(57)【要約】撮影シーン中の光源とその光源からの反射をクリッピングする一方でイメージセンサのダイナミックレンジの大部分を撮影シーン中の残りの被写体に割り当てるのに十分なだけ多い露出設定をもたらす露出制御方法。本技法による露出制御は、一組の露出候補群のうちの１つまたは複数について、撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定すること、および露出候補群から選択される露出量を決定することであって、それによって、選択される露出量よりも多い露出候補群ではクリッピングされる画素の数が増加し、選択される露出よりも少ない露出候補群ではクリッピングされる画素の数が実質的に減少しないようにする、決定すること、を含む。
2005503577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組の露出候補群のうちの１つまたは複数について、撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定するステップと、
前記露出候補群から選択される露出量（２２４）を決定するステップであって、それによって、前記選択される露出量（２２４）よりも多い前記露出候補群では前記クリッピングされる画素の数が増加し、前記選択される露出量（２２４）よりも少ない前記露出候補群では前記クリッピングされる画素の数が実質的に減少しないようにする、決定するステップと、を含むことを特徴とする露出制御方法。
【請求項２】
前記露出候補群の各々について、前記クリッピングされる画素の数を決定するステップは、
前記撮影シーン中の一組の画素の各々の強度を測定するステップと、
前記撮影シーンの画素の数と対応する強度のヒストグラム（２００）を作成するステップと、
大きな画素強度において画素の数の急上昇（２０２）を検出するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の露出制御方法。
【請求項３】
前記クリッピングされる画素の数を決定するステップは、
始点となる露出量を設定し、該始点となる露出量に対して前記撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定するステップと、
一連の多くした露出量を設定し、該多くした露出量に対して前記撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定するステップと、
一連の少なくした露出量を設定し、該少なくした露出量に対して前記撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の露出制御方法。
【請求項４】
前記選択される露出量（２２４）を決定するステップは、
前記クリッピングされる画素の数が比較的変化しない前記露出候補群の部分集合を決定するステップと、
前記部分集合よりも多い前記露出候補群のうち、前記クリッピングされる画素の数が増加する最初の露出量を決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の露出制御方法。
【請求項５】
一組の露出候補群のうちの１つまたは複数について、撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定する手段と、
前記露出候補群から選択される露出量（２２４）を決定する手段であって、それによって、前記選択される露出量（２２４）よりも多い前記露出候補群では前記クリッピングされる画素の数が増加し、前記選択される露出量（２２４）よりも少ない前記露出候補群では前記クリッピングされる画素の数が実質的に減少しないようにする、決定する手段と、を備えることを特徴とする露出制御装置。
【請求項６】
前記露出候補群の各々について、前記クリッピングされる画素の数を決定する手段は、
前記撮影シーン中の一組の画素の各々の強度を測定する手段と、
前記撮影シーンの画素の数と対応する強度のヒストグラム（２００）を作成する手段と、
大きな画素強度において画素の数の急上昇（２０２）を検出する手段と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の露出制御装置。
【請求項７】
前記クリッピングされる画素の数を決定する手段は、
始点となる露出量を設定し、該始点となる露出量に対して前記撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定する手段と、
一連の多くした露出量を設定し、該多くした露出量に対して前記撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定する手段と、
一連の少なくした露出量を設定し、該少なくした露出量に対して前記撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定することと、を備えることを特徴とする請求項５に記載の露出制御装置。
【請求項８】
前記選択される露出量（２２４）を決定する手段は、
前記クリッピングされる画素の数が比較的変化しない前記露出候補群の部分集合を決定する手段と、
