(57)【要約】【課題】明るい部分、暗い部分のコントラストを強調した写真を撮影することを可能にした撮像装置を提供すること。【解決手段】撮像素子（１０３）と、撮像素子の任意の画素、乃至は、画素グループ毎に、露光時間を制御可能な露光時間制御手段（１０７）と、所定のシーンを検出するシーン検出手段（１１０）を有し、前記シーン検出手段（１１０）において所定のシーンに合致する場合に、高輝度画素領域の露出レベルに対し、低輝度被写体の露出レベルを低くなるように、前記露光時間制御手段（１０７）を制御することを特徴とする構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子（１０３）と、
撮像素子の任意の画素、乃至は、画素グループ毎に、露光時間を制御可能な露光時間制御手段（１０７）と、
所定のシーンを検出するシーン検出手段（１１０）を有し、
前記シーン検出手段（１１０）において所定のシーンに合致する場合に、高輝度画素領域の露出レベルに対し、低輝度画素領域の露出レベルを低くなるように、前記露光時間制御手段（１０７）を制御することを特徴とした撮像装置（１００）。
【請求項２】
撮像素子（１０３）と、
撮像素子の任意の画素、乃至は、画素グループ毎に、露光時間を制御可能な露光時間制御手段（１０７）と、
所定のシーンを検出するシーン検出手段（１１０）を有し、
前記シーン検出手段（１１０）において所定のシーンに合致する場合に、低輝度画素領域の露出レベルに対し、高輝度画素領域の露出レベルを高くなるように、前記露光時間制御手段（１０７）を制御することを特徴とした撮像装置（１００）。
【請求項３】
撮像素子（１０３）と、
撮像素子の任意の画素、乃至は、画素グループ毎に、露光時間を制御可能な露光時間制御手段（１０７）と、
所定のシーンを検出するシーン検出手段（１１０）を有し、
前記シーン検出手段（１１０）において所定のシーンに合致する場合に、高輝度画素領域の露出レベルを高くなるように前記露光時間制御手段（１０７）を制御し、低輝度画素領域の露出レベルを低くなるように前記露光時間制御手段（１０７）を制御することを特徴とした撮像装置（１００）。
【請求項４】
前記シーン検出手段（１１０）において、点光源検出、スポットライト検出、シルエット検出のいずれか１つ以上の検出を行うことを特徴とした、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置（１００）。
【請求項５】
被写体の顔検出を行う顔検出手段（１１０）を有し、
前記顔検出手段（１１０）において顔検出があった場合に、顔検出領域の露出が適正になるように、前記露光時間制御手段（１０７）において各画素の露光制御を行うことを特徴とした、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置（１００）。
【請求項６】
前記シーン検出手段（１１０）において、光源検出した場合に、前記露光時間制御手段（１０７）は光源を中心に同心円状に露光時間を制御することを特徴とした、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置（１００）。
【請求項７】
前記シーン検出手段（１１０）において、光源検出した場合に、前記露光時間制御手段（１０７）は光源を中心に同心円状に露光時間を制御し、所定値以下の低輝度領域を検出した場合に、露光時間を制御しないことを特徴とした、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置（１００）。
【請求項８】
所定の撮影モードを設定可能な設定手段（１０９）を有し、
前記設定手段（１０９）において、ユーザー操作によって高コントラストモードを設定した場合に、前記露光時間制御手段（１０７）での画素毎露光時間制御を可能とすることを特徴とした、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置（１００）。
【請求項９】
所定の画素領域の露出レベルを任意に設定するための露出設定手段（１１１）を有し、
前記露出設定手段（１１１）において、ユーザー操作によって各画素領域の露出レベルを任意に設定可能であることを特徴とした、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置（１００）。
【請求項１０】
