(57)【要約】【課題】光学フィルタの挿抜による影響を考慮した撮像を行うことができる撮像装置、撮像方法、その記録媒体およびそのプログラムを提供する。【解決手段】被写体輝度演算部１２０は、ＣＣＤ撮像素子１０１上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する。被写体輝度補正処理部１２１は、ＮＤフィルタを挿入することによる減光量を基に、被写体輝度演算部１２０が算出した第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する。システムコントローラ１１０は、被写体輝度補正処理部１２１が算出した第二の被写体輝度を用いて、光学系１１５の制御およびＤＳＰ回路１０５における信号処理の制御を行う。【選択図】　図１
2004104508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置であって、
前記撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成するよう信号処理を行う信号処理手段と、
前記撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する被写体輝度算出手段と、
前記フィルタ挿抜手段が前記光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、前記第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する被写体輝度補正手段と、
前記第二の被写体輝度を用いて前記信号処理手段における前記信号処理の制御を行う制御手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記信号処理の制御とは、ホワイトバランス処理の制御であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置であって、
前記撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成するよう信号処理を行う信号処理手段と、
前記撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する被写体輝度算出手段と、
前記フィルタ挿抜手段が前記光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、前記第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する被写体輝度補正手段と、
前記第二の被写体輝度を用いて前記光学系の制御を行う制御手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記光学系の制御とは、前記撮像素子への露光量の制御であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学系は、絞り径を変化させる絞り手段を更に具備し、前記露光量の制御は、前記絞り手段の絞り径を制御することによる露光量の制御であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光学フィルタはＮＤフィルタであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記被写体輝度算出手段は、前記絞り手段による絞り径に応じて定まる絞り値と、前記撮像素子に前記被写体の像を結像させる時間に応じて定まるシャッタ値と、前記撮像素子の感度とを基に、前記第一の被写体輝度を算出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置を用いた撮像方法であって、
前記撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する第一のステップと、
前記フィルタ挿抜手段が前記光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、前記第一のステップで算出した前記第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する第二のステップと、
前記第二のステップで求めた前記第二の被写体輝度を用いて、前記撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成する信号処理の制御を行う第三のステップと
を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項９】
前記第三のステップにおける前記信号処理の制御とは、ホワイトバランス処理の制御であることを特徴とする請求項８に記載の撮像方法。
【請求項１０】
光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置を用いた撮像方法であって、
前記撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する第一のステップと、
