JP2010093679A

JP2010093679A - 撮像装置及び撮像制御方法

Info

Publication number: JP2010093679A
Application number: JP2008263657A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Endo; 宏遠藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】複数のダイナミックレンジ拡大手段から状況に応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択する
【解決手段】スルー画の画像信号から、画像中の被写体を抽出し、抽出した被写体の動きベクトルを検出する（ステップＳ１）。レリーズボタン１０２が全押し操作されると、検出した動きベクトルが規定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。被写体の動きベクトルが規定値より大きい場合は、設定されたダイナミックレンジＤＲに応じてアンダー露光になる最終露出値βに基づいて撮影を行い、ダイナミックレンジ拡大率ＤＲに応じた階調変換処理を施す（ステップＳ８）。被写体の動きベクトルが規定値より小さい場合は、適正露出値αと、設定されたダイナミックレンジＤＲに応じてアンダー露光になる最終露出値βとの２つの露出値に基づいて、連続して２回の撮影を行い、画素加算を行う（ステップＳ１２）。
【選択図】図５

Description

本発明は撮像装置及び撮像制御方法に係り、特に複数のダイナミックレンジ拡大手段から適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択する撮像装置及び撮像制御方法に関する。

デジタルカメラ等に用いられる撮像素子は、一般の銀塩写真と比較してダイナミックレンジが非常に狭いため、撮影条件によっては、いわゆる黒つぶれや白とびを生じ、画質が著しく劣化することがある。このような欠点を解消するために、画像処理によってダイナミックレンジの拡大された画像を得る手法が提案されている。

特許文献１には、露出時間の異なる第１の撮像と第２の撮像による２枚の画像を撮影し、撮影した画像を加算することでダイナミックレンジを拡大するにあたって、第１の撮像により生成された信号を外部に出力するための時間に制限されずに、第２の撮像時間を短時間にする技術が記載されている。特許文献１の技術によれば、ダイナミックレンジの広い画像を得ることができ、さらに、第１及び第２の撮像による信号間の被写体ずれを小さくすることができる。

また、特許文献２には、画像を構成する各画素の画素データの階調値の出入力特性が非線形に変化する複数の階調変換特性を備え、画像の輝度に応じて選択された一の階調変換特性に基づき、階調値の変換処理を行うことにより、ダイナミックレンジを拡大する技術が記載されている。特許文献２の技術によれば、撮像された画像に応じた最適な変換処理が行えるとともに、被写体の低輝度部分は明るく、また、階調豊かに再現しながら、被写体の高輝度部分も階調再現ができ、ダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。
特開２０００−１３８８６８号公報特開２００４−３６３７２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のダイナミックレンジ拡大処理においては、第１の撮像と第２の撮像との時間差を短時間にしたとしても必ず２回の撮像が必要であるので、被写体が動いている場合やカメラ本体に手ブレがある場合には被写体ずれが発生し、画素加算を行うのに適さない画像になってしまうという欠点があった。

また、特許文献２に記載のダイナミックレンジ拡大処理においては、１回の撮影で済むという利点があるが、低輝度部のゲインアップによりノイズが発生しやすいという欠点があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数のダイナミックレンジ拡大手段から状況に応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択する撮像装置及び撮像制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に記載の撮像装置は、被写体を撮像手段により撮像し、撮像した画像のダイナミックレンジを拡大する撮像装置において、ダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正して撮像された画像について所定の階調変換処理を行うことでダイナミックレンジを拡大した画像を取得する第１のダイナミックレンジ拡大手段と、同一の被写体に対して異なる露出で撮像された複数の画像であって、少なくとも適正露出で撮像された画像とダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正して撮像された画像とを含む複数の画像について加算処理を行うことでダイナミックレンジを拡大した画像を取得する第２のダイナミックレンジ拡大手段と、前記第１のダイナミックレンジ拡大手段と前記第２のダイナミックレンジ拡大手段とのいずれによりダイナミックレンジを拡大した画像を取得するかを選択する選択手段と、前記選択されたダイナミックレンジ拡大手段が必要とする画像を前記撮像手段に撮像させる手段とを備えたことを特徴とする。

これによれば、２つのダイナミックレンジ拡大手段から適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

請求項２に示すように請求項１に記載の撮像装置において、前記撮像手段により撮像した複数の画像に基づいて前記被写体の動きベクトルを算出する手段を備え、前記選択手段は、前記算出した動きベクトルが第１の閾値より大きい場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記第１の閾値より小さい場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする。

これにより、被写体の動きベクトルの大小に応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

請求項３に示すように請求項１または２に記載の撮像装置において、前記撮像手段により撮像した画像から人物の顔を検出する手段を備え、前記選択手段は、人物の顔が検出された場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、顔が検出されない場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする。

これにより、被写体の顔の有無に応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

請求項４に示すように請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置において、撮影モードを設定する手段を備え、前記選択手段は、前記撮影モードに応じて、前記第１のダイナミックレンジ拡大手段と前記第２のダイナミックレンジ拡大手段とのいずれによりダイナミックレンジを拡大した画像を取得するかを選択することを特徴とする。

これにより、設定された撮影モードに応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

請求項５に示すように請求項４に記載の撮像装置において、前記選択手段は、前記撮影モードがブレ低減モード、またはスポーツモードである場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記撮影モードがノイズ低減モード、または風景モードである場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする。

これにより、ブレ低減モード、スポーツモード、ノイズ低減モード、風景モードに応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載の撮像装置において、本撮影時のシャッタ速度を検出する手段を備え、前記選択手段は、前記検出したシャッタ速度が第２の閾値より遅い場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記第２の閾値より速い場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする。

これにより、本撮影時のシャッタ速度に応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

請求項７に示すように請求項１から６のいずれかに記載の撮像装置において、本撮影時のフラッシュの発光の有無を検出する手段を備え、前記選択手段は、前記フラッシュの発光が有る場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記フラッシュの発光が無い場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする。

これにより、本撮影時のフラッシュの発光の有無に応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

請求項８に示すように請求項１から７のいずれかに記載の撮像装置において、被写体の輝度の変化量を検出する手段を備え、前記選択手段は、前記検出した変化量が第４の閾値より小さい場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記第４の閾値より大きい場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする。

これにより、被写体の輝度の変化量に応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

請求項９に示すように請求項１から８のいずれかに記載の撮像装置において、前記撮像装置のブレを検出する手段を備え、前記選択手段は、前記検出したブレが第５の閾値より大きい場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記第５の閾値より小さい場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする。

