JP7309508B2

JP7309508B2 - 撮像装置、その制御方法とプログラム

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Publication number: JP7309508B2
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Inventors: 雄一有賀
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Publication date: 2023-07-18
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Description

本発明は、撮像装置、その制御方法とプログラムに関し、特に、被写体の測光方法に関する。

従来、被写体を測光することで得た測光値に基づいて、被写体を撮像する際の露出を設定する手法について知られている。例えば、図９は、ある被写体像を例示的に説明する図であって、図９に図示する例では、撮影画角に対応する画面領域を分割し、それぞれの領域で測光値（平均値）を求める。そして、例えば、図１０は、測光値に対する重み付けテーブルを例示的に説明する図であって、図１０に図示するように、各領域で得た測光値に対して、任意の重み付けテーブルを掛け合わせて加重平均を行うことで、画面全体の測光値を求めることができる。なお、図１０に図示する例示的な測光用の重み付けテーブルにおいて、画面内における濃度の違いは、重み付け度合（具体的には、重み付け係数）の差異を示しており、濃度が濃い（暗い）部分の方が、濃度が薄く（明るい）部分よりも重み付け度合が低い。

ところで、ＣＣＤや、ＣＭＯＳセンサなどの電荷蓄積型の固体撮像素子（センサ）に入射した光量に対する出力は、入力に対して出力が線形となる物理的な信号量であるが、人間が知覚する感覚量には差異があることが知られている。一般的に、センサに入射した光量に対して線形変換されて得られた出力の中間値よりも、人間の目が適正な明るさと知覚する光量は小さい。

例えば、図１１は、主被写体である建物に対して背景が高輝度である逆光シーンを例示的に説明する図である。図１１に図示する逆光シーンにおいて、単純に画面全体の平均測光を行った場合は、背景である空の明るい領域の影響により、主被写体である建物が暗くなるような露出（所謂アンダー露出）で撮像が行われる虞がある。図１２は、この状態を示しており、逆光シーンにおいて建物がアンダー露出状態で撮像された場合を例示的に説明する図である。このように、主被写体の違いや撮影環境の変化により、ユーザが所望する測光結果が得られない場合がある。

このような課題に対して、例えば、センサ出力を対数変換（対数圧縮）して、低輝度領域の階調を高くし、また、高輝度領域の階調を圧縮することで、人間の目の知覚に合わせた画像データを得る方法が知られている。例えば、特許文献１では、複数の測光領域を有する測光センサの測光値を対数変換し、異なる領域（中央部とその周辺部）との対数値の差分に応じた補正値を用いて合成測光出力を演算する、という技術について提案されている。

特開平１１－３８４６３号公報

しかしながら、測光値を対数変換する場合は、高輝度領域が圧縮されて出力されるため、主被写体が高輝度である場合に、高輝度領域の階調が低下する虞がある。したがって、特許文献１に記載の技術では、例えば、主被写体が画面中央部に位置し、該中央部に対してその周辺部に低輝度被写体が存在する場合は、測光結果により主被写体が適正な明るさとならない虞がある。特に、また、測光に用いる全領域に対して低輝度領域が広い場合に、この問題は顕著となる。

このような撮影シーンに対しては、センサ出力が線形変換された測光値を用いることで、主被写体を適切な明るさにすることができるが、センサ出力が線形変換された測光値についても、前述したような苦手な撮影シーンが存在する。すなわち、撮影シーンに応じて、センサ出力を線形変換した方が好ましい場合と、センサ出力を対数変換した方が好ましい場合は異なる。本発明の目的は、撮影シーンによらずに、被写体が不自然な明るさとなることを防止することが可能な測光方法を提供することである。

上述の問題点を解決するため、本発明の撮像装置は、被写体を撮像して画像を出力する撮像手段と、前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、第１の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第１の測光手段と、前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、前記第１の演算方式とは異なる第２の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第２の測光手段と、被写体を撮像する際の露出を決定するための評価値を算出する評価値算出手段と、前記第１の測光手段を用いて得られた第１の測光結果と前記第２の測光手段を用いて得られた第２の測光結果の差分値に基づいて補正値を算出する補正値算出手段と、を有し、前記第２の演算方式は、被写体の輝度が同一の場合に、前記第１の演算方式よりも、前記撮像手段から出力される輝度レベルが前記撮像手段に入力される輝度レベル以下となるように前記複数の領域の測光値を取得し、前記評価値算出手段は、前記第１の測光結果と前記補正値とに基づいて前記評価値を算出することを特徴とする。

