JP4028395B2

JP4028395B2 - デジタルカメラ

Info

Publication number: JP4028395B2
Application number: JP2003009805A
Authority: JP
Inventors: 学兵藤; 彰久山崎; 哲郎芦田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP2004222160A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆光シーン撮影時の露出補正機能を有するデジタルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ撮像素子等の固体撮像素子のダイナミックレンジは、一般に狭く、ハイコントラストの被写体を撮影する場合は、固体撮像素子の受光量がダイナミックレンジを超えて固体撮像素子の出力が飽和してしまい、被写体の情報が欠落する場合がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、相対的に高感度の第１の画像データ（以下、単に「高感度画像データ」と記述する場合もある。）と相対的に低感度の第２の画像データ（以下、単に「低感度画像データ」と記述する場合もある。）との合成処理を行うことにより、ダイナミックレンジの拡大を図る技術が提案されている（特許文献１、２参照）
【０００４】
特許文献１に記載された技術は、異なる露光条件、異なるゲイン制御の少なくとも何れか１つによって、標準的な明るさの被写体が適正レベルとなるようにして得た標準輝度映像信号（高感度画像データ）と、所定値より明るい被写体が適正レベルとなるようにして得た高輝度映像信号（低感度画像データ）を加算して、広ダイナミックレンジ映像信号を得るものである。そして、その際、高輝度映像信号のピーク値を検出し、このピーク値に基づき、標準輝度映像信号と高輝度映像信号にそれぞれ乗算する乗算係数を算出し、それぞれに乗算した後、加算するものである。
【０００５】
特許文献２に記載された技術は、被写界を撮像して該被写界を表わす高感度の映像信号及び低感度の映像信号を生成する撮像手段と、高感度の映像信号を第１の量子化分解能で量子化して、対応する高感度の映像信号データを出力する第１の信号変換手段と、低感度の映像信号を第１の量子化分解能より低い第２の量子化分解能で量子化して、対応する低感度の映像信号データを出力する第２の信号変換手段とを含み、高感度の映像信号データ及び対応する低感度の映像信号データを加算合成して、広いダイナミックレンジの映像信号を形成するものである。
【０００６】
一方、主要被写体に対して背景が非常に明るい逆光状態での撮影では、背景の明るさの影響で主要被写体の画像が暗い画像となる傾向がある。そのため、逆光状態であると判断される場合には、オーバー側に露出補正を行って撮影している（特許文献３、４参照）。
【０００７】
しかし、主要被写体に露出を合わせるために露出をオーバー側に補正すると、背景部分がオーバー露光となって白とびが生じやすいという問題がある。特に、広いダイナミックレンジの映像信号を形成することができないデジタルカメラにいては、この現象が顕著である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−９４８７０号公報
【特許文献２】
特開２００１−８１０４号公報
【特許文献３】
特開２００１−２４２５０４号公報
【特許文献４】
特開２００１−２４２５０４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、逆光シーンの撮影時に、適切な露出補正を行うことが可能なデジタルカメラを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のデジタルカメラは、逆光シーン撮影時の露出補正機能を有するデジタルカメラであって、撮像面を分割した複数の領域の測光値を得る分割測光部と、前記測光値に基づいて逆光シーンを判定する逆光判定部と、前記測光値に基づいて求めた画面の重み付け平均測光値、前記測光値の最大値、及び前記測光値の最大値に対する目標値に基づいて、露出補正量を求める露出補正部とを含み、前記目標値は、前記デジタルカメラが再現可能な輝度の範囲を、撮影時の露出設定の基準とする輝度値からの偏位によって示したものであり、前記露出補正部は、前記逆光判定部が逆光シーンであると判定した場合に、前記測光値の最大値と前記重み付け平均測光値の差と、前記目標値とを比較し、前記目標値が前記差より大の場合に、その差を露出補正量とするものである。
