JP4366485B2 - 撮像装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えばデジタルカメラなどの撮像装置に係り、特に光学ズーム機能を備えた撮像装置と、この撮像装置に用いられる画像処理方法及びプログラムに関する。

デジタルカメラなどの撮像装置では、光学ズーム機能を備えたものがある。光学ズーム機能は、光学系レンズを移動させることで焦点距離を物理的に変化させて画像の拡大率を変更可能とする機能である。

従来、このような光学ズーム機能を備えた撮像装置において、ワイド端（焦点距離が最も短くなる状態：広角側）とテレ端（焦点距離が最も長くなる状態：望遠側）とで撮影画像のコントラスト特性に違いが生じていた。特に、ズーム倍率が高い場合つまりテレ端（望遠側）では、コントラスト感がなくなり、画像の黒が浮いた状態になる。このようなコントラスト感がなくなる現象を「フレア」などと呼び、これは光学系のレンズ特性を起因として生じる。

近年、デジタルカメラの小型化に伴い、カメラに搭載される光学系レンズも小型化の傾向にある。このため、ズーム倍率を上げると、上述したようなフレアの増大によりコントラスト特性が著しく低下するといった問題があった。

ここで、画像の明るさを補正する方法として、撮影時の露出を制御する方法がある。例えば、特許文献１では、最大Ｙ信号（輝度信号）となるときの露出量がＣＣＤのダイナミックレンジの７０％〜１００％程度となるように絞り／シャッタ機構を制御することで、明るい被写体は明るく、暗い被写体は暗く撮影されるように露出を適正化することが開示されている。
特開平７−２７４０６２号公報

しかしながら、前記特許文献１のような方法は、単なる露出補正であって、画像全体の明るさは調整できても、上述したようなズーム倍率によって生じるコントラスト特性の低下を防ぐことはできない。

なお、撮影された画像の明るさを補正する方法として、例えばパソコンなどに搭載された特定のソフトを用いる方法があるが、パソコンへの撮影画像の取り込み作業が必要であり、また、画面上で撮影画像の明るさを確認して、ユーザ自身が所定の操作によりコントラストなどを微調整しなければならないなど、非常に面倒な作業を要する。

本発明は前記のような点に鑑みなされたもので、光学ズームによるコントラスト特性の低下を防いで、常に良好な撮影画像を得ることのできる撮像装置、画像処理方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る撮像装置は、光学ズーム機能を備えた撮像装置において、被写体を撮影する撮像素子と、前記光学ズーム機能の設定倍率を取得する倍率取得手段と、入力される階調値と出力される階調値との関係が所定の曲線で示される階調補正情報を記憶した第１の記憶手段と、前記所定の曲線における黒側の起点をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記第１の記憶手段に記憶された階調補正情報を変更する黒強調手段と、前記倍率取得手段によって得られた設定倍率が高いほどシフト量を増やすようにして、前記黒強調手段により階調補正情報を変更させ、その変更後の階調補正情報を撮影時に適用する階調補正情報として設定する階調設定手段と、この階調設定手段によって設定された階調補正情報を用いて前記撮像素子から出力された画像データの階調を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２は更に、前記黒強調手段は、前記所定の曲線の形状を保ったままで、黒側の起点を明るい側にシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記第１の記憶手段に記憶された階調補正情報を変更することを特徴とする。

また、本発明の請求項３は更に、前記第１の記憶手段には、複数の異なる撮影モード毎に階調補正情報が記憶されており、前記階調設定手段は、前記第１の記憶手段から現在の撮影モードに対応した階調補正情報を選択し、その選択した階調補正情報を前記黒強調手段により変更させ、その変更後の階調補正情報を撮影時に適用する階調補正情報として設定することを特徴とする。

また、本発明の請求項４は更に、前記設定倍率に応じて前記シフト量を変更するための変更情報を記憶した第２の記憶手段を備え、前記階調設定手段は、第２の記憶手段に記憶されている変更情報に基づいて前記設定倍率に対応するシフト量を決定し、この決定されたシフト量を用いて前記黒強調手段により階調補正情報を変更させることを特徴とする。

また、本発明の請求項５は更に、前記黒強調手段は、前記所定の曲線における黒側の起点を含む全範囲をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記第１の記憶手段に記憶された階調補正情報を変更することを特徴とする。

また、本発明の請求項６は更に、前記黒強調手段は、前記所定の曲線において、少なくとも黒側の起点を含む所定範囲をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記第１の記憶手段に記憶された階調補正情報を変更することを特徴とする。

