JP4845182B2 - 撮像装置および輝度分布表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子スチルカメラに用いて好適な撮像装置および輝度分布表示方法に関する。

従来、ＣＣＤ等の固体撮像素子を備えた電子スチルカメラにおいて、撮影モードが設定されている撮影準備状態にあるとき、シャッター操作に関係なく被写体画像を逐次取り込み、それをスルー画像として液晶モニタに表示させることにより、液晶モニタにファインダーの機能をも持たせるものが多い。こうした電子スチルカメラでは、撮影時には常に適正露出が得られるように、自動露出制御（ＡＥ制御、又はプログラムＡＥ制御）機能を有するものが一般的であるが、予想外の撮影環境で常に適正露出を得ることや、全ての撮影者の好みに応じた露出調整を行うことは極めて困難であることから、一般に、制御目標となる露出値（ＥＶ）が調整（補正）できるようになっている。

また、上記調整のための補助機能として、固体撮像素子に撮像されている画像から、画素毎に輝度レベルをカウントし、その輝度分布を示すヒストグラムを液晶モニタに表示することによって、ヒストグラムから撮像時に露出が適正か否かが確認できるようにしたものがある（特許文献１参照）。
特開平７−３８８０１号公報

しかしながら、前述したように前記ヒストグラムを表示させる電子スチルカメラにおいても、ヒストグラムから露出が適正か否かの確認はできるものの、例えば露出調整を行っているとき、それが調整範囲の上限又は下限に達しているにも拘わらず無駄な調整操作を繰り返してしまうことがあった。このため、露出調整時の使い勝手が良好とはいえなかった。

また、例えば前述した調整に不慣れな使用者にあっては、ヒストグラムを見ただけでは、露出調整を行ったときの変化の度合いが分かり難い。また、ヒストグラムの表示面積は小さくならざるを得ないため、どの程度の輝度レベルの度数が多く、どの程度の輝度レベルの度数が少ないのかといったような細かな情報が提供できず、輝度分布の状況が分かり難かった。かかることから、撮像画像の輝度分布を見ながらの露出調整作業は、必ずしも容易とはいえなかった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、撮像画像の輝度分布を見ながらの露出（輝度）調整作業を容易にするとともに、撮像画像の輝度分布の視認性を向上させる撮像装置および輝度分布表示方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために請求項１の発明にあっては、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像の輝度分布を示すグラフの表示データを生成する生成手段と、この生成手段により生成された表示データに基づく特定色のグラフを表示する表示手段と、前記グラフにおける輝度分布状態を判断する判断手段と、この判断手段により判断された輝度分布状態に応じて前記グラフの濃淡又は明暗を変化させる制御手段とを備えたものとした。

また、請求項２の発明にあっては、画像の輝度分布を示す特定色のグラフを表示する輝度分布表示方法において、前記グラフにおける輝度分布状態を判断し、その判断結果に応じて前記グラフの濃淡又は明暗を変化させるようにした。

以上説明したように本発明においては、撮影画像の輝度分布を見ながらの露出（又は輝度）調整作業を容易にするとともに、撮影画像の輝度分布の視認性を向上させることができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明に係る前記電子スチルカメラ１のブロック構成図である。

この電子スチルカメラ１には、レンズ２と、レンズ２を介して入射する被写体像の光量を調整する絞り装置３と、ＣＣＤからなる撮像素子４とが光軸に沿って順次配置されている。絞り装置３は開口量が可変設定可能であって絞り制御回路５に接続されており、また固体撮像素子４は信号処理回路６に接続されている。ＣＰＵ７は、プログラムに基づき動作することによって、この電子スチルカメラを構成する各部を制御し、自動露出制御（ＡＥ制御）に際しては、被写体の光量に応じた露出値を計算するとともに、その演算結果に基づき絞り制御回路５を制御して絞り値、及びシャッタースピードを決定する。また、本実施の形態においては、前記自動露出制御を行うＡＥモードであっても、計算された露出値を所定の範囲内で増減する（露出補正する）ためのＥＶシフト操作が可能であり、さらには、シャッタースピードが所定の速度（例えば１／１２５）に固定された状態で絞り値のみの調整を可能とするマニュアル露出モードとが用意されている。

