JP6123157B2 - 撮像装置、撮像方法、及びプログラム - Google Patents

撮像装置、撮像方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、夜景等の特定の撮影シーンに適した撮影が可能な、撮像装置、撮像方法、及びプログラムに関する。
従来より、夜景等の特定の撮影シーンを適切に撮影したいという要望が多く、かかる要望に応えるべく、夜景等の特定の撮影シーンに適した撮影条件を自動的に設定して、当該撮像条件で撮影する、という技術が広く知られている。
例えば特許文献1には、複数の測光領域の明るさを重み付けした上で比較することによって、夜景等の特定の撮影シーンに適するように露出を調整する技術が開示されている。
特開2009−20327号公報
しかしながら、夜景等の特定の撮影シーンが撮影されると、様々な明るさや面積を有する複数の被写体が各種位置に散在している撮像画像が得られる場合が多い。このような撮影画像が、特許文献1を含む従来の技術を適用して撮影されたものであるならば、鑑賞者に夜景らしいと十分に実感させることが困難である。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、夜景等の特定の撮影シーンに適した撮像画像を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様の撮像装置は、撮像画像内の測光対象となる全ての領域に対して、領域毎の明るさの評価値をそれぞれ算出し、この全ての領域の評価値に基づいて前記撮像画像の撮像範囲を測光する測光手段と、前記明るさの評価値に対して、評価値の大きさに応じた重み付けをすることで当該評価値を修正する評価値修正手段と、前記撮像画像内の測光対象となる全ての領域の評価値に対して前記評価値修正手段による修正判断の対象として少なくとも一部の評価値の修正を行い、この修正後の評価値を含む前記全ての領域の修正後の評価値に基づいて前記測光手段による測光を行い、その測光の結果に基づいて、露出を調整する露出調整手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、夜景等の特定の撮影シーンに適した撮像画像を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る撮像装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。 図1の撮像装置の機能的構成のうち、露出調整処理を実行するための機能的構成を示す機能ブロック図である。 図2の撮像装置の評価値修正部の処理単位の一例を示す図である。 図2の撮像装置の評価値修正部による評価値の修正前後の関係を示す図である。 図2の機能的構成を有する図1の撮像装置が実行する露出調整処理の流れを説明するフローチャートである。 図5の露出調整処理のうち評価値修正処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る撮像装置1のハードウェアの構成を示すブロック図である。撮像装置1は、例えばデジタルカメラにより構成することができる。
撮像装置1は、光学レンズ11と、レンズ駆動機構12と、絞り機構13と、アクチュエータ14と、撮像素子15と、AFE(Analog Front End)16と、TG(Timing Generator)17と、信号処理部18と、DRAM(Dynamic Random Access Memory)19と、CPU(Central Processing Unit)20と、ROM(Read Only Memory)21と、RAM(Random Access Memory)22と、表示制御部23と、表示部24と、操作部25と、通信部26と、ドライブ27と、を備える。
光学レンズ11は、例えばフォーカスレンズやズームレンズ等で構成される。フォーカスレンズは、撮像素子15の受光面に被写体像を結像させる。ズームレンズは、焦点距離を一定の範囲で自在に変化させる。
レンズ駆動機構12は、CPU20の制御に従って各種レンズを駆動させる。例えば、レンズ駆動機構12は、CPU20の制御に従ってフォーカスレンズを移動させることで、AF(Automatic Focus)処理を実現させる。
絞り機構13は、例えば複数枚の絞り羽根等から構成され、絞り羽根の開閉の度合い(絞り値)を変更することにより、撮像素子15へ入射する光量を調節する。即ち、絞り値と後述のシャッタ速度とが調整されることによって、露出が調整される。
アクチュエータ14は、CPU20の制御に従って、絞り機構13の絞り羽根を開閉させる。
撮像素子15は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型の光電変換素子等から構成される。撮像素子15には、光学レンズ11から絞り機構13を介して被写体像が入射される。そこで、撮像素子15は、TG17から供給されるクロックパルスに従って、一定時間毎に被写体像を光電変換(撮影)して画像信号を画素毎に蓄積し、蓄積した画像信号をアナログ信号として出力する。この画像信号が蓄積される一定時間が、シャッタ速度に相当する。従って、上述した絞り値とともに、当該一定時間(シャッタ速度)が制御されることで、露出が調整される。
AFE16は、TG17から供給されるクロックパルスに従って、撮像素子15から供給されるアナログの画像信号に対してA/D(Analog/Digital)変換処理等の各種信号処理を施すことで、ディジタルの画像信号(以下、「撮像画像のデータ」と呼ぶ)を生成する。
また、AFE16は、撮像画像を構成する各画素のデータ(輝度値)を積分することで測光し、その測光結果に基づいて露出補正量を算出する。この露出補正量に基づいて、露出が調整されることになる。
TG17は、CPU20の制御に従って、一定時間毎にクロックパルスを撮像素子15とAFE16とにそれぞれ供給する。
信号処理部18は、例えばDSP(Digital Signal Processor)等で構成され、CPU20の制御に従って、AFE16から供給された撮像画像のデータ等に対して、ガンマ補正等の各種信号処理を施す。
DRAM19は、信号処理部18により信号処理が施された撮像画像のデータ等を一時的に記憶する。
