JP4914300B2 - 撮像装置及び撮像制御方法 - Google Patents

Description

本発明は撮像装置及び撮像制御方法に係り、特に撮影シーンを自動判別して適正なダイナミックレンジを設定し、設定したダイナミックレンジに応じた露出で撮影を行う撮像装置及び撮像制御方法に関する。

撮影シーンの輝度分布範囲が撮像素子のダイナミックレンジよりも広い場合に、そのシーンを撮影することにより得られた映像信号を用いて、被写体の輝度分布に対応する輝度分布をもつ映像信号を生成するダイナミックレンジ拡大処理が知られている。このような処理を行うことにより、ダイナミックレンジの狭い撮像素子を用いて輝度分布範囲の広い被写体を適切に表す画像を生成することが可能となる。特許文献１には、撮影時の露出量に基づいて輝度ヒストグラムを作成し、この輝度ヒストグラムに基づいて高輝度領域が飽和しにくくなるように階調特性を決定する電子カメラの制御方法が記載されている。この電子カメラの制御方法によれば、適正な露出量と階調特性の決定により、高輝度領域の飽和が低減され、白く飛んだ画像となることを防止できる。
特開平１０−３２２５９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電子カメラの制御方法は、太陽などの高輝度な被写体の影響を受けやすいという欠点があった。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影シーンを自動判別して適正なダイナミックレンジを設定し、設定したダイナミックレンジに応じた露出で撮影を行う撮像装置及び撮像制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に記載の撮像装置は、被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域の輝度値を算出する分割測光手段と、前記各領域の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する手段と、前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する手段と、前記各領域の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める手段と、前記各領域の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記輝度値の方が大きい領域数を数える手段と、前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能なダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定手段とを備え、前記ダイナミックレンジ決定手段は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定することを特徴とする。

これにより、撮影シーンの飽和を予測し、飽和エリア数に応じたダイナミックレンジを決定することができる。

前記目的を達成するために請求項２に記載の撮像装置は、被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値を算出する分割測光手段と、前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する手段と、前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する手段と、前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める手段と、前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記Ｒ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の方が大きい領域数を数える手段と、前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能なダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定手段とを備え、前記ダイナミックレンジ決定手段は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定することを特徴とする。

これにより、撮影シーンの飽和を予測し、飽和エリア数に応じたダイナミックレンジを決定することができる。

請求項３に示すように請求項１又は２に記載の撮像装置において、前記決定したダイナミックレンジの範囲に応じて大きな値となる露出補正値を前記適正露出値に加算し、前記適正露出値を補正する露出補正手段と、前記撮像手段での本撮像時に前記適正露出値又は補正された適正露出値に基づいてシャッタースピード及び絞りを制御する露出制御手段と、前記適正露出値が補正されると、前記適正露出値を補正した露出補正値に応じたガンマカーブにしたがって前記本撮像時に取得した画像データをガンマ補正するガンマ補正手段とを備えたことを特徴とする。

これにより、決定したダイナミックレンジに応じた画像を得ることができる。

請求項４に示すように請求項３に記載の撮像装置は、前記補正された適正露出値が前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞りの制御限界を超える露出値である場合に、前記補正された適正露出値が前記露出制御手段の制御限界を超えない露出値になるまで、前記ダイナミックレンジを小さくすることを特徴とする。

これにより、高輝度時に露出がオーバーになってしまうことを防止することができる。

前記目的を達成するために請求項５に記載の撮像装置は、被写体に応じてダイナミックレンジの制御を行う撮像装置において、１回のレリーズ操作によって複数の本撮像を連続して行う制御をする手段であって、第１のダイナミックレンジの制御を行った撮像と、第２のダイナミックレンジの制御を行なった撮像を含むように制御する手段と、被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域の輝度値を算出する分割測光手段と、前記各領域の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する手段と、前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する手段と、前記各領域の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める手段と、前記各領域の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記輝度値の方が大きい領域数を数える手段と、前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能な前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定手段とを備え、前記ダイナミックレンジ決定手段は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定することを特徴とする。

これにより、適切なダイナミックレンジで撮影された画像を得ることができる。

前記目的を達成するために請求項６に記載の撮像装置は、被写体に応じてダイナミックレンジの制御を行う撮像装置において、１回のレリーズ操作によって複数の本撮像を連続して行う制御をする手段であって、第１のダイナミックレンジの制御を行った撮像と、第２のダイナミックレンジの制御を行なった撮像を含むように制御する手段と、被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値を算出する分割測光手段と、前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する手段と、前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する手段と、前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める手段と、前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記Ｒ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の方が大きい領域数を数える手段と、前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能な前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定手段とを備え、前記ダイナミックレンジ決定手段は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定することを特徴とする。

これにより、適切なダイナミックレンジで撮影された画像を得ることができる。

請求項７に示すように請求項５に記載の撮像装置において、前記各領域の輝度値を昇順又は降順にソートする手段と、前記ソート結果の上位から所定数番目の輝度値と下位から所定数番目の輝度値との差分を算出する手段と、前記差分に基づいて前記差分が大きいほど、被写体を本撮像して得られる画像データによる階調再現可能なダイナミックレンジが広くなるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定する手段とを備えたことを特徴とする。

これにより、適切なダイナミックレンジで撮影された画像を得ることができる。

前記目的を達成するために請求項８に記載の撮像制御方法は、被写体を撮像して画像データに変換する撮像工程と、撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域の輝度値を算出する分割測光工程と、前記各領域の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する工程と、前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する工程と、前記各領域の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める工程と、前記各領域の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記輝度値の方が大きい領域数を数える工程と、前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能なダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定工程とを備え、前記ダイナミックレンジ決定工程は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定することを特徴とする。

これにより、撮影シーンの飽和を予測し、飽和エリア数に応じたダイナミックレンジを決定することができる。

前記目的を達成するために請求項９に記載の撮像制御方法は、被写体を撮像して画像データに変換する撮像工程と、撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値を算出する分割測光工程と、前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する工程と、前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する工程と、前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める工程と、前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記Ｒ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の方が大きい領域数を数える工程と、前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能なダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定工程とを備え、前記ダイナミックレンジ決定工程は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定することを特徴とする。

これにより、撮影シーンの飽和を予測し、飽和エリア数に応じたダイナミックレンジを決定することができる。

請求項１０に示すように請求項８又は９に記載の撮像制御方法は、前記決定したダイナミックレンジの範囲に応じて大きな値となる露出補正値を前記適正露出値に加算し、前記適正露出値を補正する露出補正工程と、前記撮像工程での本撮像時に前記適正露出値又は補正された適正露出値に基づいてシャッタースピード及び絞りを制御する露出制御工程と、前記適正露出値が補正されると、前記適正露出値を補正した露出補正値に応じたガンマカーブにしたがって前記本撮像時に取得した画像データをガンマ補正するガンマ補正工程とを備えたことを特徴とする。

これにより、決定したダイナミックレンジに応じた画像を得ることができる。

本発明によれば、撮影シーンを自動判別して適正なダイナミックレンジを設定し、設定したダイナミックレンジに応じた露出で撮影を行う撮像装置及び撮像制御方法を提供することができる。