【００１１】
本発明のデジタルカメラは、前記露出補正部が、前記目標値が前記差より小の場合は、露出補正量を０とするものであるものを含む。
【００１２】
本発明のデジタルカメラは、前記露出補正部が、前記露出補正量を、撮影モードに応じて補正するものであるものを含む。
【００１３】
本発明のデジタルカメラは、前記目標値が、撮影シーンに応じて変更されるものを含む。
【００１４】
本発明のデジタルカメラは、前記目標値が、前記分割測光部による測光値の最大値と最小値との差に応じて変更されるものであるものを含む。
【００１５】
本発明のデジタルカメラは、前記目標値が、前記分割測光部による測光値の分布に応じて変更されるものであるものを含む。
【００１６】
本発明のデジタルカメラは、さらに、相対的に高感度の第１の画像データと相対的に低感度の第２の画像データとの合成処理を行って合成画像データを得る機能を有し、前記合成処理は、前記第２の画像データが示す被写体輝度の最大値と、前記第１の画像データがとり得る最大値が示す輝度値との比ｘと求める工程と、前記比ｘに基づいて、前記第２の画像データのガンマ補正パラメータ、及び前記合成処理パラメータを決定する工程と、前記ガンマ補正パラメータに基づいて前記第２の画像データを補正する工程と、前記合成処理パラメータに基づいて前記第１の画像データと前記第２の画像データとの合成処理を行う工程とを含んで実現されるものを含む。
【００１７】
本発明のデジタルカメラは、前記合成処理が、さらに、前記比ｘに基づいて、前記第２の画像データのガンマ補正パラメータを決定する工程と、前記ガンマ補正パラメータに基づいて前記第２の画像データを補正する工程とを含んで実現されるものを含む。
【００１８】
本発明のデジタルカメラは、前記合成処理が、さらに、前記比ｘに基づいて、合成画像データの彩度補正パラメータを決定する工程と、前記彩度補正パラメータに基づいて、前記合成画像データの彩度を補正する工程とを含んで実現されるものを含む。
【００１９】
本発明のデジタルカメラは、前記第１の画像データと前記第２の画像データが、感度の異なる光電変換部を有する撮像素子による撮像信号に基づいて取得されるものを含む。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態のデジタルカメラの概略構成を示す図である。図１１のデジタルカメラは、撮像部１、アナログ信号処理部２、Ａ／Ｄ変換部３、駆動部４、ストロボ５、デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１０、メディアインタフェース１１、記録メディア１２、操作部１３を含んで構成される。デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１０、及びメディアインタフェース１１は、システムバス２０に接続されている。
【００２１】
撮像部１は、撮影レンズ等の光学系及びＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子を含み、被写体の撮影を行うものであって、アナログの撮像信号を出力する。撮像部１で得られた撮像信号は、アナログ信号処理部２に送られ、所定のアナログ信号処理が施され、Ａ／Ｄ変換部３でデジタル信号に変換された後、いわゆるＲＡＷ画像データとしてデジタル信号処理部６に送られる。ＲＡＷ画像データは、撮像部１からの撮像信号の形式のままデジタル化したデジタル画像データである。
【００２２】