CPU20は、撮像装置1全体の動作の制御、例えば露出調整の制御等を行うべく、ROM21に記録されているプログラムに従って各種処理を実行する。CPU20の処理の具体例については、図2等を参照して後述する。
RAM22には、CPU20が各種処理を実行する上において必要なデータ等が適宜記憶される。
表示制御部23は、CPU20の制御に従って、DRAM19やリムーバブルメディア31に記憶されている撮像画像のデータ等を取得し、当該撮像画像を表示部24に表示させる。
即ち、表示部24は、液晶ディスプレイ等で構成され、撮像画像等の各種画像を表示する。
操作部25は、各種釦等で構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。
通信部26は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置(図示せず)との間で行う通信を制御する。
ドライブ27は、装着されたリムーバブルメディア31に対する読み書きを制御する。リムーバブルメディア31は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリ等よりなり、撮像画像のデータ等各種データを記憶する。
図2は、このような撮像装置1の機能的構成のうち、露出調整処理を実行するための機能的構成を示す機能ブロック図である。
露出調整処理とは、撮像画像全体の明るさ(輝度値)を積分して被写体の明るさを求め、当該被写体の明るさに応じて露出補正量を求め、当該露出補正量に従って露出を調整するまでの一連の処理をいう。
露出調整処理が実行される場合、AFE16においては、測光回路41と、露出調整回路42と、が機能し、CPU20においては、絞り制御部51と、モード判定部52と、切替部53と、評価値修正部54と、が機能する。
測光回路41は、撮像画像(動画像の場合にはフレーム画像)を横×縦=32×32個のブロックに分割し、当該32×32個のブロックの各々を測光範囲として、次のような処理を実行する。
例えば、測光回路41は、処理の対象として注目すべきブロック(以下、「注目ブロック」と呼ぶ)を順次設定し、注目ブロック内の各画素値(輝度値)を積分し、その積分値に基づく値を、注目ブロックの明るさの評価値として算出する。ここで、積分値に基づく値とは、積分値自体でもよいし、積分値に何らかの加工を施した値でもよい。
また、本実施形態では、ハードウェアによる処理の高速化のために、複数画素からなるブロック単位で処理を行っているが、特にハードウェアによる高速化が不要な場合には、画素が1×1個で構成されるブロック、即ち、個々の画素値(輝度値)を評価値として用いてもよい。
測光回路41は、このようにして算出した32×32個のブロックの各々の評価値に基づいて、撮像画像の被写体の明るさを示す値、換言すると撮像時点の撮像範囲の測光結果を示す値を演算し、露出調整回路42に供給する。このような値は、露出調整回路42による露出調整の指標として用いられる。そこで、以下、このような値を「露出調整指標値」と呼ぶ。
具体的には例えば本実施形態では、測光回路41は、各ブロックの評価値に対して、各ブロックの配置位置に応じた重み付けを行った上で加算し、その加算結果を重み値の総和で除算した値(いわゆる積分平均値である)を、露出調整指標値として求める。
露出調整回路42は、測光回路41から供給された露出調整指標値に基づいて露出補正量を算出し、当該露出補正量に従って露出を調整する。
例えば、露出調整回路42は、当該露出補正量に応じて撮像素子15のシャッタ速度を可変設定することで、露出を調整する。
また例えば、露出調整回路42は、当該露出補正量を絞り制御部51に供給して、間接的に絞り値を変更することで、露出を調整する。即ち、露出調整回路42は、当該露出補正量を絞り制御部51に供給する。絞り制御部51は、当該露出補正量に応じて絞り値を設定し、当該絞り値に応じた絞り羽根の開閉度合いとなるように、アクチュエータ14を介して絞り機構13を制御することで、露出を調整する。
ここで、本実施形態の撮像装置1は、所定の撮影シーンに好適な撮影条件を設定する撮影モードを、複数のシーン毎に有している。
例えば、本実施形態の撮像装置1は、太陽光の下の通常の撮影シーンにとって好適な撮影モード(以下、「通常モード」と呼ぶ)を有している。また、本実施形態の撮像装置1は、夜景シーンにとって好適なモード、即ち暗い場所で暗い雰囲気を出す必要のある撮影シーンにとって好適な撮影モード(以下、「夜景モード」と呼ぶ)を有している。
撮像装置1はこれら以外の撮影モードも当然に有し得るが、ここでは説明の簡略上、通常モードと夜景モードとの2種類のモードが存在するとして、以下の説明をする。
ユーザは、操作部25(図1)を操作することにより、夜景モードと通常モードとを選択的に設定することができる。
モード判定部52は、夜景モードと通常モードとのうち何れの撮影モードが設定されているのかを判定し、その判定結果に基づいて切替部53の出力先を切り替える。
即ち、切替部53は、各ブロックの評価値を測光回路41から順次入力し、測光回路41と評価値修正部54とのうち、モード判定部52により切り替えられた方を出力先として、当該出力先に評価値を出力する。
具体的には例えば、通常モードの場合には、切替部53の出力先は測光回路41側に切り替えられる。この場合には、測光回路41では、撮像画像の各ブロックの評価値は何ら修正されない状態で、露出調整指標値(積分平均値等)が算出されることになる。
ここで、「修正されない」とは、ソフトウェアの介在による「評価値」単位に対する修正が行われないという意味である。
即ち、本実施形態では、後述の評価値修正部54は、夜景モードの場合には、CPU20によって所定のソフトウェアプログラムが実行されることによって機能する。従って、通常モードの場合には、評価値修正部54が機能せずに、ハードウェアとしての測光回路41のみで、従来と同様の各ブロックの評価値が算出される。即ち、中央重点測光等の従来の手法も本実施形態に適用されており、露出調整指標値を求める際には、各ブロックの評価値は、各ブロックの位置に応じた重み付けがなされる。
しかしながら、この従来の評価値の重み付けと、本実施形態の評価値修正部54による評価値の修正(本実施形態の評価値の重み付け)とは、前者がブロックの配置位置に依存するのに対して、後者がブロックの配置位置に依存しないという点で大きく相違する。この相違点については後述する。