以下、添付図面に従って本発明を実施するための最良の形態について説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明が適用されたデジタルカメラの第１の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。

同図に示すように、本実施の形態のデジタルカメラ１０は、撮影レンズ１２、撮像素子１４、アナログ信号処理部１６、Ａ／Ｄ変換器１８、画像入力コントローラ２０、デジタル信号処理部２２、圧縮／伸張処理部２４、表示制御部２６、液晶モニタ２８、記録制御部３０、記憶メディア３２、ＡＦ検出部３４、ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６、輝度算出部３８、ＣＰＵ４０、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４４、フラッシュメモリ４６、ＶＲＡＭ４８、操作部５０、比較・計数処理部５２等を備えて構成される。

各部はＣＰＵ４０に制御されて動作し、ＣＰＵ４０は、操作部５０からの入力に基づき所定の制御プログラムを実行することにより、デジタルカメラ１０の各部を制御する。

ＲＯＭ４２には、このＣＰＵ４０が実行する制御プログラムのほか、制御に必要な各種データ等が記録されている。ＣＰＵ４０は、このＲＯＭ４２に記録された制御プログラムをＲＡＭ４４に読み出し、逐次実行することにより、デジタルカメラ１０の各部を制御する。

なお、このＲＡＭ４４は、プログラムの実行処理領域として利用されるほか、画像データ等の一時記憶領域、各種作業領域として利用される。

また、フラッシュメモリ４６は、ユーザ設定情報等の各種設定情報の記録領域として利用され、ＶＲＡＭ４８は表示用の画像データ専用の記録領域として利用される。

操作部５０は、シャッタボタンやズームレバー、メニューボタン、実行ボタン、キャンセルボタン、モード切換ダイヤル、電源ボタン等のカメラの一般的な操作手段を含み、操作に応じた信号をＣＰＵ４０に出力する。

撮影レンズ１２は、ズーム機能を有するＡＦレンズで構成されており、フォーカスレンズ１２Ｆ、ズームレンズ１２Ｚ、絞り１２Ｉを含んで構成されている。

フォーカスレンズ１２Ｆは、フォーカスモータ６０Ｆに駆動されて、撮影レンズ１２の光軸上を前後移動する。ＣＰＵ４０は、フォーカスモータドライバ６２Ｆを介してフォーカスモータ６０Ｆの駆動を制御することにより、フォーカスレンズ１２Ｆの移動を制御し、撮影レンズ１２のフォーカシングを行う。

ズームレンズ１２Ｚは、ズームモータ６０Ｚに駆動されて、撮影レンズ１２の光軸上を前後移動する。ＣＰＵ４０は、ズームモータドライバ６２Ｚを介してズームモータ６０Ｚの駆動を制御することにより、ズームレンズ１２Ｚの移動を制御し、撮影レンズ１２のズーミングを行う。

絞り１２Ｉは、たとえば虹彩絞りで構成され、アイリスモータ６０Ｉに駆動されて動作する。ＣＰＵ４０は、アイリスモータドライバ６２Ｉを介してアイリスモータ６０Ｉの駆動を制御することにより、絞り１２Ｉの動作を制御（開口量を制御）し、撮像素子１４への露光量を調整する。

撮像素子１４は、撮影レンズ１２の後段に配置されており、撮影レンズ１２を透過した被写体光を受光する。なお、本実施の形態のデジタルカメラ１０では、撮像素子として、カラーＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ）１４を用いるものとする。ＣＣＤ１４は、周知のように多数の受光素子がマトリクス状に配列された受光面を備えている。撮影レンズ１２を透過した被写体光は、このＣＣＤ１４の受光面上に結像され、各受光素子によって電気信号に変換される。

このＣＣＤ１４は、ＣＣＤドライバ６４から供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して、各画素に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルな画像信号として出力する。ＣＰＵ４０は、ＣＣＤドライバ６４を制御して、ＣＣＤ１４の駆動を制御する。

なお、各画素の電荷蓄積時間（露出時間）は、ＣＣＤドライバ６４から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決められる。ＣＰＵ４０は、ＣＣＤドライバ６４に対して電荷蓄積時間を指示する。

また、画像信号の出力は、デジタルカメラ１０が撮影モードにセットされると開始される。すなわち、デジタルカメラ１０が撮影モードにセットされると、液晶モニタ２８にスルー画像を表示するため、画像信号の出力が開始される。このスルー画像用の画像信号の出力は、本撮影の指示が行われると、一旦停止され、本撮影が終了すると、再度開始される。

ＣＣＤ１４から出力される画像信号は、アナログ信号であり、このアナログの画像信号は、アナログ信号処理部１６に取り込まれる。

アナログ信号処理部１６は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲインコントロール回路（ＡＧＣ）を含んで構成される。ＣＤＳは、画像信号に含まれるノイズの除去を行い、ＡＧＣは、ノイズ除去された画像信号を所定のゲインで増幅する。このアナログ信号処理部１６で所要の信号処理が施されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１８に取り込まれる
Ａ／Ｄ変換器１８は、取り込んだアナログの画像信号を所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換する。この画像信号は、いわゆるＲＡＷデータであり、画素ごとＲ、Ｇ、Ｂの濃度を示す階調値を有している。

画像入力コントローラ２０は、所定容量のラインバッファを内蔵しており、Ａ／Ｄ変換器１８から出力された１コマ分の画像信号を蓄積する。この画像入力コントローラ２０に蓄積された１コマ分の画像信号は、バス５４を介してＲＡＭ４４に格納される。

バス５４には、上記ＣＰＵ４０、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４４、フラッシュメモリ４６、ＶＲＡＭ４８、画像入力コントローラ２０のほか、デジタル信号処理部２２、圧縮／伸張処理部２４、表示制御部２６、記録制御部３０、ＡＦ検出部３４、ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６、比較・係数処理部５２等が接続されており、これらはバス５４を介して互いに情報を送受信できるようにされている。

ＲＡＭ４４に格納された１コマ分の画像信号は、点順次（画素の順番）にデジタル信号処理部２２に取り込まれる。

デジタル信号処理部２２は、点順次に取り込んだＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対して所定の信号処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）を生成する。

図２は、このデジタル信号処理部２２の概略構成を示すブロック図である。

同図に示すように、デジタル信号処理部２２は、ホワイトバランスゲイン算出回路２２ａ、オフセット補正回路２２ｂ、ゲイン補正回路２２ｃ、階調補正回路２２ｄ、ＲＧＢ補間演算回路２２ｅ、ＲＧＢ／ＹＣ変換回路２２ｆ、ノイズフィルタ２２ｇ、輪郭補正回路２２ｈ、色差マトリクス回路２２ｉ、光源種別判定回路２２ｊ等を含んで構成されている。

ホワイトバランスゲイン算出回路２２ａは、ホワイトバランス調整を行うために、後述するＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された積算値を取り込み、ホワイトバランス調整用のゲイン値を算出する。