撮影に際しては、駆動部４を介して撮像部１が制御される。撮像素子として利用されるＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子は、半導体基板表面に行方向とこれに直交する列方向に配設された複数の光電変換領域（例えばフォトダイオード）を有し、入射光に対応して発生し、蓄積された信号電荷に基づいたアナログ電圧信号を出力するものである。固体撮像素子は、操作部１３の一部であるレリーズボタン（図示せず）の操作によるレリーズスイッチ（図示せず）オンを契機として、所定のタイミングで、駆動部４に含まれるタイミングジェネレータ（図１１ではＴＧと記載）からの駆動信号によって駆動される。駆動部４は、システム制御部９の制御に基づいて所定の駆動信号を出力するものであり、アナログ信号処理部２及びＡ／Ｄ変換部３に対する駆動信号も出力する。
【００２３】
撮像部１は、相対的に高感度の撮像信号と相対的に低感度の撮像信号を出力するものであり、撮像信号は、共にアナログ信号処理部２、Ａ／Ｄ変換部３を経てデジタル画像データに変換され、デジタル信号処理部６に送られる。撮像部１に含まれる撮像素子は、感度の異なる光電変換部を有するものである。感度の異なる光電変換部を有する撮像素子としては、特許文献２に示すように高感度撮像セルと低感度撮像セルを有する固体撮像素子を利用してもよいし、図１２に示すような固体撮像素子を用いてもよい。
【００２４】
図１２は、高感度撮像信号と低感度撮像信号を出力可能な固体撮像素子の概略構成を示す図である。図１２は、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子の部分拡大平面図であって、半導体基板表面に行方向（矢印Ｘで示す方向）とこれに直交する列方向（矢印Ｙで示す方向）に配設された複数の光電変換領域１１１〜１５７（図では一部のみに番号を付してある）、垂直転送部２０１〜２０８、水平転送部３００、及び出力部４００を含む。複数の光電変換領域１１１〜１５７の内の奇数列のものは、偶数列のものに対して光電変換領域同士の列方向ピッチの略１／２だけ列方向にずれており、また、奇数行の光電変換領域は、偶数行の光電変換領域対して光電変換領域同士の行方向ピッチの略１／２だけ行方向にずれて配置される。なお、図１２では、５行８列の光電変換領域を示してあるが、実際には、さらに多くの光電変換領域が設けられる。
【００２５】
光電変換領域１１１〜１５７は、入射光量に対応した信号電荷を発生し、蓄積するもので、例えばフォトダイオードである。光電変換領域１１１〜１５７は、相対的に広い受光面積を有する主領域ｍと相対的に狭い受光面積を有する副領域ｓに分割され（図１２では、光電変換領域１５１のみについて符号を付してある。）、それぞれ所定の分光感度の光に対応する信号電荷を発生し、蓄積する。図１２の固体撮像素子においては、赤（Ｒで示す。）、緑（Ｇで示す。）、又は青（Ｂで示す。）のフィルタ（図示せず）が、それぞれの光電変換領域１１１〜１５７の上方に設けられ、それぞれの色の光に対応する信号電荷を発生し、蓄積する。
【００２６】
垂直転送部２０１〜２０８は、光電変換領域１１１〜１５７からの信号電荷を読み出し、列方向に転送するものであり、光電変換領域１１１〜１５７の各列に対応してその側方に設けられる。列方向の転送は、主領域ｍの信号電荷と副領域ｓの信号電荷を、それぞれ独立に垂直転送部２０１〜２０８に読み出して行う。水平転送部３００は、複数の垂直転送部２０１〜２０８からの信号電荷が転送され、転送された信号電荷を行方向に転送するものである。出力部４００は、転送された信号電荷量に応じた電圧信号を出力するものである。
【００２７】
ストロボ５は、被写体の輝度が所定値以下の場合等に動作するものであり、システム制御部９によって制御される。
【００２８】
デジタル信号処理部６では、Ａ／Ｄ変換部３からのデジタル画像データに対して、操作部１３によって設定された動作モードに応じたデジタル信号処理を行うものである。デジタル信号処理部６が行う処理には、黒レベル補正処理（ＯＢ処理）、リニアマトリクス補正処理（撮像部からの原色信号に対して、撮像素子の光電変換特性に起因する混食成分を除去する補正を行う処理。ＲＢＧ入力に対する３×３のマトリクス演算による。）、ホワイトバランス調整処理（ゲイン調整）、ガンマ補正処理、画像合成処理、同時化処理、Ｙ／Ｃ変換処理等が含まれる。デジタル信号処理部６の画像合成処理については、後述する。
【００２９】