本発明によれば、撮影シーンによらずに、被写体が不自然な明るさとなることを防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００を含むカメラシステム１の構成を説明するブロック図である。本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００を含むカメラシステム１の概略構成図である。本発明の第１実施形態に係る測光処理の各シーケンスを示すフローチャートである。本発明の第１実施形態に係る補正値算出処理の各シーケンスを示すフローチャートである。本発明の第１実施形態に係る測光値補正処理の各シーケンスを示すフローチャートである。画面全体における異なる領域の輝度差の違いに応じた対数測光値と線形測光値の変化の仕方を例示的に説明する図である。本発明の第１実施形態に係る測光値用の第１の補正値の算出方法を例示的に説明する図である。本発明の第１実施形態に係る測光値補正用の減衰係数γの算出方法を例示的に説明する図である。本発明の背景技術に係る被写体像を例示的に説明する図である。本発明の背景技術に係る測光値に対する重み付けテーブルを例示的に説明する図である。本発明の背景技術に係る主被写体である建物に対して背景が高輝度である逆光シーンを例示的に説明する図である。本発明の背景技術に係る逆光シーンにおいて建物がアンダー露出状態で撮像された場合を例示的に説明する図である。主被写体が高輝度被写体であって背景が低輝度である撮影シーンを例示的に説明する図である。

（第１実施形態）
（カメラシステム１の基本構成）
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００を含むカメラシステム１の構成を説明するブロック図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００を含むカメラシステム１の概略構成図である。なお、図１および図２に示す機能ブロックの１つ以上は、ＡＳＩＣやプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）などのハードウェアによって実現されてもよい。また、ＣＰＵやＭＰＵ等のプログラマブルプロセッサ（マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ）がソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。また、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。したがって、以下の説明において、異なる機能ブロックが動作主体として記載されている場合であっても、同じハードウェアが主体として実現されうる。

全体制御部１０１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などの演算装置から成り、後述する各ブロックに接続され、撮像装置１００および撮像装置１００に装着された各部を統括的に制御可能な制御手段である。全体制御部１０１には、ＲＯＭ領域やＲＡＭ領域を備えたメモリ部１０９が接続されている。このうち、ＲＯＭ領域は、不揮発性の記録素子であり、全体制御部１０１を動作させるためのプログラムや各種調整パラメータなどが記録されている。このＲＯＭ領域から読み出されたプログラムは揮発性の記録素子であるＲＡＭ領域に展開されて実行される。なお、ＲＡＭ領域は、所謂フレームメモリであって、画像信号を一時的に溜めておき、必要な時に読み出すことが可能な記憶部である。

交換レンズ２００は、撮像装置１００に着脱可能なレンズユニットであって、被写体の光学像を示す光束を撮像装置１００の内部に導くための種々のレンズ群２０２や絞り２０４とこれらを駆動するレンズ駆動部２０３および絞り駆動部２０５を備えている。レンズ制御部２０１は、交換レンズ２００が備える各部の動作を統括的に制御する制御手段であって、前述した撮像装置１００の全体制御部１０１と接続されることで、撮像装置１００と交換レンズ２００の双方で、種々の情報をやり取りすることができる。

ＱＲミラー１０２は、クイックリターン（ＱＲ）ミラーであって、撮像装置１００の内部に入射した被写体の光学像を、ファインダー１２３および測光用の撮像素子（撮像素子Ｂ）１１６側と撮像素子（撮像素子Ａ）１０６側の何れかに導くための光学系である。ＱＲミラー１０２は、所謂サーフミラーとサブミラーを備えており、ミラーダウン状態で、被写体の光学像が測光用の撮像素子１１６側とＡＦセンサ１２１側に導かれ、ミラーアップ状態で、被写体の光学像が撮像素子１０６側に導かれる。ＱＲミラー駆動部１０３は、ＱＲミラー１０２を駆動する駆動手段である。

ペンタプリズム１１９は、ＱＲミラー１０２のミラーダウン状態で導かれた被写体の光束をファインダー１２３や撮像素子１１６へと導く光学系である。なお、撮像素子１１６に導かれる光束は、測光用の光学系１２２および屈曲光学系１２４を介して撮像素子１１６へと導かれる。

シャッター機構１０４は、所謂フォーカルプレーン型の先幕／後幕に相当するシャッター幕を有するシャッター機構であり、撮像素子Ａに入射する光の露光時間と遮光状態を調整する。シャッター駆動部１０５は、シャッター機構１０４の駆動を行うシャッター駆動手段である。

撮像素子１０６（撮像素子Ａ）は、レンズ群２０２により導かれた被写体の光束を受光して電気的な画像信号に変換することができるＣＭＯＳ等の電荷蓄積型の固体撮像素子を採用した撮像手段である。

信号処理部１０７（信号処理部Ａ）は、撮像素子１０６から出力される画像信号に対して種々の処理を施す撮像処理手段である。例えば、信号処理部１０７は、画像信号の増幅処理、アナログ信号をデジタル信号へと変換するためのＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像信号に対するキズ補正などの各種補正処理や画像信号を圧縮する圧縮処理などを実行する。

