撮像装置および撮像制御方法
【課題】被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像により撮像手段のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる撮像装置の技術を提供する。
【解決手段】撮像装置では、例えば輝度ヒストグラムＨＧに基づき得られる最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminから被写体の輝度差を検出する。次に、この輝度差に係数ｋ（例えば０.５）を乗算して得られる露光段差ΔＢを有した明部基準の露出制御値Ｂudrと暗部基準の露出制御値Ｂovrとを通常撮影時(１回の撮像であった場合)の適正露出値Ｂcntを挟んで設定する。そして、各露出制御値Ｂudr、Ｂovrに設定された２回の撮像を行い、撮像素子で得られた２枚の画像から抽出される画像部分を合成して合成画像を生成する。これにより、被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる。
【解決手段】撮像装置では、例えば輝度ヒストグラムＨＧに基づき得られる最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminから被写体の輝度差を検出する。次に、この輝度差に係数ｋ（例えば０.５）を乗算して得られる露光段差ΔＢを有した明部基準の露出制御値Ｂudrと暗部基準の露出制御値Ｂovrとを通常撮影時(１回の撮像であった場合)の適正露出値Ｂcntを挟んで設定する。そして、各露出制御値Ｂudr、Ｂovrに設定された２回の撮像を行い、撮像素子で得られた２枚の画像から抽出される画像部分を合成して合成画像を生成する。これにより、被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段を備えた撮像装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの撮像装置において、明暗の差が大きいシーンの撮影（逆光撮影や屋内外同時撮影）を行う場合には、撮像素子のダイナミックレンジ不足に起因し、露出制御を行っても明るい部分が飽和して白トビが発生し、暗い部分で黒つぶれが生じることがある。
【０００３】
このような不具合を改善する技術として、異なる露光時間が設定された２回の撮像で得られる長時間露光画像と短時間露光画像とを合成しダイナミックレンジが拡張された合成画像を生成する撮像装置が例えば特許文献１に開示されている。この撮像装置では、合成画像の輝度ヒストグラムから白トビを検出し、この白トビが発生しないように短時間露光時間を決定することで白トビが抑えられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の撮像装置においては、短時間露光時間の自動調整が行われるものの、撮影シーンにおける明暗の差を適切に反映したものとも限らない。例えば、被写体の輝度差(最大輝度・最小輝度の差)を把握し、この輝度差に応じて異なる露光時間（露出制御値）を設定するようにすれば、撮像素子(撮像手段)のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像により撮像手段のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる撮像装置の技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面は、撮像装置であって、絞り機構を有する撮影光学系を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段と、所定の測光範囲を測光して前記被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、前記輝度情報取得手段で取得される高輝度情報と低輝度情報とに基づき、前記被写体に係る輝度差を検出する検出手段と、前記検出手段で検出される輝度差に所定の係数ｋ(ただし０＜ｋ＜１)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定し、前記撮像手段を用いて前記露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行う撮像制御手段と、前記複数回の撮像により前記撮像手段で得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、合成画像を生成する画像合成手段とを備えており、前記露出制御値の範囲内には、前記複数回の撮像が１回の撮像であった場合に当該１回の撮影で設定される１の露出制御値が含まれる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被写体に係る輝度差を検出し、この輝度差に所定の係数ｋ(ただし０＜ｋ＜１)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定する。そして、撮像手段を用いて露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行い、複数回の撮像によって得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成して合成画像を生成する。ここで、露出制御値の範囲内には、上記の複数回の撮像が１回の撮像であった場合に当該１回の撮影で設定される１の露出制御値が含まれる。その結果、被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像により撮像手段のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置の外観構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の撮像装置の外観構成を示す図である。
【図３】撮像装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】測光素子の構成を説明するための図である。
【図５】プログラム線図の一例を示す図である。
【図６】画像合成によるダイナミックレンジの拡張を説明するための図である。
【図７】異なる露出制御値の設定手法について説明するための図である。
【図８】第１実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の第７実施形態に係る撮像装置における測光素子の構成を説明するための図である。
【図１５】各測光セルからの電荷出力を処理する処理回路を示す図である。
【図１６】測光限界輝度以上の測光セル数とブレンド率との関係を示すグラフである。
【図１７】第７実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第８実施形態に係る撮像装置における、撮影シーンの絶対輝度と重み付け演算に用いる係数との関係を示すグラフである。
【図１９】第８実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
［撮像装置の要部構成］
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａの外観構成を示す図である。ここで、図１は、撮像装置１Ａの正面外観図であり、図２は、撮像装置１Ａの背面外観図である。この撮像装置１Ａは、レンズ交換式一眼レフレックスタイプのデジタルカメラとして構成されている。
【００１１】
図１に示すように、撮像装置１Ａは、カメラ本体部（カメラボディ）２を備えている。このカメラ本体部２に対して、交換式の撮影レンズユニットである交換レンズ３が着脱可能である。
【００１２】
交換レンズ３は、主として、鏡胴３６ならびに鏡胴３６の内部に設けられるレンズ群３７(図３参照)及び絞り３８(図３参照)等によって構成される。撮影光学系として働くレンズ群３７には、光軸方向に移動することによって焦点位置を変更するフォーカスレンズ等が含まれている。
【００１３】
カメラ本体部２は、交換レンズ３が装着される円環状のマウント部Ｍｔを正面略中央に備え、交換レンズ３を着脱するための着脱ボタン８９を円環状のマウント部Ｍｔ付近に備えている。
【００１４】
また、カメラ本体部２は、その正面左上部に露出モード設定ダイヤル８２を備え、その正面右上部に制御値設定ダイヤル８６を備えている。露出モード設定ダイヤル８２を操作することによって、後述する「プログラム露出モード」や「絞り優先モード」、「シャッタースピード優先モード」、「マニュアル露出モード」、「シーンセレクタモード」などの選択を行うことが可能である。また、制御値設定ダイヤル８６を操作することによれば、露出モードなどにおける制御値を設定することが可能である。例えば制御値設定ダイアル８６により、ユーザの操作入力に基づいて絞り３８に係る絞り値や撮像素子５（図３参照）に係るシャッタースピード(露光時間)が指定できる。
【００１５】
また、カメラ本体部２は、正面左端部に撮影者が把持するためのグリップ部１４を備えている。グリップ部１４の上面には露光開始を指示するためのレリーズボタン１１が設けられており、グリップ部１４の内部には電池収納室とカード収納室とが設けられている。電池収納室にはカメラの電源として、例えばニッケル水素充電池等の二次電池や、アルカリ乾電池等の一次電池などが収納され、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するためのメモリカード９０（図３参照）が着脱可能に収納されるようになっている。
【００１６】
レリーズボタン１１は、半押し状態（Ｓ１状態）と全押し状態（Ｓ２状態）との２つの状態を検出可能な２段階検出ボタンである。レリーズボタン１１が半押しされＳ１状態になると、被写体に関する記録用静止画像（本撮影画像）を取得するための準備動作（例えば、ＡＦ制御動作およびＡＥ制御動作等）が行われる。また、レリーズボタン１１がさらに押し込まれてＳ２状態になると、当該本撮影画像の撮影動作（撮像素子５(図３)を用いて被写体像（被写体の光像）に関する露光動作を行い、その露光動作によって得られた画像信号に所定の画像処理を施す一連の動作）が行われる。
【００１７】
図２において、カメラ本体部２の背面略中央上部には、ファインダ窓(接眼窓)１０が設けられている。撮影者は、ファインダ窓１０を覗くことによって、交換レンズ３から導かれた被写体の光像を視認して構図決定を行うことができる。
【００１８】
図２において、カメラ本体部２の背面の略中央には、背面モニタ１２が設けられている。背面モニタ１２は、例えばカラー液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)として構成され、撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示したり、再生モードにおいてメモリカード９０に記録された撮影画像を再生表示したりすることができる。また、背面モニタ１２においては、撮像素子５で撮像される被写体をユーザが視認できるように、本撮影（画像記録用の撮影）前に撮像素子５で順次に生成される画像信号に基づき被写体を動画的態様で表示するライブビュー表示（プレビュー表示）が可能となっている。このようなライブビュー表示を背面モニタ１２で実行させるライブビューモードは、全体制御部１０１Ａ（図３参照）で設定されることとなる。
【００１９】
背面モニタ１２の左上部にはメインスイッチ８１が設けられている。メインスイッチ８１は２点スライドスイッチからなり、接点を左方の「ＯＦＦ」位置に設定すると、電源がオフになり、接点の右方の「ＯＮ」位置に設定すると、電源がオンになる。
【００２０】
背面モニタ１２の右側には方向選択キー８４が設けられている。この方向選択キー８４は円形の操作ボタンを有し、この操作ボタンにおける上下左右の４方向の押圧操作と、右上、左上、右下及び左下の４方向の押圧操作とが、それぞれ検出されるようになっている。なお、方向選択キー８４は、上記８方向の押圧操作とは別に、中央部のプッシュボタンの押圧操作も検出されるようになっている。
【００２１】
背面モニタ１２の左側には、メニュー画面の設定、画像の削除などを行うための複数のボタンからなる設定ボタン群８３が設けられている。
【００２２】
つぎに、図３を参照しながら、撮像装置１Ａの機能の概要について説明する。図３は、撮像装置１Ａの機能構成を示すブロック図である。
【００２３】
図３に示すように、撮像装置１Ａは、操作部８０、全体制御部１０１Ａ、レンズ制御部１２１、絞り制御部１２２、シャッタ制御部１２３および画像処理部５０等を備える。
【００２４】
操作部８０は、レリーズボタン１１(図１参照)を含む各種ボタンおよびスイッチ等を備えて構成される。この操作部８０に対する操作者の入力操作に応答して、全体制御部１０１Ａが各種動作を実現する。
【００２５】
測光素子４４は、例えば光学ファインダ内に設けられており、交換レンズ３を通った光束を受光して被写体の輝度を検出するセンサである。この測光素子４４では、図４に示すように撮像素子５による撮像範囲Ｒｓ内にハニカム構造を有した複数の測光領域Ｅａからなる測光範囲Ｅｔが設定されており、各測光領域Ｅａで独立して被写体の輝度情報を検出できるようになっている。すなわち、測光素子４４により、測光範囲Ｅｔを測光して被写体の輝度情報が取得できる。
【００２６】
測光部４５は、測光素子４４からの輝度情報に基づき、被写体の測光データを生成する部位である。この測光部４５により、測光素子４４で取得される最大輝度情報（高輝度情報）と最小輝度情報（低輝度情報）とに基づき、後述のように被写体に係る輝度差が検出できる。そして、測光部４５で生成された測光データは、露出制御部１０２に入力され、被写体についての適正な露出制御値が算出されることとなる。
【００２７】
以上のような測光素子４４および測光部４５を用いて、撮像装置１Ａでは、３種類の測光モード、具体的には多分割測光モード、中央重点測光モードおよびスポット測光モードを選択できるようになっている。ここで、多分割測光モードとは、図４に示す測光範囲Ｅｔにおいて各測光領域Ｅａを独立に測光するモードである。この多分割測光モードでは、測光領域Ｅａに係る被写体の輝度情報に加え距離情報を用いて適正な輝度値を算出するようにしても良い。また、中央重点測光モードとは、図４に示す測光範囲Ｅｔにおいて、中央の測光領域Ｅａｏに向けて重み付けを増加させつつ撮像画面の中央部分を重点的に測光することで適正な輝度値を算出するモードである。一方、スポット測光モードとは、中央の測光領域Ｅａｏ(図４)のみをスポット的に測光して適正な輝度値を算出するモードである。すなわち、スポット測光モードでは、図４に示す測光範囲Ｅｔのうちの特定のスポット領域Ｅａｏが重点的に測光されることとなる。
【００２８】
全体制御部１０１Ａは、マイクロコンピュータとして構成されており、主にＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等を備えている。
【００２９】
全体制御部１０１Ａは、ＲＯＭ内に格納されるプログラムを読み出し、当該プログラムをＣＰＵで実行することによって、各種機能をソフトウェア的に実現する。例えば全体制御部１０１Ａは、ソフトウェア的に実現される露出制御部１０２、ＡＦ制御部１０３および撮像制御部１０４を有している。
【００３０】
露出制御部１０２は、被写体光を受光した測光素子４４からの出力に基づき測光部４５で得られる測光データや露出モード等の設定情報から予め定められた露出演算により撮影時の露出制御値を決定する。そして、露出制御部１０２は、後述する画像合成に必要な複数回の撮影時における各露出制御値(シャッタースピードおよび絞り値)を決定する。
【００３１】
また、露出制御部１０２により、５種類の露出モード、具体的にはプログラム露出モード、シーンセレクタモード、絞り優先モード、シャッタースピード優先モードおよびマニュアル露出モードを選択することが可能である。ここで、プログラム露出モード（いわゆるＰモード）とは、例えば図５に示されるようにシャッタースピードＴＶ(ＴＶ＝log２(１/Ｔ)、ここでＴはシャッタースピード[sec]）および絞りＡＶの関係が定められたプログラム線図に基づき適正露出値を導き出す露出モードである。また、シーンセレクタモードとは、上記のプログラム露出モードと同様にシャッタースピードおよび絞りの両方が定められたプログラム線図(図５)を人物用や風景用に複数準備しておき、撮影シーンに適したプログラム線図から絞り値・シャッタースピードの組み合わせを決定することで適正露出を得る露出モードである。また、絞り優先モード（いわゆるＡモード）とは、ユーザによって設定される絞り値を基準に、その絞り値に応じたシャッタースピードが自動的に決定されることで適正露出を得る露出モードである。また、シャッタースピード優先モード（いわゆるＳモード）とは、ユーザによって設定されるシャッタースピードを基準に、そのシャッタースピードに応じた絞り値が自動的に決定されることで適正露出を得る露出モードである。また、マニュアル露出モードとは、シャッタースピードと絞り値とを任意の値に設定でき、ユーザが所望する露出値での撮影を可能とする露出モードである。
【００３２】
ＡＦ制御部１０３は、例えば被写体光を受光して位相差検出方式の焦点検出(位相差ＡＦ)を行うための位相差ＡＦモジュール(不図示)を用いて、被写体の撮影範囲に設定された複数のＡＦエリアそれぞれにおいて、２つの被写体像の間隔から像面における合焦位置へのずれ量(デフォーカス量)を検出する。そして、各ＡＦエリアのデフォーカス量のうち適切な１つを選択し、その合焦目標位置にフォーカスレンズが駆動される。
【００３３】
撮像制御部１０４は、明暗の差が比較的大きな撮影シーンなどを撮影する際に、合成画像の基礎となる複数の撮像画像を取得するため、異なる各露出制御値に設定された複数の撮像を行う部位である(後で詳述)。
【００３４】
レンズ制御部１２１は、全体制御部１０１Ａからの入力信号に基づき制御信号を生成しモータ等のアクチュエータを駆動制御することで、交換レンズ３のレンズ群３７に含まれるフォーカスレンズやズームレンズを移動させる。これにより、ＡＦ制御や焦点距離（ズーム倍率）の変更が可能となる。
【００３５】
絞り制御部１２２は、全体制御部１０１Ａからの入力信号に基づき制御信号を生成しモータ等のアクチュエータを駆動制御することで、絞り機構として働く絞り３８の絞り径を変更する。
【００３６】
シャッタ制御部１２３は、全体制御部１０１Ａからの入力信号に基づき制御信号を生成しモータ等のアクチュエータを駆動することで、シャッタ４の開閉を制御する。
【００３７】
撮像素子５は、例えばフォトダイオードを有して構成される複数の画素がマトリクス状に２次元配置され、各画素の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＭＯＳカラーエリアセンサ（ＣＭＯＳ型の撮像素子）が用いられる。このような構成の撮像素子５においては、光電変換作用により被写体の光像を電気的信号に変換し、本撮影画像に係る画像信号（画像記録用の画像信号）が生成される。すなわち、交換レンズ３を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像が生成されることとなる。
【００３８】
撮像素子５は、タイミング制御回路(不図示)を介して全体制御部１０１Ａから入力される駆動制御信号（蓄積開始信号および蓄積終了信号）に応答して、受光面に結像された被写体像の露光（光電変換による電荷蓄積）を行い、当該被写体像に係る画像信号を生成する。また、撮像素子５は、タイミング制御回路を介して全体制御部１０１Ａから入力される読出制御信号に応答し、当該画像信号をＡ／Ｄ変換部５１に出力する。