デジタル信号処理部６は、例えばＤＳＰで構成される。圧縮／伸張処理部７は、デジタル信号処理部６で得られたＹ／Ｃデータに対して圧縮処理を施すと共に、記録メディア１２から得られた圧縮画像データに対して伸張処理を施すものである。
【００３０】
表示部８は、例えばＬＣＤ表示装置を含んで構成され、撮影され、デジタル信号処理を経た画像データに基づく画像を表示する。記録メディアに記録された圧縮画像データを伸張処理して得た画像データに基づく画像の表示も行う。また、撮影時のスルー画像、デジタルカメラの各種状態、操作に関する情報の表示等も可能である。
【００３１】
内部メモリ１０は、例えばＤＲＡＭであり、デジタル信号処理部６、システム処理部９のワークメモリとして利用される他、記録メディアに１２に記録される撮影画像データを一時的に記憶するバッファメモリ、表示部８への表示画像データのバッファメモリとしても利用される。メディアインタフェース１１は、メモリカード等の記録メディア１２との間のデータの入出力を行うものである。
【００３２】
システム制御部９は、撮影動作を含むデジタルカメラ全体の制御を行う。システム制御部９は、具体的には所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成される。
【００３３】
操作部１３は、デジタルカメラ使用時の各種操作を行うもので、デジタルカメラの動作モード（撮影モード、再生モード等）、撮影時の撮影方法、撮影条件、設定等を行う。操作部１３によって設定される撮影条件には、撮影感度（ＩＳＯ感度）の設定、電子ズームの動作設定、ストロボの動作設定が含まれる。操作部１３は、それぞれの機能に対応する操作部材を設けてもよいが、表示部８の表示と連動して操作部材を共用してもよい。また、操作部１３には、撮影動作を起動するためのレリーズボタンも含まれる。
【００３４】
次に、撮影時の測光機能、及び測光値に基づく露出制御について、簡単に説明する。測光機能は、操作部１３に含まれるレリーズボタン（図示せず）の半押しを契機に実行される。具体的には、システム制御部９の制御により、撮像部１を予め定めた複数の露出値（例えば７ＥＶ、１１ＥＶ、１５ＥＶ）に設定して露光したときの、画像データに所定の演算を施こすことによって行われる。演算処理は、システム制御部６及びデジタル信号処理部６によって行われる。手順は、次の通りである。
【００３５】
（１）取り込んだ複数枚（この例では３枚）の画像データを、撮影画面の複数の分割領域（例えば６４分割）について、積算平均し、各領域の測光値Ｅｖｉ（ｉ＝０〜６３）を求める。測光値Ｅｖｉは、複数枚の積算演算データの内、オーバーフローもアンダーフローもしていない画像から得られたものを選択し、各色（ＲＧＢ）毎に積算した値に所定のホワイトバランスゲインを乗じ、さらにそれらを加算したものである。
（２）測光値Ｅｖｉに次の演算を施し、重み付け平均測光値ＥＶａ＝Σ（Ｅｖｉ×Ｗｉ）／ΣＷｉを演算する。ここで、Ｗｉは、予め定められた各領域の重みであり、中央部が大きく、周辺部が小さい値となっている。
【００３６】
撮影時の露出は、ここで求められた重み付け平均測光値ＥＶａに基づいて定められる。そして、定められた露出に基づいてシステム制御部９から、駆動部４を介して撮像部１の各パラメータが設定され、レリーズボタン（図示せず）の全押しによって、撮影信号の取り込み及び信号処理が開始される。
【００３７】
続いて、逆行シーンの検出、及び逆光シーン撮影時の露出補正について説明する。図１は、本発明の実施の形態のデジタルカメラにおける露出補正処理の概略フローを示す図である。ステップ１０１では、レリーズボタン（図示せず）の半押し時に求められた測光値Ｅｖｉを取り込む。
【００３８】
ステップ１０２では、測光値Ｅｖｉを利用して逆光シーン判別用のパラメータの演算を行う。ここでは、次の３つのパラメータを演算する。１つ目は、測光値Ｅｖｉの最大値ＥＶmaxと測光値Ｅｖｉの最小値ＥＶminの差ＥＶdiffである。差ＥＶdiffは、被写体の輝度レンジの大きさに対応し、逆光時には大きくなるので、逆光の判別に利用できる。２つ目は、重み付け平均測光値ＥＶａと周辺部分の測光値の平均値である周辺測光値ＥＶｂとの差である。このパラメータは、撮影画面の輝度分布を示し、負側になるほど逆光シーンと判断できる。３つ目は、測光値Ｅｖｉの最大値ＥＶmaxである。逆光シーンにおいては、最大値ＥＶmaxが大きくなるので、逆光シーンの判別に利用できる。
