JP6046905B2 - 撮像装置、露出制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
撮影対象の輝度分布に関する情報を取得する取得手段と、取得手段により取得された撮影対象の輝度分布に関する情報に基づき、当該撮影対象に対応する領域のうちの所定の領域に重みをおいた加重平均輝度を取得する加重平均手段と、加重平均手段により取得された加重平均輝度を、合成用に複数の画像を取得する際の露出制御の基準値として決定する決定手段と、を有し、決定手段は、撮影対象に対応する領域を分割した複数の領域の各々につき得られた平均輝度のうちの、加重平均輝度よりも低い平均輝度と、加重平均輝度との差分に基づいて、基準値を変更することを特徴とする。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する一実施形態は、撮像装置の一例としての、逆光シーン用の撮影モードを予め備える、レンズ交換可能な所謂一眼レフタイプのデジタルカメラに、本発明を適用した例を説明する。しかし、本発明は、撮影対象が逆光シーンであることが検出可能な任意の機器に適用可能である。
図1は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ100及び交換レンズ200の構成を示した図である。なお、図1のデジタルカメラ100及び交換レンズ200の構成では、回路や光学部材駆動用のモータ等の部材は省略されている。
図示されるように、交換レンズ200を介してデジタルカメラ100に入射した光は、メカニカルシャッタ10及び光学ローパスフィルタ11を介して、撮像素子12に結像される。撮像素子12は、例えばCCDやCMOSセンサ等であり、蓄積型光電変換素子が2次元に配置されて構成される。
図示されるように、交換レンズ200には各種光学レンズ30a乃至gが含まれる。また交換レンズ200は、光学レンズ30に加え、絞り31、デジタルカメラ100が有する回路との情報通信用の接点32、及びデジタルカメラ100のマウント部27に対応した交換レンズ200側のマウント部33を有する。
以下、デジタルカメラ100及び交換レンズ200の機能構成について、さらに図5を用いて詳細を説明する。
制御部101は、例えばALU、ROM、RAM、A/Dコンバータ、タイマ、シリアル通信ポート(SPI)等を有するワンチップマイクロコンピュータであり、デジタルカメラ100が有する各ブロックの動作を制御する。具体的には制御部101は、内蔵するROMに記憶された後述の撮影処理の動作プログラムを読み出し、内蔵するRAMに展開して実行することにより、各ブロックの動作を制御する。本実施形態では、制御部101のA/Dコンバータには焦点検出センサ20及び測光センサ26が接続され、各センサの出力信号はA/Dコンバータによりデジタルデータに変換される。また制御部101のSPIには接点28が接続されており、接点28及び接点32を介して接続された、後述する交換レンズ200のレンズ制御部201との情報通信はシリアル通信により行われる。
レンズ制御部201は、制御部101と同様に、例えばALU、ROM、RAM、A/Dコンバータ、タイマ、シリアル通信ポート(SPI)等を有するワンチップマイクロコンピュータであり、交換レンズ200が有する各ブロックの動作を制御する。具体的にはレンズ制御部201は、内蔵するROMに記憶された各ブロックの動作プログラムを読み出し、内蔵するRAMに展開して実行することにより、各ブロックの動作を制御する。本実施形態では、レンズ制御部201のA/Dコンバータには距離エンコーダ206及びズームエンコーダ207が接続され、各エンコーダの出力信号はA/Dコンバータによりデジタルデータに変換される。尚、距離エンコーダ及びズームエンコーダはグレーコードのパターン信号のようなデジタル信号入力でも構わない。またレンズ制御部201のSPIには接点32が接続されており、接点32及び接点28を介して接続された、デジタルカメラ100の制御部101との情報通信はシリアル通信により行われる。
このような構成を有する本実施形態のデジタルカメラ100において、ユーザにより撮影指示がなされたことを示す制御信号を操作入力部108から制御部101が受信した場合に実行される、一連の撮影シーケンスについて以下に説明する。
次に、本実施形態のデジタルカメラ100の撮影処理について、図6のフローチャートを用いて具体的な処理を説明する。該フローチャートに対応する処理は、制御部101が、例えばROMに記憶されている対応する処理プログラムを読み出し、RAMに展開して実行することにより実現することができる。なお、本撮影処理は、例えばデジタルカメラ100が起動された際に開始されるものとして説明する。
ここで、本実施形態のデジタルカメラ100で実行される露出設定決定処理(非逆光時)について、図7のフローチャートを用いて詳細を説明する。
を計算することで、合焦被写体に重みをおいた加重平均輝度Eaを得ることができる。
で算出することができる。なお、各射影輝度値と輝度分布データとの対応は図9(a)のようであり、例えばX2はED12、ED22、ED32、ED42、ED52、ED62、及びED72の平均値である。
γ=(Emax−10)×0.25
として決定する。即ち、予め定められた輝度値を超えた平均輝度と該予め定められた輝度値との差分に対して、所定の係数を乗じた値が輝度変更値γとなる。なお、所定の係数として本実施形態では0.25を設定したが、該値はユーザの好みや実験的に求められた値に変更されてもよい。
Ee=Ea−γ
