調光素子制御装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置
【課題】白飛び領域については輝度階調比を保存して、調光領域境界部分については空間的に滑らかな輝度階調を確保する調光補正を行う。
【解決手段】調光素子３は複数の調光領域を備え、調光領域毎に光透過率が可変である。ＣＰＵ７およびＤＳＰ６は撮像素子から出力される画像信号に応じて調光領域毎に対応する輝度値を検出するとともに、撮像素子の露出量を検出する。ＣＰＵは輝度値と露出量とに応じて撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する。ＣＰＵは輝度値に応じてダイナミックレンジの外となる領域をダイナミックレンジの内とする調光補正値を求めて、調光補正値に応じてダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその光透過率を補正し、ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じてダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその光透過率を調整する。
【解決手段】調光素子３は複数の調光領域を備え、調光領域毎に光透過率が可変である。ＣＰＵ７およびＤＳＰ６は撮像素子から出力される画像信号に応じて調光領域毎に対応する輝度値を検出するとともに、撮像素子の露出量を検出する。ＣＰＵは輝度値と露出量とに応じて撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する。ＣＰＵは輝度値に応じてダイナミックレンジの外となる領域をダイナミックレンジの内とする調光補正値を求めて、調光補正値に応じてダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその光透過率を補正し、ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じてダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその光透過率を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子で得られた画像信号のダイナミックレンジを拡大するための調光素子制御装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラなどの撮像装置ではＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を用いて、光学像から画像信号（画像データ）を得ている。ところが、画像信号が撮像素子の高輝度側ダイナミックレンジから外れると、所謂白とび領域が生じる。このため、当該白とび領域を種々の調光素子を用いて選択的に減光して、画像信号、つまり、撮影画像における見かけ上のダイナミックレンジを拡大するようにしている。
【０００３】
例えば、白とび領域を部分的に減光する滅光フィルタ（部分ＮＤフィルタ）を用いて、白とび領域の光透過率を下げて画像信号のダイナミックレンジを拡大するようにしたものがある（特許文献１参照）。さらに、特許文献１では、液晶素子を用いて撮像素子上の輝度パターンに応じて減光量を調整して画像信号のダイナミックレンジを拡大することが記載されている。
【０００４】
また、物性素子を用いて光透過率の制御を行って撮像素子における高輝度側閾値から外れる領域についてダイナミックレンジを拡大するようにしたものがある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０４５３６号公報
【特許文献２】特開平８−２９４０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載のように、液晶素子を用いて撮像素子上の輝度パターンに応じて減光量を調整すると、減光領域間において輝度階調を保存することができない。一方、部分ＮＤフィルタを用いた場合には、減光領域間において輝度階調比は保存されるものの、撮像素子上のある領域については透過光量（つまり、光透過率）を制御することができない。
【０００７】
また、特許文献２においては、物性素子を用いて光透過率の制御を行って、調光制御の際互いに隣接する調光領域の相関関係を考慮するようにすることが示唆されているものの、どのように相関関係を考慮して調光を行うかについては記載されていない。
【０００８】
このため、物性素子の配置は撮像素子上に限定され、しかも調光領域および調光領域外の輝度階調の補正を行うことが難しいという課題がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、白飛び領域については輝度階調比を保存して、調光領域境界部分については空間的に滑らかな輝度階調を確保する調光補正を行うことのできる調光素子制御装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置を提供することにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明による調光素子制御装置は、複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御するための制御装置であって、前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出手段と、前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出手段と、前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定手段と、前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出手段と、前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明による制御方法は、複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御するための制御方法であって、前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出ステップと、前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出ステップと、前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定ステップと、前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出ステップと、前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御ステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のよる制御プログラムは、複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御する際に用いられる制御プログラムであって、前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、コンピュータに、前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出ステップと、前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出ステップと、前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定ステップと、前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出ステップと、前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御ステップとを実行させることを特徴とする。
