JP5587045B2

JP5587045B2 - 撮像装置及びその制御方法

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Publication number: JP5587045B2
Application number: JP2010132131A
Authority: JP
Inventors: 宣和吉田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2030-06-09
Also published as: JP2011259226A

Description

本発明は撮像装置の露出制御に関するものである。

従来の撮像装置には、撮像画像の白とびや黒つぶれを軽減するために、画像信号に対する輝度度数分布に基づいて補正した露出で撮像を行うものがある。例えば、特許文献１では、設定露出値で撮像を行い得られた画像信号に対する輝度度数分布を求め、その輝度度数分布に基づいて、撮像素子のダイナミックレンジを逸脱するオーバーまたはアンダーフローを低減すべく設定露出値に対する露出補正量を演算している。

特開２００６−１５７３４８号公報

しかしながら、撮像装置が輝度度数分布以外の情報に基づく別の露出補正を行っている場合、輝度度数分布に基づく露出補正とその他の露出補正を同時に適用すると不都合が生じてしまう。例えば、輝度度数分布に基づく補正が露出をオーバー側に補正する場合において、輝度度数分布以外の情報に基づく別の露出補正でもオーバー側に補正すると、露出補正の効果が重なり露出がオーバーになりすぎてしまう。あるいは、輝度度数分布以外の情報に基づく別の露出補正でアンダー側に補正すると、それぞれの露出補正の効果が相殺されてしまう。すなわち、複数の露出補正効果が互いに影響し合って、所望の露出補正効果を得られないという課題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、異なる複数の露出補正が行われる場合であっても、適切な露出補正効果を得ることができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明に係る撮像装置は、被写体輝度を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された被写体輝度に基づいて、第１の露出補正量を演算する第１の演算手段と、前記取得手段により取得された被写体輝度に基づいて、前記第１の露出補正量とは異なる第２の露出補正量を演算する第２の演算手段と、前記第１の露出補正量と前記第２の露出補正量のいずれか一方を、露出補正に用いる補正量として設定する設定手段と、を有し、前記設定手段は、前記取得手段により取得された被写体輝度に基づく代表輝度が第１の輝度以下の場合は、前記第１の露出補正量及び前記第２の露出補正量のうち小さいほうを前記補正量として設定し、前記代表輝度が前記第１の輝度より高い場合は、前記第１の露出補正量及び前記第２の露出補正量のうち大きいほうを前記補正量として設定することを特徴とする。

本発明のよれば、異なる複数の露出補正が行われる場合であっても、適切な露出補正効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る撮像装置のブロック図である。本発明の一実施形態に係る静止画記録モード処理のフローチャート図である。本発明の一実施形態に係る測光処理のフローチャート図である。本発明の一実施形態に係るＤ−補正量演算処理のフローチャート図である。本発明の一実施形態に係る撮影処理のフローチャート図である。本発明の一実施形態に係る被写体輝度と露出補正の関係を示す図である。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。１０は撮影レンズであって、レンズ駆動回路４２にてレンズ位置を光軸に沿って前後に動かすことで焦点を調節したり、画角を調節することが可能である。さらに、ブレ量検知回路４４で測定した撮像装置のブレ量に基づいて、手ブレ補正回路４０にてレンズを駆動し、手ブレを抑制する方向に光軸を変化させることで光学的な手ブレ補正を行う構成とすることも可能である。なお、ブレ量検知回路４４は、ジャイロセンサーなどが含まれている。なお、上述したような、撮影レンズを駆動させて光学的な手ブレ補正を行う代わりに、撮像素子１６を駆動させて光学的な手ブレ補正を行う構成であっても構わない。

絞り１４は、開口径を変化させることで、撮影レンズ１０を通過した光の光量を調節する。絞り駆動回路２６は、システム制御部６０から伝達された絞り制御情報、例えば、絞り値に基づいて、絞り１４の制御を行う。なお、絞り１４は、複数枚の羽から構成された虹彩絞りや、あらかじめ、板を様々な径で穴を打ち抜いた丸絞りなどのいずれの形態であってもよい。

システム制御部６０は、被写体輝度が高い場合は絞り１４を絞って通過する光量を減少させるように制御し、被写体輝度が低い場合は絞り１４を開放にして通過する光量を増加させるように制御する。また、システム制御部６０は、メカニカルシャッター制御情報をメカニカルシャッター駆動回路２８に伝達することで、メカニカルシャッター１２を制御する。
また、システム制御部６０は、撮像素子制御信号をＴＧ（ＴｉｍｉｎｇＧｅｎｅｒａｔｏｒ）２４に伝達することで、撮像素子１６を制御する。

