JP2011015380A - 撮像装置および撮像制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置では、例えば輝度ヒストグラムHGに基づき得られる最大・最小の輝度値Bmax、Bminから被写体の輝度差を検出する。次に、この輝度差に係数k(例えば0.5)を乗算して得られる露光段差ΔBを有した明部基準の露出制御値Budrと暗部基準の露出制御値Bovrとを通常撮影時(1回の撮像であった場合)の適正露出値Bcntを挟んで設定する。そして、各露出制御値Budr、Bovrに設定された2回の撮像を行い、撮像素子で得られた2枚の画像から抽出される画像部分を合成して合成画像を生成する。これにより、被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる。
【選択図】図7
Description
[撮像装置の要部構成]
図1および図2は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置1Aの外観構成を示す図である。ここで、図1は、撮像装置1Aの正面外観図であり、図2は、撮像装置1Aの背面外観図である。この撮像装置1Aは、レンズ交換式一眼レフレックスタイプのデジタルカメラとして構成されている。
本実施形態の撮像装置1Aにおいては、異なる露出制御値に設定された2回の撮像によって2枚の画像を取得してから、これらの画像合成を行うことで、撮像素子5に対して相対的にダイナミックレンジが拡張された画像を生成できるようになっている。
ΔBq=(Bmin−Bcnt)×k ・・・・・・(2):
Budr=Bcnt+ΔBp ・・・・・・・・・(3):
Bovr=Bcnt+ΔBq ・・・・・・・・・(4):
ここで、上式(1)、(2)中の「k」は予め定められた係数であり、0〜1の範囲内の数値、例えば0.5が設定されている。
なお、露光段差ΔBについては、上式(5)に上記の式(1)〜(2)を代入することにより、次の式(6)が得られる。
このようにヒストグラムHGから検出される輝度差(Bmax−Bmin)に係数kを乗算して得られた値に相当する露光段差ΔBを有した露出制御値の範囲を設定し、この露出制御値の範囲内でそれぞれ異なる各露出制御値Budr、Bovrに設定された2回の撮像を行うことにより、撮像素子5のダイナミックレンジに相当する高輝度側と低輝度側との各輝度範囲Rdp、Rdq(図7)における被写体の階調再現が可能となる。ここで、露光段差ΔBを有した露出制御値の範囲内には、本実施形態で実行される2回の撮像が1回の撮像(通常の撮影)であった場合に当該1回の撮像で設定される適正な露出制御値(1の露出制御値)Bcntが含まれている。その結果、撮像素子5のダイナミックレンジを超える輝度差(Bmax−Bmin)を有した被写体を画像合成により白トビや黒つぶれを発生させず適切に再現できることとなる。
図8は、撮像装置1Aの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述したプログラム露出モードまたはシーンセレクタモードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部101Aによって実行される。
本発明の第2実施形態に係る撮像装置1Bについては、第1実施形態の撮像装置1Aと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
図9は、撮像装置1Bの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述した絞り優先モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部101Bによって実行される。
本発明の第3実施形態に係る撮像装置1Cについては、第1実施形態の撮像装置1Aと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
図10は、撮像装置1Cの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述したシャッタースピード優先モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部101Cによって実行される。
本発明の第4実施形態に係る撮像装置1Dについては、第1実施形態の撮像装置1Aと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
図11は、撮像装置1Dの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述したマニュアル露出モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部101Dによって実行される。
本発明の第5実施形態に係る撮像装置1Eについては、第1実施形態の撮像装置1Aと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
図12は、撮像装置1Eの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、スポット測光モードが設定され、露出モードとして上述した絞り優先モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部101Eによって実行される。
本発明の第6実施形態に係る撮像装置1Fについては、第1実施形態の撮像装置1Aと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
