JP4539254B2 - 電子カメラおよび画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、被写界を撮像して画像を生成する電子カメラ、および処理対象の画像に対して画像処理を施すための画像処理プログラムに関する。

従来より、電子カメラでは、被写界の輝度を測光素子などにより検出し、その結果に基づいて撮影時の露出、絞りなどの条件を決定している。そして、決定した条件を実現するように電子カメラの各部が制御される。ところが、このような制御は誤差を生じることがあり、決定した条件どおりに制御されないことがある。
条件どおりに制御されないと、得られる画像に白飛びや黒潰れなどが発生する。

特許文献１の発明では、このような問題を解決するために、想定される絞り値ごとに誤差量を予め測定して記憶しておき、制御時に絞り値ごとの誤差量を読み出し、誤差量に応じてシャッタスピードや撮像素子におけるゲインなどを補正している。
特開２００２−３３０３３４号公報

しかし、前述したように絞り値ごとに誤差量を記憶しておくには、予め誤差量を測定する手間がかかり、また、記憶しておくメモリも必要である。また、この場合、絞り機構部の各部は摩耗等によって経時変化するため、記憶した誤差量も変化してしまい、無意味なものとなる。
また、レンズ交換式の電子カメラに前述した特許文献１の発明を適用する場合には、各レンズ、各絞り値ごとに誤差量を予め測定して記憶しておかなければならない。この場合、想定される全ての交換レンズについて、予め測定して記憶しておくには、前述した手間がさらにかかり、また、記憶しておくメモリの容量も大きくなる。さらに、交換レンズがＣＰＵを備えない場合には、電子カメラは装着された交換レンズがどのような交換レンズであるかを認識することができない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、メモリの容量を増やさずに、簡単に、適切な明るさの画像を得ることができる電子カメラおよび画像処理プログラムを提供することを目的とする。

本発明の電子カメラは、被写界の一部に対応する第１領域、および、前記第１領域とは異なる第２領域の輝度値を検出する測光部と、前記第１領域と対応する位置に配置された複数の第１撮像素子と、前記第２領域と対応する位置に配置された複数の第２撮像素子とを有し、前記測光部の前記第１領域および前記第２領域で検出された前記輝度値に基づいた設定で前記被写界を撮像し、前記複数の第１撮像素子から複数の第１画像信号を出力するとともに前記複数の第２撮像素子から複数の第２画像信号を出力することにより前記被写界に対応する画像を生成する撮像部と、前記複数の第１画像信号を用いて求められた第１領域輝度値と、前記第１領域輝度値の目標値である第１領域目標輝度値との比に基づいて補正値を演算する演算部と、前記演算部により演算された前記補正値に基づいて前記複数の第１画像信号および前記複数の第２画像信号のゲインを補正する補正部とを備え、前記演算部は、前記複数の第１画像信号のうち、飽和レベルに達した前記第１画像信号の数が多いほど、前記補正部による補正の度合が小さくなるように前記補正値を演算することを特徴とする。

なお、前記第１領域は、前記第２領域の内側の領域であっても良い。

本発明の画像処理プログラムは、被写界の一部に対応する第１領域、および、前記第１領域とは異なる第２領域の輝度値を検出する測光部と、前記第１領域と対応する位置に配置された複数の第１撮像素子と、前記第２領域と対応する位置に配置された複数の第２撮像素子とを有し、前記測光部の前記第１領域および前記第２領域で検出された前記輝度値に基づいた設定で前記被写界を撮像し、前記複数の第１撮像素子から複数の第１画像信号を出力するとともに前記複数の第２撮像素子から複数の第２画像信号を出力することにより前記被写界に対応する画像を生成する撮像部とを備えた撮像装置により生成された前記画像を取得する取得手順と、前記複数の第１画像信号を用いて求められた第１領域輝度値と、前記第１領域輝度値の目標値である第１領域目標輝度値との比に基づいて補正値を演算する演算手順と、前記演算手順で演算された前記補正値に基づいて前記複数の第１画像信号および前記複数の第２画像信号のゲインを補正する補正手順とをコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、前記演算手順では、前記複数の第１画像信号のうち、飽和レベルに達した前記第１画像信号の数が多いほど、補正の度合が小さくなるように前記補正値を演算することを特徴とする。

なお、前記第１領域は、前記第２領域の内側の領域であっても良い。

本発明の電子カメラおよび画像処理装置によれば、メモリの容量を増やさずに、簡単に、適切な明るさの画像を得ることができる。

《第１実施形態》
以下、図面を用いて本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の電子カメラ１００の概略構成図である。
電子カメラ１００は、カメラ本体１０１、撮影レンズ１０２からなる。撮影レンズ１０２は、カメラ本体１０１に対し着脱可能であり、内部にレンズ１および開口絞り２を備える。なお、カメラ本体１０１は、撮影レンズ１０２以外の撮影レンズも着脱可能である。

