JP2011182336A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画面内のある一部分だけが明るいようなシーンにおいても、画面全体の明るさ及びコントラストを適正に制御できるようにする。
【解決手段】被写体像を撮像する撮像部と、撮影画面内を複数の領域に分割し、複数の領域でそれぞれの領域で測光を行う測光部と、測光部の複数の領域で測光された測光値に基づいて、撮像部の露出量を補正するための露出補正値を演算する演算部と、撮像部により得られる画像信号に対して階調補正を行う階調補正部と、階調補正部により画像信号の階調補正を行うか否かを設定する設定部と、設定部により、階調補正部により画像信号の階調補正を行うように設定された場合に、階調補正を行わないように設定された場合よりも演算部により演算された露出補正値が小さくなるように露出補正値を補正する補正部とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等における露出制御に関するものである。

カメラ等の測光装置あるいは露出制御装置として、撮影画面内を複数に分割して被写体の輝度情報を得て、その複数の輝度情報に基づいて所定のアルゴリズムにより、適正な露出を得ようとする技術が実用化されている。この場合、主被写体の明るさが背景の明るさに比べて著しく暗いような、いわゆる逆光シーンの判別などのシーン判別も行って露出制御に反映させている。

また、取得した撮影画像において、より良好な明るさ、コントラストの画像を得るために、撮影画像のヒストグラムや被写体情報を解析して、階調補正を行う方式が知られている。特に、逆光シーンは、撮影した画像においてどうしても主被写体部分が暗くなってしまうため、階調補正が有効なシーンと言える。階調補正には各入力輝度値を所定の出力輝度値に変換する補正テーブル（トーンカーブ）を用いる方式がある。特に、逆光シーンなどにおいては、主被写体を好ましい明るさに補正しつつ、背景の明るい領域を白トビさせないように補正を抑えるような補正テーブルを設定する方法が提案されている。また、画像の輝度成分の低周波成分信号を用いて階調補正することで、いわゆる覆い焼きのような効果を得る方法が提案されており、この方法ではトーンカーブ補正に比べて、画像のコントラストを維持したまま階調補正を行うことができる。

例えば、特許文献１では露出制御により適正な露出を得る技術が開示されている。また、特許文献２ではトーンカーブ変更で階調補正する技術が、特許文献３では覆い焼きにより階調補正する技術が開示されている。

特開２００４−１０９６０５号公報 特開２００７−１２４６０４号公報 特開２００８−０７２６０４号公報

一般に逆光と呼ばれる条件の典型例は、主被写体の輝度が低く、それ以外の背景等の輝度が高い状況である。撮影画面内の一部分だけが明るいような逆光シーンにおいて、撮影画面内の明暗を適確に検出して露出補正する機能を有するカメラでは、主被写体の輝度を高めることが可能となる。それに加え、トーンカーブや覆い焼き等により取得画像の階調補正を行うことで、より適正な露出とすることが可能となる。

しかしながら、露出制御により露出補正する画像は、輝度が低い主被写体だけでなく背景等の元々輝度が高かった部分も輝度を高めてしまうことになるため、たとえば空などの背景は階調が失われてしまうことがある。また、上記ようにして露出制御により露出補正された画像に対し、トーンカーブや覆い焼き等の階調補正処理を加える場合、暗部の主被写体に対しては階調補正が有効となるが、既に階調が失われてしまった背景等に関しては階調補正が有効ではない。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮影画面内のある一部分だけが明るいようなシーンにおいても、画面全体の明るさ及びコントラストを適正に制御できるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、被写体像を撮像する撮像手段と、撮影画面内を複数の領域に分割し、該複数の領域でそれぞれ測光を行う測光手段と、前記測光手段の前記複数の領域で測光された測光値に基づいて、前記撮像手段の露出量を補正するための露出補正値を演算する演算手段と、前記撮像手段により得られる画像信号に対して階調補正を行う階調補正手段と、前記階調補正手段により前記画像信号の階調補正を行うか否かを設定する設定手段と、前記設定手段により、前記階調補正手段により前記画像信号の階調補正を行うように設定された場合に、階調補正を行わないように設定された場合よりも前記演算手段により演算された露出補正値が小さくなるように該露出補正値を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係わる撮像装置の制御方法は、被写体像を撮像する撮像手段と、撮影画面内を複数の領域に分割し、該複数の領域でそれぞれ測光を行う測光手段と、有する撮像装置の制御方法であって、前記測光手段の前記複数の領域で測光された測光値に基づいて、前記撮像手段の露出量を補正するための露出補正値を演算する演算ステップと、前記撮像手段により得られる画像信号に対して階調補正を行う階調補正ステップと、前記階調補正ステップを行うか否かを設定する設定ステップと、前記設定ステップで前記階調補正ステップを行うように設定された場合に、前記階調補正ステップを行わないように設定された場合よりも前記演算ステップで演算された露出補正値が小さくなるように該露出補正値を補正する補正ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、撮影画面内のある一部分だけが明るいようなシーンにおいても、画面全体の明るさ及びコントラストを適正に制御することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係わるカメラおよび交換レンズの光学部材の配置を表した断面図。 撮影画面を複数の領域に分割した図。 カメラの電気回路を示すブロック図。 カメラの露出制御の動作フローチャート。 カメラの露出制御の動作フローチャート。 リミッター値とγ曲線を示す図。 撮影画面の例並びに輝度データの例を表す図。 階調補正処理の動作フローチャート。 階調補正処理の動作フローチャート。 検出したヒストグラムの一例、補正テーブルとルックアップテーブルとの関係を示す図。 現像処理、補正曲線作成処理を示すフローチャート。 階調補正の補正量を決めるためのユーザインタフェースを示す図。 トーンカーブ補正の補正量の算出方法を示すフローチャート。 第２の実施形態における階調補正の補正レベルに応じた露出演算値決定方法のフローチャート。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係わるカメラ（撮像装置）の構成を示した側断面図である。図１（ａ）は、レンズ交換可能ないわゆるデジタル一眼レフタイプのカメラの構成を示しており、１０はカメラ本体、３０は交換レンズである。カメラ本体１０において１１は交換レンズ３０の光軸、１２は撮像素子、１３は半透過性の主ミラー、１４は第１の反射ミラーで主ミラー１３と第１の反射ミラー１４はともに撮影時には上部に跳ね上がる。撮像素子１２は例えばＣＭＯＳセンサやＣＣＤといった２次元の蓄積型光電変換素子である。１５は第１の反射ミラー１４により撮像素子面と共役な関係にある近軸的結像面、１６は第２の反射ミラー、１７は赤外カットフィルター、１８は２つの開口部を有する絞り、１９は２次結像レンズ、２０は焦点検出用センサーである。

焦点検出用センサー２０は例えばＣＭＯＳセンサーやＣＣＤといった２次元の蓄積型光電変換素子からなり、図１（ｂ）に示すように絞り１８の２つの開口部に対応して、一対の多数分割された受光センサー部２０Ａ，２０Ｂを備えて構成されている。また、受光センサー部２０Ａ，２０Ｂに加えて、信号蓄積部や信号処理用の周辺回路などが同一チップ上に集積回路として作り込まれる。第１の反射ミラー１４から焦点検出用センサー２０までの構成は、撮影画面内の任意の位置での像ずれ方式での焦点検出を可能とするものである。

２１は拡散性を有するピント板、２２はペンタプリズム、２３は接眼レンズ、２４は第３の反射ミラー、２５は集光レンズ、２６は被写体の輝度に関する情報を得るための測光用センサーである。測光用センサー２６は例えばシリコンフォトダイオード等の光電変換素子からなり、図２（ａ）に例示するように格子状に複数の領域に分割された受光センサー部を備えて構成されており、撮影画面の略全体を視野としている。本実施形態では撮影画面内を９列×７行＝６３分割した例で説明する。６３分割された各受光部は、それぞれＰＤ１１〜ＰＤ７９と呼ぶこととする。受光センサー部以外に信号増幅部や信号処理用の周辺回路などが同一チップ上に集積回路として作り込まれることは周知である。

