JP2008048029A - デジタルカメラ、および画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画質を損ねることなく階調補正を行うこと。
【解決手段】ＣＰＵ１０７は、ＡＥセンサー１０９からの出力値に基づいて撮影時の露出条件を決定するための第1の基準値（最大出力値）を算出して、最大出力値に基づいて撮影時の露出条件を決定する。また、ＡＥセンサー１０９からの出力値に基づいて撮影した画像に階調補正を施すための階調変換特性を設定するための第２の基準値（白基準値）を算出する。画像処理部１１５は、ＣＰＵ１０７で決定された露出条件でイメージセンサー１１２によって取得された画像に対して、白基準値に応じた階調変換特性を用いて階調変換処理を施す。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像を撮影するデジタルカメラ、および撮影した画像を画像処理するための画像処理プログラムに関する。

従来から、被写界を複数の領域に分割して測光し、それぞれの領域の最大輝度値と、最小輝度値と、各領域の輝度値と最大輝度値との差などに基づいて露光条件を選択するようにしたカメラが知られている（たとえば文献１）。たとえば、平均測光モード、中央重点モード、低輝度重点モード、高輝度重点モードなどが選択される。

米国特許第４，９５１，０８２号明細書

しかしながら、従来の方法によれば、主要被写体が写っている確率が最も高い明るさを適正な露光条件としているため、輝度差の大きいシーンでは明るい部分が撮像素子の飽和レベルに達してしまい、いわゆる「白とび」となって画質を損ねてしまう可能性があった。

本発明によるデジタルカメラは、撮影光学系により得られる被写体像を撮像し、被写界を複数の領域に分割して測光し、測光結果に基づいて、撮影時の露出条件を決定するための第1の基準値、および測光結果に基づいて撮影した画像に階調補正を施すための階調変換特性を設定するための第1の基準値とは異なる第２の基準値を算出し、第1の基準値に基づいて撮影条件を決定し、第２の基準値に基づいて階調変換特性を設定し、決定した撮影条件で取得した撮影画像に対して、階調変換特性を用いた階調変換を含む画像処理を行うことを特徴とする。
このとき、測光手段による測光結果に基づいて、複数の領域の中から受光した光量が最大となる領域を特定し、特定した領域の出力値を第1の基準値とし、測光手段による測光結果に基づいて、白色とみなすことができる明るさ（白基準値）を算出し、白基準値を第２の基準値とするようにしてもよい。撮影画像のうち第２の基準値に対応する画素値が白色を表す輝度値となるように前記階調変換特性を設定するようにしてもよい。
また、白色を表す輝度値に対応する画素値が撮影画像の最大画素値より小さい場合には、白色を表す輝度値に対応する画素値と撮影画像の最大画素値の中間の画素値が飽和しないように階調変換特性の傾きを所定の点で変化させて補正するようにしてもよい。このとき、第1の基準値と第２の基準値の比が所定値以上である場合には、階調変換特性の傾きを変化させるようにしてもよく、測光手段の測光範囲内における明るい領域の割合が多い場合には、階調変換特性の傾きを変化させるようにしてもよい。さらに、第２の基準値に応じた撮影感度を算出し、撮影画像に撮影感度に関する情報を付加し、画像データとして記録媒体に記録するようにしてもよい。
また、撮影画像に発生するノイズレベルを推定し、第1の基準値と第２の基準値との比率とを基にノイズレベル推定手段により推定し、推定されたノイズレベルに応じた所定値以内になるように撮影時の露出条件を決定するようにしてもよく、画像処理手段によって画像処理が施された後の画像データに対して、ノイズレベルに応じたノイズ低減フィルタを適用してノイズを低減するようにしてもよい。
また、撮像手段による撮像時の実際の露出状態を測定し、測定した実際の露出状態と露出条件決定手段で決定した露出条件とに差異がある場合には、実際の露出状態に基づいて第２の基準値を補正するようにしてもよく、使用者からの指示に基づいて露出条件を設定し、設定した露出条件に基づいて第２の基準値を補正するようにしてもよい。さらに、使用者からの指示に基づいて撮影感度を設定し、撮影感度の設定に基づいて第１の基準値および第２の基準値が得られ、その第１の基準値と第２の基準値との比率に基づいて増幅率および露出条件決定手段で決定した露出条件を変更し、変更された増幅率で撮像手段で取得した画像信号を増幅するようにしてもよく、この場合には、変更した増幅率および第２の基準値に応じた撮影感度を算出し、撮影画像に撮影感度に関する情報を付加し、画像データとして記録媒体に記録するようにしてもよい。
また、測光手段は複数の異なる分光感度特性を持ち、測光手段の分光感度と撮像手段の分光感度とが異なる場合には、測光手段による測光結果を補正するようにしてもよい。また、複数の領域ごとに各領域の出力値に応じた階調変換特性を設定し、設定した階調変換特性を用いて各領域ごとに階調変換処理を施すようにしてもよい。また、撮像手段による撮像に伴って発光し、発光量を検出し、検出結果に基づいて第２の基準値を補正するようにしてもよく、取得した画像内から人物の顔を含む顔領域を検出し、測光された顔領域内の出力値に基づいて第２の基準値を補正するようにしてもよい。
本発明によるデジタルカメラはまた、撮影光学系を通過する被写体像を撮像し、被写界を複数の領域に分割して測光し、測光結果に基づいて、撮影時の露出条件を決定するための第1の基準値、およびその測光結果に基づいて撮影した画像に階調補正を施すための階調変換特性を設定するための第1の基準値とは異なる第２の基準値を算出し、第1の基準値に基づいて撮影時の露出条件を決定し、第１の基準値と第２の基準値とを比較して、第１の基準値が第２の基準値未満である場合には第２の基準値に基づいて階調変換特性を設定し、第１の基準値が第２の基準値以上である場合にはあらかじめ設定された階調変換特性を設定し、決定した露出条件で取得した撮影画像に対して、その階調変換特性を用いた階調変換を含む画像処理を行うことを特徴とする。
本発明によるデジタルカメラはまた、撮影光学系を通過する被写体像を撮像し、被写界を複数の領域に分割して測光し、測光結果に基づいて、撮影時の露出条件を決定するための第1の基準値、およびその測光結果に基づいて撮影した画像に階調補正を施すための階調変換特性を設定するための第1の基準値とは異なる第２の基準値を算出し、第1の基準値に基づいて撮影時の露出条件を決定し、決定した露出条件で取得した撮影画像に第２の基準値を付加し、画像データとして記録媒体に記録することを特徴する。
本発明による画像処理プログラムは、請求項１９に記載の画像データを読み込み、読み込まれた画像データの撮影画像に対して、撮影画像に付加されている第２の基準値に基づいて階調変換特性を設定し、撮影画像に対して、階調変換特性を用いた階調変換を含む画像処理を行うことを特徴とする。
本発明による画像処理プログラムはまた、被写界を複数の領域に分割して測光した測光結果に基づいて撮影時の露出条件を決定するための第1の基準値、および測光結果に基づいて撮影した画像に階調補正を施すための階調変換特性を設定するための前記第1の基準値とは異なる第２の基準値を算出し、測光結果に基づいて撮影した画像データを読み込み、読み込まれた画像データの撮影画像に対して、撮影画像に付加されている第２の基準値に基づいて階調変換特性を設定し、撮影画像に対して、階調変換特性を用いた階調変換を含む画像処理を行うことを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子の飽和を防いで白とびを回避することができ、画質を損ねる可能性を低減することができる。