カメラ本体１０１は、一眼レフレックスカメラであり、クイックリターンミラー３、拡散スクリーン（焦点板）４、コンデンサレンズ５、ペンタプリズム６、接眼レンズ７、測光用プリズム８、測光用レンズ９、測光素子１０、シャッタ１１、撮像素子１２を備える。
非撮影時、すなわち撮影を行わない場合には、クイックリターンミラー３は、図１に示すように、光軸に対して４５°の角度に配置される。そして、撮影レンズ１０２がカメラ本体１０１に装着された状態で、レンズ１および開口絞り２を通過した光束は、クイックリターンミラー３で反射され、拡散スクリーン４、コンデンサレンズ５、ペンタプリズム６を介して接眼レンズ７に導かれる。また、拡散スクリーン４によって拡散された光束の一部は、コンデンサレンズ５、ペンタプリズム６、測光用プリズム８、測光用レンズ９を介して測光素子１０に導かれる。

一方、撮影時には、クイックリターンミラー３が、破線で示す位置に待避してシャッタ１１が開放し、撮影レンズ１０２からの光束は撮像素子１２に導かれる。撮像素子１２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの感度が可変である受光素子である。
図２は、電子カメラ１００の機能ブロック図である。
電子カメラ１００は、測光部１３、演算部１４、制御部１５、操作部１６、撮像部１７、画像補正部１８、メモリ部１９を備える。

測光部１３は、図１の測光用プリズム８、測光用レンズ９、測光素子１０を備え、被写界の輝度を検出して演算部１４に出力する。演算部１４は、測光部１３および後述する撮像部１７からの出力に基づいて、各部を制御するためのパラメータなどを算出し（詳細は後述する）、測光部１３、制御部１５および画像補正部１８に演算結果を出力する。
また、制御部１５は、演算部１４の演算結果に応じて、開口絞り２、クイックリターンミラー３、シャッタ１１をそれぞれ駆動する。操作部１６は、不図示のレリーズボタンやユーザによる露出補正値の設定（詳細は後述する）のための設定ボタン（露出補正ボタンや露出値を固定するためのＡＥロックボタンなど）などを備え、操作部１６の出力は演算部１４に接続される。

また、撮像部１７は、図１の撮像素子１２を備え、撮影レンズ１０２を介した被写界を撮像し、画像データを画像補正部１８に出力する。また、撮像部１７は、撮像により得た画像データを、演算部１４にも出力する。画像補正部１８は、演算部１４の演算結果に応じて、撮像部１７から出力された画像データを補正し（詳細は後述する）、メモリ部１９に出力する。

メモリ部１９は、メモリカード（カード状のリムーバブルメモリ）などの記録媒体であり、画像補正部１８により補正された画像データを記録する。なお、メモリ部１９は、内蔵メモリであっても良い。
ところで、測光部１３に含まれる測光素子１０は、ＳＰＤ（Silicon Photo Diode）やＣＣＤなどの受光素子であり、図３に示す分割測光センサである。測光素子１０は、被写界の略全面を２５個の領域に分割して測光し、それぞれの領域の輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(２５)を検出する。電子カメラ１００は、このような測光素子１０を用いた測光に関して、３つの測光モードを有する。３つの測光モードとは、中央部分測光モード、スポット測光モード、多分割測光モードである。これらの測光モードは、操作部１６を介して、ユーザにより設定される。

以上説明した構成の電子カメラ１００の撮影時の動作について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図４のフローチャートの一連の動作は、不図示のレリーズボタンが半押し（半分まで押圧されること）された場合に開始される。
ユーザにより、不図示のレリーズボタンが半押しされると、ステップＳ１において、電子カメラ１００は、測光部１３の測光素子１０の電源をＯＮし、所定の初期化動作を行う。

ステップＳ２において、測光部１３の測光素子１０は、測光用プリズム８、測光用レンズ９を介して被写界を測光し、輝度を検出する。このとき、測光部１３は、ユーザにより設定された測光モードに対応する領域および後述する補正参照領域の測光を行う。
ユーザにより、中央部分測光モードが設定された場合、測光部１３の測光素子１０は、図３のほぼ中央に当たる領域１〜９を測光対象とし、輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(９)を検出する。また、ユーザにより、スポット測光モードが設定された場合、測光部１３は、図３の中心のスポット領域５を測光対象とし、輝度値ＢＶ(５)を検出する。さらに、ユーザにより、多分割測光モードが設定された場合、測光部１３の測光素子１０は、図３の全面の領域１〜２５を測光対象とし、輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(２５)を検出する。

さらに、測光部１３の測光素子１０は、前述した補正参照領域として、図３の領域１〜９、１３、１４、１７、１８、２１、２２を測光対象とし、輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(９)、ＢＶ(１３)、ＢＶ(１４)、ＢＶ(１７)、ＢＶ(１８)、ＢＶ(２１)、ＢＶ(２２)を検出する。なお、各測光モードが設定された場合に、それぞれどの領域を測光対象とするか、および補正参照領域をどの領域にするかはこの例に限定されない。

ステップＳ３において、演算部１４は、測光部１３により測光モードに応じて検出された輝度値に基づいて、代表輝度値ＢＶｅｘｐを算出する。なお、代表輝度値ＢＶｅｘｐとは、測光部１３により検出された各輝度値を考慮して、全ての測光領域を代表する値として求められる値である。
つまり、ユーザにより中央部分測光モードが設定された場合、演算部１４は、輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(９)に基づいて、中央部分測光モードにおける代表輝度値ＢＶｃｗを算出する。また、スポット測光モードが設定された場合、演算部１４は、輝度値ＢＶ(５)に基づいて、スポット測光モードにおける代表輝度値ＢＶｓｐを算出する。さらに、多分割測光モードが設定された場合、演算部１４は、輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(２５)に基づいて、多分割測光モードにおける代表輝度値ＢＶａを算出する。すなわち、ユーザにより、中央部分測光モードが設定された場合は、代表輝度値ＢＶｅｘｐ＝ＢＶｃｗとなり、スポット測光モードが設定された場合は、代表輝度値ＢＶｅｘｐ＝ＢＶｓｐとなり、多分割測光モードが設定された場合は、代表輝度値ＢＶｅｘｐ＝ＢＶａとなる。