タイミング発生部１０８（タイミング発生部Ａ）は、撮像素子１０６と信号処理部１０７に対して、各種の動作を実行する際の調整用のタイミング信号を出力するタイミング発生手段である。

記録媒体ＩＦ１１０は、撮像装置１００に接続可能な記録媒体１１１に対して、画像信号などの記録処理や、記録媒体１１１から画像信号などの読み出し処理を行うためのインターフェース部である。記録媒体１１１は、画像信号などの各種のデータを記録する半導体メモリなどからなる記録媒体であって、撮像装置１００に着脱可能である。

表示駆動部１１２は、被写体を撮像して得た画像信号などを表示用に変換して表示する表示装置１１３を駆動する表示駆動手段である。外部ＩＦ１１４は、例えば、コンピュータ１１５などの外部機器と画像信号、制御信号等の情報の送受信を制御する外部インターフェース部である。

撮像素子１１６（撮像素子Ｂ）は、主に露出制御に用いる被写体の測光信号（測光値）を取得するための撮像素子であって、撮像素子１０６と同様に、ＣＭＯＳ等の電荷蓄積型の固体撮像素子を採用している。なお、本実施形態の撮像素子１１６は、所謂ベイヤー配列をベースとしたＲＧＢ画素に加えてＩＲ（赤外）検知用の画素を備えている。撮像素子１１６を用いた動作としては、被写体の測光以外に、光源検知信号やフリッカー権利信号を取得することが可能であるが、説明は省略する。

信号処理部１１７（信号処理部Ｂ）は、撮像素子１１６から出力される画像信号に対する種々の処理を施す撮像処理手段である。処理の内容は、前述した信号処理部１０７と略同一なので説明は省略する。また、タイミング発生部１１８（タイミング発生部Ｂ）は、撮像素子１１６と信号処理部１１７に対して、各種の動作を実行する際の調整用のタイミング信号を出力するタイミング発生手段である。以上が、カメラシステム１の基本的な構成である。

（測光値補正処理）
図３～図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る測光処理について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る測光処理の各シーケンスを示すフローチャートである。なお、本実施形態の測光処理には、補正値算出処理と測光値補正処理が含まれている。また、測光処理は、撮像装置１００の電源オン時や、被写体の撮像指示がされた際、表示装置１１３にて所謂ライブビュー中の定期的な測光タイミングなどにおいて開始されるが、ユーザが任意のタイミングで開始を指示する構成であってもよい。

測光処理が開始されると、図３に図示するように、ステップＳ１０１で全体制御部１０１は、撮像素子１１６に入射した被写体像（入力）に対する出力を線形変換した線形測光値と、対数変換（対数圧縮）した対数測光値をそれぞれ算出する。なお、線形測光値（リニア測光値）および対数測光値（ログ測光値）は、それぞれ異なる変換特性を用いた演算方式によって得られた画面全体の代表測光値である。具体的に、本実施形態では、撮像素子１１６に対応する画面全体を複数の領域に分割し、画素ごとに、線形変換および対数変換した輝度値を求め、分割領域ごとに、各画素の輝度値の積分値を求めることで、分割領域ごとの平均輝度値を求める。そして、線形変換された各分割領域の加算平均値を線形測光値とし、対数変換された各分割領域の加算平均値を対数測光値とする。一般的に、対数測光値は、線形測光値に対して、撮像素子から出力される輝度レベルが撮像素子に入力する輝度レベル以下となるような変換特性（圧縮方式）である。

なお、本実施形態では、画面全体で分割領域ごとの平均輝度値を加算平均する場合について説明したが、領域ごとに重み付け度合を異ならせ、該重み付け度合と平均測光値との加重平均により各測光値を求める構成であってもよい。また、輝度値および測光値の単位は、対数変換された状態を基準として、所謂ＡＰＥＸ（ＡＤＤＩＴＩＶＥＳＹＳＴＥＭＯＦＰＨＯＴＯＧＲＡＰＨＩＣＥＸＰＯＳＵＲＥ）システムにおける１ＥＶが、輝度値および測光値の１段分に相当するものとする。

次に、ステップＳ１０２で全体制御部１０１は、ステップＳ１０１で算出した対数測光値と線形測光値とを用いて、測光用の補正値算出処理を実行する。該補正値算出処理の詳細については後述する。

次に、ステップＳ１０３で全体制御部１０１は、ステップＳ１０１で算出した線形測光値とステップＳ１０２で算出した測光用の補正値とに基づいて、測光値補正処理を実行する。該測光値補正処理の詳細については後述する。そして、測光値補正処理を経て得られた最終的な測光値に合わせて、予め決められた露出制御用の露出条件から、測光値に適した露出を決定し、被写体の撮像が行われる。

図４は、本発明の第１実施形態に係る補正値算出処理の各シーケンスを示すフローチャートであって、前述した測光処理におけるステップＳ１０２に該当する処理である。以下、図４および図６乃至図８を参照して、本実施形態に係る補正値算出処理について説明する。