前記フィルタ挿抜手段が前記光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、前記第一のステップで算出した前記第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する第二のステップと、
前記第二のステップで求めた前記第二の被写体輝度を用いて、前記光学系の制御を行う第三のステップと
を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項１１】
前記第三のステップにおける前記光学系の制御とは、前記撮像素子への露光量の制御であることを特徴とする請求項１０に記載の撮像方法。
【請求項１２】
光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置を制御するプログラムを記録した記録媒体であって、
前記撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する第一のステップと、
前記フィルタ挿抜手段が前記光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、前記第一のステップで算出した前記第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する第二のステップと、
前記第二のステップで求めた前記第二の被写体輝度を用いて、前記撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成する信号処理の制御を行う第三のステップと
を前記撮像装置内のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１３】
前記第三のステップにおける前記信号処理の制御とは、ホワイトバランス処理の制御であることを特徴とする請求項１２に記載の記録媒体。
【請求項１４】
光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置を制御するプログラムを記録した記録媒体であって、
前記撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する第一のステップと、
前記フィルタ挿抜手段が前記光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、前記第一のステップで算出した前記第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する第二のステップと、
前記第二のステップで求めた前記第二の被写体輝度を用いて、前記光学系の制御を行う第三のステップと
を前記撮像装置内のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１５】
前記第三のステップにおける前記光学系の制御とは、前記撮像素子への露光量の制御であることを特徴とする請求項１４に記載の記録媒体。
【請求項１６】
光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置を制御するプログラムであって、
前記撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する第一のステップと、
前記フィルタ挿抜手段が前記光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、前記第一のステップで算出した前記第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する第二のステップと、
前記第二のステップで求めた前記第二の被写体輝度を用いて、前記撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成する信号処理の制御を行う第三のステップと
を前記撮像装置内のコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１７】
前記第三のステップにおける前記信号処理の制御とは、ホワイトバランス処理の制御であることを特徴とする請求項１６に記載のプログラム。
【請求項１８】
光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置を制御するプログラムであって、
前記撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する第一のステップと、
前記フィルタ挿抜手段が前記光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、前記第一のステップで算出した前記第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する第二のステップと、
前記第二のステップで求めた前記第二の被写体輝度を用いて、前記光学系の制御を行う第三のステップと
