JP4323105B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に関し、特に露出制御機能を有する撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、銀塩カメラ、デジタルカメラのどちらにおいても自動露出制御(AE)は公知であり、平均測光においては被写体標準反射係数(約18%)を露出制御目標値とすることが一般的であった。
【0003】
被写体標準反射係数とは一般被写体に関する被写体レンジの対数的中点を意味するものである。これは数値的には白レベル(拡散反射率が最高の被写体の反射率約98%を想定)と黒レベル(同最低の被写体の反射率約3.3%を仮定)の対数的中点である18%に相当することになる。この知見に基づいて、写真技術分野においては、旧くから被写体を代表する標準反射率の数値あるいは評価用の標準反射板の反射率として18%が採用されている事情がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、CCD等の撮像素子を使用するデジタルカメラでは、AEにおける露出制御目標値は、使用するγ特性によらずに、常に、γ特性の最大入力レベルに被写体標準反射係数を乗じた値が用いられている。この様子を図7に示す。
【0005】
図7はデジタルカメラで標準的に使用されている0.45のγ特性を示している。0.45のγ特性自体は表示装置側の特性をも考慮した時にトータルのγ特性がリニアとなるように決定された階調変換特性であるが、図7では、白圧縮のためのニー特性を持たないγ特性が用いられている。これは、白余裕を見込まずに、出力最大レンジ(例示値255)を基準として0.45のγ特性を規定したものである。この場合は、露出制御目標値を、入力最大レンジ(例示値255)に被写体標準反射係数18%を乗じた値(例示値46)に設定して、測光値が46になるようにAE制御を行うことで、出力最大レンジに対応する入力最大レンジの範囲内に主要被写体の輝度レンジ全体を収めることができる。
【0006】
しかし、このように出力最大レンジのみを基準として露出制御目標値を設定すると、使用する階調変換特性によっては、主要被写体の輝度レンジを良好な再現域に収めることができなくなり、画質劣化要因となるものであった。特に、階調変換特性に白圧縮のためのニー特性を持たせた場合には、上記のような露出制御目標値の設定を行うと、主要被写体の高輝度部分の階調が圧縮されやすくなり画質劣化を招くことになる。この様子を図8に示す。
【0007】
図8は、出力最大レンジ(例示値255)に対して白余裕を見込んで設定された白基準レベル(例示値213)をニーポイントとするγ特性を示している。ここでは、ニーポイントまでを0.45のγ特性とし、ニーポイントに対応する入力レベル213よりも高輝度側に対してニー特性を持たせている。CCDの撮像レンジが十分に大きい場合には、このような白圧縮のためのニー特性を持つ階調変換特性は撮像信号の高輝度側のダイナミックレンジを拡大できるという点で好適な特性である。なお、図8では、入力最大レベルを図7の2倍の511としているが、これはCCDの撮像レンジが十分に大きいことを想定した場合の例示値であり、その数値自体に意味を持つものではない。
【0008】
ところで、出力最大レンジのみを基準として露出制御目標値を設定するという従来の手法を図8のγ特性にそのまま適用すると、露出制御目標値は、出力最大レンジ(255)に対応する入力最大レンジ(ここでは例示値511)に被写体標準反射係数18%を乗じた値(例示値92)に設定されることになる。この場合、92という入力レベルを中心に主要被写体の低輝度側と高輝度側とが分布することになるため、トータルのγ特性がリニアになるのは入力レベル213までの範囲に制限され、拡散反射率が98%よりも低い主要被写体の高輝度側のかなりの部分(この例では反射率が18×213/92=41.7%以上の部分)については圧縮対象に含まれてしまうことになる。
【0009】
白基準レベルから出力最大レンジまでの白余裕は、本来は、拡散反射率約98%を越えるような金属表面や発光体などのハイライト部の再現域として使用されるべきものであるので、上記のような主要被写体に関する高輝度側の圧縮は、画質劣化要因となる。さらに、このことは、従来の露出制御目標値の設定手法では、CCDの撮像レンジが拡大しても、拡散反射率約98%を越えるような金属表面や発光体については十分にその再現を行うことができないことを意味している。
【0010】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、露出制御目標値の最適化を図ることにより、高画質な画像を得ることが可能な撮像装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、撮像素子と、前記撮像素子における露出を制御する露出制御手段と、前記撮像素子出力信号に基いて階調特性の異なる画像信号を生成可能な階調変換手段とを具備し、前記露出制御手段は前記階調変換手段に入力される画像信号を解析して露出制御のための測光値を算出し、この測光値を所定の露出制御目標値に一致させる露出制御を行なうように構成されたものであり、当該撮影に際して使用する前記露出制御目標値は、前記階調変換手段が使用する階調変換特性の生成信号域における最大出力レベルに基づいて白余裕を見込んで設定された白基準レベルが当該階調変換特性に関してその入力信号域において対応する値である白基準対応入力値に、被写体標準反射係数を乗じた値に設定されていることを特徴とする。
【0012】
