JP4304628B2 - 撮像装置、撮像装置の制御方法、撮像装置の制御方法のプログラム、撮像装置の制御方法のプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、撮像装置の制御方法、撮像装置の制御方法のプログラム、撮像装置の制御方法のプログラムを記録した記録媒体に関し、例えば電子スチルカメラに適用することができる。本発明は、有彩色領域の輝度値に対して無彩色領域の輝度値が相違するに従って、無彩色領域の輝度値の変化に対応する制御量の変化が小さくなるように露光制御することにより、従来に比して一段と適切に露光制御することができるようにする。

従来、電子スチルカメラ等の撮像装置では、撮像結果から露光制御用の評価値を計算し、この評価値が所定の値になるように露光制御している。このような評価値の計算では、各画素の輝度値を１画面分累積加算して計算する方法、例えば特開平５−２９２３８９号公報に開示されているように、各画素の輝度値を領域に応じて重み付けした後、１画面分累積加算する方法等が知られている。

しかしながらこのような評価値を用いた露光制御では、例えば背景等に反射率の高い白い物体が存在すると、本来の被写体である人物等が暗く撮影され、またこれとは逆に背景等に反射率の低い黒い物体等が多く存在すると、人物等が明るく撮影され、これらにより適切に露光制御できない問題があった。
特開平５−２９２３８９号公報

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して一段と適切に露光制御することができる撮像装置、撮像装置の制御方法、撮像装置の制御方法のプログラム、撮像装置の制御方法のプログラムを記録した記録媒体を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため請求項１の発明は、撮像装置に適用して、撮像結果を出力する撮像手段と、前記撮像手段で取得された撮像結果に基づいて露光制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記撮像結果を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける振り分け手段と、前記撮像結果の輝度値に基づいて、前記撮像結果における被写体の明るさを示す評価値を計算する評価値計算手段と、前記評価値により制御量を計算して前記撮像手段を露光制御する露光制御手段とを有し、前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する。

また請求項２の発明は、撮像手段で取得された撮像結果に基づいて露光制御する撮像装置の制御方法に適用して、前記撮像結果を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける振り分けのステップと、前記撮像結果の輝度値に基づいて、前記撮像結果における被写体の明るさを示す評価値を計算する評価値計算のステップと、前記評価値により制御量を計算して前記撮像手段を露光制御する露光制御のステップとを有し、前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する。

また請求項８の発明は、演算処理手段の実行により撮像手段を制御する撮像装置の制御方法のプログラムに適用して、前記撮像結果を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける振り分けのステップと、前記撮像結果の輝度値に基づいて、前記撮像結果における被写体の明るさを示す評価値を計算する評価値計算のステップと、前記評価値により制御量を計算して前記撮像手段を露光制御する露光制御のステップとを有し、前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する。

また請求項９の発明は、演算処理手段の実行により撮像手段を制御する撮像装置の制御方法のプログラムを記録した記録媒体に適用して、前記制御方法のプログラムは、前記撮像結果を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける振り分けのステップと、前記撮像結果の輝度値に基づいて、前記撮像結果における被写体の明るさを示す評価値を計算する評価値計算のステップと、前記評価値により制御量を計算して前記撮像手段を露光制御する露光制御のステップとを有し、前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する。

請求項１の構成によれば、背景が白寄りの場合には、通常より白寄りに露光制御し、またこれとは逆に背景が黒寄りの場合には、通常より黒寄りに露光制御する。従って例えば背景等に白い物体が存在する場合に、本来の被写体である人物等が暗く撮影される状況を回避することができる。またこれとは逆に背景等に黒い物体が存在する場合に、人物等が明るく撮影される状況を回避することができ、従来に比して適切に露光制御することができる。

また請求項２、請求項８、請求項９の構成によれば、背景が白寄りの場合には、通常より白寄りに露光制御し、またこれとは逆に背景が黒寄りの場合には、通常より黒寄りに露光制御する。従って例えば背景等に白い物体が存在する場合に、本来の被写体である人物等が暗く撮影される状況を回避することができる。またこれとは逆に背景等に黒い物体が存在する場合に、人物等が明るく撮影される状況を回避することができ、従来に比して適切に露光制御することができる。

本発明によれば、例えば背景等に白い物体が存在する場合に、本来の被写体である人物等が暗く撮影される状況を回避することができ、またこれとは逆に背景等に黒い物体が存在する場合に、人物等が明るく撮影される状況を回避することができ、従来に比して適切に露光制御することができる。

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例に係る電子スチルカメラを示すブロック図である。この電子スチルカメラ１において、レンズ２は、ＣＣＤ固体撮像素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）３の撮像面に入射光を集光し、この撮像面に光学像を形成する。レンズ制御回路４は、メイン制御回路１３の制御により、このレンズ２の倍率、フォーカスを可変する。