これに対して例えば、夜景モードの場合には、切替部53の出力先は評価値修正部54側に切り替えられる。この場合には、撮像画像の各ブロックの評価値は、評価値修正部54に順次供給される。
評価値修正部54は、夜景モードの場合に機能し、撮像画像の各ブロックの評価値のうち、所定の条件を満たすブロックに対して所定の修正を施した上で、測光回路41に供給する。このような評価値修正部54の処理を、以下、「評価値修正処理」と呼ぶ。評価値修正処理の詳細については、図3乃至図6を適宜参照して後述する。
夜景モードの場合には、測光回路41は、評価値修正部54により修正された評価値を用いて、露出調整指標値(積分平均値等)を求めて、露出調整回路42に供給する。露出調整回路42は、当該露出調整指標値に基づいて露出補正量を算出し、当該露出補正量に従って露出を調整する。
更に以下、図2の機能的構成を有する撮像装置1のうち、評価値修正部54が実行する評価値修正処理の詳細について、図3及び図4を適宜参照して説明する。
図3は、評価値修正部54の処理単位の一例を示す図である。
従来のハードウェア回路の流用が可能な測光回路41では、撮像画像CFが横×縦=32×32個のブロックHBに分割され、このブロックHBが処理単位として採用される。
これに対して、本発明が適用されるソフトウェア(とハードウェアの協働)により実現される評価値修正部54では、4個分のブロックHBが1つのブロックSBにまとめられて、即ち撮像画像CFが横×縦=16×16個のブロックSBに分割され、このブロックSBが処理単位として採用される。
このように、評価値修正部54の処理単位として16×16個のブロックSBを採用することで、32×32個のブロックHBを処理単位として採用した場合と比較して、演算時間の短縮等処理負荷の軽減を図ることが可能になる。
図4は、評価値修正部54による評価値の修正前後の関係を示す図である。
図4において、横軸は、測光回路41から評価値修正部54に入力される評価値(以下、「入力評価値」と呼ぶ)を示しており、縦軸は、評価値修正部54から測光回路41に出力される評価値(以下、「出力評価値」と呼ぶ)を示している。
評価値修正部54は、撮像画像CFの各ブロックHBの評価値を測光回路41から順次取得すると、これらのうち4個分のブロックHBの評価値に基づいて、当該4個分に対応するブロックSBの評価値を入力評価値として求める。入力評価値の算出手法自体は、特に限定されず、例えば4個分のブロックHBの評価値の平均値やメディアン値を、入力評価値とする手法を採用することができる。
次に、評価値修正部54は、ブロックHBの入力評価値を図4に示す関係に従って修正することで、出力評価値を生成して測光回路41に供給する。
ここで、図4の縦軸及び横軸に示す数値(0乃至255)は、大きくなるほど明るくなる(ブロック全体の輝度が高くなる)ことを示し、小さくなるほど暗くなる(ブロック全体の輝度が低くなる)ことを示す。
横軸における値αは、入力評価値の修正有無を区分するための明部側の閾値である。即ち、入力評価値が閾値α以下の場合には、入力評価値がそのまま出力評価値として出力される。これに対して、入力評価値が閾値αを超えた場合には、入力評価値は、図4に示す関係に従った修正がなされて、具体的には、明るくなるように値が持ち上げられる修正がなされて、出力評価値として出力される。
一方、横軸における値βは、入力評価値の修正有無を区分するための暗部側の閾値である。即ち、入力評価値が閾値β以上の場合には、入力評価値がそのまま出力評価値として出力される。これに対して、入力評価値が閾値βを下回った場合には、入力評価値は、図4に示す関係に従った修正がなされて、具体的には、明るくなるように値が持ち上げられる修正がなされて、出力評価値として出力される。
即ち、閾値αを超える入力評価値を有するブロックHBは、相対的に明部であることを意味している。一方、閾値βを下回る入力評価値を有するブロックHBは、相対的に暗部であることを意味している。従って、図4に示す関係に従った修正とは、明部のブロックHBについてより明るいと認識させ、かつ、暗部のブロックHBについてもより明るいと認識させるような、入力評価値の修正を意味する。
このような出力評価値は、各ブロックHBの配置位置によらず、各ブロックHBの明るさに応じて入力評価値が修正されたものである。従って、このような出力評価値から露出調整指標値(積分平均値等)が求められた場合、当該露出調整指標値は、全体的に黒が少なく白飛びの多い撮像画像から得られたと判断されるので、露出をより下げるような調整がなされる。
より具体的には例えば、夜景モードにおける露出調整指標値(積分平均値等)の目標値が、「100」であるとする。
そして、測光用の撮像画像(測光用に実際に撮像されたもの)における従来の露出調整指標値が「130」であったとする。ここで、従来の露出調整指標値とは、本実施形態の評価値修正部54による評価値の修正が介在せず、測光回路41で求められた評価値がそのまま用いられて算出された露出調整指標値をいう。
これに対して、測光用の撮像画像(上記従来の測光用の撮像画像と同一)における本実施形態の露出調整指標値が「150」であったとする。ここで、本実施形態の露出調整指標値とは、本実施形態の評価値修正部54によって、明部のブロックHBと暗部のブロックHBとの評価値が持ち上げられるような修正がなされ、修正後の各評価値が用いられて算出された露出調整指標値をいう。
そして、露出補正量Mを、次の式(1)で表すものとする。
M=露出調整指標値の目標値/測光用の撮像画像における露出調整指標値・・・(1)
この場合、撮像画像の明るさをLBとすると、式(1)の露出補正量Mに従った露出調整後の撮像画像の明るさをLAは、次の式(2)表される。
LA=M×LB ・・・(2)
この場合、従来の露出調整指標値から求められた露出補正量M(以下、「従来の露出補正量M」と呼ぶ)は、式(1)より約「0.77」になる。従って、撮像画像の明るさLBが例えば「130」であるとすると、従来の露出補正量Mに従った露出調整後の撮像画像の明るさLAは、式(2)より「100」(=130×0.77)となる。
