JP2014098859A - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ストロボ撮影において、画素出力の飽和の内容に応じて飽和の抑制程度を最適化して、高品質な撮影画像を得ることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】ストロボ光を照射する発光部を予備発光させて撮像部により被写体を撮像して得られる画像を解析して、主要被写体の輝度を目標値にする場合における画像の各領域の輝度の推定値を算出する推定部と、推定値が画素の飽和限界値を超える飽和領域について、飽和量を算出する算出部と、飽和量に対して飽和領域の属性に応じた重み付けを行い、重み付け後の飽和量を算出する補正部と、重み付け後の飽和量に基づいて、撮像条件を変更する変更部と、変更された撮像条件にしたがって、発光部を本発光させて撮像部により被写体を撮像する制御部と、発光部を本発光させて得られる画像に対して階調変換処理を施して、主要被写体の輝度を目標値に一致させる階調変換部と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ストロボ光を照射して被写体を撮像する撮像装置および撮像方法に関する。

ストロボ撮影において、主要被写体の手前に他の被写体がある場合、主要被写体に対して適正な光量のストロボ光を照射すれば、手前の被写体に対しては光量オーバーとなり、撮像素子の画素出力が飽和するという問題がある。たとえば、テーブル越しの人物撮影においてテーブル上にコップがある場合、人物に対して適正な光量のストロボ光を照射すれば、コップに対しては光量オーバーとなり、撮影画像中のコップ部分が白飛びする。

この問題を解決するために、下記の特許文献１には、入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な撮像素子において、被写体の輝度範囲で撮像素子の出力信号が飽和しないように、線形領域と対数領域の境界となる変曲点を変更する技術が提案されている。この技術によれば、撮像素子の高輝度側のダイナミックレンジが拡大されるため、主要被写体の輝度を適正に維持しつつ、撮像素子の画素出力の飽和を抑制（低減）することができる。

ところで、画素出力が飽和する現象には、ガラスや鏡等の被写体からのストロボ光の正反射に起因するものがある。ガラスや鏡からのストロボ光の正反射に起因して飽和する画素の階調は、本来の被写体の階調ではないため、このような画素出力の飽和については、敢えて飽和を抑制する必要はない。

しかしながら、撮像素子の線形領域と対数領域の変曲点を変更する上記の技術では、画素出力の飽和が一律に抑制されるため、飽和を抑制する必要のない画素出力までも飽和を抑制してしまうという問題がある。ガラスや鏡からのストロボ光の正反射に起因する飽和を抑制してしまえば、撮影画像のノイズが顕著になる等の副作用が生じ、かえって画質が低下してしまい、好ましくない。

したがって、主要被写体の輝度を適正に維持しつつ画素出力の飽和を抑制するストロボ撮影において、画素出力の飽和の内容に応じて飽和の抑制程度を変更し、高品質な撮影画像を得ることが望まれている。

なお、下記の特許文献２には、ストロボ発光により画素出力が飽和すると判断される場合、ストロボ発光なしで再度撮影を行う技術が開示されている。しかしながら、この技術では、根本的な解決にはならず、高品質な撮影画像は得られない。

特開２００６−３３２９４４号公報 特開２０１０−２５８５５０号公報

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の目的は、主要被写体の輝度を適正に維持しつつ画素出力の飽和を抑制するストロボ撮影において、画素出力の飽和の内容に応じて飽和の抑制程度を最適化して、高品質な撮影画像を得ることができる撮像装置および撮像方法を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

本発明の撮像装置は、被写体に向けてストロボ光を照射する発光部と、前記被写体を撮像する撮像部と、前記発光部を予備発光させて前記撮像部により前記被写体を撮像して得られる画像を解析して、主要被写体の輝度を目標値にする場合における前記画像の各領域の輝度の推定値を算出する推定部と、前記推定部により算出された推定値が画素の飽和限界値を超える飽和領域について、当該飽和領域の飽和の程度を示す値である飽和量を前記飽和領域毎に算出する算出部と、前記算出部により算出された飽和量に対して、前記飽和領域の属性に応じた重み付けを行い、重み付け後の飽和量を算出する補正部と、前記補正部により算出された前記重み付け後の飽和量に基づいて、前記飽和量を減らすように撮像条件を変更する変更部と、前記変更部により変更された撮像条件にしたがって、前記発光部を本発光させて前記撮像部により前記被写体を撮像する制御部と、前記発光部を本発光させて前記撮像部により前記被写体を撮像して得られる画像に対して階調変換処理を施して、前記主要被写体の輝度を目標値に一致させる階調変換部と、を有する。