補正値算出処理が開始されると、まず、ステップＳ２０１で全体制御部１０１は、先のステップＳ１０１で算出した線形測光値と対数測光値との差分値を求める。具体的に、本実施形態では、線形測光値から対数測光値を減算することで、差分値を算出する構成であるが、線形測光値と対数測光値の差分の絶対値を求める構成であってもよい。

ここで、図６は、画面全体における異なる領域の輝度差の違いに応じた対数測光値と線形測光値の変化の仕方を例示的に説明する図である。各線が示す輝度値および測光値は図６に図示する通りである。図６では、例えば、画面全体における第１の領域である背景の輝度（第１の輝度）が変化するのに対して、第２の領域である主被写体領域の輝度（第２の輝度）が変化せずに一定である場合を想定している。したがって、図６では、図中右側に向かって背景輝度と被写体輝度との差が大きくなり、特に、破線で示す領域６０１において、両者の差が大きくなる。なお、図６では１マス分が略１ＥＶ分の差を示し、横軸で示す入力輝度に対して縦軸は出力輝度を示している。

図６に図示するように、第１の輝度（背景輝度）の増加により画面全体おける輝度差が大きくなる場合、線形測光値は第１の輝度と略同じ割合で増加するが、対数測光値は第１の輝度の変化よりも低い割合で増加する。換言すると、輝度が高輝度側に遷移する場合は、画面全体における輝度差が大きくほど、線形測光値と対数測光値の差分は大きくなる。したがって、例えば、図１１で示すような撮影シーンでは、線形測光値に基づく露出制御を行う場合は、背景の明るさの影響が大きく建物が暗くなるのに対し、対数測光値に基づく露出制御では、背景の明るさの影響が小さく建物が暗くなることを抑制できる。このように、高輝度被写体が存在する撮影シーンにおいて、低輝度被写体が主被写体である場合は、線形測光値よりも対数測光値の方が、主被写体が適正な明るさになりやすい。

しかしながら、画面全体における輝度差が大きい場合であっても、例えば、高輝度被写体が主被写体である場合は、対数測光値よりも線形測光値の方が、主被写体が適正な明るさになりやすい。例えば、図１３は、主被写体が高輝度被写体であって背景が低輝度である撮影シーンを例示的に説明する図であって、図１３に図示するような場合は、線形測光値に基づいて露出を決める方が、主被写体が適正な明るさになりやすい。一般的に、主被写体は、低輝度である場合よりも高輝度である確率の方が高い。したがって、種々の撮影シーンに合わせて露出を決定する場合、線形測光値に基づいて露出を決める方が、撮影シーンに適した明るさになりやすい傾向があるが、前述したような一部の撮影シーンでは、対数測光値を用いる方が適している場合がある。

そこで、本実施形態では、露出を決定するための測光値を求めるために、画面全体の線形測光値と対数測光値の双方を算出し、線形測光値に対して、対数測光値の値を鑑みた補正を行うことで、撮影シーンによらずに最適な測光値を算出する。以下、この詳細について説明する。

図４に戻り、ステップＳ２０２で全体制御部１０１は、ステップＳ２０１で得た差分値が第１の閾値（閾値１）よりも小さい否かを判定する。そして、差分値が閾値１以上である（ステップＳ２０２でＮＯ、第１の閾値以上）と判定された場合、ステップＳ２０３で全体制御部１０１は、ステップＳ２０１で得た差分値が第２の閾値（閾値２）より大きいか否かを判定する。ここで、図７は、本発明の第１実施形態に係る測光値用の第１の補正値の算出方法を例示的に説明する図である。図７において、横軸は差分値の大きさ（単位はＥＶ）を示し右側に進むほど差分が大きく、縦軸は第１の補正値の度合い（単位はＥＶ）を示し下側に進むほど補正の度合いが大きくなる。

図７に図示するように、線形測光値と対数測光値の差分値が小さい場合は、画面全体における輝度差が小さいと考えられる。そこで、本実施形態では、差分値が閾値１よりも小さい場合（ステップＳ２０２でＮＯ）、ステップＳ２０６に進み、全体制御部１０１は、第１の補正値を０として、測光値の補正は行わない。

また、線形測光値と対数測光値の差分値が大きい場合は、画面全体における輝度差が大きいと考えられる。そこで、本実施形態では、差分値が閾値２以上の場合（ステップＳ２０３でＮＯ）、ステップＳ２０５に進み、全体制御部１０１は、第１の補正値を設定可能な最小値とする。なお、第１の補正値は、線形測光値に対するアンダー露出側への補正であるため、第１の補正値が最小値である場合に、補正の度合が最大となる。