ＴＧ２４は、システム制御部６０から受信した制御情報に基づいて、撮像素子１６に蓄積した電荷の読み出し動作や蓄積した電荷のリセット動作の実行タイミングを示す駆動信号を出力する。以下では、撮像素子１６のリセット動作が行われてから読み出し動作が行われるまでの時間、あるいは、撮像素子１６のリセット動作が行われてからメカニカルシャッター１２により撮像素子１６の撮像領域が遮光されるまでの時間を電荷蓄積時間と表す。

撮像素子１６から読み出された画像データは、ＣＤＳ（ＣｏｒｒｅｌａｔｅｄＤｏｕｂｌｅＳａｍｐｌｅｒ）回路１８に入力される。ＣＤＳ回路１８は相関二重サンプリング方式により画像データのノイズ成分を除去することを主な役割とする。その後、ＣＤＳ回路１８でノイズ成分が除去された画像データはＰＧＡ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｉｎＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）回路２０により、画像データの信号レベルを減衰／増幅される。システム制御部６０は、画像データに対する増幅レベルをＰＧＡ２０に伝達することで、増幅量を制御することができる。

露出制御は、絞り１４で撮像素子１６への入射光量を調節すると共に、電荷蓄積時間を調節することで撮像素子１６に蓄積される電荷量を制御するが、ＰＧＡ回路２０で画像データの信号レベルを減衰／増幅することで擬似的に露出を変えることができる。これは、撮影感度という概念で一般的に用いられている。

４６はストロボであってストロボ制御部４８により発光制御される。ＰＧＡ回路２０から出力された画像データはＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／ＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）回路２２にてアナログ信号からデジタル信号へ変換される。デバイスにより、デジタル信号のビット幅は１０ビット、１２ビット、１４ビットなどがあり、後段の画像処理回路５０は、複数種類のビット幅に対応可能である。図１では、ＣＤＳ、ＰＧＡ、Ａ／Ｄをそれぞれ別のブロックとして表現しているが、一つのＩＣパッケージにこれらの機能を搭載したものを採用することも可能である。

Ａ／Ｄ回路２２から出力されるデジタル化された画像データは画像処理回路５０へ入力される。画像処理回路５０は複数のブロックから構成され、さまざまな機能を実現している。

なお、撮像素子１６は、カラーフィルターを通して各画素ごとに特定の色成分を抽出するのが一般的である。Ａ／Ｄ回路２２からの画像データは撮像素子１６の画素及びカラーフィルター配置に対応したデータ形式になっており、輝度成分のみを評価して露出制御を行う自動露出制御（ＡＥ：ＡｕｔｏＥｘｐｏｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌ）で使用するには適さない形式である。画像処理回路５０では、画像信号から色情報を排除し、輝度情報のみを抽出する機能を備えている。画像処理回路５０は、逆に、色情報を抽出する機能も備え、被写体の光源を特定し、色を適切に調節するホワイトバランス処理に使用することができる。

このような輝度情報、あるいは色情報を抽出する過程で画像処理回路５０は、画像を複数の領域に分割し、分割された領域毎の画素信号の積分値（以下、ブロック積分値）を各色に対して出力する。以下では、ＢｌｏｃｋＧ１［ｈ］［ｖ］，ＢｌｏｃｋＲ［ｈ］［ｖ］，ＢｌｏｃｋＢ［ｈ］［ｖ］，ＢｌｏｃｋＧ２［ｈ］［ｖ］（０＜＝ｈ＜２４，０＜＝ｖ＜１６）と表す。また、このブロック積分値を用いて分割領域毎の輝度（以下、ブロック輝度とする。例えばＢｌｏｃｋＹ［ｈ］［ｖ］（０＜＝ｈ＜２４，０＜＝ｖ＜１６））をシステム制御部６０で演算し、前述の自動露出制御や光源を推定する際に利用する。なお、上述の例では、画像を横に２４分割し、縦に１６分割する場合を示しているが、分割数はこれに限定されない。

