JP2007053617A - Exposure value operation method and imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像データが表す撮像画面を複数の小領域に分割して各小領域毎の被写体輝度値を算出し、各被写体輝度値を基にして前記画像データの露出値を算出する露出値算出方法と、この露出値算出方法を用いた撮像装置に関する。 The present invention divides an imaging screen represented by image data into a plurality of small areas, calculates subject luminance values for each small area, and calculates an exposure value for the image data based on each subject luminance value The present invention relates to a calculation method and an imaging apparatus using the exposure value calculation method.
撮像装置の一つとして、CCDなどの固体撮像素子で撮像した被写体像をデジタルの画像データに変換し、内蔵メモリやメモリカードなどの記憶媒体に記憶するデジタルカメラが普及している。このようなデジタルカメラでは、画像データから画像の輝度を測光して適正な露出値を算出することにより、シャッタスピードや絞り値などを自動的に決定する自動露出調整が行われている。 As one of imaging apparatuses, a digital camera that converts a subject image captured by a solid-state imaging device such as a CCD into digital image data and stores the digital image data in a storage medium such as a built-in memory or a memory card is widely used. In such a digital camera, automatic exposure adjustment for automatically determining a shutter speed, an aperture value, and the like is performed by measuring an image brightness from image data and calculating an appropriate exposure value.
自動露出調整の測光方法としては、例えば、平均測光や中央重点測光などが知られている(特許文献1参照)。平均測光は、画像全体の平均輝度を適正な露出値として算出する測光方法である。一方、中央重点測光は、主要な被写体が画像の中央付近にくることを想定したものであり、画像を複数の小領域に分割して各小領域毎の輝度を算出した後、中央付近の小領域の重みを大きくして適正な露出値を算出する測光方法である。この中央重点測光では、主要被写体と背景との間のコントラストが大きい場合でも、平均測光に比べて主要被写体に露出が合い易い。
しかしながら、例えば、逆光の撮影シーンや、夜間にスポットライトを当てた撮影シーンなど、主要被写体と背景との間のコントラストが極端に大きい場合には、中央重点測光を用いたとしても主要被写体の露出アンダーや露出オーバーを抑えることは難しかった。 However, if the contrast between the main subject and the background is extremely large, for example, in a backlight scene or in a night scene with a spotlight, the exposure of the main subject is possible even if center-weighted metering is used. It was difficult to suppress under-exposure and over-exposure.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、主要被写体と背景との間のコントラストが極端に大きい場合でも、主要被写体から露出が大きく外れることを抑えることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent the exposure from being largely deviated from the main subject even when the contrast between the main subject and the background is extremely large.
上記課題を達成するため、本発明の露出値算出方法は、撮像レンズを透過した被写体像を撮像する撮像素子から前記被写体像に応じた画像データを取得するデータ取得ステップと、前記画像データが表す撮像画面を複数の小領域に分割する分割ステップと、前記小領域毎の被写体輝度値を算出する輝度演算ステップと、前記被写体輝度値の低い前記小領域ほど重み付けが大きくなるように前記各演算用重み係数を設定する重み係数演算ステップとを有し、前記各小領域毎に設定された演算用重み係数を前記各被写体輝度値に乗じて加重平均を取ることにより、前記画像データの露出値を算出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exposure value calculation method of the present invention represents a data acquisition step of acquiring image data corresponding to the subject image from an image sensor that captures the subject image transmitted through the imaging lens, and the image data represents A dividing step for dividing the imaging screen into a plurality of small areas; a luminance calculating step for calculating a subject luminance value for each of the small areas; and for each calculation so that the smaller area having the lower subject luminance value has a higher weight. A weighting factor calculation step for setting a weighting factor, and multiplying each subject luminance value by the calculation weighting factor set for each of the small areas to obtain a weighted average, thereby calculating the exposure value of the image data It is characterized by calculating.
なお、前記重み係数演算ステップは、前記各被写体輝度値の最大値を検出するステップと、前記最大値から前記各被写体輝度値を減算して前記各小領域毎に前記最大値からの差分値を求めるステップと、入力値の大きい部分がより大きくなるように変換する補正関数に前記各差分値を入力して前記補正関数に応じた出力値を得るステップと、前記撮像画面の中央部分の重み付けを大きくするように前記各小領域のそれぞれに予め設定された中央重点の重み係数と前記各出力値とを乗算し、この乗算結果を前記各演算用重み係数として設定するステップとからなることが好ましい。 The weighting factor calculating step includes a step of detecting a maximum value of each subject luminance value, and subtracting each subject luminance value from the maximum value to obtain a difference value from the maximum value for each small region. A step of calculating, a step of inputting each of the difference values to a correction function for conversion so that a larger portion of the input value becomes larger, obtaining an output value according to the correction function, and weighting of a central portion of the imaging screen Preferably, the method includes a step of multiplying each of the small areas by a weight factor of a center weight set in advance for each of the small regions and each of the output values, and setting the multiplication result as the weighting factor for each calculation. .
また、前記各差分値は、前記補正関数に入力される前に、前記補正関数の入力範囲に応じた値に正規化されることが好ましい。 Each difference value is preferably normalized to a value corresponding to the input range of the correction function before being input to the correction function.
さらに、前記輝度演算ステップの後に、前記各被写体輝度値の平均輝度値を算出する平均輝度値算出ステップと、前記平均輝度値が所定値以上であるか否かの判定を行う判定ステップとを行い、前記平均輝度値が所定値以上であると判定された場合には、前記重み係数演算ステップを行い、前記平均輝度値が所定値以下であると判定された場合には、前記撮像画面の中央部分の重み付けを大きくするように前記各小領域のそれぞれに予め設定された中央重点の重み係数を前記各演算用重み係数として前記露出値の算出を行うことが好ましい。 Further, after the luminance calculation step, an average luminance value calculating step for calculating an average luminance value of the subject luminance values and a determining step for determining whether or not the average luminance value is equal to or greater than a predetermined value are performed. When it is determined that the average luminance value is equal to or greater than a predetermined value, the weighting factor calculation step is performed. When it is determined that the average luminance value is equal to or less than the predetermined value, the center of the imaging screen is determined. It is preferable that the exposure value is calculated using a center-weighted weighting factor set in advance in each of the small regions so as to increase the weighting of the portion, as the calculation weighting factor.
なお、本発明の露出値演算方法は、撮像レンズを透過した被写体像を撮像する撮像素子から前記被写体像に応じた画像データを取得するデータ取得ステップと、前記画像データが表す撮像画面を複数の小領域に分割する分割ステップと、前記小領域毎の被写体輝度値を算出する輝度演算ステップと、前記被写体輝度値の高い前記小領域ほど重み付けが大きくなるように前記各演算用重み係数を設定する重み係数演算ステップとを有し、前記各小領域毎に設定された演算用重み係数を前記各被写体輝度値に乗じて加重平均を取ることにより、前記画像データの露出値を算出するようにしてもよい。 The exposure value calculation method of the present invention includes a data acquisition step of acquiring image data corresponding to the subject image from an image sensor that captures the subject image that has passed through the imaging lens, and a plurality of imaging screens represented by the image data. A division step for dividing into small areas, a luminance calculation step for calculating subject luminance values for each of the small areas, and setting the weighting factors for each calculation so that the smaller areas with higher subject luminance values have higher weights. A weighting factor calculation step, wherein the exposure value of the image data is calculated by multiplying the subject luminance value by a calculation weighting factor set for each small area and taking a weighted average. Also good.
この際、前記重み係数演算ステップは、前記各被写体輝度値の最小値を検出するステップと、前記各被写体輝度値から前記最小値を減算して前記各小領域毎に前記最小値からの差分値を求めるステップと、入力値の大きい部分がより大きくなるように変換する補正関数に前記各差分値を入力して前記補正関数に応じた出力値を得るステップと、前記撮像画面の中央部分の重み付けを大きくするように前記各小領域のそれぞれに予め設定された中央重点の重み係数と前記各出力値とを乗算し、この乗算結果を前記各演算用重み係数として設定するステップとからなることが好ましい。 In this case, the weighting factor calculation step includes a step of detecting a minimum value of each subject luminance value, and subtracting the minimum value from each subject luminance value to obtain a difference value from the minimum value for each small region. Obtaining the output value corresponding to the correction function by inputting each difference value into a correction function for converting the large input value portion to be larger, and weighting the central portion of the imaging screen. Each of the small regions is multiplied by a weighting factor of a center weight set in advance for each of the small regions and the output value, and the multiplication result is set as the weighting factor for each calculation. preferable.