【００３９】
撮像素子５で取得されＡ／Ｄ変換部５１でデジタル信号に変換された画像信号は、画像処理部５０に入力される。
【００４０】
画像処理部５０は、Ａ／Ｄ変換部５１から入力される画像データに対してデジタル信号処理を行い、撮像画像に係る画像データを生成する。この画像処理部５０は、黒レベル補正部５２、ホワイトバランス(ＷＢ)補正部５３、画像補間部５４、階調補正カーブ決定部５５、階調変換部５６および記録画像生成部５７とを備えている。
【００４１】
黒レベル補正部５２は、画像信号において最高となる濃度部を基準の黒レベルに補正する。
【００４２】
ＷＢ補正部５３は、撮影光源の分光による色バランスのずれを補正するためにＲＧＢ各色の画素データのレベル変換を行う。
【００４３】
画素補間部５４は、撮像素子５のカラーフィルタが上述したベイヤー配列であるために欠落する欠落色画素の補間を行う。
【００４４】
階調補正カーブ決定部５５および階調変換部５６は、撮影画像に最適な補正カーブ（γ特性の補正カーブ）を決定するとともに、この補正カーブによる画像データ(ＲＧＢデータ)の階調補正を行う。
【００４５】
記録画像生成部５７は、画像処理された画像データに対して例えばＪＰＥＧなどの圧縮処理を施し、記録用の画像データとして画像メモリ９１に保存する。
【００４６】
また、画像処理部５０は、位置合わせ部５８と画像合成部５９とを備えている。
【００４７】
位置合わせ部５８は、後述の画像合成のために撮像素子５で連続的に撮像されて画像メモリ９１に保存されている複数の撮像画像間の位置合わせを行う。この位置合わせ部５８では、例えば撮像装置１Ａのブレ情報等から画像間の位置ズレを検出し、この位置ズレに基づく位置合わせが実行される。
【００４８】
画像合成部５９は、後述のように合成画像のダイナミックレンジが適切に拡張されるように、位置合わせ部５８で位置合わせ処理が施された複数の画像を合成する処理が行われる。すなわち、画像合成部５９では、複数回の撮像によって撮像素子５で得られた複数枚の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、白トビや黒つぶれが抑えられた合成画像が生成される。そして、生成された合成画像は全体制御部１０１Ａを介してメモリカード９０に記録される。
【００４９】
以上のような構成の撮像装置１Ａでは、輝度差が大きい被写体を撮影する際に、異なる露出制御値で連続的に撮像して得られる複数の画像を合成することにより、ダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能である。この異なる露出制御値での撮像について、以下で詳しく説明する。
【００５０】
［異なる露出制御値での撮像について］
本実施形態の撮像装置１Ａにおいては、異なる露出制御値に設定された２回の撮像によって２枚の画像を取得してから、これらの画像合成を行うことで、撮像素子５に対して相対的にダイナミックレンジが拡張された画像を生成できるようになっている。
【００５１】
撮影シーンにおいて明暗の差が大きい場合には、撮像素子５のダイナミックレンジではカバーできないため、１回の撮影では同一被写体に対しても図６(ａ)に示す画像Ｇａのように黒つぶれ部分Ｅａや、図６(ｂ)に示す画像Ｇｂのように白トビ部分Ｅｂが発生することがある。そこで、本実施形態の撮像装置１Ａでは、同一被写体に対してシャッタースピードを変更して(露出を変化させて)例えば２枚の画像Ｇａ、Ｇｂを撮像し、これらの画像Ｇａ、Ｇｂのうち黒つぶれ部分Ｅａや白トビ部分Ｅｂ以外の各画像部分Ｄａ、Ｄｂを合成することで、図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃのようにダイナミックレンジが擬似的に拡張された被写体画像を作成するようにしている。
【００５２】
詳しくは、同一の撮影シーンに対して被写体の明部を重視し、これを基準(以下では「明部基準」ともいう)とした露出制御値で撮像するとともに、被写体の暗部を重視し、これを基準(以下では「暗部基準」ともいう)とした露出制御値で撮像する。これにより、明部基準の露出で撮像された画像Ｇａ(図６(ａ))は、ハイライトの階調が適切に再現される画像部分Ｄａと黒つぶれ部分Ｅａとで構成され、暗部基準の露出で撮像された画像Ｇｂ(図６(ｂ))は、ハイライトが白トビした白トビ部分Ｅｂとシャドーの階調が適切に再現される画像部分Ｄｂとで構成されることとなる。これら２枚の画像Ｇａ、Ｇｂにおいて、明部基準の露出で生じた黒つぶれ部分Ｅａと暗部基準の露出で生じた白トビ部分Ｅｂとが、他方の画像から抽出される該当の画像部分Ｄａ、Ｄｂで補間されることにより、ハイライトおよびシャドーの階調が再現された各画像部分Ｄａ、Ｄｂからなる合成画像Ｇｃ(図６(ｃ))を生成でき、ダイナミックレンジの拡張が可能となる。
【００５３】
以上のように撮像装置１Ａでは、異なる露出制御値に設定して撮像素子５で順次に取得される２枚の画像を合成することによりダイナミックレンジの拡張が図られているが、以下では、この異なる露出制御値の設定手法について図７を参照して説明する。
【００５４】
図７は、異なる露出制御値の設定手法について説明するための図である。この図７の上部には、例えばライブビューモードで撮像素子５により取得された撮像画像の輝度分布を表した輝度ヒストグラム（以下では単に「ヒストグラム」とも称する）ＨＧが示されている。
【００５５】
まず、被写体の輝度情報が表されるヒストグラムＨＧにおいて、最大(最高)の輝度値Ｂmaxと最小(最低)の輝度値Ｂminとを検出する。すなわち、最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとは、撮像素子５によって得られた画像に基づくヒストグラムＨＧから検出されることとなる。ここで、最大の輝度値Ｂmaxは、ヒストグラムＨＧにおいて輝度値が最も大きい画素から低輝度方向に所定数α(αは例えば数画素)の画素をカウントし、その画素が有する輝度値とする。同様に、最小の輝度値Ｂmaxは、ヒストグラムＨＧにおいて輝度値が最も小さい画素から高輝度方向に所定数α(αは例えば数画素)の画素をカウントし、その画素が有する輝度値とする。このように最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminを設定すれば、例えば１つの画素だけで突発的に白トビや黒つぶれが生じても、これを誤差として排除することができ、適正な最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminを得ることが可能となる。なお、最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminについては、ライブビューモードで撮像素子５から得られる被写体画像に基づきヒストグラムＨＧを作成して検出するのは必須でなく、被写体光を受光する測光素子４４において各測光領域Ｅａ(図４)で得られる輝度値のうち最大値および最小値を検出するようにしても良い。
【００５６】
次に、ヒストグラムＨＧから得られる被写体の適正な輝度値に基づき、ユーザが設定した測光モードで通常撮影(撮影シーンに対する１回のみの撮影)を行う場合の適正な露出制御値Ｂcntを算出する。
【００５７】
なお、上記の露出制御値Ｂcntに設定して撮像する場合には、撮像素子５のダイナミックレンジをカバーに相当する輝度範囲Ｒｄしかカバーできないため、１回の撮像では黒つぶれ部分Ｅａ(図６(ａ))や白トビ部分Ｅｂ(図６(ｂ))が発生する恐れがある。そこで、ヒストグラムＨＧの輝度特性を有する被写体が良好に再現されるように撮像装置１Ａでは、上述のように２回の撮像で得られた２枚の画像を合成することとする。この２回の撮像で設定される各露出制御値、具体的には明部基準の露出制御値Ｂudrおよび暗部基準の露出制御値Ｂovrについては、次の式(１)〜(４)を用いて算出する。
【００５８】
ΔＢｐ＝（Ｂmax−Ｂcnt)×ｋ ・・・・・・(１)：
ΔＢｑ＝（Ｂmin−Ｂcnt)×ｋ ・・・・・・(２)：
Ｂudr＝Ｂcnt＋ΔＢｐ ・・・・・・・・・(３)：
Ｂovr＝Ｂcnt＋ΔＢｑ ・・・・・・・・・(４)：
ここで、上式(１)、(２)中の「ｋ」は予め定められた係数であり、０〜１の範囲内の数値、例えば０.５が設定されている。
【００５９】
上記の式(１)〜(４)を用いて演算することにより、明部基準の露出制御値Ｂudrと暗部基準の露出制御値Ｂovrとが算出され、これらの露出制御値の間には、次の式(５)のように露光段差ΔＢが生じることとなる。
【００６０】
ΔＢ＝ΔＢｐ−ΔＢｑ ・・・・・・・・・(５)：
なお、露光段差ΔＢについては、上式(５)に上記の式(１)〜(２)を代入することにより、次の式(６)が得られる。
【００６１】
ΔＢ＝(Ｂmax−Ｂmin)×ｋ ・・・・・・・(６)：
このようにヒストグラムＨＧから検出される輝度差(Ｂmax−Ｂmin)に係数ｋを乗算して得られた値に相当する露光段差ΔＢを有した露出制御値の範囲を設定し、この露出制御値の範囲内でそれぞれ異なる各露出制御値Ｂudr、Ｂovrに設定された２回の撮像を行うことにより、撮像素子５のダイナミックレンジに相当する高輝度側と低輝度側との各輝度範囲Ｒｄｐ、Ｒｄｑ(図７)における被写体の階調再現が可能となる。ここで、露光段差ΔＢを有した露出制御値の範囲内には、本実施形態で実行される２回の撮像が１回の撮像（通常の撮影）であった場合に当該１回の撮像で設定される適正な露出制御値（１の露出制御値）Ｂcntが含まれている。その結果、撮像素子５のダイナミックレンジを超える輝度差(Ｂmax−Ｂmin）を有した被写体を画像合成により白トビや黒つぶれを発生させず適切に再現できることとなる。
【００６２】
以下では、具体例として、例えばＢmax＝8.0[BV]およびＢmin＝3.0[BV]の最大・最小輝度値を有した被写体において適正な露出制御値としてＢcnt＝6.0[EV]が設定されているケースについて明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrの算出手法を説明する。
【００６３】
上記の式(１)〜(２)により、まずΔＢｐ＝(8.0-6.0)×0.5＝+1.0[EV]、ΔＢｑ＝(3.0-6.0)×0.5＝-1.5[EV]を算出する。そして、この算出されたΔＢｐ、ΔＢｑを上記の式(３)〜(４)に代入することで、Ｂudr＝6.0+1.0＝7.0[EV]、Ｂovr＝6.0-1.5＝4.5[EV]を得る。このように適正な露出制御値Ｂcntを挟んで設定される明部基準の露出制御値Ｂudrおよび暗部基準の露出制御値Ｂovrでの２回の撮像で得られた２枚の画像を合成することで、明暗の差が大きな撮影シーンに対しても階調再現が良好な被写体画像を生成することが可能となる。
【００６４】
以上のような構成を有する撮像装置１Ａの具体的な動作について、以下で説明する。
【００６５】
[撮像装置１Ａの動作]
図８は、撮像装置１Ａの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述したプログラム露出モードまたはシーンセレクタモードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ａによって実行される。
【００６６】
ステップＳＴ１では、被写体に係る撮影シーンの輝度分布を解析する。ここでは、例えば測光素子４４で検出される被写体の輝度情報に基づき、上述した最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとが求められる。なお、測光素子４４を用いず、ライブビューモードにて撮像素子５により取得される撮像画像に基づき例えば図７に示すヒストグラムＨＧを作成することで最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとを求めるようにしても良い。
【００６７】
ステップＳＴ２では、通常撮影時(１回の撮影であった場合)での適正な露出制御値を決定しプログラム線図から基準の絞り値を設定する。具体的には、予め定められた露出演算により上述した適正な露出制御値Ｂcntを算出し、図５に示すプログラム線図において露出制御値Ｂcntを表す右下がりのラインＬｅ(破線)とプログラムラインＬｐ(太実線)との交点Ｐｋから得られる絞り値ＡＶｒが基準の絞り値として設定される。すなわち、撮像素子５に係るシャッタースピード(露光時間)と絞り４に係る絞り値との関係が規定されたプログラム線図から適正な露出制御値(１の露出制御値)Ｂcntに応じた絞り値ＡＶｒを求め、この絞り値ＡＶｒを２回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する。
【００６８】
ステップＳＴ３では、２回の撮像で設定される各露出制御値の差分に対応した露光段差ΔＢを算出する。具体的には、ステップＳＴ１で得られた最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとに基づき、上述の式(６)を用いて露光段差ΔＢを求める。
【００６９】
ステップＳＴ４では、絞りを固定して明部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｐを決定する。具体的には、ステップＳＴ２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(１)および式(３)を用いて明部基準の露出制御値Ｂudrを求めるとともに、図５に示すプログラム線図において上記の絞り値ＡＶｒを変化させずに、明部基準の露出制御値Ｂudrに応じたシャッタースピードＴＶｐを設定する。なお、このシャッタースピードＴＶｐと上述の交点Ｐｋでのシャッタースピードとの差分値Ｔｋ(図５)は、上記の式(１)で求められるΔＢｐに相当している。
【００７０】
ステップＳＴ５では、暗部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｑを決定する。具体的には、ステップＳＴ２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(２)および式(４)を用いて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求めるとともに、図５に示すプログラム線図において上記の絞り値ＡＶｒを変化させずに、暗部基準の露出制御値Ｂovrに応じたシャッタースピードＴＶｑを設定する。なお、このシャッタースピードＴＶｑと上述の交点Ｐｋでのシャッタースピードとの差分値Ｔｊ(図５)は、上記の式(２)で求められるΔＢｑに相当している。
【００７１】
上記のステップＳＴ４〜ＳＴ５において明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrと基準の絞り値ＡＶｒとに基づき２回の撮像における各シャッタースピード(各露光時間)ＴＶｐ、ＴＶｑが設定されることにより、２回の撮像で露出の異なる２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して画像合成部５９で上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【００７２】
以上で説明した撮像装置１Ａにおいては、被写体に係る最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminを検出し、これを上記の式(１)〜(５)に代入して露光段差ΔＢを有する明部基準・暗部基準の各露光制御値Ｂudr、Ｂovrを算出する。そして、各露出制御値Ｂudr、Ｂovrに設定された２回の撮像で得られる２枚の画像を図６のように合成し、ダイナミックレンジの拡張された合成画像を生成する。これにより、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【００７３】
すなわち、２回の撮像では撮影シーンの輝度差に応じて設定される露光段差ΔＢを適切に設定しなければ最終的な合成画像に破綻が生じる可能性が高い。特に、撮影シーンの輝度差が小さい場合、露光段差ΔＢを無理に大きくとれば本来必要のないレンジまで拡張された被写体画像が生成され、再現したい階調範囲が狭くなって結果的にコントラストの低下した合成画像が得られてしまう。これに対して、本実施形態の撮像装置１Ａでは、撮影シーンの輝度差に依存した各露出制御値が設定されるため、コントラストが良好な合成画像を生成できることとなる。
【００７４】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ｂについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【００７５】
すなわち、第２実施形態の全体制御部１０１Ｂは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【００７６】
［撮像装置１Ｂの動作］
図９は、撮像装置１Ｂの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述した絞り優先モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ｂによって実行される。
【００７７】
ステップＳＴ１１では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ１と同様の動作を行う。
【００７８】
ステップＳＴ１２では、制御値設定ダイヤル８６を用いユーザが指定した絞り値に設定される通常撮影時(１回の撮影であった場合)での適正な露出制御値を決定する。具体的には、予め定められた露出演算により、通常撮影時において適正となる露出制御値Ｂcntが算出される。
【００７９】
ステップＳＴ１３では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ３と同様の動作を行う。
【００８０】
ステップＳＴ１４では、ユーザ指定の絞り値で明部基準の露出制御値Ｂudrにて撮像する場合のシャッタースピードＴＶａを決定する。具体的には、ステップＳＴ１２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(１)および式(３)を用いて明部基準の露出制御値Ｂudrを求め、この露出制御値Ｂudrからユーザ指定の絞り値を減じてシャッタースピードＴＶａを導出する。
【００８１】
ステップＳＴ１５では、ユーザ指定の絞り値に設定し暗部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｂを決定する。具体的には、ステップＳＴ１２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(２)および式(４)を用いて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求め、この露出制御値Ｂovrからユーザ指定の絞り値を減じてシャッタースピードＴＶｂを導出する。
【００８２】
上記のステップＳＴ１４〜ＳＴ１５においてユーザにより指定される絞り値を２回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定し、この基準の絞り値と明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrとに基づき２回の撮像における各シャッタースピードＴＶａ、ＴＶｂが設定されることにより、２回の撮像で露出の異なる２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【００８３】