そして、差分値が第２の閾値以下（差分値が閾値１と閾値２の間にある）場合、ステップＳ２０４で全体制御部１０１は、図７に示すグラフに基づいて、閾値１と閾値２に対応する第１の補正値を線形補間することで、差分値に対応する第１の補正値を求める。なお、差分値に応じた第１の補正値のテーブルデータを予めメモリ部１０９に保持しておき、該テーブルデータに基づいて第１の補正値を算出する構成であってもよい。

以上説明した方法で第１の補正値を算出した後、ステップＳ２０７～Ｓ２１１では、第１の補正値に対して掛け合わせる減衰係数γを算出する。図８は、本発明の第１実施形態に係る測光値補正用の減衰係数γの算出方法を例示的に説明する図である。図８において、横軸は線形測光値の大きさ（単位はＥＶ）を示し右側に進むほど高輝度であって、縦軸は減衰係数γの割合を示している。

前述したように、第１の補正値は、線形測光値と対数測光値の差分値が大きいほど補正の度合いが大きくなる構成であるため、主被写体が低輝度被写体である場合は、主被写体の明るさを適正に近づけることができる。しかしながら、画面が全体的に暗いシーンにおいて、第１の補正値に基づいて線形測光値を補正すると、主被写体が暗くなる虞がある。例えば、スポットライトが当たっている被写体で背景が暗い場合、あるいは、夜間の屋外での撮影に置いて電灯などの点光源が画面内に存在する場合が想定される。このような場合、画面内に高輝度領域が存在するため線形測光値は高くなるが、画面全体に占める適度領域が多いため、対数測光値は低くなる傾向にあるため、両者の輝度差は大きくなる。そして、このような場合に、第１の補正値に基づいて線形測光値を補正すると、例えば、スポットライトを撮影している場合は高輝度領域の主被写体が暗くなり、夜間撮影では、実際の環境照度に対して不自然に明るい画像が取得されてしまう。

そこで、本実施形態では、第１の補正値に減衰係数γを乗算して得た第２の補正値βに基づいて、線形測光値を補正する構成を採用している。そして、減衰係数γは、線形測光値が小さい（すなわち画像全体が暗い）ほど小さくすることで、減衰係数γを掛け合わせた後の第２の補正値の補正度合が小さくなるようにする。以下に示す式（１）は、後述する第２の補正値βを算出するための式であって、当該式において、前述した第１の補正値はαとする。
第２の補正値β＝γ×第１の補正値α・・・（１）

式（１）によると、例えば、減衰係数γが０の場合は第２の補正値βも０となり、線形測光値は補正前後で変化しない（補正しない）。対して、式（１）によると、減衰係数が大きくなるにしたがって、第２の補正量βの補正度合が大きくなる。

したがって、本実施形態では、仮に画面全体の輝度差が大きく第１の補正値の度合いが最大となるような場合であっても、画面全体が暗いシーンでは、不必要に測光値が暗くなるように補正されることを抑制できる。本実施形態によれば、画面全体の輝度差が大きく、且つ、画面全体が暗くないシーンにおいて、被写体がアンダー露出になることを効果的に抑制することができる。

図４に戻り、ステップＳ２０７で全体制御部１０１は、ステップＳ１０１で求めた線形測光値が第３の閾値（閾値３）よりも小さいか否かを判定する。そして、線形測光値が閾値３よりも小さい（ステップＳ２０７でＹＥＳ）と判定された場合は、第１の補正値に対する減衰係数γを０とする。

線形測光値が閾値３以上である（ステップＳ２０７でＮＯ）と判定された場合、ステップＳ２０８で全体制御部１０１は、ステップＳ１０１で求めた線形測光値が第４の閾値（閾値４）よりも大きいか否かを判定する。そして、線形測光値が閾値４以上である（ステップＳ２０８でＹＥＳ）と判定された場合は、第１の補正値に対する減衰係数γを１とする。

線形測光値が閾値３と閾値４の間に位置する場合、ステップＳ２０９で全体制御部１０１は、図８に示すグラフに基づいて、閾値３と閾値４に対応する減衰係数γを線形補間することで、線形測光値に応じた減衰係数γを求める。なお、線形測光値に応じた減衰係数γのテーブルデータを予めメモリ部１０９に保持しておき、該テーブルデータに基づいて減衰係数γを算出する構成であってもよい。

最後に、Ｓ２１２で全体制御部１０１は、ステップＳ２０４～Ｓ２０６で求めた第１の補正値αと、ステップＳ２０９～Ｓ２１１で求めた減衰係数γに基づいて、式（１）から第２の補正値βを算出する。以上が、本実施形態に係る補正値算出処理である。なお、ステップＳ２０７～Ｓ２１１の処理は、最適な撮影シーンで線形測光値を補正する精度を高める処理であって、ステップＳ２０７～Ｓ２１１の処理を実行しない構成であってもよい。この場合、撮像装置１００の制御アルゴリズム上は、第２の補正値が第１の補正値と同値となるように制御すればよい。該構成を採用した場合、高輝度被写体が露出アンダーとなる可能性はあるが、課題の度合いと課題が生じる頻度が低ければ、ステップＳ２０７～Ｓ２１１の処理をせず、第１の補正値を算出するだけでも本発明の課題を解決するのに十分に効果的である。