【００３９】
ステップ１０３では、ステップ１０２で得られたパラメータを利用して逆光シーンか否かの判別を行う。逆光シーンの判別は、これらのパラメータ大きさ及び組合せによって判別するのが好ましい。逆光シーンでない場合は、このまま終了する。
【００４０】
逆光シーンであると判別されると、ステップ１０４で、露出補正量を決定する。露出補正量は、重み付け平均測光値ＥＶａ、測光値の最大値ＥＶmax、及び測光値の最大値ＥＶmaxに対する目標値ＥＶｓに基づいて演算する。ここで、目標値ＥＶｓは、デジタルカメラが再現可能な輝度の範囲を、撮影時の露出設定の基準とする輝度値（重み付け平均測光値ＥＶａ等）からの偏位によって示したものである。
【００４１】
露出補正量ｄＥＶは、ｄＥＶ＝（ＥＶｓ−（ＥＶmax−ＥＶａ））Ｋの演算によって求める。ただし、ｄＥＶ＜０のときは、ｄＥＶ＝０とする。ここで、Ｋは、撮影モードに応じて変化する係数であり、通常の撮影時は、Ｋ＝１である。ストロボのオンオフ、ストロボの動作モード（日中シンクロモード等）等によって変化させることによって、露出補正量を補正できる。例えば、ストロボのオン時は、Ｋ＝０．７とする。
【００４２】
ステップ１０４で、露出補正量ｄＥＶが求められると、ステップ１０５で、通常の方法で求めた露出値（例えば、重み付け平均測光値ＥＶａを露出値とする。）を露出補正量ｄＥＶで補正し、最終露出ＥＶｏ（＝ＥＶａ−ｄＥＶ）として出力する。
【００４３】
次に、目標値ＥＶｓの決定方法について説明する。目標値ＥＶｓは、デジタルカメラが再現可能な輝度の範囲を、撮影時の露出設定の基準とする輝度値（重み付け平均測光値ＥＶａ等）からの偏位max_difで示したものであり、被写体の輝度レンジの大きさに対応するＥＶdiff（最大値ＥＶmaxと測光値Ｅｖｉの最小値ＥＶminの差）に応じて変化させる。図２に、ＥＶdiffに応じた目標値ＥＶｓ（＝max_dif）の設定例を示す。図２（ａ）は、偏位max_difとＥＶdiffとの関係を示したものであり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における変数ｌとＥＶmaxとの関係を示したものである。図２の、設定例によれば、目標値ＥＶｓ（＝max_dif）は、２＋（ＥＶdiff−４．５）×（４−２）／（７．５−４．５）×ｌである。
【００４４】
目標値ＥＶｓとなる偏位max_difは、輝度分布に応じてクリップされる。図３に、クリップ関数dif_clipの一例を示す。図３の横軸は、重み付け平均測光値ＥＶａと周辺測光値ＥＶｂとの差であるので、横軸の正方向が順光の輝度分布になり、負方向が逆光になっている。このような、クリップを行うと、ＥＶdiffが大きく、ＥＶmaxが大きくても、輝度分布が逆光側でない場合は、目標値ＥＶｓが大きくならない。したがって、過度な逆光補正を避けることができる。
【００４５】
このような露出補正が施されて得られた撮像信号は、Ａ／Ｄ変換部３でデジタル化され、デジタル信号処理部６に送られる。デジタル信号処理部６の機能を、画像合成処理を中心に説明する。図４は、デジタル信号処理部６の概略機能ブロック図である。デジタル信号処理部６は、ＯＢ（オプティカルブラック）処理部６１ａ、６１ｂ、ＬＭＴＸ（リニアマトリクス）６２ａ、６２ｂ、ＷＢ（ホワイトバランス）処理部６３ａ、６３ｂ、ガンマ補正部６４ａ、６４ｂ、合成ゲインＬＵＴ（ルックアップテーブル）６５、乗算部６６ａ、６６ｂ、加算部６７、リミッタ６８、同時化及びＹ／Ｃ処理部６９、ＣＭＴＸ（色差マトリクス）７０、合成レンジ演算部７１を含む。
【００４６】
ＯＢ処理部６１ａ、６１ｂは、画像データの黒レベルを補正するものであり、ＬＭＴＸ６２ａ、６２ｂは、例えば３×３のマトリクス演算を行うことにより、色相を調整するものである。ＷＢ処理部６３ａ、６３ｂは、ホワイトバランス補正用のゲインをそれぞれの色を示す画像データに乗算するものであり、ガンマ補正部６４ａ、６４ｂは、それぞれの画像データが所望のガンマ特性になるように入出力特性を変更するものである。