前記部分集合よりも多い前記露出候補群のうち、前記クリッピングされる画素の数が増加する最初の露出量を決定する手段と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の露出制御装置。
【請求項９】
イメージセンサ（１８）と、
撮影シーンから一組の露出候補群を前記イメージセンサ（１８）に与える露出機構と、
前記露出候補群のうちの１つまたは複数について、前記撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定し、また、前記露出候補群から選択される露出量（２２４）を決定し、それによって、前記選択される露出量（２２４）よりも多い前記露出候補群では前記クリッピングされる画素の数が増加し、前記選択される露出量（２２４）よりも少ない前記露出候補群では前記クリッピングされる画素の数が実質的に減少しないようにする、イメージプロセッサ（２２）と、を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項１０】
前記イメージプロセッサ（２２）は、前記イメージセンサ（１８）を用いて前記撮影シーン中の一組の画素の各々の強度を測定し、次に、前記撮影シーンの画素の数と対応する強度のヒストグラム（２００）を作成し、その後、大きな画素強度において画素の数の急上昇（２０２）を検出することによって、前記クリッピングされる画素の数を決定することを特徴とする請求項９に記載のデジタルカメラ。
【請求項１１】
前記イメージプロセッサ（２２）は、前記露出機構を用いて始点となる露出量を設定し、次に、該始点となる露出量に対して前記撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定し、前記露出機構を用いて一連の多くした露出量および少なくした露出量を設定しながら、前記撮影シーンから前記クリッピングされる画素の数を決定することによって、前記クリッピングされる画素の数を決定することを特徴とする請求項９に記載のデジタルカメラ。
【請求項１２】
前記イメージプロセッサ（２２）は、前記クリッピングされる画素の数が比較的変化しない前記露出候補群の部分集合を決定すること、および前記部分集合よりも多い前記露出候補群のうち、前記クリッピングされる画素の数が増加する最初の露出量を決定することによって、前記選択される露出量（２２４）を決定することを特徴とする請求項９に記載のデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラにおける露出制御の分野に関する。本発明は特に、デジタルカメラにおける露出制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラおよびビデオカメラを含むカメラは通常、イメージセンサ、およびこのイメージセンサに達する撮影シーンからの光の量を制御する露出機構を含む。例えば、デジタルカメラは通常、イメージセンサとして電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ、ならびに絞りおよびシャッタースピードによる露出量設定を制御する機構を含む。
【０００３】
撮影シーンは多くの場合、他の被写体に比べて非常に明るい被写体を含む。例えば、比較的暗い撮影シーン中の電球、ろうそく等といった光源は通常、撮影シーンの残りの部分に比べて非常に明るい。さらに、撮影シーン中の非常に反射率の高い表面からの光源の直接反射は通常、撮影シーンの残りの部分に比べて非常に明るい。
【０００４】
カメラにおける露出制御は通常、撮影対象の撮影シーンの特性下でイメージセンサのダイナミックレンジを最も効果的に利用する露出量設定を決定することを含む。イメージセンサのダイナミックレンジは、可能な最高の信号出力と有効な最低の信号出力の比として定義することができる。例えばＣＣＤアレイでは、可能な最高の信号出力は通常、その電荷容量によって制限され、有効な最低の信号出力は通常、回路雑音によって制限される。
【０００５】
従来のカメラにおける露出制御方法は通常、撮影中の撮影シーンのサンプル領域からの光の平均強度を測定し、次にこの平均をイメージセンサのダイナミックレンジの所定の割合に合わせる（scale）露出量設定を選択することを含む。しかしながら、サンプル領域内の光源や光源からの反射光は通常、比較的大きな平均強度をもたらす。従来の方法を用いた場合、比較的大きな平均強度は通常、比較的少ない露出量設定となる。このような少ない露出量設定は通常、光源や光源からの反射光以外の撮影シーンの領域から得られる光の強度をイメージセンサのダイナミックレンジの下端まで弱める。残念ながら、このことにより通常、撮影シーン中の大事な領域は、撮影されると非常に暗く写る。
【発明の開示】
【０００６】
撮影シーン中の光源や光源からの反射をクリッピングする一方でイメージセンサのダイナミックレンジの大部分を撮影シーン中の残りの被写体に割り当てるのに十分なだけ多い露出量設定をもたらす露出制御方法を開示する。本技法による露出制御は、一組の露出候補群のうちの１つまたは複数について、撮影シーンからクリッピングされる画素の数を決定すること、および露出候補群から選択される露出量を決定することであって、それによって、選択される露出量よりも多い露出候補群ではクリッピングされる画素の数が増加し、選択される露出量よりも少ない露出候補群ではクリッピングされる画素の数が実質的に減少しないようにする、決定すること、を含む。