露光時間を異ならせたい任意の画素領域を指定できる画素領域指定手段（１１１）を有し、
前記露光時間制御手段（１０７）は、前記画素領域指定手段（１１１）によって追加された画素領域の露光時間を制御することを特徴とした、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に画素単位、乃至は、画素グループ毎に露光時間を制御できる撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子の領域単位毎に露光時間設定を行い、撮像処理を実現する装置、方法に関して、技術開示があった。
【０００３】
例えば、特許文献１では、撮像素子の露光開始時間を電子シャッター、露光終了時間をメカニカルシャッター動作で実現し、画素領域単位で個別に露光時間を制御するための技術開示がある。メカニカルシャッターの動作時間から露光時間を減算し、露光開始時間としてのリセット時間を電子シャッターの動作時間として算出して領域単位の露光時間制御を実現している。
【０００４】
これにより、従来のフォーカルプレーンシャッター動作での撮影画像の歪みを解消することができるとしている。また、被写体の明るさに応じて領域単位で適応的に露光時間を制御することで、広ダイナミックレンジの画像を撮影可能としている。
【０００５】
特許文献２では、列単位で画素の露光開始時間を制御可能な撮像素子を用いることで、任意の領域毎に露光時間を制御している。これにより、広ダイナミックレンジを実現しており、ハイコントラストなシーンに対しても再現性に優れた画像を得ることができるとしている。
【０００６】
上述した従来技術では、ダイナミックレンジの拡大を主目的として、被写体の低輝度領域は露光時間を長く、高輝度領域は露光時間を短くなるように、露光時間を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１８２６５７号公報
【特許文献２】特開２０００−２７８５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、明るい部分、暗い部分のコントラストを強調した写真を撮影することができない。従来技術では、ダイナミックレンジの拡大を主目的としており、被写体の低輝度領域は露光時間を長く、高輝度領域は露光時間を短くなるように制御している。そのため、暗い部分まで明るく写してしまう可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、明るい部分、暗い部分のコントラストを強調した写真を撮影することを可能にした撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、撮像素子（１０３）と、撮像素子の任意の画素、乃至は、画素グループ毎に、露光時間を制御可能な露光時間制御手段（１０７）と、所定のシーンを検出するシーン検出手段（１１０）を有し、前記シーン検出手段（１１０）において所定のシーンに合致する場合に、高輝度画素領域の露出レベルに対し、低輝度被写体の露出レベルを低くなるように、前記露光時間制御手段（１０７）を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、明るい部分、暗い部分のコントラストを強調した写真を撮影することが可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置での想定撮影シーン
【図３】従来撮像装置での露光制御方法
【図４】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置での露光制御方法
【図５】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置での露光制御方法
【図６】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置での露光制御方法
【図７】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置での操作画面
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる撮像装置である。
【００１４】
［実施例１］
以下、図１〜図７を参照して、本発明の第1の実施例による、撮像装置について説明する。図１は、本発明の実施例による撮像装置１００の構成図である。