オフセット補正回路２２ｂは、黒色の被写体を撮影した場合に黒色が表現されるように、ＲＡＭ４４から点順次に取り込まれたＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対して所定のオフセット処理を施す。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対してあらかじめ設定されたオフセット値を減算する。

ゲイン補正回路２２ｃは、オフセット処理された画像信号を点順次に取り込み、ホワイトバランスゲイン算出回路２２ａで算出されたゲイン値を用いてホワイトバランス調整を行う。

階調補正回路２２ｄは、ホワイトバランス調整された画像信号を点順次に取り込み、所定の階調変換処理を施す。すなわち、画像データをモニタに出力すると、モニタに入力された階調値とモニタが出力する階調値との間にズレが生じることから、このズレを補正するために、撮影により得られた画像信号に対して所定の階調変換処理（いわゆるガンマ補正）を施す。

ＲＧＢ補間演算回路２２ｅは、階調変換処理されたＲ、Ｇ、Ｂの色信号を補間演算して、各画素位置におけるＲ、Ｇ、Ｂ３色の信号を求める。すなわち、単板式の撮像素子の場合、各画素からは、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか一色の信号しか出力されないため、出力しない色を周囲の画素の色信号から補完演算により求める。たとえば、Ｒを出力する画素では、この画素位置におけるＧ、Ｂの色信号がどの程度になるかを周りの画素のＧ、Ｂ信号から補間演算により求める。

なお、このようにＲＧＢ補完演算は、単板式の撮像素子に特有のものなので、撮像素子に三板式のものを用いた場合には不要となる。

ＲＧＢ／ＹＣ変換回路２２ｆは、ＲＧＢ補間演算後のＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂを生成する。

ノイズフィルタ２２ｇは、ＲＧＢ／ＹＣ変換回路２２ｆで生成された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂに対してノイズ低減処理を施す。このノイズフィルタ２２ｇでノイズ低減処理が施された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂは、それぞれ輪郭補正回路２２ｈと色差マトリクス回路２２ｉに取り込まれる。

色差マトリクス回路２２ｉは、色差信号Ｃｒ、Ｃｂに対して所定の色差マトリクス（Ｃ−ＭＴＸ）を乗算することにより、色調補正を行う。すなわち、色差マトリクス回路２２ｉには、光源対応の色差マトリクスが複数種類設けられており、光源種別判定回路２２ｊが求めた光源種に応じて、使用する色差マトリクスを切り替え、この切り替え後の色差マトリクスを入力された色差信号Ｃｒ、Ｃｂに乗算し、色差信号Ｃｒ、Ｃｂを色調補正する。

光源種別判定回路２２ｊは、ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された積算値を取り込み、光源種を判定して、色差マトリクス回路２２ｉに色差マトリクス選択信号を出力する。

輪郭補正回路２２ｈは、輝度信号Ｙに対して所定の輪郭補正処理を行う。

以上のように、デジタル信号処理部２２は、点順次に取り込んだＲ、Ｇ、Ｂの画像信号に所定の信号処理を施して、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）を生成する。

ＡＦ検出部３４は、ＣＰＵ４０の指令に従い、画像入力コントローラ２０を介してＲＡＭ４４に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を取り込み、ＡＦ（Automatic Focus）制御に必要な焦点評価値を算出する。このＡＦ検出部３４は、Ｇ信号の高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ、絶対値化処理部、画面に設定された所定のフォーカス領域内の信号を切り出すフォーカス領域抽出部、及び、フォーカス領域内の絶対値データを積算する積算部を含み、この積算部で積算されたフォーカス領域内の絶対値データを焦点評価値としてＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、ＡＦ制御時、このＡＦ検出部３４から出力される焦点評価値が極大となる位置をサーチし、その位置に撮影レンズ１２のフォーカスレンズ１２Ｆを移動させることにより、主要被写体への焦点合わせを行う。

ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６は、ＣＰＵ４０の指令に従い、画像入力コントローラ２０を介してＲＡＭ４４に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を取り込み、ＡＥ制御及びＡＷＢ（Automatic White Balance）制御に必要な積算値を算出する。すなわち、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６は、撮影領域（一画面）を複数の領域に分割し、分割領域ごとにＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値を算出する。

なお、本実施の形態のデジタルカメラ１０では、一画面を６４（８×８）の領域に等分割し、分割領域ごとにＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値を算出するものとする。算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの積算値の情報はＲＡＭ４４に格納される。

ＣＰＵ４０は、ＡＷＢ制御時、ＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値をデジタル信号処理部２２のホワイトバランスゲイン算出回路２２ａ及び光源種別判定回路２２ｊに加える。ホワイトバランスゲイン算出回路２２ａは、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値に基づいてホワイトバランス調整用のゲイン値を算出する。また、光源種別判定回路２２ｊは、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値に基づいて光源種を検出する。

また、ＣＰＵ４０は、ＡＥ制御時、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値を輝度算出部３８に加える。輝度算出部３８は、このＡＥ／ＡＷＢ検出部３６で算出された各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの画像信号の積算値と、その画像信号が得られたときの撮影条件（絞り値、シャッタ速度、撮影感度）の情報とに基づいて、各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの測光値ｒ、ｇ、ｂを算出する。そして、得られた各分割領域におけるＲ、Ｇ、Ｂごとの測光値ｒ、ｇ、ｂと、ホワイトバランス調整用のゲイン値ＷＢｒ、ＷＢｇ、ＷＢｂに基づいて、次式から各分割領域における輝度値ｙを算出する。

[数１]
y = log₂(0.299*2^WBr*r+ 0.587*2^WBg*g + 0.114*2^WBb*b)
算出された各分割領域における輝度値ｙの情報はＲＡＭ４４に格納される。なお、外部センサを用いても輝度を測光してもよい。

ＣＰＵ４０は、算出された各分割領域における輝度値ｙから仮の露出値（Ｅｖ値）αを求める。なお、仮の露出値αの算出方法は特に限定されず、公知の方法を用いて算出することができる。たとえば、画面全体の輝度値の平均を求めて、これを仮の露出値とする方式（いわゆる平均測光方式）や、平均測光方式において、輝度値の平均を求める際、画面中央付近の領域に重み付けする方式（いわゆる中央順点測光方式）、画像のごく狭い領域の輝度値の平均を求めて、これを仮の露出値とする方式（いわゆるスポット測光方式）、画面を複数の領域に分割し、パターン認識処理を行って、最も重要視される領域を予想し、その領域の輝度値の平均を求めて、これを仮の露出値とする方式（いわゆる分割測光方式）等、種々の方式を用いることができる。

本実施の形態のデジタルカメラでは、これらの測光方式をユーザが選択できるものとし、選択された測光方式の下で仮の露出値が算出される。

ＣＰＵ４０は、算出された仮の露出値αに対して必要に応じて露出補正を行い、最終的に得られた露出値（最終露出値）βに基づいて露出設定を行う。すなわち、最終露出値βから所定のプログラム線図に従って絞り値、シャッタ速度を決定する。