これにより、検出した撮像装置のブレに応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

請求項１０に示すように請求項１から９のいずれかに記載の撮像装置において、被写体のダイナミックレンジを検出する手段を備え、前記検出したダイナミックレンジが第６の閾値より広い場合に、前記選択されたダイナミックレンジ拡大手段に応じた撮像及び画像処理を行うことを特徴とする。

これにより、検出した被写体のダイナミックレンジに応じて適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

前記目的を達成するために請求項１１に記載の撮像制御方法は、撮像手段により被写体を撮像した画像のダイナミックレンジを拡大する撮像制御方法において、ダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正して撮像された画像について所定の階調変換処理を行うことでダイナミックレンジを拡大した画像を取得する第１のダイナミックレンジ拡大工程と、同一の被写体に対して異なる露出で撮像された複数の画像であって、少なくとも適正露出で撮像された画像とダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正して撮像された画像とを含む複数の画像について加算処理を行うことでダイナミックレンジを拡大した画像を取得する第２のダイナミックレンジ拡大工程と、前記第１のダイナミックレンジ拡大工程と前記第２のダイナミックレンジ拡大工程とのいずれによりダイナミックレンジを拡大した画像を取得するかを選択する選択工程と、前記選択されたダイナミックレンジ拡大工程が必要とする画像を前記撮像手段に撮像させる工程とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、２つのダイナミックレンジ拡大手段から適切なダイナミックレンジ拡大手段を選択することができるので、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

以下、添付図面に従って本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明に係るデジタルカメラ１００の外観を示す図であり、図１（ａ）は正面上方から見た斜視図であり、図１（ｂ）は背面上方から見た斜視図である。

図１（ａ）に示すように、本実施の形態のデジタルカメラ１００のボディ中央にはレンズ鏡胴１７０が備えられており、そのレンズ鏡胴１７０の上方には、ファインダ１０５が備えられている。

また、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態のデジタルカメラ１００の背面および上面には、ユーザがデジタルカメラ１００を使用するときに操作を行うための操作部１０１が備えられている。

この操作部１０１の中にはデジタルカメラ１００を作動させるための電源スイッチ１０１ａのほか、十字キー１０１ｂ、メニュー／ＯＫキー１０１ｃ、キャンセルキー１０１ｄ、モードレバー１０１ｅなどがある。これらの操作部１０１の中のモードレバー１０１ｅによっては、再生モードと撮影モードの切替や撮影モードの中でさらに動画モード、静止画モードの切替が行われる。上記モードレバー１０１ｅが撮影モードに切り替えられた状態にあるときに電源スイッチ１０１ａが投入されると表示画面１５０上にスルー画が表示されて、そのスルー画を見ながらシャッタチャンスにレリーズボタン１０２が押されると被写体の撮影が行われる。なお、上記モードレバー１０１ｅが再生側に切り替えられた状態にあるときには、撮影済みの画像がＬＣＤパネル１５０上に再生表示される。

なお本実施の形態のデジタルカメラ１００が備えるレリーズボタン１０２は、半押しと全押しの２つの操作態様を有しており、半押しされたときのタイミングで測光（ＡＥ処理）と測距（ＡＦ処理）との双方が撮影装置内で行われ、測光値に応じた絞りおよびシャッタスピード（機械式シャッタ又は電子シャッタのうちのいずれかを優先的に用いる）が設定され、さらに測距された被写体距離にあうピント位置にフォーカスレンズが配置された後、レリーズボタン１０２の全押し操作に応じて機械式シャッタ（又は電子シャッタ）が駆動され、撮像素子で露光が行われる。

図２は、本発明に係るデジタルカメラ１００の内部構成の一例を示すブロック図である。

同図に示すように、本実施の形態のデジタルカメラ１００は、撮影レンズ１２、撮像素子１４、アナログ信号処理部１６、Ａ／Ｄ変換器１８、画像入力コントローラ２０、デジタル信号処理部２２、圧縮／伸張処理部２４、表示制御部２６、ＬＣＤパネル１５０、記録制御部３０、記憶メディア３２、ＡＦ検出部３４、ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６、輝度算出部３８、ＣＰＵ４０、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４４、フラッシュメモリ４６、ＶＲＡＭ４８、操作部１０１、比較・計数処理部５２等を備えて構成される。

各部はＣＰＵ４０に制御されて動作し、ＣＰＵ４０は、操作部１０１からの入力に基づき所定の制御プログラムを実行することにより、デジタルカメラ１００の各部を制御する。

ＲＯＭ４２には、このＣＰＵ４０が実行する制御プログラムのほか、制御に必要な各種データ等が記録されている。ＣＰＵ４０は、このＲＯＭ４２に記録された制御プログラムをＲＡＭ４４に読み出し、逐次実行することにより、デジタルカメラ１００の各部を制御する。

なお、このＲＡＭ４４は、プログラムの実行処理領域として利用されるほか、画像データ等の一時記憶領域、各種作業領域として利用される。

また、フラッシュメモリ４６は、ユーザ設定情報等の各種設定情報の記録領域として利用され、ＶＲＡＭ４８は表示用の画像データ専用の記録領域として利用される。

操作部１０１は、シャッタ電源スイッチ１０１ａ、十字キー１０１ｂ、メニュー／ＯＫキー１０１ｃ、キャンセルキー１０１ｄ、モードレバー１０１ｅ等のカメラの一般的な操作手段を含み、操作に応じた信号をＣＰＵ４０に出力する。

撮影レンズ１２は、ズーム機能を有するＡＦレンズで構成されており、フォーカスレンズ１２Ｆ、ズームレンズ１２Ｚ、絞り１２Ｉを含んで構成されている。

フォーカスレンズ１２Ｆは、フォーカスモータ６０Ｆに駆動されて、撮影レンズ１２の光軸上を前後移動する。ＣＰＵ４０は、フォーカスモータドライバ６２Ｆを介してフォーカスモータ６０Ｆの駆動を制御することにより、フォーカスレンズ１２Ｆの移動を制御し、撮影レンズ１２のフォーカシングを行う。

ズームレンズ１２Ｚは、ズームモータ６０Ｚに駆動されて、撮影レンズ１２の光軸上を前後移動する。ＣＰＵ４０は、ズームモータドライバ６２Ｚを介してズームモータ６０Ｚの駆動を制御することにより、ズームレンズ１２Ｚの移動を制御し、撮影レンズ１２のズーミングを行う。