この撮像装置においては、最大出力レベルのみを基準とするのではなく、最大出力レベルに基づいて白余裕を見込んで設定された白基準レベルを基準とし、その白基準レベルに対応する入力信号域の値である白基準対応入力値に、被写体標準反射係数を乗じた値が、露出制御目標値として使用される。したがって、主要被写体の輝度レンジ全体を最大入力レンジではなく、白基準対応入力値の範囲内に収めることができるので、主要被写体の高輝度部分についても良好に再現することができる。さらに、白余裕の部分を主要被写体の白レベルを超える金属表面や発光体などの再現域として利用することができるので、撮像素子の撮像レンジの拡大に伴い広ダイナミックレンジの画像を得ることが可能となる。
【0013】
また、本発明は、撮像素子と、前記撮像素子における露出を制御する露出制御手段と、前記撮像素子出力信号に基いて階調特性の異なる画像信号を生成可能な階調変換手段とを具備し、前記露出制御手段は前記階調変換手段に入力される画像信号を解析して露出制御のための測光値を算出し、この測光値を所定の露出制御目標値に一致させる露出制御を行なうように構成されたものであり、当該撮影に際して使用する前記露出制御目標値は、前記階調変換手段が使用する階調変換特性のニーポイントが当該階調変換特性に関してその入力信号域において対応する値である白基準対応入力値に、被写体標準反射係数を乗じた値に設定されていることを特徴とする。
【0014】
このように、ニーポイントが明確な階調変換特性を使用する場合には、最大出力レベルに基づいて白余裕を見込んで設定された白基準レベルの代わりに、そのニーポイントを基準に露出制御目標値を決定することができる。この場合でも、主要被写体の輝度レンジ全体を最大入力レンジではなく、ニーポイントに対応する白基準対応入力値の範囲内に収めることができ、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【0015】
また、本発明は、撮像素子と、前記撮像素子における露出を制御する露出制御手段と、複数の階調変換特性を選択的に使用することにより、前記撮像素子出力信号に対して階調変換を行う階調変換手段とを具備し、前記露出制御手段は前記階調変換手段に入力される画像信号を解析して露出制御のための測光値を算出し、この測光値を所定の露出制御目標値に一致させる露出制御を行なうように構成されたものであり、前記露出制御目標値は、前記撮像素子出力信号中の主要被写体に関する輝度レンジの分布が前記階調変換手段による階調変換で白圧縮対象とならない範囲内に収まるように、最大出力レベルに基づいて白余裕を見込んで設定された白基準レベルに対応する入力レベルが互いに異なる複数の階調変換特性が使用される場合にはそれら階調変換特性に応じて可変設定されることを特徴とする。
【0016】
また、さらに本発明は、撮像素子と、前記撮像素子における露出を制御する露出制御手段と、ニーポイントが異なる複数の階調変換特性を選択的に使用することにより、前記撮像素子出力信号に対して階調変換を行う階調変換手段とを具備し、前記露出制御手段は前記階調変換手段に入力される画像信号を解析して露出制御のための測光値を算出し、この測光値を所定の露出制御目標値に一致させる露出制御を行なうように構成されたものであり、前記露出制御目標値は、前記撮像素子出力信号中の主要被写体に関する輝度レンジの分布が前記階調変換手段による階調変換で白圧縮対象とならない範囲内に収まるように、ニーポイントが互いに異なる複数の階調変換特性が使用される場合にはそれら階調変換特性に応じて可変設定されることを特徴とする。
【0017】
このように、最大出力レベルに基づいて白余裕を見込んで設定された白基準レベルに対応する入力レベルが互いに異なる複数の階調変換特性が使用される場合、またはニーポイントが互いに異なる複数の階調変換特性が使用される場合には、主要被写体に関する輝度レンジの分布が白圧縮対象とならない範囲内に収まるように、露出制御目標値を使用される階調変換特性に応じて可変設定することにより、主要被写体の輝度レンジを、使用する階調変換特性によらずに常に最適な再現域に収めることが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係わる電子カメラの構成を示すブロック図である。
【0019】
図中101は各種レンズからなる撮像レンズ系、102はレンズ系101を駆動するためのレンズ駆動機構、103はレンズ系101の絞り及びシャッタ装置を制御するための露出制御機構、104はローパス及び赤外カット用のフィルタ、105は被写体像を光電変換するためのCCDカラー撮像素子、106は撮像素子105を駆動するためのCCDドライバ、107はA/D変換器等を含むプリプロセス回路、108はγ変換などを初めとする各種のデジタル処理を行うためのデジタルプロセス回路、109はカードインターフェース、110はメモリカード、111はLCD画像表示系を示している。
【0020】
また、図中の112は各部を統括的に制御するためのシステムコントローラ(CPU)、113は各種SWからなる操作スイッチ系、114は操作状態及びモード状態等を表示するための操作表示系、115はレンズ駆動機構102を制御するためのレンズドライバ、116は発光手段としてのストロボ、117は露出制御機構103及びストロボ116を制御するための露出制御ドライバ、118は各種設定情報等を記憶するための不揮発性メモリ(EEPROM)を示している。
【0021】
本実施形態の電子カメラにおいては、システムコントローラ112が全ての制御を統括的に行っており、露出制御機構103とCCDドライバ106によるCCD撮像素子105の駆動を制御して露光(電荷蓄積)及び信号の読み出しを行い、それをプリプロセス回路107を介してデジタルプロセス回路108に取込んで、デジタルプロセス回路108内のγ補正回路108aにて階調変換などの各種信号処理を施した後にカードインターフェース109を介してメモリカード110に記録するようになっている。γ補正回路108aによる階調変換ではシステムコントローラ112の制御の下、複数種のγ特性を選択的に使用することができる。これは、例えば使用者の好みやシーンの状況に応じて最適な階調設定を選択可能にするためである。
【0022】
