KR101613878B1 - 촬상장치, 그 제어방법, 및 전자기기 - Google Patents

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Abstract

하이 다이나믹 레인지 합성에 사용하는 복수의 화상의 노출 조건을, 촬영 화상에 의거하여 단시간 내에 정밀하게 결정하는 것이 가능한 촬상장치를 제공한다. 하이 다이나믹 레인지 촬영에 있어서 우선하는 휘도 존에 따른 표준 노출로 촬영된 화상으로부터 취득되는 휘도정보와, 이 표준 노출에 대하여 오버 노출 또는 언더 노출로 촬영한 화상으로부터 취득되는 휘도정보에 근거해서 씬의 다이나믹 레인지를 산출한다. 산출한 다이나믹 레인지에 따라, 하이 다이나믹 레인지 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 촬영 노출 범위을 결정한다.

Description

촬상장치, 그 제어방법, 및 전자기기{IMAGE CAPTURE APPARATUS, METHOD OF CONTROLLING IMAGE CAPTURE APPARATUS, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 촬상장치, 그 촬상장치의 제어방법, 및 전자기기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 하이 다이나믹 레인지(high dynamic range) 화상을 생성하기 위한 촬영(하이 다이나믹 레인지 촬영)이 가능한 촬상장치, 그 촬상장치의 제어방법, 및 그러한 촬상장치를 구비하거나 접속된 전자기기에 관한 것이다.
서로 다른 노광량(전형적으로는, 표준 노출, 언더 노출, 오버 노출)로 촬영한 복수매의 화상을 합성하여, 화상의 다이나믹 레인지를 확대하는 하이 다이나믹 레인지(HDR) 합성이 알려져 있다. 각 화상에 있어서의 표준 노출 부분을 합성함으로써, 블로운 아웃 하이라이트(blown-out highlights)와 블록트 업 섀도우(blocked-up shadows)를 억제하고, 암부로부터 명부까지 양호한 계조성을 가지는 화상을 얻을 수 있다.
HDR 합성에 의해 실현 가능한 다이나믹 레인지는, 복수매의 화상의 노출 조건에 의존한다. 예를 들면, 맑은 날의 푸른 하늘과 건물의 그림자 등을 포함하는 넓은 다이나믹 레인지를 가지는 씬에 대하여는, 언더 노출의 노광량과 오버 노출의 노광량과의 차를 크게 해서 촬영하지 않으면, 씬의 다이나믹 레인지를 충분하게 재현한 화상을 취득할 수 없다. 한편, 옥외에서도 운천과 같은 씬에서는, 언더 노출의 노광량과 오버 노출의 노광량과의 차를 충분히 크게 하지 않아도 된다. 오히려, 노광량을 너무 크게 하면, 예를 들면 표준 노출로 약간만 불로운 아웃된 영역을, 블로운 아웃되지 않은(상당히 어두운) 언더 노출의 화상신호로 필요이상으로 보상하기 때문에, S/N 악화 등의 화질 열화가 발생하는 경우가 있다.
이렇게, 씬의 다이나믹 레인지에 따라, 언더 노출의 노광량과 오버 노출의 노광량과의 차(노출 범위)를 결정하는 것이 바람직하다. 종래에는, HDR 합성용의 촬영에 있어서의 이 노광량의 차를, 유저가 수동으로 ±1 EV, ±2 EV, ±3 EV로부터 선택하는 방법과, 또 이 노광량의 차를 카메라가 자동으로 판단해서 설정하는 방법이 있다. 후자의 방법으로서는, 넓은 측광범위를 갖는 AE 센서로 취득한 씬의 다이나믹 레인지 정보에 근거해서 노광량의 차를 판단하는 방법을 이용하는 것이 일반적이다.
그렇지만, 소위 콤팩트 카메라와 휴대 기기에 내장된 카메라와 같은 경량의 소형 카메라 시스템 등에서는, 반드시 AE 센서가 이들 카메라 시스템에 탑재되어 있다고는 할 수 없기 때문에, 별도의 방법으로 씬의 다이나믹 레인지 정보를 취득 할 필요가 있다.
일본국 공개특허공보 특개 2010-183461호에는, 표준 노출로 촬영한 화상의 블로운 아웃 하이라이트의 양에 근거해서, 블로운 아웃 하이라이트의 양을 저감시키도록 다이나믹 레인지 확대량을 결정하는 것이 기재되어 있다.
또한, 일본국 특허 제4554094호에는, 표준 노출로 촬영한 화상의 휘도 히스토그램에 근거해서, 암부의 블록트 업 섀도우의 정도와 명부의 블로운 아웃 하이라이트의 정도를 해석한다. 또한, 블록트 업 섀도우와 블로운 아웃 하이라이트가 허용가능한 레벨에 도달할 때까지 노출 조건을 바꾸면서 촬영 동작을 반복하여, 씬의 다이나믹 레인지에 대응한 노출 조건을 결정하는 방법이 개시되어 있다.
일본국 공개특허공보 특개2010-183461호에 기재된 방법에서는, 화상의 블로운 아웃 하이라이트의 양이 추정값이기 때문에, 실측하는 방법과 비교하면 정밀도가 저하한다. 또, 일본국 특허 제4554094호에 기재된 방법은, 실제로 촬영한 화상 에 의거하여 노출 조건을 결정하기 때문에 정밀하지만, 노출 조건을 결정하기 위해서 여러번의 촬영과 화상 해석이 필요하기 때문에, 실제의 촬영까지의 릴리즈 타임 래그(release time lag)가 길어진다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 하이 다이나믹 레인지 합성에 사용하는 복수의 화상의 노출 조건을, 촬영 화상에 의거하여 단시간 내에 정밀하게 결정하는 것이 가능한 촬상장치뿐만 아니라 그 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 국면에 의하면, 하이 다이나믹 레인지(HDR) 화상을 생성하기 위한 복수의 화상을 촬영하는 하이 다이나믹 레인지 촬영이 가능한 촬상장치는, 촬상수단과, 상기 촬상수단에 의해 취득된 화상의 피사체 휘도에 근거한 표준 노출을 오버 노출 혹은 언더 노출측으로 보정해서 하이 다이나믹 레인지 촬영용의 표준 노출인 HDR 표준 노출을 산출하는 표준 노출 산출수단과, 상기 HDR 표준 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제1의 휘도정보에 근거해서, 또 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제2의 휘도정보에 근거해서, 씬의 다이나믹 레인지를 산출하는 다이나믹 레인지 산출수단과, 상기 다이나믹 레인지 산출수단에 의해 산출되는 상기 씬의 다이나믹 레인지 에 근거해서, 하이 다이나믹 레인지 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 노출 범위를 결정하는 결정수단을 구비하고, 상기 표준 노출은 상기 노출과 상기 HDR 표준 노출 사이에 존재하고, 상기 제2의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 지시가 주어진 후에 취득된다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 합성 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 촬영을 행하는 촬상장치는, 촬상수단과, 상기 촬상수단에 의해 취득된 화상의 피사체 휘도에 근거하는 제1의 노출을 산출하는 노출산출수단과, 상기 제1의 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제1의 휘도정보에 근거해서, 또 상기 제1의 노출과 다른 제2의 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제2의 휘도정보에 근거해서, 씬의 휘도 분포 정보를 산출하는 휘도 분포 정보 산출수단과, 상기 씬의 휘도 분포 정보에 의거하여, 합성 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 노출 범위를 결정하는 결정수단을 구비하고, 상기 제2의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 지시가 주어진 후에 취득된다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 본 발명에 따른 촬상장치를 내장 혹은 접속한 전자기기가 제공된다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 하이 다이나믹 레인지 화상을 생성하기 위한 복수의 화상을 촬영하는 하이 다이나믹 레인지 촬영이 가능한 촬상소자를 갖는 촬상장치의 제어방법은, 상기 촬상소자에 의해 취득된 화상의 피사체 휘도에 근거하는 표준 노출을 오버 노출 혹은 언더 노출측으로 보정해서, 하이 다이나믹 레인지 촬영용의 표준 노출인 HDR 표준 노출을 산출하는 단계와, 상기 HDR 표준 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제1의 휘도정보에 근거해서, 또 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제2의 휘도정보에 근거해서, 씬의 다이나믹 레인지를 산출하는 단계와, 상기 씬의 다이나믹 레인지에 근거해서 하이 다이나믹 레인지 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 노출 범위를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 표준 노출은 상기 노출과 상기 HDR 표준 노출 사이에 존재하고, 상기 제2의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 지시가 주어진 후에 취득된다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 합성 화상을 생성하기 위한 복수의 화상을 촬영하는 것이 가능하며 촬상소자를 갖는, 촬상장치의 제어방법은 상기 촬상소자에 의해 취득된 화상의 피사체 휘도에 근거하는 제1의 노출을 산출하는 단계와, 상기 제1의 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제1의 휘도정보에 근거해서, 또 상기 제1의 노출과 다른 제2의 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제2의 휘도정보에 근거해서, 씬의 휘도 분포 정보를 산출하는 단계와, 상기 씬의 휘도 분포 정보에 근거해서 합성 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 노출 범위를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제2의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 지시가 주어진 후에 취득된다.