【００１３】
本発明による撮像装置は、上記の調光素子制御装置と、前記撮像素子から出力された画像信号を処理して画像データを得る画像処理手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮像素子を用いて画像信号を得る際、空間的なつながりが良好で自然な輝度階調を有する高品位なハイダイナミックレンジの画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による調光素子制御装置が用いられた撮像装置についてその構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す撮像装置において調光素子の制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示す調光素子の調光領域と当該調光領域に対応する撮像素子の画素との位置関係の一例を模式的に示す図である。
【図４】図１に示す調光素子の動作を説明するための図であり、（ａ）は調光素子を入射側からみた図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面における光透過率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態による調光素子制御装置が用いられた撮像装置の一例について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態による調光素子制御装置が用いられた撮像装置についてその構成の一例を示すブロック図である。
【００１８】
ここでは、撮像装置としてデジタルカメラを例に挙げて説明するが、デジタルカメラの他に撮像装置としてデジタルビデオカメラ又はカメラ付き携帯端末等を挙げることができる。
【００１９】
図示の撮像装置は、複数のレンズ群から構成される撮像レンズ１を有しており、撮像レンズ１には絞り２が配置されている。撮像レンズ１の後段には調光素子３が配置され、調光素子３の後段にはＣＭＯＳセンサなどの撮像素子４が配置されている。撮像素子４は複数の画素が２次元マトリックス状に配置されている。撮像レンズ１、絞り２、および調光素子３を通過した光学像（入射光線）は撮像素子４に結像する。なお、調光素子３には、後述するように複数の調光領域が規定されている。
【００２０】
図示の例では、撮像レンズ１と撮像素子４との間に調光素子３が配置されているが、調光素子３の位置は図示の例に限定されず、例えば、撮像レンズ１において最も前に位置するレンズ群の前側に調光素子３を配置するようにしてもよい。また、図示はされていないが、撮像素子４の近傍に配置されたフィルタ要素に接触させて調光素子３を配置するようにしてもよい。
【００２１】
ここでは、調光素子３として、例えば、液晶素子又はエレクトロクロミック素子などの所謂物性素子が用いられる。特に、エレクトロクロミック素子はメモリ性を備えているので、デジタルカメラの構成部品として重要な低消費電力を実現することができる。このため、物性素子としてエレクトロクロミック素子を用いることが望ましい。
【００２２】
撮像素子４は光学像に応じた電気信号（アナログ信号）を画像信号として出力する。このアナログ信号はＡ／Ｄ（アナログデジタル）コンバータ５によってデジタル信号に変換されてＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）回路６に送られる。ＤＳＰ回路６は、Ａ／Ｄコンバータ５から出力されたデジタル信号に対して所定の画素補間処理および色変換処理などの画像処理を行って画像データを得る。
【００２３】
さらに、ＤＳＰ回路６はデジタル信号について所定の演算処理を行って主要被写体と撮像装置との距離を示す距離情報および主要被写体に係る輝度を示す輝度情報を算出する。そして、距離情報および輝度情報に基づいて、ＣＰＵ７はＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式によるオートフォーカス処理、自動露出処理、および自動調光処理等を行う。
【００２４】
ＤＳＰ６は、上述のようにして得た画像データをメモリ８に一旦記録する。また、ＤＳＰ６はメモリカード等の記録メディア９に画像データを記録するとともに、画像表示部１０に画像データに応じた画像を表示する。
【００２５】
ＣＰＵ７にはシャッタースイッチ１１および設定入力操作部１２が接続されており、ＣＰＵ７はシャッタースイッチ１１の操作に応じて撮影動作を行う。また、ユーザは設定入力操作部１２によって各種設定（撮影モードおよび撮影条件など）の設定を行うことができる。
【００２６】
前述のオートフォーカス処理および自動露出処理の際には、ＣＰＵ７はレンズ／絞り駆動部１５を駆動制御して、撮影レンズ１を光軸に沿って駆動するとともに絞り２を調節する。また、自動調光処理の際には、ＣＰＵ７は調光素子駆動部１４を制御して、後述するように調光素子３を駆動する。なお、ＣＰＵ７は撮像素子駆動部１３を制御して、撮像素子４の読出し制御を行う。
【００２７】
図２は、図１に示す撮像装置において調光素子３の制御を説明するためのフローチャートである。
【００２８】
図１および図２を参照して、調光素子３の制御を開始すると、ＣＰＵ７は、撮像素子上の予め定められた位置における輝度情報に応じて露出量を決定する。例えば、ＣＰＵ７は評価測光、中央部重点平均測光、部分測光、およびスポット測光などのうちから撮影者（ユーザ）が設定入力操作部１２で選択した測光方式に応じて露出量を決定する（ステップＳ１）。
【００２９】
ＣＰＵ７は、上述のようにして決定された露出量を所定の露出補正値で補正して最終露出量を決定する（ステップＳ２）。例えば、低輝度側においてダイナミックレンジ外となる領域（部分）がある場合には、ＣＰＵ７はマイナス側に露出補正を行う。これによって、低輝度側から高輝度側まで高品位なハイダイナミックレンジの画像を得ることができる。
【００３０】
続いて、ＣＰＵ７は調光補正設定があるか否かについて判定する（ステップＳ３）。この調光補正設定は撮影者が設定入力操作部１２を用いて行う。調光補正設定がないと（ステップＳ３において、ＮＯ）、ＣＰＵ７はレンズ／絞り駆動部１５によって絞りを駆動するとともに、シャッターを駆動して撮像素子４に光学像を結像させて画像信号を得る（ステップＳ１０）。そして、ＣＰＵ７は調光処理を終了する。