以上で説明した撮像装置１Ｂにおいては、既述した第１実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【００８４】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る撮像装置１Ｃについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【００８５】
すなわち、第３実施形態の全体制御部１０１Ｃは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【００８６】
［撮像装置１Ｃの動作］
図１０は、撮像装置１Ｃの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述したシャッタースピード優先モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ｃによって実行される。
【００８７】
ステップＳＴ２１では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ１と同様の動作を行う。
【００８８】
ステップＳＴ２２では、制御値設定ダイヤル８６を用いユーザが指定したシャッタースピードＴＶｓに設定される通常撮影時(１回の撮影であった場合)での適正な露出制御値を決定する。具体的には、予め定められた露出演算により、通常撮影時において適正となる露出制御値Ｂcntが算出される。
【００８９】
ステップＳＴ２３では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ３と同様の動作を行う。
【００９０】
ステップＳＴ２４では、ユーザ指定のシャッタースピードＴＶｓで明部基準の露出制御値Ｂudrにて撮像する場合の絞り値を決定する。具体的には、ステップＳＴ２２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(１)および式(３)を用いて明部基準の露出制御値Ｂudrを求め、この露出制御値Ｂudrからユーザ指定のシャッタースピードＴＶｓを減じて絞り値ＡＶｓを導出する。
【００９１】
ステップＳＴ２５では、ステップＳＴ２４で決定された絞り値ＡＶｓに設定し暗部基準の露出制御値Ｂovrで撮像する場合のシャッタースピードＴＶｔを決定する。具体的には、ステップＳＴ２２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(２)および式(４)を用いて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求め、この露出制御値Ｂovrに基づき、ステップＳＴ２４で設定された絞り値ＡＶｓを変化させずにシャッタースピードＴＶｔを導出する。
【００９２】
上記のステップＳＴ２４〜ＳＴ２５では、各露出制御値Ｂudr、Ｂovrのうち最も明るい撮像画像が得られる明部基準の露出制御値Ｂudrにおいてユーザ指定のシャッタースピード(露光時間)ＴＶｓに応じた絞り値ＡＶｓを求め、この絞り値ＡＶｓを２回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する。そして、この基準の絞り値と明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrとに基づき２回の撮像における各シャッタースピード(ユーザ指定のシャッタースピード)ＴＶｓ、ＴＶｔが設定されることにより、２回の撮像で露出の異なる２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【００９３】
以上で説明した撮像装置１Ｃにおいては、既述した各実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【００９４】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る撮像装置１Ｄについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【００９５】
すなわち、第４実施形態の全体制御部１０１Ｄは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【００９６】
［撮像装置１Ｄの動作］
図１１は、撮像装置１Ｄの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述したマニュアル露出モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ｄによって実行される。
【００９７】
ステップＳＴ３１〜ＳＴ３２では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ１〜ＳＴ２と同様の動作を行う。
【００９８】
ステップＳＴ３３では、制御値設定ダイヤル８６を用いユーザが指定した絞り値とシャッタースピードとが設定される明部基準の露出制御値Ｂudrを決定する。換言すれば、明部基準の露出制御値Ｂudrでの撮像においては、ユーザ指定の絞り値とシャッタースピードＴＶｍとが設定されることとなる。
【００９９】
ステップＳＴ３４では、ユーザ指定の絞り値に設定し暗部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｎを決定する。具体的には、ステップＳＴ３３で設定された明部基準の露出制御値Ｂudrから、ステップＳＴ３２で算出された露光段差ΔＢを減じて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求める。そして、ユーザ指定の絞り値を変化させずに、暗部基準の露出制御値Ｂovrに応じたシャッタースピードＴＶｎを設定する。このシャッタースピードＴＶｎは、ユーザ指定のシャッタースピードＴＶｍに対して露光段差ΔＢだけ長い時間となる。
【０１００】
上記のステップＳＴ３３〜ＳＴ３４では、ユーザ指定の絞り値とシャッタースピード(露光時間)とから得られた露出制御値を、２回の撮像で設定される各露出制御値のうち最も明るい撮像画像が得られる明部基準の露出制御値Ｂudrに設定する。一方、ユーザ指定の絞り値を２回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定し、この基準の絞り値と明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrとに基づき２回の撮像における各シャッタースピードＴＶｍ、ＴＶｎが設定されることにより、２回の撮像で露出の異なる２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【０１０１】
以上で説明した撮像装置１Ｄにおいては、既述した各実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【０１０２】
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態に係る撮像装置１Ｅについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【０１０３】
すなわち、第５実施形態の全体制御部１０１Ｅは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【０１０４】
［撮像装置１Ｅの動作］
図１２は、撮像装置１Ｅの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、スポット測光モードが設定され、露出モードとして上述した絞り優先モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ｅによって実行される。
【０１０５】
ステップＳＴ４１およびステップＳＴ４２では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ１およびステップＳＴ３と同様の動作を行う。
【０１０６】
ステップＳＴ４３では、制御値設定ダイヤル８６を用いユーザが指定した絞り値で測光素子４４によるスポット測光を行った際の適正露出値を、明部基準の露出制御値Ｂudrとして決定する。すなわち、スポット測光で取得された輝度情報に基づき予め定められた露出演算により算出される適正露出値が明部基準の露出制御値Ｂudrに設定されるため、図７に示す明部基準側の露出シフト量ΔＢｐは「０」となる。このように設定された明部基準の露出制御値Ｂudrからユーザ指定の絞り値を減じることで、明部基準露出での撮像時におけるシャッタースピードＴＶｃが導出されることとなる。
【０１０７】
ステップＳＴ４４では、ユーザ指定の絞り値に設定し暗部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｂを決定する。具体的には、ステップＳＴ４３で明部基準の露出制御値Ｂudrとして設定された適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(２)および式(４)を用いて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求め、この露出制御値Ｂovrからユーザ指定の絞り値を減じてシャッタースピードＴＶｄを導出する。
【０１０８】
上記のステップＳＴ４３〜ＳＴ４４で設定される各シャッタースピードＴＶｃ、ＴＶｄでの２回の撮像を行うことにより、スポット測光の対象となる被写体部分を基準として撮影シーン(被写体の輝度差)に応じた露光段差分ΔＢだけ露出が変更された２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【０１０９】
以上で説明した撮像装置１Ｆにおいては、既述した各実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【０１１０】
＜第６実施形態＞
本発明の第６実施形態に係る撮像装置１Ｆについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【０１１１】
すなわち、第６実施形態の全体制御部１０１Ｆは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【０１１２】
［撮像装置１Ｆの動作］
図１３は、撮像装置１Ｆの動作を説明するための図であり、特に５回の撮像で設定される各露出値について説明する図である。この図１３は、図７に対応している。
【０１１３】
撮像装置１Ｆでは、上述した撮像装置１Ａと同様に、ヒストグラムＨＧから最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとを検出し、通常撮影時(１回の撮影であった場合)の適正な露出制御値Ｂcntを算出した後に、上記の式(１)〜(４)を用いて明部基準の露出制御値Ｂudrと暗部基準の露出制御値Ｂovrとが求められる。
【０１１４】
本実施形態の撮像装置１Ｆでは、暗部基準の露出制御値Ｂovrから明部基準の露出制御値Ｂudrまでの露光段差ΔＢにおいて、それぞれ異なった露出での５回の撮像が行われることとなるが、各撮像時の露出制御値Ｂａ〜Ｂｅの設定方法について説明する。
【０１１５】
まず、図１３において最大・最小の露出制御値Ｂａ、Ｂｂは、明部基準・暗部基準の露出制御値Ｂudr、Ｂovrに設定され、露出制御値Ｂｃは、適正な露出制御値Ｂcntに設定される。そして、残り２つの露出制御値Ｂｄ、Ｂｅは、露出制御値Ｂａと露出制御値Ｂｃとを２等分する中間値と、露出制御値Ｂｂと露出制御値Ｂｃとを２等分する中間値とに設定される。
【０１１６】
このような各露出制御値Ｂａ〜Ｂｅが設定されることにより、適正な露出制御値Ｂｃや、その近傍の露出制御値Ｂｄ、Ｂｅによる撮像を行えるため、人物の顔などの主要被写体が良好な露出状態となる画像を取得できる。そして、５回の撮像によって得られた５枚の画像を合成してダイナミックレンジの拡張した合成画像を生成する際には、露出制御値Ｂｃによる適正露出での撮像によって得られた画像から主要被写体(顔など)を切出し、他の撮像によって得られた画像に合成するようにする。このように５回の撮像には、被写体の輝度情報に基づき予め定められた露出演算により算出される適正露出値での撮像が含まれるため、合成画像において主要被写体が適切な露光状態で再現できる。
【０１１７】
なお、暗部基準の露出制御値Ｂovrから明部基準の露出制御値Ｂudrまでの露光段差ΔＢにおいて、上述した各露出制御値Ｂａ〜Ｂｅを設定するのは必須でなく、次の式(７)〜(９)に従って各撮像時の露出制御値Ｂ１〜Ｂ５(図１３)を設定するようにしても良い。
【０１１８】
Ｂn=1＝(Ｂmax−Ｂcnt)×ｋ＋Ｂcnt ・・・・・・・・・(７)：
Ｂn=2＝(Ｂmin−Ｂcnt)×ｋ＋Ｂcnt ・・・・・・・・・(８)：
Ｂn>2＝(Ｂ１−Ｂ２)／(Ｎｓ−１)×(ｎ−２)＋Ｂ２ ・・・・(９)：
ここで、Ｎｓは撮像回数(本実施形態では５回)である。
【０１１９】
上記の式(７)〜(９)を用いて各露出制御値Ｂ１〜Ｂ５を求めると、図１３に示すように暗部基準の露出制御値Ｂovrから明部基準の露出制御値Ｂudrまでの露光段差ΔＢにおいて、等間隔に各露出制御値Ｂ１〜Ｂ５が設定されることとなる。
【０１２０】
以上で説明した撮像装置１Ｆにおいては、既述した各実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【０１２１】
なお、撮像装置１Ｆにおいては、５回の撮像を行うのは必須でなく、それぞれ異なる露出制御値が設定された３回や４回、６回以上の撮像を行っても良い。この場合、３回の撮像では、例えば図１３に示す３つの露出制御値Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃや、３つの露出制御値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４に設定するようにする。また、４回の撮像では、例えば図１３に示す４つの露出制御値Ｂａ〜Ｂｄに設定するようにする。このように露出制御値が設定される複数回の撮像で得られた画像を合成すれば、ダイナミックレンジが拡張された合成画像を得ることができる。
【０１２２】
以上のように上記の各実施形態では、露光段差ΔＢを用いることによりダイナミックレンジが適切に拡張された合成画像を生成できるが、上記の式(６)によって妥当な露光段差ΔＢを求めるには被写体に係る輝度差(Ｂmax−Ｂmin)を精度良く検出する必要がある。ここで、一般に測光素子を用いた測光においては、その特性上、低輝度の被写体に対して信頼性が低下する傾向にある。このような低輝度シーンにおいても測光素子により被写体の輝度差を良好に検出できる手法を、以降の実施形態で説明する。
【０１２３】
＜第７実施形態＞
本発明の第７実施形態に係る撮像装置１Ｇについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、測光素子と全体制御部との構成が異なっている。
【０１２４】
すなわち、第７実施形態の測光素子４４０は、第１実施形態と同様に、例えば光学ファインダ内に設けられ被写体の輝度を検出するセンサとして構成されているが、図１４に示すように測光範囲Ｅｕが４０の領域に分割され、それぞれ独立した測光が可能となっている。具体的には、測光素子４４０は、ＳＰＣ(Silicon Photo Cell)を備えてなる測光セルとして、ハニカム構造を有した３９個の小さい測光セル（以下では「小セル」ともいう）Ｅｆと、その周りで環状に設けられた１個の大きな測光セル（以下では「大セル」ともいう）Ｅｇとを備えている。すなわち、測光素子４４０は、測光範囲Ｅｕを分割して測光する３９個の小セル(測光セル)Ｅｆおよび１個の大セル(測光セル)Ｅｇを備えており、被写体の輝度情報として各測光セルＥｆ、Ｅｇから測光値の出力が可能である。なお、測光素子４４０の特性については、後で詳述する。
【０１２５】
そして、各測光セルＥｆ、Ｅｇに電気的に接続して各測光セルＥｆ、Ｅｇからの電荷出力を処理する処理回路４５０が測光部４５に設けられている(図１５)。この処理回路４５０では、例えば全体制御部１０１Ｇからの制御信号Ｓｇに基づき各測光セルＥｆ、Ｅｇでの測光動作(光電変換動作)を制御し、各測光セルＥｆ、Ｅｇにおいて光電変換され蓄積された電荷(蓄積電荷)に対して対数圧縮や温度補償、ゲイン適用を実施して測光に係る計測値としての出力電圧Ｖｐを生成する。
【０１２６】
また、第７実施形態の全体制御部１０１Ｇは、そのＲＯＭに後述する撮像装置１Ｇの動作を実行するプログラムが格納されている。
【０１２７】
［測光素子４４０を用いた被写体の輝度差の検出について］
測光素子４４０では、基本的には光電変換によって受光量に比例した電荷が蓄積されるが、低輝度の被写体光を受光する小セルＥｆでは、この比例関係(リニア特性)が成立しない。これは、受光面積が小さい小セルＥｆにおいて低輝度シーンでは光電変換により生じる電荷量が少なって非線形な特性となるためである。なお、小セルＥｆにて上記のリニア特性の精度が補償できなくなる限界の輝度(例えば２ＥＶ)を、以下では「測光限界輝度」ともいう。一方、大セルＥｇは、小セルＥｆに対して受光面積が大きいため、低輝度シーンでもリニア特性の精度を確保できる。この大セルＥｇの特性を利用し、測光素子４４０では、出力電圧Ｖｐ(図１５)が小さく信頼性が低い小セルＥｆの測光値に代わって大セルＥｇの測光値を用いることで低輝度シーンでの測光精度向上を図るようにしている。
【０１２８】
ただし、測光限界輝度より低い輝度値(測光値)が検出される小セルＥｆが多くなると、これらの小セルＥｆの測光値が１個の大セルＥｇの測光値に置換されることとなるため、測光素子４４０において測光精度の低下を招いてしまう。
【０１２９】
そこで、本実施形態の撮像装置１Ｇでは、測光素子４４０における各測光セルＥｆ、Ｅｇの測光値(最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂmin)に基づき測光部４５で測定され得られた輝度差（以下では「測定輝度差」ともいう）に加え、予め規定されている輝度差（以下では「規定輝度差」ともいう）を考慮して、露光段差ΔＢの算出に用いる被写体の最終的な輝度差（以下では「最終輝度差」ともいう）を導出することとする。上記の規定輝度差については、例えば夜景シーンでは２.０ＥＶが設定され、人物が含まれた夜景シーンでは１.０ＥＶが設定される。
【０１３０】
次に、被写体の最終輝度差を算出する手法を具体的に説明する。被写体の最終輝度差Ｂconは、測定輝度差をＢmes、規定輝度差をＢsetとして次の式(１０)を用い算出される。
【０１３１】
Ｂcon＝α×Ｂmes＋β×Ｂset ・・・・・・・(１０)：
ここで、α、βは測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとをブレンドする係数（ブレンド率）を示しており、図１６に示すグラフに従ってα＋β＝１の関係を維持しつつ変化する。この図１６のグラフにおいて、横軸は測光値が測光限界輝度以上となる測光セル(小セル)Ｅｆの数を示し、縦軸は上式(１０)でのブレンド率α、βを示している。
【０１３２】