また、前記各差分値は、前記補正関数に入力される前に、前記補正関数の入力範囲に応じた値に正規化されることが好ましい。 Each difference value is preferably normalized to a value corresponding to the input range of the correction function before being input to the correction function.
さらに、前記輝度演算ステップの後に、前記各被写体輝度値の平均輝度値を算出する平均輝度値算出ステップと、前記平均輝度値が所定値以上であるか否かの判定を行う判定ステップとを行い、前記平均輝度値が所定値以下であると判定された場合には、前記重み係数演算ステップを行い、前記平均輝度値が所定値以上であると判定された場合には、前記撮像画面の中央部分の重み付けを大きくするように前記各小領域のそれぞれに予め設定された中央重点の重み係数を前記各演算用重み係数として前記露出値の算出を行うことが好ましい。 Further, after the luminance calculation step, an average luminance value calculating step for calculating an average luminance value of the subject luminance values and a determining step for determining whether or not the average luminance value is equal to or greater than a predetermined value are performed. When the average luminance value is determined to be less than or equal to a predetermined value, the weighting coefficient calculation step is performed. When the average luminance value is determined to be equal to or greater than the predetermined value, the center of the imaging screen is determined. It is preferable that the exposure value is calculated using a center-weighted weighting factor set in advance in each of the small regions so as to increase the weighting of the portion, as the calculation weighting factor.
なお、本発明の露出値演算方法は、撮像レンズを透過した被写体像を撮像する撮像素子から前記被写体像に応じた画像データを取得するデータ取得ステップと、前記画像データが表す撮像画面を複数の小領域に分割する分割ステップと、前記小領域毎の被写体輝度値を算出する輝度演算ステップとを有し、前記各小領域毎に設定された重み係数を前記各被写体輝度値に乗じて加重平均を取ることにより、前記画像データの露出値を算出する際に、重み付けの異なる複数の重み係数を用いて複数の前記露出値を算出する複数露出値算出ステップと、前記各被写体輝度値の平均輝度値を算出する平均輝度値算出ステップと、前記各露出値毎に設けられた変換関数を参照して、前記平均輝度値に応じた前記各露出値の合成割合を取得する合成割合取得ステップと、前記各露出値と前記各合成割合とから1つの最適な露出値を割り出す最適露出値算出ステップとを含めるものでもよい。 The exposure value calculation method of the present invention includes a data acquisition step of acquiring image data corresponding to the subject image from an image sensor that captures the subject image that has passed through the imaging lens, and a plurality of imaging screens represented by the image data. A division step of dividing into small areas, and a luminance calculation step of calculating a subject luminance value for each of the small areas, and multiplying each of the subject luminance values by a weighting factor set for each of the small areas, the weighted average A plurality of exposure value calculation steps for calculating a plurality of the exposure values using a plurality of weighting factors having different weights when calculating the exposure value of the image data, and an average luminance of the subject luminance values An average luminance value calculating step for calculating a value and a conversion function provided for each of the exposure values to obtain a combination ratio of the exposure values according to the average luminance value. Steps and, the may be those including the optimum exposure value calculation step to determine the one optimum exposure values from the exposure value and the each combination ratio.
この際、前記複数の重み係数には、少なくとも、前記被写体輝度値の低い前記小領域ほど重み付けが大きくなるように設定した第1重み係数と、前記被写体輝度値の高い前記小領域ほど重み付けが大きくなるように設定した第2重み係数と、前記撮像画面の中央部分の前記小領域ほど重み付けが大きくなるように設定した第3重み係数とが含まれることが好ましい。 At this time, the plurality of weighting factors are set such that at least the first weighting factor set to increase the weighting in the small region with the lower subject luminance value and the weighting in the small region with the higher subject luminance value. It is preferable that the second weighting coefficient set so as to be equal to the third weighting coefficient set so that the weighting is increased in the small area in the central portion of the imaging screen.
また、前記第1重み係数は、前記各被写体輝度値の最大値を検出し、この最大値から前記各被写体輝度値を減算して前記各小領域毎に前記最大値からの差分値を求め、入力値の大きい部分がより大きくなるように変換する補正関数に前記各差分値を入力して前記補正関数に応じた出力値を取得し、予め設定された前記第3重み係数と前記各出力値とを乗算することによって設定され、前記第2重み係数は、前記各被写体輝度値の最小値を検出し、前記各被写体輝度値から前記最小値を減算して前記各小領域毎に前記最小値からの差分値を求め、入力値の大きい部分がより大きくなるように変換する補正関数に前記各差分値を入力して前記補正関数に応じた出力値を取得し、予め設定された前記第3重み係数と前記各出力値とを乗算することによって設定されることが好ましい。 Further, the first weighting coefficient detects a maximum value of each subject luminance value, subtracts each subject luminance value from the maximum value, and obtains a difference value from the maximum value for each small region, The difference value is input to a correction function that converts the larger input value to be larger, and an output value corresponding to the correction function is obtained. The preset third weighting factor and each output value And the second weighting factor detects the minimum value of each subject luminance value, subtracts the minimum value from each subject luminance value, and sets the minimum value for each small region. The difference value is obtained from the input value, and each difference value is input to a correction function that converts the larger input value to be larger, and an output value corresponding to the correction function is obtained. Multiplying the weighting factor by each output value It is preferable to set me.
なお、本発明の撮像装置は、撮像レンズを透過した被写体像を撮像して前記被写体像に応じた画像データを出力する撮像素子と、この撮像素子への入射光量を調整する絞りと、前記画像データが表す撮像画面を複数の小領域に分割する分割手段と、前記小領域毎の被写体輝度値を算出する輝度演算手段と、前記各被写体輝度値に基づいて前記画像データの露出値を算出する露出演算手段と、算出された前記露出値に基づいて前記絞りの絞り値と前記撮像素子の露光時間との少なくとも一方を制御する露出制御手段とを備え、前記露出演算手段が、上記いずれかの露出値演算方法を用いて前記露出値を算出することを特徴とする。 The imaging device of the present invention includes an imaging device that captures a subject image that has passed through an imaging lens and outputs image data corresponding to the subject image, a diaphragm that adjusts the amount of incident light on the imaging device, and the image Dividing means for dividing the imaging screen represented by the data into a plurality of small areas, luminance calculating means for calculating a subject luminance value for each of the small areas, and calculating an exposure value of the image data based on each of the subject luminance values Exposure calculation means, and exposure control means for controlling at least one of the aperture value of the aperture and the exposure time of the image sensor based on the calculated exposure value, wherein the exposure calculation means is one of the above The exposure value is calculated using an exposure value calculation method.
本発明によれば、被写体輝度値の低い小領域ほど重み付けが大きくなるように各演算用重み係数を設定するようにしたので、例えば、逆光の撮影シーンなど、背景に対して主要被写体が極端に暗くなってしまう場合でも、被写体輝度値が低い主要被写体に露出が合わせられるので、主要被写体から露出が大きく外れることを抑えることができる。また、被写体輝度値の高い小領域ほど重み付けが大きくなるように各演算用重み係数を設定すると、例えば、夜間にスポットライトを当てた撮影シーンなど、背景に対して主要被写体が極端に明るくなってしまう場合でも、被写体輝度値が高い主要被写体に露出が合わせられるので、主要被写体から露出が大きく外れることを抑えることができる。 According to the present invention, the weighting factor for each calculation is set so that the smaller the region with a lower subject luminance value is, the larger the weighting factor for each operation. Even when it becomes dark, the exposure is adjusted to the main subject having a low subject luminance value, so that it is possible to prevent the exposure from being greatly deviated from the main subject. Also, if the weighting factor for each calculation is set so that the smaller the area with a higher subject luminance value, the higher the weight, the main subject will become extremely bright with respect to the background, such as a shooting scene with a spotlight applied at night. Even in such a case, since the exposure is adjusted to the main subject having a high subject luminance value, it is possible to prevent the exposure from being largely deviated from the main subject.
さらに、被写体輝度値の低い小領域ほど重み付けが大きくなるように設定した重み係数や被写体輝度値の高い小領域ほど重み付けが大きくなるように設定した重み係数などが含まれる複数の重み係数を用いて複数の露出値を算出し、これらの各露出値を合成して1つの最適な露出値を割り出すようにすれば、背景に対して主要被写体が極端に暗い場合にも、極端に明るい場合にも、主要被写体から露出が大きく外れることを抑えることができる。 Furthermore, using a plurality of weighting factors including a weighting factor set so that weighting is increased in a small region with a low subject luminance value, and a weighting factor set so that weighting is increased in a small region with a high subject luminance value. By calculating multiple exposure values and combining each of these exposure values to determine one optimal exposure value, whether the main subject is extremely dark or extremely bright against the background , It is possible to prevent the exposure from being largely deviated from the main subject.
