(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の最大輝度値及び最小輝度値を取得する輝度値取得部と、
ブラケット撮影を行う場合のブラケット量を、前記最大輝度値と前記最小輝度値との輝度差より求めるブラケット量演算部と、
前記被写体を撮影する際に適正露出として自動的に求められる自動露出値を決定する第１露出値演算部と、
前記ブラケット撮影のオーバー側撮影を行う際のオーバー側露出値及びアンダー側撮影時のアンダー側露出値を、前記最大輝度値、前記最小輝度値、前記ブラケット量及び前記自動露出値より求める第２露出値演算部と、を備え、
前記ブラケット量は、前記輝度差に応じた閾値を有すること、
を特徴とする露出制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露出制御装置であって、
前記輝度差に対する、前記最大輝度値と前記自動露出値との差の比と、
前記ブラケット量に対する、前記オーバー側露出値と前記自動露出値との差の比とが等しいこと、
を特徴とする露出制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の露出制御装置であって、
前記輝度差が第１所定値以下のとき前記ブラケット量は第１閾値であり、
前記輝度差が第２所定値以上のとき前記ブラケット量は第２閾値であること
を特徴とする露出制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の露出制御装置と、
前記露出制御装置により決定されたオーバー側露出値でオーバー側画像を撮像し、前記アンダー側露出値でアンダー側画像を撮像する撮像部と、
前記オーバー側画像と前記アンダー側画像とを合成してハイダイナミック画像を得る画像合成部と、を備えること、
を特徴とするカメラ。
【請求項５】
請求項４に記載のカメラであって、
前記輝度値取得部は、前記撮像部に撮像されている画像より、前記被写体の最大輝度値及び最小輝度値を取得すること、
を特徴とするカメラ。
【請求項６】
請求項４に記載のカメラであって、
前記輝度値取得部は、前記撮像部とは異なる撮像部に撮像されている画像より、前記被写体の最大輝度値及び最小輝度値を取得すること、
を特徴とするカメラ。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項に記載のカメラであって、
前記撮像部は、撮像時のシャッタ速度及び撮像時のＩＳＯ感度の少なくも一方を変えることにより、露出値を変更して前記オーバー側画像と前記アンダー側画像とを撮像すること、
を特徴とするカメラ。
【請求項８】
請求項７に記載のカメラであって、
撮影シーンを判定するシーン判定部を備え、
前記撮像部は、該判定された撮影シーンに応じて、撮像時のシャッタ速度、撮像時のＩＳＯ感度、又は、シャッタ速度及びＩＳＯ感度の両方を変えるかを選択すること、
を特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露出制御装置及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被写体を撮影する際に、被写体の輝度レンジが、撮像素子における出力のダイナミックレンジを超える場合、白飛びや黒つぶれが発生し、画質が悪化する。このため、ブラケット撮影を行い、露出量を大きくした撮像画像と露出量を抑えた撮像画像とを取得し、これらの画像を合成することでハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）を得ることが行われている。従来、このブラケット撮影を自動で行う技術も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０４００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来技術は、実際の露光条件を何度か変えながらＨＤＲ用の露出処理を決定するため時間がかかる。また同特許文献には、累積ヒストグラムから輝度差を推定し、露出を決定するという方法で時間短縮が可能と記載されているが、これではＨＤＲブラケットの正確さに欠ける。
【０００５】