【００３１】
一方、調光補正設定があると（ステップＳ３において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ７は、調光素子３における複数の調光領域の各々についてその代表輝度値を算出する（ステップＳ４）。ここで、代表輝度値とは、調光領域の各々に対応する撮像素子４の画素における輝度の統計値（最頻値、中央値、又は平均値）をいう。
【００３２】
図３は、図１に示す調光素子３の調光領域と当該調光領域に対応する撮像素子４の画素との位置関係の一例を模式的に示す図である。
【００３３】
図３において、調光素子３には複数の調光領域３ａが規定されており、調光素子３は調光領域毎に光透過率が可変である。１つの調光領域３ａに１つの画素群４ａ（ここでは、１６画素（４×４））が対応している。そして、図示の例では、画素群４ａ（１６画素）における輝度の統計値（最頻輝度値、中央輝度値、又は平均輝度値）が代表輝度値とされる。
【００３４】
続いて、ＣＰＵ７は調光領域毎の代表輝度値と撮像素子４の最終露出量とを比較して、その比較結果に応じて高輝度側ダイナミックレンジ外となる調光領域があるか否かを判定する（ステップＳ５）。ここでは、最終露出量は撮影輝度範囲（輝度ダイナミックレンジ）を意味している。
【００３５】
高輝度側ダイナミックレンジ外となる調光領域がないと判定した場合に（ステップＳ５において、ＮＯ）、ＣＰＵ７はステップＳ１０に進んで、レンズ／絞り駆動部１５によって絞りを駆動するとともに、シャッターを駆動して撮像素子４に光学像を結像させて画像信号を得る。
【００３６】
高輝度側ダイナミックレンジ外となる調光領域があると判定した場合に（ステップＳ５において、ＹＥＳ）、高輝度側ダイナミックレンジ外となる調光領域（以下レンジ外調光領域と呼ぶ）が互いに隣接していると、ＣＰＵ７はこれらレンジ外調光領域を１つのブロック調光領域とするブロック化処理を行う（ステップＳ６）。そして、ＣＰＵ７はこのブロック化処理によってブロック調光領域を１つの調光補正値に用いて調光することができるようにする。
【００３７】
次に、ＣＰＵ７はブロック調光領域に対する調光補正値を算出する（ステップＳ７）。この調光補正値の算出に当たって、ＣＰＵ７は、例えば、ブロック調光領域内における各レンジ外調光領域の輝度代表値の平均値が輝度ダイナミックレンジ内となる補正値を調光補正値とする。ブロック調光領域とされないレンジ外調光領域の場合には、つまり、レンジ外調光領域に隣接する他のレンジ外調光領域がない場合には、その輝度代表値が輝度ダイナミックレンジ内となる補正値が調光補正値とされる。
【００３８】
なお、ブロック調光領域内における各レンジ外調光領域の輝度代表値の最大輝度値が輝度ダイナミックレンジ内となる補正値を調光補正値とするようにしてもよい。また、上述のようにして得た補正値に撮影者によって設定された調光度合いを加味して調光補正値とするようにしてもよい。
【００３９】
高輝度側ダイナミックレンジ外となるレンジ外調光領域（つまり、白とび領域）について調光補正値を用いて調光素子３を補正制御して減光を行えば、輝度階調比が保存されたハイダイナミックレンジの画像を得ることができる。
【００４０】
続いて、ＣＰＵ７はブロック調光領域（１つのレンジ外調光領域のみの場合を含む）の外側の部分（レンジ外調光領域以外の調光領域：以下レンジ内調光領域と呼ぶ）について調光補正値を算出する（ステップＳ８）。
【００４１】
一般に、レンジ内調光領域については輝度代表値が輝度ダイナミックレンジ内に入っているので調光補正を行う必要はないが、ブロック調光領域では調光補正が行われるので、ブロック調光領域からレンジ内調光領域にかけて輝度階調のつながりが不自然となることがある。このため、ＣＰＵ７はレンジ内調光領域についてブロック調光領域からの距離に応じて段階的に光透過率を上げるための調光補正値を算出する。
【００４２】
上述のようにして調光補正値を算出した後、ＣＰＵ７は調光素子駆動部１４を制御して、調光素子３を駆動する（ステップＳ９）。
【００４３】
図４は、図１に示す調光素子３の動作を説明するための図である。そして、図４（ａ）は調光素子３を入射側からみた図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ’断面における光透過率を示す図である。
【００４４】
図４において、ブロック調光領域４ａの境界（調光境界）においては、ＣＰＵ７はガウス関数に応じて段階的に光透過率を変化させる。撮影者は設定入力操作部１２を用いてガウス関数の半値半幅（ＨＷＨＭ）を設定する。
【００４５】
ＣＰＵ７は設定されたＨＷＨＭに応じたガウス関数によって境界における光透過率を段階的に変化させる。ここでは、調光領域３ａは離散的に配置されているので、ＣＰＵ７は各調光領域３ａにその調光領域の中心における関数値を割り当てて、離散的に調光駆動を行う。
【００４６】
ここで、調光境界におけるぼけについて説明すると、調光素子３によって階段的（ガウス関数）に光透過率を変化させる調光駆動を行っても、撮像素子４では調光境界がガウス関数的にぼけたプロファイルとなる。このぼけは調光境界における焦点ずれおよび光の回折に起因するものである。
【００４７】
ぼけの量に関しては焦点ずれの影響の方が大きく、調光素子３を撮像素子４の近傍に配置するよりも撮影レンズ１の前面に配置した方がぼけの量は大きくなる。
【００４８】
また、ぼけの量は撮影条件（撮像レンズの焦点距離、絞り値、および撮影距離など）によっても変化するが、調光素子３の位置が固定されていれば、撮影条件に応じてぼけの量を推定することが可能である。
【００４９】
従って、ブロック調光領域外の調光領域（レンジ内調光領域）の調光補正については撮影条件に応じて、ＣＰＵ７は調光素子３を駆動制御する。つまり、ＣＰＵ７は撮影条件に応じて得られた調光境界におけるぼけのガウシアン・プロファイル（ＨＷＨＭ）と撮影者が設定したガウシアン・プロファイルとを比較判定して、その判定結果に応じて調光境界における調光補正（調整）を行う。
【００５０】
但し、調光境界におけるぼけのガウシアン・プロファイルが、撮影者が設定したガウシアン・プロファイルよりも大きい場合には、その差分以上に調光素子３のベース光透過率を下げた状態から制御を行う必要がある。つまり、調光素子３は光透過率１００％の初期状態であると、減光方向にのみ制御されるが、ベース光透過率を下げた状態であれば減光および増光の両方向の制御を行うことが可能になるためである。
【００５１】
上述のようにして、ＣＰＵ７は調光素子３の駆動を行った後、ＣＰＵ７はステップＳ１０に進んで、レンズ／絞り駆動部１５によって絞りを駆動するとともに、シャッターを駆動して撮像素子４に光学像を結像させて画像を得る。そして、ＣＰＵ７は調光処理を終了する。
【００５２】
以上のように、本発明の実施の形態では、撮像素子によって画像信号を得る際、複数の調光領域毎に光透過率を制御可能な調光素子を用いて、撮像素子の高輝度側ダイナミックレンジ外となる白飛び領域について輝度階調比を保存して調光補正を行って、調光領域境界では空間的に滑らかな輝度階調を行う。
【００５３】