図1、及び図2に、デジタルカメラ(撮像装置)2の外観を示す。図1の斜視図に示すように、デジタルカメラ2の前面には、撮像レンズ10を保持するレンズ鏡胴11が設けられている。デジタルカメラ2の上面には、レリーズボタン12、電源スイッチ13、及びモードダイヤル14が設けられている。また、側面には、メモリカード52(図3参照)を着脱自在に装填するメモリカードスロット(図示は省略)が設けられており、このメモリカードスロットを蓋15が覆っている。
FIG. 1 and FIG. 2 show the external appearance of a digital camera (imaging device) 2. As shown in the perspective view of FIG. 1, a
電源スイッチ13は、周知のように、デジタルカメラ2の電源をON/OFFする際に用いられる。また、デジタルカメラ2では、静止画撮影を行う静止画撮影モード、動画撮影を行う動画撮影モード、撮影した画像をLCD22に表示する再生モード、及び各種設定を行う設定モードが選択可能になっている。これらのモードの切り替えは、モードダイヤル14を回動操作することで行われる。なお、動画撮影モードでは、動画の撮影とともに、図示を省略したマイクロホンを介して周囲の音声が収録される。
As is well known, the
レリーズボタン12は、2段階押しのスイッチになっている。LCD22による被写体のフレーミングの後に、レリーズボタン12を軽く押圧(半押し)すると、自動露出調整(AE)、自動焦点調整(AF)などの各種撮影準備処理が施される。この状態でレリーズボタン12をもう一度強く押圧(全押し)すると、撮影準備処理が施された1画面分の撮像信号が画像データに変換される。変換された画像データは、例えば、種々の画像処理や圧縮処理などが加えられた後、メモリカード52に記憶される。
The
図2は、デジタルカメラ2を背面から見た平面図である。デジタルカメラ2の背面には、電子ビューファインダを構成するファインダ接眼窓21、液晶表示器(LCD)22、及び操作部23が設けられている。LCD22は、例えば、撮影した画像やいわゆるスルー画像、及び各種のメニュー画面などを表示する。操作部23は、撮像レンズ10のズームレンズ30(図3参照)を広角側、望遠側に変倍するズーム操作ボタン24や、LCD22にメニュー画面を表示させる際や、選択内容を決定する際などに操作されるメニューボタン25、及びメニュー画面内のカーソルを移動させる十字キー26などから構成される。
FIG. 2 is a plan view of the
図3は、デジタルカメラ2の内部構成を概略的に示すブロック図である。撮像レンズ10は、光軸Lに沿って配列されたズームレンズ30、絞り31、及びフォーカスレンズ32によって構成されている。ズームレンズ30には、レンズモータ33が接続されている。レンズモータ33は、ズーム操作ボタン24の操作に連動して、ズームレンズ30を広角側、もしくは望遠側に移動させる。絞り31には、アイリスモータ34が接続されている。アイリスモータ34は、レリーズボタン12の半押しにともなう撮影準備処理の際に、絞り31の開口面積(絞り値)を変化させてズームレンズ30から入射する光の量を調節する。また、フォーカスレンズ32には、レンズモータ35が接続されている。レンズモータ35は、ズームレンズの変倍やレリーズボタン12の半押しにともなって、フォーカスレンズ32を至近側、もしくは無限遠側に移動させる。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the internal configuration of the
各モータ33、34、35は、モータドライバ36に接続されている。モータドライバ36は、デジタルカメラ2を統括的に制御するCPU37に接続されており、このCPU37からの制御信号に基づいて各モータ33、34、35に駆動パルスを送信する。各モータ33、34、35は、この駆動パルスに応じて回転軸を回転駆動する。なお、各モータ33、34、35としては、例えば、ステッピングモータが用いられる。
Each
撮像レンズ10の背後には、撮像レンズ10を透過した被写体像を撮像するCCD(撮像素子)38が配置されている。CCD38には、CPU37によって制御されるタイミングジェネレータ(TG)39が接続され、このTG39から入力されるタイミング信号(クロックパルス)により、電子シャッタのシャッタ速度(露光時間)が決定される。すなわち、CPU37は、絞り31の絞り値とCCD38の露光時間との制御が可能であり、請求項記載の露出制御手段に相当するものである。
Behind the
CCD38から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング回路(CDS)40に入力される。CDS40は、相関二重サンプリングを行うことによって撮像信号からノイズの除去を行う。増幅器(AMP)41は、CDS40からノイズを除去した撮像信号を受け取り、CPU37によって設定される撮影感度に応じたゲインで撮像信号を増幅する。A/D変換器(A/D)42は、AMP41から増幅後の撮像信号を受け取ってデジタル変換し、画像データとして出力する。
The imaging signal output from the
画像入力コントローラ43は、バス44を介してCPU37に接続され、CPU37の制御命令に応じて、CCD38、CDS40、AMP41、及びA/D42の各部を制御する。A/D42から出力された画像データは、SDRAM45に一時的に記録される。
The
画像信号処理回路46は、SDRAM45から画像データを読み出して、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理を施し、この画像データを再度SDRAM45に記録する。YC変換処理回路47は、画像信号処理回路46で各種処理を施された画像データをSDRAM45から読み出し、輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとに変換する。
The image
VRAM48は、LCD22にスルー画像を出力するためのメモリであり、画像信号処理回路46、YC変換処理回路47を経た画像データが格納される。このVRAM48には、画像データの書き込みと読み出しとを並行して行えるように、2フレーム分のメモリが確保されている。VRAM48に格納された画像データは、LCDドライバ49でアナログのコンポジット信号に変換され、LCD22にスルー画像として表示される。
The
圧縮伸長処理回路50は、YC変換処理回路47でYC変換された画像データを、例えば、TIFFやJPEGなどといった所定の圧縮形式で圧縮する。圧縮された画像データは、メディアコントローラ51を経由してメモリカード52に記憶される。
The compression /
CPU37には、レリーズボタン12、操作部23の他に、EEPROM53が接続されている。EEPROM53には、各種制御用のプログラムや設定情報などが記録されている。CPU37は、これらの情報をEEPROM53から作業用メモリであるSDRAM45に読み出して、各種処理を実行する。
In addition to the
さらに、バス44には、レリーズボタン12の半押しにともなう撮影準備処理の際に、撮影に適した撮像レンズ10の焦点位置を検出するAF検出回路54と、撮影に適した露出値を検出するAE検出回路55、及びこのAE検出回路55が露出値を検出する際に用いる重み係数を算出する重み係数演算回路56とが接続されている。
Furthermore, the
AF検出回路54は、いわゆるコントラスト方式のAF処理を行うためのものであり、A/D42でデジタル化された画像データから画像のコントラストを表すフォーカス評価値を算出して、この算出結果をCPU37に送信する。フォーカス評価値は、画像の特定のエリア、例えば、撮影画角の中央部分の画像データに対して、ハイパスフィルタなどで輪郭抽出処理を施し、これにより抽出した輪郭信号、及び中央部分の画像データの輝度値を積算することで得られる。なお、フォーカス評価値は、大きい程その部分の高周波成分が多く、その部分が合焦状態にあることを表す。CPU37は、フォーカスレンズ32を所定量ずつ移動させながら複数の位置でのフォーカス評価値を取得し、フォーカス評価値が最も高くなる位置にフォーカスレンズ32を移動させることによってAF処理を行う。
The
AE検出回路55は、画像分割部(分割手段)55aと、輝度演算部(輝度演算手段)55bと、露出演算部(露出演算手段)55cとから構成されている。画像分割部55aは、例えば、図4に示すように、画像データが表す撮像画面60を縦8列、横8列の計64個の小領域62に分割する。なお、説明の便宜上、図4の各小領域62には、1〜64までの番号を付してある。また、本例では、撮像画面60を64個の小領域62に分割するようにしているが、小領域62の数は64に限るものではない。また、小領域62の分割方法は、例えば、ゲート回路を用いるなど、周知の方法によればよい。
The
輝度演算部55bは、各小領域62毎の撮像信号の平均積算値を算出することにより、各小領域62毎の被写体輝度値を求める。輝度演算部55bによって各小領域62毎の被写体輝度値を求めたAE検出回路55は、求めた各被写体輝度値を重み係数演算回路56に送信する。
The
重み係数演算回路56は、最大値検出部56aと差分演算部56bと関数演算部56cと中央重点処理部56dとから構成されている。AE検出回路55から各被写体輝度値を受け取った重み係数演算回路56は、受け取った各被写体輝度値を最大値検出部56aに入力する。各被写体輝度値を入力された最大値検出部56aは、例えば、図5のフローチャートに示す手順で各小領域62の中から最大の被写体輝度値を検出する。
The weighting
最大値検出部56aは、まず初期最大値として0をセットする。なお、最大値は、例えば、SDRAM45にセットするようにしてもよいし、最大値検出部56a内の専用のメモリにセットするようにしてもよい。初期最大値をセットした最大値検出部56aは、任意の小領域62、例えば、図4において1番の番号が付された小領域62を比較領域として設定する。比較領域を設定した最大値検出部56aは、セットした最大値と比較領域の被写体輝度値とを比較し、比較領域の被写体輝度値の方が大きい場合に、その被写体輝度値を新しい最大値としてセットする。最大値検出部56aは、1番から64番までの各小領域62について比較を行い、より大きい方に更新していくようにして被写体輝度値の最大値を検出する。