図２（ｂ）は、上記の焦点検出用センサー２０による撮影画面内の焦点検出位置と測光用センサー２６の６３分割された測光領域との対応位置関係を表した図である。本実施形態では、撮影画面内の焦点検出位置をＳ０１からＳ２３までの９点とし、焦点検出位置Ｓ０１は測光用センサー２６の受光部ＰＤ３４に対応した位置に配置されている。さらに、図示のように焦点検出位置Ｓ０２は測光用センサー２６の受光部ＰＤ２５に対応した位置に配置され、以下同様であって焦点検出位置Ｓ２３は測光用センサー２６の受光部ＰＤ５６に対応した位置に配置されている。

２７は交換レンズ３０を取り付けるマウント部、２８は交換レンズ３０と情報通信を行うための接点部である。交換レンズ３０において３１は絞り、３２はカメラ本体と情報通信を行うための接点部、３３はカメラに取り付けられるためのマウント部、３４，３５，３６はそれぞれ撮影レンズを構成する光学レンズである。

図３は、本実施形態におけるカメラ本体１０とその交換レンズ３０の電気回路の構成例を示すブロック図である。カメラ本体１０において４１は例えば内部に演算器、ＲＯＭ、ＲＡＭやＡ／Ｄコンバータ或いはシリアル通信ポート等の入出力ポートを内蔵したワンチップマイクロコンピュータにより構成される制御部であり、カメラ機構等の全体制御を行う。制御部４１の具体的な制御シーケンスについては後述する。

焦点検出用センサー２０及び測光用センサー２６は図２（ａ）等に記載したものと同一である。焦点検出用センサー２０及び測光用センサー２６の出力信号は、制御部４１のＡ／Ｄコンバータ入力端子に接続される。４２はシャッターであり制御部４１の出力端子に接続されて制御される。４３は第１のモータードライバであり制御部４１の出力端子に接続されて制御され、主ミラー１３の駆動等を行うための第１のモーター４４を駆動する。

４５はカメラの姿勢を検出する姿勢検出センサーであり、その出力信号は制御部４１の入力端子に接続される。制御部４１は、姿勢検出センサー４５の情報から、横位置に構えての撮影なのか、縦位置に構えての撮影なのかといった情報を得ることができる。４６は低照度下の条件で焦点検出用センサー２０により焦点検出を行う場合に被写体に赤外光などを投光するＡＦ光源であり、制御部４１の出力信号に応じて発光される。

４７は被写体の輝度が不足しているような場合に撮影時に発光するフラッシュ（発光部）であり、制御部４１の出力信号に応じて発光される。４８は液晶パネル等で構成され、撮影枚数、日付情報、撮影情報等を表示する第１の表示器であり、制御部４１の出力信号に応じて各セグメントが点灯制御される。４９は各種スイッチであり、レリーズボタン、各種設定ボタン等が含まれる。２８は図１（ａ）に記載した接点部であり、制御部４１のシリアル通信ポートの入出力信号が接続される。

交換レンズ３０において５１は例えば内部に演算器、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリやシリアル通信ポート等を内蔵したワンチップマイクロコンピュータにより構成されるレンズ制御部である。５２は第２のモータードライバでありレンズ制御部５１の出力端子に接続されて制御され、焦点調節を行うための第２のモーター５３を駆動する。５４は第３のモータードライバでありレンズ制御部５１の出力端子に接続されて制御され、図１（ａ）に示される絞り３１の制御を行うための第３のモーター５５を駆動する。５６は焦点調節レンズの繰り出し量すなわち被写体距離に関する情報を得るための距離エンコーダーであり、レンズ制御部５１の入力端子に接続される。５７は交換レンズ３０がズームレンズである場合に撮影時の焦点距離情報を得るためのズームエンコーダーであり、レンズ制御部５１の入力端子に接続される。３２は図１(ａ)に記載した接点部であり、レンズ制御部５１のシリアル通信ポートの入出力信号が接続される。

交換レンズ３０がカメラ本体１０に装着されるとそれぞれの接点部２８と３２とが接続されてレンズ制御部５１はカメラ本体の制御部４１とのデータ通信が可能となる。カメラ本体の制御部４１が焦点検出や露出演算を行うために必要なレンズ固有の光学的な情報や、距離エンコーダー５６或いはズームエンコーダー５７に基づいた被写体距離に関する情報または焦点距離情報は、レンズ制御部５１から出力される。そして、カメラ本体の制御部４１へとデータ通信によって送られる。また、カメラ本体の制御部４１が焦点検出や露出演算を行った結果求められた焦点調節情報や絞り情報はカメラ本体の制御部４１からレンズ制御部５１へとデータ通信によって出力される。そして、レンズ制御部５１は焦点調節情報に従って第２のモータードライバ５２を制御し、絞り情報に従って第３のモータードライバ５４を制御する。

レンズを通過した被写体の光学像（被写体像）は撮像素子１２上に結像され、その光量に応じた電荷に変換される。撮像素子１２は例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタにより覆われている。各カラーフィルタはそれぞれの色の波長帯域周辺の分光感度を持ち、各カラーフィルタに対応して設けられた光電変換素子は、各カラーフィルタを通過した帯域の光線をそれぞれ光電変換する。

各光電変換素子により変換された電荷は、電気信号として撮像素子１２からデジタル信号処理器６０のＡ／Ｄ変換部に出力され、Ａ／Ｄ変換処理によりデジタル信号（画像データ）に変換される。取得した画像データを元に、デジタル信号処理器６０は画像補正処理や、画像圧縮処理等の各種信号処理、ＲＡＭ６１への取得画像保存、外部Ｉ／Ｆ６２への画像データ書き出し／読み込み等を行う。ＲＡＭ６１は信号処理時のワーク用メモリとしても使用される。ＲＯＭ６３は、デジタル信号処理器６０で実行する信号処理プログラム等が格納される。６４はＴＦＴなどの液晶パネルで構成され、撮影画像や撮影枚数、日付情報、撮影情報等を表示する第２の表示器であり、デジタル信号処理器６０の出力信号により制御される。

以下、図４に示すフローチャートに従って、カメラ本体の制御部４１、デジタル信号処理器６０の具体的な動作シーケンスについて説明する。不図示の電源スイッチがオンされて制御部４１、デジタル信号処理器６０が動作可能となり、不図示のレリーズボタンの第１ストロークスイッチがオンされると、図４のステップＳ１０１より実行される。

ステップＳ１０１では、焦点検出用センサー２０に対して制御信号を出力して、信号蓄積を開始する。ステップＳ１０２では、焦点検出用センサー２０の信号蓄積が終了するのを待つ。ステップＳ１０３では、焦点検出用センサー２０に蓄積された信号を読み出しながらＡ／Ｄ変換を行う。さらに読み込まれた各デジタルデータに対してシェーディング等の必要な各種のデータ補正を行う。

ステップＳ１０４では、焦点検出を行うために必要なレンズ情報等をレンズ制御部５１より取得し、これと焦点検出用センサー２０から得られているデジタルデータより撮影画面各部の焦点状態を演算する。得られた撮影画面各部の焦点状態に基づいて撮影画面内の焦点を合わせるべき領域を決定する。決定された領域における焦点状態に従って合焦となるためのレンズ移動量を算出する。