により最終的な基準輝度値Eeを算出し、予め定められた露出設定決定方法に応じて該基準輝度値Eeについて露出設定を決定して本露出設定決定処理(非逆光時)を完了する。
ここで、本実施形態のデジタルカメラ100で実行される露出設定決定処理(逆光時)について、図8のフローチャートを用いて詳細を説明する。なお、本露出設定決定処理(逆光時)の説明において、上述した露出設定決定処理(非逆光時)と同様の処理を行うステップについては同一の参照番号を付して説明を省略するものとする。
・中間露出画像については加重平均輝度に基づいた露出設定
・高露出画像については加重平均輝度−3した輝度値に基づいた露出設定
・低露出画像については加重平均輝度+3した輝度値に基づいた露出設定
として定められていたとする。このとき、輝度の低い屋内の人物1001等に適した露出となる高露出画像は、
7.625−3=4.625
を基準輝度値として決定された露出設定で撮影される。しかしながら、該露出設定はED44の輝度値4.125を適正露出とするための露出設定とは厳密には異なる。
α=(Emin−Ea)×0.5
Ee=MAX(Ea−γ+α,Emax−klim)
を用いて最終的な基準輝度値Eeを算出する。なお、MAX()は、列挙される数値のうちの最大値を出力する関数である。ここで、最大値関数を設けている理由は以下による。
・明度L1以下の画素については高露出画像の画素
・明度L1より高くL2以下の画素については高露出画像と中間露出画像の画素を合成
・明度L2より高くL3以下の画素については中間露出画像の画素
・明度L3より高くL4以下の画素については中間露出画像と低露出画像の画素を合成
・明度L4より高い画素については低露出画像の画素
を使用して合成画像を生成することを示している。このようにすることで、信号処理部102は、逆光シーンのような撮影対象の輝度差が大きい被写体であっても、白飛び及び黒つぶれ画素が少ない合成画像を生成することができる。
Z1:PD22を中心とする3×3領域
Z2:PD25を中心とする3×3領域
Z3:PD28を中心とする3×3領域
Z4:PD42を中心とする3×3領域
Z5:PD45を中心とする3×3領域
Z6:PD48を中心とする3×3領域
Z7:PD62を中心とする3×3領域
Z8:PD65を中心とする3×3領域
Z9:PD68を中心とする3×3領域
の平均輝度値(ブロック分割輝度値)が、露出設定決定にかかる基準輝度値の変更において参照されてもよい。このように、重み付け演算に用いる測光領域の数よりも少ない数の複数の測光領域の測光値に基づいて露出設定(露出制御値の決定)を行えばよい。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (19)
- 撮影対象の輝度分布に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記撮影対象の輝度分布に関する情報に基づき、当該撮影対象に対応する領域のうちの所定の領域に重みをおいた加重平均輝度を取得する加重平均手段と、
前記加重平均手段により取得された前記加重平均輝度を、合成用に複数の画像を取得する際の露出制御の基準値として決定する決定手段と、
を有し、
前記決定手段は、前記撮影対象に対応する領域を分割した複数の領域の各々につき得られた平均輝度のうちの、前記加重平均輝度よりも低い平均輝度と、前記加重平均輝度との差分に基づいて、前記基準値を変更することを特徴とする撮像装置。 - 前記複数の領域の各々につき得られた平均輝度は、前記撮影対象の輝度分布を1次元に射影した輝度値であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記基準値の変更に用いられる、前記加重平均輝度よりも低い平均輝度は、前記複数の領域の各々につき得られた平均輝度のうちの最も低い平均輝度であ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。
- 前記決定手段は、前記複数の領域の各々につき得られた平均輝度のうちの最も高い平均輝度に基づく値よりも、前記変更後の基準値の方が明るい輝度を示す場合に、当該変更後の基準値を露出制御に用いるものとして決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記最も高い平均輝度に基づく値よりも、前記変更後の基準値の方が暗い輝度を示す場合に、当該最も高い平均輝度に基づく値を露出制御の基準値とすることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記最も高い平均輝度に基づく値は、当該最も高い平均輝度から所定値を減算した値であって、
前記所定値は、前記最も高い平均輝度に基づく値を露出制御の基準値とした場合に、前記複数の画像のうちの最も小さい露出条件で得られる画像において、高輝度部の階調が残るように設定されることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 - 前記撮影対象が逆光シーンであるか否かを判断する判断手段を有し、
前記決定手段は、前記判断手段により前記撮影対象が逆光シーンであると判断された場合に、前記変更後の基準値を露出制御に用いるものとして決定することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記所定の領域は、前記撮影対象に対応する領域のうちの、主被写体に対応する領域であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記主被写体に対応する領域は、前記撮影対象に対応する領域の中央の領域、または前記撮影対象に対応する領域において被写体に合焦している領域であることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