これによって、自然な輝度階調を有するしかもハイダイナミックレンジの画像を得ることができる。さらに、本発明の実施の形態では、撮影者の撮影意図を反映させつつ、空間的なつながりが良好で自然な輝度階調を有する高品位なハイダイナミックレンジ画像を得ることができる。
【００５４】
上述の説明から明らかなように、図１において、Ａ／Ｄコンバータ５、ＤＳＰ６、ＣＰＵ７、および調光素子駆動部１４などが調光素子制御装置を構成する。また、Ａ／Ｄコンバータ５、ＤＳＰ６、およびＣＰＵ７は第１の検出手段および第２の検出手段として機能し、ＣＰＵ７は判定手段および補正値算出手段として機能する。さらに、ＣＰＵ７および調光素子駆動部１４は補正制御手段として機能する。
【００５５】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【００５６】
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、この制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。
【００５７】
この際、制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも第１の検出ステップ、第２の検出ステップ、判定ステップ、補正値算出ステップ、および補正制御ステップを有することになる。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
【００５８】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 撮像レンズ
２ 絞り
３ 調光素子
４ 撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）
５ Ａ／Ｄコンバータ
６ ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）
７ ＣＰＵ（システム制御回路）
１３ 撮像素子駆動部
１４ 調光素子駆動部
１５ レンズ／絞り駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子で得られた画像信号のダイナミックレンジを拡大するための調光素子制御装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラなどの撮像装置ではＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を用いて、光学像から画像信号（画像データ）を得ている。ところが、画像信号が撮像素子の高輝度側ダイナミックレンジから外れると、所謂白とび領域が生じる。このため、当該白とび領域を種々の調光素子を用いて選択的に減光して、画像信号、つまり、撮影画像における見かけ上のダイナミックレンジを拡大するようにしている。
【０００３】
例えば、白とび領域を部分的に減光する滅光フィルタ（部分ＮＤフィルタ）を用いて、白とび領域の光透過率を下げて画像信号のダイナミックレンジを拡大するようにしたものがある（特許文献１参照）。さらに、特許文献１では、液晶素子を用いて撮像素子上の輝度パターンに応じて減光量を調整して画像信号のダイナミックレンジを拡大することが記載されている。
【０００４】
また、物性素子を用いて光透過率の制御を行って撮像素子における高輝度側閾値から外れる領域についてダイナミックレンジを拡大するようにしたものがある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０４５３６号公報
【特許文献２】特開平８−２９４０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載のように、液晶素子を用いて撮像素子上の輝度パターンに応じて減光量を調整すると、減光領域間において輝度階調を保存することができない。一方、部分ＮＤフィルタを用いた場合には、減光領域間において輝度階調比は保存されるものの、撮像素子上のある領域については透過光量（つまり、光透過率）を制御することができない。
【０００７】
また、特許文献２においては、物性素子を用いて光透過率の制御を行って、調光制御の際互いに隣接する調光領域の相関関係を考慮するようにすることが示唆されているものの、どのように相関関係を考慮して調光を行うかについては記載されていない。
【０００８】
このため、物性素子の配置は撮像素子上に限定され、しかも調光領域および調光領域外の輝度階調の補正を行うことが難しいという課題がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、白飛び領域については輝度階調比を保存して、調光領域境界部分については空間的に滑らかな輝度階調を確保する調光補正を行うことのできる調光素子制御装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置を提供することにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明による調光素子制御装置は、複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御するための制御装置であって、前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出手段と、前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出手段と、前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定手段と、前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出手段と、前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明による制御方法は、複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御するための制御方法であって、前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出ステップと、前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出ステップと、前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定ステップと、前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出ステップと、前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御ステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のよる制御プログラムは、複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御する際に用いられる制御プログラムであって、前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、コンピュータに、前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出ステップと、前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出ステップと、前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定ステップと、前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出ステップと、前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御ステップとを実行させることを特徴とする。