본 발명의 그 외의 특징들은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시예의 설명으로부터 밝혀질 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 촬상장치의 일례로서의 디지털 일안 레플렉스 카메라의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는, 측광시의 영역 분할의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 1의 카메라 본체(1)와 그 교환 렌즈(2)의 전기회로의 구성 예를 나타내는 블럭도이다.
도 4는, 본 발명의 제1의 실시예에 따른 카메라의 동작을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 5는, 도 4의 스텝 S35에서 행하는 표준 노출 산출 처리를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 6은, 측광 영역의 가중 계수의 예를 나타내는 도면이다.
도 7a는, 본 발명의 실시예에 있어서의 통상촬영용의 표준 노출과 HDR 촬영용의 표준 노출의 예를 나타내는 도면이다.
도 7b는, 본 발명의 실시예에 있어서의 씬의 다이나믹 레인지의 산출 원리를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는, 종래기술과 본 발명의 실시예와의 릴리즈 타임 래그의 차를 나타낸 도면이다.
도 9는, HDR 촬영용의 노출 범위의 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 도 4의 스텝 S43에서 행하는 실제의 촬영 처리를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 11은, 도 4의 스텝 S44에서 행하는 현상 및 HDR 합성 처리를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 12a 및 12b는, 본 발명의 제2의 실시예에 따른 카메라의 동작을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 13은, 도 12a의 스텝 S51에서 행하는 씬 해석 처리를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 14는, 본 발명의 제2의 실시예에 있어서, 휘도 히스토그램에 근거해서 우선하는 휘도 존을 판정하는 방법의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는, 본 발명의 제2의 실시예에 있어서, 우선하는 휘도 존에 따라 HDR 촬영용의 표준 노출을 보정하는 처리를 모식적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예를 첨부도면을 참조하면서 설명한다.
<제1 실시예>
이하의 실시예에 있어서는, 본 발명에 따른 촬상장치의 일례로서의 디지털 카메라에 관하여 설명한다. 또한, 본 발명은 디지털 카메라와 같은 촬영을 주목적으로 하는 기기뿐만 아니라, 휴대전화, 퍼스널 컴퓨터(랩탑형, 데스크탑형, 태블릿형 등), 게임기 등, 촬상장치를 내장 또는 외부 접속하는 임의의 기기에 적용가능하다. 따라서, 본 명세서에 있어서의 "촬상장치"는, 촬영 기능을 갖는 임의의 전자기기를 포함하는 것이 의도되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라의, 주로 광학부재나 센서 등의 배치를 나타내는 단면도다. 본 실시예에 있어서의 카메라는 렌즈 교환가능한 소위 디지털 일안 레플렉스 카메라이며, 카메라 본체(1)와 교환 렌즈(2)를 가지고 있다.
카메라 본체(1)에 있어서, 촬상소자(10)는 예를 들면 CMOS 이미지 센서나 CCD 이미지 센서이며, 복수의 화소(축적형 광전변환소자)가 배열되어 있다. 촬상소자(10)의 전방 근방에 설치된 메커니컬 셔터(mechanical shutter)(11)는, 촬상소자(10)의 노광 타이밍 및 노광 시간을 제어한다. 반투과성의 주미러(3)와, 주미러(3)의 배면에 배치된 제1의 반사 미러(7)는, 촬영 시에는 상부로 이동한다. 제1의 반사 미러(7)가 반사한 광속은 제2의 반사 미러(8)에 의해 한층 더 반사되어서, 초점 검출용 센서(9)에 입사된다. 초점 검출용 센서(9)는 예를 들면 화소수가 촬상소자(10)보다도 적은 촬상소자이면 된다. 제1의 반사 미러(7), 제2의 반사 미러(8) 및 초점 검출용 센서(9)는, 촬영 화면 상의 임의인 위치에서의 위상차 검출 방식으로 초점 검출을 행하기 위한 구성이다.
측광용 센서(AE 센서)(6)는, 펜타프리즘(4) 및 제3의 반사 미러(5)로 반사된 촬영 화면의 상을 수광한다. AE 센서(6)도 초점 검출용 센서(9)와 같이, 화소수가 촬상소자(10)보다도 적은 촬상소자이면 된다. AE 센서(6)의 수광부는, 도 2a에 예시한 바와 같이, 복수의 영역으로 분할되고, 영역마다 피사체의 휘도 정보가 출력될 수 있다. 또한, 도 2a의 예는 횡9 × 종7의 63 영역으로 분할되었을 경우를 나타내고 있지만, 분할된 영역의 수에 제한은 없다는 점에 유념한다. 또한, 촬상소자에 있어서는, 수광부에 배치되는 화소 이외에, 화소신호의 증폭회로와 신호처리용의 주변회로 등이 형성되어 있다.
펜타프리즘(4)에 의해 파인더(finder) 광학계가 구성된다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 펜타프리즘(4)에 의해 반사된 피사체상은 아이피스(eyepiece)를 통해서 관찰가능하다. AE 센서(6)에는, 주미러(3)에 의해 반사되어서 포커스판(12)에 의해 확산된 광선 중, 광축 외의 일부가 입사한다. 교환 렌즈(2)는 카메라 본체(1)에 설치된 렌즈 마운트의 접점을 통해, 필요에 따라 카메라 본체(1)와 정보통신을 행한다.
도 3은, 도 1에 나타낸 카메라 본체(1)와 그 교환 렌즈(2)의 전기회로의 구성 예를 나타내는 블럭도다. 카메라 본체(1)에 있어서, 제어부(21)는, 예를 들면 내부에 ALU(Arithmetic and Logic Unit), ROM, RAM, A/D 컨버터, 타이머, 직렬 통신 포트(SPI) 등을 내장한 온 칩 마이크로컴퓨터(one-chip microcomputer)다. 제어부(21)는, 예를 들면 ROM에 기억된 프로그램을 실행함으로써 카메라 본체(1) 및 교환 렌즈(2)의 동작을 제어한다. 제어부(21)의 구체적인 동작에 관해서는 후술한다.
초점 검출용 센서(9) 및 AE 센서(6)로부터의 출력 신호는, 제어부(21)의 A/D 컨버터 입력 단자에 접속된다. 신호 처리 회로(25)는 제어부(21)로부터의 지시에 따라 촬상소자(10)를 제어하고, 촬상소자(10)가 출력하는 신호에 A/D 변환 및 신호 처리를 적용하고, 화상 신호를 취득한다. 또, 신호 처리 회로(25)는, 취득한 화상신호를 기록할 때, 압축 및 합성 등의 필요한 화상 처리를 행한다. 메모리(28)는 DRAM 등이며, 신호 처리 회로(25)가 다양한 신호 처리를 행할 때의 워크용 메모리로서 사용되고, (후술하는) 표시기(27)에 화상을 표시할 때의 VRAM으로서 사용된다. 표시기(27)는 액정 디스플레이 패널 등으로 구성되고, 카메라의 설정값, 메시지, 메뉴 화면 등의 정보뿐만 아니라 촬영화상도 표시한다. 표시기(27)는 제어부(21)로부터의 지시에 의해 제어된다. 기억부(26)는, 플래시 메모리 등의 불휘발성 메모리이며, 촬상된 화상신호가 신호 처리 회로(25)에 입력된다.
모터(22)는, 제어부(21)의 제어 하에, 주미러(3) 및 제1의 반사 미러(7)를 업 및 다운 이동시키고 기계적 셔터(11)를 챠지한다. 조작부(23)는 유저가 카메라를 조작하기 위해서 사용하는 스위치 등의 입력 디바이스 군이다. 조작부(23)에는 촬영 준비 시작 지시와 촬영 시작 지시를 입력하기 위한 릴리즈 스위치, 촬영 모드를 선택하기 위한 촬영 모드 선택 스위치, 방향 키, 결정 키 등이 포함된다. 접점부 29는 교환 렌즈(2)와 통신을 행하기 위한 접점이며, 제어부(21)의 직렬 통신 포트의 입출력 신호가 접속된다. 셔터 구동부(24)는 제어부(21)의 출력 단자에 접속되어서 기계적 셔터(11)를 구동한다.