The maximum value detector 56a first sets 0 as the initial maximum value. For example, the maximum value may be set in the
差分演算部56bは、最大値検出部56aが検出した最大値から各小領域62のそれぞれの被写体輝度値を減算し、各小領域62毎に最大値からの差分を算出する。この差分値は、被写体輝度値の低いところ、すなわち暗いところほど値が大きくなり、撮像画面60内の暗い小領域62を表す。
The difference calculation unit 56b subtracts the subject luminance value of each
関数演算部56cは、差分演算部56bが算出した各小領域62の差分値を補正関数に入力し、その出力結果を得る。図6に、補正関数の一例を示す。図6の補正関数RFは、右上がり、かつ右上部分が膨らむような曲線を描いており、入力値の大きいところ、すなわち、撮像画面60内の暗い部分をより大きくして出力する。これにより、暗い部分をより強調した重み係数を得ることができる。また、補正関数RFは、入力値が0〜180までの範囲しか持っていない。このため、関数演算部56cは、補正関数RFに各差分値を入力する前に、例えば、比例計算によって、各差分値の最大値が180となるように正規化を行う。このように正規化を行うことによって、各差分値を補正関数RFに正確に当て嵌めることができるようになる。なお、補正関数RFの曲率や、入力値と出力値の範囲は、補正の度合いなどによって適宜決定すればよい。また、補正関数RFは、例えば、EEPROM53などに予め記憶されており、必要に応じて関数演算部56cに読み出される。
The function calculation unit 56c inputs the difference value of each
中央重点処理部56dは、主要被写体が撮像画面60の中央付近にくることが多いことを考慮して撮像画面60の中央付近(例えば、図4における28、29、36、37番の小領域62など)の重み係数を大きくする、いわゆる中央重点測光を行うものである。図7に、中央重点測光で用いられる重み係数の一例を示す。なお、図7では、各領域内に記された数字が重み係数を示している。中央重点処理部56dは、関数演算部56cによって各小領域62毎に算出された出力値と、図7に示す中央重点の重み係数とを乗算する。これにより、撮像画面60内の暗い部分と、主要被写体がくる確立の高い中央部分とを重視した重み係数を得る事ができる。なお、中央重点の重み係数は、例えば、EEPROM53などに予め記憶されており、必要に応じて中央重点処理部56dに読み出される。重み係数演算回路56は、中央重点処理部56dによって算出された乗算結果を各小領域62毎の最終的な重み係数としてAE検出回路55に出力する。
In consideration of the fact that the main subject often comes near the center of the
重み係数演算回路56から重み係数を受け取ったAE検出回路55は、受け取った各小領域62毎の重み係数と、輝度演算部55bが最初に算出した各小領域62毎の被写体輝度値とを露出演算部55cに入力する。露出演算部55cは、露出値をE、小領域62毎の被写体輝度値をDi(i=1,2,・・・n)、小領域62毎の重み係数をWi(i=1,2,・・・n)としたとき、次式(1)による加重平均によって露出値Eを算出する。但し、本例では、小領域62の数を64としているので、n=64である。
The
露出値Eを算出したAE検出回路55は、その露出値EをCPU37に送信する。CPU37は、AE検出回路55から送信された露出値Eを基に、例えば、予めEEPROM53などに保存されたプログラム線図から適切な絞り値やシャッタ速度などを決定して、絞り31やCCD36などの動作を制御する。
The
次に、図8に示すフローチャートを参照しながら、図9に示す撮影シーンを例に、上記構成によるデジタルカメラ2の作用について説明する。なお、図9の撮影シーンは、逆光のため主要被写体である人物が暗く、背景が明るくなったシーンを示している。デジタルカメラ2は、レリーズボタン12の半押し操作に応じて、AF処理とAE処理とを含む撮影準備処理を行う。AE処理を行う際、CPU37は、A/D42から出力された画像データを、AE検出回路55に送信する。
Next, the operation of the
AE検出回路55に送信された画像データは、画像分割部55aに入力され、64個の小領域62(図4参照)に分割される。各小領域62に分割された画像データは、輝度演算部55bに送られる。輝度演算部55bは、各小領域62のそれぞれの被写体輝度値を算出する。図10に、図9の撮影シーンに応じた各被写体輝度値の算出結果を示す。なお、図10では、各小領域62内の数値が、それぞれ各小領域62の被写体輝度値(単位は、EV)を表している。この図10から、背景部分に相当する1〜8番付近の小領域62の被写体輝度値が高く、人物部分に相当する20、21、28、29番付近の小領域62の被写体輝度値が低いことが分かる。
The image data transmitted to the
各小領域62の被写体輝度値を算出したAE検出回路55は、算出した各被写体輝度値を重み係数演算回路56に送信し、露出値を得るための重み係数を算出させる。重み係数演算回路56に送信された各被写体輝度値は、最大値検出部56aに入力される。最大値検出部56aは、前述のように1番から64番までの各小領域62の被写体輝度値について比較を行い、より大きい方に更新していくようにして被写体輝度値の最大値を検出する(図5参照)。図10においては、4番の小領域62の16.45EVが最大値として検出される。被写体輝度値の最大値を検出した最大値検出部56aは、検出した最大値16.45EVと各小領域62の被写体輝度値とを差分演算部56bに入力する。
The
差分演算部56bは、最大値16.45EVから各小領域62の被写体輝度値をそれぞれ減算し、各小領域62毎に最大値からの差分を算出する。図11に、差分値の算出結果を示す。なお、図11では、小数点をなくして簡明化するため、最大値16.45EVから各小領域62の被写体輝度値をそれぞれ減算した後、各差分値を100倍している。この図11では、被写体輝度値が最大であった4番の小領域62が0になり、人物部分に相当する被写体輝度値の低い小領域62(例えば、28番)の数値が高いことが分かる。これにより、最終的な重み係数を算出する際に、被写体輝度値の低い部分(暗い部分)の重み係数が大きく算出されるようになる。各小領域62の差分値を算出した差分演算部56bは、算出した各差分値を関数演算部56cに入力する。
The difference calculation unit 56b subtracts the subject luminance value of each
関数演算部56cは、各差分値を補正関数RF(図6参照)に入力するため、最大値が180となるように各差分値を正規化する。図11においては、28番の小領域62の650が差分値の最大値であることが分かる。関数演算部56cは、図12に示すように、28番の小領域62が180となるように各差分値の正規化を行う。正規化を行った関数演算部56cは、正規化後の各差分値を補正関数RFに入力し、補正関数RFに応じた出力値を取得する。図13に、取得した各出力値の結果を示す。各出力値を得た関数演算部56cは、取得した各出力値を中央重点処理部56dに入力する。
The function calculation unit 56c normalizes each difference value so that the maximum value becomes 180 in order to input each difference value to the correction function RF (see FIG. 6). In FIG. 11, it can be seen that 650 of the 28th
中央重点処理部56dは、関数演算部56cから入力された各小領域62の出力値のそれぞれに中央重点の重み係数(図7参照)を乗算し、各小領域62の最終的な重み係数を算出する。図14に、中央重点の重み係数を乗算した結果を示す。以上のように小領域62毎の重み係数を算出することにより、撮像画面60内の暗い部分と、主要被写体(人物など)がくる可能性の高い撮像画面60内の中央部分とを重視した重み係数を得ることができる。各重み係数を算出した重み係数演算回路56は、算出した各重み係数をAE検出回路55に送信する。
The center
AE検出回路55に送信された各重み係数は、露出演算部55cに入力される。各重み係数を受け取った露出演算部55cは、上記(1)式に基づいて、図9に示す撮影シーンに応じた露出値を算出し、CPU37に送信する。CPU37は、算出された露出値を基にしてシャッタ速度や絞り値などを決定する。下表1に、図14に示す重み係数(以下、「低輝度重視の重み係数」と称す)を用いて算出した露出値と、中央重点の重み係数のみを用いて算出した露出値とを示す。
Each weighting coefficient transmitted to the
表1に示されるように、低輝度重視の重み係数を用いて算出した露出値は、中央重点の重み係数のみを用いて算出した露出値よりも約1EV低いことが分かる。これにより、CPU37は、中央重点の重み係数のみの場合よりもシャッタ速度を一段遅くするか、絞り値を一段小さくして1EV分明るく被写体を撮影する。このように、低輝度重視の重み係数を用いることにより、撮像画面内の暗い部分が重視されて、中央重点の重み係数のみの場合よりも被写体が明るく撮影されるので、図9に示すような主要被写体と背景との間のコントラストが極端に大きい逆光の撮影シーンで撮影を行ったとしても、主要被写体である人物などが露出アンダーになってしまうことを抑えることができる。
As shown in Table 1, it can be seen that the exposure value calculated using the low-luminance weighting factor is about 1 EV lower than the exposure value calculated using only the center-weighting weighting factor. As a result, the