アイリス５は、ＣＣＤ固体撮像素子３の撮像面にレンズ２から入射する入射光を制限する。アイリス制御回路６は、メイン制御回路１３の制御によりアイリス５を制御する。シャッタ７は、メイン制御回路１３の制御により、ＣＣＤ固体撮像素子３の撮像面に入射する入射光を遮光する。

タイミングジェネレータ（ＴＧ）８は、ＣＣＤ固体撮像素子３の動作に必要な各種タイミング信号を生成して出力する。ＣＣＤ固体撮像素子３は、撮像面に形成された光学像を光電変換処理してこの光学像の撮像結果を出力する。

アナログ信号処理回路９は、ＣＣＤ固体撮像素子３の出力信号を相関二重サンプリング処理、マトリックス演算処理し、さらにメイン制御回路１３から指示された利得で増幅して出力する。アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１０は、このアナログ信号処理回路９の出力信号をアナログディジタル変換処理し、撮像結果の画像データを出力する。

ディジタル信号処理回路１１は、アナログディジタル変換回路１０から出力される画像データを入力し、ガンマ補正処理、ホワイトバランス調整処理、ニー処理等して出力する。この電子スチルカメラ１は、このディジタル信号処理回路１１から出力される画像データをモニタ装置で表示し、さらにはこの画像データをデータ圧縮して記録媒体に記録する。またディジタル信号処理回路１１は、アナログディジタル変換回路１０から出力される画像データからフォーカス制御、露光制御、ホワイトバランス調整に必要な情報を取得してメイン制御回路１３に出力し、メイン制御回路１３は、これらの情報に基づいてレンズ制御回路４、アイリス制御回路６、シャッタ７、アナログ信号処理回路９、ディジタル信号処理回路１１の動作を制御して自動フォーカス制御、自動露光制御、自動ホワイトバランス調整の処理を実行する。

ここでメイン制御回路１３は、この電子スチルカメラ１の動作を制御するコンピュータであり、図示しないメモリに記録されたプログラムの実行により、ユーザーによる各部の操作に応動して全体の動作を制御する。なおこの実施例において、このメイン制御回路１３が実行するプログラムは、この電子スチルカメラ１に事前にインストールされて提供されるものの、この事前のインストールに代えて光ディスク、磁気ディスク、メモリカード等の各種記録媒体に記録して提供してもよく、さらにはインターネット等のネットワークを介したダウンロードにより提供してもよい。

すなわちメイン制御回路１３は、ユーザーが電源スイッチを操作して電源を立ち上げると動作を開始し、各部の動作を立ち上げ、ＣＣＤ固体撮像素子３で動画の撮像結果を取得する。またメイン制御回路１３は、自動フォーカス制御、自動露光制御、自動ホワイトバランス調整の処理を開始し、動画の撮像結果をアナログ信号処理回路９、ディジタル信号処理回路１１で処理してモニタ装置で表示する。またこの状態でユーザーがシャッタボタン１２を半押しすると、自動フォーカス制御、自動露光制御、自動ホワイトバランス調整の制御量を直前の制御量に固定し、さらにユーザーがシャッタボタン１２を全押しすると、シャッタ７、タイミングジェネレータ８を制御してＣＣＤ固体撮像素子３で静止画の撮像結果を取得する。またメイン制御回路１３は、この静止画の撮像結果を順次処理してモニタ装置で表示し、ユーザーの指示に応じてこの静止画の撮像結果を記録媒体に記録する。

電子スチルカメラ１において、メイン制御回路１３の自動露光制御は、ディジタル信号処理回路１１で輝度データ、赤色、緑色、青色の色データをそれぞれ検波し、これらの検波結果に基づいてメイン制御回路１３でアイリス５、ＣＣＤ固体撮像素子３の電荷蓄積時間、アナログ信号処理回路９の利得を制御して実行される。またこの検波の処理は、１画面を分割して設定された領域毎に、対応する画素値を平均値化して実行される。従って輝度データの検波結果は、各領域の平均輝度値である。

従ってこの実施例において、レンズ２、レンズ制御回路４、アイリス５、アイリス制御回路６、シャッタ７、ＣＣＤ固体撮像素子３、タイミングジェネレータ８、アナログ信号処理回路９は、メイン制御回路１３により露光制御されて撮像結果を取得する撮像手段を構成する。

図１は、このメイン制御回路１３の露光制御の処理手順を示すフローチャートである。メイン制御回路１３は、撮像結果の１フレーム毎に、この図１に示す処理手順を実行する。メイン制御回路１３は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、ＣＣＤ固体撮像素子３で１フレーム分の撮像結果を取得する。

また続くステップＳＰ３において、メイン制御回路１３は、ディジタル信号処理回路１１で輝度データ、赤色、緑色、青色の色データをそれぞれ検波し、これらの検波結果を取得する。なお以下において、これら赤色、緑色、青色の色データのように、色相を表現する信号を色相信号と呼ぶ。