本発明の課題は、露出を好適に行うことが可能な露出制御装置及びカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。
【０００７】
本発明の一実施形態は、被写体の最大輝度値及び最小輝度値を取得する輝度値取得部と、ブラケット撮影を行う場合のブラケット量を、前記最大輝度値と前記最小輝度値との輝度差より求めるブラケット量演算部と、前記被写体を撮影する際に適正露出として自動的に求められる自動露出値を決定する第１露出値演算部と、前記ブラケット撮影のオーバー側撮影を行う際のオーバー側露出値及びアンダー側撮影時のアンダー側露出値を、前記最大輝度値、前記最小輝度値、前記ブラケット量及び前記自動露出値より求める第２露出値演算部と、を備え、前記ブラケット量は、前記輝度差に応じた閾値を有すること、を特徴とする露出制御装置である。
また、本発明の他の実施形態は、上記露出制御装置と、前記露出制御装置により決定されたオーバー側露出値でオーバー側画像を撮像し、前記アンダー側露出値でアンダー側画像を撮像する撮像部と、前記オーバー側画像と前記アンダー側画像とを合成してハイダイナミック画像を得る画像合成部と、を備えること、を特徴とするカメラである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、露出を好適に行うことが可能な露出制御装置及びカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態のカメラを示すブロック図である。
【図２】ＨＤＲ画像を得る際のフローチャートである。
【図３】第２撮像部を模式的にあらわしたものである。
【図４】第２撮像部に被写体像が結像された状態を模式的に表したものである。
【図５】図２のステップＳ１０４を詳細に説明するフローチャートである。
【図６】輝度差とＨＤＲのブラケット量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明の一実施形態のカメラ１００を示すブロック図である。本実施形態では、カメラ本体１００ａと、カメラ本体１００ａに対して着脱自在に装着されるレンズ鏡筒１００ｂとを備える一眼レフタイプのカメラ１００について説明する。
【００１１】
レンズ鏡筒１００ｂは、被写体光が入射する複数のレンズ群を備えるが、図１においては代表して１枚のレンズ１０２で表している。
【００１２】
カメラ本体１００ａは、ミラー１１０と、表示部１０３と、プリズム他１０８と、接眼部１０９及び測光部１３０を備える。さらにカメラ本体１００ａは、シャッタ１１１と、第１撮像部１０４と、制御部１０５と、モニタ１０７と、メモリカードスロット１０６と、操作部１０１と、を備えている。以下、各部について説明する。
【００１３】
ミラー１１０は、回転可能なクイックリターンミラーであり、レンズ１０２からの光が入射する位置に設けられ、表示部１０３や測光部１３０、又は、シャッタ６や撮像部７に被写体光を入射させる。
【００１４】
表示部１０３は、例えば高分子分散型液晶であり、ミラー１１０の上方に配置されている。ミラー１１０で反射された被写体光は表示部１０３に投影されて被写体像が形成される。表示部１０３上に設けられた表示は、レンズ１０２を通ってミラー１１０によって導かれた光に重ね合わせられる。  この表示が重畳された光は、プリズム１０８によって接眼部１０９に導かれ、撮影者は被写体像を観察することができる。また、表示部１０３に投影された被写体像は、ペンタプリズム１０８によって測光部１３０へも導かれる。
【００１５】
測光部１３０は、測光レンズ１１３及び第２撮像部１１２を備えている。
第２撮像部１１２は例えばＣＭＯＳやＣＣＤなどの複数画素からなるイメージセンサーである。第２撮像部１１２により撮像された画像は制御部１０５へと送られ、この画像を元に、制御部１０５は公知の自動露出を行い、露出を決定する。
【００１６】
シャッタ１１１は、ミラー１１０の後方に配置されている。シャッタ１１１には、ミラー１１０が上へ回動して撮影可能状態となったときに被写体光が入射される。
シャッタ１１１は不図示の複数のシャッタ羽根を備えている。シャッタ１１１は、レリーズボタンなどによる撮影指示に応じてシャッタ羽根を開閉させ、第１撮像部１０４に被写体光を入射する。
【００１７】