次に、本実施形態に係る測光値補正処理について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第１実施形態に係る測光値補正処理の各シーケンスを示すフローチャートであって、前述した測光処理におけるステップＳ１０３に該当する処理である。

まず、ステップＳ３０１で全体制御部１０１は、撮像装置１００で現在設定されている測距点（測距領域）の選択方式（モード）が、自動選択方式であるか否かを判定する。測距点の選択方式が自動選択方式であるある（ステップＳ３０１でＹＥＳ）と判定された場合はステップＳ３０２進み、そうでない（ステップＳ３０１でＮＯ）と判定された場合はステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５で全体制御部１０１は、測光値の補正なしと判定し、前述した第２の補正値を線形測光値に対して補正しないように設定する。例えば、ユーザが手動で測距点の選択方式（すなわち測距点）を設定している場合は、当該ユーザの手動操作によって選択された測距点に従って測光値を決めればよい。この場合、撮像装置１００が自動的に線形測光値を補正値すると、ユーザの意図しない測光結果が得られてしまう虞がある。そこで、ステップＳ３０１の判定により、測距点の選択方式が自動選択ではない場合は線形測光値の補正を行わないように制御することで、ユーザの意図しない測光結果となることを抑制することができる。

次に、ステップＳ３０２で全体制御部１０１は、主被写体までの被写体距離が所定値以上であるか否かを判定する。ステップＳ３０２の判定により、主被写体までの被写体距離が所定値以下であると判定された場合はステップＳ３０４に進み、主被写体までの被写体距離が所定値よりも大きいと判定された場合はステップＳ３０３に進む。

一般的に、被写体までの距離が近い場合は、画面全体に対して当該被写体が占める面積比も大きくなる。この場合、画面全体に対して高い占有率を有する被写体に応じた線形測光値が得られるため、測光値を補正する必要性が低くい。ステップ３０２では、この点を判定して、画面全体に対して占有率が高い被写体に対して、不自然に測光値が補正されることを抑制することができる。

なお、ステップＳ３０２における主被写体の検出方法は、公知のものであればどのような方法を採用してもよい。例えば、パターンマッチングやコントラストマッチングなどの被写体検出技術を用いて被写体を検出する構成であってもよいし、これに加えて、画面全体に占める割合が高い被写体を主被写体とする構成などを採用すればよい。

また、ステップＳ３０２の処理では、主被写体までの距離を判定する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、ステップＳ３０２の処理として、撮影倍率と所定値とを比較する判定方法であってもよいし、画面全体に占める被写体の割合を判定する方法であってもよい。

次に、ステップＳ３０３で全体制御部１０１は、画面内に顔領域が存在するか否かを判定する。ステップＳ３０３の判定により、顔領域が存在すると判定された場合はステップＳ３０５に進み、顔領域が存在しないと判定された場合はステップＳ３０４に進む。画面内に顔領域が存在する場合、顔領域に合わせて測光値を算出することで、ユーザが意図する明るさの画像が取得される可能性が高くなる。そこで、ステップＳ３０３の判定により、画面内に顔領域が存在する場合は、線形測光値に対する補正は行わないように制御し、ユーザが意図しない明るさの画像が取得されることを効果的に抑制する。

なお、ステップＳ３０３における顔領域の検出方法は、公知のものであればどのような方法を採用してもよい。また、ステップＳ３０２とＳ３０３の処理の順番は、上述した順に限定されるものではなく、例えば、ステップＳ３０３の処理を先に実行する構成であってもよい。さらに、本実施形態で実行した測光値補正処理は、補正値算出処理で算出した第２の補正値により、効果的に測光値を補正できる条件を判定するための処理であるため、測光値補正処理自体を実行しない構成であってもよい。測光値補正処理を実行する場合の方が実行しない場合よりも、ユーザが意図する明るさの画像が得られる確度は高くなる。

以上説明したステップＳ３０１～Ｓ３０３の判定結果に基づいて、ステップＳ３０４に進んだ場合、全体制御部１０１は、前述した第２の補正値に基づいて線形測光値に対する補正を実行し、最終的な測光値を算出する。すなわち、全体制御部１０１（評価値算出手段）は、被写体を撮像して画像を取得する際の露出を決定するための評価値として、最終的な測光値と算出する。なお、ステップＳ３０５に進んだ場合は、前述したように線形測光値の補正は行わないため、ステップＳ１０１で算出した線形測光値を最終的な測光値とする。