なお、上記実施形態では、常に低輝度重視の重み係数を用いて露出値を算出するようにしているが、図15のフローチャートに示すように、中央重点の重み係数と低輝度重視の重み係数とを使い分けるようにしてもよい。AE検出回路55は、画像分割部55aによる撮像画面60の分割と、輝度演算部55bによる各小領域62の被写体輝度値の算出とを行った後、各被写体輝度値を基に撮像画面60全体の平均輝度値の算出を行う。平均輝度値は、例えば、上記(1)式の重み係数を全て1にして計算すればよい。
In the above embodiment, the exposure value is always calculated using a weighting factor emphasizing low luminance. However, as shown in the flowchart of FIG. You may make it use properly. The
平均輝度値を算出したAE検出回路55は、その平均輝度値が12EV以上であるか否かの判定を行う。平均輝度値が12EV以上であると判定したAE検出回路55は、上記実施形態と同様に、輝度演算部55bが算出した各被写体輝度値を重み係数演算回路56に送信し、低輝度重視の重み係数を算出させる。一方、平均輝度値が12EV以下であると判定したAE検出回路55は、各被写体輝度値を露出演算部55cに入力し、中央重点の重み係数のみで露出値の算出を行う。
The
上記実施形態のように、常に低輝度重視の重み係数を用いていると、逆光などの撮影シーンでは、主要被写体の露出アンダーを抑えることができるものの、夜間のスポットライト撮影などのように、主要被写体の方が背景よりも明るい場合には、反対に主要被写体を露出オーバー気味にさせてしまうことが懸念される。このため、本例では、平均輝度値が12EV以上である場合に、逆光やライトなどの高輝度物が写りこんだ撮影シーンであると判断し、この場合にだけ低輝度重視の重み係数を使用するようにした。これにより、逆光などの撮影シーンにおける主要被写体の露出アンダーを抑えるとともに、それ以外の撮影シーンで低輝度重視の重み係数が悪影響を及ぼすことを防止することができる。なお、本例では、平均輝度値の閾値を12EVとしているが、これに限ることなく、CCD38のダイナミックレンジなどを考慮して任意に設定すればよい。
If a weighting factor that emphasizes low luminance is always used as in the above-described embodiment, underexposure of the main subject can be suppressed in shooting scenes such as backlighting, but it is not possible to perform main shooting as in night spotlight shooting. If the subject is brighter than the background, the main subject may be overexposed. Therefore, in this example, when the average luminance value is 12 EV or more, it is determined that the scene is a shooting scene in which a high-luminance object such as backlight or light is reflected. Only in this case, the weighting factor emphasizing low luminance is used. I tried to do it. As a result, underexposure of the main subject in a shooting scene such as backlighting can be suppressed, and a weighting factor emphasizing low luminance can be prevented from adversely affecting other shooting scenes. In this example, the threshold value of the average luminance value is set to 12 EV. However, the threshold value is not limited to this and may be arbitrarily set in consideration of the dynamic range of the
なお、上記実施形態では、逆光などの撮影シーンにおける主要被写体の露出アンダーを抑える例を示したが、例えば、デジタルカメラ2を図16に示すように構成し、夜間のスポットライト撮影などにおける主要被写体の露出オーバーを抑えるようにしてもよい。なお、上記実施形態と機能・構成上、同じものについては、同符号を付し、詳細な説明を省略する。
In the above embodiment, an example in which underexposure of a main subject in a shooting scene such as backlighting is suppressed has been shown. However, for example, the
重み係数演算回路70は、最小値検出部70aと差分演算部70bと関数演算部70cと中央重点処理部70dとから構成されている。この重み係数演算回路70は、AE検出回路55から各小領域62毎の被写体輝度値が送信された際に、それらの各被写体輝度値を最小値検出部70aに入力する。各被写体輝度値を入力された最小値検出部70aは、例えば、図17のフローチャートに示す手順で各小領域62の中から最小の被写体輝度値を検出する。
The weighting
最小値検出部70aは、まず初期最小値として99.99をセットする。なお、最小値は、例えば、SDRAM45にセットするようにしてもよいし、最小値検出部70a内の専用のメモリにセットするようにしてもよい。また、初期最小値は、99.99に限らず、輝度値としてありえない程の十分に大きな値をセットすればよい。初期最小値をセットした最小値検出部70aは、任意の小領域62、例えば、図4において1番の番号が付された小領域62を比較領域として設定する。比較領域を設定した最大値検出部70aは、セットした最小値と比較領域の被写体輝度値とを比較し、比較領域の被写体輝度値の方が小さい場合に、その被写体輝度値を新しい最小値としてセットする。最小値検出部70aは、1番から64番までの各小領域62について比較を行い、より小さい方に更新していくようにして被写体輝度値の最小値を検出する。
The minimum value detector 70a first sets 99.99 as the initial minimum value. The minimum value may be set in the
差分演算部70bは、最小値検出部70aが検出した最小値を各小領域62のそれぞれの被写体輝度値から減算し、各小領域62毎に最小値からの差分を算出する。この差分値は、被写体輝度値の高いところ、すなわち明るいところほど値が大きくなり、撮像画面60内の明るい小領域62を表す。
The
関数演算部70cは、差分演算部70bが算出した各小領域62の差分値を、例えば、図6に示した補正関数RFに入力し、その出力結果を得る。図6の補正関数RFは、右上がり、かつ右上部分が膨らむような曲線を描いており、入力値の大きいところ、すなわち、撮像画面60内の明るい部分をより大きくして出力する。これにより、明るい部分をより強調した重み係数を得ることができる。また、関数演算部70cは、上記実施形態と同様に、補正関数RFに各差分値を入力する前に、各差分値の最大値が180となるように正規化を行う。
The function calculation unit 70c inputs the difference value of each
中央重点処理部70dは、関数演算部70cによって各小領域62毎に算出された出力値と、図7に示す中央重点の重み係数とを乗算する。これにより、撮像画面60内の明るい部分と、主要被写体がくる確立の高い中央部分とを重視した重み係数を得る事ができる。重み係数演算回路70は、中央重点処理部70dによって算出された乗算結果を各小領域62毎の最終的な重み係数としてAE検出回路55に出力する。
The center
次に、図18に示すフローチャートを参照しながら、図19に示す撮影シーンを例に、図16の構成によるデジタルカメラ2の作用について説明する。なお、図19の撮影シーンは、夜間にスポットライトなどを当てて主要被写体である人物が明るく、背景が暗い撮影シーンを示している。デジタルカメラ2は、レリーズボタン12の半押し操作に応じて、AF処理とAE処理とを含む撮影準備処理を行う。AE処理を行う際、CPU37は、A/D42から出力された画像データを、AE検出回路55に送信する。
Next, the operation of the
AE検出回路55に送信された画像データは、画像分割部55aに入力され、64個の小領域62(図4参照)に分割される。各小領域62に分割された画像データは、輝度演算部55bに送られる。輝度演算部55bは、各小領域62のそれぞれの被写体輝度値を算出する。図20に、図19の撮影シーンに応じた各被写体輝度値の算出結果を示す。なお、図20では、各小領域62内の数値が、それぞれ各小領域62の被写体輝度値(単位は、EV)を表している。この図20から、背景部分に相当する両端の小領域62の被写体輝度値が低く、スポットライトが当たった人物部分に相当する中央付近の小領域62の被写体輝度値が高いことが分かる。
The image data transmitted to the
