタルカメラの場合には露出のアンダー時やオーバー時における再現幅が狭くなるが、本実施形態の撮像装置１Ａでは、ブラケット量(幅)が大きい時にはＡ／Ｄ変換部２３の基準電圧を変更することで、得られるデータ幅、つまり被写体の輝度情報の範囲が小さくならない。また、撮影画像データを後で画像処理する場合にとって都合の良い画像データを取得できるため、１回のＡＥブラケット撮影において所望の画像データをほぼ得ることができる。

＜第２実施形態＞
＜撮像装置の構成＞
本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ｂは、図１および図２に示す第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、ガンマ補正部およびカメラ制御部の構成が異なっている。

すなわち、撮像装置１Ｂのガンマ補正部３４Ｂは、複数のガンマ曲線γｔ、γａ〜γｄ(図６、図７参照)それぞれに対応するＬＵＴ(Look Up Table)を有しており、カメラ制御部４０Ｂからの指示によりガンマ曲線を変更してガンマ補正を行える。

また、撮像装置１Ｂのカメラ制御部４０Ｂは、以下で説明する本実施形態のＡＥブラケット撮影を制御するためのプログラムを格納している。

＜ＡＥブラケット撮影について＞
第２実施形態のＡＥブラケット撮影については、第１実施形態のＡＥブラケット撮影と同様に一定の範囲を超える露出値で撮影する場合にはＡ／Ｄ変換部２３の基準電圧を変更するとともに、ガンマ補正部３４Ｂのガンマ曲線を変更できるようになっている。本実施形態のＡＥブラケット撮影について、以下で説明する。

図６および図７は、撮像装置１ＢにおけるＡＥブラケット撮影を説明するための図である。ここで、図６(ａ)〜(ｅ)は、露出アンダー側を示しており、それぞれ露出値が−４ＥＶ〜０ＥＶ(適正)の各状態のグラフを表している。一方、図７(ａ)〜(ｅ)は、露出オーバー側を示しており、それぞれ露出値が０ＥＶ(適正)〜＋４ＥＶの各状態のグラフを表している。また、各グラフにおいて、横軸は被写体の輝度を示し、縦軸は撮像センサ１６の出力をＡＧＣ２２でゲインアップしたものを示しており、破線はガンマ曲線を示している。

撮像装置１Ｂにおける露出アンダー側のＡＥブラケット撮影については、図６(ａ)〜(ｅ)に示すようにＡ／Ｄ変換部２３の基準電圧を第１実施形態と同様に変更するとともに、ガンマ曲線も変更する。具体的には、各露出値−２ＥＶ〜０ＥＶでは、図６(ｃ)〜(ｅ)に示すように適正露出時に設定されるガンマ曲線γｔに固定して変更しないが、露出値−３ＥＶでは、図６(ｂ)に示すように上記のガンマ曲線γｔより平均して小さいガンマ係数を有するガンマ曲線γａに変更するとともに、露出値−４ＥＶでは、図６(ａ)に示すように上記のガンマ曲線γａより平均して小さいガンマ係数を有するガンマ曲線γｂに変更する。

このようにＡＥブラケット撮影が露出アンダー側の場合には、露出値に応じてガンマ曲線に係るガンマ係数を実質的な低側に変更する。ここで、図６(ａ)のガンマ曲線γｂや図６(ｂ)のガンマ曲線γａは単一のガンマ係数で表すのは困難であるが、画像の濃度が減る方向に変更されることから、実質的にガンマ係数が低いとみなすことができる。

一方、撮像装置１Ｂにおける露出オーバー側のＡＥブラケット撮影については、図７(ａ)〜(ｅ)に示すように、Ａ／Ｄ変換部２３の基準電圧を第１実施形態と同様に変更するとともに、ガンマ曲線も変更する。具体的には、各露出値０ＥＶ〜＋２ＥＶでは、図７(ａ)〜(ｃ)に示すように適正露出時に設定されるガンマ曲線γｔに固定して変更しないが、露出値＋３ＥＶでは、図７(ｄ)に示すようにガンマ曲線γｔより大きいガンマ係数を有するガンマ曲線γｃに変更するとともに、露出値＋４ＥＶでは、図７(ｅ)に示すようにガンマ曲線γｃより大きいガンマ係数を有するガンマ曲線γｄに変更する。

このようにＡＥブラケット撮影が露出オーバー側の場合には、露出値に応じてガンマ曲線に係るガンマ係数を実質的な高側に変更する。ここで、図７(ｄ)のガンマ曲線γｃや図７(ｅ)のガンマ曲線γｄのように単一のガンマ係数で表される場合のみならず、単一のガンマ係数で表すのが困難な複雑なガンマ曲線の場合にも、画像の濃度が増す方向に変更する場合には、実質的にガンマ係数が高いとみなすことができる。