교환 렌즈(2)에는, 접점부 29와 쌍을 이루는 접점부 50가 설치된다. 접점부 50에는, 제어부(21)와 같은 온 칩 마이크로컴퓨터인 렌즈 제어부(51)가 접속되어 있어, 제어부(21)와의 통신이 가능하다. 렌즈 제어부(51)는 예를 들면 ROM에 기억된 프로그램을 실행하고, 제어부(21)로부터의 지시에 의거하여 교환 렌즈(2)의 동작을 제어한다. 또한, 교환 렌즈(2)의 상태 등의 정보를, 제어부(21)에 통지한다. 포커스 렌즈 구동부(52)는 렌즈 제어부(51)의 출력 단자에 접속되어, 포커스 렌즈를 구동한다. 줌 구동부(53)는, 렌즈 제어부(51)의 제어 하에 교환 렌즈의 화각(angle of view)을 변경한다. 조리개 구동부(54)는, 렌즈 제어부(51)의 제어 하에 조리개의 개구량을 조정한다.
교환 렌즈(2)가 카메라 본체(1)에 장착되면, 접점부 29, 50을 통해서 렌즈 제어부(51)와 카메라 본체의 제어부(21)가 데이터 통신 가능해진다. 또한, 접점부 29, 50을 통해서 교환 렌즈(2) 내의 모터나 액추에이터를 구동하기 위한 전력도 공급된다. 카메라 본체의 제어부(21)가 초점 검출 및 노출 연산을 행하기 위해서 필요한 렌즈 고유의 광학적인 정보와 거리 엔코더에 근거한 피사체 거리에 관한 정보 등이 렌즈로부터 카메라 본체의 제어부(21)로 데이터 통신에 의해 출력된다. 또한, 카메라 본체의 제어부(21)가 초점 검출 및 노출 연산을 행한 결과 취득된 초점 조절 정보뿐만 아니라, 개구(aperture) 정보는 카메라 본체의 제어부(21)로부터 렌즈로 데이터 통신에 의해 출력되어서, 렌즈는 초점 조절 정보에 따라 조리개를 제어한다.
또한, 본실시예에서는 AE 센서(6)보다는 오히려 촬상소자(10)를 사용해서 노출 연산을 행한다는 점에 유념한다. 따라서, 도 1 및 도 3에 있어서의 AE 센서(6)는 필수적이지 않다. 촬상소자(10)(그것의 출력 신호)를 사용해서 노출 연산을 행할 경우, 촬상소자(10)로부터 출력되는 신호에 대하여 신호 처리 회로(25)에 의해 소정의 신호 처리를 적용해서 취득된 화상 신호를, 측광 결과로서 제어부(21)에 입력하고, 제어부(21)로 노출 연산을 행한다.
도 4는, 본 실시예에 있어서의 카메라 본체(1)의 제어부(21)의 기본적인 동작을 설명하기 위한 플로차트다. 예를 들면, 조작부(23)에 포함되는 전원 스위치가 온되는 등에 의해, 제어부(21)가 동작 가능하게 되면, 도 4에 나타낸 처리를 실행한다.
우선, 제어부(21)는 교환 렌즈(2)의 렌즈 제어부(51)와 통신을 행하고, 초점검출 및 측광에 필요한 각종 렌즈의 정보를 얻는다(스텝 S31).
다음에, 제어부(21)는, 우선해야 하는 휘도 존을, 예를 들면 촬영 모드에 따라 판정한다.(스텝 S32). 좀더 구체적으로는, 촬영 모드가 "역광 씬 모드"이면, 암부의 블록트 업 섀도우를 억제하기 위해서 저휘도 존을, 우선해야 하는 휘도 존이라고 판정하고, 촬영 모드가 "스포트라이트 모드"이면, 명부의 블로운 아웃 하이라이트를 억제하기 위해서 고휘도 존을, 우선해야 하는 휘도 존이라고 판정한다. 또는, 이 처리를, 암부의 블록트 업 섀도우를 억제할 것인지, 명부의 블로운 아웃 하이라이트를 억제할 것인지의 판정이라고 바꿔 말할 수도 있다. 또한, 설정되어 있는 촬영 모드와 우선해야 하는 휘도 존을 미리 관련지어서 우선해야 하는 휘도 존의 판정을 용이하게 행할 수 있지만, 다른 방법을 이용해서 판정을 행할 수도 있다. 예를 들면, 제2의 실시예에서 설명한 바와 같이, 촬영화상에 씬 판정 기술을 이용함으로써 역광 씬이나 스포트라이트 씬에 해당하는 씬을 검출해도 된다. 또한, 역광 씬과 스포트라이트 씬에 한하지 않고, 블록트 업 섀도우나 블로운 아웃 하이라이트가 나타나기 쉬운 씬도 검출할 수 있다.
스텝 S33에서, 제어부(21)는, 일반적으로 라이브 뷰(live view) 화상(또는 스루 더 렌즈(through-the-lens) 화상)이라고 불리며, 표시기(27)를 전자 뷰파인더로서 기능시키기 위해서 행해지는 동영상 촬영을 시작한다. 이 촬영은, 주미러(3) 및 제1의 반사 미러(7)를 들어올려서, 메카니컬 셔터(11)를 풀고, 촬상소자(10)가 노광되는 상태에서 소위 전자 셔터를 이용한 촬영을 연속적으로 실행함으로써, 실행될 수 있다. 또한, 이 상태에서 미러를 업하기 때문에, AE 센서(6)는 측광을 행할 수 없다.
스텝 S33에서의 라이브 뷰 화상의 촬영을 시작한 후, 제어부(21)는 정기적으로 스텝 S34에서, 촬상소자(10)에 의한 측광용의 신호 취득을 행한다. 실제로는, 라이브 뷰 화상의 1프레임을 측광용의 화상신호로서 취득하면 된다. 제어부(21)는, 취득한 화상신호를 촬상소자(10)로부터 판독하고, A/D 변환을 행해서, 그 결과의 신호를 RAM에 격납한다.
다음에, 때때로 HDR 표준 노출이라고 불리는 제어부(21)는, 하이 다이나믹 레인지 촬영에 대하여 표준 노출을 산출한다(스텝 S35). 이하, 그러한 HDR 표준 노출의 산출 동작의 구체적인 예를, 도 5의 플로차트에 따라 설명한다. 측광용의 신호 취득에 촬상소자(10)가 사용한 화소영역을, 도 2a에 나타나 있는 바와 같이, 9 × 7개의 블록으로 분할하고, 각 블록에 포함되는 화소에 의해 취득된 신호에 근거하여 블록마다 제어부(21)가 휘도정보를 취득한다(스텝 S411). 블록의 휘도정보는, 예를 들면 블록 내의 전체 화소의 휘도를 평균하는 것에 의해 취득될 수 있다. 또한, 휘도의 연산은 APEX (Additive System of Photographic Exposure )의 Bv값으로 환산해서 행해질 수 있다.
여기에서, 각 블록 11 ~ 79의 휘도정보를 ED11 ~ ED79이라고 표현하면, 제어부(21)는 ED11 ~ ED79에 의거하여 행방향(Y1~Y7) 및 열방향(X1~X9)으로의 사영 데이터를 산출한다. 일반적으로는, m행 × n열을 갖는 2차원 배열의 데이터로부터 행방향 및 열방향으로 가산 또는 산술 평균을 행해서 취득한 1차원 배열의 데이터로 변환하는 방법을, 2차원에서 1차원로의 사영(projection)이라고 한다. 또한, 열방향 및 행방향으로 가산(혹은 평균)한 결과로서 취측된 1차원 배열의 데이터를 사영 상 또는 투영 데이터라고 부른다. 본 실시예에 있어서는, 휘도정보 ED11∼ED79로부터 사영 데이터 Y1∼Y7 및 X1∼X9을 산술평균으로서 아래와 같이 산출한다(스텝 S412).
X1=Σ(EDx1)÷7 단, x = 1~7
X2=Σ(EDx2)÷7 단, x = 1~7
X3=Σ(EDx3)÷7 단, x = 1~7
X4=Σ(EDx4)÷7 단, x = 1~7
X5=Σ(EDx5)÷7 단, x = 1~7
X6=Σ(EDx6)÷7 단, x = 1~7
X7=Σ(EDx7)÷7 단, x = 1~7
X8=Σ(EDx8)÷7 단, x = 1~7
X9=Σ(EDx9)÷7 단, x = 1~7
Y1=Σ(ED1y)÷9 단, y = 1~9
Y2=Σ(ED2y)÷9 단, y = 1~9
Y3=Σ(ED3y)÷9 단, y = 1~9
Y4=Σ(ED4y)÷9 단, y = 1~9
Y5=Σ(ED5y)÷9 단, y = 1~9
Y6=Σ(ED6y)÷9 단, y = 1~9
Y7=Σ(ED7y)÷9 단, y = 1~9
다음에, 스텝 S32에서, 제어부(21)는, 저휘도 존을 우선한다고 판정되면 스텝 S413로 처리를 이행시키고, 고휘도 존을 우선한다고 판정되면 스텝 S423로 처리를 이행시킨다.