本発明の請求項７に係る画像処理方法は、被写体を撮影する撮像素子と光学ズーム機能、および入力される階調値と出力される階調値との関係が所定の曲線で示される階調補正情報を記憶した階調補正テーブルを備えた撮像装置に用いられる画像処理方法において、前記光学ズーム機能の設定倍率を取得する倍率取得ステップと、前記所定の曲線における黒側の起点をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記階調補正テーブルに記憶された階調補正情報を変更する黒強調ステップと、前記倍率取得ステップによって得られた設定倍率が高いほどシフト量を増やすようにして、前記黒強調ステップにより階調補正情報を変更させ、その変更後の階調補正情報を撮影時に適用する階調補正情報として設定する階調設定ステップと、この階調設定ステップによって設定された階調補正情報を用いて前記撮像素子から出力された画像データの階調を補正する補正ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の請求項８に係るプログラムは、被写体を撮影する撮像素子と光学ズーム機能、および入力される階調値と出力される階調値との関係が所定の曲線で示される階調補正情報を記憶した階調補正テーブルを備えた撮像装置に搭載されたコンピュータによって実行されるプログラムであって、前記コンピュータに、前記光学ズーム機能の設定倍率を取得する倍率取得機能と、前記所定の曲線における黒側の起点をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記階調補正テーブルに記憶された階調補正情報を変更する黒強調機能と、前記倍率取得機能によって得られた設定倍率が高いほどシフト量を増やすようにして、前記黒強調機能により階調補正情報を変更させ、その変更後の階調補正情報を撮影時に適用する階調補正情報として設定する階調設定機能と、この階調設定機能によって設定された階調補正情報を用いて前記撮像素子から出力された画像データの階調を補正する補正機能とを実現させることを特徴とする。

本発明によれば、光学系ズーム機能を備えた撮像装置において、前記設定倍率が高くなるに従って画像データの黒がより強調されるように、撮影時の設定倍率の変化に対応させて階調補正情報を変化させ、その階調補正情報を用いて画像データを階調補正するようにしたため、光学ズームを高倍率に設定した場合のコントラスト特性の低下を防いで、常に良好な撮影画像を得ることができ、更に、所定の曲線で示される階調補正情報を予め記憶し、光学系ズームの設定倍率が高いほど前記所定の曲線における黒側の起点をシフトする量を増やすように、予め記憶された階調補正情報を変更するようにしたので、各ズーム倍率毎に複数の階調補正情報を記憶しておく必要がなく、予め記憶された階調補正情報による階調補正を行うと同時に黒側の浮きを防ぐことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置としてデジタルカメラを例にした場合の外観構成を示す図であり、図１（ａ）は主に前面の構成、同図（ｂ）は主に背面の構成を示す斜視図である。

このデジタルカメラ１は、略矩形の薄板状ボディ２の前面に、撮影レンズ３、セルフタイマランプ４、光学ファインダ窓５、ストロボ発光部６、マイクロホン部７などを有し、上面の（ユーザにとって）右端側には電源キー８及びシャッタキー９などが設けられている。

電源キー８は、電源のオン／オフ毎に操作するキーであり、シャッタキー９は、撮影時に撮影タイミングを指示するキーである。

また、デジタルカメラ１の背面には、撮影モード（Ｒ）キー１０、再生モード（Ｐ）キー１１、光学ファインダ１２、スピーカ部１３、マクロキー１４、ストロボキー１５、メニュー（ＭＥＮＵ）キー１６、リングキー１７、セット（ＳＥＴ）キー１８、表示部１９などが設けられている。

撮影モードキー１０は、電源オフの状態から操作することで自動的に電源オンとして静止画の撮影モードに移行する一方で、電源オンの状態から繰返し操作することで、静止画モード、動画モードを循環的に設定する。静止画モードは、静止画を撮影するためのモードである。また、動画モードは、動画を撮影するためのモードであり、特に本実施形態では音声付き動画の撮影が可能であるとする。

前記シャッタキー９は、これらの撮影モードに共通に使用される。すなわち、静止画モードでは、シャッタキー９が押下されたときのタイミングで静止画の撮影が行われる。動画モードでは、シャッタキー９が押下されたときのタイミングで動画の撮影が開始され、シャッタキー９が再度押下されたときにその動画の撮影が終了する。

再生モードキー１１は、電源オフの状態から操作することで自動的に電源オンとして再生モードに移行する。

マクロキー１４は、静止画の撮影モードで通常撮影とマクロ撮影とを切換える際に操作する。ストロボキー１５は、ストロボ発光部６の発光モードを切換える際に操作する。メニューキー１６は、各種メニュー項目等を選択する際に操作する。リングキー１７は、上下左右各方向への項目選択用のキーが一体に形成されたものであり、このリングキー１７の中央に位置するセットキー１８は、その時点で選択されている項目を設定する際に操作する。

表示部１９は、バックライト付きのカラー液晶パネルで構成されるもので、撮影モード時には電子ファインダとしてスルー画像のモニタ表示を行う一方で、再生モード時には選択した画像等を再生表示する。