ステップＳ１０５では、算出されたレンズ移動量をレンズ制御部５１に出力する。これに従ってレンズ制御部５１は焦点調節用レンズを駆動するように第２のモータードライバ５２に信号出力して、第２のモーター５３を駆動する。これにより交換レンズ３０は被写体に対して合焦状態となる。合焦状態になった後に距離エンコーダー５６に基づいた被写体距離に関する情報をレンズ制御部５１より取得することで被写体までの距離情報を得ることができる。

ステップＳ１０６では、測光用センサー２６に対して制御信号を出力して、信号蓄積を開始する。ステップＳ１０７では、測光用センサー２６の信号蓄積が終了するのを待つ。ステップＳ１０８では、測光用センサー２６の各受光部ＰＤ１１〜ＰＤ７９に蓄積された信号を読み出しながらＡ／Ｄ変換を行い輝度データ（測光値）を得る。ステップＳ１０９では、露出演算（露出量の演算）を行う。演算によって被写体の輝度を求め、これに対して適正露出となるシャッター速度や絞り値を決定する。また、演算内容の詳細は図５（ａ）のフローチャートを用いて後述する。

ステップＳ１１０では、画像信号に対する画像の覆い焼き処理やトーンカーブ補正等の階調処理機能が「入」「切」の設定に応じて処理を分岐する。階調処理機能が「入」の場合には、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、撮像露出値を決定する。露出値はステップＳ１１０の階調補正処理の実行有無に応じて変化させる。露出値の決定方法は図５（ａ）のフローチャートで詳しく後述する。また、階調補正処理機能「入」の場合に露出補正量を変化させる方法は、図５（ｂ）のフローチャートで詳しく後述する。

ステップＳ１１２では、第１のモータードライバ４３に制御信号を出力して、第１のモーター４４を駆動して主ミラー１３及び第１の反射ミラー１４を跳ね上げる。また、ステップＳ１０９、Ｓ１１１で演算された絞り値情報をレンズ制御部５１に対して出力する。この情報に従ってレンズ制御部５１は絞り３１を駆動するように第３のモータードライバ５４に信号出力して、第３のモーター５５を駆動する。これにより交換レンズ３０は絞り込み状態となる。ステップＳ１０９、Ｓ１１１で演算されたシャッター速度にしたがってシャッター４２を制御して撮像素子１２に対する露光を行う。また、詳しくは後述する露出演算によってフラッシュ４７を使用して撮影すべきシーンであると判別されている場合にはフラッシュ４７を発光させる。

その後、レンズ制御部５１に対して絞り３１を開放するように情報出力する。この情報に従ってレンズ制御部５１は絞り３１を駆動するように第３のモータードライバ５４に信号出力して、第３のモーター５５を駆動する。これにより交換レンズ３０は絞り開放状態となる。次に、第１のモータードライバ４３に制御信号を出力して、第１のモーター４４を駆動して主ミラー１３及び第１の反射ミラー１４をダウンさせる。レンズを通過した被写体の光学像はシャッターが開いている間に撮像素子１２上に結像され、その光量に応じた電荷に変換される。

ステップＳ１１３では、各光電変換素子により変換された電荷が、撮像素子１２から電気信号としてデジタル信号処理器６０のＡ／Ｄ変換部に出力され、Ａ／Ｄ変換処理によりデジタル信号（非圧縮画像データ）に変換される。ステップＳ１１４では、取得した非圧縮画像データの特徴を解析する。ステップＳ１１５では、ステップＳ１１４で解析した画像の特徴より画像を階調補正処理するパラメータを決定する。ステップＳ１１６では、画像の覆い焼き処理やトーンカーブ補正等といった階調補正により、取得した非圧縮画像データに対し、画像補正処理を実行する。ステップＳ１１７では、圧縮画像データ（ＪＰＥＧ画像）を生成する。上記のステップＳ１１４〜Ｓ１１６の各ステップで実行される画像補正方法は図８のフローチャートで詳しく後述する。

ステップＳ１１０で階調処理機能が「切」の場合はステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１８では、撮像露出値を決定する。露出値の決定方法は図５（ａ）のフローチャートで詳しく後述する。ステップＳ１１９では、第１のモータードライバ４３に制御信号を出力して、第１のモーター４４を駆動し、主ミラー１３及び第１の反射ミラー１４を跳ね上げる。ステップＳ１０９、Ｓ１１８で演算された絞り値情報をレンズ制御部５１に対して出力する。この情報に従ってレンズ制御部５１は絞り３１を駆動するように第３のモータードライバ５４に信号出力して、第３のモーター５５を駆動する。これにより交換レンズ３０は絞り込み状態となる。ステップＳ１０９、Ｓ１１８で演算されたシャッター速度にしたがってシャッター４２を制御して撮像素子１２に対する露光を行う。また、ステップＳ１０９での露出演算によってフラッシュ４７を使用して撮影すべきシーンであると判別されている場合にはフラッシュ４７を発光させる。

その後、レンズ制御部５１に対して絞り３１を開放するように情報出力する。この情報に従ってレンズ制御部５１は絞り３１を駆動するように第３のモータードライバ５４に信号出力して、第３のモーター５５を駆動する。これにより交換レンズ３０は絞り開放状態となる。次に、第１のモータードライバ４３に制御信号を出力して、第１のモーター４４を駆動して主ミラー１３及び第１の反射ミラー１４をダウンさせる。レンズを通過した被写体の光学像はシャッターが開いている間に撮像素子１２上に結像され、その光量に応じた電荷に変換される。ステップＳ１２０では、各光電変換素子により変換された電荷が、撮像素子１２から電気信号としてデジタル信号処理器６０のＡ／Ｄ変換部に出力され、Ａ／Ｄ変換処理によりデジタル信号（非圧縮画像データ）に変換される。これで一連のシーケンスが終了する。

続いて、ステップＳ１０９で制御部４１によって実行される露出演算の詳細な内容について図５（ａ）のフローチャートに従って詳しく説明する。

ステップＳ１５１では、露出演算を行うために必要なレンズ情報等をレンズ制御部５１より取得し、ステップＳ１０８で測光用センサー２６の各受光部ＰＤ１１〜ＰＤ７９より得られている輝度データの補正を行う。補正を行った後の各受光部ＰＤ１１〜ＰＤ７９に対応した輝度データをそれぞれＥＤ１１〜ＥＤ７９と呼ぶこととする。更に、姿勢検出センサー４５の情報を入力してカメラの姿勢情報を得る。

ステップＳ１５２では、補正を行った各受光部の輝度データＥＤ１１〜ＥＤ７９に基づいてＹ１〜Ｙ７及びＸ１〜Ｘ９の射影データを算出する。Ｙ１〜Ｙ７の射影データを算出する場合はステップＳ１０４で焦点検出を行った領域の情報により射影データの算出範囲を変更する。

以下、図２（ａ）に従ってより具体的に算出方法を説明する。一般的にはｍ行×ｎ列といった２次元配列のデータを、行方向や列方向に加算或いは加算平均した１次元配列のデータに変換する手法のことを２次元から１次元への投影又は射影という言い方をする。また、列方向や行方向に加算した結果得られた１次元配列のデータのことを射影像或いは射影データと呼ぶ。本実施形態においては測光用センサー２６における受光部ＰＤ１１〜ＰＤ７９の配列に従った２次元の輝度情報ＥＤ１１〜ＥＤ７９より射影データＹ１〜Ｙ７及びＸ１〜Ｘ９を算出する。このうち射影データＸ１〜Ｘ９については焦点検出位置の情報に関わらずに算出方法は一定である。