―第１の実施の形態―
図１は、第１の実施の形態におけるデジタルカメラの一実施の形態の構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１００は、レンズ１０１と、絞り１０２と、ミラー１０３と、スクリーン１０４と、プリズム１０５と、ファインダー１０６と、ＣＰＵ１０７と、ＲＯＭ１０８と、ＡＥセンサー（測光センサー）１０９と、露出コントローラー１１０と、シャッター１１１と、イメージセンサー（撮像素子）１１２と、増幅器１１３と、Ａ／Ｄ変換器１１４と、画像処理部１１５と、メモリ１１６とを備えている。

このデジタルカメラ１００においては、レンズ１０１を通った光は絞り１０２で入射光量を調節される。そしてミラー１０３で反射されてスクリーン１０４に像を結ぶ。その像はプリズム１０５で反射されてファインダー１０６より使用者によって観察される。また、プリズム１０５で反射された像はＡＥセンサー１０９へ導かれ、ＡＥセンサー１０９からの出力値はＣＰＵ１０７へ出力される。ＣＰＵ１０７は、後述するようにＡＥセンサー１０９からの出力値に基づいて、露出コントローラー１１０によって制御される撮影時の露出条件、すなわち撮影時の適切な絞り値とシャッター速度を決定する。または、増幅器１１３を変更するなど露出条件以外の撮影条件も決定することができる。さらに、画像処理部１１５による画像処理条件を決定する。

露出条件が変更される場合、ＣＰＵ１０７による決定結果は、露出コントローラー１１０および画像処理部１１５へ出力される。そして、画像撮影時は、ミラー１０３が上方へ移動して撮影光路から退避し、レンズ１０１を通して入力される光はイメージセンサー１１２に入射する。そして、露出コントローラー１１０は、ＣＰＵ１０７で決定された露出条件を満たすように絞り１０２およびシャッター１１１を制御し、イメージセンサー１１２は、入射する光の像を撮像する。イメージセンサー１１２からの出力は増幅器１１３によりあらかじめ設定された増幅率で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１１４でＡ／Ｄ変換され、例えば１２ｂｉｔのレベルを持つデジタル画像データ（最大値４０９５）に変換される。このデジタル画像データは、ＣＰＵ１０７で決定された画像処理条件に基づいて、画像処理部１１５で後述する画像処理が施された後、メモリ１１６に記録される。

ＡＥセンサー１０９は、４×６の領域に分割されており、例えば図２（ａ）に示すシーンを撮影した場合のＡＥセンサー１０９から出力される測光結果は図２（ｂ）のようになる。図２（ｂ）において、各領域内に表示されている数値は、各領域の明るさを示している。なお、ＡＥセンサー１０９の出力値とイメージセンサー１１２の出力値（画素値）とは必ずしも一致するものではないが、両者には相関関係があることから、本実施の形態では説明の簡略化のためにＡＥセンサー１０９の出力値とイメージセンサー１１２の出力値とは一致するように正規化されたものとして説明する。以下の説明では、図２（ｂ）に示す各領域の出力値は、イメージセンサー１１２からの出力値、すなわち各領域の画素値とがそれぞれ同じ明るさであれば同じ値になるように正規化された値として説明する。

ＣＰＵ１０７は、上述したように、このＡＥセンサー１０９からの出力値に基づいて露出条件および画像処理条件を決定する。図３は、本実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、このブロック図では、ＣＰＵ１０７によって実行される処理を機能的に分割して表している。すなわちＣＰＵ１０７は、露出条件を決定する最大輝度優先露出算出部１０７ａと、画像処理条件を決定する通常露出算出部１０７ｂとを機能的に有しており、ＡＥセンサー１０９からの出力値は、最大輝度優先露出算出部１０７ａと通常露出算出部１０７ｂとにそれぞれ入力される。

最大輝度優先露出算出部１０７ａは、図２（ｂ）に示した各領域ごとの出力値のうち、最大値（最大出力値）に基づいて露出条件を決定する。図２（ｂ）に示す例では、領域２ａの出力値（２９７３）が最大であることから、この領域２ａの出力値に基づいて露出条件を決定する。本実施の形態では、領域２ａ内では明るさに分散があることを加味して撮影された画像データの最大輝度値が３０００になるように撮影時の絞り値シャッタースピードを決定する。

このように、イメージセンサー１１２の最大出力値４０９５に対して、ＡＥセンサー１０９から出力された最大出力値である領域２ａの画像データの輝度値（≒画素値）が約３０００となるように露出条件を設定することによって、イメージセンサー１１２が飽和しないような絞り値とシャッタースピードを決定することができる。例えば、本実施の形態では、ＩＳＯ感度が２００のときに、絞り値Ｆ５．６およびシャッタースピード１／８００が決定される。最大輝度優先露出算出部１０７ａは、このようにして決定した露出条件を露出コントローラー１１０へ出力し、露出コントローラー１１０は、入力された露出条件となるように絞り１０２およびシャッター１１１を制御する。

通常露出算出部１０７ｂは、例えば、米国特許第４，９５１，０８２号明細書に開示されている公知の手法を使用して露出基準値Ｂを算出する。まず、通常露出算出部１０７ｂは、図２（ｂ）に示したＡＥセンサー１０９の出力結果を示す領域全体の平均出力値ＢＭを算出する。その結果、図４（ａ）に示すようにＢＭ＝８１０となる。また、レンズ１０１で形成された像がどのシーンのものかを、ＡＥセンサー１０９の出力を基に解析し、そのシーンを基に露出基準値Ｂの算出方法を決定する。図２（Ａ）の像では、低輝度優先モードに該当するシーンなので、低輝度優先モードを基に説明する。

通常露出算出部１０７ｂはさらに、図４（ｂ）に示すように、ＡＥセンサー１０９の出力結果を示す領域を９つの領域に分割し、各領域ごとに出力値の平均値を算出し、その最小値Ｂｍｉｎを抽出する。ここでは、Ｂｍｉｎとして領域４ａの１１４が抽出される。そして、算出したＢＭおよびＢｍｉｎに基づいて、次式（１）により露出基準値Ｂを算出する。
Ｂ＝（ＢＭ＋Ｂｍｉｎ）／２＝４６２ ・・・（１）