【００１３】
本発明による撮像装置は、上記の調光素子制御装置と、前記撮像素子から出力された画像信号を処理して画像データを得る画像処理手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮像素子を用いて画像信号を得る際、空間的なつながりが良好で自然な輝度階調を有する高品位なハイダイナミックレンジの画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による調光素子制御装置が用いられた撮像装置についてその構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す撮像装置において調光素子の制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示す調光素子の調光領域と当該調光領域に対応する撮像素子の画素との位置関係の一例を模式的に示す図である。
【図４】図１に示す調光素子の動作を説明するための図であり、（ａ）は調光素子を入射側からみた図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面における光透過率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態による調光素子制御装置が用いられた撮像装置の一例について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態による調光素子制御装置が用いられた撮像装置についてその構成の一例を示すブロック図である。
【００１８】
ここでは、撮像装置としてデジタルカメラを例に挙げて説明するが、デジタルカメラの他に撮像装置としてデジタルビデオカメラ又はカメラ付き携帯端末等を挙げることができる。
【００１９】
図示の撮像装置は、複数のレンズ群から構成される撮像レンズ１を有しており、撮像レンズ１には絞り２が配置されている。撮像レンズ１の後段には調光素子３が配置され、調光素子３の後段にはＣＭＯＳセンサなどの撮像素子４が配置されている。撮像素子４は複数の画素が２次元マトリックス状に配置されている。撮像レンズ１、絞り２、および調光素子３を通過した光学像（入射光線）は撮像素子４に結像する。なお、調光素子３には、後述するように複数の調光領域が規定されている。
【００２０】
図示の例では、撮像レンズ１と撮像素子４との間に調光素子３が配置されているが、調光素子３の位置は図示の例に限定されず、例えば、撮像レンズ１において最も前に位置するレンズ群の前側に調光素子３を配置するようにしてもよい。また、図示はされていないが、撮像素子４の近傍に配置されたフィルタ要素に接触させて調光素子３を配置するようにしてもよい。
【００２１】
ここでは、調光素子３として、例えば、液晶素子又はエレクトロクロミック素子などの所謂物性素子が用いられる。特に、エレクトロクロミック素子はメモリ性を備えているので、デジタルカメラの構成部品として重要な低消費電力を実現することができる。このため、物性素子としてエレクトロクロミック素子を用いることが望ましい。
【００２２】
撮像素子４は光学像に応じた電気信号（アナログ信号）を画像信号として出力する。このアナログ信号はＡ／Ｄ（アナログデジタル）コンバータ５によってデジタル信号に変換されてＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）回路６に送られる。ＤＳＰ回路６は、Ａ／Ｄコンバータ５から出力されたデジタル信号に対して所定の画素補間処理および色変換処理などの画像処理を行って画像データを得る。
【００２３】
さらに、ＤＳＰ回路６はデジタル信号について所定の演算処理を行って主要被写体と撮像装置との距離を示す距離情報および主要被写体に係る輝度を示す輝度情報を算出する。そして、距離情報および輝度情報に基づいて、ＣＰＵ７はＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式によるオートフォーカス処理、自動露出処理、および自動調光処理等を行う。
【００２４】
ＤＳＰ６は、上述のようにして得た画像データをメモリ８に一旦記録する。また、ＤＳＰ６はメモリカード等の記録メディア９に画像データを記録するとともに、画像表示部１０に画像データに応じた画像を表示する。
【００２５】
ＣＰＵ７にはシャッタースイッチ１１および設定入力操作部１２が接続されており、ＣＰＵ７はシャッタースイッチ１１の操作に応じて撮影動作を行う。また、ユーザは設定入力操作部１２によって各種設定（撮影モードおよび撮影条件など）の設定を行うことができる。
【００２６】
前述のオートフォーカス処理および自動露出処理の際には、ＣＰＵ７はレンズ／絞り駆動部１５を駆動制御して、撮影レンズ１を光軸に沿って駆動するとともに絞り２を調節する。また、自動調光処理の際には、ＣＰＵ７は調光素子駆動部１４を制御して、後述するように調光素子３を駆動する。なお、ＣＰＵ７は撮像素子駆動部１３を制御して、撮像素子４の読出し制御を行う。
【００２７】
図２は、図１に示す撮像装置において調光素子３の制御を説明するためのフローチャートである。
【００２８】
図１および図２を参照して、調光素子３の制御を開始すると、ＣＰＵ７は、撮像素子上の予め定められた位置における輝度情報に応じて露出量を決定する。例えば、ＣＰＵ７は評価測光、中央部重点平均測光、部分測光、およびスポット測光などのうちから撮影者（ユーザ）が設定入力操作部１２で選択した測光方式に応じて露出量を決定する（ステップＳ１）。
【００２９】
ＣＰＵ７は、上述のようにして決定された露出量を所定の露出補正値で補正して最終露出量を決定する（ステップＳ２）。例えば、低輝度側においてダイナミックレンジ外となる領域（部分）がある場合には、ＣＰＵ７はマイナス側に露出補正を行う。これによって、低輝度側から高輝度側まで高品位なハイダイナミックレンジの画像を得ることができる。
【００３０】
続いて、ＣＰＵ７は調光補正設定があるか否かについて判定する（ステップＳ３）。この調光補正設定は撮影者が設定入力操作部１２を用いて行う。調光補正設定がないと（ステップＳ３において、ＮＯ）、ＣＰＵ７はレンズ／絞り駆動部１５によって絞りを駆動するとともに、シャッターを駆動して撮像素子４に光学像を結像させて画像信号を得る（ステップＳ１０）。そして、ＣＰＵ７は調光処理を終了する。
【００３１】