図１６に示すグラフでは、上記の式(１０)において測定輝度差Ｂmesの係数であるブレンド率αを、測光限界輝度以上の小セルＥｆの数に比例して小セルＥｆの全数(３９個)で１００％となるように増加させる一方、上記の式(１０)において規定輝度差Ｂsetの係数であるブレンド率βは、測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数が異なってもα＋β＝１の関係を保持するように変化させている。これにより、撮像装置１Ｇでは、図１６に示すように測光限界輝度以上の測光セル(小セル)Ｅｆの数に応じて変化するブレンド率α、βを用いて測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとの適切なブレンド、つまり重み付け平均演算が可能となる。この図１６のグラフのようにブレンド率α、βを設定すれば、上式(１０)に示す重み付け演算において、測光値が測光限界輝度以上となる測光セル(小セル)Ｅｆの数が多いほど、測光部４５で検知される測定輝度差(被写体に係る輝度の差)Ｂmesの、規定輝度差Ｂsetに対する重み付けが増加される一方、測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数が少ないほど、測光部４５で検知される測定輝度差Ｂmesの、規定輝度差Ｂsetに対する重み付けが減少されることとなる。その結果、低輝度の被写体を測光素子４４０で測光する際にも、信頼性の高い被写体の輝度差(最終輝度差Ｂcon)を導出することが可能となる。
【０１３３】
このような撮像装置１Ｇの具体的な動作を、以下で説明する。
【０１３４】
［撮像装置１Ｇの動作］
図１７は、撮像装置１Ｇの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、特に測光素子４４０を用いて被写体の輝度差を検出する動作を示しており、全体制御部１０１Ｆによって実行される。
【０１３５】
ステップＳＴ５１では、被写体に係る撮影シーンの輝度分布を解析する。ここでは、測光素子４４０の各測光セルＥｆ、Ｅｇで検出される輝度情報に基づき、被写体に関する最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとが求められる。
【０１３６】
ステップＳＴ５２では、測光素子４４０で得られる測光結果(被写体の輝度情報)に基づき、測光部４５にて被写体に係る輝度の差である測定輝度差Ｂmesを検出する。すなわち、測光素子４４０の各測光セルＥｆで得られた測光値(最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂmin)に基づいて、撮影シーンの輝度差を検知する。この場合、測光素子４４０において３９個の小セルＥｆの測光データから測定輝度差Ｂmesを検出しても良いし、大セルＥｇを含めた全測光セルＥｆ、Ｅｇの測光データから測定輝度差Ｂmesを検出しても良い。
【０１３７】
ステップＳＴ５３では、測光素子４４０において測光値が測光限界輝度以上の測光セル(小セル)Ｅｆの数をカウントする。すなわち、３９個の小セルＥｆのうち測光値が測光限界輝度(閾値)以上となる小セルＥｆの数を検知する。
【０１３８】
ステップＳＴ５４では、ステップＳＴ５３での検知結果から、測光限界輝度未満の測光セル(小セル)Ｅｆがあるかを判定する。すなわち、測光値が測光限界輝度未満となる小セルＥｆが１個以上あるか否かを判断する。ここで、測光限界輝度未満の小セルＥｆが検知される場合には、被写体が低輝度であるとしてステップＳＴ５５に進む。一方、測光限界輝度未満の小セルＥｆが検知されない場合には、本フローを抜ける。この場合には、被写体が低輝度でないと判断できるため、測光素子４４０で検出される測光値の信頼性は低くないとして、ステップＳＴ５２で検出された測定輝度値Ｂmesを被写体の最終輝度値Ｂconとして設定する。
【０１３９】
ステップＳＴ５５では、図１６のグラフを参照し、ステップＳＴ５３で得られた測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数に応じた測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとのブレンド率α、βを決定する。
【０１４０】
ステップＳＴ５６では、ステップＳＴ５５で決定されたブレンド率α、βを、上記の式(１０)に代入して被写体の最終輝度差Ｂconを算出する。そして、この算出された最終輝度差Ｂconは上記の式(６)における被写体の輝度差(Ｂmax−Ｂmin)に代入されることで、適切な露光段差ΔＢが得られることとなる。
【０１４１】
以上のステップＳＴ５４〜ＳＴ５６においては、ステップＳＴ５３で得られた検知結果に基づき測光値が測光限界輝度未満となる測光セルＥｆがある場合には、ステップＳＴ５３で検知された測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数に応じて設定されるブレンド率(重み付け係数)α、βにより、ステップＳＴ５２で検出された測定輝度差(被写体に係る輝度の差)Ｂmesと予め定められた規定輝度差(所定の輝度差)Ｂsetとに関する上式(１０)の重み付け演算を行い、この演算結果を最終輝度差(被写体に係る輝度差)Ｂconに設定する。これにより、低輝度の被写体を測光素子４４０で測光する場合にも、被写体の輝度差を精度良く導出することが可能となる。
【０１４２】
そして、ステップＳＴ５６にて被写体の輝度差(Ｂmax−Ｂmin)として設定された最終輝度差Ｂconに係数ｋを乗算して得られた値に相当する露光段差ΔＢ(上式(６)参照)を有した露出制御値の範囲が設定されることにより、この露出制御値の範囲内に設定される各露出値による複数の撮像を行って合成画像を生成すれば、ダイナミックレンジが適切に拡張された合成画像を生成できることとなる。
【０１４３】
以上説明した撮像装置１Ｇでは、測光素子４４０の精度不足が生じる低輝度シーンにおいて測光値が測光限界輝度以上となる測光セルＥｆの数をカウントし、この測光セルＥｆの数に応じて上記の式(１０)における測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとのブレンド比率α、βを設定するため、信頼性の高い最終輝度差Ｂconを算出できる。その結果、合成画像を生成するための複数回の撮像において適切な露出制御値の設定が可能となる。
【０１４４】
＜第８実施形態＞
本発明の第８実施形態に係る撮像装置１Ｈについては、第７実施形態の撮像装置１Ｇと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【０１４５】
すなわち、第８実施形態の全体制御部１０１Ｈは、そのＲＯＭに後述する撮像装置１Ｇの動作を実行するプログラムが格納されている。
【０１４６】
［測光素子４４０を用いた被写体の輝度差の検出について］
撮像装置１Ｈでは、測光限界輝度以上の測光セル(小セル)Ｅｆの数に応じて決定される上述のブレンド率α、βに加えて、撮影シーンの絶対輝度（以下では「シーン絶対輝度」とも称する）をも考慮したブレンド率の決定を行うことで、より細かなブレンド率の制御が可能となっている。ここで、シーン絶対輝度としては、例えば測光素子４４０の各測光セルＥｆ、Ｅｇで得られる測光値の平均、つまり被写体の平均輝度が用いられる。
【０１４７】
次に、被写体の最終輝度差を算出する手法を具体的に説明する。本実施形態において被写体の最終輝度差Ｂconは、測定輝度差をＢmes、規定輝度差をＢsetとして次の式(１１)を用い重み付け平均演算が行われたブレンド率γを次の式(１２)に代入することで算出される。
【０１４８】
γ＝ｐ×α＋(１−ｐ)×β ・・・・・・・(１１)：
Ｂcon＝γ×Ｂmes＋(１−γ)×Ｂset ・・・・・・・(１２)：
上式(１１)における係数ｐおよび(１−ｐ)は、図１８に示すグラフに従って変化する係数である。この図１８のグラフにおいて、横軸は撮影シーンの絶対輝度を示し、縦軸は上式(１１)における係数ｐを示している。
【０１４９】
図１８に示すグラフのように、上式(１１)においてブレンド率α、βの重み付け平均演算に用いる係数ｐは、シーン絶対輝度が低輝度の範囲Ｂlwに属する場合には０％、高輝度の範囲Ｂhgに属する場合には１００％に固定される。そして、これらの中間的な輝度範囲Ｂmdにシーン絶対輝度が属する場合には、シーン絶対輝度に比例して係数ｐを変化させるようにしている。これにより、撮像装置１Ｈでは、撮影シーンの絶対輝度をも配慮して測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとに関するブレンド率γ、(１−γ)を決定できるため、より的確なブレンド率γの設定が可能となり、最適な被写体の最終輝度差Ｂconを算出できることとなる。
【０１５０】
このような撮像装置１Ｈの具体的な動作を、以下で説明する。
【０１５１】
［撮像装置１Ｈの動作］
図１９は、撮像装置１Ｈの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、特に測光素子４４０を用いて被写体の輝度差を検出する動作を示しており、全体制御部１０１Ｈによって実行される。
【０１５２】
ステップＳＴ６１では、図１７に示すフローチャートのステップＳＴ５１と同様に、測光素子４４０を用いて被写体に係る撮影シーンの輝度分布を解析する。
【０１５３】
ステップＳＴ６２では、撮影シーンの絶対輝度を検出する。例えば、シーン絶対輝度として、測光素子４４０の各測光セルＥｆ、Ｅｇで得られた測光値の平均値が求められる。
【０１５４】
ステップＳＴ６３〜ＳＴ６５では、図１７に示すフローチャートのステップＳＴ５２〜ＳＴ５４と同様の動作を行う。
【０１５５】
ステップＳＴ６６では、ステップＳＴ６４で検知された測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数に応じた測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとのブレンド率α、βを図１６のグラフを参照して決定するとともに、ステップＳＴ６２で検出された撮影シーンの絶対輝度に応じた係数ｐを図１８のグラフを参照して決定し、これらのブレンド率α、βおよび係数ｐを上記の式(１１)に代入してブレンド率γを算出する。
【０１５６】
ステップＳＴ６７では、ステップＳＴ６６で決定されたブレンド率γを、上記の式(１２)に代入して被写体の最終輝度差Ｂconを算出する。このように上式(１２)の重み付け演算において、ステップＳＴ６４で検知される測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数と、ステップＳＴ６２で検知されるシーン絶対輝度(被写体の輝度値)とに応じたブレンド率(重み付け係数)γが設定されることで、ブレンド率γを一層細かく制御することが可能となり、測光素子４４０による低輝度被写体の測光時にも、その輝度差を精度良く良好に導出できることとなる。
【０１５７】
以上で説明した撮像装置１Ｈにおいては、第７実施形態と同様の効果を奏する。さらに、撮像装置１Ｈでは、上記の式(１１)および図１８のように測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数に加え、シーン絶対輝度にも基づいてブレンド率γが設定されるため、合成画像を生成するための複数回の撮像において、より適切な露出制御を行える。
【０１５８】
なお、撮像装置１Ｈにおいては、上式(１１)の重み付け演算で用いる係数ｐを図１８のグラフのようにシーン絶対輝度に応じて変化させてブレンド率γを算出するのは必須でなく、シーン絶対輝度によらず例えば０.５などに係数ｐを固定して単純平均を求めることでブレンド率γを算出するようにしても良い。
【０１５９】
＜変形例＞
上記の実施形態においては、上記の式(１)、(２)、(６)に表される係数ｋを例えば０.５に固定的に設定するのは必須でなく、被写体の輝度差や最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminに応じて係数ｋを０〜１の範囲内で変化させるようにしても良い。
【０１６０】
上記の実施形態においては、最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとの差を被写体の輝度差として検出するのは必須でなく、高輝度平均（例えば最大の輝度値Ｂmaxから低輝度方向への所定幅(全画素数のβ％)における平均値）と低輝度平均（例えば最小の輝度値Ｂminから高輝度方向への所定幅(全画素数のβ％)における平均値）との差を被写体の輝度差として検出するようにしても良い。
【０１６１】
上記の第７・第８実施形態においては、図１４に示す測光素子４４０のように測光範囲Ｅｕの分割数を４０にするのは必須でなく、３９以下や４１以上に設定しても良い。
【０１６２】
本発明は詳細に説明されたが、以上の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１６３】
１Ａ〜１Ｈ 撮像装置
２ カメラ本体部
３ 交換レンズ
５ 撮像素子
４４、４４０ 測光素子
４５ 測光部
５０ 画像処理部
５７ 記録画像生成部
５８ 位置合わせ部
５９ 画像合成部
１０１Ａ〜１０１Ｈ 全体制御部
１０２ 露出制御部
１０３ ＡＦ制御部
１０４ 撮像制御部
Ｂcnt 適正な露出制御値
Ｂmin 最小の輝度値
Ｂmax 最大の輝度値
Ｂovr 暗部基準の露出制御値
Ｂudr 明部基準の露出制御値
Ｅｆ 測光セル（小セル）
Ｅｇ 測光セル（大セル）
Ｅｔ、Ｅｕ 測光範囲
Ｇｃ 合成画像
ＨＧ 輝度ヒストグラム
Ｌｐ プログラムライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段を備えた撮像装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの撮像装置において、明暗の差が大きいシーンの撮影（逆光撮影や屋内外同時撮影）を行う場合には、撮像素子のダイナミックレンジ不足に起因し、露出制御を行っても明るい部分が飽和して白トビが発生し、暗い部分で黒つぶれが生じることがある。
【０００３】
このような不具合を改善する技術として、異なる露光時間が設定された２回の撮像で得られる長時間露光画像と短時間露光画像とを合成しダイナミックレンジが拡張された合成画像を生成する撮像装置が例えば特許文献１に開示されている。この撮像装置では、合成画像の輝度ヒストグラムから白トビを検出し、この白トビが発生しないように短時間露光時間を決定することで白トビが抑えられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の撮像装置においては、短時間露光時間の自動調整が行われるものの、撮影シーンにおける明暗の差を適切に反映したものとも限らない。例えば、被写体の輝度差(最大輝度・最小輝度の差)を把握し、この輝度差に応じて異なる露光時間（露出制御値）を設定するようにすれば、撮像素子(撮像手段)のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像により撮像手段のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる撮像装置の技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面は、撮像装置であって、絞り機構を有する撮影光学系を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段と、所定の測光範囲を測光して前記被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、前記輝度情報取得手段で取得される高輝度情報と低輝度情報とに基づき、前記被写体に係る輝度差を検出する検出手段と、前記検出手段で検出される輝度差に所定の係数ｋ(ただし０＜ｋ＜１)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定し、前記撮像手段を用いて前記露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行う撮像制御手段と、前記複数回の撮像により前記撮像手段で得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、合成画像を生成する画像合成手段とを備えており、前記露出制御値の範囲内には、前記複数回の撮像が１回の撮像であった場合に当該１回の撮影で設定される１の露出制御値が含まれる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被写体に係る輝度差を検出し、この輝度差に所定の係数ｋ(ただし０＜ｋ＜１)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定する。そして、撮像手段を用いて露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行い、複数回の撮像によって得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成して合成画像を生成する。ここで、露出制御値の範囲内には、上記の複数回の撮像が１回の撮像であった場合に当該１回の撮影で設定される１の露出制御値が含まれる。その結果、被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像により撮像手段のダイナミックレンジの有効活用が図れて良好な合成画像を生成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置の外観構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の撮像装置の外観構成を示す図である。
【図３】撮像装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】測光素子の構成を説明するための図である。
【図５】プログラム線図の一例を示す図である。
【図６】画像合成によるダイナミックレンジの拡張を説明するための図である。
【図７】異なる露出制御値の設定手法について説明するための図である。
【図８】第１実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の第７実施形態に係る撮像装置における測光素子の構成を説明するための図である。
【図１５】各測光セルからの電荷出力を処理する処理回路を示す図である。
【図１６】測光限界輝度以上の測光セル数とブレンド率との関係を示すグラフである。
【図１７】第７実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第８実施形態に係る撮像装置における、撮影シーンの絶対輝度と重み付け演算に用いる係数との関係を示すグラフである。
【図１９】第８実施形態に係る撮像装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
［撮像装置の要部構成］
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａの外観構成を示す図である。ここで、図１は、撮像装置１Ａの正面外観図であり、図２は、撮像装置１Ａの背面外観図である。この撮像装置１Ａは、レンズ交換式一眼レフレックスタイプのデジタルカメラとして構成されている。
【００１１】
図１に示すように、撮像装置１Ａは、カメラ本体部（カメラボディ）２を備えている。このカメラ本体部２に対して、交換式の撮影レンズユニットである交換レンズ３が着脱可能である。
【００１２】
交換レンズ３は、主として、鏡胴３６ならびに鏡胴３６の内部に設けられるレンズ群３７(図３参照)及び絞り３８(図３参照)等によって構成される。撮影光学系として働くレンズ群３７には、光軸方向に移動することによって焦点位置を変更するフォーカスレンズ等が含まれている。
【００１３】
カメラ本体部２は、交換レンズ３が装着される円環状のマウント部Ｍｔを正面略中央に備え、交換レンズ３を着脱するための着脱ボタン８９を円環状のマウント部Ｍｔ付近に備えている。
【００１４】