圧縮／伸張処理部２４は、ＣＰＵ４０からの圧縮指令に従い、入力された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）に所定形式（たとえば、ＪＰＥＧ）の圧縮処理を施し、圧縮画像データを生成する。また、ＣＰＵ４０からの伸張指令に従い、入力された圧縮画像データに所定形式の伸張処理を施して、非圧縮の画像データを生成する。

表示制御部２６は、ＣＰＵ４０からの指令に従い、液晶モニタ２８への表示を制御する。すなわち、ＣＰＵ４０からの指令に従い、ＶＲＡＭ４８から順次入力される画像信号を液晶モニタ２８に表示するための映像信号（たとえば、ＮＴＳＣ信号やＰＡＬ信号、ＳＣＡＭ信号）に変換して液晶モニタ２８に出力する。また、必要に応じて液晶モニタ２８に表示する文字、図形、記号等の信号を画像信号に混合して、液晶モニタ２８に所定の文字、図形、記号等を表示させる。

記録制御部３０は、ＣＰＵ４０からの指令に従い、記憶メディア３２に対してデータの読み／書きを制御する。なお、記憶メディア３２は、メモリカードのようにカメラ本体に対して着脱自在なものでもよいし、また、カメラ本体に内蔵されたものでもよい。着脱自在とする場合は、カメラ本体にカードスロットを設け、このカードスロットに装填して使用する。

また、デジタルカメラ１０は、自動でダイナミックレンジを決定し、決定したダイナミックレンジに基づいた撮影を行うことが可能である。

図３は、第１の実施の形態のデジタルカメラ１０の、撮影シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。図４に示すシーンを撮影しようとしたときの動作を、図３のフローチャートに従って説明する。

まず、ＣＣＤ１４の受光面に結像された撮影シーンを複数の領域に分割し、それぞれの領域毎の輝度値を測光する（ステップＳ３１）。図４のシーンを６４（８×８）の領域に等分割して測光した結果を、図５に示す。なお、領域の分割は８×８に限られるものではなく、いくつでもよい。細かく分割した方が精度はよいが演算量が増えるため、適宜決めればよい。また輝度値の算出においては前述の［数１］を用いるが、外部の輝度センサを用いてもよい。

次に、ステップＳ３１で得た分割領域毎の輝度値に基づいて、このシーンにおける露出値を算出する（ステップＳ３２）。ここでは露出値として、１０．９６Ｅｖが算出されたとする。

次に、等分割した６４の領域のうち、飽和予想輝度値より大きい輝度値のエリア数＝Ａを数える（ステップＳ３３）。飽和予想輝度値は、露出値＋撮像余裕分所定値から算出される。フィルムや撮像素子（ＣＣＤ／ＣＭＯＳイメージセンサ等）には、ラチチュード／ダイナミックレンジと呼ばれる階調が識別できる限界の幅がある。階調が識別できる限界を超えた輝度であれば、それは白飛びや黒潰れという結果になる。ハイライト側の限界は、適正露出に対して、一般にフィルムで３Ｅｖ、ＣＣＤ／ＣＭＯＳ等の撮像素子で２Ｅｖ前後といわれている。

そこで、本実施の形態のデジタルカメラでは、撮像余裕分を２．０Ｅｖと規定する。この場合、飽和予想輝度値は、露出値＋撮像余裕分所定値＝１２．９６Ｅｖとなる。つまり、この値以上の輝度値のものを撮影しようとすると、撮像余裕分を超えてしまい、飽和＝白トビが予想されるということになる。図５に示す測光結果には、飽和予想輝度値より大きい輝度値の領域、即ち白トビが予想される領域の数が２５エリア存在する。

次に、等分割した６４の領域における最大輝度値＝Ｂを得る（ステップＳ３４）。図５に示す測光結果の中で最大のものは、１３．３５Ｅｖ＝Ｂである。

続いて、最大白トビ量Ｃを算出する（ステップＳ３５）。最大白トビ量Ｃは、最大輝度値Ｂと飽和予想輝度値の差分から求められ、Ｃ＝１３．３５−１２．９６＝０．３９Ｅｖとなる。

次に、最大白トビ量Ｃからダイナミックレンジ制御量Ｄを得る（ステップＳ３６）。図６は、最大白トビ量Ｃとダイナミックレンジ制御量Ｄの関係を示す図である。ダイナミックレンジ制御量Ｄは、最大白トビ量Ｃの値に応じて規定されている。本実施の形態では図６の表を用いてＤを求めるが、この対応表は図６の表に限定されるものではない。また、関数を用いて最大白トビ量Ｃからダイナミックレンジ制御量Ｄを算出しても構わない。ここでは、Ｃ＝０．３９から、Ｄ＝２が得られる。

同様に、飽和予想輝度値より大きい輝度値のエリア数Ａよりダイナミックレンジ補正量Ｅを得る（ステップＳ３７）。図７は、飽和予想輝度値より大きい輝度値のエリア数Ａとダイナミックレンジ補正量Ｅの関係を示す図である。本実施の形態では図７の表を用いてＥを求めるが、この対応表は図７の表に限定されるものではない。また、関数を用いてダイナミックレンジ補正量Ｅを算出しても構わない。ここでは、Ａ＝２５から、Ｅ＝２が得られる。

次に、ダイナミックレンジ制御量Ｄをダイナミックレンジ補正量Ｅで補正する（ステップＳ３８）。ダイナミックレンジ制御量Ｄの補正は、ダイナミックレンジ補正量Ｅを加算することにより行われ、Ｄ＝２及びＥ＝２から、Ｄ＋Ｅ＝４となる。

最後に、ダイナミックレンジ制御量が規定の値を超えないようクリップし、ダイナミックレンジを決定する（ステップＳ３９）。図８に示すように、ダイナミックレンジ制御量に対して、離散的にダイナミックレンジが規定されており、また、ダイナミックレンジ制御量としては０〜５の値をとるように規定している。よって、補正後のダイナミックレンジ制御量が、０より小さかった場合は０に、５より大きかった場合は５にクリップし、最終的なダイナミックレンジの制御量とする。前述のＤ＋Ｅ＝４は、ダイナミックレンジ制御量の０〜５を満たしているので、最終的なダイナミックレンジ制御量も４となる。また図８に示すように、ダイナミック制御量４のときはダイナミックレンジは３００％になる。このように、分割した領域における最大輝度値と飽和予想輝度値の差分及び飽和予想輝度値より大きい輝度値のエリア数に基づいてダイナミックレンジを決定する。なお、本実施の形態では図８の表からダイナミックレンジを決定したが、対応表は図８に限定されるものではない。図９は、各工程での演算結果を示した図である。

ダイナミックレンジの制御方法としては、異なる露出で複数枚撮影してから後から画像の合成を行う方法や、異なる感度の撮像素子を用いて１回の撮影で露出の異なる画像を同時に入手して合成を行う、などがあるが方法は問わない。以上により、飽和量を予測して、画面に占める割合に応じて、ダイナミックレンジの制御を行うことができる。