この露出基準値Ｂは、図２（ａ）に示す撮影シーンをイメージセンサー１１２で撮影した場合の画像内における平均的なグレーを表す明るさ（グレー基準値）とみなすこができる。また、グレーの反射率は約１８％であることから、グレー基準値を５倍することによって、図２（ａ）に示す撮影シーンをイメージセンサー１１２で撮影した場合に画像内で白色とみなすことができる明るさ（白基準値）を算出することができる。なお、本実施の形態では、説明の簡略化のために、式（１）による算出結果からグレー基準値は約４００であるものとし、白基準値はその５倍の約２０００であるものとする。通常露出算出部１０７ｂは、このようにして算出した白基準値を画像処理条件として画像処理回路１１５へ出力する。

画像処理部１１５は、露出コントローラー１１０によって設定された露出条件でイメージセンサー１１２によって撮影され、増幅器１１３およびＡ／Ｄ変換器１１４と経て入力されるデジタル画像データ（画像データ）に対して、通常露出算出部１０７ｂから入力される白基準値に基づいて画像処理を施す。図５は、画像処理部１１５によって実行される処理を機能的に分割して表したブロック図である。この図５に示すように、画像処理部１１５は、補間部１１５ａと、色変換部１１５ｂと、階調補正部１１５ｃとを機能的に備えており、Ａ／Ｄ変換器１１４から入力される画像データは、補間部部１１５ａに入力される。また、通常露出算出部１０７ｂから入力される白基準値は、階調補正部１１５ｃへ入力される。

補間部１１５ａは、イメージセンサー１１２から入力される画像データに対して公知の補間処理を施す。すなわち、イメージセンサー１１２には、各画素にそれぞれＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが配置されており、イメージセンサー１１２から入力される画像データにおいては、各画素からＲ、Ｇ、Ｂのいずれか一色のデータを得ることができる。ここで、カラー画像データは、各画素にＲ、Ｇ、Ｂの全てのデータを持つ必要があるため、周辺の画素から補間を行って、各画素がＲ、Ｇ、Ｂの全てのデータを持つようにする。

補間後の画像データは色変換部１１５ｂへ出力される。色変換部１１５ｂは、公知の手法を用いて画像データにイメージセンサー１１２の分光感度特性の補正および好ましい色再現のための色変換などの処理を行った後、処理後の画像データを階調補正部１１５ｃへ出力する。

階調補正部１１５ｃは、色変換部１１５ｂから入力された画像データ（入力画像データ）に対して、通常露出算出部１０７ｂから入力された白基準値に応じた階調変換を行う。具体的には、上述した入力画像データの最大値（４０９５）と通常露出算出部１０７ｂから入力された白基準値（２０００）とに基づいて階調変換に用いる階調変換特性を決定する。すなわち、図６（ａ）に示すように、通常露出算出部１０７ｂから入力された白基準値が白となるように階調変換特性を設定する。ここでは、ｓＲＧＢの８ｂｉｔエンコーディングとして、白基準値に該当する画素値の輝度値が２５５となるように階調変換特性を設定する。

しかし、この場合には、入力画素値が２０００を超えると情報が失われてしまうことから、図６（ｂ）に示すようにニー特性を持たせてハイライトを残すようにする。すなわち、白基準値に対応する画素値が、最大出力値より小さい場合には、白基準値に対応する画素値と最大出力値との中間値が飽和しないように階調変換特性の傾きを所定の点（ニーポイント）で変化させて補正する。

この図６（ｂ）に示す例では、画素値が１０００、すなわち白基準値の１／２となる点６ａをニーポイントとして階調変換特性を補正している。なお、ニーポイントはこれに限定されず、例えば、図６（ｃ）に示すように画素値が４００、すなわち白基準値の１／５となる点６ｂをニーポイントとしてもよい。ハイライト部の割合が多い場合には、図６（ｃ）に示すように、ニーポイントを入力値および出力値共に低い値のところにしてハイライト部の階調をより残すことができる。

また、撮影シーンが、ダイナミックレンジの大きなシーンである場合、すなわち明るい領域の割合が多い場合、または最大輝度優先露出算出部１０７ａで算出した最大出力値と、通常露出算出部１０７ｂで算出した白基準値との比が所定値以上である場合にも、ニーポイントを入力値が低い値のところにすることによりハイライト部の階調をより残すことができる。

階調補正部１１５ｃは、このように設定した階調補正特性を用いて入力画像データを階調変換し、変換後の画像データをメモリ１１６に記録する。

図７（ａ）に白基準値が４０００の場合の階調補正特性を示す。この場合には白基準値は最大出力値と略一致するためニー補正を行う必要はない。また、図８に白基準値が１０００の場合の階調補正特性を示す。この場合には白基準値が２０００の場合と同様に、入力画素値が白基準値を超えると情報が失われてしまうことから、図８（ａ）に示すように白基準値の１／２となる画素値５００の点８ａをニーポイントとして階調変換特性を補正したり、図８（ｂ）に示すように白基準値の１／５となる画素値１００の点８ｂをニーポイントとして階調変換特性を補正する必要がある。

また、本実施の形態のデジタルカメラ１００では、撮影した撮影画像に撮影時の感度設定データを付加した画像データをメモリ１１６に記録することができる。階調補正を行っていない画像データと共に記憶しておくことで、ＰＣなどにより的確な階調補正を行うことができる。ＰＣなどで階調補正を行う場合には、増幅器１１３の増幅率設定値と白基準値に応じた感度設定データとを撮影画像に付加する。例えば、ある増幅率設定値で白基準値が４０００のときに、感度設定データが２００であったとすると、同じ増幅率設定値で白基準値が２０００の場合には、撮影画像に付加する感度設定データは４００とする。また、白基準値が１０００の場合には、撮影画像に付加する感度設定データは８００とする。

以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）最大輝度優先露出算出部１０７ａでは露出条件を決定するための基準値として最大出力値を使用し、通常露出算出部１０７ｂでは画像処理条件を決定するための基準値として白基準値を使用するようにした。これによって、従来の方法では、輝度差の大きいシーンでは明るい部分が撮像素子の飽和レベルに達してしまい、いわゆる「白とび」となって画質を損ねてしまう可能性があったが、これを回避して適正な処理を行うことができる。

（２）白基準値が画像データの最大値よりも小さい場合には、階調変換特性にニー特性を持たせるようにした。これによって、入力画素値が白基準値を超えても情報が失われないようにすることができる。

―第２の実施の形態―
第２の実施の形態では、画像のノイズを考慮して第１の実施の形態で上述した撮影時の露出条件および画像処理条件を決定する。すなわち、最大輝度優先露出算出部１０７ａで算出した最大出力値と、通常露出算出部１０７ｂで算出した白基準値との比が所定値以上であり、撮影シーンがダイナミックレンジの大きなシーンである場合には、最大出力値のみによって露出条件を決定して撮影を行うと、暗い部分の階調が拡大されて画像のノイズが目立つようになる。そこで本実施の形態では、画像に発生するノイズレベルを推定し、撮影時の露出条件を最大出力値と白基準値との比率が大きくなりすぎないように制限する。