また、このデジタルカメラ１には、光学ズーム機能が備えられており、ズームキー２０ａ，２０ｂの操作により焦点距離を物理的に変化させて画像の拡大率を変更することができる。ズームキー２０ａ，２０ｂのうち、一方のズームキー２０ａはテレ端用であり、望遠側へズーム倍率を変更する場合に用いられる。他方のズームキー２０ｂはワイド端用であり、広角側へズーム倍率を変更する場合に用いられる。

なお、図示はしないがデジタルカメラ１の底面には、記録媒体として用いられるメモリカードを着脱するためのメモリカードスロットや、外部のパーソナルコンピュータ等と接続するためのシリアルインタフェースコネクタとして、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）コネクタ等が設けられている。

図２はデジタルカメラ１の電子回路構成を示すブロック図である。

このデジタルカメラ１には、前記撮影レンズ３を構成する図示せぬフォーカスレンズおよびズームレンズを含むレンズ光学系２２がモータ２１の駆動により光軸方向に所定の範囲内で移動可能に設けられており、その光軸後方に撮像素子であるＣＣＤ２３が配設されている。このＣＣＤ２３は、撮影レンズ３を通して入力される被写体の各部位からの光を受光し、その光の強度に応じた電気信号を出力する。

基本モードである記録モード時において、ＣＣＤ２３がタイミング発生器（ＴＧ）２４、ドライバ２５によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力を１画面分出力する。このＣＣＤ２３の光電変換出力は、アナログ値の信号の状態でＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、サンプルホールド回路２６でサンプルホールドされ、Ａ／Ｄ変換器２７でデジタルデータに変換される。

そして、画像処理回路２８において、画素補間処理及びγ補正処理を含む画像処理が行われて、デジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ，Ｖ（Ｃｂ，Ｃｒ）が生成され、ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）コントローラ２９に出力される。

ＤＭＡコントローラ２９は、画像処理回路２８の出力する輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ，Ｖを、同じく画像処理回路２８からの複合同期信号、メモリ書込みイネーブル信号、及びクロック信号を用いて一度ＤＭＡコントローラ２９内部のバッファに書き込み、ＤＲＡＭインタフェース（Ｉ／Ｆ）３０を介してバッファメモリとして使用されるＤＲＡＭ３１にＤＭＡ転送を行う。

制御部３２は、デジタルカメラ１全体の制御を行うものであり、ＣＰＵと、このＣＰＵで実行される動作プログラムを記憶したＲＯＭ、及びワークメモリとして使用されるＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータにより構成される。この制御部３２は、前記輝度及び色差信号のＤＲＡＭ３１へのＤＭＡ転送終了後に、この輝度及び色差信号をＤＲＡＭインタフェース３０を介してＤＲＡＭ３１より読み出し、ＶＲＡＭコントローラ３３を介してＶＲＡＭ３４に書き込む。

デジタルビデオエンコーダ３５は、前記輝度及び色差信号をＶＲＡＭコントローラ３３を介してＶＲＡＭ３４より定期的に読み出し、これらのデータを元にビデオ信号を発生して表示部１９に出力する。

この表示部１９は、上述した如く撮影時にはモニタ表示部（電子ファインダ）として機能するもので、デジタルビデオエンコーダ３５からのビデオ信号に基づいた表示を行うことで、その時点でＶＲＡＭコントローラ３３から取込んでいる画像情報に基づく画像をリアルタイムに表示することとなる。

このように、表示部１９にその時点での画像がモニタ画像としてリアルタイムに表示されている状態で、例えば静止画撮影を行いたいタイミングでシャッタキー９を押下操作すると、トリガ信号が発生する。

制御部３２は、このトリガ信号に応じて、その時点でＣＣＤ２３から取込んでいる１画面分の輝度及び色差信号のＤＲＡＭ３１へのＤＭＡ転送の終了後、直ちにＣＣＤ２３からのＤＲＡＭ３１への経路を停止し、記録保存の状態に遷移する。

この記録保存の状態では、制御部３２がＤＲＡＭ３１に書き込まれている１フレーム分の輝度及び色差信号をＤＲＡＭインタフェース３０を介してＹ，Ｃｂ，Ｃｒの各コンポーネント毎に縦８画素×横８画素の基本ブロックと呼称される単位で読み出して、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）回路３７に書き込み、このＪＰＥＧ回路３７でＡＤＣＴ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：適応離散コサイン変換）、エントロピ符号化方式であるハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮する。

そして得た符号データを１画像のデータファイルとして該ＪＰＥＧ回路３７から読み出して記録用のメモリ３８に書き込む。このメモリ３８としては、予め本体に内蔵されたフラッシュメモリ等の内部メモリの他に、記録媒体として着脱自在に装着されるメモリカードなどを含む。１フレーム分の輝度及び色差信号の圧縮処理及びメモリ３８への全圧縮データの書込み終了に伴って、制御部３２はＣＣＤ２３からＤＲＡＭ３１への経路を再び起動する。