これらの代表輝度値（ＢＶｃｗ，ＢＶｓｐ，ＢＶａ）の具体的な算出方法については、例えば、特開平９−２８１５４３号公報や特開昭６３−１７０６２８号公報に開示される方法と同様に行われるので、詳細な説明を省略する。
ステップＳ４において、演算部１４は、測光部１３により検出された補正参照領域の輝度値に基づいて、平均輝度値ＢＶｓｈｔを算出する。

そして、ステップＳ５において、演算部１４は、露出制御パラメータを算出する。露出制御パラメータとは、シャッタ速度、絞り値および撮像素子１２の感度を指す。演算部１４は、ステップＳ３で算出した代表輝度値ＢＶｅｘｐと、操作部１６により設定された露出補正値およびブラケティング値とに基づいて露出制御パラメータを算出する。演算部１４には、代表輝度値ＢＶｅｘｐと露出補正値およびブラケティング値とに基づいてシャッタ速度、絞り値および撮像素子１２の感度を算出するための演算式が予め用意されている。そして、演算部１４は、算出したシャッタ速度、絞り値および撮像素子１２の感度を、露出制御パラメータとして、制御部１５に出力する。

ステップＳ６において、演算部１４は、ユーザにより不図示のレリーズボタンが全押し（完全に押圧されること）されたか否かを判定し、全押しされていない場合にはステップＳ７に進み、全押しされた場合にはステップＳ１１に進む。
ユーザにより不図示のレリーズボタンが全押しされていない場合、ステップＳ７において、演算部１４は、測光部制御パラメータを算出する。

測光部制御パラメータとは、測光部１３の測光素子１０がＳＰＤの場合にはアンプゲイン、ＣＣＤの場合にはアンプゲインおよび蓄積時間を指し、測光部１３における測光条件のことである。演算部１４は、測光部制御パラメータを算出すると、算出した測光部制御パラメータを測光部１３に出力する。
ステップＳ７において、演算部１４は、ステップＳ２の測光結果に基づいて、次の測光における測光条件を決定する。そのため、測光部１３は、より状況に即した最適な測光を行うことができる。

ステップＳ８において、演算部１４は、ユーザにより操作部１６の不図示のＡＥロックボタンがＯＮに設定されているか否かを判定し、ＯＮに設定されている場合にはステップＳ９に進む。一方、ＡＥロックボタンがＯＮに設定されていない場合には、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２以降の処理を再び行う。
ユーザにより不図示のＡＥロックボタンがＯＮに設定されている場合、ステップＳ９において、測光部１３の測光素子１０は、ステップＳ２と同様に被写界を測光し、輝度を検出する。ただし、ステップＳ９においては、測光部１３の測光素子１０は、前述した補正参照領域を測光対象とし、輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(９)、ＢＶ(１３)、ＢＶ(１４)、ＢＶ(１７)、ＢＶ(１８)、ＢＶ(２１)、ＢＶ(２２)を検出する。

そして、ステップＳ１０において、演算部１４は、ステップＳ４と同様に、測光部１３により検出された補正参照領域の輝度値に基づいて、平均輝度値ＢＶｓｈｔを算出する。そして、平均輝度値ＢＶｓｈｔを算出すると、ステップＳ６に戻り、ステップＳ６以降の処理を再び行う。
電子カメラ１００は、ユーザにより不図示のＡＥロックボタンがＯＮに設定されている場合（ステップＳ８ＹＥＳ）には、レリーズボタンが全押しされる（ステップＳ６ＹＥＳ）まで、補正参照領域の測光と平均輝度値ＢＶｓｈｔの算出と測光部制御パラメータの算出とを繰り返す。また、ユーザにより不図示のＡＥロックボタンがＯＮに設定されていない場合（ステップＳ８ＮＯ）には、レリーズボタンが全押しされる（ステップＳ６ＹＥＳ）まで、測光と代表輝度値ＢＶｅｘｐの算出と平均輝度値ＢＶｓｈｔの算出と露出制御パラメータの算出と測光部制御パラメータの算出とを繰り返す。そして、ユーザにより不図示のレリーズボタンが全押しされると、ステップＳ１１に進む。

ユーザにより不図示のレリーズボタンが全押しされた場合、ステップＳ１１において、制御部１５および撮像部１７は、被写界の撮像を行う。
制御部１５は、演算部１４によって算出されたシャッタ速度、絞り値および撮像素子１２の感度に基づいて、開口絞り２、シャッタ１１、クイックリターンミラー３、撮像部１７を制御し、撮像部１７は、被写界を撮像する。

ここで、制御部１５による開口絞り２およびシャッタ１１の制御には、誤差が生じていると考えられる。そのため、この誤差を改善するために、ステップＳ１２において、演算部１４および画像補正部１８は、後述するデジタルゲイン処理を行う。
そして、デジタルゲイン処理が行われると、ステップＳ１３において、メモリ部１９は、画像補正部１８によって補正された画像データを記録し、一連の処理を終了する。