ここまでの基本的な構成は従来一般的な電子カメラと同様であるが、本実施形態ではこれに加えて、使用するγ特性に合わせて自動露出制御(AE)のための露出制御目標値を最適化するための機能が設けられている。これを実現するため、システムコントローラ112には、γ補正回路108aに入力される以前のCCD105からの撮像信号出力を解析してAEのための測光値を算出する測光部112aと、測光値が露出制御目標値に一致されるように露出制御を行うためのAE制御部112bと、露出制御目標値を設定するための露出制御目標値設定部112cとが設けられている。この露出制御目標値設定部112cは、γ補正回路108aの生成信号域における最大出力レベルではなく、その最大出力レベルから白余裕を見込んで設定された白基準レベルを基準に露出制御目標値を決定するものである。
【0023】
本実施形態のカメラでは、使用者によるシャッタートリガー操作により通常のカメラと全く同様の撮像動作が開始される。すなわち、まず予備トリガー(2段トリガースイッチの1段目)によって測光情報の取得およびそれに基づく露出制御を行なう。測光は平均測光(中央重点平均測光を含む)により行われ、測光値(撮像信号の信号レベル平均値)が露出制御目標値に等しくなるように、露出制御される。露出制御では、測光値と露出目標値とに基づいて最適な露出レベルを算出する演算処理、または測光値と露出目標値との差分に対応する信号によって露出レベルを増減させるフィードバック制御が用いられる。
【0024】
このように撮像信号の信号レベル平均値が露出制御目標値に等しくなるように露出制御した場合、フラット(無パターン)被写体の場合に得られる出力値が、露出制御目標値に対応することになる。なお、通常の露出条件における主要被写体を想定する場合は、このようなフラット被写体をもって代表あるいは代用し得ることは周知である。
【0025】
次に、γ補正回路108aで使用されるγ特性と露出制御目標値との関係について説明する。
【0026】
図2は、出力最大レンジ(例示値255)に対して白余裕を見込んで設定された白基準レベル(例示値213)をニーポイントとするγ特性を示している。テレビジョン映像信号の規格であるNTSCに従えば、白基準レベルは、出力最大レンジに100/120を乗じた値とすることが好適である。(より正確には、NTSC規格自体においては、電圧値0.714Vに対応するいわゆる100%(100IRE)レベルまでが階調管理領域(すなわち階調特性主要部)であり、それを超えるレベル領域は規定されていないが、NTSC信号を対象とする現実の多くの画像システムにおいてこの100%超領域を約20%程度見込んで余裕領域(白余裕)として使用している事実がある。この事実はデジタルカメラ用の信号規格として唯一このNTSC信号電圧レベルとデジタル信号レベルの対応付けを規定したJEIDA SISRIF規格においても白余裕20%を見込んで、100%レベルの8ビットデジタル値を213と規定していることによっても裏付けられる。 )
図2では、白基準レベルに相当するニーポイントまでをγ=1のリニアな特性とし、そのニーポイントに対応する入力レベル213よりも高輝度側に対してニー特性を持たせている。入力レベル213から入力最大レベル511の高輝度部分の階調は圧縮されることになる。
【0027】
さて、図2のようなγ特性を使用する場合には、露出制御目標値は、生成信号域における最大出力レベル255ではなく、その最大出力レベルから白余裕を見込んで設定された白基準レベル213、つまりニーポイントを基準に決定される。すなわち、ニーポイントに対応する入力信号域の値である白基準対応入力値213に被写体標準反射係数18%を乗じた値である38が、露出制御目標値に設定される。この場合、主要被写体の輝度レンジ(拡散反射率約3.3%〜約98%)が白基準対応入力値213までの範囲内で分布することになるので、主要被写体の高輝度部分についても良好に再現することができる。さらに、白余裕の部分を主要被写体の白レベルを超える金属表面や発光体などの再現域として利用することができるので、撮像素子105の撮像レンジの拡大に伴い広ダイナミックレンジの画像を得ることが可能となる。
【0028】
なお、本発明者の検討によれば、実際の撮影においては上記最低拡散反射率の数値を4%と仮定した場合の対数的中点値20%を被写体標準反射係数として採用した方が良い結果をもたらす場合も多く、この意味で露出制御ポイントの設定値としては18〜20%程度が最良の結果を得るための設定目標値(狙い値)ということができる。すなわち、本発明における標準反射係数の数値例としては18〜20%を挙げるものである。図2の例では、露出制御目標値は38〜43となる。
【0029】
図3は、出力最大レンジ(例示値255)に対して白余裕を見込んで設定された白基準レベル(例示値213)までを出力y=213を基準とした0.45のγ特性とし、そのニーポイントに対応する入力レベル213(白基準対応入力値)よりも高輝度側に対してニー特性を持たせている。入力レベル213から入力最大レベル511の高輝度部分の階調は圧縮されることになる。
【0030】
この場合、ニーポイントに対応する入力信号域の値である白基準対応入力値213に被写体標準反射係数18%〜20%を乗じた値である38〜43が、露出制御目標値に設定される。この露出制御目標値は図2と同じであるが、これは図2および図3の階調変換特性はどちらもニーポイントに対応する入力レベルが213であるからである。
【0031】
図4は出力最大レンジ(例示値255)に対して白余裕を見込んで設定された白基準レベル(例示値213)までを出力y=255を基準とした0.45のγ特性とし、そのニーポイントに対応する入力レベル172(白基準対応入力値)よりも高輝度側に対してニー特性を持たせている。入力レベル172から入力最大レベル511の高輝度部分の階調は圧縮されることになる。
【0032】