図13は、撮像装置1Fの動作を説明するための図であり、特に5回の撮像で設定される各露出値について説明する図である。この図13は、図7に対応している。
Bn=2=(Bmin−Bcnt)×k+Bcnt ・・・・・・・・・(8):
Bn>2=(B1−B2)/(Ns−1)×(n−2)+B2 ・・・・(9):
ここで、Nsは撮像回数(本実施形態では5回)である。
本発明の第7実施形態に係る撮像装置1Gについては、第1実施形態の撮像装置1Aと類似の構成を有しているが、測光素子と全体制御部との構成が異なっている。
測光素子440では、基本的には光電変換によって受光量に比例した電荷が蓄積されるが、低輝度の被写体光を受光する小セルEfでは、この比例関係(リニア特性)が成立しない。これは、受光面積が小さい小セルEfにおいて低輝度シーンでは光電変換により生じる電荷量が少なって非線形な特性となるためである。なお、小セルEfにて上記のリニア特性の精度が補償できなくなる限界の輝度(例えば2EV)を、以下では「測光限界輝度」ともいう。一方、大セルEgは、小セルEfに対して受光面積が大きいため、低輝度シーンでもリニア特性の精度を確保できる。この大セルEgの特性を利用し、測光素子440では、出力電圧Vp(図15)が小さく信頼性が低い小セルEfの測光値に代わって大セルEgの測光値を用いることで低輝度シーンでの測光精度向上を図るようにしている。
ここで、α、βは測定輝度差Bmesと規定輝度差Bsetとをブレンドする係数(ブレンド率)を示しており、図16に示すグラフに従ってα+β=1の関係を維持しつつ変化する。この図16のグラフにおいて、横軸は測光値が測光限界輝度以上となる測光セル(小セル)Efの数を示し、縦軸は上式(10)でのブレンド率α、βを示している。
図17は、撮像装置1Gの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、特に測光素子440を用いて被写体の輝度差を検出する動作を示しており、全体制御部101Fによって実行される。
本発明の第8実施形態に係る撮像装置1Hについては、第7実施形態の撮像装置1Gと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
撮像装置1Hでは、測光限界輝度以上の測光セル(小セル)Efの数に応じて決定される上述のブレンド率α、βに加えて、撮影シーンの絶対輝度(以下では「シーン絶対輝度」とも称する)をも考慮したブレンド率の決定を行うことで、より細かなブレンド率の制御が可能となっている。ここで、シーン絶対輝度としては、例えば測光素子440の各測光セルEf、Egで得られる測光値の平均、つまり被写体の平均輝度が用いられる。
Bcon=γ×Bmes+(1−γ)×Bset ・・・・・・・(12):
上式(11)における係数pおよび(1−p)は、図18に示すグラフに従って変化する係数である。この図18のグラフにおいて、横軸は撮影シーンの絶対輝度を示し、縦軸は上式(11)における係数pを示している。
図19は、撮像装置1Hの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、特に測光素子440を用いて被写体の輝度差を検出する動作を示しており、全体制御部101Hによって実行される。
上記の実施形態においては、上記の式(1)、(2)、(6)に表される係数kを例えば0.5に固定的に設定するのは必須でなく、被写体の輝度差や最大・最小の輝度値Bmax、Bminに応じて係数kを0〜1の範囲内で変化させるようにしても良い。
2 カメラ本体部
3 交換レンズ
5 撮像素子
44、440 測光素子
45 測光部
50 画像処理部
57 記録画像生成部
58 位置合わせ部
59 画像合成部
101A〜101H 全体制御部
102 露出制御部
103 AF制御部
104 撮像制御部
Bcnt 適正な露出制御値
Bmin 最小の輝度値
Bmax 最大の輝度値
Bovr 暗部基準の露出制御値
Budr 明部基準の露出制御値
Ef 測光セル(小セル)
Eg 測光セル(大セル)
Et、Eu 測光範囲
Gc 合成画像
HG 輝度ヒストグラム
Lp プログラムライン
Claims (11)
- 絞り機構を有する撮影光学系を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段と、
所定の測光範囲を測光して前記被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
前記輝度情報取得手段で取得される高輝度情報と低輝度情報とに基づき、前記被写体に係る輝度差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される輝度差に所定の係数k(ただし0<k<1)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定し、前記撮像手段を用いて前記露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行う撮像制御手段と、
前記複数回の撮像により前記撮像手段で得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、合成画像を生成する画像合成手段と、
を備えており、
前記露出制御値の範囲内には、前記複数回の撮像が1回の撮像であった場合に当該1回の撮影で設定される1の露出制御値が含まれる撮像装置。 - 前記1の露出制御値は、前記輝度情報取得手段で取得された輝度情報に基づき所定の露出演算により算出される適正露出値であり、
前記撮像制御手段は、