絞り１２Ｉは、たとえば虹彩絞りで構成され、アイリスモータ６０Ｉに駆動されて動作する。ＣＰＵ４０は、アイリスモータドライバ６２Ｉを介してアイリスモータ６０Ｉの駆動を制御することにより、絞り１２Ｉの動作を制御（開口量を制御）し、撮像素子１４への露光量を調整する。

撮像素子１４は、撮影レンズ１２の後段に配置されており、撮影レンズ１２を透過した被写体光を受光する。なお、本実施の形態のデジタルカメラ１００では、撮像素子として、カラーＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ）を用いるものとする。撮像素子１４は、周知のように多数の受光素子がマトリクス状に配列された受光面を備えている。撮影レンズ１２を透過した被写体光は、この撮像素子１４の受光面上に結像され、各受光素子によって電気信号に変換される。

この撮像素子１４は、ＣＣＤドライバ６４から供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して、各画素に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルな画像信号として出力する。ＣＰＵ４０は、ＣＣＤドライバ６４を制御して、撮像素子１４の駆動を制御する。

なお、各画素の電荷蓄積時間（露出時間）は、ＣＣＤドライバ６４から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決められる。ＣＰＵ４０は、ＣＣＤドライバ６４に対して電荷蓄積時間を指示する。

また、画像信号の出力は、デジタルカメラ１００が撮影モードにセットされると開始される。すなわち、デジタルカメラ１００が撮影モードにセットされると、ＬＣＤパネル１５０にスルー画を表示するため、画像信号の出力が開始される。このスルー画用の画像信号の出力は、本撮影の指示が行われると、一旦停止され、本撮影が終了すると、再度開始される。

撮像素子１４から出力される画像信号は、アナログ信号であり、このアナログの画像信号は、アナログ信号処理部１６に取り込まれる。

アナログ信号処理部１６は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲインコントロール回路（ＡＧＣ）を含んで構成される。ＣＤＳは、画像信号に含まれるノイズの除去を行い、ＡＧＣは、ノイズ除去された画像信号を所定のゲインで増幅する。このアナログ信号処理部１６で所要の信号処理が施されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１８に取り込まれる。

Ａ／Ｄ変換器１８は、取り込んだアナログの画像信号を所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換する。この画像信号は、いわゆるＲＡＷデータであり、画素ごとＲ、Ｇ、Ｂの濃度を示す階調値を有している。

画像入力コントローラ２０は、所定容量のラインバッファを内蔵しており、Ａ／Ｄ変換器１８から出力された１コマ分の画像信号を蓄積する。この画像入力コントローラ２０に蓄積された１コマ分の画像信号は、バス５４を介してＲＡＭ４４に格納される。

バス５４には、上記ＣＰＵ４０、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４４、フラッシュメモリ４６、ＶＲＡＭ４８、画像入力コントローラ２０のほか、デジタル信号処理部２２、圧縮／伸張処理部２４、表示制御部２６、記録制御部３０、ＡＦ検出部３４、ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６、比較・計数処理部５２等が接続されており、これらはバス５４を介して互いに情報を送受信できるようにされている。

ＲＡＭ４４に格納された１コマ分の画像信号は、点順次（画素の順番）にデジタル信号処理部２２に取り込まれる。

デジタル信号処理部２２は、点順次に取り込んだＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対して所定の信号処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）を生成する。

図３は、このデジタル信号処理部２２の概略構成を示すブロック図である。

同図に示すように、デジタル信号処理部２２は、ホワイトバランスゲイン算出回路２２ａ、オフセット補正回路２２ｂ、ゲイン補正回路２２ｃ、階調補正回路２２ｄ、ＲＧＢ補間演算回路２２ｅ、ＲＧＢ／ＹＣ変換回路２２ｆ、ノイズフィルタ２２ｇ、輪郭補正回路２２ｈ、色差マトリクス回路２２ｉ、光源種別判定回路２２ｊ等を含んで構成されている。

ホワイトバランスゲイン算出回路２２ａは、ホワイトバランス調整を行うために、後述するＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された積算値を取り込み、ホワイトバランス調整用のゲイン値を算出する。

オフセット補正回路２２ｂは、黒色の被写体を撮影した場合に黒色が表現されるように、ＲＡＭ４４から点順次に取り込まれたＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対して所定のオフセット処理を施す。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対してあらかじめ設定されたオフセット値を減算する。

ゲイン補正回路２２ｃは、オフセット処理された画像信号を点順次に取り込み、ホワイトバランスゲイン算出回路２２ａで算出されたゲイン値を用いてホワイトバランス調整を行う。

階調補正回路２２ｄは、ホワイトバランス調整された画像信号を点順次に取り込み、所定の階調変換処理を施す。すなわち、画像データをモニタに出力すると、モニタに入力された階調値とモニタが出力する階調値との間にズレが生じることから、このズレを補正するために、撮影により得られた画像信号に対して所定の階調変換処理（いわゆるガンマ補正）を施す。また、後述するように、露出アンダーで撮影された画像信号に対してダイナミックレンジを拡大するためのガンマ補正についても、階調補正回路２２ｄにおいて行われる。

ＲＧＢ補間演算回路２２ｅは、階調変換処理されたＲ、Ｇ、Ｂの色信号を補間演算して、各画素位置におけるＲ、Ｇ、Ｂ３色の信号を求める。すなわち、単板式の撮像素子の場合、各画素からは、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか一色の信号しか出力されないため、出力しない色を周囲の画素の色信号から補完演算により求める。たとえば、Ｒを出力する画素では、この画素位置におけるＧ、Ｂの色信号がどの程度になるかを周りの画素のＧ、Ｂ信号から補間演算により求める。

なお、このようにＲＧＢ補完演算は、単板式の撮像素子に特有のものなので、撮像素子に三板式のものを用いた場合には不要となる。

ＲＧＢ／ＹＣ変換回路２２ｆは、ＲＧＢ補間演算後のＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂを生成する。

ノイズフィルタ２２ｇは、ＲＧＢ／ＹＣ変換回路２２ｆで生成された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂに対してノイズ低減処理を施す。このノイズフィルタ２２ｇでノイズ低減処理が施された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂは、それぞれ輪郭補正回路２２ｈと色差マトリクス回路２２ｉに取り込まれる。