続いてメイン制御回路１３は、ステップＳＰ４に移り、ディジタル信号処理回路１１から取得したホワイトバランス調整に必要な情報に基づいて、ホワイトバランス調整後の信号レベルとなるようにステップＳＰ３で取得した色データの検波結果を補正する。また続いてこれらの検波結果間の信号レベル比をしきい値で判定し、撮像結果に設定された各領域を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける。ここで、無彩色領域は、彩度がほぼ０の黒、白、灰色の領域であり、有彩色領域は、無彩色領域以外の領域である。

続いてメイン制御回路１３は、ステップＳＰ５において、有彩色領域を代表する領域として、有彩色領域の中から最も彩度の高い最高彩度領域Cmaxを検出する。ここでメイン制御回路１３は、各領域毎に、赤色の色データの検波結果の信号レベルＲ、緑色の色データの検波結果の信号レベルＧ、青色の色データの検波結果の信号レベルＢの２乗和（Ｒ²+Ｇ²+Ｂ²）又は加算値（Ｒ+Ｇ+Ｂ）を計算し、２乗和（Ｒ²+Ｇ²+Ｂ²）又は加算値（Ｒ+Ｇ+Ｂ）が最も大きな領域を検出して最高彩度領域Cmaxを検出する。

また続くステップＳＰ６において、メイン制御回路１３は、この最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yと、無彩色領域（M1、M2、M3、……）の１つの平均輝度値（M1 y）とを比較し、続くステップＳＰ７において、この比較結果に基づいて、無彩色領域M1の平均輝度値M1 yが、最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yより大きいか否か、又は無彩色領域M1の平均輝度値M1 yが、最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yより小さいか否か判断する。このステップＳＰ６の処理により、メイン制御回路１３は、最高彩度領域Cmaxを基準にして無彩色領域M1の明るさが白寄りか、黒寄りか判定する。なおここで最高彩度領域との比較に代えて、有彩色領域全体の平均輝度との比較により、白寄りか、黒寄りか判定してもよい。

ここで無彩色領域M1の平均輝度値M1 yが最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yより大きい場合、又は無彩色領域M1の平均輝度値M1 yが最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yより小さい場合、すなわち無彩色領域M1が白寄り、又は黒寄りの場合、メイン制御回路１３は、ステップＳＰ７で肯定結果が得られ、ステップＳＰ９に移る。

ここでメイン制御回路１３は、露光制御の制御量を補正する無彩色領域M1の補正係数K1を計算する。ここでこの実施例では、各領域で検出される平均輝度値を重み付け係数Mn wで重み付け加算して被写体の明るさを示す評価値を計算しており、このステップＳＰ９では、この重み付け係数Mn wを補正するための補正係数K1を計算する。

メイン制御回路１３は、無彩色領域M1が白寄りの場合、無彩色領域M1の平均輝度値M1 yが最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yと一致している場合に比して、撮像結果が白寄りとなるように補正係数K1を計算する。またこれとは逆に、無彩色領域M1が黒寄りの場合、無彩色領域M1の平均輝度値M1 yが最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yと一致している場合に比して、撮像結果が黒寄りとなるように補正係数K1を計算する。また白寄り、黒寄りの程度が大きくなればなる程、撮像結果が白寄り、黒寄りとなるように補正係数k1を計算する。

具体的に、図３に示すように、無彩色領域M1が白寄りの場合、メイン制御回路１３は、最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yを無彩色領域M1の平均輝度値M1 yで割り算した値Cmax y／M1 yを補正係数K1 whiteに設定する。またこれとは逆に、無彩色領域M1が黒寄りの場合、無彩色領域M1の平均輝度値M1 yを最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yで割り算した値M1 y／Cmax yを補正係数K1 blackに設定する。この補正係数K1の設定により、メイン制御回路１３は、最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yに対して、無彩色領域M1の平均輝度値M1 yが相違すればする程、値１から値が低下するように補正係数K1 white、K1 blackを生成する。

続いてメイン制御回路１３は、ステップＳＰ１０に移り、ステップＳＰ９で生成した補正係数K1を補正して、重み付け係数Mn wを補正する補正係数K2を生成する。ここでメイン制御回路１３は、ディジタル信号処理回路１１で検出される平均輝度値を１画面分、平均値化し、１画面の平均輝度値Yallを検出する。またこの１画面の平均輝度値Yallを所定のしきい値ｔ１、ｔ２で判定し、図４に示すように、平均輝度値Yallがしきい値ｔ２より大きい場合には、補正係数K2を補正係数K1の値に設定する。また平均輝度値Yallがしきい値ｔ１より小さい場合には、補正係数K2を値１に設定し、平均輝度値Yallがしきい値ｔ１からしきい値ｔ２の範囲では、平均輝度値Yallに比例して値１から補正係数K1の値に変化するように、補正係数K2を設定する。ここでしきい値ｔ１及びしきい値ｔ２は、画面が極端に暗い場合及び極端に明るい場合の判定基準である。なお平均輝度値Yallに代えて、最高彩度領域の平均輝度値Cmax yを用いて、補正係数K2を作成するようにしてもよい。