なお、第２の実施の形態において、図１に示したブロック図、図２に示した撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図、図４に示した通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図、図５に示した画像処理部１１５のブロック図、および図６〜図８に示した階調変換特性の具体例を示す図については、第１の実施の形態と同じため説明を省略する。

図９は、第２の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、図３に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。ノイズレベル推定部１０７ｃは、デジタルカメラ１００に固有のランダムノイズやＩＳＯ感度の設定値などに基づいて画像に発生するノイズレベルを推定する。本実施の形態では、ノイズレベル推定値はあらかじめ設定されているものとし、ノイズレベル推定部１０７ｃは、このノイズレベル推定値を露出制御部１０７ｄへ出力する。

露出制御部１０７ｄは、最大輝度優先露出算出部１０７ａから入力される最大出力値、通常露出算出部１０７ｂから入力される白基準値、およびノイズレベル推定部１０７ｃから入力されるノイズレベル推定値に基づいて、撮影時の露出条件を最大出力値と白基準値との比率が大きくなりすぎないように制限する。例えば、図１０に示すように縦軸に最大出力値と白基準値との比率（ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ／ｗｈｉｔｅ）を、横軸にノイズレベル推定値（Ｎｏｉｓｅ Ｌｅｖｅｌ）をとって両者の関係をあらかじめ設定しておき、最大出力値と白基準値との比率をノイズレベル推定部１０７ｃから入力されるノイズレベル推定値に応じた所定値以内に抑えるようにすればよい。

そして、露出制御部１０７ｄは、制限した撮影時の露出条件を露出コントローラー１１０へ出力し、通常露出算出部１０７ｂから入力された白基準値を画像処理部１１５へ出力する。

以上説明した第２の実施の形態によれば、画像のノイズレベルに応じて撮影時の露出条件を制限するようにしたため、撮影される画像のノイズを低減することができる。なお、図１１に示すように、露出制御部１０７ｄがノイズレベル推定部１０７ｃから入力されるノイズレベル推定値が高いと判断した場合には、画像処理部１１５で画像処理を施した後の画像データをノイズ低減フィルタ部１１６へ出力する。そして、ノイズ低減フィルタ部１１６は、推定されたノイズレベルに応じたノイズ低減フィルタを適用して、画像のノイズを低減するようにしてもよい。

―第３の実施の形態―
第１の実施の形態で上述したように露出コントローラー１１０は、最大輝度優先露出算出部１０７ａで決定された露出条件を満たすように絞り１０２およびシャッター１１１を制御して絞り値やシャッタースピードを設定する。しかしながら、その設定精度は機械的な精度のため実際の設定値が最大輝度優先露出算出部１０７ａで決定された露出条件からずれることがある。特にシャッタースピードが高速である場合にばらつきが生じやすくなる。

そこで、本実施の形態では、露出コントローラー１１０によって設定された露出条件で実際に露出が行われたかを判定する。そして、露出コントローラー１１０によって設定された露出と実際の露出状態とに差異がある場合には、実際の露出状態に応じて通常露出算出部１０７ｂで算出された白基準値を補正することで、画像処理部１１５は露出条件の設定値のずれを加味した画像処理を行うことができる。

なお、第３の実施の形態においては、図１に示したブロック図、図２に示した撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図、図４に示した通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図、図５に示した画像処理部１１５のブロック図、および図６〜図８に示した階調変換特性の具体例を示す図については、第１の実施の形態と同じため説明を省略する。

図１２は、第３の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、図３に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。露出コントローラー１１０は、絞り１０２およびシャッター１１１から画像撮影時の実際に設定された絞り値およびシャッタースピードの情報を取得する。そして、取得した実際の設定値と、最大輝度優先露出算出部１０７ａで決定されていた露出条件とを比較情報として画像処理部１１５へ出力する。

画像処理部１１５は、露出コントローラー１１０から入力される比較情報に基づいて、通常露出算出部１０７ｂから入力される白基準値を補正する。例えば、比較情報として最大輝度優先露出算出部１０７ａで決定されていた露出条件が「絞り値：Ｆ５６、シャッタースピード：１／８０００」であり、実際の設定値が「絞り値：Ｆ５６、シャッタースピード：１／６０００」であった場合には、実際のシャッタースピードが予定より１３３％高速になっていることから、白基準値も１３３％明るくなるように補正する。この補正された白基準値と、最大出力値とに基づき、階調補正特性を決定し、階調補正を行う。

以上説明した第３の実施の形態によれば、露出コントローラー１１０によって設定された露出条件と実際の露出状態とが異なる場合には、実際の露出状態に応じて通常露出算出部１０７ｂで算出された白基準値を補正するようにしたため、画像処理部１１５は、露出条件の設定値のずれを加味して画像データに対して画像処理を施すことができる。

―第４の実施の形態―
第４の実施の形態では、使用者が撮影時に露出補正値を設定することができるデジタルカメラ１００において、使用者において露出補正値が設定された場合には、通常露出算出部１０７ｂは、設定された露出補正値を加味して白基準値を調整する。なお、第４の実施の形態においては、図１に示したブロック図、図２に示した撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図、図４に示した通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図、図５に示した画像処理部１１５のブロック図、および図６〜図８に示した階調変換特性の具体例を示す図については、第１の実施の形態と同じため説明を省略する。

図１３は、第４の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、図３に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。デジタルカメラ１００は、使用者が露出補正値を設定することができる入力部材としての露出設定部１１７をさらに備えている。そして、通常露出算出部１０７ｂは、露出設定部１１７から入力される露出補正値に応じて上述したように算出した白基準値を補正する。

例えば、使用者によって露出補正値が１段アンダーに設定された場合には、通常露出算出部１０７ｂは、算出した白基準値を２倍する。また、使用者によって露出補正値が１段オーバーに設定された場合には、通常露出算出部１０７ｂは、算出した白基準値を１／２倍する。そして、通常露出算出部１０７ｂは、補正後の白基準値を画像処理部１１５へ出力する。この補正された白基準値と、最大出力値とに基づき、階調補正特性を決定し、階調補正を行う。

以上説明した第４の実施の形態によれば、使用者によって露出補正値が設定された場合には、補正した白基準値を用いて画像処理を行うことができ、撮影時の撮影条件を変更することなく、設定された露出補正値を満たす画像を得ることができる。