色差マトリクス回路２２ｉは、色差信号Ｃｒ、Ｃｂに対して所定の色差マトリクス（Ｃ−ＭＴＸ）を乗算することにより、色調補正を行う。すなわち、色差マトリクス回路２２ｉには、光源対応の色差マトリクスが複数種類設けられており、光源種別判定回路２２ｊが求めた光源種に応じて、使用する色差マトリクスを切り替え、この切り替え後の色差マトリクスを入力された色差信号Ｃｒ、Ｃｂに乗算し、色差信号Ｃｒ、Ｃｂを色調補正する。

光源種別判定回路２２ｊは、ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された積算値を取り込み、光源種を判定して、色差マトリクス回路２２ｉに色差マトリクス選択信号を出力する。

輪郭補正回路２２ｈは、輝度信号Ｙに対して所定の輪郭補正処理を行う。

以上のように、デジタル信号処理部２２は、点順次に取り込んだＲ、Ｇ、Ｂの画像信号に所定の信号処理を施して、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）を生成する。

ＡＦ検出部３４は、ＣＰＵ４０の指令に従い、画像入力コントローラ２０を介してＲＡＭ４４に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を取り込み、ＡＦ（Automatic Focus）制御に必要な焦点評価値を算出する。このＡＦ検出部３４は、Ｇ信号の高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ、絶対値化処理部、画面に設定された所定のフォーカス領域内の信号を切り出すフォーカス領域抽出部、及び、フォーカス領域内の絶対値データを積算する積算部を含み、この積算部で積算されたフォーカス領域内の絶対値データを焦点評価値としてＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、ＡＦ制御時、このＡＦ検出部３４から出力される焦点評価値が極大となる位置をサーチし、その位置に撮影レンズ１２のフォーカスレンズ１２Ｆを移動させることにより、主要被写体への焦点合わせを行う。

ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６は、ＣＰＵ４０の指令に従い、画像入力コントローラ２０を介してＲＡＭ４４に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を取り込み、ＡＥ制御及びＡＷＢ（Automatic White Balance）制御に必要な積算値を算出する。すなわち、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６は、撮影領域（一画面）を複数の領域に分割し、分割領域ごとにＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値を算出する。

なお、本実施の形態のデジタルカメラ１００では、一画面を６４（８×８）の領域に等分割し、分割領域ごとにＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値を算出するものとする。算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの積算値の情報はＲＡＭ４４に格納される。

ＣＰＵ４０は、ＡＷＢ制御時、ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値をデジタル信号処理部２２のホワイトバランスゲイン算出回路２２ａ及び光源種別判定回路２２ｊに加える。ホワイトバランスゲイン算出回路２２ａは、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値に基づいてホワイトバランス調整用のゲイン値を算出する。また、光源種別判定回路２２ｊは、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値に基づいて光源種を検出する。

また、ＣＰＵ４０は、ＡＥ制御時、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値を輝度算出部３８に加える。輝度算出部３８は、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値と、その画像信号が得られたときの撮影条件（絞り値、シャッタ速度、撮影感度）の情報とに基づいて、各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの測光値ｒ、ｇ、ｂを算出する。そして、得られた各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの測光値ｒ、ｇ、ｂと、ホワイトバランス調整用のゲイン値ＷＢｒ、ＷＢｇ、ＷＢｂに基づいて、各分割領域における輝度値ｙを算出する。

算出された各分割領域における輝度値ｙの情報はＲＡＭ４４に格納される。なお、外部センサを用いても輝度を測光してもよい。

ＣＰＵ４０は、算出された各分割領域における輝度値ｙから仮の露出値（Ｅｖ値）αを求める。なお、仮の露出値αの算出方法は特に限定されず、公知の方法を用いて算出することができる。たとえば、画面全体の輝度値の平均を求めて、これを仮の露出値とする方式（いわゆる平均測光方式）や、平均測光方式において、輝度値の平均を求める際、画面中央付近の領域に重み付けする方式（いわゆる中央順点測光方式）、画像のごく狭い領域の輝度値の平均を求めて、これを仮の露出値とする方式（いわゆるスポット測光方式）、画面を複数の領域に分割し、パターン認識処理を行って、最も重要視される領域を予想し、その領域の輝度値の平均を求めて、これを仮の露出値とする方式（いわゆる分割測光方式）等、種々の方式を用いることができる。

本実施の形態のデジタルカメラでは、これらの測光方式をユーザが選択できるものとし、選択された測光方式の下で仮の露出値が算出される。

ＣＰＵ４０は、算出された仮の露出値αに対して必要に応じて露出補正を行い、最終的に得られた露出値（最終露出値）βに基づいて露出設定を行う。すなわち、最終露出値βから所定のプログラム線図に従って絞り値、シャッタ速度を決定する。

圧縮／伸張処理部２４は、ＣＰＵ４０からの圧縮指令に従い、入力された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）に所定形式（たとえば、ＪＰＥＧ）の圧縮処理を施し、圧縮画像データを生成する。また、ＣＰＵ４０からの伸張指令に従い、入力された圧縮画像データに所定形式の伸張処理を施して、非圧縮の画像データを生成する。

表示制御部２６は、ＣＰＵ４０からの指令に従い、ＬＣＤパネル１５０への表示を制御する。すなわち、ＣＰＵ４０からの指令に従い、ＶＲＡＭ４８から順次入力される画像信号をＬＣＤパネル１５０に表示するための映像信号（たとえば、ＮＴＳＣ信号やＰＡＬ信号、ＳＣＡＭ信号）に変換してＬＣＤパネル１５０に出力する。また、必要に応じてＬＣＤパネル１５０に表示する文字、図形、記号等の信号を画像信号に混合して、ＬＣＤパネル１５０に所定の文字、図形、記号等を表示させる。

記録制御部３０は、ＣＰＵ４０からの指令に従い、記憶メディア３２に対してデータの読み／書きを制御する。なお、記憶メディア３２は、メモリカードのようにカメラ本体に対して着脱自在なものでもよいし、また、カメラ本体に内蔵されたものでもよい。着脱自在とする場合は、カメラ本体にカードスロットを設け、このカードスロットに装填して使用する。

また、デジタルカメラ１００は、図１、図２に示すように、フラッシュ１６１を備えている。フラッシュ１６１は、被写体の輝度が不足しており、プログラム線図によって絞り値、シャッタ速度を決定することができない場合等に、フラッシュ駆動部１６０を介して発光させる撮影補助光である。被写体の輝度不足の場合のほか、逆光の撮影シーンにおいて、被写体が暗く写るのを避けるためにも使用する。フラッシュ１６１は、操作部１０１を操作することによりユーザが強制的に発光させることもできる。