【００１５】
１０１は撮影光学系（結像光学系）のレンズ群であり、光軸方向に進退可能に保持される。１０４は撮像レンズ１０１を駆動するための駆動部であり、絞り調節やレンズの進退動作による変倍作用（ズーム機能）を有する。
【００１６】
１０２は静止画撮影時に露光秒時を調節するフォーカルプレーンシャッターである。または、後述する撮像素子１０３が電子シャッター機能を有し、制御パルスで露光秒時を調節する構成でもよい。本発明のように画素毎露光する場合、先幕を電子シャッター、後幕をフォーカルプレーンシャッターで実現しても良いし、先幕、後幕含めて、電子シャッターで実現する構成でも良い。１０５はシャッター１０２を駆動するためのシャッター駆動部である。
【００１７】
１０３は光学像を電気信号変換する撮像素子である。撮像素子１０３では静止画や動画を撮像する。撮像素子１０３から出力されたアナログの画像信号に対して、ゲイン調整やデジタル変換を行うアナログフロントエンド（不図示、以下ＡＦＥと呼ぶ）、後述するＣＰＵ１１０を介して、後述するＲＡＭ１２１に一次記憶される。撮像素子１０３では、画素毎、または、画素グループ毎に露光時間を制御可能な構成となっている。
【００１８】
１０７は撮像素子１０３及びＡＦＥの駆動タイミングを制御するタイミングジェネレータ（以下、これをＴＧと称する）である。ＴＧ１０７において、撮像素子１０３の画素毎、または、画素グループ毎の露光時間制御を行う構成で説明をする。なお、本発明では露光制御をＴＧ１０７で行う例で説明するが、露光制御は撮像素子１０３内部、または、後述するＣＰＵ１１０等で行う構成でもよい。
【００１９】
１０８は撮影した静止画像や動画像、ライブビュー、メニュー等の表示を行う表示部である。背面ＴＦＴやファインダーなどを含む。表示部１０８は、タッチパネル１１１を内蔵し、ユーザーが背面ＴＦＴ等を操作することで、ユーザー操作を判定することができる。１０９は静止画や動画像の撮影命令や撮影条件等の設定を後述するＣＰＵ１１０に対して行う操作部である。操作部１０９では、ドライブモードの選択が可能で、１枚撮影や連続撮影などが設定できる。更には、バルブ撮影のモード設定や、シャッタースピードの変更設定も、操作部１０９を用いて、行うものとする。
【００２０】
１１０は、撮像装置を統括的に制御するＣＰＵである。ＣＰＵ１１０では、静止画や動画の補正、圧縮等の処理を行う画像処理部が含まれる。
【００２１】
１２０は、後述するＣＰＵ１１０が動作を行う際のプログラムを格納するＲＯＭである。ここで、本実施形態では、Ｆｌａｓｈ−ＲＯＭを示すが、これは一例であり、アクセス速度が十分に問題ないレベルのメモリであれば、他のメモリを適用することも可能である。１２１は、撮像素子１０３からの画像データや、ＣＰＵ１１０にて画像処理された画像データを記憶するための画像データ記憶手段の機能と、ＣＰＵ１１０が動作を行う際のワークメモリの機能を兼備するＲＡＭである。本実施形態では、これらの機能をＲＡＭ１２１にて行うようにしているが、アクセス速度が十分に問題ないレベルのメモリであれば、他のメモリを適用することも可能である。
【００２２】
１３０は、メモリカードであり、撮像装置１００で撮影される静止画データ、及び、動画データを記録するための着脱可能な記録媒体である。１２６はメモリカードスロットであり、メモリカード１３０が着脱可能なスロットである。
【００２３】
図２は、本発明における撮影想定シーンを表した図である。２００は誕生日などの１シーンを想定した写真である。暗いシーンにおいて、明るいロウソク光（２０１）を中心に人（２０２、２０３）が周りを囲んでいる。このようなシーンでは、ロウソク光（２０１）周辺が適露光となるように制御した場合、一般的には人（２０２、２０３）周辺部は暗くなってしまう。
【００２４】
一方で、人（２０２、２０３）周辺部が適露光となるように制御した場合、ロウソク光（２０１）周辺が露出オーバーになるだけでなく、背景（２０４）部分まで写り込んでしまい、雰囲気を損ねた写真になってしまう。
【００２５】
図３は、図２のような撮影想定シーンを従来の撮像装置で撮影した場合の画素領域別の露光時間、および、輝度レベルを表した図である。図２のロウソク周辺部２０１、人周辺部２０２、人周辺部２０３、背景部分２０４の画素領域毎の露光時間、および、輝度レベルの様子を表している。
【００２６】