このＣＰＵ７には、前述した撮像素子４、絞り制御回路５及び信号処理回路６が接続されているとともに、ＲＯＭ８、作業用ＲＡＭ９、記録用メモリ１０、キー入力部１１、外部Ｉ／Ｆ制御部１２、表示用ＲＡＭ１３、ヒストグラム計算回路１４が接続されている。ＲＯＭ８には、ＣＰＵ７の動作プログラム等が記憶されており、ＣＰＵ７は、この動作プログラムに基づき動作し各部を制御する。作業用ＲＡＭ９は、ＣＰＵ７のワークエリアとして使用される。

絞り制御回路５は、ＣＰＵ７により決定された絞り値に基づき絞り装置３を駆動する。撮像素子４は、ＣＰＵ７から指示されたシャッタースピードに従い、信号電荷の蓄積時間が制御され、これにより電子シャッターが実現される。信号処理回路６は、撮像素子４から出力されるアナログの撮像信号のゲイン調整や、それに対する色信号処理、及びデジタル信号への変換を行う。デジタル信号へ変換された１フレーム分の画像データは表示用ＲＡＭ１３へ送られ、これに基づき表示回路１５によりビデオ信号が生成される。これにより撮影時の待機状態にあるＲＥＣスルーモードの設定時には、撮像された被写体像がＬＣＤからなる表示素子１６にスルー画像として表示される。シャッターキーが押された撮影指示時には、前記１フレーム分の画像データが記録用メモリ１０に記録される。キー入力部１１には、前記シャッターキー、及びＲＥＣスルーモードとＰＬＡＹモードの切り換えキー等が設けられている。

外部Ｉ／Ｆ制御部１２は、この電子スチルカメラ１に接続されるパソコン等の外部機器との間におけるデータの入出力を制御するものである。ヒストグラム計算回路１４は、前記信号処理回路６で生成された１フレーム分の画像データに含まれる輝度データから、記録時の画像サイズに応じた数の画素毎の輝度レベル（本実施の形態では「０」〜「２５５」の２５６段階）を調べ、各輝度レベルの画素数を算出し、その算出結果をＣＰＵ７へ送る。

そして、以上の構成からなる本実施の形態においては、ＲＥＣスルーモードが選択されているときには、図２のフローチャートに示したように動作する。

すなわち、ＲＥＣスルーモードにおいては、ＡＥモードが設定されている場合には（ステップＳＡ１，ＳＡ２がＮＯ）、所定の露出制御プログラムに従い被写体の光量に応じた適正露出を算出し、それに応じてシャッタースピードや絞り等の調整を行う露出制御を行った後（ステップＳＡ３）、図３（ａ）に示したように、被写体上にフォーカスフレームＦが表示された通常のスルー画像Ａを表示する（ステップＳＡ１１）。これに対し、ＡＥモードの設定状態であっても、キー入力部１１の操作によりＥＶシフトが行われていたときには（ステップＳＡ２でＹＥＳ）、被写体の光量に応じた適正露出に基づく露出制御を行うとともにＥＶシフト操作に応じた分だけ適正露出を増減する露出制御を行った後（ステップＳＡ４）、また、露出が完全なマニュアル制御であるときには（ステップＳＡ１でＹＥＳ）、シャッタースピードを所定速度とし、かつ絞り値として使用者が選択した値とする露出制御を行った後（ステップＳＡ５）、以下の動作を行う。