Ｘ１＝（ＥＤ１１+ＥＤ２１+ＥＤ３１+ＥＤ４１+ＥＤ５１+ＥＤ６１+ＥＤ７１）÷７
Ｘ２＝（ＥＤ１２+ＥＤ２２+ＥＤ３２+ＥＤ４２+ＥＤ５２+ＥＤ６２+ＥＤ７２）÷７
Ｘ３＝（ＥＤ１３+ＥＤ２３+ＥＤ３３+ＥＤ４３+ＥＤ５３+ＥＤ６３+ＥＤ７３）÷７
Ｘ４＝（ＥＤ１４+ＥＤ２４+ＥＤ３４+ＥＤ４４+ＥＤ５４+ＥＤ６４+ＥＤ７４）÷７
Ｘ５＝（ＥＤ１５+ＥＤ２５+ＥＤ３５+ＥＤ４５+ＥＤ５５+ＥＤ６５+ＥＤ７５）÷７
Ｘ６＝（ＥＤ１６+ＥＤ２６+ＥＤ３６+ＥＤ４６+ＥＤ５６+ＥＤ６６+ＥＤ７６）÷７
Ｘ７＝（ＥＤ１７+ＥＤ２７+ＥＤ３７+ＥＤ４７+ＥＤ５７+ＥＤ６７+ＥＤ７７）÷７
Ｘ８＝（ＥＤ１８+ＥＤ２８+ＥＤ３８+ＥＤ４８+ＥＤ５８+ＥＤ６８+ＥＤ７８）÷７
Ｘ９＝（ＥＤ１９+ＥＤ２９+ＥＤ３９+ＥＤ４９+ＥＤ５９+ＥＤ６９+ＥＤ７９）÷７
射影データＹ１〜Ｙ７については焦点検出位置の情報に従ってその算出データ範囲を以下のように変更する。これは焦点検出位置が基本的には主被写体の位置であると考えられることより、主被写体の位置を含む７×７の領域を主要な測光領域としてその領域内の値や特徴について重み付けを高くして露出演算を行うためである。

焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ０１又はＳ１１又はＳ２１の場合には、Ｙ１〜Ｙ７は次のようになる。

Ｙ１＝（ＥＤ１１+ＥＤ１２+ＥＤ１３+ＥＤ１４+ＥＤ１５+ＥＤ１６+ＥＤ１７）÷７
Ｙ２＝（ＥＤ２１+ＥＤ２２+ＥＤ２３+ＥＤ２４+ＥＤ２５+ＥＤ２６+ＥＤ２７）÷７
Ｙ３＝（ＥＤ３１+ＥＤ３２+ＥＤ３３+ＥＤ３４+ＥＤ３５+ＥＤ３６+ＥＤ３７）÷７
Ｙ４＝（ＥＤ４１+ＥＤ４２+ＥＤ４３+ＥＤ４４+ＥＤ４５+ＥＤ４６+ＥＤ４７）÷７
Ｙ５＝（ＥＤ５１+ＥＤ５２+ＥＤ５３+ＥＤ５４+ＥＤ５５+ＥＤ５６+ＥＤ５７）÷７
Ｙ６＝（ＥＤ６１+ＥＤ６２+ＥＤ６３+ＥＤ６４+ＥＤ６５+ＥＤ６６+ＥＤ６７）÷７
Ｙ７＝（ＥＤ７１+ＥＤ７２+ＥＤ７３+ＥＤ７４+ＥＤ７５+ＥＤ７６+ＥＤ７７）÷７
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ０２又はＳ１２又はＳ２２の場合には、Ｙ１〜Ｙ７は次のようになる。

Ｙ１＝（ＥＤ１２+ＥＤ１３+ＥＤ１４+ＥＤ１５+ＥＤ１６+ＥＤ１７+ＥＤ１８）÷７
Ｙ２＝（ＥＤ２２+ＥＤ２３+ＥＤ２４+ＥＤ２５+ＥＤ２６+ＥＤ２７+ＥＤ２８）÷７
Ｙ３＝（ＥＤ３２+ＥＤ３３+ＥＤ３４+ＥＤ３５+ＥＤ３６+ＥＤ３７+ＥＤ３８）÷７
Ｙ４＝（ＥＤ４２+ＥＤ４３+ＥＤ４４+ＥＤ４５+ＥＤ４６+ＥＤ４７+ＥＤ４８）÷７
Ｙ５＝（ＥＤ５２+ＥＤ５３+ＥＤ５４+ＥＤ５５+ＥＤ５６+ＥＤ５７+ＥＤ５８）÷７
Ｙ６＝（ＥＤ６２+ＥＤ６３+ＥＤ６４+ＥＤ６５+ＥＤ６６+ＥＤ６７+ＥＤ６８）÷７
Ｙ７＝（ＥＤ７２+ＥＤ７３+ＥＤ７４+ＥＤ７５+ＥＤ７６+ＥＤ７７+ＥＤ７８）÷７
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ０３又はＳ１３又はＳ２３の場合には、Ｙ１〜Ｙ７は次のようになる。

Ｙ１＝（ＥＤ１３+ＥＤ１４+ＥＤ１５+ＥＤ１６+ＥＤ１７+ＥＤ１８+ＥＤ１９）÷７
Ｙ２＝（ＥＤ２３+ＥＤ２４+ＥＤ２５+ＥＤ２６+ＥＤ２７+ＥＤ２８+ＥＤ２９）÷７
Ｙ３＝（ＥＤ３３+ＥＤ３４+ＥＤ３５+ＥＤ３６+ＥＤ３７+ＥＤ３８+ＥＤ３９）÷７
Ｙ４＝（ＥＤ４３+ＥＤ４４+ＥＤ４５+ＥＤ４６+ＥＤ４７+ＥＤ４８+ＥＤ４９）÷７
Ｙ５＝（ＥＤ５３+ＥＤ５４+ＥＤ５５+ＥＤ５６+ＥＤ５７+ＥＤ５８+ＥＤ５９）÷７
Ｙ６＝（ＥＤ６３+ＥＤ６４+ＥＤ６５+ＥＤ６６+ＥＤ６７+ＥＤ６８+ＥＤ６９）÷７
Ｙ７＝（ＥＤ７３+ＥＤ７４+ＥＤ７５+ＥＤ７６+ＥＤ７７+ＥＤ７８+ＥＤ７９）÷７
ステップＳ１５３では、焦点検出位置の情報に応じて、焦点検出位置を重視して焦点検出位置より離れた領域の重み付けを低くした撮影画面全体の平均輝度値Ｅａを算出する。

焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ０１の場合には、Ｅａは次のようになる。

Ｅａ＝｛(Ｘ１+Ｘ２+Ｘ３+Ｘ４+Ｘ５+Ｘ６+Ｘ７)×７+(Ｘ８+Ｘ９)×２+ＥＤ３４×８｝÷６１
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ０２の場合には、Ｅａは次のようになる。

Ｅａ＝｛(Ｘ２+Ｘ３+Ｘ４+Ｘ５+Ｘ６+Ｘ７+Ｘ８)×７+(Ｘ１+Ｘ９)×２+ＥＤ２５×８｝÷６１
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ０３の場合には、Ｅａは次のようになる。

Ｅａ＝｛(Ｘ３+Ｘ４+Ｘ５+Ｘ６+Ｘ７+Ｘ８+Ｘ９)×７+(Ｘ１+Ｘ２)×２+ＥＤ３６×８｝÷６１
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ１１の場合には、Ｅａは次のようになる。

Ｅａ＝｛(Ｘ１+Ｘ２+Ｘ３+Ｘ４+Ｘ５+Ｘ６+Ｘ７)×７+(Ｘ８+Ｘ９)×２+ＥＤ４２×８｝÷６１
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ１２の場合には、Ｅａは次のようになる。

Ｅａ＝｛(Ｘ２+Ｘ３+Ｘ４+Ｘ５+Ｘ６+Ｘ７+Ｘ８)×７+(Ｘ１+Ｘ９)×２+ＥＤ４５×８｝÷６１
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ１３の場合には、Ｅａは次のようになる。