스텝 S413에서, 제어부(21)는, 사영 데이터 Y1∼X9의 최대값 Emax를 검출한다.
다음에, 스텝 S414에서, 제어부(21)는, 각 블록의 휘도정보 ED11∼ED79에 소정의 가중 연산을 적용하고, 피사체 휘도값 Ea를 산출한다. 도 6에 있어서, 각 블록에 대응한 소정의 가중값 wxy의 예를 나타낸다. 여기에서, x=1~7, y=1~9이다.
Ea=Σ{wxy×EDxy}÷Σwxy
도 6에 나타낸 각 영역의 소정의 가중치 wxy는 화면 중앙부가 높은 값을 갖고, 주변부가 낮은 값을 갖는 중앙 가중 평균(center-weighted average) 측광용의 웨이트(weights)의 일례이지만, 다른 웨이트를 사용해도 된다.
스텝 S415에서, 제어부(21)는, 스텝 S412에서 산출된 사영 데이터 Y1∼Y7 및 X1∼X9의 최소값 Emin을 검출한다. 그리고, 스텝 S416에서, 제어부(21)는, 사영 데이터의 최소값 Emin과 피사체 휘도값 Ea에 근거해서, 예를 들면 이하의 식에 의해 저휘도 존 우선시의 노출 보정값 α를 산출한다.
α=(Emin - Ea) × 0.5
이 노출 보정값 α는, "역광 씬 모드"와 같은 저휘도 존이 우선되는 씬에서는, 화면의 저휘도 부분에 피사체가 존재할 가능성이 높다고 하는 경험칙에 따라 노출 보정을 행하기 위한 것이다. 계수 0.5는 어디까지나 예이며, 역광시의 저휘도 피사체가 얼마나 밝게 나타나는지에 따라 최적값을 결정하면 된다.
스텝 S417에서, 제어부(21)는, 저휘도 존 우선시에 적합한 최종적인 피사체휘도값 Ee을 하기의 식에 따라 산출한다.
Ee = Ea+α
여기에서,α는 부(negative)의 값이다.
예를 들면, Ea = 7.625[Bv] 및 Emin = 5.25[Bv]이라고 하면,
Ee = Ea + α
= 7.625+(5.25 - 7.625)*0.5
= 6.4375이 된다.
즉, 피사체 휘도가 7.625에서 6.4375로 낮아지고(Ea→Ee), 표준 노출에 대응하는 Bv값이 감소함으로써 통상 보다도 더 밟은 레벨로 화상이 촬영된다(표준 노출이 오버 노출쪽으로 보정된다).
스텝 S418에서, 제어부(21)는, 산출된 피사체 휘도값 Ee에 의거하여 HDR 표준 노출에 대응하는 셔터 속도, 개구값(aperture value), 및 촬영 감도를 결정한다.
한편, 스텝 S32에서 고휘도 존을 우선한다고 판정되었을 경우, 스텝 S423에서, 제어부(21)는, 사영 데이터의 최소값 Emin을 검출한다. 그리고, 스텝 S424에서, 제어부(21)는, 스텝 S414과 같은 방법으로 피사체 휘도값 Ea를 산출한다. 스텝 S425에서, 제어부(21)는, 사영 데이터의 최대값 Emax를 검출하고, 스텝 S426에서 이하의 식에 따라 노출 보정값 a를 산출한다.
α = (Emax - Ea) × 0.5
이 노출 보정값 α는, "스포트라이트 모드"와 같은 고휘도 존이 우선되는 씬에서는, 화면 내의 고휘도 부분에 주피사체가 존재할 가능성이 높은 경험칙을 따라 노출 보정을 행하기 위한 것이다. 계수 0.5는 어디까지나 예이며, 고휘도 피사체가 얼마나 어둡게 나타나는지에 따라 최적값을 결정하면 된다.
스텝 S427에서, 제어부(21)는, 최종 피사체 휘도값 Ee를 이하의 식으로 산출한다.
Ee = Ea+α
여기에서, α는 정(positive)의 값이다.
예로서, Ea = 7.625[Bv] 및 Emax = 9[Bv]이라고 하면,
Ee = Ea+α
= 7.625+(9-7.625)*0.5
= 8.3125이 된다.
이에 따라, 피사체 휘도가 7.625에서 8.3125로 상승하고(Ea→Ee), 표준 노출에 대응하는 Bv값이 증가함으로써 통상보다도 더 어두운 레벨로 화상이 촬영된다(표준 노출이 언더 노출쪽으로 보정된다).
도 4로 되돌아가면, 스텝 S36에서, 제어부(21)는, 촬상소자(10)로 초점 검출용의 신호를 축적한다. 또한, 초점 검출용 센서(9)를 사용하여 초점 검출을 행하지 않는 이유는, 라이브 뷰 표시를 행하기 위해서 미러 업으로 연속적인 촬영을 행하고 있기 때문이다. 따라서, 촬상소자(10)로 취득된 화상신호에 근거해서, 콘트라스트 검출 방식을 이용한 초점검출을 행한다. 축적이 종료하면, 축적된 신호를 판독하면서 A/D 변환을 행하고, 초점 검출용의 화상신호로서 RAM에 격납한다.
스텝 S37에서, 제어부(21)는, 스텝 S31에서 취득된 렌즈 정보와 초점 검출용의 화상신호에 근거해서 촬영 화면의 각 영역의 초점 상태를 연산하고, 인 포커스(in-focus)되는 초점 검출 영역을 결정한다. 또한, 초점 검출 영역의 위치의 결정은 또 다른 방법으로 행해져도 되고, 예를 들면 미리 조작부(23)를 통해서 유저로부터 지정된 초점 검출 영역을 결정해도 되고, 혹은 얼굴 검출 등의 화상 인식 기술을 이용해서 인물의 얼굴에 초점 검출 영역을 설정해도 된다. 제어부(21)는, 결정한 초점 검출 영역에 있어서의 초점 상태와 렌즈 정보에 따라, 초점 검출 영역에 포커스하기 위한 렌즈 이동량을 산출하고, 렌즈 제어부(51)를 통해서 포커스 렌즈 구동부(52)를 제어하며, 포커스 렌즈를 초점 위치로 이동시킨다. 이에 따라, 교환 렌즈(2)는 초점 검출 영역 내의 피사체에 대하여 포커스된 상태가 된다. 포커스 렌즈를 구동하면, 거리 엔코더로부터의 정보가 변화하므로, 제어부(21)는 교환 렌즈(2)의 각종 렌즈 정보를 갱신한다.
스텝 S38에서, 제어부(21)는, (후술하는) HDR 촬영시의 복수회의 촬영에 사용하는 노출 조건을 연산하기 위해서, 일반적인 표준 노출보다도 저휘도를 우선하는 HDR 표준 노출의 상태에서 측광을 행한다. 이 측광은 스텝 S34와 같은 방법으로 행해진다.
상술한 제어에 의하면, 카메라는 피사체상을 표준 노출로 촬영할 수 있는 준비가 완변한 상태에 있다. 셔터 버튼이 눌러져 촬영 시작이 지시되면, 제어부(21)는 실제의 촬영을 시작한다(스텝 S39). HDR 촬영에서는, 표준 노출 촬영을 행한 후에, 언더 노출 촬영과 오버 노출 촬영을 한다. 유저의 의도에 따라 노출 보정을 행할 때는, 반드시 중간 노출이 표준 노출이라고는 할 수 없지만, 여기에서는, 편의상, 중간 노출을 표준 노출이라고 한다. 또한, 촬영 순서는 표준 노출, 언더 노출, 및 오버 노출의 순일 필요는 없고, 이 순서는 임의로 설정가능하다.
언더 노출 촬영용의 노출값과 오버 노출 촬영용의 노출값을 정밀하게 결정하기 위해서는, 표준 노출에 대해서 언더 노출 및 오버 노출로 측광을 행하여, 씬의 다이나믹 레인지를 측정할 필요가 있다. 그렇지만, 언더 노출에서의 측광과 오버 노출에서의 측광을 행하면, 촬영 시작 지시가 입력되고나서 실제로 촬영이 개시될 때까지의 릴리즈 타임 래그가 길어져버린다.