先ず、ヒストグラム計算回路１４によって、撮像した１フレーム内における画素毎の輝度データを取得するとともに、輝度レベル毎に対応する画素数をカウントし（ステップＳＡ６）、そのカウント結果に基づき輝度レベルのヒストグラムの表示データを生成する（ステップＳＡ７）。次に、その時点で設定された露出が調整（補正）可能な範囲の上限又は下限であるか否か、つまりキー入力部１１によるＥＶシフト操作が行われていた場合にあっては、シフトされた露出値（ＥＶ値）が上限値又は下限値であるかどうかを、またマニュアル制御が行われていた場合にあっては、その絞り値が最大値か又は上限値であるかどうかを判別する。かかる判別の結果がＮＯであり上限又は下限でないときには（ステップＳＡ８でＮＯ）、ヒストグラムの表示色を「白色」に設定してスルー画像に合成した後（ステップＳＡ９）、図３（ｂ）に示すように、ヒストグラムＨが重畳されたスルー画像Ｂを表示する（ステップＳＡ１１）。なお、ヒストグラムＨをスルー画像に合成する際には、スルー画像の所定位置（本実施の形態では下部中央）にグラフ表示領域ａを設定し、その領域内の輝度を所定量低下させるとともに、ヒストグラムＨにおけるＸ軸（輝度レベルの設定軸）及びＹ軸（度数の設定軸）と棒グラフを上書き合成する。つまりグラフ表示領域ａが半透明状態となるようにヒストグラムＨを合成する。

一方、ステップＳＡ８の判別結果がＹＥＳであって、露出調整が上限又は下限であったときには、ヒストグラムの表示色を「赤色」に設定するとともに、前述の場合と同様にしてスルー画像に合成した後（ステップＳＡ１０）、図４（ｂ）、（ｃ）に示すようなヒストグラムＨが重畳されたスルー画像を表示する（ステップＳＡ１１）。そして、以後は、前述した動作を繰り返す。

これにより、使用者が例えばＥＶシフトによって撮像画面の露出値を調整しているときには、図４（ａ〜ｃ）に示したように、単に輝度分布を表示するだけでなく、ＥＶシフトした露出値が上限又は下限に達したとき、すなわちＥＶシフト操作による露出値の変更がこれ以上不可能なときには、棒グラフの色を「白色」から「赤色」といった色の変化によって、それを直ちに知らせることができる。したがって、使用者にあっては、ＥＶシフトした露出値が上限又は下限に達しているにも拘わらずＥＶシフト操作を繰り返すといった無駄な操作がなくなり、使い勝手が向上する。

なお、本実施の形態では、シャッタースピードを所定速度とし、かつ絞り値として使用者が選択した値とするマニュアル露出制御を行なうものとしたが、絞り値を所定値としシャッタースピードを使用者が選択した値としたり、ＡＥモード設定時と同様にシャッタースピード、絞り、信号ゲイン等を組み合わせてマニュアル露出制御を行なうようにしてもよい。

また、ＥＶシフト操作が行われていない状態（適正露出の状態）において表示色を変化させることにより、ＥＶシフトが行われていないことを容易に判別できるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、ＲＥＣスルーモードつまり撮影待機状態では、常時ヒストグラムをスルー画像に重畳表示させるものとして説明したが、所定の操作に応じてヒストグラムの表示／非表示が選択できるようにすれば、ＥＶシフト等を行っている場合であっても、被写体の全体像が確認でき都合がよい。また、ヒストグラムをスルー画像に重畳表示させる構成としたが、ヒストグラムＨとスルー画像とを独立して表示させてもよく、さらに表示色を変えることができれば、ＬＥＤ等からなるヒストグラム専用の表示手段を設ける構成としても構わない。また、本発明を電子スチルカメラ１に採用した場合を説明したが、これ以外にも、被写体の露出をマニュアルにより調整する構成を有するものであれば、動画の撮影を行うビデオカメラや、イメージスキャナ等の他の撮像装置に用いることもできる。