以下、本発明の特徴であるデジタルゲイン処理について図５のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ２１において、演算部１４は、まず、露出誤差量ＥｘｐＥｒｒを求める。
図６は、撮像部１７の撮像素子１２を示す図である。図６の一つ一つのマスは、撮像素子１２の画素に対応する。そして、各画素から赤成分（Ｒ成分）、緑成分（Ｇ成分）、青成分（Ｂ成分）の画像データを画像補正部１８へ出力する。

まず、演算部１４は、各画素の輝度値Ｙを、次式を用いて求める。
Ｙ［i,j］＝Ｋｒ×Ｄｒ［i,j］＋Ｋｇ×Ｄｇ［i,j］＋Ｋｂ×Ｄｂ［i,j］・・・（式１）
式１において、ｉ，ｊは画素番号を示し、ＤｒはＲ成分の画像データ、ＤｇはＧ成分の画像データ、ＤｂはＢ成分の画像データを示す。また、Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂは画像データから輝度値を求めるための所定の係数である。

次に、演算部１４は、目標輝度出力補正係数ＨＴを、次式を用いて求める。
ＨＴ＝２^(ＢＶｓｈｔ−ＢＶｅｘｐ＋ＢＶｅｃ＋ＢＶｂｋｔ)・・・（式２）
式２において、ＢＶｅｃは、操作部１６を介してユーザにより設定された手動露出補正値である。ユーザは、この手動露出補正値ＢＶｅｃを例えば＋１、−２のように設定することにより、明るめ、暗めなど、適正な露出から意図してずらした露出補正を行うことができる。また、式２において、ＢＶｂｋｔは、操作部１６を介してユーザにより設定されたブラケティング値である。ユーザは、このブラケティング値ＢＶｂｋｔを、例えば「１刻みに３枚」と設定して連写を実行することにより、１回の撮影について、「適正」、「所定量暗め」、「所定量明るめ」と段階的に露出を変えて撮影を行うことができる。式２で説明したように、手動露出補正値ＢＶｅｃおよびブラケティング値ＢＶｂｋｔを考慮して目標輝度出力補正係数ＨＴを決めることにより、ユーザの意図を後述する補正に反映させることができる。

なお、目標輝度出力補正係数ＨＴは、式２から明らかなように、代表輝度値ＢＶｅｘｐと平均輝度値ＢＶｓｈｔとに基づいて算出される。
次に、演算部１４は、撮影時目標輝度出力ＴｇＹを、次式を用いて求める。
ＴｇＹ＝ＴｇＳ×ＨＴ・・・（式３）
式３において、撮影時目標輝度出力ＴｇＹは、制御部１５による開口絞り２およびシャッタ１１の制御誤差がない場合に撮像部１７により出力される画像データのうち、測光部１３の補正参照領域に対応する部分の画像データの平均輝度出力に相当する。また、ＴｇＳは、一様にグレー（中間調）の被写体を予め撮像し、この撮像により得られる画像データが好ましいグレーになる（中間調として再現される）ように予め定められた基準目標輝度出力である。ただし、この基準目標輝度出力ＴｇＳは、制御部１５による開口絞り２およびシャッタ１１の制御誤差がなく、手動露出補正値ＢＶｅｃ＝０かつ代表輝度値ＢＶｅｘｐ＝平均輝度値ＢＶｓｈｔの条件下でグレーの被写体を撮像し、本発明によるデジタルゲイン補正を行わない場合に得られる画像データが好ましいグレーになるように定める。つまり、制御誤差がなくデジタルゲイン補正を行わない状態での平均測光撮影結果がグレーになるように基準目標輝度出力ＴｇＳを定める。

そして、演算部１４は、露出誤差量ＥｘｐＥｒｒを、次式を用いて求める。
ＥｘｐＥｒｒ＝ＴｇＹ／ＡｖｅＹｒｅｆ・・・（式４）
式４において、ＡｖｅＹｒｅｆは、撮像部１７により出力された画像データのうち、測光部１３の補正参照領域に対応する部分の画像データの平均輝度出力であり、次式を用いて求める。

ＡｖｅＹｒｅｆ＝(ΣＹ［i,j］)／[(ｘ２−ｘ１＋１)×(ｙ２−ｙ１＋１)]・・・（式５）
ただし、式５において、ｉ＝ｘ１〜ｘ２であり、ｊ＝ｙ１〜ｙ２である。ｉ＝ｘ１〜ｘ２、ｊ＝ｙ１〜ｙ２の部分は、撮像部１７により出力された画像データのうち、補正参照領域（図３領域１〜９、１３、１４、１７、１８、２１、２２）に略対応する部分であり、式５により、この部分の画像データの輝度出力の平均が算出される。なお、前述した基準目標輝度出力ＴｇＳは、制御部１５による開口絞り２およびシャッタ１１の制御誤差がない場合の平均輝度出力ＡｖｅＹｒｅｆと等しい。

次に、演算部１４は、ステップＳ２２において、デジタルゲイン補正係数ＣＴを、次式を用いて求める。
ＣＴ＝[(ＥｘｐＥｒｒ−１)×ＡＰ＋１]・・・（式６）
式６において、ＡＰは補正寄与率を示し、０〜１の値を取る（詳細は後述する）。なお、デジタルゲイン補正係数ＣＴは、式４および式６から明らかなように、平均輝度出力ＡｖｅＹｒｅｆと撮影時目標輝度出力ＴｇＹとの比に基づいて算出される。