さらに、画像処理回路５０では、撮像素子１６から読み出された画像データの周波数成分のみを抜き出す機能を備え、自動ピント合わせ制御（ＡＦ：ＡｕｔｏＦｏｃｕｓ）時に使用することができる。また、画像処理回路５０は、画像の輝度度数分布を表す輝度ヒストグラムを生成する機能も持ち、画像データを入力することで画像の輝度ヒストグラムを取得することもできる。

さらに、画像処理回路５０は、Ａ／Ｄ回路２２によりデジタル化された画像データの信号レベルの増減、画像の色効果などを操作する機能を備え、撮影画像の画質を調節するという役割も担っている。画像データの信号レベルに対しては、画像データ全体に一律の増幅率で信号レベルを増減させる機能や、元の信号レベルの大小に応じて増幅率を変換するトーンカーブ（ガンマ）機能などが可能となっている。その他にも、画面内の領域ごとの周波数成分に応じた増幅率で信号レベルを増減させる機能など、様々な画像信号レベル調節が可能となっている。

Ａ／Ｄ回路２２から出力されるデジタル化された画像データは画像処理回路５０へ入力されるとともに、一時記憶メモリ３０に記憶される。一旦、一時記憶メモリ３０に記憶された画像データは再度読み出すことができ、システム制御部６０から画像データを参照したり、読み出した画像データを画像処理回路５０に入力することが可能である。さらに、画像処理回路５０で画像処理された画像データを一時記憶メモリ３０に書き戻したり、システム制御部６０から任意のデータを書き込むことも可能である。

画像処理回路５０で適切に画像処理された画像データは、画像認識回路３８に入力される。画像認識回路３８は、入力された画像データに対応する画像の明るさ状況、ピント合焦状況、色状況の認識に加え、人物の顔認識とその表情、文字がある場合はその文字情報を認識することが可能となっている。画像認識回路３８には複数の画像データを入力することが可能となっており、例えば２つの画像データを入力し、その２つの画像データに対応する２つの画像の特徴を比較することで、同一の画像かどうかを判定することが可能となっている。画像認識回路３８で画像を認識する方法に加え、システム制御部６０でも画像認識処理を行うことができる。システム制御部６０はＣＰＵ上であらかじめコーディングされたプログラムを実行することができるが、一時記憶メモリ３０に記憶された画像データを読み出し、その画像データを解析してシーンの状況を認識することができる。

ＬＣＤなどの画像表示装置１０８に撮影した画像を表示させる場合、画像処理回路５０で画像処理を行った画像データをＶＲＡＭ３４上に展開しておき、それをＤ／Ａ回路３６にてアナログデータに変換して画像表示装置１０８に表示させる。なお、撮像素子１６から周期的に読み出される画像データに対応する連続した画像を順次画像表示装置１０８に表示更新していくことで、いわゆる、電子ファインダーとして画像表示装置１０８を機能させることが可能となる。

画像表示装置１０８には、画像だけでなく任意の情報を単独、もしくは画像と共に表示することが可能である。カメラの状態表示や、ユーザーが選択あるいはカメラが決定したシャッター速度や絞り値、撮影感度などの文字情報や、画像処理回路５０で生成された輝度度数分布を示す輝度ヒストグラムや、顔認識結果、シーン認識結果等も表示可能である。また、画像表示装置１０８には、記憶媒体８２に記憶されている画像データに対応する画像を表示することも可能である。画像データが圧縮されている場合、圧縮伸張ブロック３２にて伸張し、ＶＲＡＭ３４に画像データを展開する。この画像データをＤ／Ａ回路３６にてアナログデータに変換して出力する。

操作部７０には、システムの電源オン／オフを切り替えることのできる電源スイッチ１０２、撮影指示を行うためのシャッタースイッチＳＷ１（１０４）、ＳＷ２（１０６）、モード切替スイッチ１１０、パラメータ選択スイッチ１１２が含まれる。

１０４はシャッタースイッチＳＷ１で、不図示のシャッターボタンの操作途中でＯＮとなり、静止画撮影のための自動露出制御やピント制御等の撮影準備動作の開始を指示する。１０６はシャッタースイッチＳＷ２で、不図示のシャッターボタンの操作完了でＯＮとなり、静止画撮影や画像認識の指示を行う操作が実現可能である。モード切替スイッチ１１０は、静止画撮影モード、動画撮影モード、再生モードなどの撮像装置の動作モードを切り替えることができる。パラメータ選択スイッチ１１２により、測距領域や測光モードをはじめとする撮影時の撮影条件の選択や、撮影画像再生時のページ送り、カメラの動作設定全般などをユーザーが選択することができる。さらに前述の電子ファインダーのＯｎ／Ｏｆｆを選択することもできる。また、画像表示装置１０８は画像を表示すると共に、タッチパネルとして入力装置となる構成とすることもできる。