【０００７】
本技法は、光源や光源からの反射光により撮影シーン中で最も大事な領域が露出不足となることを防ぐ露出量設定を生じる。そのかわりに、イメージセンサのダイナミックレンジは、最も大事な領域をサンプリングするために用いられる。
【０００８】
本発明の他の特徴および利点は以下の詳細な説明から明らかとなるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明をその特定の例示的な実施形態に関して説明し、適宜図面を参照する。
【００１０】
図１は、本教示による露出制御方法を示す。図示の方法は、スチルカメラまたはビデオカメラにおける露出制御に用いることができる。
【００１１】
ステップ１００では、一組の露出候補群（possible exposures）の各々について、撮影対象の撮影シーンからクリッピングされる画素の数（ＰC）を決定する。露出候補群の構成（arrangement）は、カメラ内の露出機構によって異なる。例えば、カメラは、一組のＦストップ候補群（possible f-stops）を有する絞り機構と、一組のシャッタースピード候補群（possible shutter speeds）を有するシャッター機構とを具備する可能性がある。所与の露出量におけるクリッピングされる画素の数は、撮影シーンと、カメラ内のイメージセンサのダイナミックレンジとによって決まる。
【００１２】
ステップ１００は、目的とする撮影シーンを絞り設定とシャッタースピード設定の組み合わせ候補群の各々について撮影することによって実行することができる。始点となる露出量が選択され、後に、クリッピングされる画素の数に関するデータを収集する中で変更され得る。ステップ１００は、撮影対象の撮影シーン全体について、あるいは撮影対象の撮影シーンの一部分（sub-portion）について実行され得る。
【００１３】
ステップ１０２において、露出候補群から選択される露出量を決定し、それによって、選択される露出量よりも多い露出候補群ではクリッピングされる画素の数ＰCが増加し、選択される露出量よりも少ない露出候補群ではクリッピングされる画素の数ＰCが増加しないようにする。これにより、撮影シーン中の光源や光源からの反射光をクリッピングし、イメージセンサのダイナミックレンジの大部分を光源や光源からの反射光を除いた、撮影シーンの残りの部分からの光の測定に割り当てる、選択される露出量が得られる。
【００１４】
図２は、本教示を取り入れたカメラ１０を示す。カメラ１０は、撮影シーンからの光を絞り機構１４およびシャッター機構１６を通してイメージセンサ１８へと導くレンズ機構１２を含む。イメージプロセッサ２２は、一組の制御信号２４を介して絞り機構１４およびシャッター機構１６を制御する。
【００１５】
一実施形態において、イメージセンサ１８はＣＣＤセンサアレイを含む。アレイ中の各センサは画素と呼ばれ、イメージセンサ１８によってサンプリングされる撮影シーンは画素サンプルのアレイとして扱われる。レンズ機構１２、絞り機構１４、およびシャッター機構１６を介して受光した撮影シーンからの光に応答して、イメージセンサ１８は、一組の画素サンプルを生成し、この画素サンプルをアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０に供給する。Ａ／Ｄ変換器２０は、画素サンプルをデジタル化し、対応するデジタル化された画素サンプルをイメージプロセッサ２２に供給する。デジタル化された画素サンプルの各々は、イメージセンサ１８の対応する検出素子からの電荷の量を示すデジタル値である。
【００１６】
イメージプロセッサ２２は、Ａ／Ｄ変換器２０からデジタル化された画素サンプルを得て、露出制御のために本技法を行う。イメージプロセッサ２２は、絞り機構１４およびシャッター機構１６を調整し、結果として得られるデジタル化された画素サンプルを解析して、ステップ１００を実行する。イメージプロセッサ２２は、ステップ１００において収集したデータを用いて、ステップ１０２において選択される露出量を決定し、次にこの選択される露出量を、絞り機構１４およびシャッター機構１６を用いて設定する。
【００１７】
一実施形態において、カメラ１０はスチルカメラである。別の実施形態において、カメラ１０はビデオカメラである。露出制御機能を含むイメージプロセッサ２２は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアあるいはファームウェアで実施することができる。絞り機構１４およびシャッター機構１６は、カメラに有用ないずれの既知の機構としてもよい。
【００１８】
図３は、カメラ１０内のイメージプロセッサ２２が本技法を用いて露出量を決定する例示的な撮影シーン３０を示す。この撮影シーン３０は、光源３６と、光源３６からの反射である一組の反射領域３２および３４とを含む。
【００１９】
図４は、ステップ１００での撮影シーン３０におけるクリッピングされる画素の数を決定することを説明するグラフ２００である。このグラフ２００は、カメラ１０の所与の露出量設定に対するヒストグラムである。このヒストグラムは、可能な画素強度（ピクセル強度）の各々における撮影シーン３０からデジタル化された画素サンプルの数を示す。