―第５の実施の形態―
第５の実施の形態では、デジタルカメラ１００はＩＳＯ感度設定部を有しており、使用者は、このＩＳＯ感度設定部を介して撮影時のＩＳＯ感度（撮影感度）を設定することができる。なお、第５の実施の形態においては、図１に示したブロック図、図２に示した撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図、図４に示した通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図、図５に示した画像処理部１１５のブロック図、および図６〜図８に示した階調変換特性の具体例を示す図については、第１の実施の形態と同じため説明を省略する。

図１４は、第５の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、図３に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。デジタルカメラ１００は上述したＩＳＯ感度設定部１１８を有しており、使用者によって設定されたＩＳＯ感度は、増幅器１１３へ入力される。

使用者によってＩＳＯ感度が設定された場合には、増幅器１１３は、ＩＳＯ感度の設定値に応じてイメージセンサー１１２からの出力を増幅する。その後、Ａ／Ｄ変換器１１４でＡ／Ｄ変換された画像データは、画像処理部１１５へ入力される。この場合、ダイナミックレンジが大きい撮影シーンで最大輝度優先露出算出部１０７ａにより露出条件を決定すると、従来の露出設定方法に比べてイメージセンサー１１２で受ける光量が少なくなる。このため、画像処理部１１５が入力された画像データに対して通常露出算出部１０７ｂで算出された白基準値に応じた階調補正を行うとノイズが目立ちやすくなる。

そこで、露出制御部１０７ｄは、最大輝度優先露出算出部１０７ａから出力される最大出力値と通常露出算出部１０７ｂから出力される白基準値との比率に基づいて、シーンのダイナミックレンジを判定する。そして、ダイナミックレンジが大きい場合には、露出制御部１０７ｄは、増幅器１１３の増幅率を小さくし、それに応じて露光量を大きくするように露出コントローラー１１０を制御してノイズレベルを低下させる。

例えば、第1の実施の形態において、ＩＳＯ感度が２００で、最大輝度優先露出算出部１０７ａから出力される最大出力値が３０００であり、これに対応して絞り値Ｆ５．６およびシャッタースピード１／８００と露出条件が決定され、通常露出算出部１０７ｂによって算出された白基準値が２０００であったものとする。この場合、本実施の形態によれば、シャッタースピードを１／４００に変更し、増幅器１１３の増幅率を１／２にする。これによって、より多くの光を利用することで、出力される画素値を変えずにノイズレベルを低下させることができる。

なお、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に撮影画像に撮影時の感度設定データを付加した画像データをメモリ１１６に記録することができる。この場合には、増幅器１１３の増幅率設定値と白基準値に応じた感度設定データとを撮影画像に付加する。例えば、ある増幅率設定値で白基準値が４０００のときに、感度設定データが２００であったとすると、同じ増幅率設定値で白基準値が２０００の場合には、増幅率設定値を１／２にして白基準値が２０００、感度設定データは２００となる。

―第６の実施の形態―
第６の実施の形態では、複数の異なる分光感度を持つＡＥセンサー１０９を使用する場合、例えばＡＥセンサー１０９としてＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色成分の強度を測定できるＲＧＢ ＡＥセンサーを用いた場合の処理について説明する。なお、第６の実施の形態においては、図１に示したブロック図、図２に示した撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図、図４に示した通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図、図５に示した画像処理部１１５のブロック図、および図６〜図８に示した階調変換特性の具体例を示す図については、第１の実施の形態と同じため説明を省略する。

図１５は、第６の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、図３に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。デジタルカメラ１００は、上述したように、ＲＧＢ ＡＥセンサー１０９を備え、その測定値はＣＰＵ１０７が有する色補正部１０７ｅへ出力される。

このようにＲＧＢ ＡＥセンサー１０９を使用すれば、第1の実施の形態で図２（ｂ）に示した各領域の出力値（強度）は、例えば図１６に示すようにＲ、Ｇ、Ｂの各色ごとに求めることができる。この各色成分ごとの出力値を用いることによって、各色ごとに最大出力値を評価することができる。例えば、図１６に示す例では、Ｂの領域１６ａの出力値（２９６０）が最大出力値であるため、最大輝度優先露出算出部１０７ａは、この値を基準に露出条件を決定する。

ここで、ＲＧＢ ＡＥセンサー１０９の分光感度とイメージセンサー１１２の分光感度とが異なる場合があり、この場合は両者の出力値を一致させるためにＲＧＢ ＡＥセンサー１０９から出力されるＲ、Ｇ、Ｂの各値を補正する必要がある。そこで、色補正部１０７ｅは、次式（２）に示すように、ＲＧＢ ＡＥセンサー１０９から入力されるＲ、Ｇ、Ｂの各値（Ｒ_０、Ｇ_０、Ｂ_０）に、３×３のマトリックスを掛けて分光感度補正後のＲ、Ｇ、Ｂ値（Ｒ_１、Ｇ_１、Ｂ_１）を算出する。なお、次式（２）に示すマトリックスの値は、公知の色補正の手法によって求められる。

この場合、最大輝度優先露出算出部１０７ａは、この分光感度補正後のＲ、Ｇ、Ｂ値（Ｒ_１、Ｇ_１、Ｂ_１）に基づいて最大出力値を抽出し、抽出した最大出力値を基準に露出条件を決定する。

このように、ＲＧＢ ＡＥセンサー１０９を用いてＲ、Ｇ、Ｂの各色ごとに最大出力値を調べることにより、特定の色成分が強い撮影シーンでも信号が飽和せずに滑らかな階調再現が可能になる。また、ＲＧＢ ＡＥセンサー１０９の分光感度とイメージセンサー１１２の分光感度とが異なる場合でもＲＧＢ ＡＥセンサー１０９の特性を補正して正確な最大出力値の評価を行うことができる。

なお、ＡＥセンサー１０９を用いず、イメージセンサー１１２自体で測光する場合も考えられるが、この場合には、あらかじめ本撮影前に信号を読み出して測光を行っておく必要がある。また、この場合、信号の間引き読み出しや画素混合読み出しを行なうことによって読み出しにかかる時間を短縮することができる。このようにしてイメージセンサー１１２自体で測光する場合には、分光感度の差異を考慮する必要はないため、色補正部１０７ｅによる補正処理は不要となる。

―第７の実施の形態―
第７の実施の形態では、図２（ｂ）に示した領域ごとの出力値に基づいて、各領域ごとに階調補正を行う場合について説明する。なお、第７の実施の形態においては、図１に示したブロック図、図２に示した撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図、図４に示した通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図、および図６〜図８に示した階調変換特性の具体例を示す図については、第１の実施の形態と同じため説明を省略する。

図１７は、第７の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、図３に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。本実施の形態においては、ＡＥセンサー１０９による測定値は、画像処理部１１５へも出力される。

また、図１８は、第７の実施の形態における画像処理部１１５によって実行される処理を機能的に分割して表したブロック図である。なお、図５に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。この図１８に示すように、ＡＥセンサー１０９からの出力値は、階調補正部１１５ｃに入力される。