＜第２の実施の形態＞
図１０は、第２の実施の形態のデジタルカメラ１０の、シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１１に示すシーンを撮影しようとしたときの動作を、図１０のフローチャートに従って説明する。

まず、撮影シーンを複数の領域に分割し、分割した領域毎にＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値を測光する（ステップＳ１０１）。図１１のシーンを６４（８×８）の領域に等分割して測光した結果を図１２に示す。図１２（ａ）はＲ輝度値、図１２（ｂ）はＧ輝度値、図１２（ｃ）はＢ輝度値を示す。

次に、Ｒ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値から、分割領域毎の輝度値を算出する（ステップＳ１０２）。分割領域毎の輝度値は［数１］に基づいて算出する。ホワイトバランスを考
慮せずに[数２]を用いて算出してもよい。

[数２]
輝度値Ｙ＝０．２９９×ｒ＋０．５８７×ｇ＋０．１１４×ｂ
なお、外部センサを用いても輝度を測光してもよい。図１３に、算出した分割領域毎の輝度値を示す。

次に、この分割領域毎の輝度値に基づいて、このシーンにおける露出値を求める（ステップＳ３２）。ここでは露出値として、１３．１９Ｅｖが求まったものとする。

次に、等分割した６４の領域のうち、Ｒ／Ｇ／Ｂそれぞれにおいて、飽和予想輝度値より大きい輝度値のエリア数＝Ａを数える（ステップＳ１０３）。第１の実施の形態と同様に、撮像余裕分を２．０Ｅｖと規定する。飽和予想輝度値は、露出値＋撮像余裕分所定値＝１５．１９Ｅｖとなる。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）において、１５．１９Ｅｖを超える領域を数える。図１２（ａ）に示すＲ輝度値では０エリア、図１２（ｂ）に示すＧ輝度値では２エリア、図１２に示すＢ輝度値では１８エリア存在する。このうち１エリアは重複しているので、合計Ａ＝１９となる。

次に、等分割した６４の領域における最大輝度値＝Ｂを得る（ステップＳ３４）。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）の分割領域測光結果の中で最大のものは、１５．５１Ｅｖ＝Ｂである。

続いて、最大白トビ量Ｃを算出する（ステップＳ３５）。最大白トビ量Ｃは、最大輝度値Ｂと飽和予想輝度値の差分から求められ、Ｃ＝１５．５１−１５．１９＝０．３２Ｅｖとなる。

次に、最大白トビ量Ｃより図６を用いてダイナミックレンジ制御量Ｄを得る（ステップＳ３６）。ここでは、Ｃ＝０．３２からＤ＝１が得られる。

同様に、飽和予想輝度値より大きい輝度値のエリア数Ａより図７を用いてダイナミックレンジ補正量Ｅを得る（ステップＳ３７）。ここでは、Ａ＝１９からＥ＝１が得られる。

次に、ダイナミックレンジ制御量Ｄをダイナミックレンジ補正量Ｅで補正する（ステップＳ３８）。ダイナミックレンジ制御量Ｄの補正は、ダイナミックレンジ補正量Ｅを加算することにより行われ、Ｄ＝１及びＥ＝１から、Ｄ＋Ｅ＝２となる。

最後に、ダイナミックレンジ制御量が規定の値を超えないようクリップし、ダイナミックレンジを決定する（ステップＳ３９）。ここでの例では補正後のダイナミックレンジ制御量は２なので、図８からダイナミックレンジは１７０％に決定される。図１４は、各工程での演算結果を示した図である。このように、分割した領域におけるＲ／Ｇ／Ｂ毎の最大輝度値と飽和予想輝度値の差分及び飽和予想輝度値より大きい輝度値のエリア数に基づいてダイナミックレンジを決定する。決定したダイナミックレンジに応じて制御を行う方法は、公知の方法を用いればよい。

このように、飽和量を予測して、画面に占める割合に応じて、ダイナミックレンジの制御を行うことができる。

＜第３の実施の形態＞
図１５は、第３の実施の形態のデジタルカメラ１０の、シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１６に示すシーンを撮影しようとしたときの動作を、図１５のフローチャートに従って説明する。

まず、撮影シーンを複数の領域に分割し、それぞれの領域毎の輝度値を測光する（ステップＳ３１）。図１６のシーンを６４（８×８）の領域に等分割して測光した結果を図１７に示す。

次に、得られた輝度値を昇順でソートする（ステップＳ１５１）。昇順ソートの結果を図１８に示す。図１８は、上段に明るさの順位を、下段に輝度値を示している。本実施の形態では各領域の輝度値を昇順でソートしたが、降順にソートしてもよい。

次に、ソート結果の最大側からＦ番目の輝度値Ｈを取得する（ステップＳ１５２）。本実施の形態ではＦ＝４と規定しており、図１８に示すように最大側から４番目の輝度値Ｈは、１４．８８Ｅｖである。

次に、ソート結果の最小側からＧ番目の輝度値Ｉを取得する（ステップＳ１５３）。本実施の形態ではＧ＝３と規定しており、図１８に示すように最小側から３番目の輝度値Ｉは、７．１８Ｅｖである。なお、このＦとＧの値はこの数値に限定されるものではなく、いくつでもよい。

次に、得られた２つの輝度値Ｈ及びＩの差分Ｊを得る（ステップＳ１５４）。Ｊ＝Ｈ−Ｉ＝１４．８８−７．１８＝７．７０Ｅｖとなる。

次に、差分Ｊより図１９を用いてダイナミックレンジを決定する。図１９は、輝度の差分Ｊとダイナミックレンジの関係を示す図である。ダイナミックレンジは、輝度の差分Ｊの値に応じて規定されている。本実施の形態では図１９の表を用いてダイナミックレンジを求めているが、この対応表は図１９の表に限定されるものではない。また、関数を用いて輝度の差分Ｊからダイナミックレンジを決定しても構わない。ここでは、差分値Ｊ＝７．７０Ｅｖより、ダイナミックレンジを４００％に決定する。図２０は、各工程での演算結果を示した図である。決定したダイナミックレンジに基づいて制御する方法は、公知の方法を用いればよい。

このように、分割した領域の輝度値をソートすることにより、白トビさせてもよい太陽などの特異点や黒つぶれしれもよい真っ黒なものを除くことができ、除いた後のシーンの輝度幅からダイナミックレンジを決定することにより、適切なダイナミックレンジの制御を行うことができる。

＜第４の実施の形態＞
図２１は、第４の実施の形態のデジタルカメラ１０の、シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。第４の実施の形態では、複数の方法でダイナミックレンジをそれぞれ求めた後に、最終的に１つを選択する。この動作を、図２１のフローチャートに従って説明する。

まず、複数のダイナミックレンジを取得する（ステップＳ２１１）。ここでは、第１の実施の形態のように分割領域毎の輝度値から算出したダイナミックレンジを取得し、次に第２の実施の形態と同様に分割領域毎のＲ／Ｇ／Ｂの輝度値から算出してダイナミックレンジを取得し、さらに第３の実施の形態と同様に分割領域毎の輝度値をソートしてダイナミックレンジを取得する。なお、他の方法を用いてダイナミックレンジを取得してもよい。