続いてメイン制御回路１３は、ステップＳＰ１１に移り、対応する無彩色領域の重み付け係数Mn wに、補正係数K2を乗算して重み付け係数Mn wの値を補正し、ステップＳＰ１２に移る。なおここでこの重み付け係数Mn wは、例えば重点測光、画面分割測光等の測光モードに応じて事前に設定された値が適用される。

これに対して無彩色領域M1の平均輝度値M1 yが、最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yと一致している場合、すなわち白寄りでも黒寄りでも無い場合、メイン制御回路１３は、ステップＳＰ７で否定結果が得られ、ステップＳＰ７から直接ステップＳＰ１２に移る。従ってメイン制御回路１３は、この場合、事前に設定された評価値検出用の重み付け係数Mn wを何ら操作することなく処理を終了する。

メイン制御回路１３は、このステップＳＰ１２において、全ての無彩色領域（M1、M2、M3、……）の処理を完了したか否か判断し、否定結果が得られると、ステップＳＰ６に戻って、次の無彩色領域（M2、M3、……）を処理する。

メイン制御回路１３は、撮像結果の無彩色領域毎に、ステップＳＰ６−ＳＰ７−ＳＰ９−ＳＰ１０−ＳＰ１１−ＳＰ１２の処理手順、又はステップＳＰ６−ＳＰ７−ＳＰ１２の処理手順を繰り返し、１画面分の平均輝度値Yallがしきい値ｔ１より大きい範囲である場合に、最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yから平均輝度値M1 yが相違する分だけ、無彩色領域（M1、M2、M3、……）の重み付け係数Mn wを低減させる。

また全ての無彩色領域の処理を完了すると、メイン制御回路１３は、ステップＳＰ１２で肯定結果が得られ、ステップＳＰ１２からステップＳＰ１３に移る。ここでメイン制御回路１３は、各領域の平均輝度値を重み付け係数Mn wで重み付けした後、制御目標値との差分値を計算し、この差分値を１画面で加算し、制御目標値を基準にして撮像結果の明るさを示す評価値を計算する。またこの評価値が０になるように制御量を計算し、この計算した制御量でアイリス５、ＣＣＤ固体撮像素子３の電荷蓄積時間、アナログ信号処理回路９の利得を制御し、ステップＳＰ１４に移ってこの処理手順を終了する。

この図１に示す処理手順の実行により、この実施例において、メイン制御回路１３は、重み付け係数Mn wの設定により、有彩色領域の輝度値に対して無彩色領域の輝度値が相違するに従って、無彩色領域の輝度値の変化に対応する制御量の変化が小さくなるように制御量を計算して露光制御の処理を実行する。

（２）実施例の動作
以上の構成において、この電子スチルカメラ１では（図２）、ＣＣＤ固体撮像素子３の撮像面に形成された光学像が光電変換処理されて動画の撮像結果が得られ、この動画の撮像結果がアナログ信号処理回路９、アナログディジタル変換回路１０、ディジタル信号処理回路１１で順次処理され、モニタ装置で表示される。またディジタル信号処理回路１１で、フォーカス制御、露光制御、ホワイトバランス調整に必要な情報が取得され、これらの情報に基づいたメイン制御回路１３の制御により自動フォーカス制御、自動露光制御、自動ホワイトバランス調整の処理が実行される。

電子スチルカメラ１では、この状態で、ユーザーがシャッタボタン１２を半押しすると、フォーカス制御、露光制御、ホワイトバランス調整の制御量が直前の制御量に固定される。さらにユーザーがシャッタボタン１２を全押しすると、それまでの動画に代えて静止画の撮像結果がＣＣＤ固体撮像素子３で取得され、この静止画の撮像結果がアナログ信号処理回路９、アナログディジタル変換回路１０、ディジタル信号処理回路１１で順次処理されて記録媒体に記録される。

従ってこの電子スチルカメラ１では、モニタ装置で表示された動画を目視して撮像結果を確認している段階で、露光制御等の処理が実行されて最適な撮影の条件に設定され、この最適な撮影の条件で静止画の撮像結果が取得されて記録媒体に記録される。

この電子スチルカメラ１では、この動画を撮影している段階で、撮像結果を分割して形成された領域毎に、平均輝度値がディジタル信号処理回路１１で検出される。また測光モードに応じた重み付け係数Mn wで各平均輝度値が重み付けされて処理され、制御目標値を基準にして被写体の明るさを示す評価値が計算される。電子スチルカメラ１では、この評価値により制御量が設定される。またこの制御量でアイリス５、ＣＣＤ固体撮像素子３の電荷蓄積時間、アナログ信号処理回路９の利得が制御され、露光制御の処理が実行されて適切な明るさで所望する被写体を撮影することができる。