次に、デジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大処理について説明する。

ユーザは、操作部１０１を操作することにより、撮影する画像のダイナミックレンジ拡大率ＤＲ［％］を設定することが可能であり、デジタルカメラ１００は、撮影した画像に対して、設定されたダイナミックレンジ拡大率ＤＲだけダイナミックレンジを拡大した画像を出力する。デジタルカメラ１００は、２種類のダイナミックレンジ拡大処理が実施可能に構成されており、状況に応じていずれか一方のダイナミックレンジ拡大処理を選択して実施する。

＜第１のダイナミックレンジ拡大処理＞
設定されたダイナミックレンジ拡大率ＤＲが１００％より大きい場合、ＣＰＵ４０は、仮の露出値αに対して、Ｌｏｇ_２（ＤＲ／１００）段だけアンダー露光になるように最終露出値βを算出する。そして、最終露出値βから決定された絞り値、シャッタ速度に基づいて、撮影を行う。

このようにして得られた画像信号に対し、階調補正回路２２ｄがダイナミックレンジ拡大率ＤＲに応じた階調変換処理を施すことにより、ダイナミックレンジが拡大された画像を得ることができる。

このように、デジタルカメラ１００は、第１のダイナミックレンジ拡大処理として、拡大するダイナミックレンジに応じて、適正露出に対してアンダー露光を行い、アンダー露光により得た画像をハイライトの寝たガンマによって持ち上げることによってダイナミックレンジの拡大を行うことが可能である。例えば、適正露出より２ＥＶ暗く撮影することにより、ダイナミックレンジ拡大率４００％を実現することが可能である。

＜第２のダイナミックレンジ拡大処理＞
第２のダイナミックレンジ拡大処理は、設定されたダイナミックレンジ拡大率ＤＲが１００％より大きい場合に、適正露出値α、及びＬｏｇ_２（ＤＲ／１００）段だけアンダー露光になる最終露出値βを算出する。そして、適正露出値αから決定された絞り値、シャッタ速度に基づいて撮影を行い、さらに続けて、最終露出値βから決定された絞り値、シャッタ速度に基づいて撮影を行う。

このように、デジタルカメラ１００は、第２のダイナミックレンジ拡大処理として、同一被写体について異なる露出での撮影を連続して行い、連続撮影で得られた２枚分の画像信号について、階調補正回路２２ｄによりそれぞれ階調変換処理を施した後に画素加算することにより、ダイナミックレンジが拡大された画像を得ることができる。

図４は、適正露出値αで撮影された画像と最終露出値βで撮影された画像の、各相対的被写体輝度におけるＡ／Ｄ変換後のＱＬ値を示すグラフであり、最終露出値βが適正露出値αより２段アンダーの場合のグラフである。本例では１４ビットデータを例示するが、ビット数はこれに限定されない。また、相対的被写体輝度とは、適正露出値αで撮影された画像が飽和する時点のレベルを与える被写体輝度を１００％としたものである。

適正露出値αで撮影された画像の出力は、相対的被写体輝度に比例して次第に増加し、相対的被写体輝度が１００％（Ｄレンジ１００％）のときに出力が飽和値（ＱＬ値＝１６３８３）に達する。以後、相対的被写体輝度が増加しても適正露出値αで撮影された画像の出力は一定となる。

一方、最終露出値βで撮影された画像の出力は、適正露出値αで撮影された画像の出力に対して感度比が１／４となっており、相対的被写体輝度が４００％のときに飽和値に達する。

従って、適正露出値αで撮影された画像と最終露出値βで撮影された画像とを組み合わせることにより、適正露出値αで撮影された画像よりも撮像素子のダイナミックレンジを拡大（図４の例では４倍）することができる。

なお、撮影は２回に限られるものではなく、露出を変えながら３回以上撮影し、撮影した３枚以上の画像を画素加算してもよい。例えば、適正露出値α、最終露出値βの他に、適正露出値αと最終露出値βの間に該当する露出値や、最終露出値βよりもアンダーの露出値によって撮影した画像を、さらに用いてもよい。

＜第１の実施の形態＞
第１のダイナミックレンジ拡大処理によれば、１回の撮影で済むという利点があるが、低輝度部のゲインアップによりノイズが発生しやすいという欠点があった。

また、第２のダイナミックレンジ拡大処理によれば、ノイズは発生しないものの、複数回の撮影が必要となるため、被写体が動いている場合やデジタルカメラ１００にブレがある場合は、複数回の撮影の間に被写体が移動してしまい、画素加算を行うのに適さない画像になってしまうという欠点があった。

したがって、第１の実施の形態のダイナミックレンジ拡大撮影は、これらの欠点を補うために、被写体の動きベクトルを検出し、検出した動きベクトルに応じて第１のダイナミックレンジ拡大処理と第２のダイナミックレンジ拡大処理のいずれを用いるかを選択する。

図５は、第１の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。

デジタルカメラ１００には、操作部１０１により、撮影する画像のダイナミックレンジ拡大率ＤＲが予め設定される。ここでは、ＤＲ＞１００［％］とする。

デジタルカメラ１００は、モードレバー１０１ｅが撮影モードに切り替えられた状態では、表示画面１５０上にスルー画が表示される。ＣＰＵ４０は、スルー画の画像信号から、画像中の被写体を抽出し、抽出した被写体の動きベクトルを検出する（ステップＳ１）。動きベクトルを検出する手法は、周知のブロックマッチング法等を用いればよい。

次に、レリーズボタン１０２が半押し操作されると、適正露出値αを算出し、さらに測距された被写体距離にあうピント位置にフォーカスレンズが配置される（ステップＳ２、Ｓ３）。

その後、レリーズボタン１０２が全押し操作されると、ＣＰＵ４０は、検出した動きベクトルが規定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。この規定値は、本実施の形態では、１／１００秒間に２画素とするが、規定値はこの値に限定されるものではなく、適宜決定すればよい。

被写体の動きベクトルが１／１００秒間に２画素以上の場合は、動体撮影と判断し、第１のダイナミックレンジ拡大処理を行う。すなわち、設定されたダイナミックレンジＤＲに応じて、適正露出値αに対して、Ｌｏｇ_２（ＤＲ／１００）段だけアンダー露光になるような最終露出値βを算出し、最終露出値βから決定された絞り値、シャッタ速度に基づいて、撮影を行う（ステップＳ５）。