次に、それぞれの方法で求めたダイナミックレンジのうち、最も大きいものを最終的なダイナミックレンジとして決定する（ステップＳ２１２）。

このように、ノイズや撮影時間よりダイナミックレンジ拡大を優先させることで、白トビや黒つぶれを抑えることを優先することができる。

＜第５の実施の形態＞
図２２は、第５の実施の形態のデジタルカメラ１０の、シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。第５の実施の形態では、第４の実施の形態と同様に、複数の方法でダイナミックレンジをそれぞれ求めた後に、最終的に１つを選択する。この動作を、図２２のフローチャートに従って説明する。

まず、複数のダイナミックレンジを取得する（ステップＳ２１１）。ここでは、第４の実施の形態と同様に３つのダイナミックレンジを取得する。

次に、それぞれの方法で求めたダイナミックレンジのうち、最も小さいものを最終的なダイナミックレンジとして決定する（ステップＳ２２１）。

このように、ノイズや撮影時間を考慮しながらダイナミックレンジの制御を行うことで、白トビや黒つぶれを抑え目にすることができる。

なお、第４の実施の形態のように最も大きいものを選択する場合と、第５の実施の形態のように最も小さいものを選択する場合とを、撮影モードによって切り換えてもよい。

＜第６の実施の形態＞
図２３は、第６の実施の形態のデジタルカメラ１０の、撮影指示がなされてから画像が完成するまでのフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態のデジタルカメラ１０は、露出の際にアンダー（暗め）に撮影しておき、通常用いるガンマカーブより立ち上がりの早いガンマカーブを用いて階調変換処理を行うことで、目標露出部の明るさを変えることなく、高輝度部分の白トビを防止する。この動作を、図２３のフローチャートに従って説明する。

まず、ユーザにより撮影の指示がされると、自動露出制御手段により露出値＝Ｋを決定する（ステップＳ３２）。ここでは、Ｋ＝１４．３０Ｅｖであったとする。

次に、ダイナミックレンジ＝Ｌを決定する（ステップＳ３６）。ダイナミックレンジの算出については、どの方法を用いてもよい。ここでは、Ｌ＝１７０％であったとする。

次に、得られたダイナミックレンジＬより、図２４を用いて露出補正量Ｍを求め、露出値Ｋを補正する（ステップＳ２３１）。図２４は、ダイナミックレンジＬと露出補正量Ｍの関係を示す図である。露出補正量Ｍは、ダイナミックレンジＬの値に応じて規定されている。ここではＬ＝１７０％から、図２４より露出補正量Ｍ＝０．７７ＥＶが得られる。また露出値Ｋの補正は、露出値Ｋに露出補正量Ｍを加算することにより求められ、Ｋ＋Ｍ＝１４．３０＋０．７７＝１５．０７Ｅｖとなる。なお、本実施の形態では図２４の表を用いて露出補正量Ｍを求めているが、この対応表は図２４の表に限定されるものではない。また、関数を用いてダイナミックレンジＬから露出補正量Ｍを算出してもよい。

次に、補正した露出量＝Ｋ＋Ｍで露光して撮影を行う（ステップＳ２３２）。ここでは、ステップＳ２３１で求めた１５．０７Ｅｖで露光する。このとき、シャッタースピード、絞り、及び感度を制御して露出するが、露出設定の決定については、どんな方法を用いても構わない。

最後に、撮影により得られた画像信号に対して階調変換処理を施す際に、ダイナミックレンジＬに対応するガンマカーブを選択し、使用する（ステップＳ２３３）。図２５は、各ダイナミックレンジＬに対応するガンマカーブを示す図である。ダイナミックレンジが１３０％の場合はＤ１３０のガンマカーブを、ダイナミックレンジが４００％の場合はＤ４００のガンマカーブを用いる。ここでは、ダイナミックレンジＬ＝１７０％であるので、Ｄ１７０のガンマカーブを用いる。図２６は、各工程での演算結果を示した図である。

このように、露出の際に補正することでアンダー（暗め）に撮影し、補正に対応した立ち上がりの早いガンマカーブを用いることで、目標露出部の明るさを変えることなく、高輝度部分の白トビを抑えることができる。

＜第７の実施の形態＞
図２７は、第７の実施の形態のデジタルカメラ１０の、ダイナミックレンジの決定動作を示すフローチャートである。なお、図２３に示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態のダイナミックレンジの制御方法は、第６の実施の形態と同様に、アンダー露出で撮影し、画像処理の際に通常用いるガンマカーブより立ち上がりの早いガンマカーブを用いるが、所望の露出値が制御限界を超える場合に、ダイナミックレンジを減少させることにより、露出値の補正を行う。この動作を、図２７のフローチャートに従って説明する。

第６の実施の形態と同様に、露出値Ｋを算出する（ステップＳ３２）。ここではＫ＝１５．５０Ｅｖであったとする。次にダイナミックレンジＬを算出する。ここでは、Ｌ＝４００％であったとする。

次に、得られたダイナミックレンジＬより図２４を用いて露出補正量＝Ｍを求め、露出値Ｋを補正する（ステップＳ２３１）。露出値Ｋの補正は、露出値Ｋに露出補正量Ｍを加算することにより求められ、Ｌ＝４００％であるので、図２４よりここでの露出補正量はＭ＝２．００ＥＶとなる。よって補正後の露出値は、Ｋ＋Ｍ＝１５．５０＋２．００＝１７．５０Ｅｖとなる。

次に、補正後の露出値より、絞り及びシャッタースピードを求める（ステップＳ２７１）。本実施の形態のデジタルカメラ１０は最大絞りがＡｖ＝６．００、最大シャッタースピードＴｖ＝１１．００であるとすると、最大露出量は、６．００＋１１．００＝１７．００となる。ここで、補正後の露出値＝１７．５０Ｅｖであるので、この露出値は露出制御の限界を超えて設定不可能である。

次に、露出限界を超えているか否かの判定を行う（ステップＳ２７２）。前述の通り限界を超えているので、ダイナミックレンジＬを減少させる（ステップＳ２７３）。ここでは、ダイナミックレンジＬを４００％から３００％に再設定する。

ダイナミックレンジの再設定を行ったら、再びダイナミックレンジＬより図２４を用いて露出補正量＝Ｍを求め、露出値Ｋを補正する（ステップＳ２３１）。Ｌ＝３００％であるので、図２４よりここでの露出補正量はＭ＝１．５８ＥＶとなる。よって補正後の露出値は、Ｋ＋Ｍ＝１５．５０＋１．５８＝１７．０８Ｅｖとなる。

次に、補正後の露出値より、絞り及びシャッタースピードを求める（ステップＳ２７１）。しかし今回の補正後の露出値は１７．０８Ｅｖであり、まだ露出制御の限界を超えて設定不可能である。