そして、演算部１４は、ステップＳ２３において、次式を用いて撮像部１７から出力された画像データを補正する。
ＤＡ＝ＤＢ×ＣＴ・・・（式７）
式７において、ＤＡは補正後の画像データを示し、ＤＢは撮像部１７から出力された（補正前の）画像データを示す。

補正寄与率ＡＰが０より大きい場合に式７を用いて補正を行うと、露出誤差量ＥｘｐＥｒｒが１よりも大きい、つまりデジタルゲイン補正係数ＣＴが１よりも大きい場合には、画像全体を明るくする方向（画像における出力レベルを増大させる方向）に補正することができる。一方、露出誤差量ＥｘｐＥｒｒが１よりも小さい、つまりデジタルゲイン補正係数ＣＴが１よりも小さい場合には、画像全体を暗くする方向（画像における出力レベルを低減する方向）に補正することができる。

ただし、デジタルゲイン補正係数ＣＴがあまりに大きいと、補正前の画像データＤＢに含まれるノイズ成分も増幅させてしまうので、結果として補正後の画像はノイズの目立つ画像になってしまう。したがって、デジタルゲイン補正係数ＣＴに対して制限値αを設けて、デジタルゲイン補正係数ＣＴ≦αとしても良い。なお、制限値αは、ノイズを許容可能なデジタルゲイン値であり、予め実験等で求める。

また、画像データＤｒ、Ｄｇ、Ｄｂがダイナミックレンジに達していた場合に、１より小さい露出誤差量ＥｘｐＥｒｒに基づいた補正を行うと、補正後の画像に偽色が発生する場合がある。例えば、赤い花を被写体として撮影を行い、露出オーバーのために画像の一部に白飛びが発生した場合、この白飛びの部分に対応する全ての画像データＤｒ、Ｄｇ、Ｄｂがダイナミックレンジに達している。そして、この画像データに対して、１より小さい露出誤差量ＥｘｐＥｒｒに基づく補正を行うと、補正後の全ての画像データＤｒ、Ｄｇ、Ｄｂがダイナミックレンジよりも同じだけ小さい値になる。これはつまりライトグレーに補正されるということであり、赤い花の一部がライトグレーに補正されてしまうことになる。したがって、例えば、補正対象の画像にダイナミックレンジに達した画像データがあり、かつ、露出誤差量ＥｘｐＥｒｒが１より小さい場合は、補正寄与率ＡＰ＝０とするようにしても良い。また、単純に、露出誤差量ＥｘｐＥｒｒが１より小さい場合は補正寄与率ＡＰ＝０とすることにより、処理を簡略化し、制御部１５および演算部１４の負荷を軽減するとともに処理時間を短縮するようにしても良い。

以下、補正寄与率ＡＰの値を設定する方法について説明する。なお、以下に説明する各方法を組み合わせて、補正寄与率ＡＰの値を設定するようにしても良い。このように撮影状況に応じて補正寄与率ＡＰを設定することにより、最適なデジタルゲイン処理を行うことができる。
補正参照領域内にダイナミックレンジに達した画像データがある場合、平均輝度出力ＡｖｅＹｒｅｆは、被写体の本来の輝度よりも小さい値になる。したがって、デジタルゲイン補正係数ＣＴは適切な値よりも大きくなってしまう。このような場合には、補正寄与率ＡＰを逆に小さくすれば良い。例えば、補正寄与率ＡＰを、次式に示すように、補正参照領域内のダイナミックレンジに達した画像データの関数にする。

ＡＰ＝１−β×ｃｏｕｎｔＤＹ・・・（式８）
式８において、ｃｏｕｎｔＤＹは補正参照領域内のダイナミックレンジに達した画像データ数である。また、βは予め実験等で求めた正の小数である。ただし、１＜β×ｃｏｕｎｔＤＹの場合は補正寄与率ＡＰ＝０とする。式８を用いて補正寄与率ＡＰを設定することにより、補正参照領域内（被写界の所定領域に対応する部分）において、ダイナミックレンジに達した画像データ（飽和レベルに達した画像データ）の数が多いほど、補正の度合が小さくなるようにデジタルゲイン補正係数ＣＴを求めることができる。

また、同一画面内に輝度差の大きい被写体が混在している場合には、最適な露出で撮影を行っても輝度値の大きい部分の画像データはダイナミックレンジを超えている場合が多い。したがって、例えば、補正寄与率ＡＰを、次式に示すように補正参照領域内の画像データの最大値と最小値との差の関数にしても良い。
ＡＰ＝１−γ×ｄｉｆＹ・・・（式９）
式９において、ｄｉｆＹは、補正参照領域内の画像データの最大値と最小値との差である。また、γは、予め実験等で求めた正の小数である。ただし、１＜γ×ｄｉｆＹの場合は、補正寄与率ＡＰ＝０とする。式９を用いて補正寄与率ＡＰを設定することにより、補正参照領域内（被写界の所定領域に対応する部分）の最大輝度値と最小輝度値との差が大きいほど、補正の度合が小さくなるようにデジタルゲイン補正係数ＣＴを求めることができる。