この場合、ニーポイントに対応する入力信号域の値である白基準対応入力値172に被写体標準反射係数18%〜20%を乗じた値である31〜34が、露出制御目標値に設定される。主要被写体の輝度レンジ(拡散反射率約3.3%〜約98%)は白基準対応入力値172までの範囲内で分布することになる。
【0033】
このように、本実施形態では、使用するγ特性毎に最適な露出制御目標値が設定されるので、ニーポイントが異なる複数のγ特性を選択的に使用する場合には、主要被写体の輝度レンジ全体がニーポイントまでの範囲内に収まるように、使用するγ特性に応じて露出制御目標値が変更されることになる。
【0034】
なお、γ特性によってはニーポイントが明確でない場合も多いが、その場合には白基準レベルがニーポイントに相当することになるものである。
【0035】
次に、図5のフローチャートを参照して、本実施形態の動作を説明する。
【0036】
まず予備トリガーによって、平均測光(中央重点平均測光を含む)および測光値の算出が行われる(ステップS101,S102)。上記測光は、ディジタルプロセス108に取り込んだ情報をシステムコントローラ112内の測光部112aが解析(演算)することによって行われ、この測光結果に基づき測光値(撮像信号の信号レベル平均値)が算出される。次いで、システムコントローラ112内のAE制御部112bが、測光値が露出制御目標値に等しくなるように露出条件を設定して露出制御を行う(ステップS103,S104)。ただし、この際の露出制御目標値は、システムコントローラ112内の露出制御目標値設定部112cにより、前述したようにγ補正回路108aで使用されるγ特性のニーポイントを基準に設定されている。よって、測光値が露出制御目標値に等しくなるように露出条件を設定することにより、主要被写体の輝度レンジがγ補正回路108aで使用されるγ特性のニーポイントまでの範囲内に収まるような露出制御が行われることになる。
【0037】
露出制御はシステムコントローラ112内のAE制御部112bが露出制御ドライバ117を介して露出制御機構103あるいはストロボ115を駆動して行なう。シャッタとして素子シャッタ機能を使用する場合はCCDドライバ106も使用する(電荷蓄積時間制御)。
【0038】
続いて本トリガー(2段目)操作が行われると、適正露出条件下で本撮像が行われ、CCD撮像素子105の本露光および信号読み出しが行われる(ステップS105)。そして、デジタルプロセス回路108に取り込まれた撮像画像信号に対してγ補正回路108aにより階調変換処理が施された後に(ステップS106)、メモリカード110に記録される。
【0039】
図6には、使用するγ特性が切り替えられたときに行われる露出制御目標値の可変設定動作の手順が示されている。
【0040】
例えばユーザによるスイッチ操作などによって使用するγ特性の切り換えが行われると(ステップS201)、露出制御目標値設定部112cは、切り換え先の新たなγ特性から、白基準レベル(ニーポイント)に対応する白基準対応入力値を調べる(ステップS202)。そして、露出制御目標値設定部112cは、白基準対応入力値と被写体標準反射係数とに基づいて新たな露出制御目標値を設定する(ステップS203)。
【0041】
このように本実施形態によれば、使用するγ特性に合わせて露出制御目標値を可変設定する仕組みを設けることにより、主要被写体の輝度レンジを常に良好な再現域に収めることが可能となる。
【0042】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態においては、デジタルスチルカメラを例示して説明したが、デジタルムービーに対しても同様にして適用することができる。
【0043】
また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、露出制御目標値の最適化を図ることにより、高画質な画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わる電子カメラの構成を示すブロック図。
【図2】同実施形態の電子カメラで使用される階調特性と露出制御目標値との関係を示す図。
【図3】同実施形態の電子カメラで使用される階調特性と露出制御目標値との関係を示す第2の図。
【図4】同実施形態の電子カメラで使用される階調特性と露出制御目標値との関係を示す第3の図。
【図5】同実施形態の電子カメラの動作を示すフローチャート。
【図6】同実施形態の電子カメラにおける露出制御目標値の可変設定動作を説明するためのフローチャート。
【図7】従来の階調変換特性と露出制御目標値との関係を示す第1の図。
【図8】従来の階調変換特性と露出制御目標値との関係を示す第2の図。
【符号の説明】
101…レンズ系
102…レンズ駆動機構
103…露出制御機構
104…フィルタ系
105…CCDカラー撮像素子
106…CCDドライバ
107…プリプロセス部
108…デジタルプロセス部
109…カードインターフェース
110…メモリカード
111…LCD画像表示系
112…システムコントローラ(CPU)
112a…測光部
112b…AE制御部
112c…露出制御目標値設定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to an imaging apparatus having an exposure control function.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, automatic exposure control (AE) has been known for both silver halide cameras and digital cameras, and in average photometry, the subject standard reflection coefficient (about 18%) is generally used as the exposure control target value. It was.