各小領域62の被写体輝度値を算出したAE検出回路55は、算出した各被写体輝度値を重み係数演算回路70に送信し、露出値を得るための重み係数を算出させる。重み係数演算回路70に送信された各被写体輝度値は、最小値検出部70aに入力される。最小値検出部70aは、前述のように1番から64番までの各小領域62の被写体輝度値について比較を行い、より小さい方に更新していくようにして被写体輝度値の最小値を検出する(図17参照)。図20においては、35番、及び56番の小領域62の3.42EVが最小値として検出される。被写体輝度値の最小値を検出した最小値検出部70aは、検出した最小値3.42EVと各小領域62の被写体輝度値とを差分演算部70bに入力する。
The
差分演算部70bは、各小領域62の被写体輝度値のそれぞれから最小値16.45EVを減算し、各小領域62毎に最小値からの差分を算出する。図21に、差分値の算出結果を示す。なお、図21では、小数点をなくして簡明化するため、各小領域62の被写体輝度値のそれぞれから最小値3.42EVを減算した後、各差分値を100倍している。この図21では、被写体輝度値が最小であった35番、及び56番の小領域62が0になり、人物部分に相当する被写体輝度値の高い小領域62(例えば、37番)の数値が高いことが分かる。これにより、最終的な重み係数を算出する際に、被写体輝度値の高い部分(明るい部分)の重み係数が大きく算出されるようになる。各小領域62の差分値を算出した差分演算部70bは、算出した各差分値を関数演算部70cに入力する。
The
関数演算部70cは、各差分値を補正関数RF(図6参照)に入力するため、各差分値の最大値が180となるように正規化を行う。図21においては、37番の小領域62の569が差分値の最大値であることが分かる。関数演算部70cは、図22に示すように、37番の小領域62が180となるように各差分値の正規化を行う。正規化を行った関数演算部70cは、正規化後の各差分値を補正関数RFに入力し、補正関数RFに応じた出力値を取得する。図23に、取得した各出力値の結果を示す。各出力値を得た関数演算部70cは、取得した各出力値を中央重点処理部70dに入力する。
The function calculation unit 70c performs normalization so that the maximum value of each difference value is 180 in order to input each difference value to the correction function RF (see FIG. 6). In FIG. 21, it can be seen that 569 in the 37th
中央重点処理部70dは、関数演算部70cから入力された各小領域62の出力値のそれぞれに中央重点の重み係数(図7参照)を乗算し、各小領域62の最終的な重み係数を算出する。図24に、中央重点の重み係数を乗算した結果を示す。以上のように小領域62毎の重み係数を算出することにより、撮像画面60内の明るい部分と、主要被写体(人物など)がくる可能性の高い撮像画面60内の中央部分とを重視した重み係数を得ることができる。各重み係数を算出した重み係数演算回路70は、算出した各重み係数をAE検出回路55に送信する。
The center
AE検出回路55に送信された各重み係数は、露出演算部55cに入力される。各重み係数を受け取った露出演算部55cは、上記(1)式に基づいて、図19に示す撮影シーンに応じた露出値を算出し、CPU37に送信する。CPU37は、算出された露出値を基にしてシャッタ速度や絞り値などを決定する。下表2に、図24に示す重み係数(以下、「高輝度重視の重み係数」と称す)を用いて算出した露出値と、中央重点の重み係数のみを用いて算出した露出値とを示す。
Each weighting coefficient transmitted to the
表2に示されるように、高輝度重視の重み係数を用いて算出した露出値は、中央重点の重み係数のみを用いて算出した露出値よりも約1EV高いことが分かる。これにより、CPU37は、中央重点の重み係数のみの場合よりもシャッタ速度を一段早くするか、絞り値を一段大きくして1EV分暗く被写体を撮影する。このように、高輝度重視の重み係数を用いることにより、撮像画面内の明るい部分が重視されて、中央重点の重み係数のみの場合よりも被写体が暗く撮影されるので、図19に示すような夜間のスポットライト撮影など主要被写体と背景との間のコントラストが極端に大きい場合でも、主要被写体である人物などが露出オーバーになってしまうことを抑えることができる。
As shown in Table 2, it can be seen that the exposure value calculated using the high-luminance weighting factor is about 1 EV higher than the exposure value calculated using only the center-weighting weighting factor. As a result, the
なお、上記実施形態では、常に高輝度重視の重み係数を用いて露出値を算出するようにしているが、図25のフローチャートに示すように、中央重点の重み係数と高輝度重視の重み係数とを使い分けるようにしてもよい。AE検出回路55は、画像分割部55aによる撮像画面60の分割と、輝度演算部55bによる各小領域62の被写体輝度値の算出とを行った後、各被写体輝度値を基に撮像画面60全体の平均輝度値の算出を行う。平均輝度値は、例えば、上記(1)式の重み係数を全て1にして計算すればよい。
In the above embodiment, the exposure value is always calculated using a weighting factor emphasizing high brightness. However, as shown in the flowchart of FIG. You may make it use properly. The
平均輝度値を算出したAE検出回路55は、その平均輝度値が7EV以下であるか否かの判定を行う。平均輝度値が7EV以下であると判定したAE検出回路55は、上記実施形態と同様に、輝度演算部55bが算出した各被写体輝度値を重み係数演算回路70に送信し、高輝度重視の重み係数を算出させる。一方、平均輝度値が7EV以上であると判定したAE検出回路55は、各被写体輝度値を露出演算部55cに入力し、中央重点の重み係数のみで露出値の算出を行う。
The
上記実施形態のように、常に高輝度重視の重み係数を用いていると、夜間のスポットライト撮影などでは、主要被写体の露出オーバーを抑えることができるものの、逆光などの撮影シーンでは、反対に主要被写体を露出アンダー気味にさせてしまうことが懸念される。このため、本例では、平均輝度値が7EV以下である場合に、夜間のスポットライト撮影などであると判断し、この場合にだけ高輝度重視の重み係数を使用するようにした。これにより、夜間のスポットライト撮影などにおける主要被写体の露出オーバーを抑えるとともに、それ以外の撮影シーンで高輝度重視の重み係数が悪影響を及ぼすことを防止することができる。なお、本例では、平均輝度値の閾値を7EVとしているが、これに限ることなく、CCD38のダイナミックレンジなどを考慮して任意に設定すればよい。
If a weighting factor that emphasizes high brightness is always used as in the above embodiment, overexposure of the main subject can be suppressed in night spotlight shooting, but on the contrary, in a shooting scene such as backlighting, There is a concern that the subject may be underexposed. For this reason, in this example, when the average luminance value is 7 EV or less, it is determined that the spotlight shooting is performed at night, and the weighting factor emphasizing high luminance is used only in this case. As a result, it is possible to suppress overexposure of the main subject in spotlight shooting at night and to prevent the weighting factor emphasizing high luminance from adversely affecting other shooting scenes. In this example, the threshold value of the average luminance value is 7 EV. However, the threshold value is not limited to this and may be arbitrarily set in consideration of the dynamic range of the
なお、上記各実施形態では、逆光などの撮影シーンにおける主要被写体の露出アンダーを抑える例と、夜間のスポットライト撮影などにおける主要被写体の露出オーバーを抑える例とを示したが、例えば、デジタルカメラ2を図26に示すように構成し、主要被写体の露出アンダーと露出オーバーとが同時に抑えられるようにしてもよい。 In each of the above embodiments, an example in which underexposure of a main subject in a shooting scene such as backlighting is suppressed and an example in which overexposure of a main subject in nighttime spotlight shooting or the like is suppressed have been described. 26 may be configured so that underexposure and overexposure of the main subject can be suppressed at the same time.