本発明の撮像方法は、被写体に向けてストロボ光を照射する発光部を予備発光させて撮像部により前記被写体を撮像するステップ（ａ）と、前記ステップ（ａ）において前記被写体を撮像して得られる画像を解析して、主要被写体の輝度を目標値にする場合における前記画像の各領域の輝度の推定値を算出するステップ（ｂ）と、前記ステップ（ｂ）において算出された推定値が画素の飽和限界値を超える飽和領域について、当該飽和領域の飽和の程度を示す値である飽和量を前記飽和領域毎に算出するステップ（ｃ）と、前記ステップ（ｃ）において算出された飽和量に対して、前記飽和領域の属性に応じた重み付けを行い、重み付け後の飽和量を算出するステップ（ｄ）と、前記ステップ（ｄ）において算出された前記重み付け後の飽和量に基づいて、前記飽和量を減らすように撮像条件を変更するステップ（ｅ）と、前記ステップ（ｅ）において変更された撮像条件にしたがって、前記発光部を本発光させて前記撮像部により前記被写体を撮像するステップ（ｆ）と、前記ステップ（ｆ）において前記被写体を撮像して得られる画像に対して階調変換処理を施して、前記主要被写体の輝度を目標値に一致させるステップ（ｇ）と、を有する。

本発明によれば、飽和領域の属性に応じて重み付けされた飽和量に基づいて撮像条件が変更され、飽和を抑制するように撮影が行われた後、主要被写体の輝度を目標値に一致させるように階調変換処理が行われるため、主要被写体の輝度を適正に維持しつつ画素出力の飽和を抑制するストロボ撮影において、画素出力の飽和の抑制程度が最適化され、高品質な撮影画像が得られる。

本発明の一実施形態に係るカメラの概略構成を示すブロック図である。 カメラにより実行される動作処理の手順を示すフローチャートである。 図２のステップＳ１０９に示される撮像処理の手順を示すフローチャートである。 飽和改善階調変換処理で使用される階調変換テーブルの特性を示す図である。 カメラのダイナミックレンジを示す図である。 カメラによる撮影画像の一例を示す図である。 飽和ブロックが抽出された撮影画像を示す図である。 飽和ブロックの撮影画像内の位置を説明するための図である。 本撮影により得られる撮影画像を示す図である。 変形例に係る撮像処理の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るカメラ１の概略構成を示すブロック図である。

図１に示すとおり、撮像装置としてのカメラ１は、撮像部１０、発光部２０、ＬＣＤ３０、操作部４０、記録メディア５０、および制御部６０を備える。

撮像部１０は、被写体を撮像する。撮像部１０は、被写体を結像する光学系１１と、光学系１１により結像された被写体を撮像するＣＭＯＳセンサ１２とから構成される。光学系１１は、ズーム用光学素子、絞り、およびフォーカス用光学素子から構成され、これらは、ドライバ１３，１４，１５を介して制御部６０により制御される。ＣＭＯＳセンサ１２は、ＴＧ（タイミングコントローラ）１６を介して制御部６０により制御される。

発光部２０は、被写体に向けてストロボ光を照射する。発光部２０は、ストロボ光を照射するストロボ発光部２１と、ストロボ発光部２１を制御するストロボ発光回路２２とから構成される。ストロボ発光部２１は、ストロボ発光回路２２を介して制御部６０により制御され、ストロボ発光量を調節することができる。

ＬＣＤ３０は、撮影画像や各種情報を表示する。ＬＣＤ３０は、カメラ１の筐体（不図示）の背面に設けられ、撮像部１０により被写体を撮像して得られる画像データに基づく画像を表示する。ＬＣＤ３０は、制御部６０により制御される。

操作部４０は、上下左右キー、電源スイッチ、モードダイアル等を備えており、各種指示の入力に使用される。

記録メディア５０は、画像データを記録する。記録メディア５０は、カメラ１に挿脱可能に設けられ、撮像部１０により被写体を撮像して得られる画像データを記録する。記録メディア５０への画像データの記録および記録メディア５０からの画像データの消去は、制御部６０により制御される。

制御部６０は、ＣＰＵ６１、ＶＲＡＭ６２、ＳＤＲＡＭ６３、ＥＥＰＲＯＭ６４、画像入力コントローラ６５、画像信号処理回路６６、圧縮処理回路６７、ＬＣＤドライバ６８、およびメディアコントローラ６９を有し、これらは、バスを介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ６１は、プログラムにしたがって上記各部の制御や各種の演算処理を行う。ＶＲＡＭ６２およびＳＤＲＡＭ６３は、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶する。ＥＥＰＲＯＭ６４は、各種プログラムや各種データを格納する。ＥＥＰＲＯＭ６４には、重み付け飽和量を算出するための飽和量算出プログラム、制御値（撮像条件）を決定するための制御値決定プログラム、露光を制御するための露光制御プログラム、ストロボ発光量を制御するための発光量制御プログラム、および階調変換テーブルを作成するための作成プログラムが格納されている。