以上が本実施形態に係る測光値補正処理である。測光値補正処理が完了した後は、取得した最終的な測光値（最終測光値）に基づいて露出を決定し、当該露出に基づいて被写体の撮像を行うことで、撮影シーンによらずに被写体に適した明るさの画像を取得することができる。

なお、前述した図３におけるステップＳ１０２とＳ１０３の処理の順番として、ステップＳ１０３の処理を先に実行する構成であってもよい。この場合、測光値補正処理においてステップＳ３０４の処理に進んだ場合のみ測光値算出処理を実行して、最終測光値を算出する構成であればよい。換言すると、測光値補正処理においてステップＳ３０５の処理に進んだ場合は、測光値算出処理を実行せずに最終測光値を決定すればよく、この場合は、不要な補正値の算出処理を行うことなく、撮像装置１００の処理負荷を低減することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、前述した実施形態では、光学レンズを一体的に備えた撮像装置について説明したが、所謂交換レンズを着脱可能なレンズ交換式の撮像装置を採用する構成であってもよい。

また、前述した実施形態では、線形測光値に対する補正値の適用について言及したが、これに限定されるものではなく、対数測光値に対しる補正値の適用を行う構成であってもよい。例えば、線形測光値に対する補正を行う必要がある撮影シーンとして逆光シーンを例示したが、対数測光値に対する補正を行う必要がある撮影シーンとしては、前述したスポットライト撮影のような、主被写体が高輝度で背景が低輝度の場合が相当する。

スポットライト撮影の場合、対数測光値に基づいて露出を決定すると、背景の低輝度領域に影響されて、スポットライトが当てられた主被写体がオーバー露出となり、飽和してしまう虞がある。

そこで、対数測光値に基づいて露出を決定する構成においては、前述したように、対数測光値と線形測光値の双方の差分値を求め、当該差分値と対数測光値の大きさに応じて対数測光値を補正する構成を採用すればよい。具体的に、図７を参照して前述した第１の補正値αは、前述した第１実施形態とはプラスとマイナスが逆転するようなテーブルデータに基づいて決定する。この場合、差分値が大きくなるほど、第１の補正値が最大値となり、補正の度合いが最大となるため、暗い撮影シーンにおいて露出が明るくなるように、測光値が補正される。

また、減衰係数γは、対数測光値が明るい場合に、第１の補正値に対する減衰率が高くなる（補正の度合いが小さくなる）ように決定すればよく、例えば、前述した図８の閾値と減衰係数の関係性が逆転したようなテーブルデータに基づいて決定すればよい。

なお、前述した実施形態では、算出する測光値として、線形測光値と対数測光値について言及したが、本発明の実施形態としては、撮像素子への入力に対する出力の特性が異なる２つの方式に基づいて別個の測光値を取得する構成であれば適用可能である。例えば、入出力特性として、入力に対して出力が１対１の線形変換を基準として、この変換特性に対する変換特性の傾斜が異なる測光値を求める構成であれば、本発明を適用可能である。この場合、補正対象の変換特性に基づいて得られた測光値に対して、変換特性が急峻であるか緩やかであるかに応じて、差分値（絶対値であればよい）に対する補正値の方向性（アンダー露出側またはオーバー露出側）が変化する。

また、前述した実施形態では、撮像素子１１６を用いて測光値を算出する構成について説明したが、撮像素子１０６を用いて測光値を算出する場合にも適用可能である。すなわち、記録用の画像信号を取得する撮像素子のみを有する構成においても、本発明は適用可能である。

なお、前述した実施形態では、本発明を実施する撮像装置の一例としてデジタルカメラを想定して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、デジタルビデオカメラやスマートフォンなどの可搬デバイスやウェアラブル端末、車載カメラやセキュリティーカメラなど、デジタルカメラ以外の撮像装置を採用する構成であってもよい。