制御部３２には、さらに音声処理部３９、ＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ）４０、ストロボ駆動部４１が接続される。

音声処理部３９は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、音声の録音時には前記マイクロホン部（ＭＩＣ）７より入力された音声信号をデジタル化し、所定のデータファイル形式、例えばＭＰ３（ＭＰＥＧ−１ ａｕｄｉｏ ｌａｙｅｒ ３）規格に従ってデータ圧縮して音声データファイルを作成してメモリ３８へ送出する一方、音声の再生時にはメモリ３８から読み出された音声データファイルの圧縮を解いてアナログ化し、上述したデジタルカメラ１の背面側に設けられるスピーカ部（ＳＰ）１３を通じて出力する。

ＵＳＢインタフェース４０は、ＵＳＢコネクタを介して有線接続されるパーソナルコンピュータ等の他の情報端末装置との間で画像データ、その他の送受を行う場合の通信制御を行う。ストロボ駆動部４１は、撮影時に図示せぬストロボ用の大容量コンデンサを充電した上で、制御部３２からの制御に基づいてストロボ発光部６を閃光駆動する。

なお、前記キー入力部３６は、上述したシャッタキー９の他に、電源キー８、撮影モードキー１０、再生モードキー１１、マクロキー１４、ストロボキー１５、メニューキー１６、リングキー１７、セットキー１８、ズームキー２０ａ，２０ｂなどから構成され、それらのキー操作に伴う信号は直接制御部３２へ送出される。

また、静止画像ではなく動画像の撮影時においては、シャッタキー９が押下操作されたときに、上述したＪＰＥＧ回路３７によりｍｏｔｉｏｎ−ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）などの手法により撮影動画をデータ圧縮してメモリ３８へ記録する。再度シャッタキー９が操作されると、動画データの記録を終了する。

一方、基本モードである再生モード時には、制御部３２がメモリ３８に記録されている画像データを選択的に読み出し、ＪＰＥＧ回路３７で記録モード時にデータ圧縮した手順と全く逆の手順で、圧縮されている画像データを伸長する。そして、この伸長した画像データをＤＲＡＭインタフェース３０を介してＤＲＡＭ３１に保持させた上で、このＤＲＡＭ３１の保持内容をＶＲＡＭコントローラ３３を介してＶＲＡＭ３４に記憶させ、このＶＲＡＭ３４より定期的に画像データを読み出してビデオ信号を発生し、表示部１９で再生出力させる。

選択した画像データが静止画像ではなく動画像であった場合には、その動画データを構成する複数フレームの静止画データを時系列の順で順次再生して表示し、すべての静止画データの再生を終了した時点で、例えば、次に再生の指示がなされるまで先頭に位置する静止画データを表示するなどを行う。

図３は前記画像処理回路２８の機能構成を示すブロック図である。なお、ここでは、画像処理回路２８とＤＲＡＭ３１との間のデータの流れを分かり易く表現するために、図２に示したＤＭＡコントローラ２９やＤＲＡＭインタフェース（Ｉ／Ｆ）３０などは省略してある。

図中のＣＣＤ出力とは、撮影時にＣＣＤ２３からサンプルホールド回路２６およびＡ／Ｄ変換器２７を介して出力されたデジタルの画像データのことである。本実施形態では、１０ビット構成のＡ／Ｄ変換器２７を用いているため、１０ビットのデジタルの画像データが画像処理回路２８に入力されることになる。以後、この無加工のデジタル画像データのことを「ＲＡＷデータ」と呼ぶ。このＲＡＷデータは、バッファメモリとして用いられるＤＲＡＭ３１の画像領域に一旦保持された後、そこから画像処理回路２８に読み出されて処理される。

なお、ＲＡＷデータをＤＲＡＭ３１の画像領域に保持せずに、画像処理回路２８にて直接処理するような構成であっても良い。また、バッファメモリとしては、ＤＲＡＭ３１に限らず、ＳＤＲＡＭなどであっても良く、これらの構成については特に限定されるものではない。

画像処理回路２８は、１チップのＬＳＩからなり、基本構成要素として、ＲＡＷデータに所定のＷＢゲインを乗算するホワイトバランス処理部（ＷＢ処理部）５１と、１０ビットから８ビットのガンマルックアップテーブル（ガンマＬＵＴ）５２と、このガンマルックアップテーブル５２を参照して、ＷＢゲイン後のＲＡＷデータの階調補正を行うガンマ補正部５３と、階調補正後のＲＡＷデータをＹＵＶ変換するＹＵＶ変換部５４などが備えられている。