이 점에서, 본 실시예에서는, 우선해야 하는 휘도 존에 따라 촬영 지시 후에 행하는 언더 노출 혹은 오버 노출의 측광 처리 중의 한쪽만 행하는 것에 의해, 릴리즈 타임 래그를 단축한다(스텝 S40). 이하, 본 실시예의 원리에 관하여 설명한다.
도 7a에 있어서는, 다이나믹 레인지가 넓은 (휘도 분포 범위가 넓은) 씬의 휘도 히스토그램의 예를 나타낸다. 휘도의 단위는 EV다. 보통 측광에 의해 연산되는 표준 노출값으로 화상을 촬영했을 경우, 촬상소자의 다이나믹 레인지 밖의 저휘도 존 a는 블록트 업 섀도우를 포함할 것이고, 계조성은 상실될 것이다. 그렇지만, 도 5에 나타낸 저휘도 존 우선시의 노출 연산 처리에 근거하는 표준 노출로 측광했을 경우에는, 저휘도 존의 계조성이 상실되지 않는다.
제어부(21)는, HDR 표준 노출에 있어서의 측광결과(HDRBv)와, 언더 노출에 있어서의 측광결과에 근거해서 씬의 휘도 분포 정보로서 다이나믹 레인지를 산출한다(스텝 S41). 예를 들면, 도 7a에 나타낸 씬에서는, 도 7b에 나타나 있는 바와 같이, HDR 표준 노출에서의 측광결과 HDRBv와, 언더 노출에서의 측광에 의해 취득된 최대 휘도값 MaxBv에 근거해서 이하의 식으로 씬의 다이나믹 레인지 Ds를 산출한다.
Ds = MaxBV - HDRBv
이와 같이, 본 실시예에서는, 도 8a에 나타나 있는 바와 같이, 셔터 버튼을 누른 후에, 예를 들면 언더 노출과 오버 노출에서의 측광에 의해 표준 노출에서의 측광을 행할 수 없다. 본 실시예에서는, 도 8b에 나타나 있는 바와 같이, HDR 표준 노출에서의 측광에 더해, 언더 노출 혹은 오버 노출에서의 측광의, 합계 2회의 측광을 행한다. 그 때문에, 셔터 버튼이 눌러졌을 때부터 실제로 촬영이 개시될 때까지의 릴리즈 타임 래그를 단축할 수 있다. 이렇게, 본 실시예에서는, 씬의 다이나믹 레인지를 측정할 때, 저휘도 존과 고휘도 존 중, 계조성을 우선하지 않는 존에 관한 계조성이 저하할 가능성이 있다는 사실을 받아들임으로써 측광 회수를 줄여서, 릴리즈 타임 래그를 단축한다.
스텝 S42에서, 제어부(21)는, 씬의 다이나믹 레인지 Ds에 의거하여 씬에 최적인 HDR 촬영시의 노출 범위를 결정한다. 여기에서, 표준 노출을 ±O EV라고 했을 경우, +방향 및 -방향의 양쪽에서 같은 범위를 갖는 노출 범위의 촬영을 행하는 것으로 한다. 그리고, 노출 범위의 선택사항으로서, ±1 EV, ±2 EV, ±3 EV로부터 자동으로 선택하는 것으로 한다. 또한, 촬상소자의 다이나믹 레인지를 6 EV(즉, 표준 노출에 대하여 고휘도측 및 저휘도측의 각각의 다이나믹 레인지가 3 EV)이라고 한다.
이 경우, HDRBv에 근거한 HDR 표준 노출에 대하여, 언더 노출 촬영을 행할 수 있는 (블로운 아웃 하이라이트가 없는) 최대의 휘도값까지의 다이나믹 레인지 Dh는 도 9에 나타낸 바와 같다.
Dh = 4 EV (언더 노출이 표준 노출에 대하여 -1 EV일 때）
Dh = 5 EV (언더 노출이 표준 노출에 대하여 -2 EV일 때）
Dh = 6 EV (언더 노출이 표준 노출에 대하여 -3 EV일 때)
그리고, 제어부(21)는, 씬의 HDR 촬영에 최적인 노출 범위를, Dh가 Ds 이상이 되는, 즉, Dh≥Ds가 되는 최소의 Dh에 대응하는 노출 범위를 결정한다. 즉, 이하의 결정을 행한다.
3 EV < Ds ≤ 4 EV → ±1 EV
4 EV < Ds ≤ 5 EV → ±2 EV
5 EV < Ds ≤ 6 EV → ±3 EV
6 EV < Ds → ±3 EV
도 9의 씬 1과 같은 경우에서는, Ds가 6 EV보다도 크기 때문에 ±3 EV로 촬영하는 것이 바람직하다. 씬 2와 같은 경우에서는, 5 EV < DS ≤ 6 EV이기 때문에 ±3 EV로 촬영하는 것이 바람직하다. 씬 3과 같은 경우에서는, 3 EV < Ds ≤ 4 EV이기 때문에 ±1 EV로 촬영하는 것이 바람직하다.
또한, Ds ≤ 3 EV가 되는 경우에서는, 씬의 다이나믹 레인지가 좁기 때문에, HDR 촬영을 행할 필요가 없다.
한편, 고휘도 존을 우선하는 경우에도, 기본적으로는 저휘도 존을 우선하는 경우와 마찬가지로 노출 범위를 결정하면 된다. 고휘도 존을 우선하는 경우에는, HDR 표준 노출에 의한 측광으로 씬의 고휘도 존이 커버되므로, 스텝 S40에서는 저휘도 존을 측광하기 위해서, 오버 노출에서의 측광을 행한다. 그리고, 스텝 S41에서, 제어부(21)는, HDR 표준 노출에서의 측광결과 HDRBv와 오버 노출에서의 측광으로 취득된 최소 휘도값 MinBv에 근거해서, 씬의 다이나믹 레인지 Ds를 이하의 식에 따라서 산출한다.
DS = MinBv - HDRBv
씬의 다이나믹 레인지 Ds에 의거해서 노출 범위를 결정하는 방법은, 저휘도 존 우선시와 동일해도 된다.
스텝 S40에서 스텝 S42까지의 처리를, 촬영 시작 지시(셔터 버튼 누름)에 응답해서 행함으로써, HDR 촬영으로 행하는 복수회의 촬영의 촬영 노출을 결정한다. 스텝 S40에서 S42까지의 처리에 필요한 시간은, 릴리즈 타임 래그이다.
스텝 S43에서는, 제어부(21)는, 스텝 S35에서 결정한 촬영 노출과, 스텝 S42에서 결정한 노출 범위에 근거해 실제의 촬영(표준 노출, 언더 노출, 오버 노출에서의 촬영)을 행한다.
스텝 S43에 있어서의 실제의 촬영 처리의 상세를, 도 10의 플로차트를 사용하여 설명한다. 우선, 제어부(21)는, 스텝 S35에서 결정한 표준 노출에 대응하는 셔터 속도, 개구값, 및 촬영 감도로 촬영을 행한다(스텝 S511). 그리고, 제어부(21)는, 촬상소자(10)에 축적된 신호를 판독하면서 A/D 변환하고, 표준 노출의 화상신호로서 RAM에 격납한다(스텝 S512). 또한, 제어부(21)는, 언더 노출에서의 다음 촬영에 있어서 스텝 S42에서 결정한 노출 범위를 실현하기 위해서, 셔터 속도의 설정을 노출 범위에 따라 고속으로 행한다.
스텝 S513에서, 제어부(21)는, 언더 노출에서의 촬영을 행한다. 여기에서, 개구값 및 촬영 감도는 스텝 S35에서 결정한 값으로 하고, 제어부(21)는 셔터 속도를 스텝 S42에서 결정한 노출 범위에 따라 고속으로 설정해서 촬영을 행한다.
그리고, 제어부(21)는, 촬상소자(10)에 축적된 신호를 판독하면서 A/D 변환하고, 그 후에 언더 노출의 화상신호로서 RAM에 격납한다(스텝 S514). 또한, 제어부(21)는, 오버 노출에서의 다음 촬영에 있어서 스텝 S42에서 결정한 노출 범위를 실현하기 위해서, 스텝 S35에서 결정한 셔터 속도의 설정을, 노출 범위에 따라 저속으로 설정한다.
스텝 S515에서, 제어부(21)는, 오버 노출에서의 촬영을 행한다. 여기에서, 개구값 및 촬영 감도는 스텝 S35에서 결정한 값으로 하고, 제어부(21)는, 셔터 속도를 스텝 S42에서 결정한 노출 범위에 따라 저속으로 설정해서 촬영을 행한다.