一方、調光補正設定があると（ステップＳ３において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ７は、調光素子３における複数の調光領域の各々についてその代表輝度値を算出する（ステップＳ４）。ここで、代表輝度値とは、調光領域の各々に対応する撮像素子４の画素における輝度の統計値（最頻値、中央値、又は平均値）をいう。
【００３２】
図３は、図１に示す調光素子３の調光領域と当該調光領域に対応する撮像素子４の画素との位置関係の一例を模式的に示す図である。
【００３３】
図３において、調光素子３には複数の調光領域３ａが規定されており、調光素子３は調光領域毎に光透過率が可変である。１つの調光領域３ａに１つの画素群４ａ（ここでは、１６画素（４×４））が対応している。そして、図示の例では、画素群４ａ（１６画素）における輝度の統計値（最頻輝度値、中央輝度値、又は平均輝度値）が代表輝度値とされる。
【００３４】
続いて、ＣＰＵ７は調光領域毎の代表輝度値と撮像素子４の最終露出量とを比較して、その比較結果に応じて高輝度側ダイナミックレンジ外となる調光領域があるか否かを判定する（ステップＳ５）。ここでは、最終露出量は撮影輝度範囲（輝度ダイナミックレンジ）を意味している。
【００３５】
高輝度側ダイナミックレンジ外となる調光領域がないと判定した場合に（ステップＳ５において、ＮＯ）、ＣＰＵ７はステップＳ１０に進んで、レンズ／絞り駆動部１５によって絞りを駆動するとともに、シャッターを駆動して撮像素子４に光学像を結像させて画像信号を得る。
【００３６】
高輝度側ダイナミックレンジ外となる調光領域があると判定した場合に（ステップＳ５において、ＹＥＳ）、高輝度側ダイナミックレンジ外となる調光領域（以下レンジ外調光領域と呼ぶ）が互いに隣接していると、ＣＰＵ７はこれらレンジ外調光領域を１つのブロック調光領域とするブロック化処理を行う（ステップＳ６）。そして、ＣＰＵ７はこのブロック化処理によってブロック調光領域を１つの調光補正値に用いて調光することができるようにする。
【００３７】
次に、ＣＰＵ７はブロック調光領域に対する調光補正値を算出する（ステップＳ７）。この調光補正値の算出に当たって、ＣＰＵ７は、例えば、ブロック調光領域内における各レンジ外調光領域の輝度代表値の平均値が輝度ダイナミックレンジ内となる補正値を調光補正値とする。ブロック調光領域とされないレンジ外調光領域の場合には、つまり、レンジ外調光領域に隣接する他のレンジ外調光領域がない場合には、その輝度代表値が輝度ダイナミックレンジ内となる補正値が調光補正値とされる。
【００３８】
なお、ブロック調光領域内における各レンジ外調光領域の輝度代表値の最大輝度値が輝度ダイナミックレンジ内となる補正値を調光補正値とするようにしてもよい。また、上述のようにして得た補正値に撮影者によって設定された調光度合いを加味して調光補正値とするようにしてもよい。
【００３９】
高輝度側ダイナミックレンジ外となるレンジ外調光領域（つまり、白とび領域）について調光補正値を用いて調光素子３を補正制御して減光を行えば、輝度階調比が保存されたハイダイナミックレンジの画像を得ることができる。
【００４０】
続いて、ＣＰＵ７はブロック調光領域（１つのレンジ外調光領域のみの場合を含む）の外側の部分（レンジ外調光領域以外の調光領域：以下レンジ内調光領域と呼ぶ）について調光補正値を算出する（ステップＳ８）。
【００４１】
一般に、レンジ内調光領域については輝度代表値が輝度ダイナミックレンジ内に入っているので調光補正を行う必要はないが、ブロック調光領域では調光補正が行われるので、ブロック調光領域からレンジ内調光領域にかけて輝度階調のつながりが不自然となることがある。このため、ＣＰＵ７はレンジ内調光領域についてブロック調光領域からの距離に応じて段階的に光透過率を上げるための調光補正値を算出する。
【００４２】
上述のようにして調光補正値を算出した後、ＣＰＵ７は調光素子駆動部１４を制御して、調光素子３を駆動する（ステップＳ９）。
【００４３】
図４は、図１に示す調光素子３の動作を説明するための図である。そして、図４（ａ）は調光素子３を入射側からみた図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ’断面における光透過率を示す図である。
【００４４】
図４において、ブロック調光領域４ａの境界（調光境界）においては、ＣＰＵ７はガウス関数に応じて段階的に光透過率を変化させる。撮影者は設定入力操作部１２を用いてガウス関数の半値半幅（ＨＷＨＭ）を設定する。
【００４５】
ＣＰＵ７は設定されたＨＷＨＭに応じたガウス関数によって境界における光透過率を段階的に変化させる。ここでは、調光領域３ａは離散的に配置されているので、ＣＰＵ７は各調光領域３ａにその調光領域の中心における関数値を割り当てて、離散的に調光駆動を行う。
【００４６】
ここで、調光境界におけるぼけについて説明すると、調光素子３によって階段的（ガウス関数）に光透過率を変化させる調光駆動を行っても、撮像素子４では調光境界がガウス関数的にぼけたプロファイルとなる。このぼけは調光境界における焦点ずれおよび光の回折に起因するものである。
【００４７】
ぼけの量に関しては焦点ずれの影響の方が大きく、調光素子３を撮像素子４の近傍に配置するよりも撮影レンズ１の前面に配置した方がぼけの量は大きくなる。
【００４８】
また、ぼけの量は撮影条件（撮像レンズの焦点距離、絞り値、および撮影距離など）によっても変化するが、調光素子３の位置が固定されていれば、撮影条件に応じてぼけの量を推定することが可能である。
【００４９】
従って、ブロック調光領域外の調光領域（レンジ内調光領域）の調光補正については撮影条件に応じて、ＣＰＵ７は調光素子３を駆動制御する。つまり、ＣＰＵ７は撮影条件に応じて得られた調光境界におけるぼけのガウシアン・プロファイル（ＨＷＨＭ）と撮影者が設定したガウシアン・プロファイルとを比較判定して、その判定結果に応じて調光境界における調光補正（調整）を行う。
【００５０】
但し、調光境界におけるぼけのガウシアン・プロファイルが、撮影者が設定したガウシアン・プロファイルよりも大きい場合には、その差分以上に調光素子３のベース光透過率を下げた状態から制御を行う必要がある。つまり、調光素子３は光透過率１００％の初期状態であると、減光方向にのみ制御されるが、ベース光透過率を下げた状態であれば減光および増光の両方向の制御を行うことが可能になるためである。
【００５１】
上述のようにして、ＣＰＵ７は調光素子３の駆動を行った後、ＣＰＵ７はステップＳ１０に進んで、レンズ／絞り駆動部１５によって絞りを駆動するとともに、シャッターを駆動して撮像素子４に光学像を結像させて画像を得る。そして、ＣＰＵ７は調光処理を終了する。
【００５２】
以上のように、本発明の実施の形態では、撮像素子によって画像信号を得る際、複数の調光領域毎に光透過率を制御可能な調光素子を用いて、撮像素子の高輝度側ダイナミックレンジ外となる白飛び領域について輝度階調比を保存して調光補正を行って、調光領域境界では空間的に滑らかな輝度階調を行う。
【００５３】
これによって、自然な輝度階調を有するしかもハイダイナミックレンジの画像を得ることができる。さらに、本発明の実施の形態では、撮影者の撮影意図を反映させつつ、空間的なつながりが良好で自然な輝度階調を有する高品位なハイダイナミックレンジ画像を得ることができる。