また、カメラ本体部２は、その正面左上部に露出モード設定ダイヤル８２を備え、その正面右上部に制御値設定ダイヤル８６を備えている。露出モード設定ダイヤル８２を操作することによって、後述する「プログラム露出モード」や「絞り優先モード」、「シャッタースピード優先モード」、「マニュアル露出モード」、「シーンセレクタモード」などの選択を行うことが可能である。また、制御値設定ダイヤル８６を操作することによれば、露出モードなどにおける制御値を設定することが可能である。例えば制御値設定ダイアル８６により、ユーザの操作入力に基づいて絞り３８に係る絞り値や撮像素子５（図３参照）に係るシャッタースピード(露光時間)が指定できる。
【００１５】
また、カメラ本体部２は、正面左端部に撮影者が把持するためのグリップ部１４を備えている。グリップ部１４の上面には露光開始を指示するためのレリーズボタン１１が設けられており、グリップ部１４の内部には電池収納室とカード収納室とが設けられている。電池収納室にはカメラの電源として、例えばニッケル水素充電池等の二次電池や、アルカリ乾電池等の一次電池などが収納され、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するためのメモリカード９０（図３参照）が着脱可能に収納されるようになっている。
【００１６】
レリーズボタン１１は、半押し状態（Ｓ１状態）と全押し状態（Ｓ２状態）との２つの状態を検出可能な２段階検出ボタンである。レリーズボタン１１が半押しされＳ１状態になると、被写体に関する記録用静止画像（本撮影画像）を取得するための準備動作（例えば、ＡＦ制御動作およびＡＥ制御動作等）が行われる。また、レリーズボタン１１がさらに押し込まれてＳ２状態になると、当該本撮影画像の撮影動作（撮像素子５(図３)を用いて被写体像（被写体の光像）に関する露光動作を行い、その露光動作によって得られた画像信号に所定の画像処理を施す一連の動作）が行われる。
【００１７】
図２において、カメラ本体部２の背面略中央上部には、ファインダ窓(接眼窓)１０が設けられている。撮影者は、ファインダ窓１０を覗くことによって、交換レンズ３から導かれた被写体の光像を視認して構図決定を行うことができる。
【００１８】
図２において、カメラ本体部２の背面の略中央には、背面モニタ１２が設けられている。背面モニタ１２は、例えばカラー液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)として構成され、撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示したり、再生モードにおいてメモリカード９０に記録された撮影画像を再生表示したりすることができる。また、背面モニタ１２においては、撮像素子５で撮像される被写体をユーザが視認できるように、本撮影（画像記録用の撮影）前に撮像素子５で順次に生成される画像信号に基づき被写体を動画的態様で表示するライブビュー表示（プレビュー表示）が可能となっている。このようなライブビュー表示を背面モニタ１２で実行させるライブビューモードは、全体制御部１０１Ａ（図３参照）で設定されることとなる。
【００１９】
背面モニタ１２の左上部にはメインスイッチ８１が設けられている。メインスイッチ８１は２点スライドスイッチからなり、接点を左方の「ＯＦＦ」位置に設定すると、電源がオフになり、接点の右方の「ＯＮ」位置に設定すると、電源がオンになる。
【００２０】
背面モニタ１２の右側には方向選択キー８４が設けられている。この方向選択キー８４は円形の操作ボタンを有し、この操作ボタンにおける上下左右の４方向の押圧操作と、右上、左上、右下及び左下の４方向の押圧操作とが、それぞれ検出されるようになっている。なお、方向選択キー８４は、上記８方向の押圧操作とは別に、中央部のプッシュボタンの押圧操作も検出されるようになっている。
【００２１】
背面モニタ１２の左側には、メニュー画面の設定、画像の削除などを行うための複数のボタンからなる設定ボタン群８３が設けられている。
【００２２】
つぎに、図３を参照しながら、撮像装置１Ａの機能の概要について説明する。図３は、撮像装置１Ａの機能構成を示すブロック図である。
【００２３】
図３に示すように、撮像装置１Ａは、操作部８０、全体制御部１０１Ａ、レンズ制御部１２１、絞り制御部１２２、シャッタ制御部１２３および画像処理部５０等を備える。
【００２４】
操作部８０は、レリーズボタン１１(図１参照)を含む各種ボタンおよびスイッチ等を備えて構成される。この操作部８０に対する操作者の入力操作に応答して、全体制御部１０１Ａが各種動作を実現する。
【００２５】
測光素子４４は、例えば光学ファインダ内に設けられており、交換レンズ３を通った光束を受光して被写体の輝度を検出するセンサである。この測光素子４４では、図４に示すように撮像素子５による撮像範囲Ｒｓ内にハニカム構造を有した複数の測光領域Ｅａからなる測光範囲Ｅｔが設定されており、各測光領域Ｅａで独立して被写体の輝度情報を検出できるようになっている。すなわち、測光素子４４により、測光範囲Ｅｔを測光して被写体の輝度情報が取得できる。
【００２６】
測光部４５は、測光素子４４からの輝度情報に基づき、被写体の測光データを生成する部位である。この測光部４５により、測光素子４４で取得される最大輝度情報（高輝度情報）と最小輝度情報（低輝度情報）とに基づき、後述のように被写体に係る輝度差が検出できる。そして、測光部４５で生成された測光データは、露出制御部１０２に入力され、被写体についての適正な露出制御値が算出されることとなる。
【００２７】
以上のような測光素子４４および測光部４５を用いて、撮像装置１Ａでは、３種類の測光モード、具体的には多分割測光モード、中央重点測光モードおよびスポット測光モードを選択できるようになっている。ここで、多分割測光モードとは、図４に示す測光範囲Ｅｔにおいて各測光領域Ｅａを独立に測光するモードである。この多分割測光モードでは、測光領域Ｅａに係る被写体の輝度情報に加え距離情報を用いて適正な輝度値を算出するようにしても良い。また、中央重点測光モードとは、図４に示す測光範囲Ｅｔにおいて、中央の測光領域Ｅａｏに向けて重み付けを増加させつつ撮像画面の中央部分を重点的に測光することで適正な輝度値を算出するモードである。一方、スポット測光モードとは、中央の測光領域Ｅａｏ(図４)のみをスポット的に測光して適正な輝度値を算出するモードである。すなわち、スポット測光モードでは、図４に示す測光範囲Ｅｔのうちの特定のスポット領域Ｅａｏが重点的に測光されることとなる。
【００２８】
全体制御部１０１Ａは、マイクロコンピュータとして構成されており、主にＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等を備えている。
【００２９】
全体制御部１０１Ａは、ＲＯＭ内に格納されるプログラムを読み出し、当該プログラムをＣＰＵで実行することによって、各種機能をソフトウェア的に実現する。例えば全体制御部１０１Ａは、ソフトウェア的に実現される露出制御部１０２、ＡＦ制御部１０３および撮像制御部１０４を有している。
【００３０】
露出制御部１０２は、被写体光を受光した測光素子４４からの出力に基づき測光部４５で得られる測光データや露出モード等の設定情報から予め定められた露出演算により撮影時の露出制御値を決定する。そして、露出制御部１０２は、後述する画像合成に必要な複数回の撮影時における各露出制御値(シャッタースピードおよび絞り値)を決定する。
【００３１】
また、露出制御部１０２により、５種類の露出モード、具体的にはプログラム露出モード、シーンセレクタモード、絞り優先モード、シャッタースピード優先モードおよびマニュアル露出モードを選択することが可能である。ここで、プログラム露出モード（いわゆるＰモード）とは、例えば図５に示されるようにシャッタースピードＴＶ(ＴＶ＝log２(１/Ｔ)、ここでＴはシャッタースピード[sec]）および絞りＡＶの関係が定められたプログラム線図に基づき適正露出値を導き出す露出モードである。また、シーンセレクタモードとは、上記のプログラム露出モードと同様にシャッタースピードおよび絞りの両方が定められたプログラム線図(図５)を人物用や風景用に複数準備しておき、撮影シーンに適したプログラム線図から絞り値・シャッタースピードの組み合わせを決定することで適正露出を得る露出モードである。また、絞り優先モード（いわゆるＡモード）とは、ユーザによって設定される絞り値を基準に、その絞り値に応じたシャッタースピードが自動的に決定されることで適正露出を得る露出モードである。また、シャッタースピード優先モード（いわゆるＳモード）とは、ユーザによって設定されるシャッタースピードを基準に、そのシャッタースピードに応じた絞り値が自動的に決定されることで適正露出を得る露出モードである。また、マニュアル露出モードとは、シャッタースピードと絞り値とを任意の値に設定でき、ユーザが所望する露出値での撮影を可能とする露出モードである。
【００３２】
ＡＦ制御部１０３は、例えば被写体光を受光して位相差検出方式の焦点検出(位相差ＡＦ)を行うための位相差ＡＦモジュール(不図示)を用いて、被写体の撮影範囲に設定された複数のＡＦエリアそれぞれにおいて、２つの被写体像の間隔から像面における合焦位置へのずれ量(デフォーカス量)を検出する。そして、各ＡＦエリアのデフォーカス量のうち適切な１つを選択し、その合焦目標位置にフォーカスレンズが駆動される。
【００３３】
撮像制御部１０４は、明暗の差が比較的大きな撮影シーンなどを撮影する際に、合成画像の基礎となる複数の撮像画像を取得するため、異なる各露出制御値に設定された複数の撮像を行う部位である(後で詳述)。
【００３４】
レンズ制御部１２１は、全体制御部１０１Ａからの入力信号に基づき制御信号を生成しモータ等のアクチュエータを駆動制御することで、交換レンズ３のレンズ群３７に含まれるフォーカスレンズやズームレンズを移動させる。これにより、ＡＦ制御や焦点距離（ズーム倍率）の変更が可能となる。
【００３５】
絞り制御部１２２は、全体制御部１０１Ａからの入力信号に基づき制御信号を生成しモータ等のアクチュエータを駆動制御することで、絞り機構として働く絞り３８の絞り径を変更する。
【００３６】
シャッタ制御部１２３は、全体制御部１０１Ａからの入力信号に基づき制御信号を生成しモータ等のアクチュエータを駆動することで、シャッタ４の開閉を制御する。
【００３７】
撮像素子５は、例えばフォトダイオードを有して構成される複数の画素がマトリクス状に２次元配置され、各画素の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＭＯＳカラーエリアセンサ（ＣＭＯＳ型の撮像素子）が用いられる。このような構成の撮像素子５においては、光電変換作用により被写体の光像を電気的信号に変換し、本撮影画像に係る画像信号（画像記録用の画像信号）が生成される。すなわち、交換レンズ３を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像が生成されることとなる。
【００３８】
撮像素子５は、タイミング制御回路(不図示)を介して全体制御部１０１Ａから入力される駆動制御信号（蓄積開始信号および蓄積終了信号）に応答して、受光面に結像された被写体像の露光（光電変換による電荷蓄積）を行い、当該被写体像に係る画像信号を生成する。また、撮像素子５は、タイミング制御回路を介して全体制御部１０１Ａから入力される読出制御信号に応答し、当該画像信号をＡ／Ｄ変換部５１に出力する。
【００３９】
撮像素子５で取得されＡ／Ｄ変換部５１でデジタル信号に変換された画像信号は、画像処理部５０に入力される。
【００４０】
画像処理部５０は、Ａ／Ｄ変換部５１から入力される画像データに対してデジタル信号処理を行い、撮像画像に係る画像データを生成する。この画像処理部５０は、黒レベル補正部５２、ホワイトバランス(ＷＢ)補正部５３、画像補間部５４、階調補正カーブ決定部５５、階調変換部５６および記録画像生成部５７とを備えている。
【００４１】
黒レベル補正部５２は、画像信号において最高となる濃度部を基準の黒レベルに補正する。
【００４２】
ＷＢ補正部５３は、撮影光源の分光による色バランスのずれを補正するためにＲＧＢ各色の画素データのレベル変換を行う。
【００４３】
画素補間部５４は、撮像素子５のカラーフィルタが上述したベイヤー配列であるために欠落する欠落色画素の補間を行う。
【００４４】
階調補正カーブ決定部５５および階調変換部５６は、撮影画像に最適な補正カーブ（γ特性の補正カーブ）を決定するとともに、この補正カーブによる画像データ(ＲＧＢデータ)の階調補正を行う。
【００４５】
記録画像生成部５７は、画像処理された画像データに対して例えばＪＰＥＧなどの圧縮処理を施し、記録用の画像データとして画像メモリ９１に保存する。
【００４６】
また、画像処理部５０は、位置合わせ部５８と画像合成部５９とを備えている。
【００４７】
位置合わせ部５８は、後述の画像合成のために撮像素子５で連続的に撮像されて画像メモリ９１に保存されている複数の撮像画像間の位置合わせを行う。この位置合わせ部５８では、例えば撮像装置１Ａのブレ情報等から画像間の位置ズレを検出し、この位置ズレに基づく位置合わせが実行される。
【００４８】
画像合成部５９は、後述のように合成画像のダイナミックレンジが適切に拡張されるように、位置合わせ部５８で位置合わせ処理が施された複数の画像を合成する処理が行われる。すなわち、画像合成部５９では、複数回の撮像によって撮像素子５で得られた複数枚の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、白トビや黒つぶれが抑えられた合成画像が生成される。そして、生成された合成画像は全体制御部１０１Ａを介してメモリカード９０に記録される。
【００４９】
以上のような構成の撮像装置１Ａでは、輝度差が大きい被写体を撮影する際に、異なる露出制御値で連続的に撮像して得られる複数の画像を合成することにより、ダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能である。この異なる露出制御値での撮像について、以下で詳しく説明する。
【００５０】
［異なる露出制御値での撮像について］
本実施形態の撮像装置１Ａにおいては、異なる露出制御値に設定された２回の撮像によって２枚の画像を取得してから、これらの画像合成を行うことで、撮像素子５に対して相対的にダイナミックレンジが拡張された画像を生成できるようになっている。
【００５１】
撮影シーンにおいて明暗の差が大きい場合には、撮像素子５のダイナミックレンジではカバーできないため、１回の撮影では同一被写体に対しても図６(ａ)に示す画像Ｇａのように黒つぶれ部分Ｅａや、図６(ｂ)に示す画像Ｇｂのように白トビ部分Ｅｂが発生することがある。そこで、本実施形態の撮像装置１Ａでは、同一被写体に対してシャッタースピードを変更して(露出を変化させて)例えば２枚の画像Ｇａ、Ｇｂを撮像し、これらの画像Ｇａ、Ｇｂのうち黒つぶれ部分Ｅａや白トビ部分Ｅｂ以外の各画像部分Ｄａ、Ｄｂを合成することで、図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃのようにダイナミックレンジが擬似的に拡張された被写体画像を作成するようにしている。
【００５２】
詳しくは、同一の撮影シーンに対して被写体の明部を重視し、これを基準(以下では「明部基準」ともいう)とした露出制御値で撮像するとともに、被写体の暗部を重視し、これを基準(以下では「暗部基準」ともいう)とした露出制御値で撮像する。これにより、明部基準の露出で撮像された画像Ｇａ(図６(ａ))は、ハイライトの階調が適切に再現される画像部分Ｄａと黒つぶれ部分Ｅａとで構成され、暗部基準の露出で撮像された画像Ｇｂ(図６(ｂ))は、ハイライトが白トビした白トビ部分Ｅｂとシャドーの階調が適切に再現される画像部分Ｄｂとで構成されることとなる。これら２枚の画像Ｇａ、Ｇｂにおいて、明部基準の露出で生じた黒つぶれ部分Ｅａと暗部基準の露出で生じた白トビ部分Ｅｂとが、他方の画像から抽出される該当の画像部分Ｄａ、Ｄｂで補間されることにより、ハイライトおよびシャドーの階調が再現された各画像部分Ｄａ、Ｄｂからなる合成画像Ｇｃ(図６(ｃ))を生成でき、ダイナミックレンジの拡張が可能となる。
【００５３】
以上のように撮像装置１Ａでは、異なる露出制御値に設定して撮像素子５で順次に取得される２枚の画像を合成することによりダイナミックレンジの拡張が図られているが、以下では、この異なる露出制御値の設定手法について図７を参照して説明する。
【００５４】
図７は、異なる露出制御値の設定手法について説明するための図である。この図７の上部には、例えばライブビューモードで撮像素子５により取得された撮像画像の輝度分布を表した輝度ヒストグラム（以下では単に「ヒストグラム」とも称する）ＨＧが示されている。
【００５５】
まず、被写体の輝度情報が表されるヒストグラムＨＧにおいて、最大(最高)の輝度値Ｂmaxと最小(最低)の輝度値Ｂminとを検出する。すなわち、最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとは、撮像素子５によって得られた画像に基づくヒストグラムＨＧから検出されることとなる。ここで、最大の輝度値Ｂmaxは、ヒストグラムＨＧにおいて輝度値が最も大きい画素から低輝度方向に所定数α(αは例えば数画素)の画素をカウントし、その画素が有する輝度値とする。同様に、最小の輝度値Ｂmaxは、ヒストグラムＨＧにおいて輝度値が最も小さい画素から高輝度方向に所定数α(αは例えば数画素)の画素をカウントし、その画素が有する輝度値とする。このように最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminを設定すれば、例えば１つの画素だけで突発的に白トビや黒つぶれが生じても、これを誤差として排除することができ、適正な最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminを得ることが可能となる。なお、最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminについては、ライブビューモードで撮像素子５から得られる被写体画像に基づきヒストグラムＨＧを作成して検出するのは必須でなく、被写体光を受光する測光素子４４において各測光領域Ｅａ(図４)で得られる輝度値のうち最大値および最小値を検出するようにしても良い。
【００５６】
次に、ヒストグラムＨＧから得られる被写体の適正な輝度値に基づき、ユーザが設定した測光モードで通常撮影(撮影シーンに対する１回のみの撮影)を行う場合の適正な露出制御値Ｂcntを算出する。
【００５７】
なお、上記の露出制御値Ｂcntに設定して撮像する場合には、撮像素子５のダイナミックレンジをカバーに相当する輝度範囲Ｒｄしかカバーできないため、１回の撮像では黒つぶれ部分Ｅａ(図６(ａ))や白トビ部分Ｅｂ(図６(ｂ))が発生する恐れがある。そこで、ヒストグラムＨＧの輝度特性を有する被写体が良好に再現されるように撮像装置１Ａでは、上述のように２回の撮像で得られた２枚の画像を合成することとする。この２回の撮像で設定される各露出制御値、具体的には明部基準の露出制御値Ｂudrおよび暗部基準の露出制御値Ｂovrについては、次の式(１)〜(４)を用いて算出する。
【００５８】
ΔＢｐ＝（Ｂmax−Ｂcnt)×ｋ ・・・・・・(１)：
ΔＢｑ＝（Ｂmin−Ｂcnt)×ｋ ・・・・・・(２)：
Ｂudr＝Ｂcnt＋ΔＢｐ ・・・・・・・・・(３)：
Ｂovr＝Ｂcnt＋ΔＢｑ ・・・・・・・・・(４)：
ここで、上式(１)、(２)中の「ｋ」は予め定められた係数であり、０〜１の範囲内の数値、例えば０.５が設定されている。
【００５９】