これに対して、本実施形態の露出調整指標値から求められた露出補正量M(以下、「本実施形態の露出補正量M」と呼ぶ)は、式(1)より約「0.67」になる。従って、撮像画像の明るさLBが例えば上述の「130」と同一であるとすると、本実施形態の露出補正量Mに従った露出調整後の撮像画像の明るさLAは、式(2)より「81」(=130×0.66)となる。
このように、本実施形態の露出補正量Mに従った露出調整後の撮像画像の明るさLA=「81」は、従来の露出補正量Mに従った露出調整後の撮像画像の明るさLA=「100」よりも低くなっている。この低くなっている理由は、白飛びが生じやすい明部の評価値を持ち上げるとともに、暗部の評価値を持ち上げる修正をした結果、実際以上に露出を下げる調整(制御)が行われたためである。即ち、本実施形態の露出補正量Mに従った露出調整が行われることで、黒が閉まり白飛びを抑制する撮像が行われたのと等価になり、夜景らしい撮像画像が得られる。
次に、このような図2の機能的構成を有する図1の撮像装置1が実行する露出調整処理について説明する。
図5は、図2の機能的構成を有する図1の撮像装置が実行する撮像記録処理の流れの一例を説明するフローチャートである。
露出調整処理は、例えば本実施形態ではライブビュー画像が表示部24に表示されている状態で操作部25に対する所定の操作がなされたことを契機として、実行される。
具体的には、本実施形態では、露出調整処理の前に、ライブビュー撮像処理及びライブビュー表示処理が開始されているものとする。
即ち、CPU20は、撮像素子15による撮像動作を開始させて、当該撮像動作を継続させる。その間、当該撮像素子15から順次出力される撮像画像のデータは、DRAM19に一時的に記憶される。このような一連の処理が、ここでいう「ライブビュー撮像処理」である。
また、表示制御部23は、ライブビュー撮像処理時にDRAM19に一時的に記録された各撮像画像のデータを順次読み出して、各々に対応する撮像画像を表示部24に順次表示させる。このような一連の処理が、ここでいう「ライブビュー表示処理」である。そして、ライブビュー表示処理により表示部24に表示されている撮像画像が、ここでいう「ライブビュー画像」である。
ユーザは、ライブビュー画像をみながら構図を決定すること等をした後、撮像画像の記録前に、例えば、操作部25の図示せぬシャッタボタンを途中(下限に至らない所定の位置)まで押下する操作を行う。このようにシャッタボタンの途中(下限に至らない所定の位置)まで押下する操作を、以下、「半押し操作」と呼ぶ。
このようにして、ライブビュー画像が表示されている最中に半押し操作がなされると、次のような露出調整処理が実行される。
ステップS1において、モード判定部52は、夜景モードか否かを判定する。
夜景モードの場合、ステップS1においてYESであると判定されて、切替部53の出力先が評価値修正部54側に切り替えられると、処理はステップS2に進む。
ステップS2において、評価値修正部54は、撮像画像の各ブロックの評価値のうち、所定の条件を満たすブロックの評価値に対して所定の修正を施した上で、測光回路41に供給する、といった評価値修正処理を実行する。評価値修正処理の詳細については、図6を参照して後述する。
ステップS2の評価値修正処理が実行されると、処理はステップS3に進む。
これに対して、夜景モード以外の場合、即ち本実施形態では通常モードの場合、ステップS1においてNOであると判定されて、ステップS2の評価値修正処理は実行されずに、処理はステップS3に進む。
ステップS3において、測光回路41は、夜景モードの場合(ステップS2の評価値修正処理が実行された場合)には修正済みのブロックの評価値を用いて、通常モードの場合(ステップS2の評価値修正処理が実行されない場合)には未修正のブロックの評価値を用いて、露出調整指標値(積分平均値等)を算出する。
ステップS4において、露出調整回路42は、ステップS3の処理で算出された露出調整指標値に基づいて露出補正量を算出し、当該露出補正量に基づいて露出を調整する。
これにより、露出調整処理は終了となる。
その後、ユーザは、保存用の撮像画像のデータの記録の指示(以下、「記録指示」と呼ぶ)として、操作部25の図示せぬシャッタボタンを下限まで押下する操作を行う。なお、このようにシャッタボタンを下限まで押下する操作を、以下、「全押し操作」と呼ぶ。
CPU20は、全押し操作がなされると、記録指示がなされたと解釈し、記録指示がなされた時点又はその前後に撮像素子15から出力された撮像画像のデータであって、上述の露出調整処理で算出された露出調整量で露出が調整された撮像画像のデータを、保存用のデータとしてリムーバブルメディア31等に記憶させる。
更に以下、図5の露出調整処理のうち、ステップS3の評価値修正処理の詳細について説明する。
図6は、図5の露出調整処理のうち、ステップS3の評価値修正処理の詳細を説明するフローチャートである。
ステップS21において、評価値修正部54は、処理対象のブロックの評価値を測光回路41から入力する。
ここで、図3を用いて上述したように、測光回路41からは、撮像画像CFから分割された横×縦=32×32個のブロックHBが処理単位となり、ブロックHB単位で評価値が供給される。そこで、評価値修正部54は、4個分のブロックHBの評価値をまとめて(適宜平均やメディアンを取る演算をして)、処理対象のブロックSBの評価値として入力する。
ステップS22において、評価値修正部54は、処理対象のブロックSBの評価値(入力評価値)が、暗部側の閾値β以上であってかつ明部側の閾値α以下(β≦評価値≦α)であるか否かを判定する。
評価値が閾値βを下回るか又は閾値αを超える場合には、ステップS22においてYESであると判定されて、処理はステップS23に進む。
ステップS23において、評価値修正部54は、処理対象のブロックSBの評価値(入力評価値)を、図4の関係に従って修正する。
ここで、修正の手法自体は、特に限定されない。例えば、図4の関係に従う所定の演算式(関数)が予め設けられている場合には当該演算式に従って評価値を修正する手法を採用してもよい。また例えば、図4の関係を示すテーブルが予め設けられている場合には当該テーブルに従って評価値を算出する手法を採用することができる。
このようにして入力評価値が修正され、その結果として出力評価値が得られると、処理はステップS24に進む。