また、本実施の形態では、撮像した画像の露出調整時に調整限界を知らせる場合について説明したが、これにとどまらず本発明の方法は、例えば前記電子スチルカメラ１において記録用メモリ１０に記録されている画像をＰＬＡＹモードによって表示させるとき、その表示画像の輝度調整時に調整限界を知らせる場合にも用いることができる。その場合には、輝度の調整が上限又は下限に達しているにも拘わらず調整操作を繰り返すといった無駄な操作がなくなり、使い勝手が向上する。また、係る方法については、電子スチルカメラに限らず、画像の輝度を調整可能な装置、例えばパーソナルコンピュータにおいて動画、静止画を処理する際や、一般のテレビ受像器において輝度を調整する際に、その調整限界を知らせる方法としても使用することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図にしたがって説明する。本実施の形態は、図１に示したものと同様の構成を有するとともに、前述したものと異なる表示方法でヒストグラムを表示する電子スチルカメラに関するものである。なお、本実施の形態においては、シャッタースピードが所定の速度に固定された状態で絞り値のみの調整を可能とする完全なマニュアル露出モードは有していない。

以下、かかる電子スチルカメラにおいてＲＥＣスルーモードが選択されているときの動作を図５のフローチャートに従い説明する。すなわち、本実施の形態においてもＲＥＣスルーモードにおいては、ＡＥモードが設定されている場合には（ステップＳＢ１がＮＯ）、所定の露出制御プログラムに従い被写体の光量に応じた適正露出を算出し、それに応じてシャッタースピードや絞り等の調整を行う露出制御を行った後（ステップＳＢ２）、ステップＳＢ４に移行する。

また、ＥＶシフトが行われていたときには（ステップＳＢ１でＹＥＳ）、被写体の光量に応じた適正露出に基づく露出制御を行うとともにＥＶシフト操作に応じた分だけ適正露出を増減する露出制御を行った後（ステップＳＢ３）、ステップＳＢ４に移行して以下の動作を行う。先ず、ヒストグラム計算回路１４によって、撮像した１フレーム内における画素毎の輝度データを取得するとともに、輝度レベル毎に対応する画素数をカウントし（ステップＳＢ４）、そのカウント結果に基づき輝度分布を示すヒストグラムの表示データを生成した後（ステップＳＢ５）、輝度の偏り状態を判断する（ステップＳＢ６）。ここでの判断手段は、偏り状態が、輝度の高い明るい側へ大きく偏った「明傾向」、輝度の低い暗い側へ大きく偏った「暗傾向」、特に大きな偏りがない「通常」のいずれの状態に該当するかを予め決められた基準に従い判断する。例えば、輝度レベルが高い側からの累積度数が、全画素の予め決められた所定の割合（例えば８０％）となる輝度レベルを計算し、それが高輝度側の限界基準レベル（例えば「２００」）以上であるときには「明傾向」とし、輝度レベルが低い側からの累積度数、全画素の予め決められた所定の割合（例えば８０％）となる輝度レベルを計算し、それが低輝度側の限界基準レベル（例えば「５０」）以下であるときには「暗傾向」とし、「明傾向」にも「暗傾向」にも該当しないときには「通常」とする。

そして、ステップＳＢ６の判断結果が「明傾向」であったときには、ヒストグラムの表示色を図６（ａ）に示すように「白色」に設定してスルー画像に合成し（ステップＳＢ７）、「通常」であったときには、ヒストグラムの表示色を図６（ｂ）に示すように「灰色」に設定してスルー画像に合成した後（ステップＳＢ８）、「暗傾向」であったときには、ヒストグラムの表示色を図６（ｃ）に示すように「黒色」に設定してスルー画像に合成した後（ステップＳＢ９）、ヒストグラムＨが重畳されたスルー画像を表示する（ステップＳＢ１０）。つまり、輝度の偏り状態に応じてヒストグラムＨの表示色を３色に変化させ、以後は前述した動作を繰り返す。