画像入力コントローラ６５は、ＣＭＯＳセンサ１２からの出力信号を取り込んで、ＳＤＲＡＭ６３に書き込む。画像信号処理回路６６は、画像データの階調を変換する階調変換処理、ライブビュー画像データとプレ発光画像データとの画像差分データを算出する差分データ作成処理、および画素ブロックの輝度を算出する輝度情報算出処理を実行する。

圧縮処理回路６７は、画像データの圧縮処理を実行する。ＬＣＤドライバ６８は、ＬＣＤ３０を制御する。メディアコントローラ６９は、記録メディア５０に対する画像データの記録／消去を制御する。

また、ＣＰＵ６１は、ＥＥＰＲＯＭ６４に記憶されているプログラムを実行することによって、飽和量算出部、制御値決定部、露光制御部、ストロボ発光制御部、および階調再現処理テーブル作成部として機能する。ここで、飽和量算出部は、被写体のプレ発光画像データおよび飽和ブロックの属性に基づいて重み付け飽和量を算出する。制御値決定部は、撮像条件としての制御値を決定する。露光制御部は、ＣＭＯＳセンサ１２に対する露光を制御する。ストロボ発光制御部は、ストロボ発光部２１の発光量を制御する。階調再現処理テーブル作成部は、画像データの階調を変換するための階調変換テーブルを作成する。各部の具体的な処理内容については後述する。

なお、カメラ１は、上述した構成要素以外の構成要素を含んでいてもよく、あるいは、上述した構成要素のうちの一部が含まれていなくてもよい。

以上のとおり構成されるカメラ１によれば、被写体のストロボ撮影を行う際、主要被写体の輝度を目標値に維持しつつ、画素出力の飽和が抑制される。以下、図２〜図１０を参照して、カメラ１の動作について説明する。

図２は、カメラ１により実行される動作処理の手順を示すフローチャートである。

電源がオンされれば、カメラ１は、ＣＭＯＳセンサ１２を制御して露光を行い（ステップＳ１０１）、ライブビュー画像データを取得する（ステップＳ１０２）。

続いて、カメラ１は、ブロック別画素輝度を算出する（ステップＳ１０３）。具体的には、カメラ１は、４００×６００ドットの画素からなる画像データを横３０×縦２０の画素ブロックに分割し、画素ブロック毎に輝度値（画素値）の平均値を算出する。

続いて、カメラ１は、主要被写体を検出し（ステップＳ１０４）、ＡＥ制御を行う（ステップＳ１０５）。具体的には、カメラ１は、主要被写体（たとえば、人物の顔）を検出し、主要被写体の輝度が適正な明るさになるように、絞り値、露光時間、およびＩＳＯゲイン（ＩＳＯ感度）を制御する。

続いて、カメラ１は、画像データに対して階調変換処理を実行する（ステップＳ１０６）。具体的には、カメラ１は、画像データに対して階調変換処理を施し、画素に入射する光量に比例するＣＭＯＳセンサ１２の出力値を、人間の視覚に適合する特性（対数圧縮されたような特性）を有する出力値に変換する。本実施形態では、カメラ１は、階調変換テーブルを用いて１３ビットの輝度値を８ビットの輝度値に変換する。

続いて、カメラ１は、画像データに基づく画像を表示する（ステップＳ１０７）。具体的には、カメラ１は、ステップＳ１０６に示す処理で階調変換処理を施した画像データに基づく画像をＬＣＤ３０に表示する。

以上のとおり、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７に示す処理によれば、一定の時間間隔（たとえば、１／６０秒間隔）で露光および画像データの取得が行われ、画像データに基づく画像が、ライブビュー画像として、ＬＣＤ３０に表示される。なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７に示す処理自体は、一般的なリアルタイム画像表示処理であるため、詳細な説明は省略する。

続いて、カメラ１は、Ｓ２動作が検出されたか否かを判断する（ステップＳ１０８）。具体的には、カメラ１は、撮影者による本撮影動作が検出されたか否かを判断する。

Ｓ２動作が検出されていないと判断する場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、Ｓ２動作が検出されたと判断するまで、カメラ１は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７に示す処理を繰り返す。

一方、Ｓ２動作が検出されたと判断する場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、カメラ１は、撮像処理を実行し（ステップＳ１０９）、処理を終了する。具体的には、カメラ１は、プレ発光撮影を行って撮像条件を決定した後、本発光撮影を行う撮像処理を実行し、処理を終了する。