【００５４】
上述の説明から明らかなように、図１において、Ａ／Ｄコンバータ５、ＤＳＰ６、ＣＰＵ７、および調光素子駆動部１４などが調光素子制御装置を構成する。また、Ａ／Ｄコンバータ５、ＤＳＰ６、およびＣＰＵ７は第１の検出手段および第２の検出手段として機能し、ＣＰＵ７は判定手段および補正値算出手段として機能する。さらに、ＣＰＵ７および調光素子駆動部１４は補正制御手段として機能する。
【００５５】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【００５６】
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、この制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。
【００５７】
この際、制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも第１の検出ステップ、第２の検出ステップ、判定ステップ、補正値算出ステップ、および補正制御ステップを有することになる。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
【００５８】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 撮像レンズ
２ 絞り
３ 調光素子
４ 撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）
５ Ａ／Ｄコンバータ
６ ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）
７ ＣＰＵ（システム制御回路）
１３ 撮像素子駆動部
１４ 調光素子駆動部
１５ レンズ／絞り駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御するための制御装置であって、
前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、
前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出手段と、
前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出手段と、
前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定手段と、
前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出手段と、
前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御手段とを有することを特徴とする調光素子制御装置。
【請求項２】
前記補正制御手段は、前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を下げ、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を上げる調光補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の調光素子制御装置。
【請求項３】
前記補正値算出手段は、前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域が互いに隣接する際には、当該隣接する調光領域を１つのブロック調光領域として、該ブロック調光領域における各調光領域に対応する輝度値に応じて前記ブロック調光領域における調光補正値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の調光素子制御装置。
【請求項４】
前記補正値算出手段は、前記ブロック調光領域に位置する調光領域に対応する平均輝度値を前記ダイナミックレンジの内とするように前記ブロック調光領域における調光補正値を求めることを特徴とする請求項３に記載の調光素子制御装置。
【請求項５】
前記補正値算出手段は、前記ブロック調光領域に位置する調光領域に対応する輝度値のうちの最大輝度値を前記ダイナミックレンジの内とするように前記ブロック調光領域における調光補正値を求めることを特徴とする請求項３に記載の調光素子制御装置。
【請求項６】
前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域と前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域との境界においては、前記補正制御手段はガウス関数に応じて前記調光補正を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の調光素子制御装置。
【請求項７】
前記補正制御手段は、予め設定された半値半幅に応じて前記ガウス関数による前記調光補正を行うことを特徴とする請求項６に記載の調光素子制御装置。
【請求項８】
前記補正制御手段は、前記撮像素子との撮影距離、撮影レンズの焦点距離、および絞り値の少なくとも１つに応じて得られた前記境界におけるぼけの半値半幅と前記予め定められた半値半幅との差分に応じて、初期状態における前記調光素子の透過率を下げてから前記調光補正を行うことを特徴とする請求項７に記載の調光素子制御装置。
【請求項９】
複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御するための制御方法であって、
前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、
前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出ステップと、
前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出ステップと、
前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定ステップと、
前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出ステップと、
前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御ステップとを有することを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御する際に用いられる制御プログラムであって、
前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、
コンピュータに、
前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出ステップと、
前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出ステップと、
前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定ステップと、