この画像信号は、ＣＣＤドライバ６４から供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して読み出され（ステップＳ６）、アナログ信号処理部１６を介してＡ／Ｄ変換器１８に取り込まれてデジタルの画像信号に変換され（ステップＳ７）、階調補正回路２２ｄによりダイナミックレンジ拡大率ＤＲに応じた階調変換処理が施される（ステップＳ８）。

さらに、ＲＧＢ補間演算回路２２ｅ、ＲＧＢ／ＹＣ変換回路２２ｆ、ノイズフィルタ２２ｇ、輪郭補正回路２２ｈ、及び色差マトリクス回路２２ｉにおいて所定の画像処理が施され、ダイナミックレンジが拡大された画像が得られる（ステップＳ１３）。

最後に、この画像信号を記録制御部３０が記憶メディア３２に記録して（ステップＳ１４）、撮影処理を終了する。

また、ステップＳ４において、被写体の動きベクトルが１／１００秒間に２画素未満の場合は、静止物撮影と判断し、第２のダイナミックレンジ拡大処理を行う。すなわち、適正露出値αと、設定されたダイナミックレンジＤＲに応じて、適正露出値αに対してＬｏｇ_２（ＤＲ／１００）段だけアンダー露光になるような最終露出値βとの２つの露出値に基づいて、連続して２回の撮影を行う（ステップＳ９）。

それぞれの画像信号は、ＣＣＤドライバ６４から供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して読み出され（ステップＳ１０）、アナログ信号処理部１６を介してＡ／Ｄ変換器１８に取り込まれて、デジタルの画像信号に変換される（ステップＳ１１）。

さらに、階調補正回路２２ｄによりそれぞれ階調変換処理を施された後に画素加算され（ステップＳ１２）、ＲＧＢ補間演算回路２２ｅ、ＲＧＢ／ＹＣ変換回路２２ｆ、ノイズフィルタ２２ｇ、輪郭補正回路２２ｈ、及び色差マトリクス回路２２ｉにおいて所定の画像処理が施され、ダイナミックレンジが拡大された画像が得られる（ステップＳ１３）。

このように、被写体の動きが大きいと判断した場合は、第１のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、被写体の動きが大きい場合であっても、被写体のずれのない、ダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

また、被写体の動きが小さいと判断した場合は、複数回の連続撮影を行っても被写体のずれが生じないので、第２のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、ノイズの少ない、ダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

＜第２の実施の形態＞
図６は、第２の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ＣＰＵ４０は、スルー画の画像信号から、人物の顔を検出する（ステップＳ２１）。人物の顔を検出する手法は、例えば、肌色領域を特定し、被写体との距離と画面に占める割合から大きさを推定して顔と判定する方法等の周知の手法を用いればよい。

その後、レリーズボタン１０２が全押し操作されると、ＣＰＵ４０は、画像信号中に人物の顔が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２２）。

人物の顔が検出された場合は、動体撮影と判断し、第１のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ５〜Ｓ８）。人物の顔が検出されない場合は、静止物撮影と判断し、第２のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ９〜Ｓ１２）。以下の動作は、第１の実施の形態と同様である。

このように、人物の顔が検出された場合は、１回だけの撮影を行う第１のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、撮影時に被写体の人物が動いたような場合であっても、被写体のずれのない、ダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

また、人物の顔が検出されない場合は、複数回の撮影を行う第２のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、ノイズの少ない、ダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

＜第３の実施の形態＞
図７は、第３の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

デジタルカメラ１００は、撮影モードとしてブレ低減優先モードとノイズ低減優先モードを有しており、操作部１１０を操作することにより、どちらかの撮影モードを選択することが可能となっている。ブレ低減優先モードは、被写体ブレの低減を優先して撮影条件を決定するモードであり、ノイズ低減優先モードは、ノイズを低減して高画質な画像を取得することを優先して撮影条件を決定するモードである。

ユーザは、撮影を行う前に、デジタルカメラ１００をブレ低減優先モードとノイズ低減優先モードのいずれかの撮影モードに設定する（ステップＳ２３）。

その後、レリーズボタン１０２が全押し操作されると、ＣＰＵ４０は、設定されている撮影モードの判定を行う（ステップＳ２４）。

ブレ低減優先モードに設定されている場合は、第１のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ５〜Ｓ８）。ノイズ低減優先モードに設定されている場合は、第２のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ９〜Ｓ１２）。以下の動作は、第１の実施の形態と同様である。

このように、ブレ低減優先モードに設定されている場合は、１回だけの撮影を行う第１のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、動体撮影であっても、被写体ブレのないダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

また、ノイズ低減優先モードに設定されている場合は、複数回の撮影を行う第２のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、ノイズの少ない、ダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

図８は、第３の実施の形態のデジタルカメラ１００の変形例のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

デジタルカメラ１００は、シーンモードとしてスポーツモードと風景モードを有しており、操作部１１０を操作することにより、どちらかのシーンモードを選択することが可能となっている。スポーツモードは、スポーツ中の人物のような、動きの速い被写体を撮影するためのシーンモードであり、スポーツモードに設定すると、動きの速い被写体に適した撮影条件が設定される。また、風景モードは、風景のような静止した被写体を撮影するためのシーンモードであり、風景モードに設定すると、静止した被写体に適した撮影条件が設定される。

ユーザは、撮影を行う前に、デジタルカメラ１００をスポーツモードと風景モードのいずれかのシーンモードに設定する（ステップＳ２５）。そして、レリーズボタン１０２が全押し操作されると、シーンモードの判定を行い（ステップＳ２６）、スポーツモードに設定されている場合は第１のダイナミックレンジ拡大処理を行い（ステップＳ５〜Ｓ８）、風景モードに設定されている場合は第２のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ９〜Ｓ１２）。

このように、スポーツモードに設定されている場合は、１回だけの撮影を行う第１のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、動体撮影であっても、被写体ブレのないダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

また、風景モードに設定されている場合は、複数回の撮影を行う第２のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、ノイズの少ない、ダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

＜第４の実施の形態＞
図９は、第４の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

前述したとおり、デジタルカメラ１００は、露出値から所定のプログラム線図に従って絞り値、シャッタ速度を決定する。このプログラム線図は、前述の撮影モードやシーンモードに適したものが使用される。また、操作部１０１を操作することにより、ユーザが直接シャッタ速度を設定することも可能である。