Ｅａ＝｛(Ｘ３+Ｘ４+Ｘ５+Ｘ６+Ｘ７+Ｘ８+Ｘ９)×７+(Ｘ１+Ｘ２)×２+ＥＤ４８×８｝÷６１
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ２１の場合には、Ｅａは次のようになる。

Ｅａ＝｛(Ｘ１+Ｘ２+Ｘ３+Ｘ４+Ｘ５+Ｘ６+Ｘ７)×７+(Ｘ８+Ｘ９)×２+ＥＤ５４×８｝÷６１
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ２２の場合には、Ｅａは次のようになる。

Ｅａ＝｛(Ｘ２+Ｘ３+Ｘ４+Ｘ５+Ｘ６+Ｘ７+Ｘ８)×７+(Ｘ１+Ｘ９)×２+ＥＤ６５×８｝÷６１
焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ２３の場合には、Ｅａは次のようになる。

Ｅａ＝｛(Ｘ３+Ｘ４+Ｘ５+Ｘ６+Ｘ７+Ｘ８+Ｘ９)×７+(Ｘ１+Ｘ２)×２+ＥＤ５６×８｝÷６１
ステップＳ１５４では、射影データＹ１〜Ｙ７及びＸ１〜Ｘ９のうちの最大値を示すものを検出する。その最大値をＥｈとする。Ｅｈが所定値を超える場合には高輝度補正値γを算出する。最大値Ｅｈと高輝度補正値γの関係の一例を図６の線８１に示す。図６の線８１の場合にはＥｈがＢｖ値で９を超えた場合に高輝度補正値γを算出するグラフを示しており、例えばＥｈ＝１２の場合にγ＝１．５、Ｅｈ＝１４の場合にγ＝２という値になる。Ｅｈ≦９の場合はγ＝０である。高輝度補正値γが算出されると前ステップで算出された平均輝度値Ｅａに高輝度補正を行いＥａ（γ）を求める。

Ｅａ（γ）＝Ｅａ−γ
なお、射影データＹ１〜Ｙ７及びＸ１〜Ｘ９のうちの最大値を示すものが以下の条件であった場合には図６の線８１にて示される値に０．５を乗算したものをγとする。条件は、次のようなものである。（１）焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ０１又はＳ１１又はＳ２１の場合でかつ射影データのうちの最大値を示すものがＸ８かＸ９である場合。（２）焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ０２又はＳ１２又はＳ２２の場合でかつ射影データのうちの最大値を示すものがＸ１かＸ９である場合。（３）焦点検出位置が図２（ｂ）のＳ０３又はＳ１３又はＳ２３の場合でかつ射影データのうちの最大値を示すものがＸ１かＸ２である場合。こうした条件下での最大値検出領域はステップＳ１５３において平均輝度値Ｅａを算出する場合に重み付けが低くなっているので高輝度補正値γとしても少なくする必要がある。

このようにして、高輝度補正を行うことで画面内のある領域に逆光の空などの高輝度領域が含まれている場合に、その高輝度部分の輝度値の影響を補正することができる。一例を図７に従って説明する。図７（ａ）のシーンに対応した輝度情報ＥＤ１１〜ＥＤ７９及び算出された射影データＹ１〜Ｙ７及びＸ１〜Ｘ９の各数値例を図２（ａ）の配列に従って表したものが図７（ｂ）である。このシーンでは主被写体である人物７１の顔付近にて焦点検出を行うのが適当であるので、焦点検出位置としてはＳ２１となり、これよりＥａ＝７．０と算出される。射影データのうちの最高輝度はＹ１の１０．８であるからＥｈ＝１０．８であり、図６よりγ＝０．９となる。従って、Ｅａ（γ）＝Ｅａ−γ＝６．１と算出されることになり、このＥａ（γ）に従ってカメラの露出を決定すれば撮影画面上部の空部の影響を排除して人物や木々や山部の撮影に適した露出値となる。

ステップＳ１５５では、所定の条件を満たす場合に露出補正値αを演算する。このとき、焦点検出位置の輝度値をＥｓとする。

条件としてＥａ（γ）＞Ｅｓの場合は、次のようにする。

α＝｛Ｅｓ−Ｅａ（γ）｝×０．５
条件としてＥａ（γ）＜ＥｓかつＥａ（γ）＜０の場合は、次のようにする。

α＝｛Ｅｓ−Ｅａ（γ）｝×０．２５
その他の条件下ではα＝０である。

ステップＳ１５６では、露出制御用の被写体輝度値Ｅｅ＝Ｅａ（γ）+αとして算出する。被写体輝度値Ｅｅ及びフラッシュ４７の使用の有無に基づいて最適な露出制御因子すなわちシャッター速度や絞り値を決定する。

ここで、図４のステップＳ１１０にて、階調補正処理機能が「入」に設定されている場合、図８で後述する画像補正処理（階調補正処理）により、非圧縮画像データ取得後、その画像の特徴を解析・補正処理を加える。これにより、明るさ及びコントラストが良好である画像を得ることができる。

しかしながら、階調補正処理は画像の比較的暗部な個所をトーンカーブ等の調整などで明るくすることは可能であるが、上記の露出制御により焦点検出位置に合わせた露出補正を行った場合は、たとえば背景などの階調が失われてしまうことがある。その場合は階調補正が有効ではなくなってしまう。

そこで、階調補正処理機能の「入」／「切」に応じて、露出値を変化させる。階調補正機能「入」の場合には、後述する階調補正により暗部の明るさを持ち上げることを想定して、高輝度補正値γ、露出補正値αは弱めで補正する（弱める程度を設定する）ようにする。

階調補正機能「入」の場合に制御部４１により決定される露出値の演算方法（図４のステップＳ１１１））を、図５（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１８１で、撮像時のＩＳＯ値（撮像感度）に応じて、リミッター値（最大補正弱め量）を算出する。リミッター値Ｌｉｍは、一例として図６（ａ）のようなテーブルとして設定し、ＩＳＯ値に応じて値を切り替える。具体的には、ＩＳＯ値が大きいほどリミッター値を小さくなるようにして、設定値間は線形補間として演算する。リミッター値のテーブルはＲＯＭ等に予め記憶させておく。

ステップＳ１８２では、補正の弱め量の係数Ｇを決定する。係数Ｇは、高輝度補正値γおよび露出補正値αの差（γ−α）がリミッター値より大きい場合（Ｌｉｍ＜γ−α）はＧ＝Ｌｉｍとする。また、（γ−α）とリミッター値の関係が０＜γ−α≦Ｌｉｍの場合はＧ＝γ−αとし、（γ−α）がγ−α≦０の場合はＧ＝０とする。

ステップＳ１８３では、露出演算値を決定する。ステップＳ１５６までで演算した被写体の輝度値Ｅｅ＝Ｅａ（γ）+αに、ステップＳ１８２で決定した弱め量の係数Ｇを加算して、露出制御用の被写体輝度値Ｅｅ＝Ｅａ−（γ−α−Ｇ）を決定する。すなわち、係数Ｇが加算されることで、ステップＳ１５５で演算された露出補正値αは小さくなるように補正されたことになる。また、ステップＳ１８２で決定した係数Ｇが大きいほど露出補正値αは小さくなるので、露出補正値αはＩＳＯ値が小さいほど小さくなるように補正されると言える。

以上が露出演算の詳細な説明である。なお、本実施形態においては測光用センサー２６の受光部を７×９の６３分割とし、焦点検出位置の数を９点とした例にて説明したが本発明は、こうした数の場合に限定されるものではない。