그리고, 제어부(21)는, 촬상소자(10)에 축적된 신호를 판독하면서 A/D 변환하고, 오버 노출의 화상신호로서 RAM에 격납한다(스텝 S516). 또한, 제어부(21)는 셔터 속도의 설정을, 스텝 S35에서 설정한 값으로 되돌린다.
또한, 본 실시예에서는, 노출 범위를 실현하기 위해서, 표준 노출의 조건으로부터 셔터 속도를 변경하는 경우를 예시했지만, 촬영 감도를 변경해서 실현해도 된다. 다만, 촬영 후의 합성 처리에서는, 각 화상의 노출을 디지털 게인과 동등하게 하는 처리를 행하기 때문에, 언더 노출에 있어서의 고속으로 촬영한 화상의 노이즈가 게인의 적용으로 인해 증폭되기 때문에, 언더 노출에서의 촬영시에는 촬영 감도를 저하시켜서, 게인 적용 전의 화상의 노이즈를 줄여도 된다. 또한, 개구를 변경하는 것도 가능하지만, 피사계 심도가 변화하지 않는 범위에서 변경을 행하는 것이 가능한 경우에만 개구를 변경해도 된다.
도 4로 되돌아가서, 스텝 S44에서, 제어부(21)는, 신호 처리 회로(25)를 사용하여 실제의 촬영에 사용된 노출이 표준 노출, 언더 노출, 및 오버 노출인 3장의 화상을 현상하고, 하이 다이나믹 레인지 합성을 행한다(스텝 S44). HDR 합성의 방법으로서는, 표준 노출, 언더 노출, 및 오버 노출의 화상을 현상한 후의 각 노출이 매치하도록 각기 다른 감마로 감마 변환을 행해서 표준 노출, 언더 노출, 및 오버 노출의 화상을 현상하고 그 후에 언더 노출 화상의 고휘도부, 표준 노출 화상의 중간조(midtone)부, 및 오버 노출 화상의 저휘도부를 사용해서 합성을 행하는 방법이 생각된다. 그 밖에도, 베이어(Bayer)의 단계에서 합성해서 다이나믹 레인지가 넓은 화상을 생성하고, 톤 매핑을 행하며, 화상을 원하는 출력의 다이나믹 레인지에 압축하고나서 현상하는 방법을 생각할 수 있지만, 어느 쪽의 방법이든 사용해도 개의치 않는다. 스텝 S44의 처리의 상세를, 도 11에 나타낸 플로차트를 사용해서 간단하게 설명한다.
교환 렌즈(2)가 결상하는 피사체상은, 촬상소자(10)에 의해 전기신호로 변환된다. 본 실시예에 있어서, 촬상소자(10)는, 일반적인 원색 컬러 필터를 구비하는 싱글 패널 컬러 촬상소자이다. 원색 컬러 필터는, 각각 650nm, 550nm, 및 450nm 근방에 투과 주파장대를 갖는 3종류의 색 필터로 구성되고, 각 색 필터를 투과한 광속으로부터, R(적색), G(녹색), B(청색)의 각 밴드에 대응하는 색 플레인(plain) 화상을 취득한다. 싱글 패널 컬러 촬상소자에서는, 3색의 색 필터가 특정의 배치로 배열되고, 각 화소는 단일의 색 플레인의 휘도만 취득할 수 있다. 이 때문에, 촬상소자로부터 색 모자이크 화상이 출력된다.
스텝 S521에서, 신호 처리 회로(25)는 화이트 밸런스 처리를 행한다. 좀더 구체적으로는, 화상의 백색 영역에서의 R, G, B가 같은 값을 갖도록 화이트 밸런스 게인을 산출하여, 화상에 적용한다. 스텝 S522에서, 신호 처리 회로(25)는, 색 모자이크 화상을 보간해서, 모든 화소가 R, G, B의 색 정보를 갖는 컬러 화상을 생성한다. 한층 더, 신호 처리 회로(25)는, 생성한 컬러 화상에 대하여, 매트릭스 변환(스텝 S523) 및 감마 변환(스텝 S524) 처리를 각각 적용한다. 그 후에, 신호 처리 회로(25)는 화상의 외관을 개선하기 위한 처리(색조 조절 처리)를 컬러 화상에 대하여 적용한다. 색조 조절 처리의 예는, 채도 강조, 색상 보정, 에지 강조 등의 화상보정이다.
각기 다른 노출로 촬영한 화상을 합성해서 1장의 하이 다이나믹 레인지 화상(HDR 화상)을 생성할는 때는, 각 화상에 대한 표준 노출 부근의 신호를 사용해서 고화질의 HDR 화상을 얻기 위해서, 화상에 게인을 적용하여 휘도 레벨을 화상들 사이에서 동등하게 할 필요가 있다. 블로운 아웃 하이라이트와 블록트 업 섀도우가 나타나지 않도록 게인을 설정할 필요가 있다.
또한, 스텝 S524에서 행하는 감마 변환에서 사용하는 감마 커브의 입출력 특성(입출력 특성)이, 광량비로부터 산출되는 게인을 적용했을 때에 같아지도록 기기를 설계한다. 표준 노출 화상에 적용된 게인을 1배라고 했을 때, 노출 범위가 ±3 EV인 경우에는, 언더 노출의 화상에 대하여 8배의 게인이 적용되고, 오버 노출의 화상에 대하여 1/8의 게인이 적용된다. 이러한 게인이 적용된 후의 감마 커브가 가능한 한 동등하게 되도록 기기를 설계한다. 이렇게 함으로써, 다음에, 휘도 존에 따라 합성에 사용하는 화상을 전환할 때에, 경계를 매끄럽게 할 수 있다.
제어부(21)는, 이상의 화상 형성 처리가 적용된 각 화상을 합성하기 위해서, 화상들의 위치를 얼라인(위치맞춤)한다(스텝 S526). 얼라인먼트 방법에는 제한은 없지만, 예를 들면 이하의 방법을 사용할 수 있다. 위치의 기준이라고 하는 화상(예를 들면, 최초에 촬영한 화상)의 화소값(휘도)과, 다른 화상의 화소값(휘도)의 차의 절대값의 총 합계(SAD：Sum of Absolute Difference)가 최소화되도록 하는 이동량과 이동 방향을 취득한다. 그리고, 이 이동량과 이동 방향에 대응한 아핀(affine) 변환을 다른 화상에 적용한다. 제어부(21)는, 위치의 기준이라고 하는 화상이 언더 노출 화상인 경우에, 위치적으로 얼라인된 표준 노출 화상 및 오버 노출 화상을 사용해서 휘도별 합성 처리를 행하고, HDR 화상을 생성한다(스텝 S527). 본 실시예에 있어서, 각기 다른 노출로 촬영된 화상을 합성해서 1장의 HDR 화상을 생성하는 방법에 특히 제한은 없고, 공지의 임의의 방법을 채용하는 것이 가능하기 때문에 그 상세에 관한 설명은 생략한다. 제어부(21)는, 생성한 HDR 화상을 필요에 따라 신호 처리 회로(25)로 JPEG 방식 등에 의해 압축(스텝 S528)하고, 그 결과의 화상을 기억부(26)에 기록한다(스텝 S529).
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 하이 다이나믹 레인지(HDR) 촬영시에, 고휘도 존의 계조성을 우선할 것인지 저휘도 존의 계조성을 우선할 것인지를 결정한다. 그리고, 고휘도 존을 우선해야 하는 경우에는, 일반적인 표준 노출보다도 언더 노출측에서 더 보정되고, 저휘도 존을 우선해야 하는 경우에는, 일반적인 표준 노출보다도 오버 노출측에서 더 보정되는, HDR 촬영용의 표준 노출을 산출한다. 한층 더, 실제의 촬영시의 노출 범위을 결정하기 위한 측광(씬의 다이나믹 레인지 측정을 위한 측광)을, HDR 촬영용의 표준 노출에 더해, 고휘도 존을 우선해야 하면 오버 노출로 행하고, 저휘도 존을 우선해야 하면 언더 노출로 행한다. 그 때문에, 그 측광 회수를 종래기술에 비해서 1회 절감할 수 있고, 릴리즈 타임 래그를 단축하는 것이 가능해진다. 한층 더, 실제의 측광결과를 사용해서 노출 범위를 결정하기 때문에, 우선해야 하는 휘도 존에 있어서의 계조성을 확보하기 위한 노출 범위를 정밀하게 결정할 수 있다.