図３は、図２のステップＳ１０９に示される撮像処理の手順を示すフローチャートである。

まず、カメラ１は、プレ発光撮影を行い（ステップＳ２０１）、プレ発光画像データを取得する（ステップＳ２０２）。より具体的には、カメラ１は、最新のライブビュー画像データをＳＤＲＡＭ６３に保存した後、ストロボ発光部２１をプレ発光させて撮影を行い、プレ発光画像データを取得する。プレ発光は、ストロボ発光部２１のフル発光量の５％程度の発光量で行われる。

続いて、カメラ１は、画像差分データを算出する（ステップＳ２０３）。具体的には、カメラ１は、ＳＤＲＡＭ６３に保存した最新のライブビュー画像データと、ステップＳ２０２に示す処理で取得したプレ発光画像データとの差分から画像差分データを算出する。画像差分データの値は、ストロボ光値に相当する。

続いて、カメラ１は、主要被写体の輝度を算出する（ステップＳ２０４）。具体的には、カメラ１は、ＳＤＲＡＭ６３に保存した最新のライブビュー画像データおよびステップＳ２０３に示す処理で算出した画像差分データから、主要被写体領域の定常光値（平均値）およびストロボ光値（平均値）をそれぞれ算出する。

続いて、カメラ１は、ストロボ発光量を算出する（ステップＳ２０５）。具体的には、カメラ１は、本撮影時に主要被写体の輝度が目標値となるように、ステップＳ２０４に示す処理で算出した定常光値を目標値から差し引いた値を、ステップＳ２０４に示す処理で算出したストロボ光値で除算し、本撮影において必要なストロボ発光量を算出する。

続いて、カメラ１は、重み付け飽和量を算出する（ステップＳ２０６）。具体的には、まず、カメラ１は、ステップＳ２０５に示す処理で算出した本撮影時のストロボ発光量に基づいて、画素ブロック毎に、本撮影時の輝度の推定値を算出する。続いて、カメラ１は、本撮影時の輝度の推定値が画素の飽和限界値を超える画素ブロックを飽和ブロックとして、飽和ブロックの飽和の程度を示す値である飽和量（ＥＶ値：Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｖａｌｕｅ）を算出する。そして、カメラ１は、飽和ブロックの属性（飽和ブロックが主要被写体領域内か否か、飽和ブロックの撮影画像内の位置、飽和ブロックのサイズ）に応じて飽和量に重み付けを行い、重み付け飽和量を算出する。なお、ステップＳ２０６に示される重み付け飽和量算出処理についての詳細な説明は後述する。

続いて、カメラ１は、飽和改善ＡＥ制御を行う（ステップＳ２０７）。具体的には、カメラ１は、ステップＳ２０６に示す処理で算出した重み付け飽和量に基づいて、飽和量を抑制するようにＡＥ制御を行う。より具体的には、たとえば、ステップＳ２０６に示す処理で飽和ブロック毎に算出した重み付け飽和量の最大値が１ＥＶの場合、カメラ１は、通常よりも１ＥＶ分低い露光が行われるように撮像条件を変更し、ＡＥ制御を行う。たとえば、プレ発光撮影時に、絞り値Ｆ４、露光時間１／６０秒、ＩＳＯゲイン２００のＡＥ制御を行ったのに対し、本撮影では、絞り値および露光時間はそのままで、ＩＳＯゲイン１００のＡＥ制御を行う。なお、本実施形態とは異なり、撮像条件として、ＩＳＯゲイン２００を変更することなく、絞り値を５．６に変更してもよい。

続いて、カメラ１は、ストロボ発光露光を行い（ステップＳ２０８）、本露光画像データを取得する（ステップＳ２０９）。具体的には、カメラ１は、ステップＳ２０５に示す処理で算出したストロボ発光量でストロボ発光部２１を発光させ、ステップＳ２０７に示す処理で変更した撮像条件で被写体を撮像し、画像データを取得する。上述したとおり、本実施形態では、飽和量を抑制するように撮像条件が変更されているため、撮影画像は、その分だけ暗い画像となる。

続いて、カメラ１は、飽和改善階調変換処理を実行し（ステップＳ２１０）、処理を終了する。具体的には、カメラ１は、ステップＳ２０９に示す処理で取得した画像データに対して、主要被写体の輝度が目標値と一致するように、一般的な階調変換処理よりも被写体輝度の暗部〜中輝度部が明るめの階調変換処理を施す。