[0003]
The subject standard reflection coefficient means the logarithmic midpoint of the subject range for a general subject. This is numerically the logarithmic midpoint of the white level (assuming a reflectance of about 98% for a subject with the highest diffuse reflectance) and the black level (assuming a reflectance of about 3.3% for the lowest subject). This corresponds to a certain 18%. Based on this knowledge, in the photographic technology field, there is a situation that 18% is adopted as the standard reflectance value representing the subject or the reflectance of the standard reflector for evaluation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a digital camera using an image sensor such as a CCD, the exposure control target value in AE is always a value obtained by multiplying the maximum input level of the γ characteristic by the subject standard reflection coefficient, regardless of the γ characteristic used. It has been. This is shown in FIG.
[0005]
FIG. 7 shows a γ characteristic of 0.45 that is used in a digital camera as a standard. The .gamma. Characteristic itself of 0.45 is a gradation conversion characteristic determined so that the total .gamma. Characteristic becomes linear when the characteristics on the display device side are taken into consideration. In FIG. 7, the knee characteristic for white compression is shown. A γ characteristic having no is used. This defines a γ characteristic of 0.45 with reference to the maximum output range (example value 255) without expecting a white margin. In this case, the exposure control target value is set to a value (example value 46) obtained by multiplying the maximum input range (example value 255) by the subject
[0006]
However, if the exposure control target value is set based only on the maximum output range in this way, depending on the tone conversion characteristics used, the luminance range of the main subject cannot be kept within a good reproduction range, which causes image quality degradation. It was. In particular, when the tone conversion characteristic has a knee characteristic for white compression, setting the exposure control target value as described above makes it easy to compress the gradation of the high-intensity part of the main subject. The image quality will be deteriorated. This is shown in FIG.
[0007]
FIG. 8 shows a γ characteristic having a white reference level (example value 213) set with a white margin for the maximum output range (example value 255) as a knee point. Here, the γ characteristic up to the knee point is set to 0.45, and the knee characteristic is given to the higher luminance side than the
[0008]
By the way, when the conventional method of setting the exposure control target value based on only the output maximum range is applied to the γ characteristic of FIG. 8 as it is, the exposure control target value is the input maximum range (255) corresponding to the output maximum range (255). Here, the value (example value 92) obtained by multiplying the example value 511) by the subject
[0009]
Since the white margin from the white reference level to the maximum output range is to be used as a reproduction area of highlight parts such as metal surfaces and light emitters that exceed the diffuse reflectance of about 98%, The compression on the high luminance side related to the main subject as described above becomes a factor of image quality deterioration. Furthermore, this means that the conventional exposure control target value setting method sufficiently reproduces a metal surface or a light emitter that exceeds about 98% even if the CCD imaging range is expanded. It means you can't.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of obtaining a high-quality image by optimizing the exposure control target value. is there.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an image sensor, an exposure control unit that controls exposure in the image sensor, and a gradation that can generate image signals having different gradation characteristics based on the image sensor output signal. Conversion means, wherein the exposure control means analyzes an image signal input to the gradation conversion means to calculate a photometric value for exposure control, and matches the photometric value with a predetermined exposure control target value The exposure control target value used at the time of photographing is white based on the maximum output level in the generation signal area of the gradation conversion characteristic used by the gradation converting means. The white reference level set with allowance is set to a value obtained by multiplying the white reference-corresponding input value corresponding to the gradation conversion characteristic in the input signal range by the subject standard reflection coefficient. The features.