を前記撮像装置内のコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１９】
前記第三のステップにおける前記光学系の制御とは、前記撮像素子への露光量の制御であることを特徴とする請求項１８に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関するものであり、特に挿抜可能な減光用の光学フィルタを具備する撮像装置、撮像方法、その記録媒体およびそのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、デジタルカメラなどの撮像装置において、従来は絞り径を変化させる絞り機構のみを設定していたものが、高輝度被写体まで撮影輝度範囲を広げたい目的の中で、あまり絞り過ぎるといわゆる回折現象が発生し、解像度が低下してしまう。これを解決するため、最近、挿抜可能な減光用の光学フィルタであるＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを具備する撮像装置が提供されている。このＮＤフィルタとは、光線の可視スペクトル部分の各波長に対してほぼ均等な透過（減光）をする非選択性の透過率を有する光学フィルタである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、撮像装置が具備する画像データを生成する信号処理回路において、ＮＤフィルタの挿抜に応じた、撮像素子に結像する被写体輝度を基に行う信号処理を変更していないため、以下に示すような問題が生じていた。
一般的に被写体輝度Ｂｖは、絞り（Ａｖ）値とシャッタ（Ｔｖ）値の加算値から撮像素子の感度（Ｓｖ）を減算した値として以下に示す（式１）を用いて計算される。
Ｂｖ　＝　Ａｖ　＋　Ｔｖ　−　Ｓｖ　　…　（式１）
【０００４】
例えば絞りＦ５．６（Ａｖ＝５）、シャッタ１／１０００（Ｔｖ＝１０）、感度ＩＳＯ１００（Ｓｖ＝５）の設定で、適正露光が得られる状態を考慮した場合に、（式１）を用いると被写体輝度Ｂｖ＝５＋１０−５＝１０が求まる。撮像装置は、（式１）を用いて計算した被写体輝度の値を、その被写体輝度の値を基に種々の信号処理を行う回路ブロックへ伝達する。その回路ブロックとは、例えば、色温度の変化を追従するＷＢ（ホワイトバランス）処理ブロックや、絞り値やシャッタ速度等を演算して露光量を設定する露光量設定演算ブロックなどである。これにより、撮像装置は、自動ホワイトバランスや自動露光などの機能を実現している。
【０００５】
しかし、ＮＤフィルタを挿入した場合において、従来の撮像装置は、被写体輝度（または露光値）を計算する際に挿入したＮＤフィルタの影響を考慮していなかった。例えば、挿入したＮＤフィルタの減光段数ＮＤ＝３の時に、適正露光が得られる状態を条件とした時に、絞りＦ５．６（Ａｖ＝５）、シャッタ１／１２８（Ｔｖ＝７）となる。これにより、（式１）に従って、撮像装置は、被写体輝度Ｂｖ＝５＋７−５＝７を求める。即ち、撮像装置は、単に（ＮＤフィルタを使用せずに）被写体輝度が下がったものとしてＷＢ処理ブロックあるいは露光量設定演算ブロックにその被写体輝度の値を伝達することになる。
【０００６】
更に、ＷＢ処理の具体例について図を用いて説明する。図４は、従来のＷＢ処理を示す図である。図４において、縦軸は、蛍光灯度Ｃｙであり、光源が蛍光灯である可能性の度合いを示す値である。横軸は、色温度Ｃｘである。また、図４中の曲線は、ＷＢ白軸であり、色温度の変化に応じて追従する目標となる線である。また、図４の点線は、ＷＢ設定範囲であり、ＷＢ白軸へ追従する範囲を設定している。通常、ＷＢ処理ブロックでは、撮影時の被写体輝度Ｂｖを制御の一パラメータとして用いている。例えば、被写体輝度Ｂｖが高い時には屋外での撮影と判断して低色温度に対応するようＷＢ処理を制限し、逆に被写体輝度Ｂｖが低い時には、例えばタングステン光や蛍光灯に照らされている屋内での撮影と判断して、高色温度に対応するようＷＢ処理を制限することにより、有彩色被写体の影響を抑制している。このような輝度に基づくＷＢ処理の場合、同一被写体に対して被写体輝度Ｂｖの計算値に差がある場合は、ＷＢ処理にも差が生じ、被写体に最適なＷＢ処理を行った画像データを得ることができないという問題がある。
【０００７】
次に、露光量設定処理の具体例について図を用いて説明する。図５は、従来の露光量設定処理を示す図である。図５において、縦軸は、調節された画像の明るさであり、撮像装置における露光量の値である。また、横軸は、被写体輝度Ｂｖである。図５に示すように、露光量設定処理では、被写体輝度Ｂｖが高い場合（例えばＢｖの値が８〜９以上）に、露光量を上げる高輝度輝度上げという処理を行う。すなわち被写体輝度Ｂｖの値が高い時は、夏の海岸や冬のスキー場など、比較的明るめに画像を再現すると雰囲気が出るシーンの場合が多い。このため、図５の矢印に示すように、被写体輝度Ｂｖの値が高い場合に、若干露光量を大きめにする。従って同一被写体に対して被写体輝度Ｂｖの計算値に差がある場合は、高輝度輝度上げ量にも差が生じ、被写体に最適な露光量設定処理を行った画像データを得ることができないという問題がある。