(제2의 실시예)
다음에, 본 발명의 제2의 실시예에 관하여 설명한다. 제1의 실시예에서는, 우선해야 하는 휘도 존을, 설정된 촬영 모드에 따라 결정하였다. 또한, 우선해야 하는 휘도 존은, 저휘도 존과 고휘도 존 사이에서 양자 택일이었다. 이에 대하여, 이하에 설명하는 제2의 실시예에서는 씬 해석을 행하여, 역광 상태와 스포트라이트 상태를 판정한다는 점과 우선해야 하는 4개의 휘도 존, 즉 저휘도, 저중(mid-low) 휘도, 고중(mid-high) 휘도, 및 고휘도가 있다는 점에서 제1의 실시예와 다르다.
도 12a 및 12b는, 본 실시예에 따른 화상처리장치의 일례로서의 교환식 렌즈 디지털 카메라의 동작을 설명하기 위한 플로차트다. 또한, 본 실시예의 카메라는 제1의 실시예에서 설명한 카메라와 동일한 구성을 갖는 것으로 한다. 또한, 도 12a 및 12b에 있어서, 제1의 실시예에서 설명한 것과 동일한 처리에 대해서는, 제1의 실시예에서 설명한 플로차트와 같은 참조 부호를 부착하고, 중복하는 설명은 생략한다.
스텝 S31, S33, S34의 처리는 제1의 실시예에서 설명한 것과 같다. 스텝 S50에서, 제어부(21)는, 우선해야 하는 휘도 존을 설치하지 않는 일반적인 표준 노출 연산을 행한다. 표준 노출 연산을 행하기 위해서, 피사체 휘도값 Ee를 (이전에 제1의 실시예에서 설명한) 이하의 식으로 취득한다.
Ee=Σ{wxy×EDxy}÷Σwxy
그 다음, 제어부(21)는, 피사체 휘도값 Ee에 의거하여 HDR 표준 노출에 대응하는 셔터 속도, 개구값, 및 촬영 감도를 결정해 노출을 제어한다. 스텝 S36 및 S37의 처리는 제1의 실시예에서 설명한 것과 같다.
다음에, 스텝 S51에서, 제어부(21)는, 스텝 S34에서 판독한 측광용의 화상신호에 대해서, 씬 해석을 적용한다. 이 씬 해석 처리에 대해서, 도 13의 플로차트를 사용하여 설명한다. 여기에서는, 씬 해석 처리에 의해, 역광 씬이나 스포트라이트 씬과 같은, 화면의 중앙부와 주변부와의 휘도의 차가 큰 씬을 판별한다.
그러한 씬을 판별하기 위해서, 제어부(21)는, 스텝 S34에서 판독한 측광용의 화상 신호를, 도 2b와 같이 화각(촬영 시야)의 중심영역(도면 중, 그레이 블록으로 구성된 영역)과 주변영역(도면 중의 흰색 블록으로 구성된 영역)의 2개의 영역으로 분할한다. 그리고, 제어부(21)는, 중심영역과 주변영역에서 각각 휘도 히스토그램을 산출한다(스텝 S541, S542).
도 14에는 중심영역과 주변영역의 휘도 히스토그램의 예를 나타낸다. 실선이 중앙영역의 휘도 히스토그램이고, 점선이 주변영역의 휘도 히스토그램이다. 제어부(21)는 한층 더 산출한 휘도 히스토그램에 근거해서 중심영역의 평균휘도 AveY_Center와 주변영역의 평균휘도 AveY_Around을 각각 산출한다(스텝 S543, 스텝 S544). 그리고, 제어부(21)는, 상술한 저휘도, 저중 휘도, 고중 휘도, 고휘도의 영역의 임계값(Th1~Th4)과, 중심영역의 평균휘도 AveY_Center와 주변영역의 평균휘도AveY_Around와의 대소관계를 이용해서 우선해야 하는 휘도 존을 결정한다.
또한, 휘도범위에 있어서 우선해야 하는 휘도 존을 규정하기 위한 임계값 Th1∼Th4을, 미리 통계적으로 결정해 둘 수 있다. 도 14에서는, 임계값 Th1~Th4, 중심영역의 평균휘도 AveY_Center, 및 주변영역의 평균휘도 AveY_Around의 예와, 그것의 대소관계의 예를 나타낸다.
본 실시예에 있어서, 제어부(21)는 아래와 같이 우선해야 하는 휘도 존을 결정한다.
AveY_Center<Th1, 및 Th4<AveY_Around → 저휘도 존 우선
Th1<AveY_Center<Th2, 및 Th3<AveY_Around<Th4 → 저중 휘도 존 우선
Th1<AveY_Around<Th2, 및 Th3<AveY_Center<Th4 → 고중 휘도 존 우선
AveY_Around<Th1, 및 Th4<AveY_Cente → 고휘도 존 우선
이와 같이, 역광 씬이나 스포트라이트 씬과 같은, 화면의 중앙부와 주변부와의 휘도의 차가 큰 씬을 판별하기 위한 씬 해석은, 씬의 콘트라스트 상태의 해석이다. 역광 씬이나 스포트라이트 씬으로 대표되는, 다이나믹 레인지가 넓은 씬은, 명암차가 큰 고콘트라스트 씬이다. 도 14에 나타낸 4개의 케이스 중, 케이스 1 및 케이스 4는, 콘트라스트가 상당히 높은 씬에 해당하고, 전형적인 역광 씬과 스포트라이트 씬은 케이스 1과 케이스 4에 해당할 것이다. 케이스 2 및 케이스 3은 케이스 1이나 케이스 4 만큼 높지 않지만 비교적 콘트라스트가 높은 씬이다.
스텝 S51에 있어서의 씬 해석 처리의 결과, 제어부(21)는 저휘도 존 또는 저중 휘도 존을 우선한다고 결정했을 경우에는 처리를 스텝 S52로 이행시키고, 또는 고휘도 존 또는 고중 휘도 존을 우선한다고 결정했을 경우에는 처리를 스텝 S62로 이행시킨다.
스텝 S52에서, 제어부(21)는, 도 4에 있어서의 스텝 S411~S418과 같은 방법으로, 저휘도 존 우선시의 HDR 표준 노출을 결정한다. 또한, 스텝 S62에서, 제어부(21)는, 도 4에 있어서의 스텝 S411, S412, S423~S427 및 S418의 순서에 의해, 제1의 실시예와 마찬가지로 고휘도 존 우선시의 HDR 표준 노출을 결정한다.
그 후의, 스텝 S53 ~ S57 및 스텝 S63∼S67의 처리는, 언더 노출과 오버 노출이 고정되어 있는 것을 제외하고, 도 4에 있어서의 스텝 S38~S42와 같다.
그러면, 제어부(21)는, 스텝 S58 및 S68에서, 우선해야 하는 휘도 존에 따라 처리를 분기한다. 구체적으로는, 제어부(21)는, 저휘도 존 혹은 고휘도 존을 우선하는 경우에는, 제1의 실시예와 같은 처리인 스텝 S43로 즉시 처리를 이행시키고, 이후에는 제1의 실시예와 마찬가지로 처리를 행한다. 또한, 저중 휘도 존을 우선하는 경우에는 처리를 스텝 S59로 이행시키고, 고중 휘도 존을 우선하는 경우에는 처리를 스텝 S69로 이행시킨다.
스텝 S59에 있어서, 제어부(21)는, 저휘도 존 우선시의 HDR 표준 노출을, 저중 휘도 존용으로 보정한다. 이 보정은, 예를 들면 도 15에 나타나 있는 바와 같이 저휘도 존 우선시의 HDRBv에 근거한 HDR 표준 노출을, 고휘도측으로 소정량 시프트하도록 행해지는 것이면 된다. 시프트량은, 저휘도 존과 저중 휘도 존의 범위에 따라 미리 설정될 수 있다.
이렇게, 저휘도 존과 저중 휘도 존에 따라 저휘도 존 우선시의 HDRBv에 의거하여 HDR 표준 노출을 보정해서 사용함으로써, 저중 휘도 존의 계조성을 우선하는 HDR 촬영 및 HDR 화상의 생성을 실현할 수 있다. 또, 저휘도 존 우선용의 표준 노출보다도 현상의 단계에서 감마 처리의 S/N 악화의 요인이 되는 디지털 게인의 증대량이 적기 때문에, 화질 열화가 적다고 하는 이점도 있다.
스텝 S69에 있어서, 제어부(21)는, 고휘도 존 우선시의 HDR 촬영용 표준 노출 조건을, 고중 휘도 존용으로 보정한다. 보정방법은 스텝 S59의 것과 같은 것이면 되고, 고휘도 존 우선시의 HDRBv에 의거해서 HDR 표준 노출을, 저휘도측으로 소정량 쉬프트하는 것이면 된다.