続いて、ステップＳ１１４〜Ｓ１１６で実行する画像補正方法（階調補正方法）の詳細な内容について図８のフローチャートに従って詳しく説明する。図８（ａ）は、デジタル信号処理器６０の輝度低周波成分検出部で行う処理を示したフローチャートである。

図８（ａ）において、ステップＳ２０１では、撮像して取得された入力画像データに対して輝度信号抽出処理を行う。輝度成分の抽出は、例えば、色調整対象の画像がＩＥＣ６１９６６−２−１に記載されているｓＲＧＢ色空間で表現されている場合、ＩＥＣ６１９６６−２−１に記載されている方法に従う。すなわち、ガンマ変換と３行３列のマトリクス演算により、ＣＩＥ１９３１ＸＹＺに変換する。ここで、位置が（ｘ，ｙ）の画素値（Ｒ（ｘ，ｙ），Ｇ（ｘ，ｙ），Ｂ（ｘ，ｙ））を上記変換により変換した後のＸＹＺのデータをそれぞれＸ（ｘ，ｙ）、Ｙ（ｘ，ｙ）、Ｚ（ｘ，ｙ）とする。この場合、Ｙ（ｘ，ｙ）が抽出する輝度成分、Ｘ（ｘ，ｙ）、Ｚ（ｘ，ｙ）が色成分である。本実施形態では、画像の画素値がｓＲＧＢ色空間で規定されており、輝度についてはｓＹＣＣ色空間で規定されているので、下記の変換式を用いて輝度成分を算出する。

Ｙ＝０．２９９×Ｒ+０．５８７×Ｇ+０．１１４×Ｂ
これに対し、次の近似式を用いても良い。

Ｙ＝（３×Ｒ+６×Ｇ+Ｂ）／１０ …（１）
上記処理によって等倍の輝度成分画像を取得することができるが、元画像と輝度成分画像の大きさは一致する必要はない。例えば、このステップＳ２０１の輝度成分抽出において、入力画像データに対して縮小処理を施すように構成しても良い。縮小処理は公知の任意の方法で良いが、例えば間引き処理、最近傍法、平均値法などで容易に実現できる。

ステップＳ２０２では、ステップ２０１で作成した輝度成分画像より低周波成分抽出処理を行い、輝度低周波成分画像を生成する。本実施形態では、低周波成分抽出として、ローパスフィルタ処理を行う。本実施形態では、このステップでフィルタサイズの異なる３つのローパスフィルタを用いて３つの低周波成分画像を生成する。

図８（ｂ）は、デジタル信号処理器６０の補正量演算部で行う処理を示したフローチャートである。ステップＳ３０１では、ホワイトバランス（ＷＢ）検出処理を行う。ここでは、ＷＢ検出部が入力画像データから撮影シーンに適したホワイトバランスのゲイン値を算出する。

ステップＳ３０２では、ヒストグラム検出処理を行う。ここでは、ヒストグラム検出部が、まず撮影した画像データ全体に対して予め定められたＷＢのゲインを適用し、適用したデータに対してガンマ処理を行う。そして、ガンマ処理を行った画像データのヒストグラムを検出する。本実施形態では、ガンマ処理はルックアップテーブルを用いる方法を適用する。ここで、本実施形態では、ヒストグラムを検出する範囲は画像データの全体とするが、端の方をカットしたものから検出しても良い。

ステップＳ３０３では、顔検出前処理を行う。ここでは、顔検出部が入力画像データに対して縮小処理、ガンマ処理等を施して、画像に顔が含まれる顔を容易に検出しやすいようにする。ステップＳ３０４では、顔検出処理を行う。ここでは、顔検出部が入力画像データ内の顔領域を検出する。この検出処理には、入力画像データに対するテキスチャー検出処理やその結果に対するパターン認識処理（目、鼻、口、及び顔の輪郭等の領域の認識処理）が含まれている。そして、あらかじめ設定した評価閾値を用いて、これらの処理によって得られた領域に対して顔であることの信頼性の大きさを評価する。

ステップＳ３０５では、顔検出部がステップＳ３０４の顔検出処理の評価の結果に基づき顔の有無を判定する。顔であることの信頼性が評価閾値より大きい領域が一つ以上あった場合、顔検出部はその領域を顔と判定する。そして、その領域に含まれる目の座標を出力し、ステップＳ３０６以降の顔輝度算出処理のステップに進む。顔領域が無かったと判定した場合、ステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０６では、顔輝度取得領域の算出を行う。ここでは、補正量算出部が顔検出結果に基づいて顔の輝度を取得する領域を算出する。このとき、本実施形態では検出された各顔領域に対してそれぞれ３箇所の顔輝度取得領域を算出する。ステップＳ３０７では、補正量算出部は、各顔輝度取得領域について、入力画像データのＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の各々の平均値を求め、式（１）により輝度値Ｙへの変換を行う。ステップＳ３０８では、顔の輝度の代表値の算出を行う。この算出方法の一例は、図９のフローチャートで詳細に後述する。

顔が検出されなかった場合、ステップＳ３０９で補正量算出部がヒストグラム検出部で得られたヒストグラムの特徴量の検出を行う。ここでは、図１０（ａ）に示すように、ヒストグラムで暗部側から累積度数が１％である画素が属するレベル（ＳＤ）、ハイライト側から累積度数が１％である画素が属するレベル（ＨＬ）等を求める。

ステップＳ３１０では、補正の目標値の算出を行う。目標輝度レベルの算出には、種々の方法が考えられるが、本実施形態では、補正テーブルを用いて目標輝度レベルのルックアップテーブルを生成する方法を採用する。つまり、図１０（ｂ）のように、顔の輝度の代表値に対する目標輝度レベルを定めた補正テーブルをＲＯＭ６３等のメモリに予め保持しておく。そしてこのテーブルを参照することで顔の輝度の代表値から３つのＬＳＢに対応する目標値を求め、これらの値及び画像の輝度の最小値と最大値からスプライン補間などにより入力輝度レベルに対する出力輝度レベルのルックアップテーブルを作成する。

図１０（ｂ）は顔がある場合の作成例を示すものであるが、顔がない場合においても同様に、ステップＳ３０９で得られたヒストグラムのＳＤ及びＨＬの値に対応する補正テーブルを用いて、同様なルックアップテーブルを作成することができる。

ステップＳ３１１では、輝度低周波成分を用いた補正及びトーンカーブを用いた補正の補正量の算出を行い、その結果を現像処理部に渡すことで補正量演算部の処理が終了する。ステップＳ３１１での処理については後で詳細に説明する。

図９は、顔輝度の代表値の算出方法を示したフローチャートである。ステップＳ４０１では、各顔について３箇所の輝度値の中から最大値を求める。ステップＳ４０２では、顔が複数あるかどうかの判定を行い、顔が複数ある場合はステップＳ４０３に進む。顔が１つだけの場合は、この顔についてステップＳ４０１で求めた輝度値の最大値を、顔の輝度の代表値とする（ステップＳ４０９）。

ステップＳ４０３では、複数の顔の輝度値の最大値Ｙａを求める。ステップＳ４０４では、複数の顔の輝度値の平均値Ｙｂを求める。ステップＳ４０５では、顔の輝度値の最大値Ｙａと顔の輝度値の平均値Ｙｂに対して所定の重みをかけた重み平均値Ｙｃとを求める。

ステップＳ４０６では、顔の輝度値の最大値Ｙａと重み平均値Ｙｃとの差が所定の閾値Ｙｔｈより小さいかどうかの判定を行う。この差が閾値より小さい場合には、重み平均値Ｙｃを顔の輝度の代表値とし（ステップＳ４０７）、そうでない場合には、顔の輝度の最大値Ｙａから閾値Ｙｔｈを引いた値を顔の輝度の代表値とする（ステップＳ４０８）。