これに対して、処理対象のブロックSBの評価値(入力評価値)が、閾値β以上であってかつ閾値α以下である場合には、ステップS22においてYESであると判定されて、ステップS23の処理は実行されずに、即ち入力評価値は修正されずにそのまま出力評価値となり、処理はステップS24に進む。
ステップS24において、評価値修正部54は、処理対象のブロックSBの出力評価値を測光回路41に送信する。測光回路41は、当該出力評価値を記憶する。ここで、記憶の単位は特に限定されず、16×16個のブロックSBの単位でもよいし、元に戻して32×32個のブロックHBの単位でもよいし、それ以外の単位でもよい。
ステップS25において、評価値修正部54は、撮像画像の最終のブロックの評価値を測光回路41に送信したか否かを判定する。
撮像画像の最終のブロックの評価値が測光回路41に未だ送信されていない場合、即ち、撮像画像から分割され16×16個のブロックSBの全てが処理対象となっていない場合、ステップS25においてNOであると判定されて、処理はステップS21に戻される。即ち、撮像画像から分割され16×16個のブロックSBのうち未だ処理対象に設定されていないものの中から、所定の1つが処理対象に新たに設定されて、ステップS21以降の処理が繰り返し実行される。
その後、撮像画像から分割され16×16個のブロックSBの全てが処理対象となり、最終のブロックSBの評価値が測光回路41に送信された場合、ステップS25においてYESであると判定されて、評価値修正処理は終了となる。即ち、図5のステップS3の処理は終了し、処理はステップS4に進む。
以上説明したように、本実施形態の撮像装置1は、測光回路41と、露出調整回路42と、評価値修正部54と、を備えている。
測光回路41は、撮像画像から分割された複数の領域(ブロック)毎に、各画素の輝度値を積分することで当該領域の明るさの評価値をそれぞれ算出し、複数の領域の評価値に基づいて撮像画像の撮像範囲を測光する。
評価値修正部54は、複数の領域の評価値毎に、評価値の大きさに応じた重み付けをすることで当該評価値を修正する。
露出調整回路42は、評価値修正部54により修正された複数の領域の評価値を用いた測光手段の測光の結果に基づいて、露出を調整する。
これにより、様々な明るさを有する被写体が撮像範囲内に散在している場合であっても、それらの被写体の位置に影響されずに、夜景撮影に適した露出の調整が行われ、夜景シーンとして適切な撮像画像、即ち鑑賞者にとってより夜景らしいと実感させることが可能な撮像画像が得られる。
このようにして、夜景等の特定の撮影シーンに適した撮影が可能になる。
また、本実施形態の撮像装置1は、
夜景シーンの撮影に適した夜景モードを含む複数の撮影モードを選択する、より詳細にはユーザ操作により選択された撮影モードを判定するモード判定部52を更に備えている。
露出調整回路42は、夜景モード以外の撮影モード(上述の実施形態では通常モード)が選択されている場合には、評価値修正部54により修正されていない評価値を用いた測光回路41の測光の結果に基づいて露出を調整し、夜景モードが選択されている場合には、前記評価値修正部54により修正された評価値を用いた前記測光回路41の測光の結果に基づいて露出を調整する。
このようにして、夜景等の特定の撮影シーンと、それ以外の通常の撮影シーン等との各々に適した撮影が選択的に可能になる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上述の実施形態では、評価値修正部54による評価値修正の手法として、図4の関係に従った手法が採用されたが、特にこれに限定されない。
例えば、図4に比較してより広義な概念として、評価値の大きさは、高値、中値、及び低値の3段階に区分され、高値又は低値の評価値については、中値の評価値と比較して重み付けが大きくなるように修正する、といった手法を採用してもよい。
この場合、高値の評価値(撮像画像内の明部)の重み付けを大きくする理由は、次の通りである。即ち、夜景シーンの撮影において、撮像画像の明部(高輝度の領域)が、街灯等の小面積の部分だけであれば白飛びが生じてもさほど目立たず影響は小さいが、スポットライトが当たる部分等の一定以上の面積を有する部分であれば白飛びが生ずると目立ってしまい影響が大きくなり、夜景らしさが失われる要因のひとつになる。そこで、白飛びを生じさせる明部のうち、一定以上の面積を有する明部については、評価値がより高くなるように重み付けがなされる。このようにして、評価値が高くなる程、露出は下げられる方向に調整されるので、スポットライトが当たる部分等の一定以上の面積を有する明部での白飛びが抑制されて、より夜景らしい撮像画像が得られるようになる。
一方、低値の評価値(撮像画像内の暗部)の重み付けを大きくする理由は、次の通りである。即ち、夜景シーンの撮影において、撮像画像の暗部(黒い領域)が、小面積の部分だけであれば影響は小さいが、一定以上の面積を有する部分であれば黒が浮いてしまって影響が大きくなり、夜景らしさが失われる要因のひとつになる。そこで、一定以上の面積を有する暗部については、評価値がより高くなるように重み付けがなされる。このようにして、評価値が高くなる程、露出は下げられる方向に調整されるので、一定以上の面積を有する暗部での黒の浮き上がりが抑制されて(黒が引き締まり)、より夜景らしい撮像画像が得られるようになる。
この場合、評価値修正部54による評価値の大きさについての、高値、中値、及び低値の3段階の区分の手法は、特に限定されないが、本実施形態のように、評価値の高値と中値と区分する第1の閾値(本実施形態では図4の閾値α)、及び評価値の中値と低値とを区分する第2の閾値(本実施形態では図4の閾値β)とを用いる手法を採用すると好適である。
第1の閾値と第2の閾値との各々を、独立かつ自在に設定することが容易だからである。即ち、上述のように、スポットライトが当たる部分等の一定以上の面積を有する明部での、白飛びの抑制を目的とする場合には、第1の閾値(閾値α)を調整すればよい。一方で、暗部での黒の引き締めを目的とする場合には、第2の閾値(閾値β)を調整すればよい。
また、評価値修正部54による評価値の修正の仕方やその度合いも、図4の関係に特に限定されず、任意でよい。
例えば、図4に比較してより広義な概念として、第1の閾値(閾値α)よりも高い又は第2の閾値(閾値β)よりも低い評価値については、第1の閾値又は第2の閾値との差が大きくなるほど重み付けが大きくなるように修正する、といった手法を採用することができる。