しかしながら実際の撮影現場では、例えば背景等に反射率の高い白い物体が存在する場合もある。またこれとは逆に、背景等に反射率の低い黒い物体等が多く存在する場合もある。この場合、単に重み付け係数で各領域の平均輝度値を重み付けして計算される評価値は、背景の明るさに追従して変化することになる。従って何ら対応策を講じない場合、背景等に反射率の高い白い物体が存在する場合には、本来の被写体が暗く撮影され、またこれとは逆に背景等に反射率の低い黒い物体が存在する場合には、本来の被写体が明るく撮影されてしまうことになる。

そこで電子スチルカメラ１では（図２）、ディジタル信号処理回路１１で、各領域毎に、赤色、緑色、青色の色データが平均値化され、この平均値の比率がメイン制御回路１３で判定され、各領域が無彩色領域と有彩色領域とに振り分けられる。また有彩色領域を代表する領域の輝度値を基準にして、各無彩色領域の輝度値が判定され、有彩色領域の輝度値に対して無彩色領域の輝度値が相違するに従って、無彩色領域の輝度値の変化に対応する制御量の変化が小さくなるように制御量が計算されて露光制御される。

具体的に、この電子スチルカメラ１では、有彩色領域を代表する領域の輝度値に対して輝度値が大きく変化するに従って、値１から値が低下する補正係数K1が生成される（図３）。また画面全体の明るさYallが明るくなるに従って、値１から補正係数K1の値となるように、補正係数K2が生成され（図４）、この補正係数K2で重み付け係数Mn wが補正されて評価値が計算される。

その結果、この電子スチルカメラ１では、無彩色領域M1が白寄りの場合、単に重み付け係数で各領域の平均輝度値を重み付け加算して評価値を計算する場合に比して、被写体が白寄りとなるように露光制御される。またこれとは逆に、無彩色領域M1が黒寄りの場合、単に重み付け係数で各領域の平均輝度値を重み付け加算して評価値を計算する場合に比して、被写体が黒寄りとなるように露光制御される。従って電子スチルカメラ１では、背景等によって、本来の被写体が明るく撮影されたり、暗く撮影されたりすることを防止して、本来の被写体を適切な明るさで撮影することができる。

より具体的に、この電子スチルカメラ１では、撮像結果が極端に暗い場合を除いて、背景等に反射率の高い白い物体が存在する場合には、この白い物体により評価値が著しく増大しないように、またこれとは逆に、背景等に反射率の低い黒い物体が存在する場合には、この黒い物体により評価値が著しく低下しないように、重み付け係数が補正係数で補正され、これにより本来の被写体を適切な明るさで撮影することができる。

また電子スチルカメラ１では、有彩色領域を代表する領域の輝度値に対して輝度値が大きく変化するに従って、値１から値が低下する補正係数K1を生成して重み付け係数Mn wが補正される。また、画面全体の明るさYallが明るくなるに従って、値１から補正係数K1の値となるように、補正係数K2が生成され、この補正係数K2で重み付け係数Mn wが補正されて評価値が計算される。これらの補正係数K1、K2の設定により、画面全体の明るさYallが暗い場合には、何ら重み付け係数Mn wを補正することなく、評価値が計算されて露光制御の処理が実行される。

ここで輝度レベルが低い場合には、各色データの画素値も小さく、画素値の比率を判定して無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける場合には、誤って領域を振り分ける場合もある。そこでこの電子スチルカメラ１では、画面全体の明るさYallが暗い場合には、何ら重み付け係数Mn wを補正することなく評価値を計算し、無彩色領域と有彩色領域とを誤って振り分けたことによる誤った露光制御を防止することができる。すなわちこのような補正係数K2の設定により、電子スチルカメラ１では、撮像結果の輝度値が一定値以下の場合には、有彩色領域の輝度値に対して無彩色領域の輝度値が変化しても、無彩色領域の輝度値の変化に対応する制御量の変化が変化しないように設定され、誤った露光制御を防止することができる。

また電子スチルカメラ１では、有彩色領域を代表する領域の輝度値に、有彩色領域の中から最も彩度の高い最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yが適用される。その結果、この電子スチルカメラ１では、高輝度の有彩色の被写体の背景に白い物体が存在する場合に、撮像素子のダイナミックレンジの上限でこの高い輝度の部分が飽和して白く撮影される、いわゆる白つぶれの状況を有効に回避することができる。

（３）実施例の効果
以上の構成によれば、有彩色領域の輝度値に対して無彩色領域の輝度値が相違するに従って、無彩色領域の輝度値の変化に対応する制御量の変化が小さくなるように露光制御することにより、従来に比して一段と適切に露光制御することができる。