したがって、本実施の形態においては、使用者がＥＶシフトによって撮像画面の露出値を調整（補正）しているとき、ヒストグラムＨの表示色の変化によって、露出値が大きく露出オーバー気味となったり、アンダー気味となったりした場合には、それを確実且つ容易に知らせることができる。

また、ＡＥ制御のみが行われているときであってもヒストグラムを表示するようにしたことにより、撮影環境の変化をヒストグラムの色の変化により容易に知ることができる。

なお、本実施の形態においては、ヒストグラムＨの分布状態を３つの傾向に分けて判断し、表示色を３色に変化させたが、判断する分布状態、及びそれに対応する表示色の数を多くすることにより、輝度分布の変化が分かりやすく、不慣れな者にとっても露出調整等を容易に行うことができる。

また、本実施の形態においては、表示色をモノトーンとしたが、赤、青、緑等のカラー色を用いて表示色を変化させるようにしてもよい。

また、適正露出の場合に特定の表示色を用いることにより、適正露出の状態であることを容易に判別できるようにしてもよい。

また、第１の実施の形態と同様に、所定の操作に応じてヒストグラムの表示／非表示が選択できるようにしてもよい。また、ヒストグラムＨとスルー画像とを独立して表示させる構成や、ヒストグラム専用の表示手段を設ける構成としても構わない。さらに、本発明を電子スチルカメラ１以外の前述した他の撮像装置に用いることもできる。

また、本実施の形態においては、ＲＥＣスルーモード時にヒストグラムを表示する場合について説明したが、これにとどまらず本発明の方法は、第１の実施の形態と同様に、例えば前記電子スチルカメラ１において記録用メモリ１０に記録されている画像をＰＬＡＹモードによって表示させるとき、その表示画像の輝度分布に応じた色でヒストグラムを表示させるようにしてもよい。

また、本実施の形態におけるヒストグラムの表示方法についても、電子スチルカメラに限らず、ビデオカメラや、パーソナルコンピュータにおいて動画、静止画を再生又は加工する際や、一般のテレビ受像器において輝度を調整する際等にも使用することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図にしたがって説明する。本実施の形態は、図１に示したものと同様の構成を有するとともに、前述したものと異なる表示方法でヒストグラムを表示する電子スチルカメラに関するものである。なお、本実施の形態においても、シャッタースピードが所定の速度に固定された状態で絞り値のみの調整を可能とするマニュアル露出モードは有していない。

以下、かかる電子スチルカメラにおいてＲＥＣスルーモードが選択されているときの動作を図７のフローチャートに従い説明する。すなわち、本実施の形態においてもＲＥＣスルーモードにおいては、ＡＥモードが設定されている場合には（ステップＳＣ１がＮＯ）、所定の露出制御プログラムに従い被写体の光量に応じた適正露出を算出し、それに応じてシャッタースピードや絞り等の調整を行う露出制御を行った後（ステップＳＣ２）、ステップＳＣ４に移行する。

また、ＥＶシフトが行われていたときには（ステップＳＣ１でＹＥＳ）、被写体の光量に応じた適正露出に基づく露出制御を行うとともにＥＶシフト操作に応じた分だけ適正露出を増減する露出制御を行った後（ステップＳＣ３）、ステップＳＣ４に移行して以下の動作を行う。先ず、ヒストグラム計算回路１４によって、撮像した１フレーム内における画素毎の輝度データを取得するとともに、輝度レベル毎に対応する画素数をカウントする（ステップＳＣ４）。次に、そのカウント結果に基づき輝度分布を示すヒストグラムの表示データを生成し（ステップＳＣ５）、ヒストグラムＨに図８に示すようなグラデーション模様、すなわち、図示したように、棒グラフ部分の全体の表示色をＸ軸（輝度レベルの設定軸）に沿って、輝度レベルの大側から小側に向かい白から黒まで無段階又は段階的（２段階でもよい）に変化させた模様を付けてスルー画像に合成する（ステップＳＣ６）。そして、ヒストグラムＨが重畳されたスルー画像を表示し（ステップＳＣ７）、以後は、前述した動作を繰り返す。