第１撮像部１０４は、例えばＣＭＯＳやＣＣＤなどのイメージセンサーである。撮像時にはミラー１１０が上がり、シャッタ１１１が開いて、レンズ１０２によって結像した被写体像が制御部１０５により決定された露出で撮像される。そして撮像により得られた画像信号は制御部１０５へ出力される。
【００１８】
制御部１０５は、ＣＰＵ、メモリ、およびその他の周辺回路により構成され、カメラ１００を制御する。
制御部１０５は、第１撮像部１０４から入力された画像信号に基づいて所定の画像形式、たとえばＪＰＥＧ形式の画像データ（以下、本画像データ）を生成する。また、制御部１０５は生成した画像データに基づいて、表示用画像データ、たとえばサムネイル画像データを作成する。そして制御部１０５は、生成した本画像データとサムネイル画像データとを含み、さらにヘッダ情報を付加した画像ファイルを生成してメモリカードスロット１０６へ出力する。
さらに制御部１０５は、後述するが、輝度差演算部１０５ａ、ブラケット量演算部１０５ｂ、第１露出値演算部１０５ｃ、第２露出値演算部１０５ｄ及び画像合成部１０５ｅとを備える。
【００１９】
なお、制御部１０５を構成するメモリには、ＳＤＲＡＭやフラッシュメモリが含まれる。ＳＤＲＡＭは揮発性のメモリであって、ＣＰＵがプログラム実行時にプログラムを展開するためのワークメモリとして使用され、またデータを一時的に記録するためのバッファメモリとして使用される。フラッシュメモリは、不揮発性のメモリであって、制御部１０５が実行するプログラムのデータや、プログラム実行時に読み込まれる種々のパラメータなどが記録されている。
【００２０】
モニタ１０７は、カメラ１００の背面などに搭載された液晶モニタであり、当該モニタ１０７には、メモリカードに記憶されている画像やカメラ１００を設定するための設定メニューなどが表示される。
【００２１】
操作部１０１は、使用者によって操作される入力部材、たとえば電源スイッチ、レリーズボタン、ズームボタン、十字キー、決定ボタン、再生ボタン、削除ボタンなどを含んでいる。そして、この操作部１０１において、後述するハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）を行うか否かの選択や、その適応量の選択などが可能となっている。
【００２２】
本実施形態では、本画像データとサムネイル画像データとは、いずれも例えばＲＧＢ表色系で表された画像データであるものとする。
メモリカードスロット１０６は、記憶媒体としてのメモリカードを挿入するためのスロットであり、制御部１０５から出力された画像ファイルをメモリカードに書き込んで記録する。
また、メモリカードスロット１０６は、制御部１０５からの指示に基づいて、メモリカード内に記憶されている画像ファイルを読み込む。
【００２３】
本実施形態のカメラ１００は、以下のように動作する。レンズ１０２を通してミラー１１０によって反射された被写体光は、表示部１０３及び測光部１３０へ導かれる。そして、測光部１３０の第２撮像部１１２により撮像された画像は制御部１０５へと送られる。そして、この画像を元に、制御部１０５の第１露出値演算部１０５ｃは公知の自動露出を行い、露出を決定する。
【００２４】
そして、操作部１０１に含まれるレリーズスイッチの全押し操作等によって撮影が指令されると、ミラー１１０が上へ回動して撮影可能状態となり、シャッタ１１１が開いて第１撮像部１０４に被写体光が入射する。第１撮像部１０４によって撮像された被写体像は制御部１０５によって電気信号に変換され、これを画像情報としてメモリカードスロット１０６へ出力される。
【００２５】
ここで、被写体を撮影する際に、被写体に輝度差が大きい場合、被写体の輝度レンジが撮像部のダイナミックレンジを超えることがある。この場合、白飛びや黒つぶれが発生し、画質が悪化する。
このため、本実施形態では、露出量を大きくした撮像画像と、露出量を抑えた撮像画像とを取得するブラケット撮影を行い、これらの画像を合成することで、ＨＤＲ画像を得る。
【００２６】
図２は、ＨＤＲ画像を得る際のフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１で、レンズ１０２、ミラー１１０、表示部１０３を通した被写体像を、第２撮像部１１２により撮像する。そして、撮像された画像は制御部１０５へと送られる。