上記の式(１)〜(４)を用いて演算することにより、明部基準の露出制御値Ｂudrと暗部基準の露出制御値Ｂovrとが算出され、これらの露出制御値の間には、次の式(５)のように露光段差ΔＢが生じることとなる。
【００６０】
ΔＢ＝ΔＢｐ−ΔＢｑ ・・・・・・・・・(５)：
なお、露光段差ΔＢについては、上式(５)に上記の式(１)〜(２)を代入することにより、次の式(６)が得られる。
【００６１】
ΔＢ＝(Ｂmax−Ｂmin)×ｋ ・・・・・・・(６)：
このようにヒストグラムＨＧから検出される輝度差(Ｂmax−Ｂmin)に係数ｋを乗算して得られた値に相当する露光段差ΔＢを有した露出制御値の範囲を設定し、この露出制御値の範囲内でそれぞれ異なる各露出制御値Ｂudr、Ｂovrに設定された２回の撮像を行うことにより、撮像素子５のダイナミックレンジに相当する高輝度側と低輝度側との各輝度範囲Ｒｄｐ、Ｒｄｑ(図７)における被写体の階調再現が可能となる。ここで、露光段差ΔＢを有した露出制御値の範囲内には、本実施形態で実行される２回の撮像が１回の撮像（通常の撮影）であった場合に当該１回の撮像で設定される適正な露出制御値（１の露出制御値）Ｂcntが含まれている。その結果、撮像素子５のダイナミックレンジを超える輝度差(Ｂmax−Ｂmin）を有した被写体を画像合成により白トビや黒つぶれを発生させず適切に再現できることとなる。
【００６２】
以下では、具体例として、例えばＢmax＝8.0[BV]およびＢmin＝3.0[BV]の最大・最小輝度値を有した被写体において適正な露出制御値としてＢcnt＝6.0[EV]が設定されているケースについて明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrの算出手法を説明する。
【００６３】
上記の式(１)〜(２)により、まずΔＢｐ＝(8.0-6.0)×0.5＝+1.0[EV]、ΔＢｑ＝(3.0-6.0)×0.5＝-1.5[EV]を算出する。そして、この算出されたΔＢｐ、ΔＢｑを上記の式(３)〜(４)に代入することで、Ｂudr＝6.0+1.0＝7.0[EV]、Ｂovr＝6.0-1.5＝4.5[EV]を得る。このように適正な露出制御値Ｂcntを挟んで設定される明部基準の露出制御値Ｂudrおよび暗部基準の露出制御値Ｂovrでの２回の撮像で得られた２枚の画像を合成することで、明暗の差が大きな撮影シーンに対しても階調再現が良好な被写体画像を生成することが可能となる。
【００６４】
以上のような構成を有する撮像装置１Ａの具体的な動作について、以下で説明する。
【００６５】
[撮像装置１Ａの動作]
図８は、撮像装置１Ａの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述したプログラム露出モードまたはシーンセレクタモードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ａによって実行される。
【００６６】
ステップＳＴ１では、被写体に係る撮影シーンの輝度分布を解析する。ここでは、例えば測光素子４４で検出される被写体の輝度情報に基づき、上述した最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとが求められる。なお、測光素子４４を用いず、ライブビューモードにて撮像素子５により取得される撮像画像に基づき例えば図７に示すヒストグラムＨＧを作成することで最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとを求めるようにしても良い。
【００６７】
ステップＳＴ２では、通常撮影時(１回の撮影であった場合)での適正な露出制御値を決定しプログラム線図から基準の絞り値を設定する。具体的には、予め定められた露出演算により上述した適正な露出制御値Ｂcntを算出し、図５に示すプログラム線図において露出制御値Ｂcntを表す右下がりのラインＬｅ(破線)とプログラムラインＬｐ(太実線)との交点Ｐｋから得られる絞り値ＡＶｒが基準の絞り値として設定される。すなわち、撮像素子５に係るシャッタースピード(露光時間)と絞り４に係る絞り値との関係が規定されたプログラム線図から適正な露出制御値(１の露出制御値)Ｂcntに応じた絞り値ＡＶｒを求め、この絞り値ＡＶｒを２回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する。
【００６８】
ステップＳＴ３では、２回の撮像で設定される各露出制御値の差分に対応した露光段差ΔＢを算出する。具体的には、ステップＳＴ１で得られた最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとに基づき、上述の式(６)を用いて露光段差ΔＢを求める。
【００６９】
ステップＳＴ４では、絞りを固定して明部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｐを決定する。具体的には、ステップＳＴ２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(１)および式(３)を用いて明部基準の露出制御値Ｂudrを求めるとともに、図５に示すプログラム線図において上記の絞り値ＡＶｒを変化させずに、明部基準の露出制御値Ｂudrに応じたシャッタースピードＴＶｐを設定する。なお、このシャッタースピードＴＶｐと上述の交点Ｐｋでのシャッタースピードとの差分値Ｔｋ(図５)は、上記の式(１)で求められるΔＢｐに相当している。
【００７０】
ステップＳＴ５では、暗部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｑを決定する。具体的には、ステップＳＴ２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(２)および式(４)を用いて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求めるとともに、図５に示すプログラム線図において上記の絞り値ＡＶｒを変化させずに、暗部基準の露出制御値Ｂovrに応じたシャッタースピードＴＶｑを設定する。なお、このシャッタースピードＴＶｑと上述の交点Ｐｋでのシャッタースピードとの差分値Ｔｊ(図５)は、上記の式(２)で求められるΔＢｑに相当している。
【００７１】
上記のステップＳＴ４〜ＳＴ５において明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrと基準の絞り値ＡＶｒとに基づき２回の撮像における各シャッタースピード(各露光時間)ＴＶｐ、ＴＶｑが設定されることにより、２回の撮像で露出の異なる２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して画像合成部５９で上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【００７２】
以上で説明した撮像装置１Ａにおいては、被写体に係る最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminを検出し、これを上記の式(１)〜(５)に代入して露光段差ΔＢを有する明部基準・暗部基準の各露光制御値Ｂudr、Ｂovrを算出する。そして、各露出制御値Ｂudr、Ｂovrに設定された２回の撮像で得られる２枚の画像を図６のように合成し、ダイナミックレンジの拡張された合成画像を生成する。これにより、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【００７３】
すなわち、２回の撮像では撮影シーンの輝度差に応じて設定される露光段差ΔＢを適切に設定しなければ最終的な合成画像に破綻が生じる可能性が高い。特に、撮影シーンの輝度差が小さい場合、露光段差ΔＢを無理に大きくとれば本来必要のないレンジまで拡張された被写体画像が生成され、再現したい階調範囲が狭くなって結果的にコントラストの低下した合成画像が得られてしまう。これに対して、本実施形態の撮像装置１Ａでは、撮影シーンの輝度差に依存した各露出制御値が設定されるため、コントラストが良好な合成画像を生成できることとなる。
【００７４】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ｂについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【００７５】
すなわち、第２実施形態の全体制御部１０１Ｂは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【００７６】
［撮像装置１Ｂの動作］
図９は、撮像装置１Ｂの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述した絞り優先モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ｂによって実行される。
【００７７】
ステップＳＴ１１では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ１と同様の動作を行う。
【００７８】
ステップＳＴ１２では、制御値設定ダイヤル８６を用いユーザが指定した絞り値に設定される通常撮影時(１回の撮影であった場合)での適正な露出制御値を決定する。具体的には、予め定められた露出演算により、通常撮影時において適正となる露出制御値Ｂcntが算出される。
【００７９】
ステップＳＴ１３では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ３と同様の動作を行う。
【００８０】
ステップＳＴ１４では、ユーザ指定の絞り値で明部基準の露出制御値Ｂudrにて撮像する場合のシャッタースピードＴＶａを決定する。具体的には、ステップＳＴ１２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(１)および式(３)を用いて明部基準の露出制御値Ｂudrを求め、この露出制御値Ｂudrからユーザ指定の絞り値を減じてシャッタースピードＴＶａを導出する。
【００８１】
ステップＳＴ１５では、ユーザ指定の絞り値に設定し暗部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｂを決定する。具体的には、ステップＳＴ１２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(２)および式(４)を用いて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求め、この露出制御値Ｂovrからユーザ指定の絞り値を減じてシャッタースピードＴＶｂを導出する。
【００８２】
上記のステップＳＴ１４〜ＳＴ１５においてユーザにより指定される絞り値を２回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定し、この基準の絞り値と明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrとに基づき２回の撮像における各シャッタースピードＴＶａ、ＴＶｂが設定されることにより、２回の撮像で露出の異なる２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【００８３】
以上で説明した撮像装置１Ｂにおいては、既述した第１実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【００８４】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る撮像装置１Ｃについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【００８５】
すなわち、第３実施形態の全体制御部１０１Ｃは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【００８６】
［撮像装置１Ｃの動作］
図１０は、撮像装置１Ｃの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述したシャッタースピード優先モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ｃによって実行される。
【００８７】
ステップＳＴ２１では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ１と同様の動作を行う。
【００８８】
ステップＳＴ２２では、制御値設定ダイヤル８６を用いユーザが指定したシャッタースピードＴＶｓに設定される通常撮影時(１回の撮影であった場合)での適正な露出制御値を決定する。具体的には、予め定められた露出演算により、通常撮影時において適正となる露出制御値Ｂcntが算出される。
【００８９】
ステップＳＴ２３では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ３と同様の動作を行う。
【００９０】
ステップＳＴ２４では、ユーザ指定のシャッタースピードＴＶｓで明部基準の露出制御値Ｂudrにて撮像する場合の絞り値を決定する。具体的には、ステップＳＴ２２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(１)および式(３)を用いて明部基準の露出制御値Ｂudrを求め、この露出制御値Ｂudrからユーザ指定のシャッタースピードＴＶｓを減じて絞り値ＡＶｓを導出する。
【００９１】
ステップＳＴ２５では、ステップＳＴ２４で決定された絞り値ＡＶｓに設定し暗部基準の露出制御値Ｂovrで撮像する場合のシャッタースピードＴＶｔを決定する。具体的には、ステップＳＴ２２で得られた適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(２)および式(４)を用いて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求め、この露出制御値Ｂovrに基づき、ステップＳＴ２４で設定された絞り値ＡＶｓを変化させずにシャッタースピードＴＶｔを導出する。
【００９２】
上記のステップＳＴ２４〜ＳＴ２５では、各露出制御値Ｂudr、Ｂovrのうち最も明るい撮像画像が得られる明部基準の露出制御値Ｂudrにおいてユーザ指定のシャッタースピード(露光時間)ＴＶｓに応じた絞り値ＡＶｓを求め、この絞り値ＡＶｓを２回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する。そして、この基準の絞り値と明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrとに基づき２回の撮像における各シャッタースピード(ユーザ指定のシャッタースピード)ＴＶｓ、ＴＶｔが設定されることにより、２回の撮像で露出の異なる２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【００９３】
以上で説明した撮像装置１Ｃにおいては、既述した各実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【００９４】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る撮像装置１Ｄについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【００９５】
すなわち、第４実施形態の全体制御部１０１Ｄは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【００９６】
［撮像装置１Ｄの動作］
図１１は、撮像装置１Ｄの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、多分割測光モードが設定され、露出モードとして上述したマニュアル露出モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ｄによって実行される。
【００９７】
ステップＳＴ３１〜ＳＴ３２では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ１〜ＳＴ２と同様の動作を行う。
【００９８】
ステップＳＴ３３では、制御値設定ダイヤル８６を用いユーザが指定した絞り値とシャッタースピードとが設定される明部基準の露出制御値Ｂudrを決定する。換言すれば、明部基準の露出制御値Ｂudrでの撮像においては、ユーザ指定の絞り値とシャッタースピードＴＶｍとが設定されることとなる。
【００９９】
ステップＳＴ３４では、ユーザ指定の絞り値に設定し暗部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｎを決定する。具体的には、ステップＳＴ３３で設定された明部基準の露出制御値Ｂudrから、ステップＳＴ３２で算出された露光段差ΔＢを減じて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求める。そして、ユーザ指定の絞り値を変化させずに、暗部基準の露出制御値Ｂovrに応じたシャッタースピードＴＶｎを設定する。このシャッタースピードＴＶｎは、ユーザ指定のシャッタースピードＴＶｍに対して露光段差ΔＢだけ長い時間となる。
【０１００】
上記のステップＳＴ３３〜ＳＴ３４では、ユーザ指定の絞り値とシャッタースピード(露光時間)とから得られた露出制御値を、２回の撮像で設定される各露出制御値のうち最も明るい撮像画像が得られる明部基準の露出制御値Ｂudrに設定する。一方、ユーザ指定の絞り値を２回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定し、この基準の絞り値と明部基準・暗部基準の各露出制御値Ｂudr、Ｂovrとに基づき２回の撮像における各シャッタースピードＴＶｍ、ＴＶｎが設定されることにより、２回の撮像で露出の異なる２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【０１０１】
以上で説明した撮像装置１Ｄにおいては、既述した各実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【０１０２】
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態に係る撮像装置１Ｅについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【０１０３】
すなわち、第５実施形態の全体制御部１０１Ｅは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【０１０４】
［撮像装置１Ｅの動作］
図１２は、撮像装置１Ｅの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、スポット測光モードが設定され、露出モードとして上述した絞り優先モードが設定される場合の露出制御動作を示しており、全体制御部１０１Ｅによって実行される。
【０１０５】
ステップＳＴ４１およびステップＳＴ４２では、図８に示すフローチャートのステップＳＴ１およびステップＳＴ３と同様の動作を行う。
【０１０６】
ステップＳＴ４３では、制御値設定ダイヤル８６を用いユーザが指定した絞り値で測光素子４４によるスポット測光を行った際の適正露出値を、明部基準の露出制御値Ｂudrとして決定する。すなわち、スポット測光で取得された輝度情報に基づき予め定められた露出演算により算出される適正露出値が明部基準の露出制御値Ｂudrに設定されるため、図７に示す明部基準側の露出シフト量ΔＢｐは「０」となる。このように設定された明部基準の露出制御値Ｂudrからユーザ指定の絞り値を減じることで、明部基準露出での撮像時におけるシャッタースピードＴＶｃが導出されることとなる。