階調補正部１１５ｃは、ＡＥセンサー１０９から入力される各領域ごとの出力値に基づいて、暗い領域は明るくなるように変換し、明るい領域は暗くなるように変換するように各領域に適用する階調変換特性を変更する。例えば、入力画像データが１２ｂｉｔ画像データで、通常露出算出部１０７ｂで算出された白基準値が２０００である場合について説明する。

この場合、階調補正部１１５ｃは、ＡＥセンサー１０９からの入力値に基づいて、暗い領域であると判定した領域に対しては、図６（ａ）に示すような通常のｓＲＧＢの階調変換特性を用いて階調変換を施す。これに対して、ＡＥセンサー１０９からの入力値に基づいて、明るい領域であると判定した領域に対しては、図６（ｂ）に示すようなニー特性をもつｓＲＧＢの階調変換特性を用いて階調変換を施す。これによって、撮影画像のうち、明るい部分はハイライトを良く再現する階調特性となり、暗い部分は通常の階調特性となることから画像全体でより良い階調再現を行うことができる。

また、各領域ごとに複数の階調変換特性を切り替える場合に、その特性が滑らかになるように各領域の領域別明度分布に近似する曲面を求めて、この曲面の値に応じて複数の階調変換特性の加重平均値を使用して階調変換を行ってもよい。例えば、最小二乗法を用いて次式（３）で定まる曲面を求めてもよい。

―第８の実施の形態―
第８の実施の形態では、デジタルカメラ１００がフラッシュを搭載する場合に、フラッシュ撮影時にＡＥセンサー１０９からの出力に応じて絞り値、シャッタースピード、およびフラッシュ発光量を決定する処理について説明する。なお、第８の実施の形態においては、図２に示した撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図、図４に示した通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図、図５に示した画像処理部１１５のブロック図、および図６〜図８に示した階調変換特性の具体例を示す図については、第１の実施の形態と同じため説明を省略する。

図１９は、第８の実施の形態におけるデジタルカメラ１００の一実施の形態の構成を示すブロック図である。図１９においては、第1の実施の形態に示した図１と同じ構成要素には同じ符号を付与し、相違点を中心に説明する。デジタルカメラ１００は、フラッシュ１２０をさらに備えており、このフラッシュ１２０はフラッシュ制御部１２０ａによって制御される。

また、図２０は、第８の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、図３に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。ＣＰＵ１０７は、フラッシュモニタ部１０７ｆを有している。

フラッシュモニタ部１０７ｆは、フラッシュ撮影時にフラッシュ１２０の発光量をモニタし、所定の発光量に達したときにフラッシュ制御部１２０ａにフラッシュ停止信号を送って発光を止める。また、フラッシュモニタ部１０７ｆは、フラッシュ撮影時のフラッシュ発光量に関する情報を通常露出算出部１０７ｂへ出力する。通常露出算出部１０７ｂは、フラッシュモニタ部１０７ｆから入力されるフラッシュ発光量を加味して白基準値を補正して画像処理部１１５へ出力する。この補正された白基準値と、最大出力値とに基づき、階調補正特性を決定し、階調補正を行う。

これによって、階調補正部１０５ｃは、フラッシュ撮影が行われた場合には、フラッシュ１２０の発光量を加味して補正された白基準値を用いて階調補正を行うことができ、画像データに対して撮影シーンにより適した階調補正処理を施すことができる。

―第９の実施の形態―
第９の実施の形態では、デジタルカメラ１００が撮影した画像内から人物の顔に相当する領域を検出する顔検出機能を備えている場合に、人物の顔に相当する領域の明るさに基づいて白基準値を補正する場合の処理について説明する。なお、第９の実施の形態においては、図１に示したブロック図、図２に示した撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図、図４に示した通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図、図５に示した画像処理部１１５のブロック図、および図６〜図８に示した階調変換特性の具体例を示す図については、第１の実施の形態と同じため説明を省略する。

図２１は、第９の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、図３に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。ＣＰＵ１０７は、顔検出処理を実行する顔検出部１０７ｇを有している。顔検出部１０７ｇは、上述したように、画像内から人物の顔に相当する領域を検出して、その領域を示すデータを通常露出算出部１０７ｂへ出力する。

通常露出算出部１０７ｂは、算出した白基準値を人物の顔に相当する領域の明るさを用いて補正する。例えば、人物の顔の領域に相当する領域の明るさを１．５倍した明るさを白基準値とするように、白基準値を補正する。これによって、画像内における人物の顔の色は肌色であり、これを１．５倍程度した色が白となることを加味して、白基準値を画像にあった値に補正することができる。

―第１０の実施の形態―
第１０の実施の形態では、最大輝度優先露出算出部１０７ａによって算出される最大出力値と、常露出算出部１０７ｂによって算出される白基準値とを比較し、その比較結果に応じて画像データに施す画像処理を切り替える場合について説明する。なお、第１０の実施の形態においては、図１に示したブロック図、図２に示した撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図、図４に示した通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図、図５に示した画像処理部１１５のブロック図、および図６〜図８に示した階調変換特性の具体例を示す図については、第１の実施の形態と同じため説明を省略する。

図２２は、第１０の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。なお、図３に示した第１の実施の形態におけるブロック図と同一のものについては同一の符号を付与し、相違点を中心に説明する。露出制御部１０７ｄは、最大輝度優先露出算出部１０７ａによって算出される最大出力値と、通常露出算出部１０７ｂによって算出される白基準値とを比較し、両者の大小関係を判定する。

その結果、最大出力値が白基準値未満であると判定した場合には、露出制御部１０７ｄは、通常露出算出部１０７ｂで算出された白基準値を画像処理部１１５へ出力する。そして、階調補正部１１５ｃは、第1の実施の形態で上述したように、通常露出算出部１０７ｂで算出された白基準値に応じた階調変換特性を用いて画像データに対して階調変換処理を施す。これに対して、最大出力値が白基準値以上であると判定した場合には、露出制御部１０７ｄはあらかじめ設定されている白基準値を画像処理部１１５へ出力する。そして、階調補正部１１５ｃは、従来の階調補正処理と同様に、あらかじめ設定されている白基準値に基づいて画像データに対して階調変換処理を施す。

これによって、最大輝度優先露出算出部１０７ａによって算出される最大出力値と、通常露出算出部１０７ｂによって算出される白基準値との比較結果に応じて画像処理の内容を切り替えることができ、画像データに対して撮影シーンにより適した階調補正処理を施すことができる。

―変形例―
なお、上述した実施の形態のデジタルカメラは、以下のように変形することもできる。
（１）上述した第1の実施の形態では、通常露出算出部１０７ｂは、階調補正部１１５ｃに白基準値を出力し、階調補正部１１５は、入力された白基準値が輝度値２５５となるようにｓＲＧＢの階調変換特性を設定する例について説明した。しかしながら、通常露出算出部１０７ｂは、階調補正部１１５ｃにグレー基準値を出力し、階調補正部１１５は、グレー基準に基づいて階調変換特性を決定してもよい。すなわち、グレー基準が輝度値１２８となるように階調変換特性を決定してもよい。