【０００８】
以上に示したように、同一の被写体であっても、光学フィルタ（ＮＤフィルタ）の挿抜により被写体輝度Ｂｖの計算値が異なると、その被写体輝度Ｂｖを用いる処理である光学系の制御信号の生成や信号処理回路における信号処理の制御などの処理が、被写体に最適な処理では無くなってしまうという問題がある。
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり光学フィルタの挿抜による影響を考慮した撮像を行うことができる撮像装置、撮像方法、その記録媒体およびそのプログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した課題を解決すべくなされたもので、本発明による撮像装置においては、光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置であって、撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成するよう信号処理を行う信号処理手段と、撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する被写体輝度算出手段と、フィルタ挿抜手段が光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する被写体輝度補正手段と、第二の被写体輝度を用いて光学系の制御および／または信号処理手段における信号処理の制御を行う制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による撮像方法においては、光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置を用いた撮像方法であって、撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する第一のステップと、フィルタ挿抜手段が光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、第一のステップで算出した第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する第二のステップと、第二のステップで求めた第二の被写体輝度を用いて、光学系の制御および／または撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成する信号処理の制御を行う第三のステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による記録媒体は、光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置を制御するプログラムを記録した記録媒体であって、撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する第一のステップと、フィルタ挿抜手段が光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、第一のステップで算出した第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する第二のステップと、第二のステップで求めた第二の被写体輝度を用いて、光学系の制御および／または撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成する信号処理の制御を行う第三のステップとを撮像装置内のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１２】
また、本発明によるプログラムは、光学系として撮像素子への光量を減光する光学フィルタの挿入および抜出しを行うフィルタ挿抜手段を少なくとも具備する撮像装置を制御するプログラムであって、撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出する第一のステップと、フィルタ挿抜手段が光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、第一のステップで算出した第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出する第二のステップと、第二のステップで求めた第二の被写体輝度を用いて、光学系の制御および／または撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成する信号処理の制御を行う第三のステップとを撮像装置内のコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００１３】