前記撮像手段に係る露光時間と前記絞り機構に係る絞り値との関係が規定されたプログラム線図から前記1の露出制御値に応じた絞り値を求め、当該絞り値を前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項1記載の撮像装置。 - 操作入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段に対する操作入力に基づき、前記絞り機構に係る絞り値を指定する指定手段と、
をさらに備え、
前記撮像制御手段は、
前記指定手段で指定される絞り値を、前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項1記載の撮像装置。 - 操作入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段に対する操作入力に基づき、前記撮像手段に係る露光時間を指定する指定手段と、
をさらに備え、
前記撮像制御手段は、
前記各露出制御値のうち最も明るい撮像画像が得られる露出制御値において前記指定手段で指定される露光時間に応じた絞り値を求め、当該絞り値を前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項1記載の撮像装置。 - 操作入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段に対する操作入力に基づき、前記絞り機構に係る絞り値と前記撮像手段に係る露光時間とを指定する指定手段と、
をさらに備え、
前記撮像制御手段は、
前記指定手段で指定される絞り値と露光時間とから得られた露出制御値を、前記各露出制御値のうち最も明るい撮像画像が得られる露出制御値に設定する手段と、
前記指定手段で指定される絞り値を、前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項1記載の撮像装置。 - 前記輝度情報取得手段は、
前記所定の測光範囲のうちの特定のスポット領域を重点的に測光するスポット測光手段、
を有し、
前記撮像制御手段は、
前記スポット測光手段で取得された輝度情報に基づき所定の露出演算により算出される適正露出値を前記1の露出制御値として設定する手段、
を有する請求項1記載の撮像装置。 - 前記複数回の撮像は、3回以上の撮像であり、
前記3回以上の撮像には、前記輝度情報取得手段で取得された輝度情報に基づき所定の露出演算により算出される適正露出値での撮像が含まれる請求項1記載の撮像装置。 - 前記輝度情報取得手段は、
前記所定の測光範囲を分割して測光する所定数の測光セルを備え、前記被写体の輝度情報として前記所定数の測光セルそれぞれから測光値の出力が可能な測光手段、
を有するとともに、
前記検出手段は、
前記測光手段で得られる被写体の輝度情報に基づき、前記被写体に係る輝度の差を検知する輝度差検知手段と、
前記所定数の測光セルのうち前記測光値が所定の閾値以上となる測光セルの数を検知するセル数検知手段と、
前記セル数検知手段の検知結果に基づき前記測光値が前記所定の閾値未満となる測光セルがある場合には、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数に応じて設定される重み付け係数により、前記輝度差検知手段で検知される前記輝度の差と所定の輝度差とに関する重み付け演算を行い、当該重み付け演算の結果を前記被写体に係る輝度差に設定する輝度差設定手段と、
を有し、
前記撮像制御手段では、前記輝度差設定手段で設定された輝度差に前記所定の係数kを乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲が設定される請求項1記載の撮像装置。 - 前記重み付け演算では、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数が多いほど前記輝度差検知手段で検知される輝度の差の、前記所定の輝度差に対する重み付けを増加させる一方、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数が少ないほど前記輝度差検知手段で検知される輝度の差の、前記所定の輝度差に対する重み付けを減少させる請求項8に記載の撮像装置。
- 前記重み付け演算では、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数と、前記測光手段で得られる被写体の輝度値とに応じた重み付け係数が設定される請求項8に記載の撮像装置。
- 所定の測光範囲を測光して被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段で得られる高輝度情報と低輝度情報とに基づき、前記被写体に係る輝度差を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出される輝度差に所定の係数k(ただし0<k<1)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定し、絞り機構を有する撮影光学系を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段を用いて前記露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行う撮像制御工程と、
を備えており、
前記複数回の撮像により前記撮像手段で得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、合成画像が生成されるとともに、
前記露出制御値の範囲内には、前記複数回の撮像が1回の撮像であった場合に当該1回の撮影で設定される1の露出制御値が含まれる撮像制御方法。
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