【００２０】
グラフ２００は、デジタル化された画素サンプルの比較的多数が比較的小さなピクセル強度を有することを示す。撮影シーン３０中の比較的大きいピクセル強度を有するものについては、それらのピクセル強度を有する画素の数は減少する。
【００２１】
グラフ２００のピクセル強度が比較的大きい領域２０２では、画素の数が比較的大きな数に急上昇する（jump）。これは、撮影シーン３０の光源３６と反射領域３２および３４の画素に相当する。これらの画素は、グラフ２００に対応するカメラ１０の露出設定で、イメージセンサ１８によってクリッピングされる。イメージプロセッサ２２は、クリッピングされるピクセル強度を有する画素の数を計数することによって、この露出量でクリッピングされる画素の数を決定する。
【００２２】
図５は、ステップ１０２において露出候補群から選択される露出量を決定するのを説明するグラフ２２０である。このグラフ２２０は、撮影シーン３０から得られるクリッピングされる画素の数と露出量の範囲とを示す。
【００２３】
グラフ２２０のデータは、カメラ１０の始点となる露出量を設定し、次にこの始点となる露出量での撮影シーン３０に対して得られたクリッピングされる画素の数を決定することによって得ることができる。次に、カメラ１０の露出量を始点となる露出量から漸次多くまたは少なくしながら、各露出量についてクリッピングされる画素の数を決定する。始点となる露出量は任意に設定することができる。あるいは、始点となる露出量は、撮影シーン３０またはその部分領域からのデジタル化した画素サンプルの平均強度を測定し、次にこの平均がイメージセンサ１８のダイナミックレンジの所定の割合となるように始点となる露出量を設定することによって決定することができる。
【００２４】
グラフ２２０の領域２２２は、クリッピングされる画素の数が露出量に対する強い相関がない範囲を表す。領域２２２において、グラフ２００は比較的平坦であり、露出量の変更に伴うクリッピングされる画素の数の変化は比較的ない。グラフ２２０の点２２４は、露出量を多くするに従いクリッピングされる画素の数が増加し始める露出量である。イメージプロセッサ２２は、ステップ１０２において点２２４を検出し、対応する露出量を選択される露出量として撮影シーン３０の撮影に用いる。
【００２５】
点２２４におけるクリッピングされる画素の数の増加は、光源３６と反射領域３２および３４以外の撮影シーン３０中の明るい画素がクリッピングされ始めることを示す。点２２４における露出量設定により、光源３６と反射領域３２および３４が所望通りにクリッピングされ、撮影シーン３０中の残りの最も明るい画素がイメージセンサ１８のダイナミックレンジの最上部に合わせられる。すると、イメージセンサ１８の下のほうのダイナミックレンジは、撮影シーン３０中の暗目の画素を精密に測定するために利用可能となる。
【００２６】
一実施形態において、カメラ１０は、イメージサンプルを取得する時期を制御するボタンを含む。イメージプロセッサ２２は、このボタンの１回目の作動時に本露出制御技法を行ってから、ボタンの次の作動時に、選択される露出量を用いてイメージサンプルを取得する。
【００２７】
上記の本発明の詳細な説明は、例示のために提示したものであり、本発明を網羅すること、あるいは開示した通りの実施形態に制限することは意図していない。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本教示による露出制御方法を示す図である。
【図２】本教示を取り入れたカメラを示す図である。
【図３】イメージプロセッサが本技法を用いて露出量を決定する例示的な撮影シーンを示す図である。
【図４】ある撮影シーンにおけるクリッピングされる画素の数を決定するのを説明するグラフである。
【図５】露出候補群から選択される露出量を決定するのを説明するグラフである。
【図１】
2005503577.tif 000003
【図２】
2005503577.tif 000004
【図３】
2005503577.tif 000005
【図４】
2005503577.tif 000006
【図５】
2005503577.tif 000007
【国際公開パンフレット】
2005503577.tif 000008
2005503577.tif 000009
2005503577.tif 000010
2005503577.tif 000011
2005503577.tif 000012
2005503577.tif 000013
2005503577.tif 000014
2005503577.tif 000015
2005503577.tif 000016
2005503577.tif 000017
2005503577.tif 000018
2005503577.tif 000019
2005503577.tif 000020
2005503577.tif 000021
2005503577.tif 000022
2005503577.tif 000023
2005503577.tif 000024
2005503577.tif 000025
2005503577.tif 000026
【国際調査報告】
2005503577.tif 000027
2005503577.tif 000028