図３（Ａ）、（Ｃ）に示すように、従来の撮像装置で撮影すると、すべての画素領域の露光時間は同じになる。
【００２７】
図３（Ｂ）は、ロウソク（２０１）周辺部を適露光になるように制御した場合の、各画素領域の輝度レベルを表している。図３（Ｄ）は、人（２０２、２０３）周辺部を適露光になるように制御した場合の、各画素領域の輝度レベルを表している。図３（Ｂ）のようにロウソク周辺部が適露光になる場合、人周辺部は暗くなってしまう。逆に、図３（Ｄ）のように人周辺部が適露光になる場合、ロウソク周辺部は明るくなってしまい、背景部分も明るくなり、写真に写り込んでしまう。
【００２８】
図４は、図２のような撮影想定シーンを本発明の撮像装置で撮影した場合の画素領域別の露光時間、および、輝度レベルを表した図である。
【００２９】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、ロウソク周辺部を適露光となるように露光制御する場合で、人周辺部は明るくなるように露光時間を長く制御し、一方で、背景部分は露光時間を短く制御する。これにより、明るい部分、暗い部分のコントラストが強調され、かつ、人周辺部は適露光となるような写真を撮影することができる。
【００３０】
図４（Ｃ）、（Ｄ）は人周辺部を適露光となるように露光制御する場合で、ロウソク周辺部は明るくなり過ぎないように露光時間を短く制御し、一方で、背景部分は露光時間を短く制御する。これにより、明るい部分、暗い部分のコントラストが強調され、かつ、人周辺部は適露光となるような写真を撮影することができる。
【００３１】
図５は、図２と同様に本発明における撮影想定シーンを表した図である。図２に対し、高輝度被写体のロウソク光を中心に、同心円状に露光制御する様子を示している。図５（Ｃ）に示すように、ロウソク光を中心とした領域５０１を中心に、同心円５０５、同心円５０６というふうに、段々と露光時間が短くなるように制御する。また、不自然な写真にならないように、影部分５０７は露光時間を十分短く制御する。
【００３２】
一方で、人領域（５０２）、人領域（５０３）は露光時間を長くすることで、適露光となるように制御する。これにより、図５（Ｄ）に示すように、ロウソク光を中心とした明るい部分（５０１、５０５、５０６）と、暗い部分（５０７、５０４）のコントラストが強調され、かつ、人周辺部（５０２、５０３）は適露光となるような写真を撮影することが可能となる。さらに、ロウソク光を中心とした明るい部分は同心円状に露光時間を制御することで、自然とコントラストが強調された写真を撮影するができる。
【００３３】
図６は、測光時のＣＰＵ１１０における被写体判別の一例を示したフロー制御となる。Ｓ６０１は、スポットライト判定をするステップである。高輝度領域の分布からスポットライトの有無を判定する。具体的には、所定レベル以下の低輝度背景において、所定レベル以上の高輝度領域が存在し、高輝度領域内の被写体にピントが合っている場合にスポットライトがあると判定する。スポットライトがある場合はステップＳ６０２に移行し、ない場合はステップＳ６０５に移行する。
【００３４】
Ｓ６０２は、被写体に人や顔がないかを判定するステップである。人や顔がある場合はステップＳ６０３に移行し、ない場合はステップＳ６０４に移行する。
【００３５】
Ｓ６０３は、検出した高輝度領域、低輝度領域に対して、画素毎露光するステップである。スポットライト判定した領域を高輝度被写体、背景領域を低輝度被写体として、高輝度被写体領域に対して低輝度被写体領域の露光時間を短くする。また、高輝度被写体を中心に、同心円状に露光時間制御を行う。また、人や顔を検出した領域は適露光となるように露光時間を長くする。これにより、明るい部分、暗い部分のコントラストが強調され、かつ、人周辺部は適露光となるような写真を撮影することができる。
【００３６】
Ｓ６０４は、Ｓ６０３同様に、検出した高輝度領域に対して、低輝度領域の露光時間を短くなるように露光時間制御するステップである。ただし、人、顔検出はしていないため、人、顔検出に伴う露光制御は行わない。
【００３７】
Ｓ６０５は、ロウソク光などのような点光源を判定するステップである。高輝度領域の分布から点光源の有無を判定する。具体的には、所定レベル以下の低輝度背景において、所定レベル以上の高輝度領域が存在する場合に点光源があると判定する。前述のスポットライト判定時の高輝度領域に比べ、高輝度領域が狭く、より輝度レベルが高い場合に点光源と判断する。点光源がある場合はステップＳ６０６に移行し、ない場合はステップＳ６０９に移行する。