【０１０７】
ステップＳＴ４４では、ユーザ指定の絞り値に設定し暗部基準の露出制御値で撮像する場合のシャッタースピードＴＶｂを決定する。具体的には、ステップＳＴ４３で明部基準の露出制御値Ｂudrとして設定された適正な露出制御値Ｂcntに基づき上記の式(２)および式(４)を用いて暗部基準の露出制御値Ｂovrを求め、この露出制御値Ｂovrからユーザ指定の絞り値を減じてシャッタースピードＴＶｄを導出する。
【０１０８】
上記のステップＳＴ４３〜ＳＴ４４で設定される各シャッタースピードＴＶｃ、ＴＶｄでの２回の撮像を行うことにより、スポット測光の対象となる被写体部分を基準として撮影シーン(被写体の輝度差)に応じた露光段差分ΔＢだけ露出が変更された２枚の画像が取得されることとなる。そして、これら２枚の画像に対して上述の画像合成を行い図６(ｃ)に示す合成画像Ｇｃを生成すれば、撮像素子５に比べてダイナミックレンジが拡張された被写体画像を得ることが可能となる。
【０１０９】
以上で説明した撮像装置１Ｆにおいては、既述した各実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【０１１０】
＜第６実施形態＞
本発明の第６実施形態に係る撮像装置１Ｆについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【０１１１】
すなわち、第６実施形態の全体制御部１０１Ｆは、そのＲＯＭに以下で説明する動作を実行するプログラムが格納されている。
【０１１２】
［撮像装置１Ｆの動作］
図１３は、撮像装置１Ｆの動作を説明するための図であり、特に５回の撮像で設定される各露出値について説明する図である。この図１３は、図７に対応している。
【０１１３】
撮像装置１Ｆでは、上述した撮像装置１Ａと同様に、ヒストグラムＨＧから最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとを検出し、通常撮影時(１回の撮影であった場合)の適正な露出制御値Ｂcntを算出した後に、上記の式(１)〜(４)を用いて明部基準の露出制御値Ｂudrと暗部基準の露出制御値Ｂovrとが求められる。
【０１１４】
本実施形態の撮像装置１Ｆでは、暗部基準の露出制御値Ｂovrから明部基準の露出制御値Ｂudrまでの露光段差ΔＢにおいて、それぞれ異なった露出での５回の撮像が行われることとなるが、各撮像時の露出制御値Ｂａ〜Ｂｅの設定方法について説明する。
【０１１５】
まず、図１３において最大・最小の露出制御値Ｂａ、Ｂｂは、明部基準・暗部基準の露出制御値Ｂudr、Ｂovrに設定され、露出制御値Ｂｃは、適正な露出制御値Ｂcntに設定される。そして、残り２つの露出制御値Ｂｄ、Ｂｅは、露出制御値Ｂａと露出制御値Ｂｃとを２等分する中間値と、露出制御値Ｂｂと露出制御値Ｂｃとを２等分する中間値とに設定される。
【０１１６】
このような各露出制御値Ｂａ〜Ｂｅが設定されることにより、適正な露出制御値Ｂｃや、その近傍の露出制御値Ｂｄ、Ｂｅによる撮像を行えるため、人物の顔などの主要被写体が良好な露出状態となる画像を取得できる。そして、５回の撮像によって得られた５枚の画像を合成してダイナミックレンジの拡張した合成画像を生成する際には、露出制御値Ｂｃによる適正露出での撮像によって得られた画像から主要被写体(顔など)を切出し、他の撮像によって得られた画像に合成するようにする。このように５回の撮像には、被写体の輝度情報に基づき予め定められた露出演算により算出される適正露出値での撮像が含まれるため、合成画像において主要被写体が適切な露光状態で再現できる。
【０１１７】
なお、暗部基準の露出制御値Ｂovrから明部基準の露出制御値Ｂudrまでの露光段差ΔＢにおいて、上述した各露出制御値Ｂａ〜Ｂｅを設定するのは必須でなく、次の式(７)〜(９)に従って各撮像時の露出制御値Ｂ１〜Ｂ５(図１３)を設定するようにしても良い。
【０１１８】
Ｂn=1＝(Ｂmax−Ｂcnt)×ｋ＋Ｂcnt ・・・・・・・・・(７)：
Ｂn=2＝(Ｂmin−Ｂcnt)×ｋ＋Ｂcnt ・・・・・・・・・(８)：
Ｂn>2＝(Ｂ１−Ｂ２)／(Ｎｓ−１)×(ｎ−２)＋Ｂ２ ・・・・(９)：
ここで、Ｎｓは撮像回数(本実施形態では５回)である。
【０１１９】
上記の式(７)〜(９)を用いて各露出制御値Ｂ１〜Ｂ５を求めると、図１３に示すように暗部基準の露出制御値Ｂovrから明部基準の露出制御値Ｂudrまでの露光段差ΔＢにおいて、等間隔に各露出制御値Ｂ１〜Ｂ５が設定されることとなる。
【０１２０】
以上で説明した撮像装置１Ｆにおいては、既述した各実施形態と同様に、明暗の差が比較的大きな撮影シーンを対しても被写体における輝度差を適切に反映した複数回の撮像を行えるため、撮像素子５のダイナミックレンジの有効活用が図れて、白トビや黒つぶれが抑えられた良好な合成画像を生成できる。
【０１２１】
なお、撮像装置１Ｆにおいては、５回の撮像を行うのは必須でなく、それぞれ異なる露出制御値が設定された３回や４回、６回以上の撮像を行っても良い。この場合、３回の撮像では、例えば図１３に示す３つの露出制御値Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃや、３つの露出制御値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４に設定するようにする。また、４回の撮像では、例えば図１３に示す４つの露出制御値Ｂａ〜Ｂｄに設定するようにする。このように露出制御値が設定される複数回の撮像で得られた画像を合成すれば、ダイナミックレンジが拡張された合成画像を得ることができる。
【０１２２】
以上のように上記の各実施形態では、露光段差ΔＢを用いることによりダイナミックレンジが適切に拡張された合成画像を生成できるが、上記の式(６)によって妥当な露光段差ΔＢを求めるには被写体に係る輝度差(Ｂmax−Ｂmin)を精度良く検出する必要がある。ここで、一般に測光素子を用いた測光においては、その特性上、低輝度の被写体に対して信頼性が低下する傾向にある。このような低輝度シーンにおいても測光素子により被写体の輝度差を良好に検出できる手法を、以降の実施形態で説明する。
【０１２３】
＜第７実施形態＞
本発明の第７実施形態に係る撮像装置１Ｇについては、第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、測光素子と全体制御部との構成が異なっている。
【０１２４】
すなわち、第７実施形態の測光素子４４０は、第１実施形態と同様に、例えば光学ファインダ内に設けられ被写体の輝度を検出するセンサとして構成されているが、図１４に示すように測光範囲Ｅｕが４０の領域に分割され、それぞれ独立した測光が可能となっている。具体的には、測光素子４４０は、ＳＰＣ(Silicon Photo Cell)を備えてなる測光セルとして、ハニカム構造を有した３９個の小さい測光セル（以下では「小セル」ともいう）Ｅｆと、その周りで環状に設けられた１個の大きな測光セル（以下では「大セル」ともいう）Ｅｇとを備えている。すなわち、測光素子４４０は、測光範囲Ｅｕを分割して測光する３９個の小セル(測光セル)Ｅｆおよび１個の大セル(測光セル)Ｅｇを備えており、被写体の輝度情報として各測光セルＥｆ、Ｅｇから測光値の出力が可能である。なお、測光素子４４０の特性については、後で詳述する。
【０１２５】
そして、各測光セルＥｆ、Ｅｇに電気的に接続して各測光セルＥｆ、Ｅｇからの電荷出力を処理する処理回路４５０が測光部４５に設けられている(図１５)。この処理回路４５０では、例えば全体制御部１０１Ｇからの制御信号Ｓｇに基づき各測光セルＥｆ、Ｅｇでの測光動作(光電変換動作)を制御し、各測光セルＥｆ、Ｅｇにおいて光電変換され蓄積された電荷(蓄積電荷)に対して対数圧縮や温度補償、ゲイン適用を実施して測光に係る計測値としての出力電圧Ｖｐを生成する。
【０１２６】
また、第７実施形態の全体制御部１０１Ｇは、そのＲＯＭに後述する撮像装置１Ｇの動作を実行するプログラムが格納されている。
【０１２７】
［測光素子４４０を用いた被写体の輝度差の検出について］
測光素子４４０では、基本的には光電変換によって受光量に比例した電荷が蓄積されるが、低輝度の被写体光を受光する小セルＥｆでは、この比例関係(リニア特性)が成立しない。これは、受光面積が小さい小セルＥｆにおいて低輝度シーンでは光電変換により生じる電荷量が少なって非線形な特性となるためである。なお、小セルＥｆにて上記のリニア特性の精度が補償できなくなる限界の輝度(例えば２ＥＶ)を、以下では「測光限界輝度」ともいう。一方、大セルＥｇは、小セルＥｆに対して受光面積が大きいため、低輝度シーンでもリニア特性の精度を確保できる。この大セルＥｇの特性を利用し、測光素子４４０では、出力電圧Ｖｐ(図１５)が小さく信頼性が低い小セルＥｆの測光値に代わって大セルＥｇの測光値を用いることで低輝度シーンでの測光精度向上を図るようにしている。
【０１２８】
ただし、測光限界輝度より低い輝度値(測光値)が検出される小セルＥｆが多くなると、これらの小セルＥｆの測光値が１個の大セルＥｇの測光値に置換されることとなるため、測光素子４４０において測光精度の低下を招いてしまう。
【０１２９】
そこで、本実施形態の撮像装置１Ｇでは、測光素子４４０における各測光セルＥｆ、Ｅｇの測光値(最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂmin)に基づき測光部４５で測定され得られた輝度差（以下では「測定輝度差」ともいう）に加え、予め規定されている輝度差（以下では「規定輝度差」ともいう）を考慮して、露光段差ΔＢの算出に用いる被写体の最終的な輝度差（以下では「最終輝度差」ともいう）を導出することとする。上記の規定輝度差については、例えば夜景シーンでは２.０ＥＶが設定され、人物が含まれた夜景シーンでは１.０ＥＶが設定される。
【０１３０】
次に、被写体の最終輝度差を算出する手法を具体的に説明する。被写体の最終輝度差Ｂconは、測定輝度差をＢmes、規定輝度差をＢsetとして次の式(１０)を用い算出される。
【０１３１】
Ｂcon＝α×Ｂmes＋β×Ｂset ・・・・・・・(１０)：
ここで、α、βは測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとをブレンドする係数（ブレンド率）を示しており、図１６に示すグラフに従ってα＋β＝１の関係を維持しつつ変化する。この図１６のグラフにおいて、横軸は測光値が測光限界輝度以上となる測光セル(小セル)Ｅｆの数を示し、縦軸は上式(１０)でのブレンド率α、βを示している。
【０１３２】
図１６に示すグラフでは、上記の式(１０)において測定輝度差Ｂmesの係数であるブレンド率αを、測光限界輝度以上の小セルＥｆの数に比例して小セルＥｆの全数(３９個)で１００％となるように増加させる一方、上記の式(１０)において規定輝度差Ｂsetの係数であるブレンド率βは、測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数が異なってもα＋β＝１の関係を保持するように変化させている。これにより、撮像装置１Ｇでは、図１６に示すように測光限界輝度以上の測光セル(小セル)Ｅｆの数に応じて変化するブレンド率α、βを用いて測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとの適切なブレンド、つまり重み付け平均演算が可能となる。この図１６のグラフのようにブレンド率α、βを設定すれば、上式(１０)に示す重み付け演算において、測光値が測光限界輝度以上となる測光セル(小セル)Ｅｆの数が多いほど、測光部４５で検知される測定輝度差(被写体に係る輝度の差)Ｂmesの、規定輝度差Ｂsetに対する重み付けが増加される一方、測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数が少ないほど、測光部４５で検知される測定輝度差Ｂmesの、規定輝度差Ｂsetに対する重み付けが減少されることとなる。その結果、低輝度の被写体を測光素子４４０で測光する際にも、信頼性の高い被写体の輝度差(最終輝度差Ｂcon)を導出することが可能となる。
【０１３３】
このような撮像装置１Ｇの具体的な動作を、以下で説明する。
【０１３４】
［撮像装置１Ｇの動作］
図１７は、撮像装置１Ｇの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、特に測光素子４４０を用いて被写体の輝度差を検出する動作を示しており、全体制御部１０１Ｆによって実行される。
【０１３５】
ステップＳＴ５１では、被写体に係る撮影シーンの輝度分布を解析する。ここでは、測光素子４４０の各測光セルＥｆ、Ｅｇで検出される輝度情報に基づき、被写体に関する最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとが求められる。
【０１３６】
ステップＳＴ５２では、測光素子４４０で得られる測光結果(被写体の輝度情報)に基づき、測光部４５にて被写体に係る輝度の差である測定輝度差Ｂmesを検出する。すなわち、測光素子４４０の各測光セルＥｆで得られた測光値(最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂmin)に基づいて、撮影シーンの輝度差を検知する。この場合、測光素子４４０において３９個の小セルＥｆの測光データから測定輝度差Ｂmesを検出しても良いし、大セルＥｇを含めた全測光セルＥｆ、Ｅｇの測光データから測定輝度差Ｂmesを検出しても良い。
【０１３７】
ステップＳＴ５３では、測光素子４４０において測光値が測光限界輝度以上の測光セル(小セル)Ｅｆの数をカウントする。すなわち、３９個の小セルＥｆのうち測光値が測光限界輝度(閾値)以上となる小セルＥｆの数を検知する。
【０１３８】
ステップＳＴ５４では、ステップＳＴ５３での検知結果から、測光限界輝度未満の測光セル(小セル)Ｅｆがあるかを判定する。すなわち、測光値が測光限界輝度未満となる小セルＥｆが１個以上あるか否かを判断する。ここで、測光限界輝度未満の小セルＥｆが検知される場合には、被写体が低輝度であるとしてステップＳＴ５５に進む。一方、測光限界輝度未満の小セルＥｆが検知されない場合には、本フローを抜ける。この場合には、被写体が低輝度でないと判断できるため、測光素子４４０で検出される測光値の信頼性は低くないとして、ステップＳＴ５２で検出された測定輝度値Ｂmesを被写体の最終輝度値Ｂconとして設定する。
【０１３９】
ステップＳＴ５５では、図１６のグラフを参照し、ステップＳＴ５３で得られた測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数に応じた測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとのブレンド率α、βを決定する。
【０１４０】
ステップＳＴ５６では、ステップＳＴ５５で決定されたブレンド率α、βを、上記の式(１０)に代入して被写体の最終輝度差Ｂconを算出する。そして、この算出された最終輝度差Ｂconは上記の式(６)における被写体の輝度差(Ｂmax−Ｂmin)に代入されることで、適切な露光段差ΔＢが得られることとなる。
【０１４１】
以上のステップＳＴ５４〜ＳＴ５６においては、ステップＳＴ５３で得られた検知結果に基づき測光値が測光限界輝度未満となる測光セルＥｆがある場合には、ステップＳＴ５３で検知された測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数に応じて設定されるブレンド率(重み付け係数)α、βにより、ステップＳＴ５２で検出された測定輝度差(被写体に係る輝度の差)Ｂmesと予め定められた規定輝度差(所定の輝度差)Ｂsetとに関する上式(１０)の重み付け演算を行い、この演算結果を最終輝度差(被写体に係る輝度差)Ｂconに設定する。これにより、低輝度の被写体を測光素子４４０で測光する場合にも、被写体の輝度差を精度良く導出することが可能となる。
【０１４２】
そして、ステップＳＴ５６にて被写体の輝度差(Ｂmax−Ｂmin)として設定された最終輝度差Ｂconに係数ｋを乗算して得られた値に相当する露光段差ΔＢ(上式(６)参照)を有した露出制御値の範囲が設定されることにより、この露出制御値の範囲内に設定される各露出値による複数の撮像を行って合成画像を生成すれば、ダイナミックレンジが適切に拡張された合成画像を生成できることとなる。
【０１４３】
以上説明した撮像装置１Ｇでは、測光素子４４０の精度不足が生じる低輝度シーンにおいて測光値が測光限界輝度以上となる測光セルＥｆの数をカウントし、この測光セルＥｆの数に応じて上記の式(１０)における測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとのブレンド比率α、βを設定するため、信頼性の高い最終輝度差Ｂconを算出できる。その結果、合成画像を生成するための複数回の撮像において適切な露出制御値の設定が可能となる。
【０１４４】
＜第８実施形態＞
本発明の第８実施形態に係る撮像装置１Ｈについては、第７実施形態の撮像装置１Ｇと類似の構成を有しているが、全体制御部の構成が異なっている。
【０１４５】
すなわち、第８実施形態の全体制御部１０１Ｈは、そのＲＯＭに後述する撮像装置１Ｇの動作を実行するプログラムが格納されている。
【０１４６】
［測光素子４４０を用いた被写体の輝度差の検出について］
撮像装置１Ｈでは、測光限界輝度以上の測光セル(小セル)Ｅｆの数に応じて決定される上述のブレンド率α、βに加えて、撮影シーンの絶対輝度（以下では「シーン絶対輝度」とも称する）をも考慮したブレンド率の決定を行うことで、より細かなブレンド率の制御が可能となっている。ここで、シーン絶対輝度としては、例えば測光素子４４０の各測光セルＥｆ、Ｅｇで得られる測光値の平均、つまり被写体の平均輝度が用いられる。
【０１４７】
次に、被写体の最終輝度差を算出する手法を具体的に説明する。本実施形態において被写体の最終輝度差Ｂconは、測定輝度差をＢmes、規定輝度差をＢsetとして次の式(１１)を用い重み付け平均演算が行われたブレンド率γを次の式(１２)に代入することで算出される。
【０１４８】
γ＝ｐ×α＋(１−ｐ)×β ・・・・・・・(１１)：
Ｂcon＝γ×Ｂmes＋(１−γ)×Ｂset ・・・・・・・(１２)：
上式(１１)における係数ｐおよび(１−ｐ)は、図１８に示すグラフに従って変化する係数である。この図１８のグラフにおいて、横軸は撮影シーンの絶対輝度を示し、縦軸は上式(１１)における係数ｐを示している。
【０１４９】
図１８に示すグラフのように、上式(１１)においてブレンド率α、βの重み付け平均演算に用いる係数ｐは、シーン絶対輝度が低輝度の範囲Ｂlwに属する場合には０％、高輝度の範囲Ｂhgに属する場合には１００％に固定される。そして、これらの中間的な輝度範囲Ｂmdにシーン絶対輝度が属する場合には、シーン絶対輝度に比例して係数ｐを変化させるようにしている。これにより、撮像装置１Ｈでは、撮影シーンの絶対輝度をも配慮して測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとに関するブレンド率γ、(１−γ)を決定できるため、より的確なブレンド率γの設定が可能となり、最適な被写体の最終輝度差Ｂconを算出できることとなる。
【０１５０】
このような撮像装置１Ｈの具体的な動作を、以下で説明する。
【０１５１】
［撮像装置１Ｈの動作］
図１９は、撮像装置１Ｈの基本的な動作を示すフローチャートである。この動作については、特に測光素子４４０を用いて被写体の輝度差を検出する動作を示しており、全体制御部１０１Ｈによって実行される。