これにより、本実施の形態においては、ＥＶシフトによって撮像画面の露出値を調整（補正）しているとき、ヒストグラムＨ（具体的には棒グラフ部分）の模様によって、どの程度の輝度レベルの度数が多く、どの程度の輝度レベルの度数が少ないのかといったことを容易に知らせることができる。したがって、使用者においては露出値の調整を容易に行うことができる。

また、本実施の形態においても、ＡＥ制御のみが行われているときであってもヒストグラムを表示するようにしたことにより、撮影環境の変化をヒストグラムのグラデーション表示により容易に知ることができる。

なお、本実施の形態においては、ヒストグラムＨの表示色を白から黒まで変化させるようにしたが、表示箇所における輝度レベルの増加又は減少に合わせて表示色を変化させればよく、例えば白から赤まで変化させたり、特定の色の輝度を変化させたりしてもよい。

また、第２の実施の形態と同様に、所定の操作に応じてヒストグラムの表示／非表示が選択できるようにしてもよい。また、ヒストグラムＨとスルー画像とを独立して表示させる構成や、ヒストグラム専用の表示手段を設ける構成としても構わない。さらに、本発明を電子スチルカメラ１以外の前述した他の撮像装置に用いることもできる。

また、本実施の形態においては、ＲＥＣスルーモード時にヒストグラムを表示する場合について説明したが、これにとどまらず本発明の方法は、第２の実施の形態と同様に、例えば前記電子スチルカメラ１において記録用メモリ１０に記録されている画像をＰＬＡＹモードによって表示させるとき、その表示画像の輝度分布に応じたヒストグラムをグラデーション表示するようにしてもよい。

また、本実施の形態におけるヒストグラムの表示方法についても、電子スチルカメラに限らず、ビデオカメラや、パーソナルコンピュータにおいて動画、静止画を再生又は加工する際や、一般のテレビ受像器において輝度を調整する際にも使用することができる。

なお、上述した第１〜３の実施の形態においては、単純に撮影画像の輝度分布を示すヒストグラムを表示させるようにしたが、撮影画像の色分布も考慮するようにして色別の輝度分布を示すヒストグラムを表示させるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態を示す電子スチルカメラ１のブロック構成図である。 同実施の形態におけるＲＥＣスルーモードでの動作を示すフローチャートである。 通常のスルー画像、及びヒストグラムが重畳されたスルー画像を示す図である。 同実施の形態におけるヒストグラムの表示色の変化を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態におけるＲＥＣスルーモードでの動作を示すフローチャートである。 同実施の形態におけるヒストグラムの表示色の変化を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態におけるＲＥＣスルーモードでの動作を示すフローチャートである。 同実施の形態においてスルー画像に重畳されるヒストグラムを示す説明図である。

符号の説明

３ 絞り装置
４ 撮像素子
５ 絞り制御回路
６ 信号処理回路
７ ＣＰＵ
８ ＲＯＭ
１１ キー入力部
１４ ヒストグラム計算回路
１６ 表示素子
Ｈ ヒストグラム

Claims (2)

1. 被写体を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像の輝度分布を示すグラフの表示データを生成する生成手段と、
   この生成手段により生成された表示データに基づく特定色のグラフを表示する表示手段と、
   前記グラフにおける輝度分布状態を判断する判断手段と、
   この判断手段により判断された輝度分布状態に応じて前記グラフの濃淡又は明暗を変化させる制御手段と
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 画像の輝度分布を示す特定色のグラフを表示する輝度分布表示方法において、前記グラフにおける輝度分布状態を判断し、その判断結果に応じて前記グラフの濃淡又は明暗を変化させることを特徴とする輝度分布表示方法。

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