【００２７】
ステップＳ１０２において、制御部１０５の輝度値取得部１０５ａは、第２撮像部１１２の出力を輝度値に変換し、その最大輝度値と最小輝度値の検出を行う。最大輝度値と最小輝度値の検出を、図３及び図４を用いて説明する。
【００２８】
図３は、第２撮像部１１２を模式的に表したものである。本実施形態では第２撮像部１１２の画素２００の数は１５であり、図３においてそれぞれの画素２００に０〜１４までのインデックスが付してある。以下の説明においてそれぞれの画素を第０画素から第１５画素という。
なお、本実施形態では画素２００の数を１５としているが、それぞれの画素２００が、さらに複数の画素を含んでいても良い。
【００２９】
図４は、第２撮像部１１２に被写体像が結像された状態を模式的に表したものである。図４に示すように、第２撮像部１１２に、例えば太陽と人物の被写体像が結像されると、第２撮像部１１２の画素輝度値は、第０画素が最大となり、第８画素か第１３画素が最小となる。
ここで、第２撮像部１１２の画素における最大輝度値をＭａｘＢｖ、最小輝度値をＭｉｎＢｖとする。
図２に戻り、ステップＳ１０３において、制御部１０５の第１露出値演算部１０５ｃは公知の自動露出を行う。この自動露出において、設定により図４の被写体像における適正な自動露出値が決定される。この自動露出値をＥｖＡｕｔｏとする。
【００３０】
ステップＳ１０４では、上記のＭａｘＢｖ，ＭｉｎＢｖ，ＥｖＡｕｔｏによりブラケット撮影を行う場合の露出値を求める。
図５は、ステップＳ１０４を詳細に説明するフローチャートである。
【００３１】
（最大輝度と最小輝度の輝度差演算）
まず、ステップＳ２０１において制御部１０５のブラケット量演算部１０５ｂは、第２撮像部１１２の画面内の最大輝度と最小輝度の輝度差ｄｅｌｔａＢｖを計算する。
ｄｅｌｔａＢｖ＝ＢｖＭａｘ−ＢｖＭｉｎ
【００３２】
（ブラケット量演算）
ステップＳ２０２で制御部１０５のブラケット量演算部１０５ｂは、求めた輝度差ｄｅｌｔａＢｖよりＨＤＲのためのブラケット量を求める。
図６は輝度差とＨＤＲのブラケット量との関係を示すグラフであり、横軸が輝度差ｄｅｌｔａＢｖ、縦軸がＨＤＲのブラケット量ＨＤＲＢＫＴである。
図６の縦軸に示すＨＤＲＬｉｍｔ１はＨＤＲ撮影時の最低露出差である。このＨＤＲＬｉｍｔ２は違和感なくＨＤＲ合成できる最大露出差である。図６の横軸のｄｅｌｔａＢｖＴｈ１とｄｅｌｔａＢｖＴｈ２は予め実験などで求めた値である。
【００３３】
図示するように、
（１）輝度差がｄｅｌｔａＢｖＴｈ１以下の場合は、ブラケット量はＨＤＲＬｉｍｔ１で一定である。ここで、ＨＤＲＬｉｍｔ１はＨＤＲ撮影時の最低露出差なので０としてもよい。輝度差が小さく、ブラケットを行う必要度が低いからである。
（２）輝度差がｄｅｌｔａＢｖＴｈ２以上の場合は、ブラケット量はＨＤＲＬｉｍｔ２で一定である。これ以上ブラケット量を大きくすると不自然な画像となるからである。
【００３４】
すなわち、数式で表すと、
ｄｅｌｔａＢｖ≦ｄｅｌｔａＢｖＴｈ１    →    ＨＤＲＢＫＴ＝ＨＤＲＬｉｍｔ１
ｄｅｌｔａＢｖ≧ｄｅｌｔａＢｖＴｈ２    →    ＨＤＲＢＫＴ＝ＨＤＲＬｉｍｔ２
【００３５】
（３）それ以外の範囲では、ブラケット量は輝度差に応じて線形に変化して、以下の式を満たす。
ＨＤＲＢＫＴ＝
｛（ＨＤＲＬｉｍｔ２−ＨＤＲＬｉｍｔ１）×ｄＢｖ＋（ＨＤＲＬｉｍｔ１×ｄｅｌｔａＢｖＴｈ２−ＨＤＲＬｉｍｔ２×ｄｅｌｔａＢｖＴｈ１）｝
／（ｄｅｌｔａＢｖＴｈ２−  ｄｅｌｔａＢｖＴｈ１）
【００３６】
ステップＳ２０３において制御部１０５の第２露出値演算部１０５ｄは、ステップＳ２０２で求めたブラケット量より、露出オーバー画像を得るために、自動露出によって求めた自動露出値ＥｖＡｕｔｏに対する露出補正値ＥｘＣｏｍｐＰｌｕｓを計算する。
この露出補正量は以下の式で計算される。
ＥｘＣｏｍｐＰｌｕｓ＝ＨＤＲＢＫＴ×（ＭａｘＢｖ−ＥｖＡｕｔｏ）／ｄｅｌｔａＢｖ
【００３７】
ステップＳ２０４ではステップＳ２０２で求めたブラケット量より、露出アンダー画像を得るために、自動露出によって求めた自動露出値ＥｖＡｕｔｏに対する補正値ＥｘＣｏｍｐＭｉｎｕｓを計算する。
この補正量は以下の式で計算される。