より具体的には、有彩色領域の輝度値に対する無彩色領域の輝度値の相違に応じて、評価値の計算に使用する重み付け係数を設定するようにして、有彩色領域の輝度値に対して無彩色領域の輝度値が相違するに従って、無彩色領域の輝度値の変化に対応する制御量の変化が小さくなるようにして露光制御することにより、重み付け係数を処理して従来に比して一段と適切に露光制御することができる。

またこのとき、撮像結果の輝度値が一定値以下の場合には、有彩色領域の輝度値に対して無彩色領域の輝度値が変化しても、無彩色領域の輝度値の変化に対応する制御量の変化が変化しないように設定することにより、誤った露光制御を防止することができる。

また有彩色領域を代表する領域に、有彩色領域の中から最も彩度の高い最高彩度領域を適用することにより、いわゆる白つぶれの状況を有効に回避することができる。

図５は、図１との対比により本発明の実施例２に係る電子スチルカメラに適用されるメイン制御回路の処理手順を示すフローチャートである。この実施例の電子スチルカメラは、このメイン制御回路の処理手順が異なる点を除いて、実施例１について上述した電子スチルカメラ１と同一に構成され、これにより以下の説明では、図２の構成を流用して説明し、重複した説明は省略する。

メイン制御回路１３は、１フレーム毎に、この図５に示す処理手順を実行する。すなわちメイン制御回路１３は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ２１からステップＳＰ２２に移り、ＣＣＤ固体撮像素子３で１フレーム分の撮像結果を取得する。また続くステップＳＰ２３において、ディジタル信号処理回路１１で輝度データ、赤色、緑色、青色の色データをそれぞれ検波してこれらの検波結果を取得する。また続くステップＳＰ２４で、ホワイトバランス調整後の信号レベルとなるようにこれらの検波結果を補正し、色データ間の信号レベル比をしきい値で判定して撮像結果に設定された各領域を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける。また続くステップＳＰ２５において、有彩色領域を代表する領域として、有彩色領域の中から最も彩度の高い最高彩度領域Cmaxを検出する。

続くステップＳＰ２６において、メイン制御回路１３は、無彩色領域（M1、M2、M3、……）に振り分けた領域の平均輝度値（M1 y、M2 y、M3 y、……）の相加平均値M y ave を計算し、続くステップＳＰ２７において、この相加平均値M y ave と最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yとを比較する。

また続くステップＳＰ２８において、この比較結果に基づいて、相加平均値M y ave が、最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yより一定値以上大きいか否か、又は相加平均値M y ave が、最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yより一定値以上小さいか否か判断する。このステップＳＰ２８の処理により、メイン制御回路１３は、最高彩度領域Cmaxを基準にして無彩色領域全体の明るさが白寄りか、黒寄りか判定する。なおここで最高彩度領域との比較に代えて、有彩色領域全体の平均輝度との比較により、白寄りか、黒寄りか判定してもよい。

ここで相加平均値M y ave が最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yと異なっている場合、メイン制御回路１３は、ステップＳＰ２８からステップＳＰ２９に移り、目標輝度補正係数生成処理を実行する。この処理で、メイン制御回路１３は、図６に示すように、相加平均値M y ave を最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yで割り算し、最高彩度領域Cmaxの平均輝度値Cmax yが相加平均値M y ave と一致した場合に値１となり、相加平均値M y ave が増大するに従って値が増加する補正係数K1 refを生成する。

また続くステップＳＰ３０において、ステップＳＰ２９で生成した補正係数K1 refを補正して、制御目標値を補正する補正係数K2 refを生成する。ここでメイン制御回路１３は、１画面の平均輝度値Yallを検出し、この１画面の平均輝度値Yallを所定のしきい値ｔ１、ｔ２で判定する。また補正係数K1 refを判定し、補正係数K1 refが値１より大きい場合、この場合は有彩色領域に比して無彩色領域が明るい場合であることから、図７に示すように、平均輝度値Yallがしきい値ｔ２より大きい場合には、補正係数K2 refを補正係数K1 refの値に設定する。また平均輝度値Yallがしきい値ｔ１より小さい場合には、補正係数K2 refを値１に設定し、平均輝度値Yallがしきい値ｔ１からしきい値ｔ２の範囲では、平均輝度値Yallに比例して値１から補正係数K1 refの値に増大するように、補正係数K2 refを設定する。

またこれとは逆に、補正係数K1 refが値１より小さい場合、この場合は有彩色領域に比して無彩色領域が暗い場合であることから、図８に示すように、平均輝度値Yallがしきい値ｔ２より大きい場合には、補正係数K2 refを補正係数K1 refの値に設定する。また平均輝度値Yallがしきい値ｔ１より小さい場合には、補正係数K2 refを値１に設定し、平均輝度値Yallがしきい値ｔ１からしきい値ｔ２の範囲では、平均輝度値Yallに比例して値１から補正係数K1 refの値に低下するように、補正係数K2 refを設定する。なおこの場合も実施例１について上述したと同様に、平均輝度値Yallに代えて、最高彩度領域の平均輝度値Cmax yを用いて、補正係数k2 refを作成するようにしてもよい。