１カメラシステム
１００撮像装置
１０１全体制御部
１０６撮像素子Ａ
１１６撮像素子Ｂ
２００交換レンズ

Claims

被写体を撮像して画像を出力する撮像手段と、
前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、第１の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第１の測光手段と、
前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、前記第１の演算方式とは異なる第２の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第２の測光手段と、
被写体を撮像する際の露出を決定するための評価値を算出する評価値算出手段と、
前記第１の測光手段を用いて得られた第１の測光結果と前記第２の測光手段を用いて得られた第２の測光結果の差分値に基づいて補正値を算出する補正値算出手段と、
を有し、
前記第２の演算方式は、被写体の輝度が同一の場合に、前記第１の演算方式よりも、前記撮像手段から出力される輝度レベルが前記撮像手段に入力される輝度レベル以下となるように前記複数の領域の測光値を取得し、
前記評価値算出手段は、前記第１の測光結果と前記補正値とに基づいて前記評価値を算
出することを特徴とする撮像装置。
前記補正値算出手段は、前記差分値に基づき第１の補正値を算出し、
前記差分値が第１の閾値以上である場合の方が、当該差分値が前記第１の閾値よりも小さい場合よりも、前記第１の補正値が大きくなるように演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記補正値算出手段は、前記差分値が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値よりも大きい場合の方が、当該差分値が前記第２の閾値以下である場合よりも、前記第１の補正値が大きくなるように演算を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記補正値算出手段は、前記差分値が前記第１の閾値以上であって前記第２の閾値以下である場合の前記第１の補正値が、前記差分値が前記第１の閾値よりも小さい場合に設定される前記第１の補正値と、前記差分値が前記第２の閾値よりも大きい場合に設定される前記第１の補正値と、の間の値となるように演算を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
前記補正値算出手段は、前記差分値に基づく第１の補正値に対して、前記第１の測光結果に応じた減衰係数を乗算することで第２の補正値を算出し、
前記評価値算出手段は、前記第１の測光結果と前記第２の補正値に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
前記第１の測光結果および前記第２の測光結果は被写体の輝度値で示される測光値あって、前記補正値算出手段は、前記第１の測光結果が小さい測光値であるほど前記減衰係数を０に近づき、前記第１の測光結果が大きい測光値であるほど前記減衰係数を１に近づくように設定し、前記第２の補正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。
前記評価値算出手段は、前記撮像装置において、ユーザの手動操作によって測距領域が選択される方式が設定されている場合に、前記補正値によらずに前記評価値を算出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
前記評価値算出手段は、画面全体に占める主被写体の領域が所定値よりも小さい場合に、前記第１の測光結果と前記補正値とに基づいて前記評価値を算出することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像装置。
前記評価値算出手段は、画面全体に顔領域が含まれる場合に、前記補正値によらず前記評価値を算出することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
前記第２の演算方式では、被写体の輝度が同一の場合に、前記第１の演算方式よりも、前記撮像手段から出力される輝度レベルが前記撮像手段に入力される輝度レベル以下となるように前記複数の領域の測光値を対数圧縮する変換特性に基づいて取得することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の撮像装置。
被写体を撮像して画像を出力する撮像手段と、
前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、第１の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第１の測光手段と、
前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、前記第１の演算方式とは異なる第２の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第２の測光手段と、
被写体を撮像する際の露出を決定するための評価値を算出する評価値算出手段と、
前記第１の測光手段を用いて得られた第１の測光結果と前記第２の測光手段を用いて得られた第２の測光結果の差分値に基づいて補正値を算出する補正値算出手段と、
を有し、
前記第２の演算方式は、被写体の輝度が同一の場合に、前記第１の演算方式よりも、前記撮像手段から出力される輝度レベルが前記撮像手段に入力される輝度レベル以下となるように前記複数の領域の測光値を取得し、
前記評価値算出手段は、前記第２の測光結果と前記補正値とに基づいて前記評価値を算出することを特徴とする撮像装置。
被写体を撮像して画像を出力する撮像手段を備えた撮像装置の制御方法であって、
前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、第１の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第１の測光工程と、
前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、前記第１の演算方式とは異なる第２の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第２の測光工程と、
被写体を撮像する際の露出を決定するための評価値を算出する評価値算出工程と、
前記第１の測光工程で得られた第１の測光結果と前記第２の測光工程で得られた第２の測光結果の差分値に基づいて補正値を算出する補正値算出工程と、
を有し、
前記第２の演算方式は、被写体の輝度が同一の場合に、前記第１の演算方式よりも、前記撮像手段から出力される輝度レベルが前記撮像手段に入力される輝度レベル以下となるように前記複数の領域の測光値を取得し、
前記評価値算出工程では、前記第１の測光結果と前記補正値とに基づいて前記評価値を算出することを特徴とする撮像装置の制御方法。
被写体を撮像して画像を出力する撮像手段を備えた撮像装置の制御方法であって、
前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、第１の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第１の測光工程と、
前記撮像手段を用いて得られた画像を複数の領域に分割し、前記第１の演算方式とは異なる第２の演算方式で該複数の領域の測光値を取得する第２の測光工程と、
被写体を撮像する際の露出を決定するための評価値を算出する評価値算出工程と、
前記第１の測光工程で得られた第１の測光結果と前記第２の測光工程で得られた第２の測光結果の差分値に基づいて補正値を算出する補正値算出工程と、
を有し、
前記第２の演算方式は、被写体の輝度が同一の場合に、前記第１の演算方式よりも、前記撮像手段から出力される輝度レベルが前記撮像手段に入力される輝度レベル以下となるように前記複数の領域の測光値を取得し、
前記評価値算出工程では、前記第２の測光結果と前記補正値とに基づいて前記評価値を算出することを特徴とする撮像装置の制御方法。
請求項１２又は１３に記載の撮像装置の制御方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータで読み取り可能なプログラム