스텝 S59 및 S69에서, 저중 휘도 존 우선시 및 고중 휘도 존 우선시의 HDR 촬영용 표준 노출을 결정하면, 제어부(21)는 처리를 스텝 S43로 이행시키고, 이후에는 제1의 실시예와 마찬가지로 처리를 행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 제1의 실시예의 효과뿐 아니라, 우선해야 하는 휘도 존을 씬 해석을 이용해서 판정함으로써, 씬에 따라 자동적으로 또 최적으로 하이 다이나믹 레인지 촬영용의 노출 조건을 설정하는 것이 가능해진다. 또한, 우선할 수 있는 휘도 존의 수를 제1의 실시예보다도 많게 한 것에 의해, 하이 다이나믹 레인지 촬영용의 노출 조건을 씬에 한층 적합한 값으로 설정할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 4개의 휘도 존을 사용했지만, 휘도 존의 수에 제한은 없고, 5이상을 사용해도 되고, 3개를 사용해도 된다.
그 외의 실시예
본 발명의 국면들은, 상술한 실시 예(들)의 기능들을 행하도록 메모리 디바이스 상에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터(또는 CPU 혹은 MPU와 같은 디바이스)에 의해서도 실현될 수 있고, 또 예를 들면 상술한 실시 예의 기능을 행하도록 메모리 디바이스 상에 기록된 프로그램을 판독 및 실행함으로써 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 행해지는 방법의 스텝들에 의해 실현될 수 있다. 이 목적을 위해서, 이 프로그램을, 예를 들면 메모리 디바이스(예를 들면, 컴퓨터 판독가능한 매체)로서 기능을 하는 다양한 형태의 기록매체로부터 또는 네트워크를 통해서 컴퓨터에 제공한다.
본 발명은 예시적인 실시 예를 참조하면서 설명되었지만, 본 발명은 이 개시된 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 이하의 특허청구범위의 범주는 모든 변형 및 균등구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 하이 다이나믹 레인지(HDR) 화상을 생성하기 위한 복수의 화상을 촬영하는 하이 다이나믹 레인지 촬영이 가능한 촬상장치로서,
    촬상수단과,
    상기 촬상수단에 의해 취득된 화상의 피사체 휘도에 근거한 표준 노출을 오버 노출 혹은 언더 노출측으로 보정해서 하이 다이나믹 레인지 촬영용의 표준 노출인 HDR 표준 노출을 산출하는 표준 노출 산출수단과,
    상기 HDR 표준 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제1의 휘도정보에 근거해서, 또 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제2의 휘도정보에 근거해서, 씬의 다이나믹 레인지를 산출하는 다이나믹 레인지 산출수단과,
    상기 다이나믹 레인지 산출수단에 의해 산출되는 상기 씬의 다이나믹 레인지 에 근거해서, 하이 다이나믹 레인지 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 노출 범위를 결정하는 결정수단을 구비하고,
    상기 표준 노출은 상기 노출과 상기 HDR 표준 노출 사이에 존재하고,
    상기 제2의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 지시가 주어진 후에 취득되는, 촬상장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이나믹 레인지 산출수단은, 촬영 시작 지시에 응답해서 다이나믹 레인지의 산출을 행하는, 촬상장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하이 다이나믹 레인지 촬영에 있어서 우선하는 휘도 존을 판정하는 판정수단을 더 구비하고,
    상기 표준 노출 산출수단은, 상기 우선하는 휘도 존이 저휘도 존이면 상기 표준 노출을 오버 노출측으로 보정해서 상기 HDR 표준 노출을 산출하고, 상기 우선하는 휘도 존이 고휘도 존이면 상기 표준 노출을 언더 노출측으로 보정해서 상기 HDR 표준 노출을 산출하며,
    상기 다이나믹 레인지 산출수단은, 상기 우선하는 휘도 존이 저휘도 존이면 상기 HDR 표준 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 휘도정보에 근거해서, 또 상기 HDR 표준 노출에 대하여 언더 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 휘도정보에 근거해서, 상기 씬의 다이나믹 레인지를 산출하고, 상기 우선하는 휘도 존이 고휘도 존이면 상기 HDR 표준 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 휘도정보에 근거해서, 또 상기 HDR 표준 노출에 대하여 오버 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 휘도정보에 근거해서, 상기 씬의 다이나믹 레인지를 산출하는, 촬상장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 판정수단은, 상기 촬상장치에서 설정된 씬 모드의 종류에 따라 상기 우선하는 휘도 존을 판정하는, 촬상장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 판정수단은, 촬영으로 취득된 화상의 휘도정보에 근거하는 씬 해석을 이용해서 상기 우선하는 휘도 존을 판정하는, 촬상장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 판정수단은, 상기 화상의 중심영역과 주변영역과의 휘도의 차에 근거해서 상기 씬 해석을 행하는, 촬상장치.
  7. 청구항 1에 따른 촬상장치를 내장 혹은 접속한 전자기기.
  8. 합성 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 촬영을 행하는 촬상장치로서,
    촬상수단과,
    상기 촬상수단에 의해 취득된 화상의 피사체 휘도에 근거하는 제1의 노출을 산출하는 노출산출수단과,
    상기 제1의 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제1의 휘도정보에 근거해서, 또 상기 제1의 노출과 다른 제2의 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제2의 휘도정보에 근거해서, 씬의 휘도 분포 정보를 산출하는 휘도 분포 정보 산출수단과,
    상기 씬의 휘도 분포 정보에 의거하여, 합성 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 노출 범위를 결정하는 결정수단을 구비하고,
    상기 제2의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 지시가 주어진 후에 취득되는, 촬상장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    합성 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 촬영에 있어서 우선하는 휘도 존을 판정하는 판정수단을 더 구비하고,
    상기 노출산출수단은, 상기 우선하는 휘도 존에 따라 상기 제1의 노출을 산출하는, 촬상장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 판정수단은, 상기 촬상장치에서 설정된 씬 모드의 종류에 따라 상기 우선하는 휘도 존을 판정하는, 촬상장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 판정수단은, 촬영에 의해 촬영된 화상의 휘도정보에 근거하는 씬 해석을 이용해서 상기 우선하는 휘도 존을 판정하는, 촬상장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 판정수단은, 상기 화상의 중심영역과 주변영역과의 휘도의 차에 근거해서 상기 씬 해석을 행하는, 촬상장치.
  15. 청구항 8에 따른 촬상장치를 내장 혹은 접속한 전자기기.
  16. 하이 다이나믹 레인지 화상을 생성하기 위한 복수의 화상을 촬영하는 하이 다이나믹 레인지 촬영이 가능한 촬상소자를 갖는 촬상장치의 제어방법으로서,
    상기 촬상소자에 의해 취득된 화상의 피사체 휘도에 근거하는 표준 노출을 오버 노출 혹은 언더 노출측으로 보정해서, 하이 다이나믹 레인지 촬영용의 표준 노출인 HDR 표준 노출을 산출하는 단계와,
    상기 HDR 표준 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제1의 휘도정보에 근거해서, 또 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제2의 휘도정보에 근거해서, 씬의 다이나믹 레인지를 산출하는 단계와,
    상기 씬의 다이나믹 레인지에 근거해서 하이 다이나믹 레인지 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 노출 범위를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 표준 노출은 상기 노출과 상기 HDR 표준 노출 사이에 존재하고,
    상기 제2의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 지시가 주어진 후에 취득되는, 촬상장치의 제어방법.
  17. 합성 화상을 생성하기 위한 복수의 화상을 촬영하는 것이 가능하며 촬상소자를 갖는, 촬상장치의 제어방법으로서,
    상기 촬상소자에 의해 취득된 화상의 피사체 휘도에 근거하는 제1의 노출을 산출하는 단계와,
    상기 제1의 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제1의 휘도정보에 근거해서, 또 상기 제1의 노출과 다른 제2의 노출로 촬영한 화상으로부터 취득된 제2의 휘도정보에 근거해서, 씬의 휘도 분포 정보를 산출하는 단계와,
    상기 씬의 휘도 분포 정보에 근거해서 합성 화상을 생성하기 위한 복수의 화상의 노출 범위를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제2의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 지시가 주어진 후에 취득되는, 촬상장치의 제어방법.
  18. 촬상장치에 포함된 컴퓨터에, 청구항 16에 따른 촬상장치의 제어방법의 각 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기억하는 컴퓨터 판독가능한 기억매체.
  19. 촬상장치에 포함된 컴퓨터에, 청구항 17에 따른 촬상장치의 제어방법의 각 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기억하는 컴퓨터 판독가능한 기억매체.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 상기 지시가 주어지기 전에 취득되는, 촬상장치.
  21. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1의 휘도정보는 촬영을 시작하기 위한 상기 지시가 주어지기 전에 취득되는, 촬상장치.
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