次に、露出限界を超えているか否かの判定を行う（ステップＳ２７２）。限界を超えているので、ダイナミックレンジＬを減少させる（ステップＳ２７３）。ここでは、ダイナミックレンジＬを３００％から２３０％に再設定する。

ダイナミックレンジの再設定を行ったら、再びダイナミックレンジＬより図２４を用いて露出補正量＝Ｍを求め、露出値Ｋを補正する（ステップＳ２３１）。Ｌ＝２３０％であるので、図２４よりここでの露出補正量はＭ＝１．２０ＥＶとなる。よって補正後の露出値は、Ｋ＋Ｍ＝１５．５０＋１．２０＝１６．７０Ｅｖとなる。

次に、補正後の露出値より、絞り及びシャッタースピードを求める（ステップＳ２７１）。今回の補正後の露出値は１６．７０Ｅｖであり、最大露出量以下であるので、このダイナミックレンジ（Ｌ＝２３０％）を最終的なダイナミックレンジとして決定し、撮影を行う。図２８は、各工程での演算結果を示した図である。

このように、ダイナミックレンジ制御を行う際の露出補正をかけることで、露出の制御範囲外になってしまい、結果的に露出が不正な画像ができることを防ぐことができる。

＜第８の実施の形態＞
図２９は、第８の実施の形態のデジタルカメラ１０の、撮影動作を示したフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態のデジタルカメラ１０は、１度のシャッタレリーズ操作で異なるダイナミックレンジ設定のものを連続して撮影する。この動作を、図２９のフローチャートに従って説明する。

まず、ユーザがダイナミックレンジブラケット撮影モードにて撮影を指示する（ステップＳ２９１）。ユーザが操作部５０を操作することにより、デジタルカメラ１０をダイナミックレンジブラケット撮影モードに設定することが可能である。また、操作部５０のシャッターレリーズボタンを半押しすることにより、撮影動作が開始される。

シャッターレリーズボタンが半押しされると、露出値を決定し（ステップＳ３２）、さらにダイナミックレンジを得る（ステップＳ２９２）。ダイナミックレンジは、第１の実施の形態から第３の実施の形態のように決定してもよいし、他の方法を用いてもよい。このとき、第１のダイナミックレンジと第２のダイナミックレンジの２つのダイナミックレンジを得る。

この状態でシャッターレリーズボタンが全押しされると、まず第１のダイナミックレンジ設定により１枚目を撮影する（ステップＳ２９３）。１枚目の撮影が終了すると、続けて第２のダイナミックレンジ設定により２枚目の撮影を行う（ステップＳ２９４）。これらの撮影は、設定されたダイナミックレンジを考慮して露出を制御し、処理を行う。

このように、同じ撮影シーンにおいて、ダイナミックレンジが異なる２枚の画像を得ることができる。

本実施の形態では、異なるダイナミックレンジ設定で２枚の撮影を連続して行ったが、撮影枚数は２枚に限られるものではなく、何枚でもよい。

また本実施の形態では、異なるダイナミックレンジ設定での撮影を連続して行ったが、どちらかの撮影をダイナミックレンジ１００％として撮影してもよい。このように構成することで、ダイナミックレンジ制御の効果を簡単に比較することができる。

＜第９の実施の形態＞
図３０は、第９の実施の形態のデジタルカメラ１０の、撮影動作を示したフローチャートである。なお、図２９に示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態のデジタルカメラ１０は、第８の実施の形態と同様に、１度のシャッタレリーズ操作でダイナミックレンジ制御したものとしていないものを同時に撮影するが、ダイナミックレンジの制御量をユーザが決定することができる。この動作を、図３０のフローチャートに従って説明する。

まず、ユーザがダイナミックレンジブラケット撮影モードにて、ダイナミックレンジ制御量を設定する（ステップＳ３０１）。ユーザが操作部５０を操作することにより、デジタルカメラ１０をダイナミックレンジブラケット撮影モードに設定することができ、またダイナミックレンジブラケット撮影モードにおいては、ユーザが自由にダイナミックレンジの制御量を決定することが可能である。

次に、撮影指示を行う（ステップＳ２９１）。第８の実施の形態と同様に、操作部５０のシャッターレリーズボタンを半押しすることにより、撮影動作が開始され、露出値を決定する（ステップＳ３２）。

この状態でシャッターレリーズボタンが全押しされると、得られた露出値の設定で１枚目を撮影する（ステップＳ３０２）。１枚目の撮影が終了すると、続けて２枚目の撮影を行う（ステップＳ３０３）。２枚目の撮影は、ユーザが設定したダイナミックレンジを考慮して露出を制御する。

このように、ダイナミックレンジが異なる２枚の画像が撮影でき、ダイナミックレンジ拡大の効果を簡単に比較することができる。

なお、本実施の形態ではダイナミックレンジ制御を行わない撮影、ダイナミックレンジ制御を行った撮影、の順に行ったが、順序はこの逆でもよい。

また、ユーザに複数のダイナミックレンジを設定させ、そのダイナミックレンジにおける画像を１度に連続して撮影してもよい。この場合は、撮影枚数は２枚に限られるものではなく、何枚でもよい。

また、ユーザが設定したダイナミックレンジで制御した撮影、デジタルカメラ１０が算出したダイナミックレンジで制御した撮影、及びダイナミックレンジ制御を行わない撮影を１度に連続して撮影してもよい。

図１は、本発明が適用されたデジタルカメラの第１の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。 図２は、このデジタル信号処理部２２の概略構成を示すブロック図である。 図３は、第１の実施の形態のデジタルカメラ１０の、シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。 図４は、撮影シーンの一例を示す図である。 図５は、図４のシーンを６４（８×８）の領域に等分割して測光した結果を示す図である。 図６は、最大白トビ量Ｃとダイナミックレンジ制御量Ｄの関係を示す図である。 図７は、飽和予想輝度値より大きい輝度値のエリア数＝Ａとダイナミックレンジ補正量Ｅの関係を示す図である。 図８は、ダイナミックレンジ制御量とダイナミックレンジの関係を示す図である。 図９は、各工程での演算結果を示した図である。 図１０は、第２の実施の形態のデジタルカメラ１０の、シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。 図１１は、撮影シーンの一例を示す図である。 図１２は、図１１のシーンを６４（８×８）の領域に等分割してＲ／Ｇ／Ｂ毎に測光した結果を示す図である。 図１３は、分割領域毎の輝度値を示す図である。 図１４は、各工程での演算結果を示した図である。 図１５は、第３の実施の形態のデジタルカメラ１０の、シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。 図１６は、撮影シーンの一例を示す図である。 図１７は、図１６のシーンを６４（８×８）の領域に等分割して測光した結果を示す図である。 図１８は、輝度値を昇順でソートした結果を示す図である。 図１９は、輝度差Ｊとダイナミックレンジの関係を示す図である。 図２０は、各工程での演算結果を示した図である。 図２１は、第４の実施の形態のデジタルカメラ１０の、シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。 図２２は、第５の実施の形態のデジタルカメラ１０の、シーンに応じてダイナミックレンジを決定する動作を示したフローチャートである。 図２３は、第６の実施の形態のデジタルカメラ１０の、撮影指示がなされてから実際に画像ができるまでのフローチャートである。 図２４は、ダイナミックレンジＬと露出補正量Ｍの関係を示す図である。 図２５は、各ダイナミックレンジと、対応するガンマカーブを示す図である。 図２６は、各工程での演算結果を示した図である。 図２７は、第７の実施の形態のデジタルカメラ１０の、露出量、ダイナミックレンジの制御量を求めた後に、ダイナミックレンジの制御量に応じて補正を行う動作のフローチャートである。 図２８は、各工程での演算結果を示した図である。 図２９は、第８の実施の形態のデジタルカメラ１０の、撮影動作を示したフローチャートである。 図３０は、第９の実施の形態のデジタルカメラ１０の、撮影動作を示したフローチャートである。