図２は、本発明の実施例に係る撮像装置で実行される、静止画記録モード処理を示すフローチャートである。システム制御部６０は、シャッタースイッチＳＷ１がＯＮしているか否かを判断し（ステップＳ２０１）、ＯＦＦの場合はステップＳ２０１に戻り、ＯＮの場合はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、被写体輝度を求めるための測光処理を行う。測光処理では、撮像素子１６から読み出された画像データの信号レベルと適正レベルとの差分、測光時の露出などから被写体輝度を求め、測光値としてシステム制御部６０の内部メモリ（不図示）に記憶する。この測光処理の詳細は図３を用いて後述する。

ステップＳ２０３では、システム制御部６０は、ステップＳ２０２で記憶した測光値に基づき測距処理に適した露出に制御し、続いてステップＳ２０４において測距処理を行う。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０２で記憶した測光値に基づき、シャッタースイッチＳＷ１を保持している間（ＳＷ１がＯＮの間）に用いる露出に制御する。ここでは、シャッタースイッチＳＷ２がＯＮになってから撮影が実行されるまでの撮影タイムラグを短縮するため、静止画露出の絞り値に予め絞りを制御しておく。

システム制御部６０は、シャッタースイッチＳＷ２がＯＮしているか否かを判断し（ステップＳ２０６）、ＯＦＦの場合はステップＳ２０７に、ＯＮの場合はステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０７では、シャッタースイッチＳＷ１がＯＮしているか否かを判断し、ＯＮの場合はステップＳ２０６に、ＯＦＦの場合はステップＳ２０１に戻る。シャッタースイッチＳＷ１がＯＮ、シャッタースイッチＳＷ２がＯＦＦの間は、ステップＳ２０６〜Ｓ２０７が繰り返される。

ステップＳ２０８に進むと静止画の撮影を行い、撮影終了後はステップＳ２０１に戻る。この撮影処理は図５を用いて後述する。

図３は図２のステップＳ２０２で実行される測光処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ３０１でシステム制御部６０は、上述したブロック積分結果を取得する。すなわち、画像処理回路５０を用いて色毎のブロック積分値を得るとともに、得られたブロック積分値に基づきブロック輝度を演算する。この時点の露出条件において撮像素子１６から読み出された画像データに対応する画像の分割領域毎の色および輝度の情報がここで得られる。

次にステップＳ３０２において、システム制御部６０は画像処理回路５０から輝度ヒストグラム生成を行う。この時点でＶＲＡＭ３４に展開されている画像データを読み出し、画像処理回路５０に入力することで、画像データの輝度ヒストグラムを得る。

ステップＳ３０３では、各種露出補正を行う前の被写体輝度ＢｖＲｅａｌの演算を行う。ステップＳ３０１で得たブロック輝度の加重平均をとって求めた平均輝度Ｙ、自動露出制御の目標輝度Ｙ＿ｒｅｆ、現在の露出値Ｅｖおよび感度ＳｖからＢｖＲｅａｌを求める。ここで、ＢｖＲｅａｌ、Ｅｖ、Ｓｖはアペックス値とする。例えば以下のようにＢｖＲｅａｌを求めることができる。

次にステップＳ３０４において、システム制御部６０は取得した補正前被写体輝度ＢｖＲｅａｌに応じた露出補正量（第１の露出補正量）（以下、輝度補正量とする）を演算する（第１の演算）。輝度補正量は図６（ａ）に示すように、補正前被写体輝度が高い場合にプラス補正、補正前被写体輝度が低い場合にマイナス補正がかかるように設定する。明るい被写体を暗くしすぎたり、暗い被写体を明るくしすぎると、人間の目で見た見え方と異なり不自然な画像となるため、明るい被写体は明るめに、暗い被写体は暗めに撮影できるようにこのような露出補正を行う。