重み係数演算回路81は、最大値検出部81aと、最小値検出部81bと、差分演算部81cと、関数演算部81dと、中央重点処理部81eとから構成されている。この重み係数演算回路81は、AE検出回路80から各小領域62毎の被写体輝度値が送信された際に、各被写体輝度値を最大値検出部81aと最小値検出部81bとに入力して、低輝度重視の重み係数(図8参照)と、高輝度重視の重み係数(図18参照)とを、それぞれ算出し、AE検出回路80に送る。
The weighting
AE検出回路80には、上記各実施形態と同様の画像分割部80a、輝度演算部80b、露出演算部80cの他に、露出値合成部80dが設けられている。露出演算部80cは、重み係数演算回路81から送信された低輝度重視の重み係数と高輝度重視の重み係数とを基に、それぞれの重み係数に対応した露出値を算出する。また、露出演算部80cは、EEPROM53などに記憶された中央重点の重み係数を読み出し、中央重点の重み係数のみの露出値も算出する。すなわち、本例の露出演算部80cは、1回のAE処理にかかる1つの撮像画面60に対して、異なる重み係数を用いた3つの露出値を算出する。なお、算出された各露出値は、例えば、SDRAM45や、AE検出回路80に専用に設けられたメモリなどに一時的に書き込まれる。
The
露出値合成部80dは、図27に示すような変換関数を利用して露出値毎の合成割合を求め、この合成割合を基に露出演算部80cが算出した3つの露出値を合成することにより、1つの最適な露出値を割り出す。変換関数は、各露出値のそれぞれに対応して設けられており、例えば、EEPROM53などに予め記憶されている。なお、これ以降においては、低輝度重視の重み係数を用いて算出した露出値を露出値E1、高輝度重視の重み係数を用いて算出した露出値を露出値E2、中央重点の重み係数を用いて算出した露出値を露出値E3、これらの合成によって割り出された最適な露出値を最適露出値Esと称す。また、露出値E1に対応する変換関数を変換関数CF1、露出値E2に対応する変換関数を変換関数CF2、露出値E3に対応する変換関数を変換関数CF3と称す。
The exposure value composition unit 80d obtains a composition ratio for each exposure value using a conversion function as shown in FIG. 27, and composes the three exposure values calculated by the exposure calculation unit 80c based on this composition ratio. Determine one optimal exposure value. The conversion function is provided corresponding to each exposure value, and is stored in advance in the
各露出値E1、E2、E3のそれぞれの合成割合を求めた露出値合成部80dは、露出値E1の合成割合をR1、露出値E2の合成割合をR2、露出値E3の合成割合をR3としたとき、次式(2)によって最適露出値Esを算出する。 The exposure value synthesizing unit 80d that has obtained the respective composition ratios of the exposure values E1, E2, and E3 has the composition ratio of the exposure value E1 as R1, the composition ratio of the exposure value E2 as R2, and the composition ratio of the exposure value E3 as R3. Then, the optimum exposure value Es is calculated by the following equation (2).
次に、図28に示すフローチャートを参照しながら、図26の構成によるデジタルカメラ2の作用について説明する。デジタルカメラ2は、レリーズボタン12の半押し操作に応じて、AF処理とAE処理とを含む撮影準備処理を行う。AE処理を行う際、CPU37は、A/D42から出力された画像データを、AE検出回路80に送信する。
Next, the operation of the
AE検出回路80に送信された画像データは、画像分割部80aに入力され、64個の小領域62(図4参照)に分割される。各小領域62に分割された画像データは、輝度演算部80bに送られる。輝度演算部80bは、各小領域62のそれぞれの被写体輝度値を算出する。
The image data transmitted to the
各小領域62の被写体輝度値を算出したAE検出回路80は、算出した各被写体輝度値を重み係数演算回路81に送信し、露出値を得るための重み係数を算出させる。各被写体輝度値を受け取った重み係数演算回路81は、それぞれ図8、及び図18に示す手順に従って、各被写体輝度値から低輝度重視の重み係数と高輝度重視の重み係数とを算出し、これらの各重み係数をAE検出回路80に送信する。
The
AE検出回路80に送信された各重み係数は、露出演算部80cに入力される。各重み係数を受け取った露出演算部80cは、上記(1)式に基づいて、低輝度重視の重み係数を用いた露出値E1と、高輝度重視の重み係数を用いた露出値E2、及び中央重点の重み係数(図7参照)を用いた露出値E3をそれぞれ算出する。算出された各露出値は、露出値合成部80dに入力される。
Each weighting factor transmitted to the
露出演算部80cによる各露出値E1、E2、E3の算出が終了すると、露出値合成部80dは、まず各小領域62毎の被写体輝度値を基に撮像画面60全体の平均輝度値を算出する。平均輝度値を算出した露出値合成部80dは、各変換関数CF1、CF2、CF3を参照して、平均輝度値に応じた各露出値E1、E2、E3の合成割合R1、R2、R3を求める。各変換関数CF1、CF2、CF3は、平均輝度値が高いほど露出値E1の合成割合R1を大きく、平均輝度値が低いほど露出値E2の合成割合R2を大きく、また、中間付近の平均輝度値では露出値E3の合成割合R3を大きくするようにしている。
When the calculation of the exposure values E1, E2, and E3 by the exposure calculation unit 80c is completed, the exposure value synthesis unit 80d first calculates the average luminance value of the
前述のように、平均輝度値が高い場合には、逆光やライトなどの高輝度物が写りこんだ撮影シーンであると判断することができる。このため、平均輝度値が高い場合には、低輝度重視の重み係数を用いた露出値E1の合成割合R1を大きくすることにより、主要被写体の露出アンダーを抑えることができる。反対に、平均輝度値が低い場合には、夜間にスポットライトを当てた撮影シーンなどであると判断することができる。このため、平均輝度値が低い場合には、高輝度重視の重み係数を用いた露出値E2の合成割合R2を大きくすることにより、主要被写体の露出オーバーを抑えることができる。また、中間付近の平均輝度値では、中央重点の重み係数を用いた露出値E3の合成割合R3を大きくすることにより、低輝度重視の重み係数や高輝度重視の重み係数が、主要被写体の露出に対して悪影響を及ぼすことを防止することができる。 As described above, when the average luminance value is high, it can be determined that the shooting scene includes a high-luminance object such as backlight or light. For this reason, when the average luminance value is high, underexposure of the main subject can be suppressed by increasing the composition ratio R1 of the exposure value E1 using a weighting factor emphasizing low luminance. On the other hand, when the average luminance value is low, it can be determined that the scene is a shooting scene with a spotlight applied at night. For this reason, when the average luminance value is low, overexposure of the main subject can be suppressed by increasing the composition ratio R2 of the exposure value E2 using a weighting factor emphasizing high luminance. For the average luminance value near the middle, by increasing the composition ratio R3 of the exposure value E3 using the center-weighted weighting factor, the weighting factor emphasizing low luminance or the weighting factor emphasizing high luminance becomes the exposure of the main subject. Can be prevented from adversely affecting.
例えば、輝度演算部80bによる各被写体輝度値の算出結果が、図29に示すように求められたとする。各被写体輝度値を重み係数演算回路81に送信し、図8、及び図18に示す手順で各重み係数を算出させると、低輝度重視の重み係数が図30、高輝度重視の重み係数が図31に示すように、それぞれ求められる。算出した各重み係数をAE検出回路80に送信し、各重み係数に応じた露出値E1、E2、E3を露出演算部80cに算出させると、その算出結果は、下表3に示すように求められる。
For example, it is assumed that the calculation result of each subject luminance value by the
また、表3に示すように、上記(1)式を用いて図29の各被写体輝度の平均輝度値を算出すると、13.64EVと求めることができる。露出値合成部80dは、各変換関数CF1、CF2、CF3を参照して、平均輝度値に応じた各合成割合R1、R2、R3を求める。図27に示すように、平均輝度値が13.64EVである場合、合成割合R1は46、合成割合R2は0、合成割合R3は17と、それぞれ求められる。 Further, as shown in Table 3, when the average luminance value of each subject luminance in FIG. 29 is calculated using the above equation (1), 13.64 EV can be obtained. The exposure value synthesizing unit 80d refers to the respective conversion functions CF1, CF2, and CF3 and obtains the respective synthesis ratios R1, R2, and R3 according to the average luminance value. As shown in FIG. 27, when the average luminance value is 13.64 EV, the composition ratio R1 is 46, the composition ratio R2 is 0, and the composition ratio R3 is 17, respectively.
求めた各合成割合R1、R2、R3と、各露出値E1、E2、E3とを上記(2)式に代入すると、最適露出値Esは、12.28EVと算出される。すなわち、図29の各被写体輝度値が与えられた撮影シーンでは、12.28EVに合わせてシャッタ速度や絞り値などを決定することにより、主要被写体から大きく露出を外すことなく撮影を行うことができる。 By substituting the obtained composite ratios R1, R2, and R3 and the exposure values E1, E2, and E3 into the above equation (2), the optimal exposure value Es is calculated as 12.28 EV. That is, in the shooting scene given each subject luminance value in FIG. 29, it is possible to perform shooting without greatly removing the exposure from the main subject by determining the shutter speed, aperture value, etc. according to 12.28 EV. .