図４は、飽和改善階調変換処理で使用される階調変換テーブルの特性を示す図である。

図４の横軸は変換前の輝度値であり、縦軸は変換後の輝度値である。なお、図４では、比較例として、一般的な階調変換処理で使用される階調変換テーブルを破線で示す。

図４において実線で示すとおり、飽和改善階調変換処理で使用される階調変換テーブルは、一般的な階調変換テーブルよりも被写体輝度の暗部〜中輝度部が明るめの特性を有する。図４では、画素の飽和を抑制するために１ＥＶ分低い露光を行って得られた画像データに対応するように、階調変換テーブルは、被写体輝度の暗部〜中輝度部が１ＥＶ分明るくなる特性を有する。したがって、画素出力の飽和を抑制するために撮像条件を変更することにより暗くなった撮影画像の輝度が補償され、主要被写体の輝度が目標値に一致する。

図５は、カメラ１のダイナミックレンジを示す図である。

図５の横軸は被写体の輝度であり、縦軸は画素の出力である。なお、図５では、比較例として、一般的なカメラのダイナミックレンジを破線で示す。

図５において実線で示すとおり、一般的なカメラと比較して、本実施形態のカメラ１のダイナミックレンジは、高輝度側が１ＥＶ拡大されている。このような構成によれば、主要被写体の輝度を目標値に維持しつつ、画素出力の飽和を抑制することができる。

以下、図６〜図９を参照して、図３のステップＳ２０６に示される重み付け飽和量算出処理について詳細に説明する。

図６は、カメラ１による撮影画像の一例を示す図である。図６に示すとおり、以下では、主要被写体が１人の人物であり、人物の手前にテーブルおよび人物の後ろに鏡がある場面を例に挙げて説明する。

図６では、人物の顔を含む領域（４〜９行目Ｉ〜Ｌ列の４×６画素ブロック）が主要被写体領域として検出されている。なお、人物の顔を主要被写体として検出する技術は公知技術であるため、詳細な説明は省略する。また、以下では、説明を簡単にするため、定常光は少なく、ストロボ光がメイン光となる撮影環境を例に挙げて説明する。ライブビュー時およびプレ発光撮影時のＡＥ制御値も説明を簡単にするために、絞り値は開放のＦ４、露光時間は手振れ限界の１／６０秒、ＩＳＯゲインは２００で同一とする。

図６に示す撮影画像（撮影画面）において、人物の輝度を適正にしようとすれば、通常、人物の手前に存在するテーブルは光量オーバーになり、ＣＭＯＳセンサ１２の画素出力の飽和が発生する。また、人物の後ろに存在する鏡についても、ストロボ光の照射角度により、正反射による画素出力の飽和が発生する。

上述したとおり、本実施形態に係る撮像処理では、カメラ１は、まず、プレ発光撮影を行い、プレ発光撮影の結果から、主要被写体領域の輝度を目標値にする場合における各画素ブロックの輝度の推定値を算出する。そして、カメラ１は、画素出力の飽和が生じる画素ブロックを飽和ブロックとして抽出し、飽和ブロックの飽和の度合いを示す値である飽和量を算出する。

たとえば、主要被写体領域の輝度の目標値が１０２４であり、画素の飽和限界値が８１９１（＝目標値＋３ＥＶ）であるとする。ライブビュー画像データおよびプレ発光画像データから主要被写体領域の定常光値が４、ストロボ光値が１２８と算出された場合、カメラ１は、本撮影時の主要被写体領域の輝度を目標値１０２４に一致させるためのストロボ光量として、１０２４−４＝１０２０を算出する。そして、カメラ１は、本撮影時の発光量として、プレ発光撮影時の発光量の８倍（１０２０／１２８＝８）の発光量を算出する。

続いて、カメラ１は、一の画素ブロックの定常光値（たとえば、１３４）と、当該画素ブロックのストロボ光値（たとえば、２０３１）の８倍の光量との和（１３４＋２０３１×８＝１６３８２）を計算することにより、本撮影時における画素ブロックの輝度の推定値を算出する。そして、カメラ１は、輝度の推定値が飽和限界値８１９１を超える画素ブロックを飽和ブロックとして抽出し、飽和ブロックの飽和量を算出する。たとえば、飽和ブロックの輝度の推定値が１６３８２の場合、カメラ１は、飽和量として、Ｌｏｇ（１６３８２／８１９１）／Ｌｏｇ（２）＝１ＥＶを算出する。

図７は、飽和ブロックが抽出された撮影画像を示す図である。図７では、テーブル領域の一部に相当する画素ブロック（１７行目Ｅ〜Ｗ列、１８行目Ｄ〜Ｘ列、１９行目Ｃ〜Ｙ列、２０行目Ｂ〜Ｚ列）と鏡領域の一部に相当する画素ブロック（７行目Ｒ列）が飽和ブロックとして抽出され、飽和量が算出される。