このように代表値を決めることで、複数の顔について公平に明るさ補正できる一方で、１つだけ飛び抜けて明るい顔が含まれている場合が生じても、その顔を基準として補正することが可能となり、失敗撮影を減らすことができる。

現像処理部の階調補正処理（第１の階調補正処理、第２の階調補正処理）の詳細を図１１のフローチャートを用いて説明する。図１１（ａ）において、ステップＳ５０１では、輝度低周波成分を用いた輝度補正処理を行う。この補正処理では、スケール変換した輝度成分の分布を対数変換し、異なる尺度（異なる解像度）での平均値を求め、もとの輝度成分の対数変換との差分を出力する。そして、逆変換（ｅｘｐ演算）により元の輝度単位に戻す処理を行う。ここで、画像に応じて改善の度合いを調節するために、スケール変換した輝度成分の対数変換出力に係数を乗ずるようにする。この係数が改善の度合いを調節するパラメータである。以上説明した処理に基づく改善された輝度成分の出力は以下に示す式（２）のようになる。

Ｙ’（ｘ，ｙ）＝ｅｘｐ｛γ０＊ｌｏｇＹ（ｘ，ｙ）−γ１＊Ａｖｇ[ｌｏｇ｛Ｆｎ（ｘ，ｙ）＊Ｙ（ｘ，ｙ）｝]｝ …（２）
但し、Ｙ’（ｘ，ｙ）、Ｆｎ（ｘ，ｙ）、ｎはそれぞれ、座標値が（ｘ，ｙ）の改善された輝度成分の出力、座標（ｘ，ｙ）におけるガウシアン関数、尺度を表すパラメータである。また、γ０、γ１は改善の度合いを表すパラメータ０、改善の度合いを表すパラメータ１である。また、＊は積和演算、Ａｖｇは平均値演算を表す。

この輝度変換をハードウェアで構成する場合には、例えば、平均値演算回路、ルックアップテーブルを作成する回路、テーブル記憶部、テーブル参照回路（ガンマ変換の部分）、除算回路によって構成できる。なお、平均値演算回路は低周波輝度信号抽出を実現する部分に設けてもよい。

後述するが、輝度低周波成分を用いた輝度補正処理の強さは図１０（ｃ）の曲線９２を構成するルックアップテーブルで表される。そして、上記の式（２）の改善の度合いを表すパラメータγ０、改善の度合いを表すパラメータγ１は、このルックアップテーブルの値により決まるようになっている。

ステップＳ５０２では、輝度低周波成分を用いた輝度補正処理に伴う色調整処理を行う。色調整処理では、処理後の画像データの色ができるだけ変化しないように、色成分を輝度成分の変更にしたがって修正する。好ましくは例えば、色成分Ｘ（ｘ，ｙ）、Ｚ（ｘ，ｙ）にそれぞれ輝度成分の変更前後の比Ｙ’（ｘ，ｙ）／Ｙ（ｘ，ｙ）を乗算する。あるいは、Ｙ（ｘ，ｙ）のみＹ’（ｘ，ｙ）に変更し、色成分Ｘ（ｘ，ｙ）、Ｚ（ｘ，ｙ）に対しては処理を行わないような、処理の簡略化は容易である。

ステップＳ５０３では、トーンカーブを用いた輝度補正処理を行う。これには、各入力輝度に対する出力輝度データのルックアップテーブルを用いる。ステップＳ５０４では、トーンカーブを用いた輝度補正処理に伴う色調整処理を行う。これは、ステップＳ５０２と同様の処理を行えば良い。また、ステップＳ５０２とステップＳ５０４を合わせて、輝度低周波成分を用いた輝度補正処理及びトーンカーブを用いた補正処理による輝度値の変更にしたがって、最後に色調整処理を行うようにしても良い。

続いて、図８（ｂ）のステップＳ３１１における補正量の算出処理の詳細について説明する。この算出処理のフローチャートを図１１（ｂ）に示す。

ステップＳ６０１では、輝度低周波成分画像を用いた補正の補正量の算出を行う。本実施形態では、輝度低周波成分検出部で生成した、周波数帯域の異なる３つの輝度低周波成分画像を用いる。また、これらの複数の輝度低周波成分画像による補正後の画素値を算出し、それらを重み付け加算して最終的な補正画像を得る。

式（２）で説明した画像データのある輝度低周波成分画素Ｆｎ（ｘ，ｙ）＊Ｙ（ｘ，ｙ）を以後、Ｌｎ（ｘ，ｙ）として説明する。また、本実施形態では３つの輝度低周波成分画像のうち、最も高周波成分のものをＬＨ（ｘ，ｙ）、最も低周波成分のものをＬＬ（ｘ，ｙ）、残りの中間的な周波数成分のものをＬＭ（ｘ，ｙ）とする。

後述の式（３）から明らかなように、本ステップでの補正処理は注目画素の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）だけでなく、その輝度低周波成分ＬＨ（ｘ，ｙ）、ＬＭ（ｘ，ｙ）、ＬＬ（ｘ，ｙ）があって初めて補正後の画素値が決定する。しかしながら、ステップＳ３１０で求めた補正量の目標値は、注目画素の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）のみに対する目標値であるので、注目画素の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）のみを用いた補正、すなわちトーンカーブによる補正と近似して補正量の算出を行う。

本実施形態では、撮影に先立ち、ユーザが輝度低周波成分を用いた補正の有無を設定できるようになっている。図１２（ａ）はそのユーザインタフェースの一例であり制御部４１がその動作を制御する。カメラが備える第２の表示器６４に表示される設定画面において、階調補正の選択項目として「する」、「しない」が表示される。ユーザは所定の操作部材を操作して項目を選択する。なお、「しない」を選択した場合は、輝度低周波成分を用いた補正の割合は“０”になる。

撮影開始後においては、読み出された補正テーブルと撮影画像より決定した補正の目標値のルックアップテーブルの関係から、輝度低周波成分を用いた補正の補正量のルックアップテーブル（図１０（ｃ）の曲線９２に対応）が生成される。補正テーブルは補正の絶対量を決めるものであるため、このルックアップテーブルの値が目標値の補正量を超えてしまうことがある。そのような場合は、補正量算出部は目標値の補正量を輝度低周波成分を用いた補正の補正量になるようルックアップテーブルを調整する。

ステップＳ６０２では、補正量算出部はトーンカーブによる補正量の算出を行う。ここでは、先に求めた輝度低周波成分を用いた補正とトーンカーブによる補正とを合わせて、先に求めた補正量の目標値となるように、トーンカーブによる補正量を算出する。輝度低周波成分を用いた補正は輝度低周波成分ＬＨ（ｘ，ｙ）、ＬＭ（ｘ，ｙ）、ＬＬ（ｘ，ｙ）を用いているため、補正結果として同じ輝度レベルになる画素の補正前の輝度値は様々である。したがって、注目画素の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）のみを用いた補正、すなわちトーンカーブによる補正と近似して、トーンカーブ補正の補正量を算出する。

トーンカーブ補正の補正量、すなわち、ある入力値に対する出力値を求めるには、輝度低周波成分を用いた補正の出力値がこの入力値となる輝度低周波成分を用いた補正の入力値を求め、この入力値に対する補正量の目標値を算出すれば良い。図１０（ｃ）にその算出例を示す。図１０（ｃ）の９１は、補正の目標値を示す曲線、９２は輝度低周波成分を用いた補正量を示す曲線であり、それぞれ入力輝度値に対する出力輝度値のデータを持つ離散的なルックアップテーブルで構成される。