この場合、重み付けが大きくなっていく度合い(図4の関係を示す線の傾き)は、特に図4の例に限定されず、任意でよいが、撮影シーンに応じて可変できると好適である。
例えば、ネオンが多いシーンの撮影では、暗部の割合が多くなるため黒の引き締めをより強調すべく、第2の閾値(閾値β)よりも低い評価値については、重み付けが大きくなっていく度合いがより一段と大きくなる(傾きが大きくなる)ようにするとよい。これに対して、スポットライトが当たるシーンの撮影では、白飛びを生じさせる明部の面積が一定上になるため、当該白飛びを抑制すべく、第1の閾値(閾値α)よりも高い評価値については、重み付けが大きくなっていく度合いがより一段と大きくなる(傾きが大きくなる)ようにするとよい。
なお、この場合、閾値の調整もあわせて行うと、より好適である。例えば、ネオンが多いシーンの撮影では、調整対象となる暗部の評価値がより多くなるように、第2の閾値(閾値β)の設定を上げるとよい。一方で、スポットライトが当たるシーンの撮影では、調整対象となる明部の評価値がより多くなるように、第1の閾値(閾値α)の設定を下げるとよい。
また、上述の実施形態では、撮像画像が静止画像とされたが、特にこれに限定されず、動画像であってもよい。
動画像の場合には、シャッタスピードや設定ゲインの上限等の制約があるため、露出の調整が困難であるため、本発明を適用することで上述の各種各様の効果がより顕著なものとなる。
この場合、更に効果を顕著なものとすべく、撮像装置1が、動作モードとして動画撮像モード及び静止画撮像モードを有し、撮影シーン毎の撮影条件を設定するモードとして、夜景モードを少なくとも含むように有しているならば、評価値修正部54は、例えば次の処理を実行するとよい。即ち、評価値修正部54は、動画撮像モードと夜景モードの組み合わせの場合、それ以外の組み合わせと比較して、評価値の大きさに応じた重み付けが大きくなるように、評価値を修正するとよい。
また、上述の実施形態では、露出調整指標値の算出手法として、積分平均値を求める手法を採用されていたが、特にこれに限定されず、例えば、複数のブロックの評価値を積分することで、撮像画像の撮像範囲の明るさを示す露出調整指標値を算出する、といった手法を採用してもよい。なお、積分平均値は、評価値の積分も概念的に含まれた値であるので、当該手法には、積分平均値を求める手法も包含すると把握してもよい。
当該手法が採用された場合、測光回路41は、夜景モード以外の撮影モード(上述の実施形態では通常モード)が選択されているときには、評価値修正部54により修正されていない複数の評価値を積分することで露出調整指標値を算出し、夜景モードが選択されている場合には、評価値修正部54により修正された複数の評価値を積分することで露出調整指標値を算出することができる。
これにより、夜景シーンと通常シーンの何れについてもより適切な撮像画像が得られる。
また、測光回路41は、夜景モードの選択と非選択とに係わらず評価値を積分する際に重み付けされる重み値と、夜景モードが選択された場合のみ重み付けされる重み値との2種類で重み付けされた複数の評価値を積分することで、露出調整指標値を算出することができる。
これにより、夜景シーンと通常シーンの何れについてもより適切な撮像画像が得られる。
また、上述の実施形態では、本発明が適用される撮像装置1は、デジタルカメラを例として説明したが、特にこれに限定されない。
例えば、本発明は、撮像機能を有する電子機器又は、当該電子機器を制御する電子機器一般に適用することができる。具体的には、例えば、本発明は、ノート型のパーソナルコンピュータ、プリンタ、テレビジョン受像機、ビデオカメラ、携帯型ナビゲーション装置、携帯電話機、スマートフォン、ポータブルゲーム機等に適用可能である。
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、図2の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が撮像装置1に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図2の例に限定されない。
また、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。
ただし、上述の実施形態のように、測光回路41及び露出調整回路42は、従来のハードウェアを流用することで、製造コストや開発コストを抑制することができる。このためには、評価値修正部54は、ソフトウェア(より正確にはCPU20との組み合わせ)として構成することで、閾値設定や評価値の修正度合等を柔軟に設計したり改善できるようになる。
この場合、評価値修正部54は、上述の実施形態の図6のステップS22,S23のように、複数のブロック(領域)の評価値毎に、評価値の大きさに基づいて、評価値の大きさに応じた重み付けの実行有無を判定するとよい。
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布される図1のリムーバブルメディア31により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。リムーバブルメディア31は、例えば、磁気ディスク(フロッピディスクを含む)、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、CD−ROM(Compact Disk−Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)等により構成される。光磁気ディスクは、MD(Mini−Disk)等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている図1のROM21や、図1には図示せぬハードディスク等で構成される。
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置や複数の手段等より構成される全体的な装置を意味するものとする。
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記1]
撮像画像から分割された複数の領域毎に、当該領域の明るさの評価値をそれぞれ算出し、前記複数の領域の評価値に基づいて前記撮像画像の撮像範囲を測光する測光手段と、