【００４７】
合成ゲインＬＵＴ６５は、高感度画像データと低感度画像データとを加算合成する際のそれぞれのゲインデータを高感度画像データに応じて出力するものである。出力するゲインデータは、合成レンジ演算部７１からの合成すべき輝度レンジ情報によって選択される。合成ゲインの求め方については、後述する。
【００４８】
デジタル処理部６に入力される高感度画像データHighは、ＯＢ処理部６１ａ、ＬＭＴＸ６２ａ、ＷＢ処理部６３ａ、ガンマ補正部６４ａによる処理を経て乗算部６６ａに入力される。また、同様に低感度画像データLowは、ＯＢ処理部６１ｂ、ＬＭＴＸ６２ｂ、ＷＢ処理部６３ｂ、ガンマ補正部６４ｂによる処理を経て、乗算部６６ｂに入力される。そして、それぞれ合成ゲインＬＵＴ６５からのゲインデータと乗算され、乗算結果は加算部６７で加算される。
【００４９】
加算部６７からの画像データは、リミッタ６８で予め定めたビット数（例えば８ビット）で表現できる範囲に収まるように制限され、同時化及びＹ／Ｃ処理部６９に入力される。同時化及びＹ／Ｃ処理部６９は、点順次のＲＧＢ信号を補間し、各撮像位置毎にＲＧＢ信号を求め、さらにＲＧＢ信号から輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂに変換する。そして、ＣＭＴＸ７０によって彩度補正を行い、合成画像データとして出力する。
【００５０】
積算処理部７１は、ＬＭＴＸ６２ｂを経た低感度画像データを積算するのものであり、具体的には、画像の全領域又は画像の周辺部を除く領域を１６×１６分割し、各分割領域における緑データＧを積算するものである。合成レンジ演算部７２は、画像合成を行う場合の合成レンジを求めるものである。合成レンジは、低感度画像データが示す被写体輝度の最大値と、高感度画像データがとり得る最大値が示す輝度値との比ｘを基に定められる。合成レンジの求め方については後述する。
【００５１】
合成レンジ演算部７２の出力は、合成ゲインＬＵＴ６５に送られ、合成レンジに応じたゲインデータを出力する。また、ガンマ補正部６４ｂに送られ、低感度画像データのガンマ補正特性が合成レンジに応じたものとなる。さらに、ＣＭＴＸ７０にも送られ、同時化及びＹ／Ｃ処理部６９で得られた色差データが、合成レンジに応じたゲインで補正され、出力される合成画像データの彩度が補正される。
【００５２】
なお、合成レンジ演算部７２からの合成レンジに基づく低感度画像データのガンマ特性の補正、及び彩度補正は必須ではなく、適宜省略してもよい。
【００５３】
図５に、撮影時の合成演算処理までのデジタル信号処理の概略シーケンスを示す。期間ｔ１において露光がされた後、期間ｔ２で高感度画像データの取り込みが行われる。期間ｔ３では、低感度画像データの取り込みと同時に高感度画像データに対する信号処理が行われる。ここでは、ホワイトバランスゲイン決定処理（ＡＷＢ）、キズ補正処理（キズ）、及び前処理が行われる。前処理には、ＯＢ処理、ＬＭＴＸ演算、ＷＢ処理、ガンマ補正処理が含まれる。
【００５４】
低感度画像データの取り込みが終了すると、期間ｔ４で合成レンジの演算処理が行われる。ここでの合成レンジの演算処理には、低感度画像データのＯＢ処理、ＬＭＴＸ演算、積算処理も含まれる。合成レンジが決定すると、期間ｔ５で低感度画像データの前処理（ＷＢ処理、ガンマ補正処理が含まれる）が行われる。そして、期間ｔ６で、ガンマ補正後の高感度画像データ及び低感度画像データの合成演算が行われる。
【００５５】
次いで、合成ゲインＬＵＴ６５に記憶されるゲインデータについて説明する。ゲインデータは、合成データdataを求める式（１）に基づいて作成される。
【００５６】
data＝[high＋MIN(high/th,1)×low]×MAX[(−lg×high/th)＋1,ｐ] （１）
ここで、
highは、ガンマ補正後の高感度画像データ
lowは、ガンマ補正後の低感度画像データ
thは、低感度画像データの加算比率を変更する閾値
ｐは、トータルゲイン
lgは、高感度画像データと低感度画像データの飽和出力の比に依存する値（例えば、飽和比が４：１とするとｐ＝０．２）である。
【００５７】
式（１）を展開し、