なお、この画像処理回路２８で行う処理をマイクロプロセッサである制御部３２側でソフト的に行うような構成であっても良い。ただし、すべての処理をソフトウェアで行うと時間がかかってしまうため、少なくともホワイトバランス処理部５１、ガンマルックアップテーブル５２、ガンマ補正部５３、ＹＵＶ変換部５４などの基本構成要素はハードウェアで構成することが好ましい。

ここで、ガンマルックアップテーブル５２に設定されるガンマカーブ（階調補正情報）について説明する。

図２に示す制御部３２には、予め基準となるガンマカーブ（階調補正情報）を記憶したガンマテーブルＴ１と、このガンマテーブルＴ１に記憶されたガンマカーブを光学ズーム機能の設定倍率に応じて変更するための制御テーブルＴ２が設けられている。

図４に制御テーブルＴ２の構成を示す。今、ズームキー２０ａ，２０ｂの操作により、レンズ光学系２２に含まれるズームレンズがズームステップ「０」〜「６」の７段階に移動してズーム倍率が設定されるものとする。なお、ズームステップ「６」がテレ端（望遠）側であり、ここでの最大倍率である。

制御テーブルＴ２には、これらのズームステップ毎に少なくとも黒の階調を段階的に変更するための変更情報が記憶されている。具体的には、ガンマテーブルＴ１のガンマカーブを入力に対して出力が暗くなる方向にシフトするための基準シフト量が変更情報として記憶されている。この基準シフト量は各ズームステップ毎に事前に測定された画像の黒浮き量によって決められている。例えば、基準シフト量「２」とは、ガンマカーブを入力に対して出力が暗くなる方向に２階調分シフトすることを意味する（図６参照）。

この場合、図４の例に示すように、ズーム倍率が高くなるに従って基準シフト量が多くなるように設定されている。このシフト量が多いほど、黒階調の出力範囲が広がり、画像の黒の部分がより強調されることになる。

前記基準シフト量に基づいて変更されたガンマカーブはガンマルックアップテーブル５２に設定され、撮影時に画像データの階調補正に用いられる。

図５は標準ガンマカーブ（変更前のガンマカーブ）、図６は変更後のガンマカーブの一例を示す図である。それぞれ横軸が入力、縦軸が出力を表している。また、ここでは入力を１０ビット（１０２４階調）、出力を８ビット（２５６階調）としている。

ここで、図５に示す標準のガンマカーブは入力値０を起点にしている。これに対し、図６に示す変更後のガンマカーブでは、その起点が基準シフト量分だけ右方向にずれている。このようにシフトすることで、入力に対する出力の黒の範囲が広がることになり、結果的に黒を強調した画像が得られることになる。

なお、前記ガンマテーブルＴ１は、ある１つの撮影モードに対して用意される。例えば、コントラストモード「標準」，「高」，「低」、ストロボ撮影モードといったように、複数の異なる撮影モードが備えられている場合には、これらの撮影モード毎に所定の階調特性を有するガンマテーブルが用意されることになる。

次に、第１の実施形態におけるデジタルカメラ１の処理動作を説明する。
図７は第１の実施形態におけるデジタルカメラ１の処理動作を示すフローチャートである。なお、ここでの処理は、デジタルカメラ１に搭載されたマイクロプロセッサである制御部３２がＲＯＭなどに記憶されたプログラムを読み込むことで実行される。

上述したように、ズームキー２０ａ，２０ｂの操作によりレンズ光学系２２に含まれるズームレンズがズームステップ「０」〜「６」の７段階に移動してズーム倍率が設定される。

ズーム倍率が設定されると、制御部３２は、そのときの設定倍率（詳しくはズームレンズが位置決めされたときのズームステップの数値）を取得する（ステップＳ１１）。そして、制御部３２は、前記設定倍率に基づいて制御テーブルＴ２を検索することにより、ガンマカーブを変更するための基準シフト量を決定する（ステップＳ１２）。

また、制御部３２は、撮影モードに対応したガンマカーブを選択する（ステップＳ１３）。すなわち、ガンマテーブルＴ１の中に複数のガンマカーブが記憶されている場合において、これらの中から現在設定されている撮影モードに対応したガンマカーブを選択する。

なお、撮影モードは、通常は、ユーザが所定の操作により任意に設定できるようになっているが、カメラ側で露出などの撮影条件に基づいて適切な撮影モードを自動設定することでも良い。また、撮影モードが１つしか用意されていない場合には、ここでの選択処理は不要である。

ここで、制御部３２は、前記選択したガンマカーブを前記ステップＳ１２で決定した基準シフト量に基づいて変更する（ステップＳ１４）。例えば、前記選択したガンマカーブが図５のような特性を有する場合であれば、図６に示すように基準シフト量だけカーブの起点を右方向にシフトすることで、入力に対する出力の黒の範囲を広げるようにする。この場合、右方向にシフトした分だけ、カーブの上側つまり階調値の高い部分（明るい部分）が所定範囲を超えてしまうため、その部分は削除する。