[0012]
In this imaging apparatus, not only the maximum output level is used as a reference, but a white reference level set with a white margin based on the maximum output level is set as a reference, and an input signal area corresponding to the white reference level is set. A value obtained by multiplying the input value corresponding to the white reference value by the subject standard reflection coefficient is used as the exposure control target value. Therefore, since the entire luminance range of the main subject can be within the range of the input value corresponding to the white reference instead of the maximum input range, the high luminance portion of the main subject can be reproduced well. Furthermore, since the margin of white can be used as a reproduction area for metal surfaces and light emitters that exceed the white level of the main subject, it is possible to obtain images with a wide dynamic range as the imaging range of the image sensor increases. It becomes.
[0013]
The present invention also includes an image sensor, exposure control means for controlling exposure in the image sensor, and gradation conversion means capable of generating image signals having different gradation characteristics based on the image sensor output signal. The exposure control unit analyzes the image signal input to the gradation conversion unit to calculate a photometric value for exposure control, and performs exposure control to match the photometric value with a predetermined exposure control target value. The exposure control target value used at the time of photographing is a value corresponding to the knee conversion characteristic used by the gradation conversion means in the input signal area with respect to the gradation conversion characteristic. The white reference corresponding input value is set to a value obtained by multiplying the standard reflection coefficient of the subject.
[0014]
In this way, when using tone conversion characteristics with a clear knee point, the exposure control target is based on the knee point instead of the white reference level set with the white margin based on the maximum output level. The value can be determined. Even in this case, the entire luminance range of the main subject can be within the range of the white reference corresponding input value corresponding to the knee point instead of the maximum input range, and the same effect as in the above case can be obtained.
[0015]
The present invention also provides gradation conversion on the image sensor output signal by selectively using an image sensor, exposure control means for controlling exposure in the image sensor, and a plurality of gradation conversion characteristics. Gradation control means for performing, wherein the exposure control means analyzes an image signal input to the gradation conversion means to calculate a photometric value for exposure control, and uses the photometric value as a predetermined exposure control target. The exposure control target value is set so that the luminance range distribution relating to the main subject in the image sensor output signal is white by gradation conversion by the gradation conversion means. When multiple tone conversion characteristics with different input levels corresponding to the white reference level set with the white margin based on the maximum output level are used so that they fall within the range that is not subject to compression Characterized in that it is variably set in accordance with these gradation conversion characteristic.
[0016]
Furthermore, the present invention is directed to the image sensor output signal by selectively using an image sensor, exposure control means for controlling exposure in the image sensor, and a plurality of gradation conversion characteristics having different knee points. Gradation conversion means for performing gradation conversion, and the exposure control means calculates a photometric value for exposure control by analyzing an image signal input to the gradation conversion means, and calculates the photometric value. The exposure control target value is configured to perform exposure control that matches a predetermined exposure control target value. The exposure control target value is determined by the gradation conversion unit according to the distribution of the luminance range related to the main subject in the image sensor output signal. When multiple tone conversion characteristics with different knee points are used so that they fall within the range that is not subject to white compression in the tone conversion, they should be variably set according to these tone conversion characteristics. And features.
[0017]
As described above, when a plurality of gradation conversion characteristics having different input levels corresponding to the white reference level set with the white margin based on the maximum output level are used, or a plurality of levels having different knee points are used. When tone conversion characteristics are used, the exposure control target value should be variably set according to the gradation conversion characteristics used so that the distribution of the luminance range for the main subject is within the range that is not subject to white compression. Thus, it is possible to always keep the luminance range of the main subject within the optimum reproduction range regardless of the gradation conversion characteristics to be used.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic camera according to an embodiment of the present invention.
[0019]
In the figure, 101 is an imaging lens system composed of various lenses, 102 is a lens driving mechanism for driving the
[0020]
Also, 112 in the figure is a system controller (CPU) 112 for overall control of each part, 113 is an operation switch system composed of various SWs, 114 is an operation display system for displaying operation states and mode states, 115 Is a lens driver for controlling the
[0021]
In the electronic camera according to the present embodiment, the
[0022]
The basic configuration so far is the same as that of a conventional general electronic camera. In this embodiment, in addition to this, an exposure control target value for automatic exposure control (AE) is set in accordance with the γ characteristic to be used. A function for optimization is provided. In order to achieve this, the
[0023]
In the camera of the present embodiment, an imaging operation exactly the same as that of a normal camera is started by a shutter trigger operation by the user. That is, first, photometry information is acquired and exposure control is performed based on the preliminary trigger (first stage of the two-stage trigger switch). Metering is performed by average metering (including center-weighted average metering), and exposure control is performed so that the metering value (signal level average value of the imaging signal) is equal to the exposure control target value. In exposure control, calculation processing for calculating an optimal exposure level based on a photometric value and an exposure target value, or feedback control for increasing / decreasing the exposure level by a signal corresponding to a difference between the photometric value and the exposure target value is used.