ＥｘＣｏｍｐＭｉｎｕｓ＝ＨＤＲＢＫＴ×（ＥｖＡｕｔｏ−ＭｉｎＢｖ）／ｄｅｌｔａＢｖ
【００３８】
或いは露出アンダー画像を得るための露出補正値ＥｘＣｏｍｐＭｉｎｕｓは、以下のようにＢＫＴ量ＨＤＲＢＫＴから計算しても良い。
ＥｘＣｏｍｐＭｉｎｕｓ＝ＨＤＲＢＫＴ−ＥｘＣｏｍｐＰｌｕｓ
【００３９】
以上、ＨＤＲ画像作成用の、露出差のある２枚を撮影するための露出補正値が求められる。
その結果、実際の撮像動作では、公知の自動露出により算出されたＥｖＡｕｔｏに上記露出補正を加える。アンダー画像を撮るための露出は、ＥｖＡｕｔｏ＋ＥｘＣｏｍｐＭｉｎｕｓ、オーバー画像を撮影するための露出は、ＥｖＡｕｔｏ−ＥｘＣｏｍｐＰｌｕｓとなる。
【００４０】
図２のフローチャートに戻り、ステップＳ１０５でレリーズ動作の判定を行う。
ステップＳ１０５によってレリーズが行われた場合に、ステップＳ１０６で第１撮像部によるブラケット（ＢＫＴ）撮像動作を行う。
ＢＫＴ撮像動作とは、２回の撮像を連続して行うことである。１回目の撮像では露出値ＥｖＡｕｔｏ＋ＥｘＣｏｍｐＭｉｎｕｓでアンダー画像、２回目の撮像では露出値ＥｖＡｕｔｏ−ＥｘＣｏｍｐＰｌｕｓでオーバー画像を撮影する。または逆でも良い。
なお、２回連続して撮像動作を行う場合、メカシャッターを用いても、電子シャッターを用いても良い。
【００４１】
ここで、撮像部は、撮像時のシャッタ速度及び撮像時のＩＳＯ感度の少なくも一方を変えることにより、露出値を変更してオーバー側画像と前記アンダー側画像とを撮像する。
以上の処理を経て、２枚の露出差のある画像を得る。そしてステップＳ１０７において制御部１０５の画像合成部１０５ｅは、２枚の画像を合成してハイダイナミックレンジの画像を得る。
【００４２】
以上、本実施形態によると、被写体の最大輝度値と自動露出値との差と、自動露出値と最小輝度値との差の比、及び、ＨＤＲのオーバー側露出値と自動露出値との差と、自動露出値とアンダー側露出値との差の比、を等しくする。これにより、最大輝度値と自動露出値の差が最小輝度値と自動露出値の差よりも大きくて白トビの程度が大きくなりそうな場合は、ＨＤＲの露出差をＥｘＣｏｍｐＭｉｎｕｓに多く振り分けることで白トビを抑える事が出来る。
【００４３】
また逆に、最小輝度と自動露出の差が最大輝度と自動露出の差よりも大きくて黒つぶれの程度が大きくなりそうな場合は、ＨＤＲの露出差をＥｘＣｏｍｐＰｌｕｓに多く振り分けることで黒つぶれを抑える事が出来る。
従って、本実施形態によると、最適なＨＤＲ用の露出を決定することが出来る。
【００４４】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では一般に一眼レフと呼ばれるカメラでの使用を説明したが、画面内の最小輝度と最大輝度が検出できれば、コンパクトデジタルカメラやカメラ機能付き携帯電話などであってもよい。
また、上述の実施形態では、一眼レフタイプのカメラを用いたため、被写体画像を撮像する第１撮像部１０４と、被写体の輝度を得るための第２撮像部１１２とは異なるものを使用する。しかし、これに限定されず、例えばコンパクトカメラ等の場合、被写体画像を撮像する撮像部と、被写体の輝度を得るための撮像部とは同じものであっても良い。
（２）また、カメラは、撮影シーンを判定するシーン判定部を備えてもよく、その場合撮像部は、判定された撮影シーンに応じて、撮像時のシャッタ速度、撮像時のＩＳＯ感度、又は、シャッタ速度及びＩＳＯ感度の両方を変えるかを選択してもよい。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００４５】
１００：カメラ、１０５：制御部、１０５ａ：輝度値取得部、１０５ｂ：ブラケット量演算部、１０５ｃ：第１露出値演算部、１０５ｄ：第２露出値演算部、１０５ｅ：画像合成部、ＢｖＭａｘ：最大輝度値、ＢｖＭｉｎ：最小輝度値、ｄｅｌｔａＢｖ：輝度差、ＨＤＲＢＫＴ：ブラケット量、ＥｖＡｕｔｏ：自動露出値、ＥｖＡｕｔｏ−ＥｘＣｏｍｐＰｌｕｓ：オーバー側露出値、アンダー側露出値：ＥｖＡｕｔｏ＋ＥｘＣｏｍｐＭｉｎｕｓ
【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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