例えば、基準シフト量を「４」とした場合には、次のようになる。
変更前：ORIGINAL_TABLE[1024]＝０，１，３，６，９，１３・・・２５５
変更前：ORIGINAL_TABLE[1024]＝０，０，０，０，１，３，６，９，１３・・・２５５
このようにして、ガンマテーブルＴ１から読み出した基準のガンマカーブをズーム倍率に応じて変更すると、制御部３２はその変更後のガンマカーブを撮影時に適用するガンマカーブとして画像処理回路２８内のガンマルックアップテーブル５２に書き込む（ステップＳ１５）。なお、前記基準シフト量が「０」であった場合には、ガンマテーブルＴ１から読み出した基準のガンマカーブを変更なしにそのままガンマルックアップテーブル５２に書き込むことになる。

以後は、図３で説明したように、画像処理回路２８内において、ガンマルックアップテーブル５２に設定されたガンマカーブを用いてＲＡＷデータの階調が補正される（ステップＳ１５）。階調補正後のＲＡＷデータはＹＵＶ形式に変換されてＤＲＡＭ３１に一旦保持された後、所定のタイミングで読み出され、ＪＰＥＧ方式で圧縮されて保存用のメモリ３８に撮影画像として記録、保存される。

このように、撮影時に光学ズームの設定倍率に応じてガンマカーブを適宜変更して画像データを階調補正するようにしたことで、ズーム倍率によって異なるコントラストを改善することができ、例えばテレ端で生じていた黒浮きをなくして、常に良好な撮影画像を得ることができる。

また、予め基準となるガンマカーブを元にして適切なガンマカーブを適宜演算により求めているので、各ズーム倍率毎に複数のガンマカーブを用意しておく必要がなく、その分、メモリ容量を節約できる。さらに、多数の異なる撮影モードを備えている場合でも、これらの撮影モードのガンマカーブに対して制御テーブルＴ２を共通に使用できるため、メモリ容量を増やすことなく対応することができる。

なお、前記第１の実施形態では、図６に示したように、ガンマカーブ全体をズーム倍率に応じて均一にシフトしたが、例えばガンマカーブの黒側の所定範囲（カーブの下側）だけをズーム倍率に応じた量だけ部分的にシフトすることでも良く、要はズーム倍率に応じて適切なコントラストが得ることができれば、その変更方法については特に限定されるものではない。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

前記第１の実施形態では、予め基準となるガンマカーブを設定倍率に応じて適宜変更するようにしたが、第２の実施形態では、予めズーム倍率毎に複数のガンマカーブを用意しておき、これらを設定倍率に応じて切り替えて使用することを特徴とする。

図８は第２の実施形態に用いられる制御テーブルＴ３の構成を示す図である。なお、この制御テーブルＴ３は、制御テーブルＴ２に代わって図２に示した制御部３２に設けられる。

前記第１の実施形態と同様に、ズームキー２０ａ，２０ｂの操作により、レンズ光学系２２に含まれるズームレンズがズームステップ「０」〜「６」の７段階に移動してズーム倍率が設定されるものとする。制御テーブルＴ３には、各ズームステップに対応したガンマテーブルＡ〜Ｄの番号が記憶されている。これらのガンマテーブルＡ〜Ｄには、各ズームステップ毎に予め設定されたガンマカーブ（階調補正情報）が記憶されている。

図９は各ガンマテーブルＡ〜Ｄに記憶されたガンマカーブの一例を示す図であり、各ガンマカーブがＡを基準にしてＢ，Ｃ，Ｄの順に入力に対して出力が暗くなる方向つまり右方向にシフトしている。このシフト量が多いほど、黒階調の出力範囲が広がり、画像の黒の部分がより強調されることになる。

なお、前記ガンマテーブルＡ〜Ｄは、制御部３２に設けられているものとする。また、前記ガンマテーブルＡ〜Ｄは、ある１つの撮影モードに対して用意される。多数の異なる撮影モードが備えられている場合には、以下のように各撮影モード毎にガンマテーブルが用意されることになる。

撮影モードＭ１…ガンマテーブルＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１
撮影モードＭ２…ガンマテーブルＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２
撮影モードＭ３…ガンマテーブルＡ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３
撮影モードＭ１〜Ｍ３とは、例えばコントラストモード「標準」，「低」，「高」である。ガンマテーブルＡ１〜Ｄ１，ガンマテーブルＡ２〜Ｄ２，ガンマテーブルＡ３〜Ｄ３は各ズーム倍率毎に設定されたガンマカーブを有する。この場合、図８に示した制御テーブルＴ３には、これらのガンマテーブルＡ１〜Ｄ１，ガンマテーブルＡ２〜Ｄ２，ガンマテーブルＡ３〜Ｄ３を示す番号が記憶されることになる。