これにより、本発明の撮像装置、撮像方法、その記録媒体およびそのプログラムによれば、撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出し、光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、算出した第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出し、その第二の被写体輝度を用いて、光学系の制御および／または撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成する信号処理の制御を行うので、光学フィルタの挿入による減光量を考慮した撮像を行うことができる。すなわち、光学フィルタの挿抜による影響を考慮した撮像を行うとができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００は、撮像装置であり、具体的にはデジタルスチルカメラ等であって、光学系として後述するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）撮像素子１０１への光量を減光するＮＤフィルタ（光学フィルタ）１１４の挿入および抜出しを行う機能を有する。また、撮像装置１００は、自動ホワイトバランスや自動露光制御などの機能も有する。以下に、撮像装置１００の内部構成について説明する。
【００１５】
１０１は、ＣＣＤ撮像素子であり、光を電気信号に変換してＣＣＤ出力信号（撮像信号）を出力する半導体受光素子である。１０２は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ）−Ａ／Ｄコンバータであり、ＣＣＤ撮像素子１０１の出力するＣＣＤ出力信号（アナログ信号）をサンプリングして撮像データ（デジタル信号）に変換する。１０３は、メモリであり、後述するメモリコントローラ１０６の制御により上述した撮像データや後述するＪＰＥＧ処理回路１０４やＤＳＰ回路１０５の処理中のデータや処理後の画像データを一時保存する記録媒体である。１０４は、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ）処理回路であり、後述するメモリコントローラ１０６より入力される画像データ（非圧縮）に対してＪＰＥＧ圧縮処理を行い、ＪＰＥＧ形式で圧縮された画像データ（以下、ＪＰＥＧ画像データとする）を出力する。
【００１６】
１０５は、ＤＳＰ回路（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）回路であり、後述するメモリコントローラ１０６より入力される撮像データを基に輝度信号処理、色信号処理などの信号処理を行い、画像データ（非圧縮）を出力する。
【００１７】
１０６は、メモリコントローラであり、ＣＤＳ−Ａ／Ｄ回路１０２から入力される撮像データをメモリ１０３へ格納したり、ＪＰＥＧ処理回路１０４やＤＳＰ回路１０５において処理中または処理後の画像データをメモリ１０３へ格納したりして、メモリ１０３を介するデータの流れを制御する。１０７は、Ｄ／Ａ回路であり、メモリコントローラ１０６が出力する画像データをアナログ映像信号に変換する。１０８は、液晶表示装置であり、Ｄ／Ａ回路１０７の出力するアナログ映像信号を基に映像を表示する。尚、液晶表示装置１０８には、撮像装置１００が撮影モードならば、現在ＣＣＤ撮像素子１０１の撮像面上に結像されている被写体の映像が表示され、再生モードならば後述するカードメモリ１１１に格納される過去に撮影した画像データの再生映像が表示される。
【００１８】
１１０は、システムコントローラ（制御手段）であり、撮像装置１００全体を制御する。尚、システムコントローラ１１０は、自動ホワイトバランス処理や自動露光制御処理の機能を実現する複数の処理部を具備する。この複数の処理部については詳細を後述する。１１１は、カードメモリであり、最終画像データ（上述したＪＰＥＧ画像データ）を記憶する記録媒体である。このカードメモリ１１１は、システムコントローラ１１０よりＪＰＥＧ画像データの書き込みおよび読み出しが可能で、更に撮像装置１００に対して着脱可能な不揮発性メモリなどが好適である。
【００１９】
１１２は、ＦＲＯＭであり、ファームウエアデータを記憶する記録媒体である。１１３は、シャッタボタンであり、デジタルスチルカメラである撮像装置１００の撮影タイミングを指示するためのボタンである。１１４は、ＮＤフィルタ挿抜スイッチであり、光学系の光路に対して後述するＮＤフィルタ機構がＮＤフィルタの挿入および抜出しを行うよう制御するためのスイッチである。尚、ＮＤフィルタ挿抜スイッチ１１４がオンの時にＮＤフィルタは挿入され（以下、ＮＤフィルタオンとする）、オフの時にＮＤフィルタが抜出される（以下、ＮＤフィルタオフとする）。
【００２０】
１１５は、以下に示すレンズ１１６等を具備し、ＣＣＤ撮像素子１０１の撮像面上に被写体の像を結像させる光学系である。１１７は、絞り及びその制御機構（以下、絞り機構１１７とする）であり、レンズ１１６から入る光の量を絞りにより調整する。１１８は、ＮＤフィルタ及びその挿抜機構（以下、ＮＤフィルタ機構１１８とする）であり、ＣＣＤ撮像素子１０１への光量を減光するＮＤフィルタの挿抜を行う。１１９は、シャッタ及びその制御機構（以下、シャッタ機構１１９とする）であり、シャッタの開閉によりＣＣＤ撮像素子１０１へ被写体を結像する時間を制御する。以上、レンズ１１６、絞り機構１１７、ＮＤフィルタ機構１１８、シャッタ機構１１９により、撮像装置１００の光学系１１５が構成されているが、この限りではなく、例えば、シャッタ機構１１９を省略して、ＣＣＤ撮像素子１０１において電荷蓄積時間を制御する電子シャッタを用いてもよい。