h_gain＝MAX[(−lg×high/th)＋1,ｐ] （２）
l_gain＝MAX[(−lg×high/th)＋1,ｐ]×MIN(high/th,1)＝h_gain×wl （３）
とすると、
data＝h_gain×high＋l_gain×low
となる。
【００５８】
h_gainは、高感度画像データ用のゲインであり、図６に示す特性を有する。また、l_gainは、低感度画像データ用のゲインであって、h_gain×wlであり、wlは、図７に示す特性を有する。
【００５９】
合成ゲインＬＵＴ６５には、上記式（２）及び（３）によって求められる高感度画像データ用のゲインh_gain、及び低感度画像データ用のゲインl_gainが、高感度画像データhighに対応するテーブル形式のデータとして記憶される。この記憶されるゲインデータは、合成レンジ演算部７２から出力される合成レンジに応じた数だけ記憶される。
【００６０】
続いて、合成レンジ演算部７２による合成レンジの求め方について説明する。まず、低感度画像データが示す被写体輝度の最大値と、高感度画像データがとり得る最大値が示す輝度値との比ｘを、積算処理部７１からの積算データに基づいて求める。積算データを積算画像数で除算した値は、被写体の分割領域毎のＧデータの平均値であり、被写体輝度は、Ｇデータの１．２５（８０／６４）倍と考えることができるので、その平均値の最大値Ｇmaxは、低感度画像データが示す被写体輝度の最大値に対応するものとなる。
【００６１】
今、図５に示すように、高感度画像データがとり得る最大値が４０９５、低感度画像データがとり得る最大値が１０２３、低感度画像データの輝度レンジが高感度画像データの輝度レンジに対して４００％、輝度が緑データＧの１．２５（８０／６４）倍であるとすると、低感度画像データが示す被写体輝度の最大値と、高感度画像データがとり得る最大値が示す輝度値との比ｘは、次の式（４）で表される。
【００６２】
ｘ＝Ｇmax×８０×４００／１０２３×６４（％）（４）
【００６３】
合成レンジ演算部７２は、このようにして求めた比ｘに基づいて合成レンジを求める。合成レンジは、例えば図９のように、比ｘの大きさによって決められる。
【００６４】
このように決定された合成レンジに基づいて、高感度画像データ及び低感度画像データに乗算するゲインデータが選択される。図１０に、合成画像データの合成レンジに応じた階調特性の一例を示す。図１０に示すように、合成レンジが大きくなる（被写体の輝度範囲が広くなる）につれて、合成画像データの再現範囲を広くすることができる。図１０の例は、低感度画像データのガンマ特性を変化させていない例を示しているが、合成レンジに応じて低感度画像データのガンマ特性をさらに好ましい階調特性にすることができる。
【００６５】
このように、撮影画像データに応じて合成パラメータや低感度画像のガンマ特性を変更して合成することにより、逆光シーン撮影時にオーバー露出とした場合でも、より好ましい画像を得ることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、逆光シーンの撮影時に、適切な露出補正を行うことが可能なデジタルカメラを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のデジタルカメラにおける露出補正処理の概略フローを示す図
【図２】測光値のレンジＥＶdiffに応じた目標値ＥＶｓ（＝max_dif）の設定例を示す図
【図３】偏位max_difを、輝度分布に応じてクリップするクリップ関数の一例を示す図
【図４】デジタル信号処理部の概略機能ブロック図
【図５】撮影時の合成演算処理までのデジタル信号処理の概略シーケンスを示す図
【図６】高感度画像データ用のゲインの特性を示す図
【図７】低感度画像データ用のゲインと高感度画像データ用ゲインの比wlの特性を示す図
【図８】高感度画像データと低感度画像データの関係の一例を示す図
【図９】低感度画像データが示す被写体輝度の最大値と、高感度画像データがとり得る最大値が示す輝度値との比ｘと合成レンジとの関係の一例を示す図
【図１０】合成レンジに応じて合成画像データの階調特性が変化する様子を示す図