前記複数の領域の評価値毎に、評価値の大きさに応じた重み付けをすることで当該評価値を修正する評価値修正手段と、
前記評価値修正手段により修正された前記複数の領域の評価値を用いた前記測光手段の測光の結果に基づいて、露出を調整する露出調整手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
[付記2]
夜景シーンの撮影に適した夜景モードを含む複数の撮影モードを選択するモード選択手段を更に備え、
前記露出調整手段は、前記モード選択手段により夜景モード以外の撮影モードが選択されている場合には、前記評価値修正手段により修正されていない評価値を用いた前記測光手段の測光の結果に基づいて露出を調整し、前記モード選択手段により夜景モードが選択されている場合には、前記評価値修正手段により修正された評価値を用いた前記測光手段の測光の結果に基づいて露出を調整する、
ことを特徴とする付記1に記載の撮像装置。
[付記3]
前記評価値の大きさは、高値、中値、及び低値の3段階に区分され、
前記評価値修正手段は、前記高値又は前記低値の評価値については、前記中値の評価値と比較して重み付けが大きくなるように修正する、
ことを特徴とする付記2に記載の撮像装置。
[付記4]
前記評価値の前記高値と前記中値と区分する第1の閾値、及び前記評価値の前記中値と前記低値とを区分する第2の閾値とが定義されており、
前記評価値修正手段は、前記第1の閾値よりも高い又は前記第2の閾値よりも低い評価値については、前記第1の閾値又は前記第2の閾値との差が大きくなるほど重み付けが大きくなるように修正する、
ことを特徴とする付記3に記載の撮像装置。
[付記5]
前記測光手段は、前記複数の領域の評価値を積分することで、前記撮像画像の撮像範囲の明るさを示す露出調整指標値を算出し、
前記露出調整手段は、前記露出調整指標値に基づいて露出を調整する、
ことを特徴とする付記2乃至4のうち何れか1つに記載の撮像装置。
[付記6]
前記測光手段は、前記モード選択手段により夜景モード以外の撮影モードが選択されている場合には、前記評価値修正手段により修正されていない複数の評価値を積分することで前記露出調整指標値を算出し、前記モード選択手段により前記夜景モードが選択されている場合には、前記評価値修正手段により修正された複数の評価値を積分することで前記露出調整指標値を算出する、
ことを特徴とする付記5に記載の撮像装置。
[付記7]
前記測光手段は、前記モード選択手段による前記夜景モードの選択と非選択とに係わらず前記評価値を積分する際に重み付けされる重み値と、前記夜景モードが選択された場合のみ重み付けされる重み値との2種類で重み付けされた複数の評価値を積分することで、前記露出調整指標値を算出する、
ことを特徴とする付記5又は6に記載の撮像装置。
[付記8]
前記測光手段は、ハードウェアで構成され、前記複数の領域の評価値について、領域の配置位置に応じた重み付けを更に行った上で、当該複数の領域の評価値を積分して前記露出調整指標値を算出し、
前記評価値修正手段は、ソフトウェアを含むように構成され、前記測光手段による前記配置位置に応じた重み付けが実行される前又は後に、前記評価値の大きさに応じた重み付けをする、
ことを特徴とする付記5乃至7のうち何れか1つに記載の撮像装置。
[付記9]
前記測光手段は、複数の画素を含む各領域に分割し、各領域に含まれる複数の画素の輝度値を積分することで、当該領域の明るさの評価値をそれぞれ算出する、
ことを特徴とする付記8に記載の撮像装置。
[付記10]
前記評価値修正手段は、前記複数の領域の評価値毎に、前記評価値の大きさに基づいて、前記評価値の大きさに応じた重み付けの実行有無を判定する、
ことを特徴とする付記8に記載の撮像装置。
[付記11]
前記モード選択手段は、動作モードとして動画撮像モード又は静止画撮像モードを選択し、
前記評価値修正手段は、前記モード選択手段によるモードの選択の組み合わせが、前記動画撮像モードと前記夜景モードの組み合わせの場合、それ以外の組み合わせと比較して、評価値の大きさに応じた重み付けが大きくなるように、前記評価値を修正する、
ことを特徴とする付記2乃至10のうち何れか1つに記載の撮像装置。
[付記12]
撮像画像から分割された複数の領域毎に、当該領域の明るさの評価値をそれぞれ算出し、前記複数の領域の評価値に基づいて前記撮像画像の撮像範囲を測光する測光手段と、
前記測光手段の測光の結果に基づいて、露出を調整する露出調整手段と
を備える撮像装置の撮像方法であって、
前記複数の領域の評価値毎に、評価値の大きさに応じた重み付けをすることで当該評価値を修正する評価値修正ステップ
を含むことを特徴とする撮像方法。
[付記13]
撮像画像から分割された複数の領域毎に、当該領域の明るさの評価値をそれぞれ算出し、前記複数の領域の評価値に基づいて前記撮像画像の撮像範囲を測光する測光手段と、
前記測光手段の測光の結果に基づいて、露出を調整する露出調整手段と
を備える撮像装置を制御するコンピュータに、
前記複数の領域の評価値毎に、評価値の大きさに応じた重み付けをすることで当該評価値を修正する評価値修正手段
として機能させることを特徴とするプログラム。
1・・・撮像装置,11・・・光学レンズ,12・・・レンズ駆動機構,13・・・絞り機構,14・・・アクチュエータ,15・・・撮像素子,16・・・AFE,17・・・TG,18・・・信号処理部,19・・・DRAM,20・・・CPU,21・・・ROM,22・・・RAM,23・・・表示制御部,24・・・表示部,25・・・操作部,26・・・通信部,27・・・ドライブ,31・・・リムーバブルメディア,41・・・測光回路,42・・・露出調整回路,51・・・絞り制御部,52・・・モード判定部,53・・・切替部,54・・・評価値修正部

Claims (13)

  1. 撮像画像内の測光対象となる全ての領域に対して、領域毎の明るさの評価値をそれぞれ算出し、この全ての領域の評価値に基づいて前記撮像画像の撮像範囲を測光する測光手段と、
    前記明るさの評価値に対して、評価値の大きさに応じた重み付けをすることで当該評価値を修正する評価値修正手段と、