【００２１】
次に、上述したシステムコントローラ１１０の具備する処理部について説明する。１２０は、被写体輝度演算部であり、絞り機構１１７の絞り径に応じて定まる絞り値Ａｖと、シャッタ機構１１９のシャッタスピードに応じて定まるシャッタ値Ｔｖと、ＣＣＤ撮像素子１０１の感度Ｓｖとを基に上述した（式１）を用いて第一の被写体輝度Ｂｖを算出する。
【００２２】
１２１は、被写体輝度補正処理部であり、ＮＤフィルタ挿抜スイッチ１１４がオン時にＮＤフィルタ機構１１８がＮＤフィルタを光路に挿入することによる減光量（本実施形態では減光段数ＮＤ＝３）を基に、被写体輝度演算部１２０の算出した第一の被写体輝度Ｂｖを補正して第二の被写体輝度Ｂｖ’を算出する。尚、被写体輝度補正処理部１２１は、ＮＤフィルタが抜出されている場合は、被写体輝度演算部１２０の算出した第一の被写体輝度Ｂｖの補正を行わずにそのまま出力する。これにより、システムコントローラ１１０は、上述した第一の被写体輝度Ｂｖまたは第二の被写体輝度Ｂｖ’をホワイトバランス処理や露光量設定演算処理に用いる。
【００２３】
１２２は、ＷＢ制御部であり、被写体輝度演算部１２０の出力する第一の被写体輝度Ｂｖまたは被写体輝度補正処理部１２１の出力する第二の被写体輝度Ｂｖ’や画像データにおけるＲＧＢ値のバランスを基にＤＳＰ回路１０５における色信号処理において所望のホワイトバランス処理を行うよう制御するホワイトバランス制御値を出力する。これにより、ＤＳＰ回路１０５は、このホワイトバランス制御値を基に、ホワイトバランス処理を行う。
【００２４】
１２３は、露光量設定演算部であり、被写体輝度演算部１２０の出力する第一の被写体輝度Ｂｖまたは被写体輝度補正処理部１２１の出力する第二の被写体輝度Ｂｖ’およびＣＣＤ撮像素子１０１の露光量に応じて上述した光学系１１５を制御してＣＣＤ撮像素子１０１への露光量を制御するための制御信号を出力する。尚、ＣＣＤ撮像素子１０１の露光量は、システムコントローラ１１０が演算することで得る。
【００２５】
尚、図１のシステムコントローラ１１０内部に示した各処理部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、各処理部はメモリおよびＣＰＵにより構成され、各処理部の機能を実現する為のプログラムをメモリに読み込んで実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
また、上記メモリは、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記録媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記録媒体より構成されるものとする。
【００２６】
次に、上述した撮像装置１００の撮影時の動作（ＮＤフィルタを挿入せず）、について述べる。すなわち、シャッタボタン１１３が押下された場合の撮像装置１００の動作について説明する。まず、被写体像は上述した光学系１１５を介してＣＣＤ撮像素子１０１の撮像面上に結像する。その露光量は、システムコントローラ１１０により、絞り機構１１７によって光量調整され、更にシャッタ機構１１９によってＣＣＤ撮像素子１０１における光電変換時の電荷の蓄積時間を制御されることにより適正値に制御される。次に、ＣＣＤ撮像素子１０１において光電変換によって生成した電気信号はＣＣＤ出力信号としてＣＤＳ−Ａ／Ｄ回路１０２へ出力される。次に、ＣＤＳ−Ａ／Ｄ回路１０２は、入力されたＣＣＤ出力信号をサンプリングしてデジタル信号（以下、撮像データとする）に変換してメモリコントローラ１０６へ出力する。
【００２７】
メモリコントローラ１０６は、入力された撮像データの１画像（１フレームの画像）分をメモリ１０３に保存する。次に、メモリコントローラ１０６がメモリ１０３内の撮像データを読み出してＤＳＰ回路１０５に入力する。これにより、ＤＳＰ回路１０５は、撮像データを信号処理して各画素の明るさや色を特定する画素値を含む画像データを出力する。尚、画素値とは、例えば輝度と色差データで構成されるものや、ＲＧＢ値で構成されるものなどの非圧縮の画像データを構成する各画素のデータである。また、ＤＳＰ回路１０５は、システムコントローラ１１０のＷＢ制御部１２２からの制御信号に応じて、ホワイトバランス処理を行う。
【００２８】
また、メモリコントローラ１０６は、ＤＳＰ回路１０５が出力した画像データをＤ／Ａ回路１０７を介して液晶表示装置１０８に入力する。以上により、適正な露出および適正なホワイトバランスで撮影された画像が液晶表示装置１０８に表示される。これにより、撮像装置１００の利用者は、撮像した画像を確認することができる。
【００２９】