そして、カメラ１は、これらの飽和ブロックの飽和量に対して、飽和ブロックの属性に応じた重み付けを行い、重み付け飽和量を算出する。重み付け飽和量は、下記（１）式に示すとおり、各飽和ブロックの飽和量に重み付け係数Ｋｐ，Ｋｓを乗算して算出される。

重み付け飽和量＝飽和量×Ｋｐ×Ｋｓ …（１）
ここで、Ｋｐは、飽和ブロックが主要被写体領域内か否か、かつ、飽和ブロックの撮影画像内の位置により定まる係数であり、Ｋｓは、飽和ブロックが主要被写体領域内か否か、かつ、飽和ブロックのサイズにより定まる係数である。

まず、飽和ブロックが主要被写体領域内か否か、かつ、飽和ブロックの画像内の位置により定まる重み付け係数Ｋｐについて説明する。

図８は、飽和ブロックの撮影画像内の位置を説明するための図である。本実施形態では、撮影画面が８つのゾーンに分割されており、８つのゾーンのどのゾーンに飽和ブロックが位置するか否か、および、飽和ブロックが主要被写体領域内（４×６画素ブロック）に位置するか否かに応じて異なる重み付け係数Ｋｐが選択される。飽和ブロックが主要被写体領域内か否か、および、飽和ブロックの撮影画像内の位置と重み付け係数Ｋｐとの関係を表１に示す。

表１に示すとおり、飽和ブロックが主要被写体領域内にある場合、飽和ブロックの撮影画像内の位置とは無関係に、係数Ｋｐ＝１に設定されている。主要被写体領域内に飽和ブロックがある場合、主要被写体領域外に飽和ブロックがある場合に比べ、飽和を抑制して階調を再現する必要性が高いため、主要被写体領域外に飽和ブロックがある場合に比べ、重み付け係数Ｋｐが大きく設定されている。

一方、飽和ブロックが、主要被写体領域内にない場合、撮影画像の端ほど画像全体の見え方に対する画質の影響が小さくなるため、撮影画像の中心からの距離が遠いほど重み付け係数Ｋｐが小さく設定されている。また、経験的に撮影画像の下側は上側よりも近距離である可能性が高く、ストロボ光による画素出力の飽和が発生し易いため、近距離の被写体へのストロボ発光による画素出力の飽和の抑制を重視し、撮影画像の上側よりも下側の重み付け係数Ｋｐが大きく設定されている。

次に、飽和ブロックが主要被写体領域内か否か、かつ、飽和ブロックのサイズにより定まる重み付け係数Ｋｓについて説明する。

カメラ１は、撮影画像中の隣接する飽和ブロックを１つの飽和領域としてグループ化する。本実施形態では、グループ化された飽和ブロックのサイズ、および、飽和ブロックが主要被写体領域内（４×６画素ブロック）に位置するか否かに応じて異なる係数Ｋｓが選択される。飽和ブロックが主要被写体領域内か否か、および、飽和ブロックのサイズＳと重み付け係数Ｋｓとの関係を表２に示す。

表２に示すとおり、グループ化された飽和ブロックのサイズＳが小さいほど画像全体の見え方に対する画質に与える影響が小さくなるため、重み付け係数Ｋｓは小さく設定されている。これは、飽和の抑制を重視しない正反射による飽和は、一部の方向の角度からの反射光によるものなのでその領域も小さくなる傾向にあり、逆に飽和の抑制を重視する近距離の被写体へのストロボ発光による飽和は近距離ほど被写体の撮影画像におけるサイズも大きくなる傾向にあることとも合致する。このような重み付けは、飽和を抑制する処理はＳＮ比を悪化させる副作用があるため、撮影画像全体の画質として飽和の抑制とＳＮ比の劣化の両方を考慮して画質の改善を図るものである。

たとえば、主要被写体領域外でゾーン５に位置し、かつ、領域サイズＳが２７ブロックである飽和ブロックについて、本撮影時の輝度の推定値が４００００である場合、飽和量は、下記（２）式により２．２９ＥＶと算出される。

飽和量＝Ｌｏｇ（４００００／８１９２）／Ｌｏｇ（２）＝２．２９ＥＶ …（２）
ここで、表１により、係数Ｋｐは、０．９５であり、係数Ｋｓは、表２に基づいて、下記（３）式により、１．０である。

Ｋｓ＝（２７−２）／２５＝１．０ …（３）
したがって、飽和ブロックの重み付け飽和量は、下記（４）式により、２．１８ＥＶと算出される。

重み付け飽和量＝２．２９×０．９５×１．０＝２．１８ＥＶ …（４）
以上のとおり、ゾーン５に位置する領域サイズＳが２７ブロックの飽和ブロックについては、飽和量２．２９ＥＶに対し、重み付け飽和量として２．１８ＥＶが算出される。