また、処理を簡略化し、制御部１５および演算部１４の負荷を軽減するとともに処理時間を短縮するために、測光部１３によって検出されたデータに基づいて補正寄与率ＡＰを求めても良い。一般に、測光部１３のほうが撮像部１７よりもデータ数が少ないので、演算部１４の負荷は小さく、結果として処理時間も短縮することが可能である。以下に、具体的な方法について説明する。

例えば、補正寄与率ＡＰを、露出制御パラメータを求める際の代表輝度値ＢＶｅｘｐの関数とする。例えば夜景を撮影する場合には、最適な露出で撮影を行っても、街灯などの光源部分の画像データはダイナミックレンジを遙かに超えている場合が多い。そして、夜景を撮影する場合には、一般に代表輝度値ＢＶｅｘｐは小さく（暗く）なる。したがって、代表輝度値ＢＶｅｘｐが小さくなると補正寄与率ＡＰも小さくなるような関数とすれば良い。このように補正寄与率ＡＰを設定することにより、代表輝度値ＢＶｅｘｐ（測光部１３によって検出された輝度のうち、所定領域における輝度）が低いほど、補正の度合が小さくなるようにデジタルゲイン補正係数ＣＴを求めることができる。

また、例えば補正寄与率ＡＰを、測光部１３によって検出された補正参照領域内の輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(９)、ＢＶ(１３)、ＢＶ(１４)、ＢＶ(１７)、ＢＶ(１８)、ＢＶ(２１)、ＢＶ(２２)の最大値と最小値との差分の関数とする。同一画面内に輝度差の大きい被写体が混在している場合には、最適な露出で撮影を行っても、輝度値の大きい部分の画像データはダイナミックレンジを超えている場合が多い。したがって補正参照領域内の輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(９)、ＢＶ(１３)、ＢＶ(１４)、ＢＶ(１７)、ＢＶ(１８)、ＢＶ(２１)、ＢＶ(２２)の最大値と最小値との差分が大きくなると、補正寄与率ＡＰが小さくなるような関数とすれば良い。すなわち、式９を用いて説明した補正寄与率ＡＰを補正参照領域内の画像データの最大値と最小値との差の関数にしたのと同様に、補正参照領域内の輝度値の最大値と最小値との差の関数にすれば良い。このように補正寄与率ＡＰを設定することにより、補正参照領域内の輝度値の最大値と最小値との差分（測光部によって検出された複数領域ごとの輝度のうち、最大輝度値と最小輝度値との差）が大きいほど、補正の度合が小さくなるようにデジタルゲイン補正係数ＣＴを求めることができる。

また、例えば、補正寄与率ＡＰを、測光部１３によって検出された補正参照領域内の輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(９)、ＢＶ(１３)、ＢＶ(１４)、ＢＶ(１７)、ＢＶ(１８)、ＢＶ(２１)、ＢＶ(２２)の最大値としても良い。太陽のような高輝度の被写体が写り込んでいる場合には、最適な露出で撮影を行っても、高輝度被写体部分の画像データはダイナミックレンジを遙かに超えている場合が多い。そのような高輝度被写体に相当する測光領域の輝度値は非常に大きいので、補正参照領域内の輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(９)、ＢＶ(１３)、ＢＶ(１４)、ＢＶ(１７)、ＢＶ(１８)、ＢＶ(２１)、ＢＶ(２２)の最大値が大きくなると、補正寄与率ＡＰが小さくなるような関数とすれば良い。このように補正寄与率ＡＰを設定することにより、補正参照領域内の輝度値の最大値（測光部によって検出された複数領域ごとの輝度の最大輝度値）が大きいほど、補正の度合が小さくなるようにデジタルゲイン補正係数ＣＴを求めることができる。

また、ポートレートや風景など予め電子カメラに用意された撮影シーンのうち、１つの撮影シーンを選択することにより、その撮影シーンに最適な露出制御パラメータの組み合わせを電子カメラが自動的に選択するような、いわゆるシーンモードを備えている電子カメラに本発明を適用する場合には、ユーザにより選択された撮影シーンに応じて、補正寄与率ＡＰの値を設定しても良い。すなわち、撮影シーンに応じて補正寄与率ＡＰを設定することにより、平均輝度出力ＡｖｅＹｒｅｆと撮影時目標輝度出力ＴｇＹとの比（露出誤差量ＥｘｐＥｒｒ）および撮影シーンに基づいてデジタルゲイン補正係数ＣＴを求めることができる（式５参照）。

また、例えば、夜景や花火モードが選択された場合には、上記と同様の理由から、補正寄与率ＡＰ＝０としても良い。なお、前述した１つの撮影シーンは、操作部１６を介したユーザ操作により選択するようにしても良いし、電子カメラが周波数解析を行って自動的に選択するようにしても良い。
また、閃光装置を使用して撮影を行う場合は、撮影前に閃光装置が消灯している状態で代表輝度値ＢＶｅｘｐや平均輝度値ＢＶｓｈｔを取得し、撮影時に閃光装置が発光している状態で平均輝度出力ＡｖｅＹｒｅｆを取得する。したがって、適正な露出誤差量ＥｘｐＥｒｒを求められない場合がある。このような場合を考慮して、閃光装置の使用時は、補正寄与率ＡＰ＝０とすれば良い。