図６（ａ）では補正前被写体輝度が「輝度１（第１の輝度）」よりも低くなったらマイナス補正を始め、最大で−１段までマイナス方向に露出補正する。逆に補正前被写体輝度が「輝度２（第２の輝度）」よりも高くなったらプラス補正を始め、最大で＋１段までプラス方向に露出補正する。すなわち、本実施例では、補正前被写体輝度が「輝度１（第１の輝度）」よりも低い場合は輝度補正量を負の値、「輝度２（第２の輝度）」よりも高い場合は輝度補正量を正の値、「輝度１」と「輝度２」の間である場合は輝度補正量を０としている。

続いてステップＳ３０５で、システム制御部６０はＤ−補正量（第２の露出補正量）を演算する（第２の演算）。本実施例におけるＤ−補正とは、画像が白とびしない範囲で露出をプラス補正することによって、雪山のような撮像画面の大部分が明るい被写体が暗めに（白い雪がグレーに）撮影されてしまうことを回避する露出補正処理である。このＤ−補正量演算処理の詳細は図４を用いて後述する。

Ｄ−補正量が演算されると、システム制御部６０は、ステップＳ３０３で求めた補正前被写体輝度ＢｖＲｅａｌが「輝度１」より高いか否かを判断する（ステップＳ３０６）。なお、「輝度１」はマイナス方向の輝度補正を開始するポイントである（図６（ａ）参照）。補正前被写体輝度が「輝度１」より高ければステップＳ３０７へ進む。

ステップＳ３０７において、システム制御部６０は、ステップＳ３０４で求めた輝度補正量がステップＳ３０５で求めたＤ−補正量より大きいか否かを判断し、輝度補正量のほうが大きい場合は輝度補正量を最終的な露出補正量として設定する（ステップＳ３０８）。逆に、Ｄ−補正量が輝度補正量以上であれば、Ｄ−補正量を最終的な露出補正量として設定する（ステップＳ３０９）。ステップＳ３０８、またはステップＳ３０９で設定された最終露出補正量はシステム制御部６０の内部メモリ（不図示）に記憶しておく。

一方、補正前被写体輝度が「輝度１」以下（第１の輝度以下）であった場合はステップＳ３１０へ進み、ステップＳ３０４で求めた輝度補正量がステップＳ３０５で求めたＤ−補正量より小さいか否かを判断する。輝度補正量のほうがＤ−補正量より小さい場合は、輝度補正量を最終的な露出補正量として設定し、（ステップＳ３１１）、輝度補正量がＤ−補正量以上の場合は、Ｄ−補正量を最終的な露出補正量として設定する（ステップＳ３１２）。ステップＳ３１１、またはステップＳ３１２で設定された最終露出補正量はシステム制御部６０の内部メモリ（不図示）に記憶しておく。

さらにステップＳ３１３において、ステップＳ３０３で求めた補正前被写体輝度ＢｖＲｅａｌに対して最終露出補正量を減算したものを最終的な被写体輝度Ｂｖとする。本実施例では、補正前被写体輝度ＢｖＲｅａｌに最終露出補正量を反映させて被写体輝度Ｂｖとすることで露出補正を実現している。例えば、最終露出補正量が＋１段であった場合、Ｂｖ＝ＢｖＲｅａｌ - １として被写体輝度を実際より低く見積もることで、自動露出制御により被写体輝度Ｂｖに応じた適正露出に制御しようとするだけでプラス方向の露出補正が実現される。なお、被写体輝度には露出補正を反映させず（Ｂｖ＝ＢｖＲｅａｌ）、ステップＳ２０３、ステップＳ２０５等の露出制御処理において、設定された露出補正量だけ目標露出を適正から補正してももちろんよい。

ステップＳ３１３で被写体輝度Ｂｖをシステム制御６部０の内部メモリ（不図示）に記憶したらステップＳ２０２の測光処理を終了する。

図４は図３のステップＳ３０５で実行されるＤ−補正量演算処理の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ４０１でシステム制御部６０は、ステップＳ３０１で取得したブロック積分値を参照する。そして、各色のブロック積分値の値の大きいほうから予め決められた所定の個数であるＮ個のブロックの平均値を求めてそれぞれＭａｘＡｖｅＧ１，ＭａｘＡｖｅＲ，ＭａｘＡｖｅＢ，ＭａｘＡｖｅＧ２とする（例えばＮ＝４）。

ステップＳ４０２〜Ｓ４０５では、システム制御部６０は、ステップＳ４０１で求めた平均値に各色のＷＢ係数を乗算し、それぞれＭａｘＡｖｅＧ１’，ＭａｘＡｖｅＲ’，ＭａｘＡｖｅＢ’，ＭａｘＡｖｅＧ２’とする。