図７中の全飽和ブロックについて、重み付け飽和量を算出した結果を表３に示す。

表３に示すとおり、撮影画像中の複数の飽和ブロックについて、重み付け飽和量がそれぞれ算出される。本実施形態では、複数の重み付け飽和量のうち、最大の重み付け飽和量が本撮影時の最終的な抑制飽和量として算出される。表３では、１９行目Ｄ列〜Ｘ列の飽和ブロックについて算出された重み付け飽和量１．０ＥＶが最終的な抑制飽和量として算出される。

そして、上述したとおり、抑制飽和量１．０ＥＶに基づいて１ＥＶ分低い撮像条件で本撮影が行われ、得られた画像データに対して、主要被写体の輝度が目標値に一致するように暗部〜中輝度部が明るめの階調変換処理が実行される。

その結果、中央部４×６ブロックの主要被写体を適正な明るさに維持しつつ、ストロボ光による画素出力の飽和を抑制することができる。

図９は、本撮影により得られる撮影画像を示す図である。

図９に示すとおり、本撮影により得られる撮影画像では、画素出力の飽和が完全に解消されておらず、一部の画素ブロック（７行目Ｒ列および２０行目Ｃ列〜Ｙ列）については、画素出力の飽和が残存する。

本実施形態では、飽和の抑制程度が、飽和ブロックの属性（飽和状態）に基づいて決定されるため、撮影画像全体の見え方として最適な飽和抑制を実現することができる。具体的には、鏡等からのストロボ光の正反射に起因する飽和や撮影画像の端部の飽和を、これらの飽和が完全に解消されるまで改善せずに、飽和抑制量を減らして不用意にノイズ等の副作用が増加することを防止し、撮影画像全体の画質を向上させている。

以上のとおり、本実施形態によれば、飽和ブロックの属性に応じて重み付けされた飽和量に基づいて撮像条件が変更され、飽和を抑制するように撮影が行われた後、主要被写体の輝度を目標値に一致させるように階調変換処理が行われる。したがって、主要被写体の輝度を適正に維持しつつ画素出力の飽和を抑制するストロボ撮影において、画素出力の飽和の抑制程度が最適化され、高品質な撮影画像が得られる。

（変形例）
上述した実施形態では、本撮影時の撮像条件として、ＩＳＯゲインを変更した。しかしながら、本撮影時の撮像条件として、ストロボ発光量を変更してもよい。

図１０は、変形例に係る撮像処理の手順を示すフローチャートである。

図１０のステップＳ３０１〜Ｓ３０６に示す処理は、図３のステップＳ２０１〜Ｓ２０６に示す処理と同様であるため、説明は省略する。

ステップＳ３０６に示す処理で重み付け飽和量を算出すれば、カメラ１は、飽和改善ストロボ発光量を算出する（ステップＳ３０７）。たとえば、最終的な飽和抑制量が１ＥＶであり、主要被写体の輝度を目標値にするためのストロボ発光量がプレ発光撮影時のストロボ発光量の８倍である場合、カメラ１は、本撮影のストロボ発光量として１ＥＶ分低い４倍の発光量を算出する。

続いて、カメラ１は、ＡＥ制御を行う（ステップＳ３０８）。本変形例では、カメラ１は、プレ発光撮影時と同一の条件でＡＥ制御を行う。

続いて、カメラ１は、ストロボ発光露光を行い（ステップＳ３０９）、本露光画像データを取得する（ステップＳ３１０）。本変形例では、カメラ１は、ステップＳ３０７に示す処理で算出したストロボ発光量でストロボ発光部２１を発光させて撮影を行い、たとえば、１ＥＶ分暗い画像データを取得する。

そして、カメラ１は、飽和改善階調変換処理を実行し（ステップＳ３１１）、処理を終了する。本変形例では、主要被写体の輝度が目標値と一致するように、カメラ１は、ステップＳ３１０に示す処理で取得した画像データに対して、一般的な階調変換テーブルよりも被写体輝度の暗部〜中輝度部が明るめの階調変換テーブル（図４参照）を用いて、階調変換処理を施す。

以上のとおり、変形例に係る撮像処理によれば、主要被写体の輝度を適正に維持しつつ画素出力の飽和を抑制するストロボ撮影において、画素出力の飽和の抑制程度が最適化され、高品質な撮影画像が得られる。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。

たとえば、上述した実施形態では、主要被写体として、人物の顔が認識された。しかしながら、主要被写体は、人物の顔に限定されるものではなく、ユーザ操作により指定された被写体が主要被写体に設定されてもよい。あるいは、画像の中央部に位置する被写体が主要被写体に設定されてもよい。