    前記撮像画像内の測光対象となる全ての領域の評価値に対して前記評価値修正手段による修正判断の対象として少なくとも一部の評価値の修正を行い、この修正後の評価値を含む前記全ての領域評価値に基づいて前記測光手段による測光を行い、その測光の結果に基づいて、露出を調整する露出調整手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 夜景シーンの撮影に適した夜景モードを含む複数の撮影モードを選択するモード選択手段を更に備え、
    前記露出調整手段は、前記モード選択手段により夜景モード以外の撮影モードが選択されている場合には、前記評価値修正手段により修正されていない評価値を用いた前記測光手段の測光の結果に基づいて露出を調整し、前記モード選択手段により夜景モードが選択されている場合には、前記評価値修正手段により修正された評価値を用いた前記測光手段の測光の結果に基づいて露出を調整する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記評価値の大きさは、高値、中値、及び低値の3段階に区分され、
    前記評価値修正手段は、前記高値又は前記低値の評価値については、前記中値の評価値と比較して重み付けが大きくなるように修正する、
    ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
  4. 前記評価値の前記高値と前記中値と区分する第1の閾値、及び前記評価値の前記中値と前記低値とを区分する第2の閾値とが定義されており、
    前記評価値修正手段は、前記第1の閾値よりも高い又は前記第2の閾値よりも低い評価値については、前記第1の閾値又は前記第2の閾値との差が大きくなるほど重み付けが大きくなるように修正する、
    ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
  5. 前記測光手段は、前記測光対象となる全ての領域の評価値を積分することで、前記撮像画像の撮像範囲の明るさを示す露出調整指標値を算出し、
    前記露出調整手段は、前記露出調整指標値に基づいて露出を調整する、
    ことを特徴とする請求項2乃至4のうち何れか1項に記載の撮像装置。
  6. 前記測光手段は、前記モード選択手段により夜景モード以外の撮影モードが選択されている場合には、前記測光対象となる全ての領域の前記評価値修正手段により修正されていない評価値を積分することで前記露出調整指標値を算出し、前記モード選択手段により前記夜景モードが選択されている場合には、前記測光対象となる全ての領域の前記評価値修正手段により修正された評価値を積分することで前記露出調整指標値を算出する、
    ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
  7. 前記測光手段は、前記モード選択手段による前記夜景モードの選択と非選択とに係わらず前記評価値を積分する際に重み付けされる重み値と、前記夜景モードが選択された場合のみ重み付けされる重み値との2種類で重み付けされた複数の評価値を積分することで、前記露出調整指標値を算出する、
    ことを特徴とする請求項5又は6に記載の撮像装置。
  8. 前記測光手段は、ハードウェアで構成され、前記測光対象となる全ての領域の評価値について、領域の配置位置に応じた重み付けを更に行った上で、当該全ての領域の評価値を積分して前記露出調整指標値を算出し、
    前記評価値修正手段は、ソフトウェアを含むように構成され、前記測光手段による前記配置位置に応じた重み付けが実行される前又は後に、前記評価値の大きさに応じた重み付けをする、
    ことを特徴とする請求項5乃至7のうち何れか1項に記載の撮像装置。
  9. 前記測光手段は、複数の画素を含む各領域に分割し、各領域に含まれる複数の画素の輝度値を積分することで、当該領域の明るさの評価値をそれぞれ算出する、
    ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
  10. 前記評価値修正手段は、前記複数の領域の評価値毎に、前記評価値の大きさに基づいて、前記評価値の大きさに応じた重み付けの実行有無を判定する、
    ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
  11. 前記モード選択手段は、動作モードとして動画撮像モード又は静止画撮像モードを選択し、
    前記評価値修正手段は、前記モード選択手段によるモードの選択の組み合わせが、前記動画撮像モードと前記夜景モードの組み合わせの場合、それ以外の組み合わせと比較して、評価値の大きさに応じた重み付けが大きくなるように、前記評価値を修正する、
    ことを特徴とする請求項2乃至10のうち何れか1項に記載の撮像装置。
  12. 撮像画像内の測光対象となる全ての領域に対して、領域毎の明るさの評価値をそれぞれ算出し、この全ての領域の評価値に基づいて前記撮像画像の撮像範囲を測光する測光処理と、
    前記明るさの評価値に対して、評価値の大きさに応じた重み付けをすることで当該評価値を修正する評価値修正処理と、
    前記撮像画像内の測光対象となる全ての領域の評価値に対して前記評価値修正処理による修正判断の対象として少なくとも一部の評価値の修正を行い、この修正後の評価値を含む前記全ての領域評価値に基づいて前記測光処理とによる測光を行い、その測光の結果に基づいて、露出を調整する露出調整処理と、
    を含むことを特徴とする撮像方法。
  13. 撮像装置を制御するコンピュータを、
    撮像画像内の測光対象となる全ての領域に対して、領域毎の明るさの評価値をそれぞれ算出し、この全ての領域の評価値に基づいて前記撮像画像の撮像範囲を測光する測光手段と、
    前記明るさの評価値に対して、評価値の大きさに応じた重み付けをすることで当該評価値を修正する評価値修正手段と、
    前記撮像画像内の測光対象となる全ての領域の評価値に対して前記評価値修正手段による修正判断の対象として少なくとも一部の評価値の修正を行い、この修正後の評価値を含む前記全ての領域評価値に基づいて前記測光手段による測光を行い、その測光の結果に基づいて、露出を調整する露出調整手段
    として機能させることを特徴とするプログラム。
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