以上説明したように、第１実施形態によれば、被写界を撮像して生成した画像のうち、被写界の所定領域に対応する部分の輝度値（平均輝度出力ＡｖｅＹｒｅｆ）と、所定領域の目標輝度値（撮影時目標輝度出力ＴｇＹ）との比に基づいて、画像を補正する際に用いる補正値（デジタルゲイン補正係数ＣＴ）を算出して補正を行い、撮像により得られた画像のうち、被写界の所定領域に対応する部分（補正参照領域内）において、飽和レベルに達した画像データの数が多いほど、補正の度合が小さくなるように補正値（デジタルゲイン補正係数ＣＴ）を算出する。そのため、予め誤差量を測定して記憶しておく必要がないので、メモリの容量を増やさずに、簡単に、適切な明るさの画像を得ることができる。特に、撮像により得られた画像の画像データにおいて、飽和レベルに達した画像データの数が多いほど、補正の度合が小さくなるように補正値を算出するので、平均輝度出力ＡｖｅＹｒｅｆが被写体の本来の輝度よりも小さい値になってしまうのを防ぐことができる。したがって、露出オーバーのために画像の一部に白飛びが発生した場合などに、補正後の画像に偽色が発生してしまうのを抑制することができる。

また、第１実施形態によれば、被写界の所定領域に対応する部分の最大輝度値と最小輝度値との差が大きいほど、補正の度合が小さくなるように補正値を算出する。したがって、同一画面内に輝度差の大きい被写体が混在している場合において、最適な露出で撮影を行った結果としてダイナミックレンジを超えている画像が得られた場合にも、補正後の画像に偽色が発生してしまうのを抑制することができる。

また、第１実施形態によれば、被写界の所定領域に対応する部分の輝度値と、所定領域の目標輝度値との比および選択された１つの撮影シーンに基づいて、補正値を算出する。したがって、撮影シーンに応じて、簡単に、適切な明るさの画像を得ることができる。
また、第１実施形態によれば、測光部によって検出された輝度のうち、所定領域における輝度が低いほど、補正の度合が小さくなるように補正値を算出する。したがって、例えば夜景などを撮影する場合において、最適な露出で撮影を行った結果として一部の画像データがダイナミックレンジを遙かに超えている画像が得られた場合にも、補正後の画像に偽色が発生してしまうのを抑制することができる。

また、第１実施形態によれば、測光部によって検出された複数領域ごとの輝度のうち、最大輝度値と最小輝度値との差が大きいほど、補正の度合が小さくなるように補正値を算出する。したがって、同一画面内に輝度差の大きい被写体が混在している場合において、最適な露出で撮影を行った結果としてダイナミックレンジを超えている画像が得られた場合にも、補正後の画像に偽色が発生してしまうのを抑制することができる。

また、第１実施形態によれば、測光部によって検出された複数領域ごとの輝度の最大輝度値が大きいほど、補正の度合が小さくなるように補正値を算出する。したがって、高輝度の被写体が写り込んでいる場合において、最適な露出で撮影を行った結果として高輝度被写体部分の画像データがダイナミックレンジを遙かに超えている画像が得られた場合にも、補正後の画像に偽色が発生してしまうのを抑制することができる。

また、第１実施形態で説明したようにレンズ交換式のカメラであっても、メモリの容量を増やさずに、簡単に、適切な明るさの画像を得ることができる。
また、第１実施形態によれば、被写界の第一領域および第二領域に関する輝度を検出し、第一領域の輝度（代表輝度値ＢＶｅｘｐ）と、第二領域の輝度（平均輝度値ＢＶｓｈｔ）とに基づいて目標輝度値（目標輝度出力補正係数ＨＴ）を算出する。したがって、画像に適した目標輝度値をもとに補正値を算出して補正を行うので、適切な明るさの画像を得ることができる。

また、第１実施形態によれば、多分割測光モードの場合には、複数領域ごとに検出した輝度に基づく代表値に基づいて、目標輝度値を算出するので、簡単に、適切な明るさの画像を得ることができる。
なお、第１実施形態では、固定の基準目標輝度出力ＴｇＳを用いる例を示したが、例えば、ホワイトバランスのモードなどに応じて、基準目標輝度出力ＴｇＳを適宜変更するようにしても良い。このように基準目標輝度出力ＴｇＳを適宜変更することにより、より適切な補正を行うことができる。

また、第１実施形態では、露出制御を電子カメラ１００が自動的に行ういわゆる自動露出モードを例に説明を行ったが、ユーザが露出設定を行ういわゆるマニュアル露出モードの場合にも同様に本発明を適用することができる。マニュアル露出モードの場合は、代表輝度値ＢＶｅｘｐは測光部１３によって得られた輝度値ＢＶ(１)〜ＢＶ(２５)に基づいて算出するのではなく、ユーザの選択したシャッタ速度、絞り値および撮像素子１２の感度から算出すれば良い。このように代表輝度値ＢＶｅｘｐを算出することにより、ユーザの意図を反映しつつ、簡単に、適切な明るさの画像を得ることができる。ただし、バルブモードの場合には、事前にシャッタ速度がわからないので、代表輝度値ＢＶｅｘｐを算出することができない。したがって、補正寄与率ＡＰ＝０として補正を禁止すれば良い。