- 撮影対象に対応する領域についての該撮影対象の輝度分布に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記撮影対象の輝度分布に関する情報に基づき、前記撮影対象に対応する領域を分割した複数の分割領域について、注目領域の重み付けを他の分割領域の重み付けよりも大きくして重み付け演算を行い、第1の平均輝度値を算出する第1の算出手段と、
前記分割領域よりも広く、かつ前記撮影対象に対応する領域よりも狭い、複数の参照領域の各々について平均輝度値を算出する第2の算出手段と、
前記第1の算出手段により算出された前記第1の平均輝度値を、合成用に複数の画像を取得する際の露出制御の基準値として決定する決定手段と、を有し、
前記決定手段は、前記第2の算出手段により前記複数の参照領域の各々につき算出された平均輝度値のうちの、前記第1の平均輝度値よりも小さい第2の平均輝度値と、前記第1の平均輝度値との差分に基づいて、前記基準値を変更することを特徴とする撮像装置。 - 前記第2の算出手段は、前記複数の分割領域の各々につき得られた平均輝度値を1次元に射影することで、前記複数の参照領域の各々について平均輝度値を算出することを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。
- 前記第2の平均輝度値は、前記複数の参照領域の各々につき得られた平均輝度値のうちの最も低い平均輝度値であることを特徴とする請求項10または11に記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記複数の参照領域の各々につき得られた平均輝度値のうちの最も高い平均輝度値に基づく値よりも、前記変更後の基準値の方が高い場合に、当該変更後の基準値を露出制御に用いるものとして決定することを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記最も高い平均輝度値に基づく値よりも、前記変更後の基準値の方が低い場合に、前記最も高い平均輝度値に基づく値を露出制御の基準値とすることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
- 前記最も高い平均輝度値に基づく値は、当該最も高い平均輝度から所定値を減算した値であって、
前記所定値は、前記最も高い平均輝度に基づく値を露出制御の基準値とした場合に、前記複数の画像のうちの最も小さい露出条件で得られる画像において、高輝度部の階調が残るように設定されることを特徴とする請求項14に記載の撮像装置。 - 前記撮影対象が逆光状態であるか否かを判断する判断手段を更に有し、
前記決定手段は、
前記判断手段により前記撮影対象が逆光状態であると判断された場合に、前記変更後の基準値を露出制御に用いるものとして決定し、
前記判断手段により前記撮影対象が逆光状態でないと判断された場合に、前記第2の平均輝度値を用いずに、前記第1の平均輝度値に基づいて前記基準値を決定する
ことを特徴とする請求項10乃至15のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 撮影対象の輝度分布に関する情報を取得する取得工程と、
前記取得工程において取得された前記撮影対象の輝度分布に関する情報に基づき、当該撮影対象に対応する領域のうちの所定の領域に重みをおいた加重平均輝度を取得する加重平均工程と、
前記加重平均工程において取得された前記加重平均輝度を、合成用に複数の画像を取得する際の露出制御の基準値として決定する決定工程と、を有し、
前記決定工程において、前記撮影対象に対応する領域を分割した複数の領域の各々につき得られた平均輝度のうちの、前記加重平均輝度よりも低い平均輝度と、前記加重平均輝度との差分に基づいて、前記基準値が変更されることを特徴とする露出制御方法。 - 撮影対象に対応する領域についての該撮影対象の輝度分布に関する情報を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得された前記撮影対象の輝度分布に関する情報に基づき、前記撮影対象に対応する領域を分割した複数の分割領域について、注目領域の重み付けを他の分割領域の重み付けよりも大きくして重み付け演算を行い、第1の平均輝度値を算出する第1の算出工程と、
前記分割領域よりも広く、かつ前記撮影対象に対応する領域よりも狭い、複数の参照領域の各々について平均輝度値を算出する第2の算出工程と、
前記第1の算出工程において算出された前記第1の平均輝度値を、合成用に複数の画像を取得する際の露出制御の基準値として決定する決定工程と、を有し、
前記決定工程において、前記第2の算出工程において前記複数の参照領域の各々につき算出された前記平均輝度値のうちの、前記第1の平均輝度値よりも小さい第2の平均輝度値と、前記第1の平均輝度値との差分に基づいて、前記基準値が変更されることを特徴とする露出制御方法。 - コンピュータを、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の撮像装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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