（２）上述した第1の実施の形態では、ｓＲＧＢの８ｂｉｔエンコーディングとして、白基準値が輝度値２５５となるように階調変換特性を設定し、ダイナミックレンジの大きな撮影シーンではニー特性を設定して白レベル以内に輝度の高いハイライト部分を圧縮する例について説明した。しかしながら、ｓｃＲＧＢやＲＩＭＭは、白基準値よりも輝度の高いデータを記録できる。すなわち、ｓｃＲＧＢは白レベルの７５０％まで、ＲＩＭＭは白レベルの２００％まで記録できる。この場合でも、通常露出算出部１０７ｂで得られた白基準値に基づいて階調変換を行って、ｓｃＲＧＢやＲＩＭＭエンコーディングに変換する。

このとき、１６ｂｉｔ ｓｃＲＧＢでは黒基準値を４０９６、白基準値を１２２８８とし、階調変換特性はシーン輝度に比例するようにする。従って、白基準値がＷのとき、階調補正部１０５ｃでは入力画素値ｖを次式（４）でｓｃＲＧＢ値ｖ´に変換する。なお、次式（４）において、ｖ´＞６５５３５のときはｖ´＝６５５３５にクリップする。
ｖ´＝４０９６＋８１９２ｖ／Ｗ ・・・（４）

また、ＲＩＭＭエンコーディングでは、ＲＩＭＭ ＲＧＢ値ｃ（０≦ｃ≦２に正規化）を次式（５）に示すように変換し、１２ｂｉｔあるいは１６ｂｉｔに整数化する。なお、次式（５）において、Ｅ_ｃｌｉｐ＝２．０、Ｖ_ｃｌｉｐ＝１．０９９Ｅ_ｃｌｉｐ ^０．４５−０．９９である。

（３）上述した実施の形態では、デジタルカメラ１００に画像処理部１１５を搭載し、デジタルカメラ１００上で画像データに対して階調補正処理を施す例について説明した。しかしながら、デジタルカメラ１００は、画像処理部１１５を搭載せず、最大輝度優先露出算出部１０７ａで決定した露出条件で撮影した画像データに通常露出算出部１０７ｂで生成した白基準値を付加して記録するようにしてもよい。この場合、画像処理部１１５に相当する機能を有する外部装置、例えばパソコンで、白基準値が付加された画像データを読み込んで、画像データに対して白基準値に応じた階調補正を施すようにする。

例えば、図２３に示すように、デジタルカメラ１００においては、記録データ生成部１１９は、Ａ／Ｄ変換機１１４から出力される画像データに通常露出算出部１０７ｂから出力される白基準値を付加した画像データを生成してメモリ１１６に記録する。そして、メモリ１１６に記録した画像データを読み込んだパソコンにおいては、図２４に示すように、データ読み出し部１１５ｄは、画像データと白基準値とを分離した後、画像データは補間部１１５ａへ出力し、白基準値は階調補正部１１５ｃへ出力する。なお、補間部１１５ａ〜階調補正部１１５ｃにおける処理については、第1の実施の形態と同一のため説明を省略する。

これによって、デジタルカメラ１００上で階調補正処理を行う必要がなくなるため、デジタルカメラ１００の処理負荷を低減することができる。

なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。

第１の実施の形態におけるデジタルカメラの一実施の形態の構成を示すブロック図である。 撮影シーン、およびＡＥセンサー１０９からの出力例を示す図である。 第１の実施の形態における特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。 通常露出算出部１０７ｂによる算出結果を示す図である。 第１の実施の形態における画像処理部１１５のブロック図である。 階調変換特性の具体例を示す第１の図である。 階調変換特性の具体例を示す第２の図である。 階調変換特性の具体例を示す第３の図である。 第２の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示す第１のブロック図である。 第２の実施の形態における最大出力値と白基準値との比率とノイズレベル推定値との関係を表すグラフである。 第２の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示す第２のブロック図である。 第３の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。 第４の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。 第５の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。 第６の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。 第６の実施の形態における各色成分ごとの出力分布を示す図である。 第７の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。 第７の実施の形態における画像処理部１１５のブロック図である。 第８の実施の形態におけるデジタルカメラ１００の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 第８の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。 第９の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。 第１０の実施の形態で特徴的な処理を実行する各部を示すブロック図である。 変形例におけるデジタルカメラ１００側の処理を示す図である。 変形例における外部装置側の処理を示す図である。

符号の説明

１００ デジタルカメラ、１０１ レンズ１０１、１０２ 絞り、１０３ ミラー、１０４ スクリーン、１０５ プリズム、１０６ ファインダー、１０７ ＣＰＵ、１０７ａ 最大輝度優先露出算出部、１０７ｂ 通常露出算出部、１０７ｃ ノイズレベル推定部、１０７ｄ 露出制御部、１０７ｅ 色補正部、１０７ｆ フラッシュモニタ部、１０７ｇ 顔検出部、１０８ ＲＯＭ、１０９ ＡＥセンサー、１１０ 露出コントローラー、１１１ シャッター、１１２ イメージセンサー、１１３ 増幅器、１１４ Ａ／Ｄ変換器、１１５ 画像処理部、１１５ａ 補間部、１１５ｂ 色変換部、１１５ｃ 階調補正部、１１５ｄ データ読み出し部、１１６ メモリ、１１７ 露出設定部、１１８ ＩＳＯ感度設定部、１１９ 記録データ生成部、１２０ フラッシュ１２０、１２０ａ フラッシュ制御部

Claims (21)