前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出ステップと、
前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御ステップとを実行させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の調光素子制御装置と、
前記撮像素子から出力された画像信号を処理して画像データを得る画像処理手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御するための制御装置であって、
前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、
前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出手段と、
前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出手段と、
前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定手段と、
前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出手段と、
前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御手段とを有することを特徴とする調光素子制御装置。
【請求項２】
前記補正制御手段は、前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を下げ、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を上げる調光補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の調光素子制御装置。
【請求項３】
前記補正値算出手段は、前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域が互いに隣接する際には、当該隣接する調光領域を１つのブロック調光領域として、該ブロック調光領域における各調光領域に対応する輝度値に応じて前記ブロック調光領域における調光補正値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の調光素子制御装置。
【請求項４】
前記補正値算出手段は、前記ブロック調光領域に位置する調光領域に対応する平均輝度値を前記ダイナミックレンジの内とするように前記ブロック調光領域における調光補正値を求めることを特徴とする請求項３に記載の調光素子制御装置。
【請求項５】
前記補正値算出手段は、前記ブロック調光領域に位置する調光領域に対応する輝度値のうちの最大輝度値を前記ダイナミックレンジの内とするように前記ブロック調光領域における調光補正値を求めることを特徴とする請求項３に記載の調光素子制御装置。
【請求項６】
前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域と前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域との境界においては、前記補正制御手段はガウス関数に応じて前記調光補正を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の調光素子制御装置。
【請求項７】
前記補正制御手段は、予め設定された半値半幅に応じて前記ガウス関数による前記調光補正を行うことを特徴とする請求項６に記載の調光素子制御装置。
【請求項８】
前記補正制御手段は、前記撮像素子との撮影距離、撮影レンズの焦点距離、および絞り値の少なくとも１つに応じて得られた前記境界におけるぼけの半値半幅と前記予め定められた半値半幅との差分に応じて、初期状態における前記調光素子の透過率を下げてから前記調光補正を行うことを特徴とする請求項７に記載の調光素子制御装置。
【請求項９】
複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御するための制御方法であって、
前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、
前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出ステップと、
前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出ステップと、
前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定ステップと、
前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出ステップと、
前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御ステップとを有することを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
複数の画素が２次元マトリックス状に配置された撮像素子に入射する光の透過率を調整する調光素子を制御する際に用いられる制御プログラムであって、
前記調光素子は複数の調光領域を備え、該調光領域毎に前記透過率が可変であり、
コンピュータに、
前記撮像素子から出力される画像信号に応じて前記調光領域毎に対応する輝度値を検出する第１の検出ステップと、
前記画像信号に応じて前記撮像素子の露出量を検出する第２の検出ステップと、
前記輝度値と前記露出量とに応じて前記撮像素子のダイナミックレンジの外となる領域を判定する判定ステップと、
前記輝度値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域の輝度値を前記ダイナミックレンジの内とする調光補正値を求める補正値算出ステップと、
前記調光補正値に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域に対応する調光領域についてその透過率を補正し、前記ダイナミックレンジの外となる領域からの距離に応じて前記ダイナミックレンジの外となる領域以外の領域に対応する調光領域についてその透過率を調整する調光補正を行う補正制御ステップとを実行させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の調光素子制御装置と、
前記撮像素子から出力された画像信号を処理して画像データを得る画像処理手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１２９９７（Ｐ２０１３−１２９９７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５５８９（Ｐ２０１１−１４５５８９）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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