次に、第２の実施形態におけるデジタルカメラ１の処理動作を説明する。
図１０は第２の実施形態におけるデジタルカメラ１の処理動作を示すフローチャートである。なお、ここでの処理は、デジタルカメラ１に搭載されたマイクロプロセッサである制御部３２がＲＯＭなどに記憶されたプログラムを読み込むことで実行される。

上述したように、ズームキー２０ａ，２０ｂの操作によりレンズ光学系２２に含まれるズームレンズがズームステップ「０」〜「６」の７段階に移動してズーム倍率が設定される。

ズーム倍率が設定されると、制御部３２は、そのときの設定倍率（詳しくはズームレンズが位置決めされたときのズームステップの数値）を取得する（ステップＳ２１）。そして、制御部３２は、現在の撮影モードと設定倍率とに基づいて制御テーブルＴ３を検索することにより、撮影時に適用するガンマカーブを選択する（ステップＳ２２）。

すなわち、例えば、現在の撮影モードがＭ１であり、設定倍率がズームステップ数「３」であった場合には、ガンマテーブルＢ１に記憶されたガンマカーブを撮影用に選択することになる。なお、撮影モードが１つしか用意されていない場合には、設定倍率によってガンマカーブを選択することになる。制御部３２はこのようにして選択したガンマカーブを画像処理回路２８内のガンマルックアップテーブル５２に書き込む（ステップＳ２３）。

以後は、図３で説明したように、画像処理回路２８内において、ガンマルックアップテーブル５２に設定されたガンマカーブを用いてＲＡＷデータの階調が補正される（ステップＳ２４）。階調補正後のＲＡＷデータはＹＵＶ形式に変換されてＤＲＡＭ３１に一旦保持された後、所定のタイミングで読み出され、ＪＰＥＧ方式で圧縮されて保存用のメモリ３８に撮影画像として記録、保存される。

このように、予めズーム倍率毎に複数のガンマカーブを用意しておき、これらを設定倍率に応じて切り替えることでも、前記第１の実施形態と同様に、ズーム倍率によって異なるコントラストを改善して、常に良好な撮影画像を得ることができる。この場合、前記第１の実施形態と比べるとテーブル数が増えるため、メモリ容量を多く必要とするが、その都度演算処理を必要せずに適切なガンマカーブをテーブルから直接得ることができるため、その分、処理が速くなり、また、制御部３２の処理負担も軽減されるといった利点がある。

なお、前記各実施形態では、ガンマ補正に関する処理を図３に示す画像処理回路２８内でハードウェア的に行うものとしたが、そのガンマ補正処理を含む一連の処理をプログラム化することで、マイクロプロセッサである制御部３２側でソフト的に行うことも可能である。

また、前記各実施形態では、ズーム倍率に応じて画像データの黒い部分をより黒く補正する場合を想定して説明したが、前記同様の手法にて画像データの白い部分をより白くするような補正も可能である。

また、本発明はデジタルカメラに限るものではなく、例えばカメラ付きの携帯電話などであっても、光学ズーム機能を備えていれば、その全てに適用可能である。特に、カメラ付きの携帯電話のように、光学系レンズのサイズが小さく、ズーム倍率によってコントラスト特性に影響が出やすい小型機器に対して有効である。

その他、本発明は前記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る撮像装置としてデジタルカメラを例にした場合の外観構成を示す図であり、図１（ａ）は主に前面の構成、同図（ｂ）は主に背面の構成を示す斜視図。 同実施形態におけるデジタルカメラの電子回路構成を示すブロック図。 同実施形態におけるデジタルカメラに備えられた画像処理回路の機能構成を示すブロック図。 同実施形態におけるデジタルカメラに備えられた制御テーブルＴ２の構成を示す図。 同実施形態におけるデジタルカメラの標準ガンマカーブ（変更前のガンマカーブ）の一例を示す図。 同実施形態におけるデジタルカメラの変更後のガンマカーブの一例を示す図。 同実施形態におけるデジタルカメラの処理動作を示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態におけるデジタルカメラに用いられる制御テーブルＴ３の構成を示す図。 同実施形態における各ガンマテーブルに記憶されたガンマカーブの一例を示す図。 同実施形態におけるデジタルカメラの処理動作を示すフローチャート。