また、メモリコントローラ１０６は、ＤＳＰ回路１０５が出力した画像データをＪＰＥＧ回路１０４へ入力する。これにより、ＪＰＥＧ回路１０４は、ＤＳＰ回路１０５が出力した画像データの圧縮処理を行い、ＪＰＥＧ画像データを出力する。また、システムコントローラ１１０は、ＪＰＥＧ回路１０４が出力するＪＰＥＧ画像データを、メモリコントローラ１０６およびＩ／Ｆを経由してカードメモリ１１１に記録させる。
【００３０】
また、システムコントローラ１１０の露光量演算処理の結果に応じて、露光量設定演算部１２３は、絞り機構１１７による絞り制御や、シャッタ機構１１９によるシャッタ制御の設定値を演算する。これにより、システムコントローラ１１０は、絞り機構１１７を制御する絞り制御信号や、シャッタ機構１１９を制御するシャッタ制御信号や、ＣＣＤ撮像素子１０１を駆動するＣＣＤドライバ回路を制御するドライバ用信号などを生成し、出力する。また、システムコントローラ１１０は、メモリコントローラ１０６の制御も行う。
【００３１】
以上に示したように、撮像装置１００は、シャッタボタン１１３の押下に応じて、露光量およびホワイトバランスの適正なＪＰＥＧ画像データを生成して、カードメモリ１１１へ格納する。
【００３２】
次に、図１に示した撮像装置１００においてＮＤフィルタオンして撮影する場合の動作について図を用いて説明する。
図２は、図１に示した撮像装置１００においてＮＤフィルタオンして撮影する場合の動作を示すフロー図である。まず、撮像装置１００の利用者が、ＮＤフィルタ挿抜スイッチ１１４をオンする。これにより、ＮＤフィルタ挿抜スイッチ１１４よりＮＤフィルタオンの指令を受けたシステムコントローラ１１０は、ＮＤフィルタ機構１１８を制御してＮＤフィルタを光学系１１５の光路中に挿入する（ステップＳ１）。これにより、ＣＣＤ撮像素子１０１に到達する光量が減光される。この時、露光量が一定になるよう、システムコントローラ１１０は、光学系１１５を制御する。
【００３３】
次に、被写体輝度演算部１２０は、光学系１１５の状態より特定できる絞り値Ａｖと、シャッタ値Ｔｖと、感度Ｓｖの値と（式１）を用いて第一の被写体輝度Ｂｖを算出する（ステップＳ２）。次に、被写体輝度補正処理部１２１は、ＮＤフィルタを光路に挿入することによって生じる光量の低下を補正すべく、挿入されたＮＤフィルタによって生じる減光量を基に、被写体輝度演算部１２０の算出した第一の被写体輝度Ｂｖを以下の（式２）で補正して第二の被写体輝度Ｂｖ’を算出する（ステップＳ３）。
Ｂｖ’＝Ｂｖ−（−ＮＤ）　　…　（式２）
ただし、（式２）において変数ＮＤは、ＮＤフィルタの減光段数である。
【００３４】
次に、露光量設定演算部１２３は、被写体輝度補正処理部１２１が算出した第二の被写体輝度Ｂｖ’を基に、図５に示したような関係となる露光量となるよう、露光量の設定を演算する。これによりシステムコントローラ１１０は、露光量設定演算部１２３の演算した露光量設定に応じて光学系１１５を制御することで、ＣＣＤ撮像素子１０１への露光量を第二の被写体輝度を考慮した値に制御する（ステップＳ４）。すなわち、撮像装置１００は、図５に示すような高輝度輝度上げの処理を、ＮＤフィルタのオン／オフに影響されることなく適正に行うことができる。また、ＷＢ制御部１２２は、被写体輝度補正処理部１２１の算出した第二の被写体輝度Ｂｖ’を基に図４に示したホワイトバランス制御値を算出する。
【００３５】
次に、利用者がシャッタボタン１１３を押下すると、システムコントローラ１１０の制御により、ステップＳ４で設定した露光量でＣＣＤ撮像素子１０１の撮像面に被写体像が結像する（ステップＳ５）。このとき、ＣＣＤ撮像素子１０１は、撮像面に結像した被写体象に応じたＣＣＤ出力信号を出力する。次に、ＣＤＳ−Ａ／Ｄ回路１０２が、ＣＣＤ出力信号を撮像データに変換する。次に、メモリコントローラ１０６、メモリ１０３を介して、ＤＳＰ回路１０５が撮像データを画像データに変換する信号処理（輝度信号処理、色信号処理）を行う。この時、ＤＳＰ回路１０５は、ＷＢ制御部１２２が算出したホワイトバランス制御値を基に、ホワイトバランス処理を行う（ステップＳ６）。
【００３６】
次に、ＪＰＥＧ処理回路１０４は、ＤＳＰ回路が出力し、メモリコントローラ１０６を介して入力される画像データに対してＪＰＥＧ圧縮処理を行い、ＪＰＥＧ画像データを出力する（ステップＳ７）。次に、システムコントローラ１１０は、メモリコントローラ１０６を介して、ＪＰＥＧ処理回路１０４が出力するＪＰＥＧ画像データをカードメモリ１１１に書き込む（ステップＳ８）。以上に示したように、撮像装置１００は、ＮＤフィルタの挿抜に関わらず、適正な被写体輝度を算出することができる。これにより、被写体輝度を用いるホワイトバランス処理や露光量設定処理をより正確に行うことができる。
【００３７】
ここで、上述したステップＳ１〜ステップＳ３までの処理の具体例を以下に示す。
図３は、図１に示した被写体輝度補正処理部１２１の処理により、第一の被写体輝度を補正処理する具体例を示す図である。図３（ａ）に示すように、ＮＤフィルタオフの状態で、例えば、絞りＦ５．６（絞り値Ａｖ＝５）、シャッタ１／１０００（シャッタ値Ｔｖ＝１０）、感度ＩＳＯ１００（感度Ｓｖ＝５）で適正露光が得られる場合、被写体輝度演算部１２０は、被写体２００の第一の被写体輝度Ｂｖ＝５＋１０−５＝１０と算出する。この時、ＮＤフィルタオフなので、被写体輝度補正処理部１２１は、補正せずにそのまま第一の被写体輝度Ｂｖを出力し、ＷＢ制御部１２２や露光量設定演算部１２３での処理にその第一の被写体輝度Ｂｖを用いる