レリーズボタン１０２が半押し操作されると、適正露出値αを算出し、さらに測距された被写体距離にあうピント位置にフォーカスレンズが配置される（ステップＳ２、Ｓ３）。

その後、レリーズボタン１０２が全押し操作されると、ＣＰＵ４０は、適正露出値αについてプログラム線図に従って決定されるシャッタ速度が１／１００秒より速いか否かを判定する（ステップＳ２７）。ユーザが直接シャッタ速度を設定している場合は、設定されているシャッタ速度について判定を行う。

シャッタ速度が１／１００秒より遅い場合は、第１のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ５〜Ｓ８）。シャッタ速度が１／１００秒より速い場合は、第２のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ９〜Ｓ１２）。以下の動作は、第１の実施の形態と同様である。

このように、シャッタ速度が１／１００秒より遅い場合は、被写体ブレが発生する可能性が高いので、１回だけの撮影を行う第１のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。

また、シャッタ速度が１／１００秒より速い場合は、被写体ブレが発生しないので、複数回の撮影を行う第２のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、ノイズの少ない、ダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

＜第５の実施の形態＞
図１０は、第５の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

その後、レリーズボタン１０２が全押し操作されると、ＣＰＵ４０は、フラッシュ１６１の発光の有無を判定する（ステップＳ２８）。

フラッシュ１６１の発光がある場合は、第１のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ５〜Ｓ８）。フラッシュ１６１の発光が無い場合は、第２のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ９〜Ｓ１２）。以下の動作は、第１の実施の形態と同様である。

このように、フラッシュ１６１の発光がある場合は、フラッシュ１６１の連続発光は困難であるので、１回だけの撮影を行う第１のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。

また、フラッシュ１６１の発光が無い場合は、複数回の撮影を行う第２のダイナミックレンジ拡大処理によって、ダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。したがって、ノイズの少ない、ダイナミックレンジを拡大した画像を取得することができる。

＜第６の実施の形態＞
図１１は、第６の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６は、スルー画の積算値を継続して算出し、ＲＡＭ４４に記憶させる。

その後、レリーズボタン１０２が全押し操作されると、ＣＰＵ４０は、ＲＡＭ４４に記憶されたスルー画の積算値の変化量が、規定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２９）。

積算値の変化量が大きい場合は、第１のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ５〜Ｓ８）。積算値の変化量が小さい場合は、第２のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ９〜Ｓ１２）。以下の動作は、第１の実施の形態と同様である。

このように、積算値の変化量が大きい場合は、動体撮影であると判断し、１回だけの撮影を行う第１のダイナミックレンジ拡大処理によって、ブレのないダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。

また、積算値の変化量が小さい場合は、静止物撮影と判断し、複数回の撮影を行う第２のダイナミックレンジ拡大処理によって、ノイズの少ないダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。

以上のように、積算値を用いて動体判別を行うことにより、動きベクトル算出等の機能のない廉価なカメラであっても、ダイナミックレンジ拡大処理の適切な選択が可能となる。

＜第７の実施の形態＞
図１２は、第７の実施の形態のデジタルカメラ１００の内部構成の一例を示すブロック図である。なお、図２と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態のデジタルカメラ１００は、図２に示すブロック図とは、ジャイロセンサ５６を備えているところが異なっている。ジャイロセンサ５６は、デジタルカメラ１００本体のブレに応じた信号を出力する加速度センサであり、バス５４と接続されている。ジャイロセンサ５６の出力信号をＣＰＵ４０において解析することにより、デジタルカメラ１００本体のブレを検出することが可能となっている。

図１３は、第７の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

その後、レリーズボタン１０２が全押し操作されると、ＣＰＵ４０は、ジャイロセンサ５６の出力信号を解析し、出力が規定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。

ジャイロセンサ５６の出力が規定値より大きい場合は、第１のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ５〜Ｓ８）。ジャイロセンサ５６の出力が規定値より小さい場合は、第２のダイナミックレンジ拡大処理を行う（ステップＳ９〜Ｓ１２）。以下の動作は、第１の実施の形態と同様である。

このように、ジャイロセンサ５６の出力が規定値より大きい場合は、手ブレが発生していると判断し、１回だけの撮影を行う第１のダイナミックレンジ拡大処理によって、ブレのないダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。

また、ジャイロセンサ５６の出力が規定値より小さい場合は、手ブレが発生していないと判断し、複数回の撮影を行う第２のダイナミックレンジ拡大処理によって、ノイズの少ないダイナミックレンジの拡大した画像を取得する。

デジタルカメラ１００が手ブレ補正機能を備えている場合は、特にジャイロセンサ５６を設けずに、手ブレ補正機能の手ブレ検出用センサを用いてもよい。また、手ブレ補正機能のＯＮ／ＯＦＦに応じて第１のダイナミックレンジ拡大処理と第２のダイナミックレンジ拡大処理を選択してもよい。すなわち、手ブレ補正機能がＯＦＦの場合は、画像にブレが生じる可能性があると判断し、１回だけの撮影を行う第１のダイナミックレンジ拡大処理によって、ブレのないダイナミックレンジの拡大した画像を取得し、手ブレ補正機能がＯＮの場合は、画像にブレが生じないと判断し、複数回の撮影を行う第２のダイナミックレンジ拡大処理によって、ノイズの少ないダイナミックレンジの拡大した画像を取得するように構成してもよい。

＜第８の実施の形態＞
図１４は、第８の実施の形態のデジタルカメラ１００の撮影処理を示すフローチャートである。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

その後、レリーズボタン１０２が全押し操作されると、ＣＰＵ４０は、被写体（撮影シーン）のダイナミックレンジＤＲ´［％］が１００％より広いか否かを判定する（ステップＳ３１）。被写体のダイナミックレンジＤＲ´は、適正露出値αと画像中の最大輝度に基づいて算出した露出値とに基づいて算出する。なお、操作部１０１によりユーザがダイナミックレンジ拡大率ＤＲ［％］を設定している場合は、ユーザ設定を優先し、ダイナミックレンジ拡大率ＤＲについて判定する。

被写体のダイナミックレンジＤＲ´が１００％より広い場合は、第１のダイナミックレンジ拡大処理を用いるか、第２のダイナミックレンジ拡大処理を用いるかの選択を行う（ステップＳ３２）。この選択は、第１〜第７の実施の形態のいずれかと同様の方法を用いて行えばよい。以下の動作は第１の実施の形態と同様である。