[0024]
As described above, when exposure control is performed so that the average signal level of the imaging signal is equal to the exposure control target value, the output value obtained in the case of a flat (no pattern) subject corresponds to the exposure control target value. . It is well known that such a flat subject can be used as a representative or substitute when assuming a main subject under normal exposure conditions.
[0025]
Next, the relationship between the γ characteristic used in the
[0026]
FIG. 2 shows γ characteristics with a white reference level (example value 213) set with a white margin for the maximum output range (example value 255) as a knee point. According to NTSC, which is a standard for television video signals, the white reference level is preferably a value obtained by multiplying the maximum output range by 100/120. (To be more precise, in the NTSC standard itself, the gradation management region (that is, the gradation characteristic main part) is up to a so-called 100% (100IRE) level corresponding to a voltage value of 0.714 V, Although not defined, there is a fact that in many actual image systems targeting NTSC signals, this over 100% region is estimated to be about 20% and used as a margin region (white margin). The JEIDA SIS RIF standard, which is the only camera signal standard that defines the correspondence between the NTSC signal voltage level and the digital signal level, also expects a white margin of 20% and defines an 8-bit digital value of 100% level as 213. Can also be supported.)
In FIG. 2, the linear characteristic of γ = 1 is set up to the knee point corresponding to the white reference level, and the knee characteristic is given to the higher luminance side than the
[0027]
When the γ characteristic as shown in FIG. 2 is used, the exposure control target value is not the
[0028]
According to the study of the present inventor, in actual photographing, it is better to adopt a logarithmic midpoint value of 20% as the subject standard reflection coefficient when the numerical value of the minimum diffuse reflectance is assumed to be 4%. In this sense, about 18 to 20% of the set value of the exposure control point can be set target value (target value) for obtaining the best result. That is, 18 to 20% is given as a numerical example of the standard reflection coefficient in the present invention. In the example of FIG. 2, the exposure control target value is 38 to 43.
[0029]
FIG. 3 shows a γ characteristic of 0.45 with reference to the output y = 213 up to a white reference level (example value 213) set in consideration of white margin with respect to the maximum output range (example value 255). A knee characteristic is given to the higher luminance side than the input level 213 (white reference corresponding input value) corresponding to the knee point. The gradation of the high luminance portion from the
[0030]
In this case, 38 to 43, which is a value obtained by multiplying the white reference corresponding
[0031]
FIG. 4 shows a γ characteristic of 0.45 with reference to the output y = 255 up to a white reference level (example value 213) set with a white margin for the maximum output range (example value 255). The knee characteristic is given to the higher luminance side than the input level 172 (white reference corresponding input value) corresponding to the point. The gradation of the high luminance portion from the
[0032]
In this case, 31 to 34, which is a value obtained by multiplying the white reference corresponding
[0033]
As described above, in this embodiment, since an optimal exposure control target value is set for each γ characteristic to be used, when a plurality of γ characteristics having different knee points are selectively used, the luminance range of the main subject is selected. The exposure control target value is changed in accordance with the γ characteristic to be used so that the whole is within the range up to the knee point.
[0034]
In many cases, the knee point is not clear depending on the γ characteristic. In this case, the white reference level corresponds to the knee point.
[0035]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0036]
First, average photometry (including center-weighted average photometry) and photometry values are calculated by a preliminary trigger (steps S101 and S102). The photometry is performed by analyzing (calculating) the information taken into the
[0037]
The exposure control is performed by the
[0038]
Subsequently, when a main trigger (second stage) operation is performed, main imaging is performed under proper exposure conditions, and main exposure and signal readout of the
[0039]
FIG. 6 shows the procedure of the variable setting operation of the exposure control target value performed when the γ characteristic to be used is switched.
[0040]
For example, when the γ characteristic to be used is switched by a user's switch operation or the like (step S201), the exposure control target
[0041]
As described above, according to the present embodiment, by providing a mechanism for variably setting the exposure control target value in accordance with the γ characteristic to be used, the luminance range of the main subject can be always kept in a good reproduction range.
[0042]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. In the above-described embodiment, the digital still camera has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to a digital movie.
[0043]
Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a high-quality image by optimizing the exposure control target value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic camera according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a relationship between gradation characteristics and exposure control target values used in the electronic camera of the embodiment.
FIG. 3 is a second diagram showing a relationship between gradation characteristics and exposure control target values used in the electronic camera of the embodiment.
FIG. 4 is a third diagram showing the relationship between gradation characteristics and exposure control target values used in the electronic camera of the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the electronic camera of the embodiment.
FIG. 6 is an exemplary flowchart for explaining an exposure control target value variable setting operation in the electronic camera of the embodiment;
FIG. 7 is a first diagram showing a relationship between a conventional gradation conversion characteristic and an exposure control target value.
FIG. 8 is a second diagram showing a relationship between a conventional gradation conversion characteristic and an exposure control target value.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
112a ...