【００３８】
また、図３（ｂ）に示すように、同じ被写体２００に対してＮＤフィルタ機構１１８によりＮＤフィルタオンにした場合（ステップＳ１）に、ＮＤフィルタの減光段数＝３であるので、システムコントローラ１１０が適正露光量となるよう光学系１１５を制御すると、絞りＦ５．６（絞り値Ａｖ＝５）、シャッタ１／１２８（シャッタ値Ｔｖ＝７）となる。これにより、被写体輝度演算部１２０は、（式１）に従って、被写体２００の第一の被写体輝度Ｂｖ＝５＋７−５＝７を算出する（ステップＳ２）。
【００３９】
次に、被写体輝度補正処理部１２１は、減光段数３なので、被写体輝度演算部１２０が算出した第一の被写体輝度Ｂｖ＝７を補正した第二の被写体輝度Ｂｖ’＝７−（−３）＝１０を算出する（ステップＳ３）。
以上に示すように、被写体輝度補正処理部１２１は、ＮＤフィルタオフの時の第一の被写体輝度Ｂｖ＝１０と同じ値に補正した第二の被写体輝度Ｂｖ’＝１０をＮＤフィルタオンの時に算出することができる。これにより、ＷＢ制御部１２２および露光量設定演算部１２３は、ＮＤフィルタのオン／オフに関わらず、正しい被写体輝度を用いたホワイトバランスの制御および露光量の設定を行うことができる。すなわち、同一被写体に対して被写体輝度Ｂｖの値の算出に、ＮＤフィルタオン／オフによる差がないため、撮像装置１００が露光量設定やホワイトバランス処理を経て生成する画像データにも差を生じることはない。
【００４０】
尚、上述した実施形態において撮像装置１００はデジタルスチルカメラとしたが、この限りではなく、ビデオカメラやパソコン用カメラなどに用いて好適である。また、撮像素子としては、上述したＣＣＤ撮像素子に限らずＣＭＯＳイメージセンサ等を用いた撮像装置であってもよい。また、上述した実施形態では光学フィルタとしてＮＤフィルタを用いたがこの限りではなく、他の種類の光学フィルタを用いた場合は、その光学フィルタが被写体輝度Ｂｖの算出に与える影響を被写体輝度補正処理部１２１で補正する。
【００４１】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを記録した記録媒体（または記憶媒体）を、撮像システムまたは撮像装置に供給し、その撮像システムまたは撮像装置のコンピュータが記録媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによっても達成される。また、コンピュータが読み出したプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００４２】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撮像装置、撮像方法、その記録媒体およびそのプログラムによれば、撮像素子上に結像させる被写体の一部または全部の輝度を示す第一の被写体輝度を算出し、光学フィルタを挿入することによる減光量を基に、算出した第一の被写体輝度を補正して第二の被写体輝度を算出し、その第二の被写体輝度を用いて、光学系の制御および／または撮像素子の出力する撮像信号より画像データを生成する信号処理の制御を行うので、光学フィルタの挿入による減光量を考慮した撮像を行うことができる。すなわち、光学フィルタの挿抜による影響を考慮した撮像を行うとができる。これにより、光学フィルタの挿抜にかかわらず生成する画像を同じ調子にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した撮像装置１００においてＮＤフィルタオンして撮影する場合の動作を示すフロー図である。
【図３】図１に示した被写体輝度補正処理部１２１の処理により、第一の被写体輝度を補正処理する具体例を示す図である。
【図４】従来のＷＢ処理を示す図である。
【図５】従来の露光量設定処理を示す図である。
【符号の説明】
１００　　撮像装置
１０１　　ＣＣＤ撮像素子
１０２　　ＣＤＳ−Ａ／Ｄ回路
１０３　　メモリ
１０４　　ＪＰＥＧ処理回路
１０５　　ＤＳＰ回路
１０６　　メモリコントローラ
１０７　　Ｄ／Ａ回路
１０８　　液晶表示装置
１１０　　システムコントローラ
１１１　　カードメモリ
１１２　　ＦＲＯＭ
１１３　　シャッタボタン
１１４　　ＮＤフィルタ挿抜スイッチ
１１５　　光学系
１１６　　レンズ
１１７　　絞り機構（絞り及びその制御機構）
１１８　　ＮＤフィルタ機構（ＮＤフィルタ及びその挿抜機構）
１１９　　シャッタ機構（シャッタ及びその制御機構）
１２０　　被写体輝度演算部
１２１　　被写体輝度補正処理部
１２２　　ＷＢ制御部
１２３　　露光量設定演算部
【図１】
2004104508.tif 000003
【図２】
2004104508.tif 000004
【図３】
2004104508.tif 000005
【図４】
2004104508.tif 000006
【図５】
2004104508.tif 000007