被写体のダイナミックレンジＤＲ´が１００％より狭い場合は、通常の撮影を行う。すなわち、ステップＳ２で算出した適正露出値αに基づいてＣＣＤ１４に対して１回の露光が行われ（ステップＳ３３）、この画像信号は、ＣＣＤドライバ６４から供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して読み出される（ステップＳ３４）。

さらに、アナログ信号処理部１６を介してＡ／Ｄ変換器１８に取り込まれてデジタルの画像信号に変換され（ステップＳ７）、所定の画像処理が施されて（ステップＳ１３）、記録制御部３０により記憶メディア３２に記録される（ステップＳ１４）。

このように、被写体のダイナミックレンジを判定し、判定したダイナミックレンジが１００％より広い場合は第１〜第７の実施の形態のような処理を行い、１００％以下の場合はダイナミックレンジ拡大処理を行わずに、通常の撮影を行う。被写体のダイナミックレンジが１００％以下の場合は、ダイナミックレンジ拡大処理を行わない方が、メリハリのある画像が撮影できるからである。

図１は、本発明に係るデジタルカメラ１００の外観を示す図である。図２は、本発明に係るデジタルカメラ１００の内部構成の一例を示すブロック図である。図３は、デジタル信号処理部２２の概略構成を示すブロック図である。図４は、適正露出値αで撮影された画像と最終露出値βで撮影された画像の、各相対的被写体輝度におけるＡ／Ｄ変換後のＱＬ値を示すグラフである。図５は、第１の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大処理を示すフローチャートである。図６は、第２の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。図７は、第３の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。図８は、第３の実施の形態のデジタルカメラ１００の変形例のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。図９は、第４の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。図１０は、第５の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。図１１は、第６の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。図１２は、第７の実施の形態のデジタルカメラ１００の内部構成の一例を示すブロック図である。図１３は、第７の実施の形態のデジタルカメラ１００のダイナミックレンジ拡大撮影処理を示すフローチャートである。図１４は、第８の実施の形態のデジタルカメラ１００の撮影処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１２…撮影レンズ、１４…撮像素子、１６…アナログ信号処理部、１８…Ａ／Ｄ変換器、２０…画像入力コントローラ、２２…デジタル信号処理部、２２ｄ…階調補正回路、２６…表示制御部、３０…記録制御部、３２…記憶メディア、３６…ＡＥ／ＡＷＢ検出部、３８…輝度算出部、４０…ＣＰＵ、５６…ジャイロセンサ、１００…デジタルカメラ、１０１…操作部、１５０…ＬＣＤ、１６１…フラッシュ

Claims

被写体を撮像手段により撮像し、撮像した画像のダイナミックレンジを拡大する撮像装置において、
ダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正して撮像された画像について所定の階調変換処理を行うことでダイナミックレンジを拡大した画像を取得する第１のダイナミックレンジ拡大手段と、
同一の被写体に対して異なる露出で撮像された複数の画像であって、少なくとも適正露出で撮像された画像とダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正して撮像された画像とを含む複数の画像について加算処理を行うことでダイナミックレンジを拡大した画像を取得する第２のダイナミックレンジ拡大手段と、
前記第１のダイナミックレンジ拡大手段と前記第２のダイナミックレンジ拡大手段とのいずれによりダイナミックレンジを拡大した画像を取得するかを選択する選択手段と、
前記選択されたダイナミックレンジ拡大手段が必要とする画像を前記撮像手段に撮像させる手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
前記撮像手段により撮像した複数の画像に基づいて前記被写体の動きベクトルを算出する手段を備え、
前記選択手段は、前記算出した動きベクトルが第１の閾値より大きい場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記第１の閾値より小さい場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記撮像手段により撮像した画像から人物の顔を検出する手段を備え、
前記選択手段は、人物の顔が検出された場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、顔が検出されない場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
撮影モードを設定する手段を備え、
前記選択手段は、前記撮影モードに応じて、前記第１のダイナミックレンジ拡大手段と前記第２のダイナミックレンジ拡大手段とのいずれによりダイナミックレンジを拡大した画像を取得するかを選択することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置。
前記選択手段は、前記撮影モードがブレ低減モード、またはスポーツモードである場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記撮影モードがノイズ低減モード、または風景モードである場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
本撮影時のシャッタ速度を検出する手段を備え、
前記選択手段は、前記検出したシャッタ速度が第２の閾値より遅い場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記第２の閾値より速い場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の撮像装置。
本撮影時のフラッシュの発光の有無を検出する手段を備え、
前記選択手段は、前記フラッシュの発光が有る場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記フラッシュの発光が無い場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の撮像装置。
被写体の輝度の変化量を検出する手段を備え、
前記選択手段は、前記検出した変化量が第４の閾値より小さい場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記第４の閾値より大きい場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の撮像装置。
前記撮像装置のブレを検出する手段を備え、
前記選択手段は、前記検出したブレが第５の閾値より大きい場合に第１のダイナミックレンジ拡大手段を選択し、前記第５の閾値より小さい場合に第２のダイナミックレンジ拡大手段を選択することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の撮像装置。
被写体のダイナミックレンジを検出する手段を備え、
前記検出したダイナミックレンジが第６の閾値より広い場合に、前記選択されたダイナミックレンジ拡大手段に応じた撮像及び画像処理を行うことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の撮像装置。
撮像手段により被写体を撮像した画像のダイナミックレンジを拡大する撮像制御方法において、
ダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正して撮像された画像について所定の階調変換処理を行うことでダイナミックレンジを拡大した画像を取得する第１のダイナミックレンジ拡大工程と、
同一の被写体に対して異なる露出で撮像された複数の画像であって、少なくとも適正露出で撮像された画像とダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正して撮像された画像とを含む複数の画像について加算処理を行うことでダイナミックレンジを拡大した画像を取得する第２のダイナミックレンジ拡大工程と、
前記第１のダイナミックレンジ拡大工程と前記第２のダイナミックレンジ拡大工程とのいずれによりダイナミックレンジを拡大した画像を取得するかを選択する選択工程と、
前記選択されたダイナミックレンジ拡大工程が必要とする画像を前記撮像手段に撮像させる工程と、
を備えたことを特徴とする撮像制御方法。