符号の説明

１０…デジタルカメラ、１２…撮影レンズ、１４…撮像素子、１６…アナログ信号処理部、１８…Ａ／Ｄ変換器、２０…画像入力コントローラ、２２…デジタル信号処理部、２２ａ…ホワイトバランスゲイン算出回路、２２ｂ…オフセット補正回路、２２ｃ…ゲイン補正回路、２２ｄ…階調補正回路、２２ｅ…ＲＧＢ補間演算回路、２２ｆ…ＲＧＢ／ＹＣ変換回路、２２ｇ…ノイズフィルタ、２２ｈ…輪郭補正回路、２２ｉ…色差マトリクス回路、２２ｊ…光源種別判定回路、２４…圧縮／伸張処理部、２６…表示制御部、２８…液晶モニタ、３０…記録制御部、３２…記憶メディア、３４…ＡＦ検出部、３６…ＡＥ／ＡＷＢ検出部、３８…輝度算出部、４０…ＣＰＵ、４２…ＲＯＭ、４４…ＲＡＭ、４６…フラッシュメモリ、４８…ＶＲＡＭ、５０…操作部、５２…比較・計数処理部

Claims (10)

1. 被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、
   撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域の輝度値を算出する分割測光手段と、
   前記各領域の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する手段と、
   前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する手段と、
   前記各領域の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める手段と、
   前記各領域の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記輝度値の方が大きい領域数を数える手段と、
   前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能なダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定手段と、を備え、
   前記ダイナミックレンジ決定手段は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定することを特徴とする撮像装置。
2. 被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、
   撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値を算出する分割測光手段と、
   前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する手段と、
   前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する手段と、
   前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める手段と、
   前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記Ｒ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の方が大きい領域数を数える手段と、
   前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能なダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定手段と、を備え、
   前記ダイナミックレンジ決定手段は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定することを特徴とする撮像装置。
3. 前記決定したダイナミックレンジの範囲に応じて大きな値となる露出補正値を前記適正露出値に加算し、前記適正露出値を補正する露出補正手段と、
   前記撮像手段での本撮像時に前記適正露出値又は補正された適正露出値に基づいてシャッタースピード及び絞りを制御する露出制御手段と、
   前記適正露出値が補正されると、前記適正露出値を補正した露出補正値に応じたガンマカーブにしたがって前記本撮像時に取得した画像データをガンマ補正するガンマ補正手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記補正された適正露出値が前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞りの制御限界を超える露出値である場合に、前記補正された適正露出値が前記露出制御手段の制御限界を超えない露出値になるまで、前記ダイナミックレンジを小さくすることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 被写体に応じてダイナミックレンジの制御を行う撮像装置において、
   １回のレリーズ操作によって複数の本撮像を連続して行う制御をする手段であって、第１のダイナミックレンジの制御を行った撮像と、第２のダイナミックレンジの制御を行なった撮像を含むように制御する手段と、
   被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、
   撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域の輝度値を算出する分割測光手段と、
   前記各領域の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する手段と、
   前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する手段と、
   前記各領域の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める手段と、
   前記各領域の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記輝度値の方が大きい領域数を数える手段と、
   前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能な前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定手段と、を備え、
   前記ダイナミックレンジ決定手段は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定することを特徴とする撮像装置。
6. 被写体に応じてダイナミックレンジの制御を行う撮像装置において、
   １回のレリーズ操作によって複数の本撮像を連続して行う制御をする手段であって、第１のダイナミックレンジの制御を行った撮像と、第２のダイナミックレンジの制御を行なった撮像を含むように制御する手段と、
   被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、
   撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値を算出する分割測光手段と、
   前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する手段と、
   前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する手段と、
   前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める手段と、
   前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記Ｒ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の方が大きい領域数を数える手段と、
   前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能な前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定手段と、を備え、
   前記ダイナミックレンジ決定手段は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定することを特徴とする撮像装置。
7. 前記各領域の輝度値を昇順又は降順にソートする手段と、
   前記ソート結果の上位から所定数番目の輝度値と下位から所定数番目の輝度値との差分を算出する手段と、
   前記差分に基づいて前記差分が大きいほど、被写体を本撮像して得られる画像データによる階調再現可能なダイナミックレンジが広くなるように前記第１のダイナミックレンジ又は前記第２のダイナミックレンジを決定する手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 被写体を撮像して画像データに変換する撮像工程と、
   撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域の輝度値を算出する分割測光工程と、
   前記各領域の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する工程と、
   前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する工程と、
   前記各領域の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める工程と、
   前記各領域の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記輝度値の方が大きい領域数を数える工程と、
   前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能なダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定工程と、を備え、
   前記ダイナミックレンジ決定工程は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定することを特徴とする撮像制御方法。
9. 被写体を撮像して画像データに変換する撮像工程と、
   撮像領域を複数の領域に分割し、各領域の画像データに基づいて各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値を算出する分割測光工程と、
   前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値に基づいて被写体の適正露出値を算出する工程と、
   前記適正露出値に基づいて前記画像データが飽和する飽和予想輝度値を算出する工程と、
   前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の最大値と、前記飽和予想輝度値との差分を求める工程と、
   前記各領域のＲ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値と前記飽和予想輝度値とを比較し、前記Ｒ／Ｇ／Ｂ毎の輝度値の方が大きい領域数を数える工程と、
   前記差分と前記領域数とに基づいて、前記被写体を本撮像して得られる画像データにおける階調再現可能なダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定工程と、を備え、
   前記ダイナミックレンジ決定工程は、前記差分が大きいほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定するとともに、前記領域数が多いほど、広ダイナミックレンジになるように前記ダイナミックレンジを決定することを特徴とする撮像制御方法。
10. 前記決定したダイナミックレンジの範囲に応じて大きな値となる露出補正値を前記適正露出値に加算し、前記適正露出値を補正する露出補正工程と、
    前記撮像工程での本撮像時に前記適正露出値又は補正された適正露出値に基づいてシャッタースピード及び絞りを制御する露出制御工程と、
    前記適正露出値が補正されると、前記適正露出値を補正した露出補正値に応じたガンマカーブにしたがって前記本撮像時に取得した画像データをガンマ補正するガンマ補正工程と、
    を備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像制御方法。

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