1. 被写界を複数の領域に分割して測光する測光手段と、
   前記測光手段による測光結果に基づいて撮影時の露出条件を決定するための第1の基準値、および前記測光結果に基づいて撮影した画像に階調補正を施すための階調変換特性を設定するための前記第1の基準値とは異なる第２の基準値を算出する基準値算出手段と、
   前記第1の基準値に基づいて、前記撮影時の露出条件を決定する露出条件決定手段と、
   前記第２の基準値に基づいて、前記階調変換特性を設定する階調変換特性設定手段と、
   前記露出条件で前記撮像手段で取得した撮影画像に対して、前記階調変換特性を用いた階調変換を含む画像処理を行う画像処理手段とを備えることを特徴とするデジタルカメラ。
2. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記基準値算出手段は、
   前記測光手段による測光結果に基づいて、前記複数の領域の中から受光した光量が最大となる領域を特定し、特定した領域の出力値を前記第1の基準値とし、
   前記測光手段による測光結果に基づいて、白色とみなすことができる明るさ（白基準値）を算出し、前記白基準値に該当する画素値を前記第２の基準値とすることを特徴とするデジタルカメラ。
3. 請求項２に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記階調変換特性設定手段は、前記撮影画像のうち前記第２の基準値に対応する画素値が白色を表す輝度値となるように前記階調変換特性を設定することを特徴とするデジタルカメラ。
4. 請求項３に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記白色を表す輝度値に対応する画素値が、前記撮影画像の最大画素値より小さい場合には、前記白色を表す輝度値に対応する画素値と前記撮影画像の最大画素値の中間の画素値が飽和しないように、前記階調変換特性の傾きを所定の点で変化させて補正する階調変換特性補正手段をさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
5. 請求項４に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記階調変換特性補正手段は、前記第1の基準値と前記第２の基準値の比が所定値以上である場合には、前記階調変換特性の傾きを変化させることを特徴とするデジタルカメラ。
6. 請求項４または５に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記階調変換特性補正手段は、前記測光手段の測光範囲内における明るい領域の割合が多い場合には、前記階調変換特性の傾きを変化させることを特徴とするデジタルカメラ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記第２の基準値に応じた撮影感度を算出する撮影感度算出手段と、
   前記撮影画像に前記撮影感度に関する情報を付加し、画像データとして記録媒体に記録する記録手段とをさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
8. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記撮影画像に発生するノイズレベルを推定するノイズレベル推定手段をさらに備え、
   前記露出条件決定手段は、前記第1の基準値と前記第２の基準値との比率とを基に前記ノイズレベル推定手段により推定し、推定されたノイズレベルに応じた所定値以内になるように前記撮影時の露出条件を決定することを特徴とするデジタルカメラ。
9. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記撮影画像に発生するノイズレベルを推定するノイズレベル推定手段と、
   前記画像処理手段によって画像処理が施された後の画像データに対して、前記ノイズレベルに応じたノイズ低減フィルタを適用してノイズを低減するノイズ低減手段をさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
10. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記撮像手段による撮像時の実際の露出状態を測定する露出状態測定手段と、
    前記露出状態測定手段で測定した前記実際の露出状態と前記露出条件決定手段で決定した露出条件とに差異がある場合には、前記実際の露出状態に基づいて前記第２の基準値を補正する基準値補正手段とをさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
11. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
    使用者からの指示に基づいて露出条件を設定する露出条件設定手段と、
    前記露出条件設定手段で設定した前記露出条件に基づいて前記第２の基準値を補正する基準値補正手段とをさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
12. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
    使用者からの指示に基づいて撮影感度を設定する撮影感度設定手段と、
    前記撮影感度設定手段に基づいて得られた前記第１の基準値と前記第２の基準値との比率に基づいて増幅率および前記露出条件決定手段で決定した露出条件を変更する変更手段と、
    前記変更手段で変更された増幅率で前記撮像手段で取得した画像信号を増幅する信号増幅手段とをさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
13. 請求項１２に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記変更手段で変更した前記増幅率および前記第２の基準値に応じた撮影感度を算出する撮影感度算出手段と、
    前記撮影画像に前記撮影感度に関する情報を付加し、画像データとして記録媒体に記録する記録手段とをさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
14. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記測光手段は、複数の異なる分光感度特性を持ち、
    前記測光手段の分光感度と前記撮像手段の分光感度とが異なる場合には、前記測光手段による測光結果を補正する測光結果補正手段をさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
15. 請求項２に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記階調変換特性設定手段は、前記複数の領域ごとに各領域の出力値に応じた階調変換特性を設定し、
    前記画像処理手段は、前記階調変換特性設定手段で設定した階調変換特性を用いて、各領域ごとに階調変換処理を施すことを特徴とするデジタルカメラ。
16. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記撮像手段による撮像に伴って発光する発光手段と、
    前記発光手段による発光量を検出する発光量検出手段と、
    前記発光量検出手段による検出結果に基づいて前記第２の基準値を補正する基準値補正手段をさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
17. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記撮像手段で取得した画像内から人物の顔を含む顔領域を検出する顔検出手段と、
    前記測光手段によって測光された前記顔領域内の出力値に基づいて前記第２の基準値を補正する基準値補正手段をさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
18. 被写界を複数の領域に分割して測光する測光手段と、
    前記測光手段による測光結果に基づいて撮影時の露出条件を決定するための第1の基準値、および前記測光結果に基づいて撮影した画像に階調補正を施すための階調変換特性を設定するための前記第1の基準値とは異なる第２の基準値を算出する基準値算出手段と、
    前記第1の基準値に基づいて前記撮影時の露出条件を決定する露出条件決定手段と、
    前記第１の基準値と前記第２の基準値とを比較して、前記第１の基準値が前記第２の基準値未満である場合には前記第２の基準値に基づいて前記階調変換特性を設定し、前記第１の基準値が前記第２の基準値以上である場合にはあらかじめ設定された前記階調変換特性を設定する階調変換特性設定手段と、
    前記露出条件で前記撮像手段で取得した撮影画像に対して、前記階調変換特性を用いた階調変換を含む画像処理を行う画像処理手段とを備えることを特徴とするデジタルカメラ。
19. 被写界を複数の領域に分割して測光する測光手段と、
    前記測光手段による測光結果に基づいて撮影時の露出条件を決定するための第1の基準値、および前記測光結果に基づいて撮影した画像に階調補正を施すための階調変換特性を設定するための前記第1の基準値とは異なる第２の基準値を算出する基準値算出手段と、
    前記第1の基準値に基づいて前記撮影時の露出条件を決定する露出条件決定手段と、
    前記露出条件で前記撮像手段で取得した撮影画像に前記第２の基準値を付加し、画像データとして記録媒体に記録する記録手段とを備えることを特徴するデジタルカメラ。
20. コンピュータに、
    請求項１９に記載の画像データを読み込む読込手順と、
    前記読み込まれた画像データの撮影画像に対して、前記撮影画像に付加されている第２の基準値に基づいて階調変換特性を設定する階調変換特性設定手順と、
    前記撮影画像に対して、前記階調変換特性を用いた階調変換を含む画像処理を行う画像処理手順とを実行させるための画像処理プログラム。
21. コンピュータに、
    被写界を複数の領域に分割して測光した測光結果に基づいて撮影時の露出条件を決定するための第1の基準値、および前記測光結果に基づいて撮影した画像に階調補正を施すための階調変換特性を設定するための前記第1の基準値とは異なる第２の基準値を算出する基準値算出手順と、
    前記測光結果に基づいて撮影した画像データを読み込む読込手順と、
    前記読み込まれた画像データの撮影画像に対して、前記撮影画像に付加されている第２の基準値に基づいて階調変換特性を設定する階調変換特性設定手順と、
    前記撮影画像に対して、前記階調変換特性を用いた階調変換を含む画像処理を行う画像処理手順とを実行させるための画像処理プログラム。

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