続いてステップＳ４０６で、システム制御部６０は、上で求めたＭａｘＡｖｅＧ１’，ＭａｘＡｖｅＲ’，ＭａｘＡｖｅＢ’，ＭａｘＡｖｅＧ２’の中の最大値を求め、これをＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅとする。

ステップＳ４０７では、システム制御部６０は、ステップＳ４０６で求めたＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅと予め定めた目標値ＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅＴａｒｇｅｔとの差分（段数差）を演算し、これをΔＢｖＢｌｏｃｋとする。具体的には以下の式でΔＢｖＢｌｏｃｋを求める。

例えば、ＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅ＝２４０，ＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅＴａｒｇｅｔ＝４８０の場合にはΔＢｖＢｌｏｃｋ＝１となり、ＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅをＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅＴａｒｇｅｔにするには＋１段露出補正すればよいことを示す。逆にＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅがＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅＴａｒｇｅｔより大きい場合はΔＢｖＢｌｏｃｋ＜０となり、露出をマイナス方向に補正すべきであることを示す。

次に、ステップＳ４０８では、システム制御部６０はステップＳ３０２で取得した輝度ヒストグラムを参照し、低輝度側からの累積度数が予め決められた所定の割合であるＭ％となる輝度を求め、これをＹｈとする（例えばＭ＝９９．５）。さらにステップＳ４０９で、システム制御部６０は、Ｙｈをデガンマ処理した値をＹｈｉｓｔとする。ここで、輝度ヒストグラムの元データはＶＲＡＭ３４に展開された画像データであり、画像処理回路５０でガンマ処理された後の画像データとなるので、デガンマ処理することでガンマ処理による影響を排除している。

ステップＳ４１０では、システム制御部６０は、ステップＳ４０９で求めたＹｈｉｓｔと予め定めた目標値ＹｈｉｓｔＴａｒｇｅｔとの差分（段数差）を演算し、これをΔＢｖＨｉｓｔとする。具体的には以下の式でΔＢｖＨｉｓｔを求める。

例えばＹｈｉｓｔ＝２４０，ＹｈｉｓｔＴａｒｇｅｔ＝４８０の場合にはΔＢｖＨｉｓｔ＝１となり、ＹｈｉｓｔをＹｈｉｓｔＴａｒｇｅｔにするには＋１段露出補正すればよいことを示す。逆にＹｈｉｓｔがＹｈｉｓｔＴａｒｇｅｔより大きい場合はΔＢｖＨｉｓｔ＜０となり、露出をマイナス方向に補正すべきであることを示す。

ΔＢｖＨｉｓｔとΔＢｖＢｌｏｃｋが演算されたら、いずれか小さいほうの値をΔＢｖＤ−とする（ステップＳ４１１）。基本的にはここで求めたΔＢｖＤ−がＤ−補正量となり、白とびしない範囲で露出を補正するためΔＢｖＨｉｓｔとΔＢｖＢｌｏｃｋの小さいほうをＤ−補正量として用いる。白とびしない範囲とは、すなわち、ＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅ＜ＭａｘＢｌｏｃｋＡｖｅＴａｒｇｅｔかつＹｈｉｓｔ＜ＹｈｉｓｔＴａｒｇｅｔとなる範囲である。

続いてステップＳ４１２〜ステップＳ４１８ではＤ−補正による露出補正の影響が大きくなりすぎないように、Ｄ−補正量を所定の範囲内に制限する。まずステップＳ４１２で、システム制御部６０は、ステップＳ３０１で得たブロック輝度の加重平均をとって求めた平均輝度Ｙを求める。次に平均輝度Ｙと目標輝度Ｙ＿ｒｅｆから、以下のようにΔＢｖを求める（ステップＳ４１３）。