なお、上記実施形態では、3種類の重み係数による3つの露出値E1、E2、E3を基に、最適露出値Esを算出するようにしているが、基にする露出値は3つに限ることなく、さらに多くの露出値演算方法を用いて3つ以上の露出値を基に最適露出値Esを算出するようにしてもよい。また、各変換関数CF1、CF2、CF3は、上記に限ることなく、CCD38のダイナミックレンジなどといった種々の設計事項を考慮して任意に設定すればよい。
In the above embodiment, the optimum exposure value Es is calculated based on the three exposure values E1, E2, and E3 based on the three types of weighting factors. However, the number of exposure values based on the exposure value is limited to three. Alternatively, the optimum exposure value Es may be calculated based on three or more exposure values using more exposure value calculation methods. The conversion functions CF1, CF2, and CF3 are not limited to the above, and may be arbitrarily set in consideration of various design items such as the dynamic range of the
さらに、上記各実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルカメラ2を示しているが、本発明は、これに限ることなく、例えば、カメラ付き携帯電話などに適用することもできる。
Further, in each of the above embodiments, the
2 デジタルカメラ
10 撮像レンズ
31 絞り
37 CPU(露出制御手段)
38 CCD(撮像素子)
55、80 AE検出回路
55a、80a 画像分割部(分割手段)
55b、80b 輝度演算部(輝度演算手段)
55c、80c 露出演算部(露出演算手段)
56、70、81 重み係数演算回路
56a、81a 最大値検出部
56b、70b、81c 差分演算部
56c、70c、81d 関数演算部
56d、70d、81e 中央重点処理部
70a、81b 最小値検出部
80d 露出値合成部
2
38 CCD (imaging device)
55, 80
55b, 80b Luminance calculation unit (luminance calculation means)
55c, 80c Exposure calculation unit (exposure calculation means)
56, 70, 81 Weight coefficient calculation circuit 56a, 81a Maximum
Claims (12)
前記被写体輝度値の低い前記小領域ほど重み付けが大きくなるように前記各演算用重み係数を設定する重み係数演算ステップを含むことを特徴とする露出値演算方法。 A data acquisition step for acquiring image data corresponding to the subject image from an image sensor that captures the subject image transmitted through the imaging lens, a division step for dividing the imaging screen represented by the image data into a plurality of small regions, and the small step A luminance calculation step for calculating a subject luminance value for each region, and multiplying each subject luminance value by a weighting factor set for each small region to obtain a weighted average. In the exposure value calculation method for calculating the exposure value,
An exposure value calculation method comprising a weighting coefficient calculation step for setting each calculation weighting coefficient so that the weighting is increased in the small area with the lower subject luminance value.
前記平均輝度値が所定値以上であるか否かの判定を行う判定ステップとを行い、
前記平均輝度値が所定値以上であると判定された場合には、前記重み係数演算ステップを行い、前記平均輝度値が所定値以下であると判定された場合には、前記撮像画面の中央部分の重み付けを大きくするように前記各小領域のそれぞれに予め設定された中央重点の重み係数を前記各演算用重み係数として前記露出値の算出を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の露出値演算方法。 After the luminance calculation step, an average luminance value calculating step for calculating an average luminance value of each subject luminance value;
Performing a determination step of determining whether or not the average luminance value is equal to or greater than a predetermined value;
When it is determined that the average luminance value is equal to or greater than a predetermined value, the weighting coefficient calculation step is performed. When it is determined that the average luminance value is equal to or less than the predetermined value, a central portion of the imaging screen 4. The exposure value is calculated using a weighting factor of a center weight set in advance in each of the small regions so as to increase the weighting of each of the subregions as the weighting factor for each calculation. 5. The exposure value calculation method according to claim 1.
前記被写体輝度値の高い前記小領域ほど重み付けが大きくなるように前記各演算用重み係数を設定する重み係数演算ステップを含むことを特徴とする露出値演算方法。 A data acquisition step for acquiring image data corresponding to the subject image from an image sensor that captures the subject image transmitted through the imaging lens, a division step for dividing the imaging screen represented by the image data into a plurality of small regions, and the small step A luminance calculation step for calculating a subject luminance value for each region, and multiplying each subject luminance value by a weighting factor set for each small region to obtain a weighted average. In the exposure value calculation method for calculating the exposure value,
An exposure value calculation method comprising a weighting factor calculation step for setting each calculation weighting factor such that the weighting is increased in the small region having a higher subject luminance value.
前記平均輝度値が所定値以上であるか否かの判定を行う判定ステップとを行い、
前記平均輝度値が所定値以下であると判定された場合には、前記重み係数演算ステップを行い、前記平均輝度値が所定値以上であると判定された場合には、前記撮像画面の中央部分の重み付けを大きくするように前記各小領域のそれぞれに予め設定された中央重点の重み係数を前記各演算用重み係数として前記露出値の算出を行うことを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の露出値演算方法。 After the luminance calculation step, an average luminance value calculating step for calculating an average luminance value of each subject luminance value;
Performing a determination step of determining whether or not the average luminance value is equal to or greater than a predetermined value;
When it is determined that the average luminance value is equal to or less than a predetermined value, the weighting factor calculation step is performed. When it is determined that the average luminance value is equal to or greater than a predetermined value, a central portion of the imaging screen 8. The exposure value is calculated using a weighting factor of a center weight set in advance in each of the small regions so as to increase the weighting of each of the subregions as the weighting factor for each calculation. The exposure value calculation method according to claim 1.
重み付けの異なる複数の重み係数を用いて複数の前記露出値を算出する複数露出値算出ステップと、
前記各被写体輝度値の平均輝度値を算出する平均輝度値算出ステップと、
前記各露出値毎に設けられた変換関数を参照して、前記平均輝度値に応じた前記各露出値の合成割合を取得する合成割合取得ステップと、
前記各露出値と前記各合成割合とから1つの最適な露出値を割り出す最適露出値算出ステップとを含むことを特徴とする露出値演算方法。 A data acquisition step for acquiring image data corresponding to the subject image from an image sensor that captures the subject image that has passed through the imaging lens, a division step for dividing the imaging screen represented by the image data into a plurality of small regions, and the small step A luminance calculation step for calculating a subject luminance value for each region, and multiplying each subject luminance value by a weighting factor set for each small region to obtain a weighted average to obtain an exposure value of the image data In the exposure value calculation method for calculating
A plurality of exposure value calculating steps for calculating a plurality of the exposure values using a plurality of weighting factors having different weights;
An average luminance value calculating step for calculating an average luminance value of each subject luminance value;
With reference to a conversion function provided for each exposure value, a combination ratio acquisition step of acquiring a combination ratio of the exposure values according to the average luminance value;
An exposure value calculation method comprising: an optimum exposure value calculation step of determining one optimum exposure value from each exposure value and each composition ratio.
前記第2重み係数は、前記各被写体輝度値の最小値を検出し、前記各被写体輝度値から前記最小値を減算して前記各小領域毎に前記最小値からの差分値を求め、入力値の大きい部分がより大きくなるように変換する補正関数に前記各差分値を入力して前記補正関数に応じた出力値を取得し、予め設定された前記第3重み係数と前記各出力値とを乗算することによって設定されることを特徴とする請求項10記載の露出値演算方法。 The first weighting coefficient detects a maximum value of each subject luminance value, subtracts each subject luminance value from the maximum value, obtains a difference value from the maximum value for each small region, and inputs an input value Each of the difference values is input to a correction function that converts the larger portion of the correction function to be larger, an output value corresponding to the correction function is obtained, and the preset third weighting factor and each output value are obtained. Set by multiplying,
The second weighting coefficient detects a minimum value of each subject luminance value, subtracts the minimum value from each subject luminance value, obtains a difference value from the minimum value for each small region, and inputs an input value Each of the difference values is input to a correction function that converts the larger portion of the correction function to be larger, an output value corresponding to the correction function is obtained, and the preset third weighting factor and each output value are obtained. The exposure value calculation method according to claim 10, wherein the exposure value calculation method is set by multiplication.
前記露出演算手段が、請求項1から11のいずれか1項に記載の露出値演算方法を用いて前記露出値を算出することを特徴とする撮像装置。
An image sensor that captures a subject image that has passed through an imaging lens and outputs image data corresponding to the subject image, an aperture that adjusts the amount of light incident on the image sensor, and an imaging screen represented by the image data A dividing unit that divides the image into regions; a luminance calculating unit that calculates a subject luminance value for each of the small regions; an exposure calculating unit that calculates an exposure value of the image data based on each of the subject luminance values; In an imaging apparatus comprising exposure control means for controlling at least one of the aperture value of the aperture and the exposure time of the image sensor based on an exposure value,
12. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the exposure calculation means calculates the exposure value using the exposure value calculation method according to any one of claims 1 to 11.
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