《第２実施形態》
以下、図面を用いて本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の機能ブロックについては、以下では、第１実施形態と同様の符号を用いて説明を行う。
図７は、第２実施形態のコンピュータ２００の機能ブロック図である。

コンピュータ２００は、図７に示すように、画像補正部２０、表示部２１を備えるとともに、外部からデータなどを受け取り可能な読み出し部２２を備える。コンピュータ２００には、本発明の画像処理プログラムが予め記録されている。コンピュータ２００は、この画像処理プログラムにしたがって、画像の補正を行う。
図７において、コンピュータ２００は、外部の電子カメラ３００と、読み出し部２２を介して接続されている。

コンピュータ２００は、電子カメラ３００から、撮像により得られた画像データを取得し、画像補正部２０において、図４および図５で説明した手順で画像データを補正して、表示部２１に表示する。補正の具体的な方法については第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
ただし、コンピュータ２００は、撮像により得られた画像データ（処理対象の画像）とともに、その画像が撮像された際の撮像条件として被写界における測光領域など、第１実施形態の図４および図５で説明した補正と同様の補正ができる撮像条件を取得する。

なお、撮像条件は例えばＥＸＩＦなどのファイルフォーマットを用いて、画像データの付帯情報として記録しておいても良い。また、コンピュータ２００は、処理対象の画像を電子カメラ３００からではなく、メモリカードなどの記録媒体から取得するようにしても良い。
以上説明したように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第２実施形態では、第１実施形態の図４および図５のフローチャートと同様の補正を行う例を示したが、図４および図５のフローチャートの各ステップの一部のみをコンピュータ２００で行うようにしても良い。

第１実施形態の電子カメラの概略構成図である。 第１実施形態の電子カメラの機能ブロック図である。 測光素子を説明する図である。 第１実施形態の電子カメラの動作を示すフローチャートである。 第１実施形態の電子カメラの動作を示すフローチャートである。 撮像部の撮像素子を示す図である。 第２実施形態のコンピュータの機能ブロック図である。

符号の説明

１ レンズ
２ 開口絞り
３ クイックリターンミラー
４ 拡散スクリーン
５ コンデンサレンズ
６ ペンタプリズム
７ 接眼レンズ
８ 測光用プリズム
９ 測光用レンズ
１０ 測光素子
１１ シャッタ
１２ 撮像素子
１３ 測光部
１４ 演算部
１５ 制御部
１６ 操作部
１７ 撮像部
１８，２０ 画像補正部
１９ メモリ部
２１ 表示部
２２ 読み出し部
１００，３００ 電子カメラ
１０１ カメラ本体
１０２ 撮影レンズ
２００ コンピュータ

Claims (4)

1. 被写界の一部に対応する第１領域、および、前記第１領域とは異なる第２領域の輝度値を検出する測光部と、
   前記第１領域と対応する位置に配置された複数の第１撮像素子と、前記第２領域と対応する位置に配置された複数の第２撮像素子とを有し、前記測光部の前記第１領域および前記第２領域で検出された前記輝度値に基づいた設定で前記被写界を撮像し、前記複数の第１撮像素子から複数の第１画像信号を出力するとともに前記複数の第２撮像素子から複数の第２画像信号を出力することにより前記被写界に対応する画像を生成する撮像部と、
   前記複数の第１画像信号を用いて求められた第１領域輝度値と、前記第１領域輝度値の目標値である第１領域目標輝度値との比に基づいて補正値を演算する演算部と、
   前記演算部により演算された前記補正値に基づいて前記複数の第１画像信号および前記複数の第２画像信号のゲインを補正する補正部とを備え、
   前記演算部は、前記複数の第１画像信号のうち、飽和レベルに達した前記第１画像信号の数が多いほど、前記補正部による補正の度合が小さくなるように前記補正値を演算する
   ことを特徴とする電子カメラ。
2. 請求項１に記載の電子カメラにおいて、
   前記第１領域は、前記第２領域の内側の領域である
   ことを特徴とする電子カメラ。
3. 被写界の一部に対応する第１領域、および、前記第１領域とは異なる第２領域の輝度値を検出する測光部と、前記第１領域と対応する位置に配置された複数の第１撮像素子と、前記第２領域と対応する位置に配置された複数の第２撮像素子とを有し、前記測光部の前記第１領域および前記第２領域で検出された前記輝度値に基づいた設定で前記被写界を撮像し、前記複数の第１撮像素子から複数の第１画像信号を出力するとともに前記複数の第２撮像素子から複数の第２画像信号を出力することにより前記被写界に対応する画像を生成する撮像部とを備えた撮像装置により生成された前記画像を取得する取得手順と、
   前記複数の第１画像信号を用いて求められた第１領域輝度値と、前記第１領域輝度値の目標値である第１領域目標輝度値との比に基づいて補正値を演算する演算手順と、
   前記演算手順で演算された前記補正値に基づいて前記複数の第１画像信号および前記複数の第２画像信号のゲインを補正する補正手順とをコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、
   前記演算手順では、前記複数の第１画像信号のうち、飽和レベルに達した前記第１画像信号の数が多いほど、補正の度合が小さくなるように前記補正値を演算する
   ことを特徴とする画像処理プログラム。
4. 請求項３に記載の画像処理プログラムにおいて、
   前記第１領域は、前記第２領域の内側の領域である
   ことを特徴とする画像処理プログラム。

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