また、上述した実施形態では、飽和ブロックが主要被写体領域内か否が、飽和ブロックの撮影画像内の位置、および飽和ブロックのサイズの３つの条件に基づいて、飽和量の重み付けが行われた。しかしながら、上記の３つの条件の中から選択される１つまたは２つの条件のみに基づいて、重み付けが行われてもよい。あるいは、上記の３つの条件以外の条件が付加されてもよい。

また、上述した実施形態では、複数の飽和ブロックの各重み付け飽和量のうち最大の重み付け飽和量が最終的な抑制飽和量として算出された。しかしながら、最終的な抑制飽和量は、最大の重み付け飽和量に限定されるものではなく、複数の重み付け飽和量の平均値であってもよい。

１ カメラ、
１０ 撮像部、
２０ 発光部、
３０ ＬＣＤ、
４０ 操作部、
５０ 記録メディア、
６０ 制御部。

Claims (10)

1. 被写体に向けてストロボ光を照射する発光部と、
   前記被写体を撮像する撮像部と、
   前記発光部を予備発光させて前記撮像部により前記被写体を撮像して得られる画像を解析して、主要被写体の輝度を目標値にする場合における前記画像の各領域の輝度の推定値を算出する推定部と、
   前記推定部により算出された推定値が画素の飽和限界値を超える飽和領域について、当該飽和領域の飽和の程度を示す値である飽和量を前記飽和領域毎に算出する算出部と、
   前記算出部により算出された飽和量に対して、前記飽和領域の属性に応じた重み付けを行い、重み付け後の飽和量を算出する補正部と、
   前記補正部により算出された前記重み付け後の飽和量に基づいて、前記飽和量を減らすように撮像条件を変更する変更部と、
   前記変更部により変更された撮像条件にしたがって、前記発光部を本発光させて前記撮像部により前記被写体を撮像する制御部と、
   前記発光部を本発光させて前記撮像部により前記被写体を撮像して得られる画像に対して階調変換処理を施して、前記主要被写体の輝度を目標値に一致させる階調変換部と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記補正部は、前記飽和領域の面積が小さいほど重み付けが小さくなるように前記重み付けを行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正部は、前記飽和領域の前記画像内における位置によって重み付けが異なるように前記重み付けを行う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. 前記補正部は、前記主要被写体の領域外の前記飽和領域よりも前記主要被写体の領域内の前記飽和領域の重み付けが大きくなるように前記重み付けを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記撮像条件は、絞り値、露光時間、ＩＳＯ感度、およびストロボ発光量の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 被写体に向けてストロボ光を照射する発光部を予備発光させて撮像部により前記被写体を撮像するステップ（ａ）と、
   前記ステップ（ａ）において前記被写体を撮像して得られる画像を解析して、主要被写体の輝度を目標値にする場合における前記画像の各領域の輝度の推定値を算出するステップ（ｂ）と、
   前記ステップ（ｂ）において算出された推定値が画素の飽和限界値を超える飽和領域について、当該飽和領域の飽和の程度を示す値である飽和量を前記飽和領域毎に算出するステップ（ｃ）と、
   前記ステップ（ｃ）において算出された飽和量に対して、前記飽和領域の属性に応じた重み付けを行い、重み付け後の飽和量を算出するステップ（ｄ）と、
   前記ステップ（ｄ）において算出された前記重み付け後の飽和量に基づいて、前記飽和量を減らすように撮像条件を変更するステップ（ｅ）と、
   前記ステップ（ｅ）において変更された撮像条件にしたがって、前記発光部を本発光させて前記撮像部により前記被写体を撮像するステップ（ｆ）と、
   前記ステップ（ｆ）において前記被写体を撮像して得られる画像に対して階調変換処理を施して、前記主要被写体の輝度を目標値に一致させるステップ（ｇ）と、
   を有することを特徴とする撮像方法。
7. 前記ステップ（ｄ）において、前記飽和領域の面積が小さいほど重み付けが小さくなるように前記重み付けが行われることを特徴とする請求項６に記載の撮像方法。
8. 前記ステップ（ｄ）において、前記飽和領域の前記画像内における位置によって重み付けが異なるように前記重み付けが行われることを特徴とする請求項６または７に記載の撮像方法。
9. 前記ステップ（ｄ）において、前記主要被写体の領域外の前記飽和領域よりも前記主要被写体の領域内の前記飽和領域の重み付けが大きくなるように前記重み付けが行われることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の撮像方法。
10. 前記撮像条件は、絞り値、露光時間、ＩＳＯ感度、およびストロボ発光量の少なくとも一つであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の撮像方法。