符号の説明

１…デジタルカメラ、２…ボディ、３…撮影レンズ、４…セルフタイマランプ、５…光学ファインダ窓、６…ストロボ発光部、７…マイクロホン部、８…電源キー、９…シャッタキー、１０…撮影モードキー、１１…再生モードキー、１２…光学ファインダ、１３…スピーカ部、１４…マクロキー、１５…ストロボキー、１６…メニュー（ＭＥＮＵ）キー、１７…リングキー、１８…セット（ＳＥＴ）キー、１９…表示部、２０ａ，２０ｂ…ズームキー、２１…モータ、２２…レンズ光学系、２３…ＣＣＤ、２４…タイミング発生器（ＴＧ）、２５…ドライバ、２６…サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）、２７…Ａ／Ｄ変換器、２８…画像処理回路、２９…ＤＭＡコントローラ、３０…ＤＲＡＭインタフェース（Ｉ／Ｆ）、３１…ＤＲＡＭ、３２…制御部、３３…ＶＲＡＭコントローラ、３４…ＶＲＡＭ、３５…デジタルビデオエンコーダ、３６…キー入力部、３７…ＪＰＥＧ回路、３８…メモリ、３９…音声処理部、４０…ＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ）、４１…ストロボ駆動部、５１…ホワイトバランス処理部、５２…ガンマルックアップテーブル、５３…ガンマ補正部、５４…ＹＵＶ変換部、Ｔ１…ガンマテーブル、Ｔ２，Ｔ３…制御テーブル。

Claims (8)

1. 光学ズーム機能を備えた撮像装置において、
   被写体を撮影する撮像素子と、
   前記光学ズーム機能の設定倍率を取得する倍率取得手段と、
   入力される階調値と出力される階調値との関係が所定の曲線で示される階調補正情報を記憶した第１の記憶手段と、
   前記所定の曲線における黒側の起点をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記第１の記憶手段に記憶された階調補正情報を変更する黒強調手段と、
   前記倍率取得手段によって得られた設定倍率が高いほどシフト量を増やすようにして、前記黒強調手段により階調補正情報を変更させ、その変更後の階調補正情報を撮影時に適用する階調補正情報として設定する階調設定手段と、
   この階調設定手段によって設定された階調補正情報を用いて前記撮像素子から出力された画像データの階調を補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記黒強調手段は、前記所定の曲線の形状を保ったままで、黒側の起点を明るい側にシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記第１の記憶手段に記憶された階調補正情報を変更することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記第１の記憶手段には、複数の異なる撮影モード毎に階調補正情報が記憶されており、
   前記階調設定手段は、前記第１の記憶手段から現在の撮影モードに対応した階調補正情報を選択し、その選択した階調補正情報を前記黒強調手段により変更させ、その変更後の階調補正情報を撮影時に適用する階調補正情報として設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記設定倍率に応じて前記シフト量を変更するための変更情報を記憶した第２の記憶手段を備え、
   前記階調設定手段は、第２の記憶手段に記憶されている変更情報に基づいて前記設定倍率に対応するシフト量を決定し、この決定されたシフト量を用いて前記黒強調手段により階調補正情報を変更させることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
5. 前記黒強調手段は、前記所定の曲線における黒側の起点を含む全範囲をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記第１の記憶手段に記憶された階調補正情報を変更することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
6. 前記黒強調手段は、前記所定の曲線において、少なくとも黒側の起点を含む所定範囲をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記第１の記憶手段に記憶された階調補正情報を変更することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
7. 被写体を撮影する撮像素子と光学ズーム機能、および入力される階調値と出力される階調値との関係が所定の曲線で示される階調補正情報を記憶した階調補正テーブルを備えた撮像装置に用いられる画像処理方法において、
   前記光学ズーム機能の設定倍率を取得する倍率取得ステップと、
   前記所定の曲線における黒側の起点をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記階調補正テーブルに記憶された階調補正情報を変更する黒強調ステップと、
   前記倍率取得ステップによって得られた設定倍率が高いほどシフト量を増やすようにして、前記黒強調ステップにより階調補正情報を変更させ、その変更後の階調補正情報を撮影時に適用する階調補正情報として設定する階調設定ステップと、
   この階調設定ステップによって設定された階調補正情報を用いて前記撮像素子から出力された画像データの階調を補正する補正ステップと、
   を備えたことを特徴とする画像処理方法。
8. 被写体を撮影する撮像素子と光学ズーム機能、および入力される階調値と出力される階調値との関係が所定の曲線で示される階調補正情報を記憶した階調補正テーブルを備えた撮像装置に搭載されたコンピュータによって実行されるプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記光学ズーム機能の設定倍率を取得する倍率取得機能と、
   前記所定の曲線における黒側の起点をシフトすることによって画像データの黒がより強調されるように、前記階調補正テーブルに記憶された階調補正情報を変更する黒強調機能と、
   前記倍率取得機能によって得られた設定倍率が高いほどシフト量を増やすようにして、前記黒強調機能により階調補正情報を変更させ、その変更後の階調補正情報を撮影時に適用する階調補正情報として設定する階調設定機能と、
   この階調設定機能によって設定された階調補正情報を用いて前記撮像素子から出力された画像データの階調を補正する補正機能と
   を実現させることを特徴とするプログラム。

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