トーンカーブ補正のルックアップテーブルは、“入力値（α）に対する輝度低周波成分を用いた補正の出力値（β）”を入力値（β）とした時に、“入力値（α）に対する補正量の目標値（γ）”が出力値（γ）となっていれば良い。図１０（ｃ）において、値α１及びβ１に対応するγ１と、値α２及びβ２に対応するγ２が、それぞれ、トーンカーブ補正のルックアップテーブルを構成する。ここで、輝度低周波成分を用いた補正及び補正量の目標値はとびとびの値を持つルックアップテーブルであるので、線形補間によりデータを補間して各値の算出を行う。

この処理のフローチャートを図１３に示す。ステップＳ７０１では、トーンカーブ補正の入力輝度値と輝度低周波成分を用いた補正のルックアップテーブルの入力輝度値を、画像が取り得る最小輝度値（例えば０）に初期化する。

ステップＳ７０２では、トーンカーブ補正の入力輝度値と、輝度低周波成分を用いた補正の入力輝度値に対する出力輝度値を比較する。前者の方が大きい場合（ステップ７０２でＮｏ）は、ステップＳ７０４で輝度低周波成分を用いた補正の入力輝度値を次の輝度値に置き換えて、ステップＳ７０２に進む。後者の方が大きいまたは前者と後者が同じである場合（ステップ７０２でＹｅｓ）は、ステップＳ７０３で、下記の線形補間を用いた式（３）によりトーンカーブ補正の出力輝度値Ｙ［ｉ］を決定する。

Ｙ[i]＝｛Ｙ１[j]×（ｉ−Ｙ２[j-1]＋Ｙ１[j-1]×（Ｙ２[j]−ｉ））｝／（Ｙ２[j]−Ｙ２[j-1]） …（３）
但し、ｉはトーンカーブ補正の入力輝度値、ｊは輝度低周波成分を用いた補正の入力輝度値である。また、Ｙ１［ｉ］は入力輝度値ｉに対する補正の目標輝度値であり、Ｙ２［ｉ］は入力輝度値ｉに対する輝度低周波成分を用いた補正の出力輝度値である。

ステップＳ７０５では、トーンカーブ補正の入力輝度値が、画像が取り得る最大輝度値（たとえば２５５）まで終了したかどうかを判定する。最大輝度値でなければ、続くステップＳ７０６で、トーンカーブ補正の入力輝度値を次の輝度値に置き換えてステップＳ７０２に進み、最大輝度値であれば処理を終了する。以上の処理により、トーンカーブ補正のためのルックアップテーブルを作成することができる。

本実施形態では、まず輝度低周波成分を用いた補正の補正量を決定し、目標値の補正量に対する残りの補正量をトーンカーブ補正により補正するように、トーンカーブ補正の補正量を算出した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、先にトーンカーブ補正の補正量を決定し、目標値の補正量に対する残りの補正量を輝度低周波成分を用いて補正するように、輝度低周波成分を用いた補正の補正量を算出しても良い。この場合も、輝度低周波成分を用いた補正を、注目画素の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）のみを用いた補正と近似すれば、輝度低周波成分を用いた補正とトーンカーブ補正は同等の処理と見なせるので、本実施形態と同様の処理を行えば良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、撮影画像の階調補正を行う際に、撮影画像から主被写体の情報及び撮影画像のヒストグラムの情報を取得し、これら情報に基づき撮影画像の階調補正の目標値を算出した。そして、輝度低周波成分を用いた補正とトーンカーブ補正による階調補正のそれぞれの補正量を算出し、輝度低周波成分を用いた補正とトーンカーブ補正により画像の階調補正を行うようにした。このような補正を行うことにより、明るさ及びコントラストが良好である画像補正結果を得ることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、単に階調補正機能の「入」／「切」のみの切替えに応じて露出演算値の弱め量（弱める程度）を決定したが、階調補正の補正レベル（補正の強度）を設定（強度設定）できる場合、その補正レベルに応じて弱め量を変化させる方法でも良い。例えば、階調補正の補正レベルが強いほど弱め量を大きくする、すなわち、階調補正を行う強度が強いほど露出補正値αが小さくなるように補正すればよい。

本実施形態では、図１２（ｂ）のユーザインタフェースの一例のように、階調補正の補正レベルを、「強」／「標準」／「弱」の３段階で切り替えることができる。ユーザの操作により補正の強さを決めることができるようにすることで、コントラストの強さに係わるユーザの画質の好みに応じて輝度低周波成分を用いた補正の補正量とトーンカーブ補正の補正量を容易に決めることができる。

この場合、補正レベルに応じて撮像時の露出演算値の弱め量も変化させる必要があり、ステップＳ１８１で算出したリミッター値（最大補正弱め量）を、図１４（ａ）のフローチャートによって調節する。

ステップＳ８０１、Ｓ８０２では、階調補正機能「入」時、階調補正の補正レベル設定に応じて分岐する。ステップＳ８０３、Ｓ８０４、Ｓ８０５では、図１４（ｂ）の一例のような、ＲＯＭ等に予め設定された補正レベルに応じたリミッター弱め量のテーブルによって、リミッター値Ｌｉｍを変化させる。

ステップＳ８０６では、露出補正の弱め量の係数Ｇを決定する。係数Ｇは、高輝度補正値γおよび露出補正値αの差（γ−α）がリミッター値より大きい場合（Ｌｉｍ＜γ−α）はＧ＝Ｌｉｍとし、（γ−α）とリミッター値の関係が０＜γ−α≦Ｌｉｍの場合はＧ＝γ−αとし、（γ−α）がγ−α≦０の場合はＧ＝０とする。

ステップＳ８０７では、露出演算値を決定する。ステップＳ１５６までで演算した被写体の輝度値Ｅｅ＝Ｅａ（γ）+αに、ステップＳ８０６で決定した弱め量の係数Ｇを加算して、露出制御用の被写体輝度値Ｅｅ＝Ｅａ−（γ−α−Ｇ）を決定する。

つまり、第１の実施形態に対して、図５（ｂ）の部分が、図１４（ａ）、（ｂ）で示した処理に置き換わり、他の構成は同一となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (4)

1. 被写体像を撮像する撮像手段と、
   撮影画面内を複数の領域に分割し、該複数の領域でそれぞれ測光を行う測光手段と、
   前記測光手段の前記複数の領域で測光された測光値に基づいて、前記撮像手段の露出量を補正するための露出補正値を演算する演算手段と、
   前記撮像手段により得られる画像信号に対して階調補正を行う階調補正手段と、
   前記階調補正手段により前記画像信号の階調補正を行うか否かを設定する設定手段と、
   前記設定手段により前記階調補正手段により前記画像信号の階調補正を行うように設定された場合に、階調補正を行わないように設定された場合よりも前記演算手段により演算された露出補正値が小さくなるように該露出補正値を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記階調補正手段による前記画像信号の階調補正を行う強度を設定する強度設定手段をさらに備え、前記補正手段は、前記強度設定手段により設定された階調補正を行う強度が強いほど前記演算手段により演算された露出補正値が小さくなるように該露出補正値を補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正手段は、前記撮像手段の撮像感度が低いほど前記演算手段により演算された前記露出補正値が小さくなるように該露出補正値を補正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。
4. 被写体像を撮像する撮像手段と、撮影画面内を複数の領域に分割し、該複数の領域でそれぞれ測光を行う測光手段と、有する撮像装置の制御方法であって、
   前記測光手段の前記複数の領域で測光された測光値に基づいて、前記撮像手段の露出量を補正するための露出補正値を演算する演算ステップと、
   前記撮像手段により得られる画像信号に対して階調補正を行う階調補正ステップと、
   前記階調補正ステップを行うか否かを設定する設定ステップと、
   前記設定ステップで前記階調補正ステップを行うように設定された場合に、前記階調補正ステップを行わないように設定された場合よりも前記演算ステップで演算された露出補正値が小さくなるように該露出補正値を補正する補正ステップと、
   を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。

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