ここで求めたΔＢｖを基準にＤ−補正量の制限処理を以下で行う。

ステップＳ４１４において、システム制御部６０は、ステップＳ４１１で求めたΔＢｖＤ−からΔＢｖを減算して得られた差分を改めてΔＢｖＤ−として設定する。

次に、システム制御部６０は、ΔＢｖＤ−が予め設定された所定値ＬＩＭＩＴ（例えば＋０．５段）以下であるか否かを判断し（ステップＳ４１５）、以下であればステップＳ４１７に進む。ΔＢｖＤ−が所定値ＬＩＭＩＴより大きければステップＳ４１６に進み、所定値ＬＩＭＩＴをΔＢｖＤ−として設定し、ステップＳ４１７に進む。ステップＳ４１５〜ステップＳ４１６の処理によってＤ−補正によって予め設定された上限値（例えば＋０．５段）よりも大きく露出をプラス補正することを抑制している。

次に、システム制御部６０は、ΔＢｖＤ−が負の値であるか否かを判断し（ステップＳ４１７）、負の値でなければステップＳ４１９に進む。ΔＢｖＤ−が負の値であればステップＳ４１８に進み、システム制御部６０はΔＢｖＤ−に０を設定する。ステップＳ４１７〜ステップＳ４１８の処理によって、Ｄ−補正によって露出をマイナス方向に補正することを抑制している。

最後にステップＳ４１９において、ΔＢｖＤ−に輝度に応じたゲイン（以下、輝度ゲイン）を乗じたものを最終ΔＢｖＤ−としてシステム制御部６０の内部メモリ（不図示）に記憶する。ここで用いる輝度ゲインを図６（ｂ）に示す。輝度ゲインは「輝度１」より補正前被写体輝度ＢｖＲｅａｌが低い場合は０、「輝度３（第３の輝度）」より補正前被写体輝度ＢｖＲｅａｌが高い場合は１、「輝度１」と「輝度３」の間は線形補間する形になっている。輝度ゲインを乗じる前のΔＢｖＤ−を「Ｄ−補正量Ｏｒｇ」とすると、最終Ｄ−補正量は図６（ｃ）のようになる。補正前被写体輝度が「輝度１」より低い場合は最終Ｄ−補正量が０に、「輝度３」より高い場合は最終Ｄ−露出補正量が「Ｄ−補正量Ｏｒｇ」になる。

最終ΔＢｖＤ−をＤ−補正量として記憶したら、ステップＳ３０５で実行されるＤ−補正量演算処理を終了する。

ここでステップＳ３０４で演算された輝度補正量、ステップＳ３０５で演算されたＤ−補正量及び被写体輝度に基づいて設定される最終露出補正量を図６を用いて説明する。輝度補正量と被写体輝度との関係が図６（ａ）、Ｄ−補正量と被写体輝度との関係が図６（ｃ）で示すような場合、輝度補正量とＤ−補正量との関係は図６（ｄ）で示すようになる。このような状態において、ステップＳ３０６〜Ｓ３１２の処理によって以下のように最終露出補正量が設定される。補正前被写体輝度が「輝度１」以下であれば輝度補正量とＤ−補正量の小さいほうを最終露出補正量として設定する。そして、補正前被写体輝度が「輝度１」より高ければ輝度補正量とＤ−補正量の大きいほうを最終露出補正量として設定する。以上のように設定された最終露出補正量と被写体輝度との関係は図６（ｅ）のように示される。図６（ｅ）から、輝度補正の効果を相殺することなく、また輝度補正と重複することなくＤ−補正が最終露出補正量に反映されることがわかる。

また、ステップＳ４１９でＤ−補正量に輝度ゲインをかけることにより、最終露出補正量が「輝度１」で急激に変化しないようになっている（最終露出補正量が「輝度１」を境にＤ−補正量Ｏｒｇから０に変化しないようになっている）。これにより、補正前被写体輝度が「輝度３」から「輝度１」、さらに「輝度１」より低い輝度に変化した場合でも露出が徐々に暗くなるようになり、ユーザに不自然な印象を与えることを避けることができる。

なお、本実施例では輝度ヒストグラムを参照して輝度が白とびしないようにするとともに、色毎のブロック積分値を参照することで特定の色信号のみが飽和することもないようにしている。これにより、特定の色成分だけ信号の大きい被写体に対してＤ−補正をかけた場合に画像の色がおかしくなるのを防いでいる。

次に、図２のステップＳ２０８で実行される撮影処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ５０１にて、システム制御部６０は、ステップＳ２０２で記憶した測光値に基づき静止画用の露出に設定する。また、発光撮影する場合には調光動作を行い、本露光に対する発光設定も行っておく。

露出設定が完了するとステップＳ５０２の露光動作に進む。露光して得られた画像データは一時記憶メモリ３０に記憶される。次にステップＳ５０３で一時記憶メモリ３０に記憶された画像データに対する現像処理を行う。