続くステップＳＰ３１において、メイン制御回路１３は、評価値の制御目標値Ref に補正係数K2 refを乗算し、これにより無彩色領域が白寄りの場合、撮像結果が白寄りとなるように、またこれとは逆に、無彩色領域が黒寄りの場合、撮像結果が黒寄りとなるように露光制御の制御目標値Ref を補正する。

また続くステップＳＰ３２において、各領域の平均輝度値を重み付け係数Mn wで重み付けした後、制御目標値Ref との差分値を計算して加算し、制御目標値Ref を基準にして撮像結果の明るさを示す評価値を計算する。またこの評価値により制御量を計算して、アイリス５、ＣＣＤ固体撮像素子３の電荷蓄積時間、アナログ信号処理回路９の利得を制御し、ステップＳＰ３３に移ってこの処理手順を終了する。

この図５の処理手順の実行により、メイン制御回路１３は、有彩色領域の輝度値に対する無彩色領域の輝度値の相違に応じて制御目標値を補正し、有彩色領域の輝度値に対して無彩色領域の輝度値が相違するに従って、無彩色領域の輝度値の変化に対応する制御量の変化が小さくなるように露光制御する。

この実施例によれば、無彩色領域全体の平均輝度に基づいて、無彩色領域が白寄りの場合、撮像結果が白寄りとなるように、またこれとは逆に、無彩色領域が黒寄りの場合、無撮像結果が黒寄りとなるように露光制御するようにしても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

またこの無彩色領域の輝度値に基づく露光制御を、露光制御の制御目標値の補正により実行するようにしても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

なお上述の実施例１においては、無彩色領域の重み付け係数を各領域毎に減少させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、有彩色領域側の重み付け係数を増大させてもよい。すなわちこの場合、無彩色領域Mnの平均輝度値の平均値Mn y sumが有彩色領域を代表する領域の輝度値Cmax yより大きい場合、代表する領域の輝度値Cmax yで平均値Mn y sumを割り算して補正係数Mn y sum／Cmax yを計算し、この補正係数Mn y sum／Cmax yを有彩色領域の重み付け係数に乗算する。またこれとは逆に無彩色領域Mnの平均輝度値の平均値Mn y sumが有彩色領域を代表する領域の輝度値Cmax yより小さい場合、代表する領域の輝度値Cmax yを平均値Mn y sumで割り算して補正係数Cmax y／Mn y sumを計算し、この補正係数Cmax y／Mn y sumを有彩色領域の重み付け係数に乗算する。

また上述の実施例１においては、無彩色領域の重み付け係数を各領域毎に減少させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これに代えて無彩色領域の平均輝度値を減少させるようにしてもよく、また有彩色領域の平均輝度値を増大させるようにしてもよい。具体的に、無彩色領域の平均輝度値を減少させる場合には、対応する領域の輝度値を、有彩色領域を代表する領域の輝度値Cmax yと無彩色領域側の平均輝度値Mn yとの平均値（Cmax y＋Mn y）／２に減少させることが考えられる。

また上述の実施例１においては、図３及び図４について上述したように、有彩色領域の輝度値Cmax y と無彩色領域側の輝度値から生成した補正係数K1から、全体の輝度値をパラメータにした補正係数K2を生成するようにして、補正係数K1の特性を白寄りの場合と黒寄りの場合とで切り換える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、補正係数K2の特性を白寄りの場合と黒寄りの場合とで切り換えるようにしてもよい。またこれに対応して実施例２の構成において、補正係数K2の特性に代えて補正係数K1の特性を白寄りの場合と黒寄りの場合とで切り換えるようにしてもよい。

また上述の実施例２においては、１画面分の無彩色領域の平均輝度値を用いて制御目標値を補正する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、評価値自体を補正してもよい。

また上述の実施例においては、測光モードに応じて重み付け係数を切り換える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、全領域の重み付け係数が値１である、単に輝度値を加算して評価値を計算する場合にも広く適用することができる。

また上述の実施例においては、色相信号として赤色、緑色、青色の色データを使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、補色系の色データを使用する場合等にも広く適用することができる。

また上述の実施例においては、ディジタル信号処理回路で検出される検波結果をメイン制御回路で処理して露光制御する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ディジタル信号処理回路における検波処理をメイン制御回路で実行して、一連の処理を演算処理手段で実行するようにしてもよい。

また上述の実施例においては、アイリス、ＣＣＤ固体撮像素子の電荷蓄積時間、アナログ信号処理回路における利得を、露光制御の制御対象に設定した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらの制御対象の１つ又は複数を選択的に制御する場合等、種々の制御対象を制御する場合に広く適用することができる。