【図１１】本発明の実施の形態のデジタルカメラの概略構成を示す図
【図１２】高感度撮像信号と低感度撮像信号を出力可能な固体撮像素子の概略構成を示す図
【符号の説明】
１・・・撮像部
２・・・アナログ信号処理部
３・・・Ａ／Ｄ変換部
４・・・駆動部
５・・・ストロボ
６・・・デジタル信号処理部
７・・・圧縮／伸張処理部
８・・・表示部
９・・・システム制御部
１０・・・内部メモリ
１１・・・メディアインタフェース
１２・・・記録メディア
１３・・・操作部
２０・・・システムバス
６１ａ、６１ｂ・・・ＯＢ（オプティカルブラック）処理部
６２ａ、６２ｂ・・・ＬＭＴＸ（リニアマトリクス）
６３ａ、６３ｂ・・・ＷＢ（ホワイトバランス）処理部
６４ａ、６４ｂ・・・ガンマ補正部
６５・・・合成ゲインＬＵＴ（ルックアップテーブル）
６６ａ、６６ｂ・・・乗算部
６７・・・加算部
６８・・・リミッタ
６９・・・同時化及びＹ／Ｃ処理部
７０・・・ＣＭＴＸ（色差マトリクス）
７１・・・積算処理部
７２・・・合成レンジ演算部

Claims

逆光シーン撮影時の露出補正機能を有するデジタルカメラであって、
撮像面を分割した複数の領域の測光値を得る分割測光部と、
前記測光値に基づいて逆光シーンを判定する逆光判定部と、
前記測光値に基づいて求めた画面の重み付け平均測光値、前記測光値の最大値、及び前記測光値の最大値に対する目標値に基づいて、露出補正量を求める露出補正部とを含み、
前記目標値は、前記デジタルカメラが再現可能な輝度の範囲を、撮影時の露出設定の基準とする輝度値からの偏位によって示したものであり、
前記露出補正部は、前記逆光判定部が逆光シーンであると判定した場合に、前記測光値の最大値と前記重み付け平均測光値の差と、前記目標値とを比較し、前記目標値が前記差より大の場合に、その差を露出補正量とするものであるデジタルカメラ。
請求項１記載のデジタルカメラであって、
前記露出補正部は、前記目標値が前記差より小の場合は、露出補正量を０とするものであるデジタルカメラ。
請求項１又は２記載のデジタルカメラであって、
前記露出補正部は、前記露出補正量を、撮影モードに応じて補正するものであるデジタルカメラ。
請求項１ないし３のいずれか１項記載のデジタルカメラであって、
前記目標値は、撮影シーンに応じて変更されるものであるデジタルカメラ。
請求項４記載のデジタルカメラであって、
前記目標値は、前記分割測光部による測光値の最大値と最小値との差に応じて変更されるものであるデジタルカメラ。
請求項４又は５記載のデジタルカメラであって、
前記目標値は、前記分割測光部による測光値の分布に応じて変更されるものであるデジタルカメラ。
請求項１ないし６のいずれか１項記載のデジタルカメラであって、
さらに、相対的に高感度の第１の画像データと相対的に低感度の第２の画像データとの合成処理を行って合成画像データを得る機能を有し、
前記合成処理は、
前記第２の画像データが示す被写体輝度の最大値と、前記第１の画像データがとり得る最大値が示す輝度値との比ｘと求める工程と、
前記比ｘに基づいて、前記第２の画像データのガンマ補正パラメータ、及び前記合成処理パラメータを決定する工程と、
前記ガンマ補正パラメータに基づいて前記第２の画像データを補正する工程と、
前記合成処理パラメータに基づいて前記第１の画像データと前記第２の画像データとの合成処理を行う工程とを含んで実現されるものであるデジタルカメラ。
請求項７記載のデジタルカメラであって、
前記合成処理は、
さらに、前記比ｘに基づいて、前記第２の画像データのガンマ補正パラメータを決定する工程と、
前記ガンマ補正パラメータに基づいて前記第２の画像データを補正する工程とを含んで実現されるものであるデジタルカメラ。
請求項７又は８記載のデジタルカメラであって、
前記合成処理は、
さらに、前記比ｘに基づいて、合成画像データの彩度補正パラメータを決定する工程と、
前記彩度補正パラメータに基づいて、前記合成画像データの彩度を補正する工程とを含んで実現されるものであるデジタルカメラ。
請求項７ないし９のいずれか１項記載のデジタルカメラであって、
前記第１の画像データと前記第２の画像データは、感度の異なる光電変換部を有する撮像素子による撮像信号に基づいて取得されるものであるデジタルカメラ。