【００３８】
Ｓ６０６は、ステップＳ６０２同様、被写体に人や顔がないかを判定するステップである。人や顔がある場合はステップＳ６０７に移行し、ない場合はステップＳ６０８に移行する。
【００３９】
Ｓ６０７は、検出した高輝度領域、低輝度領域に対して、画素毎露光するステップである。点光源判定した領域を高輝度被写体、背景領域を低輝度被写体として、高輝度被写体領域に対して低輝度被写体領域の露光時間を短くする。また、高輝度被写体を中心に、同心円状に露光時間制御を行う。また、人や顔を検出した領域は適露光となるように露光時間を長くする。これにより、明るい部分、暗い部分のコントラストが強調され、かつ、人周辺部は適露光となるような写真を撮影することができる。
【００４０】
Ｓ６０８は、Ｓ６０７同様に、検出した高輝度領域に対して、低輝度領域の露光時間を短くなるように露光時間制御するステップである。ただし、人、顔検出はしていないため、人、顔検出に伴う露光制御は行わない。
【００４１】
Ｓ６０９は、被写体がシルエットを強調した構図になっているか否かを判定するステップである。所定レベル以上の高輝度領域において、極端に輝度レベルの低い低輝度領域がある場合、シルエットを強調した構図と判定する。例えば、夕日を背景に人や建物などのシルエット（影）を強調した構図を想定している。また、前述した図５の影部分（５０７）も本ステップでシルエット判定を行う。シルエットを強調した構図と判定された場合はステップＳ６１０に移行し、そうでないと判定された場合はステップＳ６１１に移行する。
【００４２】
Ｓ６１０は、検出された高輝度領域、低輝度領域に対して、画素毎露光するステップである。低輝度被写体領域と判定されたシルエット部分の露光時間を他の領域に比べて短く制御することで、シルエット部分を強調する。これにより、明るい部分、暗い部分のコントラストが強調され、かつ、人周辺部は適露光となるような写真を撮影することができる。
【００４３】
Ｓ６１１は、画素領域毎の露光時間制御を行わず、従来同様の一律露光制御するステップである。
【００４４】
図６で説明したフローは、プログラムとして、ＲＯＭ１２０に記憶され、ＣＰＵ１１０にて実行される。
【００４５】
図７は、撮像装置１００の背面操作部の操作例を示した図である。図７（Ａ）は、撮像装置１００の背面操作部の一例である。表示部１０８には、図７（Ｂ）で示すようなメニュー設定や図７（Ｃ）で示すようなライブビュー画像を表示する。操作部１０９は、撮像装置の操作部材であり、メニュー設定等を行うことができる。
【００４６】
図７（Ｂ）に示すように、メニュー設定では撮像装置のモード設定を行うことができる。モードの一つに高コントラストモードを持ち、操作部１０９を用いてモードの有効、無効を設定可能な構成とする。ここで、高コントラストモードを有効にした場合のみ、本発明の画素毎露光制御を有効にする構成にしてもよい。
【００４７】
図７（Ｃ）に示すように、それぞれ検出している領域をライブビュー画面に表示することができる。
【００４８】
７０１はロウソク光などの点光源検出領域である。７０２、７０３は人検出領域である。７０４は背景と認識された領域である。
【００４９】
７０５は、ユーザーによって新規に追加された領域である。ユーザーはライブビュー画面を見ながら、新たに追加したい領域を選択可能とする。ここでは、表示部１０８に内蔵されるタッチパネルを用いて、ユーザー操作を検出する。
【００５０】
７０６は、それぞれ検出された領域の露出設定を変更するためのユーザーインターフェースである。検出された領域をタッチパネル操作で選択すると、その領域の露出設定を変更可能となる。
【００５１】
以上の実施形態によれば、明るい部分、暗い部分のコントラストが強調され、かつ、人周辺部は適露光となるような写真を簡単に撮影することができる。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１００  撮像装置
１０３  撮像素子
１０７  タイミングジェネレータ
１１０  ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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