また上述の実施例においては、本発明を電子スチルカメラに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ビデオカメラ等、種々の撮像装置に広く適用することができる。

本発明は、撮像装置、撮像装置の制御方法、撮像装置の制御方法のプログラム、撮像装置の制御方法のプログラムを記録した記録媒体に関し、例えば電子スチルカメラに適用することができる。

本発明の実施例１に係る電子スチルカメラのメイン制御回路の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る電子スチルカメラを示すブロック図である。 図１のメイン制御回路の処理による補正係数K1の特性を示す特性曲線図である。 図１のメイン制御回路の処理による補正係数K2の特性を示す特性曲線図である。 本発明の実施例２に係る電子スチルカメラのメイン制御回路の処理手順を示すフローチャートである。 図５のメイン制御回路の処理による補正係数K1の特性を示す特性曲線図である。 白寄りの場合の、図５のメイン制御回路の処理による補正係数K2の特性を示す特性曲線図である。 黒寄りの場合の、図５のメイン制御回路の処理による補正係数K2の特性を示す特性曲線図である。

符号の説明

１……電子スチルカメラ、２……レンズ、３……ＣＣＤ固体撮像素子、５……メイン制御回路、９……アナログ信号処理回路、１１……ディジタル信号処理回路

Claims (9)

1. 撮像結果を出力する撮像手段と、
   前記撮像手段で取得された撮像結果に基づいて露光制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記撮像結果を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける振り分け手段と、
   前記撮像結果の輝度値に基づいて、前記撮像結果における被写体の明るさを示す評価値を計算する評価値計算手段と、
   前記評価値により制御量を計算して前記撮像手段を露光制御する露光制御手段とを有し、
   前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 撮像手段で取得された撮像結果に基づいて露光制御する撮像装置の制御方法において、
   前記撮像結果を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける振り分けのステップと、
   前記撮像結果の輝度値に基づいて、前記撮像結果における被写体の明るさを示す評価値を計算する評価値計算のステップと、
   前記評価値により制御量を計算して前記撮像手段を露光制御する露光制御のステップとを有し、
   前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する
   ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
3. 前記評価値計算のステップは、
   前記撮像結果の各領域の輝度値を重み付け係数により重み付け加算して前記評価値を検出する加算処理のステップと、
   前記有彩色領域の輝度値に対する前記無彩色領域の輝度値に応じて、前記重み付け係数を設定する重み付け係数設定のステップとを有し、
   前記撮像装置の制御方法は、
   前記重み付け係数の設定により、前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置の制御方法。
4. 前記評価値計算のステップは、
   前記撮像結果の各領域の輝度値を加算処理して前記評価値を検出する加算処理のステップと、
   前記有彩色領域の輝度値に対する前記無彩色領域の輝度値に応じて、前記加算処理のステップで加算処理する前記輝度値を補正する輝度値補正のステップとを有し、
   前記撮像装置の制御方法は、
   前記輝度値の補正により、前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置の制御方法。
5. 前記有彩色領域の輝度値に対する前記無彩色領域の輝度値に応じて、前記評価値を補正する評価値補正のステップを有し、
   前記撮像装置の制御方法は、
   前記評価値の補正により、前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置の制御方法。
6. 前記有彩色領域の輝度値に対する前記無彩色領域の輝度値に応じて、前記制御目標値を補正する目標値補正のステップを有し、
   前記撮像装置の制御方法は、
   前記制御目標値の補正により、前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置の制御方法。
7. 前記撮像結果の輝度値が一定値以下の場合には、
   前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が変化しても、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が変化しないように、前記制御量を計算する
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置の制御方法。
8. 演算処理手段の実行により撮像手段を制御する撮像装置の制御方法のプログラムにおいて、
   前記撮像結果を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける振り分けのステップと、
   前記撮像結果の輝度値に基づいて、前記撮像結果における被写体の明るさを示す評価値を計算する評価値計算のステップと、
   前記評価値により制御量を計算して前記撮像手段を露光制御する露光制御のステップとを有し、
   前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する
   ことを特徴とする撮像装置の制御方法のプログラム。
9. 演算処理手段の実行により撮像手段を制御する撮像装置の制御方法のプログラムを記録した記録媒体において、
   前記制御方法のプログラムは、
   前記撮像結果を無彩色領域と有彩色領域とに振り分ける振り分けのステップと、
   前記撮像結果の輝度値に基づいて、前記撮像結果における被写体の明るさを示す評価値を計算する評価値計算のステップと、
   前記評価値により制御量を計算して前記撮像手段を露光制御する露光制御のステップとを有し、
   前記有彩色領域の輝度値に対して前記無彩色領域の輝度値が相違するに従って、前記無彩色領域の輝度値の変化に対応する前記制御量の変化が小さくなるように、前記制御量を計算する
   ことを特徴とする撮像装置の制御方法のプログラムを記録した記録媒体。

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