以上のように一定の露出範囲(−２ＥＶ〜＋２ＥＶ)を外れる場合には、ガンマ補正部３４Ｂのガンマ係数を実質的に低側または高側に変更することにより、被写体の輝度を再現できる範囲が変化し、＋２ＥＶ以上の比較的大きい露出値や−２ＥＶ以下の比較的小さい露出値の場合でも、適切な再現性を確保できる。

＜撮像装置１Ｂの動作＞
以上のような構成を有する撮像装置１Ｂの動作について、以下で説明する。

図８は、撮像装置１Ｂの基本的な動作を示すフローチャートである。本動作は、特にＡＥブラケット撮影に関する動作を示しており、撮像装置１Ｂのカメラ制御部４０Ｂで実行される。

ステップＳＴ２１〜ＳＴ２６では、図５のフローチャートに示すステップＳＴ１〜ＳＴ６と同様の動作を行う。

ステップＳＴ２７では、第１実施形態と同様にＡ／Ｄ変換部２３の基準電圧Ｖｔを固定してＡＥブラケット撮影を行う。さらに、図６(ｃ)〜図６(ｅ)および図７(ａ)〜図７(ｃ)に示すように、ガンマ曲線γｔを固定してガンマ補正部３４Ｂで画像処理を行う。

ステップＳＴ２８〜ＳＴ３１では、図５のフローチャートに示すステップＳＴ８〜ＳＴ１１と同様の動作を行う。

ステップＳＴ３２では、±２ＥＶを超える露出値については、図６(ａ)〜図６(ｂ)や図７(ｄ)〜図７(ｅ)に示す基準電圧Ｖａ〜Ｖｄのように、Ａ／Ｄ変換部２３の基準電圧を露出値に応じて変更して設定する。さらに、図６(ａ)〜図６(ｂ)や図７(ｄ)〜図７(ｅ)に示すガンマ曲線γａ〜γｄのように露出値に応じてガンマ曲線を変更して設定する。

ステップＳＴ３３では、図５のフローチャートに示すステップＳＴ１３と同様の動作を行う。

ステップＳＴ３４では、±２ＥＶを超える露出条件に関しては、図６(ａ)〜図６(ｂ)や図７(ｄ)〜図７(ｅ)に示すようにＡ／Ｄ変換部２３の基準電圧Ｖａ〜ｄに変更して、ＡＥブラケット撮影を行う。さらに、露出値に応じて図６(ｃ)〜図６(ｅ)および図７(ａ)〜図７(ｃ)に示すようなガンマ曲線γａ〜ｄに変更してガンマ補正部３４Ｂで画像処理を行う。すなわち、−２ＥＶ以上で＋２ＥＶ以下の露出範囲を外れる露出値（制御パラメータ）についてガンマ補正部３４Ｂのガンマ曲線を変更してガンマ補正を行い、露出の異なる画像データを順次に生成する。なお、±２ＥＶ以内の露出値については、図６(ｃ)〜(ｅ)や図７(ａ)〜(ｃ)に示すように基準電圧Ｖｔおよびガンマ曲線γｔを固定してＡＥブラケット撮影を行う。

ステップＳＴ３５〜ＳＴ３６では、図５のフローチャートに示すステップＳＴ１５〜ＳＴ１６と同様の動作を行う。

以上のような撮像装置１Ｂの動作により、第１実施形態と同様の効果を発揮する。さらに、±２ＥＶを超える露出値の場合にはガンマ曲線γａ〜γｄを変更するため、ブラケット撮影において露出を比較的大きく変化させても、不適切な画像の取得を防止できる。

すなわち、一定の露出範囲を超えると、露出値に応じてガンマ曲線のガンマ係数を変更するため、低い露出値で撮影され黒付近の画素が多い場合には、この黒付近の情報を圧縮でき、また高い露出値で撮影され白付近の画素が多い場合には、白付近の情報を圧縮できる。これにより、得られるデータ幅、つまり被写体の輝度情報の範囲が小さくならず、撮影画像を後で画像処理する場合にとって都合の良い画像データを取得できることとなる。

＜変形例＞
◎上記の第２実施形態においては、±２ＥＶを超える場合にガンマ曲線を変更するのは必須でなく、例えば±１ＥＶの範囲を外れる場合にガンマ曲線を変更するようにしても良い。また、例えば±２ＥＶの範囲や±１ＥＶの範囲などの複数の露出範囲を選択可能にしても良い。

◎上記の各実施形態においては、露出のアンダー側およびオーバー側の双方でＡ／Ｄ変換の基準電圧やガンマ曲線を変更するのは必須でなく、アンダー側だけ、またはオーバー側だけ基準電圧などを変更するようにしても良い。

◎上記の各実施形態におけるＡＥブラケット撮影においては、露出値に応じてＡ／Ｄ変換部の基準電圧などを変更するのに限らず、露出値に応じてＡＧＣのゲイン(増幅率)を変更するようにしても良い。