Claims (4)
前記露出制御手段は前記階調変換手段に入力される画像信号を解析して露出制御のための測光値を算出し、この測光値を所定の露出制御目標値に一致させる露出制御を行なうように構成されたものであり、
当該撮影に際して使用する前記露出制御目標値は、前記階調変換手段が使用する階調変換特性の生成信号域における最大出力レベルに基づいて白余裕を見込んで設定された白基準レベルが当該階調変換特性に関してその入力信号域において対応する値である白基準対応入力値に、被写体標準反射係数を乗じた値に設定されていることを特徴とする撮像装置。An image sensor, exposure control means for controlling exposure in the image sensor, and gradation conversion means capable of generating image signals having different gradation characteristics based on the image sensor output signal,
The exposure control unit analyzes an image signal input to the gradation conversion unit to calculate a photometric value for exposure control, and performs exposure control to match the photometric value with a predetermined exposure control target value. Configured,
The exposure control target value used at the time of photographing is a white reference level set with a white margin based on the maximum output level in the generation signal area of the gradation conversion characteristic used by the gradation conversion means. An imaging apparatus, wherein a conversion reference characteristic is set to a value obtained by multiplying an input value corresponding to a white reference, which is a value corresponding to the input signal range, by a subject standard reflection coefficient.
前記露出制御手段は前記階調変換手段に入力される画像信号を解析して露出制御のための測光値を算出し、この測光値を所定の露出制御目標値に一致させる露出制御を行なうように構成されたものであり、
当該撮影に際して使用する前記露出制御目標値は、前記階調変換手段が使用する階調変換特性のニーポイントが当該階調変換特性に関してその入力信号域において対応する値である白基準対応入力値に、被写体標準反射係数を乗じた値に設定されていることを特徴とする撮像装置。An image sensor, exposure control means for controlling exposure in the image sensor, and gradation conversion means capable of generating image signals having different gradation characteristics based on the image sensor output signal,
The exposure control unit analyzes an image signal input to the gradation conversion unit to calculate a photometric value for exposure control, and performs exposure control to match the photometric value with a predetermined exposure control target value. Configured,
The exposure control target value used at the time of shooting is a white reference corresponding input value that is a value corresponding to the knee conversion characteristic knee point of the gradation conversion characteristic used in the input signal range with respect to the gradation conversion characteristic. An imaging device, wherein the imaging device is set to a value multiplied by the subject standard reflection coefficient.
前記露出制御手段は前記階調変換手段に入力される画像信号を解析して露出制御のための測光値を算出し、この測光値を所定の露出制御目標値に一致させる露出制御を行なうように構成されたものであり、前記露出制御目標値は、前記撮像素子出力信号中の主要被写体に関する輝度レンジの分布が前記階調変換手段による階調変換で白圧縮対象とならない範囲内に収まるように、最大出力レベルに基づいて白余裕を見込んで設定された白基準レベルに対応する入力レベルが互いに異なる複数の階調変換特性が使用される場合にはそれら階調変換特性に応じて可変設定されることを特徴とする撮像装置。An image sensor, exposure control means for controlling exposure in the image sensor, and gradation conversion means for performing gradation conversion on the image sensor output signal by selectively using a plurality of gradation conversion characteristics. Comprising
The exposure control unit analyzes an image signal input to the gradation conversion unit to calculate a photometric value for exposure control, and performs exposure control to match the photometric value with a predetermined exposure control target value. The exposure control target value is configured so that the distribution of the luminance range related to the main subject in the image sensor output signal is within a range that is not subject to white compression by gradation conversion by the gradation conversion means. When a plurality of gradation conversion characteristics having different input levels corresponding to the white reference level set with the white margin based on the maximum output level are used, the gradation conversion characteristics are variably set according to the gradation conversion characteristics. An imaging device characterized by that.
前記露出制御手段は前記階調変換手段に入力される画像信号を解析して露出制御のための測光値を算出し、この測光値を所定の露出制御目標値に一致させる露出制御を行なうように構成されたものであり、前記露出制御目標値は、前記撮像素子出力信号中の主要被写体に関する輝度レンジの分布が前記階調変換手段による階調変換で白圧縮対象とならない範囲内に収まるように、ニーポイントが互いに異なる複数の階調変換特性が使用される場合にはそれら階調変換特性に応じて可変設定されることを特徴とする撮像装置。By selectively using an image sensor, an exposure control means for controlling exposure in the image sensor, and a plurality of tone conversion characteristics having different knee points, the level at which tone conversion is performed on the output signal of the image sensor. Key conversion means,
The exposure control unit analyzes an image signal input to the gradation conversion unit to calculate a photometric value for exposure control, and performs exposure control to match the photometric value with a predetermined exposure control target value. The exposure control target value is configured so that the distribution of the luminance range related to the main subject in the image sensor output signal is within a range that is not subject to white compression by gradation conversion by the gradation conversion means. An imaging apparatus characterized in that when a plurality of gradation conversion characteristics having different knee points are used, the gradation conversion characteristics are variably set according to the gradation conversion characteristics.
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