【０１５２】
ステップＳＴ６１では、図１７に示すフローチャートのステップＳＴ５１と同様に、測光素子４４０を用いて被写体に係る撮影シーンの輝度分布を解析する。
【０１５３】
ステップＳＴ６２では、撮影シーンの絶対輝度を検出する。例えば、シーン絶対輝度として、測光素子４４０の各測光セルＥｆ、Ｅｇで得られた測光値の平均値が求められる。
【０１５４】
ステップＳＴ６３〜ＳＴ６５では、図１７に示すフローチャートのステップＳＴ５２〜ＳＴ５４と同様の動作を行う。
【０１５５】
ステップＳＴ６６では、ステップＳＴ６４で検知された測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数に応じた測定輝度差Ｂmesと規定輝度差Ｂsetとのブレンド率α、βを図１６のグラフを参照して決定するとともに、ステップＳＴ６２で検出された撮影シーンの絶対輝度に応じた係数ｐを図１８のグラフを参照して決定し、これらのブレンド率α、βおよび係数ｐを上記の式(１１)に代入してブレンド率γを算出する。
【０１５６】
ステップＳＴ６７では、ステップＳＴ６６で決定されたブレンド率γを、上記の式(１２)に代入して被写体の最終輝度差Ｂconを算出する。このように上式(１２)の重み付け演算において、ステップＳＴ６４で検知される測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数と、ステップＳＴ６２で検知されるシーン絶対輝度(被写体の輝度値)とに応じたブレンド率(重み付け係数)γが設定されることで、ブレンド率γを一層細かく制御することが可能となり、測光素子４４０による低輝度被写体の測光時にも、その輝度差を精度良く良好に導出できることとなる。
【０１５７】
以上で説明した撮像装置１Ｈにおいては、第７実施形態と同様の効果を奏する。さらに、撮像装置１Ｈでは、上記の式(１１)および図１８のように測光限界輝度以上の測光セルＥｆの数に加え、シーン絶対輝度にも基づいてブレンド率γが設定されるため、合成画像を生成するための複数回の撮像において、より適切な露出制御を行える。
【０１５８】
なお、撮像装置１Ｈにおいては、上式(１１)の重み付け演算で用いる係数ｐを図１８のグラフのようにシーン絶対輝度に応じて変化させてブレンド率γを算出するのは必須でなく、シーン絶対輝度によらず例えば０.５などに係数ｐを固定して単純平均を求めることでブレンド率γを算出するようにしても良い。
【０１５９】
＜変形例＞
上記の実施形態においては、上記の式(１)、(２)、(６)に表される係数ｋを例えば０.５に固定的に設定するのは必須でなく、被写体の輝度差や最大・最小の輝度値Ｂmax、Ｂminに応じて係数ｋを０〜１の範囲内で変化させるようにしても良い。
【０１６０】
上記の実施形態においては、最大の輝度値Ｂmaxと最小の輝度値Ｂminとの差を被写体の輝度差として検出するのは必須でなく、高輝度平均（例えば最大の輝度値Ｂmaxから低輝度方向への所定幅(全画素数のβ％)における平均値）と低輝度平均（例えば最小の輝度値Ｂminから高輝度方向への所定幅(全画素数のβ％)における平均値）との差を被写体の輝度差として検出するようにしても良い。
【０１６１】
上記の第７・第８実施形態においては、図１４に示す測光素子４４０のように測光範囲Ｅｕの分割数を４０にするのは必須でなく、３９以下や４１以上に設定しても良い。
【０１６２】
本発明は詳細に説明されたが、以上の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１６３】
１Ａ〜１Ｈ 撮像装置
２ カメラ本体部
３ 交換レンズ
５ 撮像素子
４４、４４０ 測光素子
４５ 測光部
５０ 画像処理部
５７ 記録画像生成部
５８ 位置合わせ部
５９ 画像合成部
１０１Ａ〜１０１Ｈ 全体制御部
１０２ 露出制御部
１０３ ＡＦ制御部
１０４ 撮像制御部
Ｂcnt 適正な露出制御値
Ｂmin 最小の輝度値
Ｂmax 最大の輝度値
Ｂovr 暗部基準の露出制御値
Ｂudr 明部基準の露出制御値
Ｅｆ 測光セル（小セル）
Ｅｇ 測光セル（大セル）
Ｅｔ、Ｅｕ 測光範囲
Ｇｃ 合成画像
ＨＧ 輝度ヒストグラム
Ｌｐ プログラムライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り機構を有する撮影光学系を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段と、
所定の測光範囲を測光して前記被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
前記輝度情報取得手段で取得される高輝度情報と低輝度情報とに基づき、前記被写体に係る輝度差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される輝度差に所定の係数ｋ(ただし０＜ｋ＜１)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定し、前記撮像手段を用いて前記露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行う撮像制御手段と、
前記複数回の撮像により前記撮像手段で得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、合成画像を生成する画像合成手段と、
を備えており、
前記露出制御値の範囲内には、前記複数回の撮像が１回の撮像であった場合に当該１回の撮影で設定される１の露出制御値が含まれる撮像装置。
【請求項２】
前記１の露出制御値は、前記輝度情報取得手段で取得された輝度情報に基づき所定の露出演算により算出される適正露出値であり、
前記撮像制御手段は、
前記撮像手段に係る露光時間と前記絞り機構に係る絞り値との関係が規定されたプログラム線図から前記１の露出制御値に応じた絞り値を求め、当該絞り値を前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
操作入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段に対する操作入力に基づき、前記絞り機構に係る絞り値を指定する指定手段と、
をさらに備え、
前記撮像制御手段は、
前記指定手段で指定される絞り値を、前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
操作入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段に対する操作入力に基づき、前記撮像手段に係る露光時間を指定する指定手段と、
をさらに備え、
前記撮像制御手段は、
前記各露出制御値のうち最も明るい撮像画像が得られる露出制御値において前記指定手段で指定される露光時間に応じた絞り値を求め、当該絞り値を前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
操作入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段に対する操作入力に基づき、前記絞り機構に係る絞り値と前記撮像手段に係る露光時間とを指定する指定手段と、
をさらに備え、
前記撮像制御手段は、
前記指定手段で指定される絞り値と露光時間とから得られた露出制御値を、前記各露出制御値のうち最も明るい撮像画像が得られる露出制御値に設定する手段と、
前記指定手段で指定される絞り値を、前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
前記輝度情報取得手段は、
前記所定の測光範囲のうちの特定のスポット領域を重点的に測光するスポット測光手段、
を有し、
前記撮像制御手段は、
前記スポット測光手段で取得された輝度情報に基づき所定の露出演算により算出される適正露出値を前記１の露出制御値として設定する手段、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数回の撮像は、３回以上の撮像であり、
前記３回以上の撮像には、前記輝度情報取得手段で取得された輝度情報に基づき所定の露出演算により算出される適正露出値での撮像が含まれる請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
前記輝度情報取得手段は、
前記所定の測光範囲を分割して測光する所定数の測光セルを備え、前記被写体の輝度情報として前記所定数の測光セルそれぞれから測光値の出力が可能な測光手段、
を有するとともに、
前記検出手段は、
前記測光手段で得られる被写体の輝度情報に基づき、前記被写体に係る輝度の差を検知する輝度差検知手段と、
前記所定数の測光セルのうち前記測光値が所定の閾値以上となる測光セルの数を検知するセル数検知手段と、
前記セル数検知手段の検知結果に基づき前記測光値が前記所定の閾値未満となる測光セルがある場合には、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数に応じて設定される重み付け係数により、前記輝度差検知手段で検知される前記輝度の差と所定の輝度差とに関する重み付け演算を行い、当該重み付け演算の結果を前記被写体に係る輝度差に設定する輝度差設定手段と、
を有し、
前記撮像制御手段では、前記輝度差設定手段で設定された輝度差に前記所定の係数ｋを乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲が設定される請求項１記載の撮像装置。
【請求項９】
前記重み付け演算では、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数が多いほど前記輝度差検知手段で検知される輝度の差の、前記所定の輝度差に対する重み付けを増加させる一方、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数が少ないほど前記輝度差検知手段で検知される輝度の差の、前記所定の輝度差に対する重み付けを減少させる請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記重み付け演算では、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数と、前記測光手段で得られる被写体の輝度値とに応じた重み付け係数が設定される請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１１】
所定の測光範囲を測光して被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段で得られる高輝度情報と低輝度情報とに基づき、前記被写体に係る輝度差を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出される輝度差に所定の係数ｋ(ただし０＜ｋ＜１)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定し、絞り機構を有する撮影光学系を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段を用いて前記露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行う撮像制御工程と、
を備えており、
前記複数回の撮像により前記撮像手段で得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、合成画像が生成されるとともに、
前記露出制御値の範囲内には、前記複数回の撮像が１回の撮像であった場合に当該１回の撮影で設定される１の露出制御値が含まれる撮像制御方法。
【請求項１】
絞り機構を有する撮影光学系を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段と、
所定の測光範囲を測光して前記被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
前記輝度情報取得手段で取得される高輝度情報と低輝度情報とに基づき、前記被写体に係る輝度差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される輝度差に所定の係数ｋ(ただし０＜ｋ＜１)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定し、前記撮像手段を用いて前記露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行う撮像制御手段と、
前記複数回の撮像により前記撮像手段で得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、合成画像を生成する画像合成手段と、
を備えており、
前記露出制御値の範囲内には、前記複数回の撮像が１回の撮像であった場合に当該１回の撮影で設定される１の露出制御値が含まれる撮像装置。
【請求項２】
前記１の露出制御値は、前記輝度情報取得手段で取得された輝度情報に基づき所定の露出演算により算出される適正露出値であり、
前記撮像制御手段は、
前記撮像手段に係る露光時間と前記絞り機構に係る絞り値との関係が規定されたプログラム線図から前記１の露出制御値に応じた絞り値を求め、当該絞り値を前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
操作入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段に対する操作入力に基づき、前記絞り機構に係る絞り値を指定する指定手段と、
をさらに備え、
前記撮像制御手段は、
前記指定手段で指定される絞り値を、前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
操作入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段に対する操作入力に基づき、前記撮像手段に係る露光時間を指定する指定手段と、
をさらに備え、
前記撮像制御手段は、
前記各露出制御値のうち最も明るい撮像画像が得られる露出制御値において前記指定手段で指定される露光時間に応じた絞り値を求め、当該絞り値を前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
操作入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段に対する操作入力に基づき、前記絞り機構に係る絞り値と前記撮像手段に係る露光時間とを指定する指定手段と、
をさらに備え、
前記撮像制御手段は、
前記指定手段で指定される絞り値と露光時間とから得られた露出制御値を、前記各露出制御値のうち最も明るい撮像画像が得られる露出制御値に設定する手段と、
前記指定手段で指定される絞り値を、前記複数回の撮像で固定的に保持される基準の絞り値として設定する絞り値設定手段と、
前記各露出制御値と前記基準の絞り値とに基づき、前記複数回の撮像においての各露光時間を設定する露光時間設定手段と、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
前記輝度情報取得手段は、
前記所定の測光範囲のうちの特定のスポット領域を重点的に測光するスポット測光手段、
を有し、
前記撮像制御手段は、
前記スポット測光手段で取得された輝度情報に基づき所定の露出演算により算出される適正露出値を前記１の露出制御値として設定する手段、
を有する請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数回の撮像は、３回以上の撮像であり、
前記３回以上の撮像には、前記輝度情報取得手段で取得された輝度情報に基づき所定の露出演算により算出される適正露出値での撮像が含まれる請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
前記輝度情報取得手段は、
前記所定の測光範囲を分割して測光する所定数の測光セルを備え、前記被写体の輝度情報として前記所定数の測光セルそれぞれから測光値の出力が可能な測光手段、
を有するとともに、
前記検出手段は、
前記測光手段で得られる被写体の輝度情報に基づき、前記被写体に係る輝度の差を検知する輝度差検知手段と、
前記所定数の測光セルのうち前記測光値が所定の閾値以上となる測光セルの数を検知するセル数検知手段と、
前記セル数検知手段の検知結果に基づき前記測光値が前記所定の閾値未満となる測光セルがある場合には、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数に応じて設定される重み付け係数により、前記輝度差検知手段で検知される前記輝度の差と所定の輝度差とに関する重み付け演算を行い、当該重み付け演算の結果を前記被写体に係る輝度差に設定する輝度差設定手段と、
を有し、
前記撮像制御手段では、前記輝度差設定手段で設定された輝度差に前記所定の係数ｋを乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲が設定される請求項１記載の撮像装置。
【請求項９】
前記重み付け演算では、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数が多いほど前記輝度差検知手段で検知される輝度の差の、前記所定の輝度差に対する重み付けを増加させる一方、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数が少ないほど前記輝度差検知手段で検知される輝度の差の、前記所定の輝度差に対する重み付けを減少させる請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記重み付け演算では、前記セル数検知手段で検知される前記測光セルの数と、前記測光手段で得られる被写体の輝度値とに応じた重み付け係数が設定される請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１１】
所定の測光範囲を測光して被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段で得られる高輝度情報と低輝度情報とに基づき、前記被写体に係る輝度差を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出される輝度差に所定の係数ｋ(ただし０＜ｋ＜１)を乗算して得られた値に相当する段差を有した露出制御値の範囲を設定し、絞り機構を有する撮影光学系を通った被写体光を受光して被写体に係る撮像画像を生成する撮像手段を用いて前記露出制御値の範囲内で異なる各露出制御値に設定された複数回の撮像を行う撮像制御工程と、
を備えており、
前記複数回の撮像により前記撮像手段で得られた複数の撮像画像から抽出される画像部分を合成し、合成画像が生成されるとともに、
前記露出制御値の範囲内には、前記複数回の撮像が１回の撮像であった場合に当該１回の撮影で設定される１の露出制御値が含まれる撮像制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−１５３８０（Ｐ２０１１−１５３８０Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７６２０２（Ｐ２００９−１７６２０２）
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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