◎上記の各実施形態における露出制御については、撮像センサの電荷蓄積時間(シャッター速度)を変更して行うのは必須でなく、絞りの開度を変更することで行っても良く、またシャッター速度と絞りとを組合せるようにしても良い。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａの要部構成を示す図である。 撮像装置１Ａの機能ブロックを示す図である。 撮像装置１ＡにおけるＡＥブラケット撮影を説明するための図である。 撮像装置１ＡにおけるＡＥブラケット撮影を説明するための図である。 撮像装置１Ａの基本的な動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る撮像装置１ＢにおけるＡＥブラケット撮影を説明するための図である。 撮像装置１ＢにおけるＡＥブラケット撮影を説明するための図である。 撮像装置１Ｂの基本的な動作を示すフローチャートである。 本発明の従来技術に係るＡＥブラケット撮影を説明するための図である。 本発明の従来技術に係るＡＥブラケット撮影を説明するための図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ 撮像装置
２ 信号処理部
３ 画像処理部
１７ ブラケットモード設定スイッチ
１８ ブラケット幅設定スイッチ
２２ ＡＧＣ
２３ Ａ／Ｄ変換部
３６ 測距検算部
４０Ａ、４０Ｂ カメラ制御部
Ｒｎｇ Ａ／Ｄ変換部の入力レンジ
Ｖｔ、Ｖａ〜Ｖｄ、Ｖref Ａ／Ｄ変換部の基準電圧
γｔ、γａ〜γｄ ガンマ曲線

Claims (8)

1. 撮像装置であって、
   (a)被写体を撮像し、アナログ画像信号を出力する撮像手段と、
   (b)前記アナログ画像信号をデジタル信号の画像データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   (c)露出制御に係る制御パラメータを変更する露出変更手段と、
   (d)前記露出変更手段で前記制御パラメータを変更しつつ前記撮像手段により連続的に撮像して、露出の異なる画像データを順次に生成する制御手段と、
   を備え、
   前記Ａ／Ｄ変換手段は、
   (b-1)アナログ入力レンジの下限値を変更する下限値変更手段、
   を有するとともに、
   前記制御手段は、
   (d-1)前記制御パラメータに応じて前記下限値変更手段により前記アナログ入力レンジの下限値を変更して、前記画像データを順次に生成する下限値制御手段、
   を有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、
   前記下限値制御手段は、
   所定の範囲を外れる制御パラメータについて、前記下限値変更手段により前記アナログ入力レンジの下限値を変更する手段、
   を有することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
   前記制御パラメータは、所定の基準値を境に露出オーバー側と露出アンダー側とに分けられるとともに、
   前記下限値制御手段は、
   前記下限値変更手段によって、前記制御パラメータが前記露出オーバー側の場合には、前記アナログ入力レンジの下限値を高側に変更し、前記制御パラメータが前記露出アンダー側の場合には、前記アナログ入力レンジの下限値を低側に変更する手段、
   を有することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の撮像装置において、
   (e)ガンマ曲線を変更してガンマ補正を行える補正手段、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、
   (d-2)前記制御パラメータに応じて、前記下限値変更手段により前記アナログ入力レンジの下限値を変更するとともに、前記補正手段により前記ガンマ曲線を変更してガンマ補正を行い、前記画像データを順次に生成する手段、
   を有することを特徴とする撮像装置。
5. 撮像装置であって、
   (a)被写体を撮像し、画像信号を出力する撮像手段と、
   (b)ガンマ曲線を変更してガンマ補正を行える補正手段と、
   (c)露出制御に係る制御パラメータを変更する露出変更手段と、
   (d)前記露出変更手段で制御パラメータを変更しつつ前記撮像手段により連続的に撮像して、露出の異なる画像データを順次に生成する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   (d-1)前記制御パラメータに応じて前記補正手段によりガンマ曲線を変更してガンマ補正を行い、前記画像データを順次に生成する補正制御手段、
   を有することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置において、
   前記補正制御手段は、
   所定の範囲を外れる制御パラメータについて、前記補正手段により前記ガンマ曲線を変更する手段、
   を有することを特徴とする撮像装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の撮像装置において、
   前記制御パラメータは、所定の基準値を境に露出オーバー側と露出アンダー側とに分けられるとともに、
   前記補正制御手段は、
   前記制御パラメータが前記露出オーバー側の場合には、前記ガンマ曲線に係るガンマ係数を実質的な高側に変更し、前記制御パラメータが前記露出アンダー側の場合には、前記ガンマ曲線に係るガンマ係数を実質的な低側に変更する手段、
   を有することを特徴とする撮像装置。
8. 請求項２または請求項６に記載の撮像装置において、
   前記制御パラメータは、ＥＶ値で表され、
   前記所定の範囲は、−２ＥＶ以上で＋２ＥＶ以下の範囲であることを特徴とする撮像装置。

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