現像処理された画像データは、記憶媒体Ｉ／Ｆ８０を通じて記録媒体８２に記録され（ステップＳ５０４）、ステップＳ２０８での撮影処理を終了する。

以上のように、本実施例では、撮像画面全体の輝度に基づく露出補正（上述の輝度補正）と撮像画面内の高輝度領域の輝度に基づく露出補正（上述のＤ−補正）のように、異なる情報に基づいて複数の露出補正を行う場合を説明した。このような場合であっても、上述したように、それぞれの露出補正の効果を相殺することなく、また、それぞれの露出補正を重複させて過度な露出補正を行わずに露出補正を行うことができ、適切な露出補正効果を得ることができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。

１２メカニカルシャッター
１４絞り
１６撮像素子
５０画像処理回路
６０システム制御部

Claims

被写体輝度を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された被写体輝度に基づいて、第１の露出補正量を演算する第１の演算手段と、
前記取得手段により取得された被写体輝度に基づいて、前記第１の露出補正量とは異なる第２の露出補正量を演算する第２の演算手段と、
前記第１の露出補正量と前記第２の露出補正量のいずれか一方を、露出補正に用いる補正量として設定する設定手段と、を有し、
前記設定手段は、前記取得手段により取得された被写体輝度に基づく代表輝度が第１の輝度以下の場合は、前記第１の露出補正量及び前記第２の露出補正量のうち小さいほうを前記補正量として設定し、前記代表輝度が前記第１の輝度より高い場合は、前記第１の露出補正量及び前記第２の露出補正量のうち大きいほうを前記補正量として設定することを特徴とする撮像装置。
前記第１の演算手段は、前記代表輝度が前記第１の輝度より低い場合は、前記第１の露出補正量を負の値とし、前記代表輝度が前記第１の輝度よりも高い第２の輝度より高い場合は、前記第１の露出補正量を正の値とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第２の演算手段は、前記代表輝度が前記第１の輝度と該第１の輝度より高い第３の輝度との間である場合は、前記第１の輝度に近いほど前記第２の露出補正量を小さくし、前記代表輝度が前記第１の輝度より低い場合は、前記第２の露出補正量を０とすることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記第１の演算手段は、前記代表輝度に基づいて前記第１の露出補正量を演算し、前記第２の演算手段は、前記取得手段により取得された撮像画面内の高輝度領域の被写体輝度に基づいて前記第２の露出補正量を演算することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第１の演算手段は、ガンマ処理される前の画像データの前記代表輝度に基づいて前記第１の露出補正量を演算し、前記第２の演算手段は、ガンマ処理された後の画像データの撮像画面内の高輝度領域の被写体輝度に基づいて前記第２の露出補正量を演算することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記取得手段により取得された撮像画面を複数に分割した分割領域ごとの被写体輝度に基づいて、撮像画面の輝度度数分布を示すヒストグラムを生成する生成手段を更に有し、
前記第２の演算手段は、前記分割領域毎の輝度のうち値の大きいほうから予め決められた所定の個数の分割領域の輝度の平均値と、前記生成手段により生成されたヒストグラムにおける、低輝度側からの累積度数が予め決められた所定の割合を超える輝度とに基づいて、前記第２の露出補正量を演算することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記代表輝度は、前記取得手段により取得された撮像画面を複数に分割した分割領域ごとの被写体輝度に対して重み付け平均を行った輝度に基づいて設定された値であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像装置。
被写体輝度を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された被写体輝度に基づいて、第１の露出補正量を演算する第１の演算ステップと、
前記取得ステップで取得された被写体輝度に基づいて、前記第１の露出補正量とは異なる第２の露出補正量を演算する第２の演算ステップと、
前記第１の露出補正量と前記第２の露出補正量のいずれか一方を、露出補正に用いる補正量として設定する設定ステップと、を有し、
前記設定ステップは、前記取得ステップで取得された被写体輝度に基づく代表輝度が第１の輝度以下の場合は、前記第１の露出補正量及び前記第２の露出補正量のうち小さいほうを前記補正量として設定し、前記代表輝度が前記第１の輝度より高い場合は、前記第１の露出補正量及び前記第２の露出補正量のうち大きいほうを前記補正量として設定することを特徴とする撮像装置の制御方法。