(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を撮像する撮像手段と、
画面上の第１、第２、および第３の位置での被写体距離に関する情報と、前記第１、第２、および第３の位置のうち合焦すべき位置に関する情報とに基づいて、前記撮像手段により出力される画面上の各分割エリアに対応する画像信号の輝度レベルの各重み付けを行う重み付け手段と、
前記重み付け手段によって重み付けが行われた輝度レベルに基づいて露出制御する露出制御手段とを有し、
前記重み付け手段は、
前記第１、第２、および第３の位置に対応したルックアップテーブルを備え、
前記第１、第２、および第３の位置のうち一の合焦すべき位置に対して被写界深度にない場合には前記輝度レベルの演算に用いないようにするとともに、
被写界深度にある場合であっても当該一の合焦すべき位置との被写体距離との比に応じた係数と前記ルックアップテーブルのうち当該一の合焦すべき位置に対応するルックアップテーブルとにより前記各分割エリアに対応する画像信号の輝度レベルの各重み付けを行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、画面上の中央位置に露出の重点がおかれるように、前記複数のルックアップテーブルの値が設定されていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子スチルカメラに用いて好適な撮像装置の露出補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撮像装置において、画面中の予め定められた複数の位置にポイントを設け、この中から一つを選択し、そのポイントの被写体を合焦させるオートフォーカスシステムが開発されている。すなわち、このシステムは画面中のどの位置に主被写体が存在するかを検出し、検出した位置に合焦させるものである。
【０００３】
一方、従来の撮像装置の測光は中央重点等の画面中心の重みを強くしたものであり、このような測光に基づく露出補正を行うと、画面全体の明るさが適正化される。そのため、主被写体が画面中心以外にあった場合等は、主被写体が合焦していたとしても、主被写体の露出が最適化されるとは限らなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した課題を解決するために、主被写体が画面の中心に存在しなかった場合であっても、主被写体に対する焦点および露出の双方がともに最適化される撮像装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本願の発明によれば、被写体像を撮像する撮像手段と、画面上の第１、第２、および第３の位置での被写体距離に関する情報と、前記第１、第２、および第３の位置のうち合焦すべき位置に関する情報とに基づいて、前記撮像手段により出力される画面上の各分割エリアに対応する画像信号の輝度レベルの各重み付けを行う重み付け手段と、前記重み付け手段によって重み付けが行われた輝度レベルに基づいて露出制御する露出制御手段とを有し、前記重み付け手段は、前記第１、第２、および第３の位置に対応したルックアップテーブルを備え、前記第１、第２、および第３の位置のうち一の合焦すべき位置に対して被写界深度にない場合には前記輝度レベルの演算に用いないようにするとともに、被写界深度にある場合であっても当該一の合焦すべき位置との被写体距離との比に応じた係数と前記ルックアップテーブルのうち当該一の合焦すべき位置に対応するルックアップテーブルとにより前記各分割エリアに対応する画像信号の輝度レベルの各重み付けを行うことを特徴とする撮像装置を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に沿って本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態の撮像装置にブロック図である。
【００１１】
図１において、撮像部101は、フォーカスレンズを有するレンズ光学系、CCDなどの撮像素子、撮像素子への入射光量を制限する絞りおよびシャッタ、前記フォーカスレンズ、絞り、シャッタ、撮像素子から出力された画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換器などによって構成されている。また、AF制御部102は、後述の処理によってフォーカスレンズを調節するための情報を生成する。また、撮像制御部103は、撮像素子の電荷蓄積時間などを制御する制御回路によって構成される。また、AE制御部104は、後述の処理によって画像の露出を制御するための情報を生成する。画像処理部105は、公知の色処理および輝度処理、エッジ強調処理、ガンマ処理、JPEG変換処理等の画像処理が施される。データ書き込み部106は、例えば着脱可能な記憶媒体によって構成され、画像処理部105において処理された画像信号をデータとして格納する。
【００１２】
図５は、本実施の形態のプリ露光時の測距情報および輝度情報に基づいて画面上の合焦位置および各画面上の位置の被写体距離および露出値を演算する動作処理フローチャートである。図５に基づいて、本実施の形態の撮像装置の露出制御の処理を説明する。
【００１３】
図２は、撮影画面上の測距位置の一例を示す図である。AF制御部102により、図２に示す画面中の３点（A、B、C）の各位置の被写体までの距離を測距する（S101）。そして、それぞれのA、B、Cの位置の距離をそれぞれDistA、DistB、DistCとした場合、AF制御部102は以下に示すように合焦させる被写体距離および位置を決定する（S102）。
・DistA ≦DistB≦DistC  の場合
合焦させる被写体距離DistA  合焦させる位置A
・DistB <DistA≦DistC  の場合
合焦させる被写体距離DistB  合焦させる位置B
・DistC <DistA≦DistB  の場合
合焦させる被写体距離DistC  合焦させる位置C
ここで求められた合焦させる被写体距離の情報は、撮像制御部103へと送られる。撮像制御部103は、伝送された情報に基づいて撮像部101内のフォーカスレンズを制御し、Ｂ位置の被写体に焦点調節された状態で撮像を行った結果、画像信号が撮像部101より出力される。
【００１４】
そして、AF制御部102は、このように画面上の合焦位置を決定すると、以下の式によりA、B、Cそれぞれの位置に対する係数を計算し、計算結果をAE制御部102に転送する。ここで画面上の合焦位置がBであった場合を例に述べる。
KA  ＝DistB／DistA            式（1）
KB  ＝DistB／DistB            式（2）
KC  ＝DistB／DistC            式（3）
撮像部101より出力された画像信号は、さらにAE制御部104へと送られる。図３は、撮像画面を複数のエリアに分割した一例を示す図である。AE制御部104は、図３に示したように画面を８×８のエリアに分割し、各エリアの画像信号の平均輝度レベルY(I,J) (I=0,7;J=0,7)を求める。
【００１５】
図４は、輝度レベルの重み付けを行うためのルックアップテーブルの一例を示す図である。図４のルックアップテーブル中の各エリア内の値は、各輝度レベルの重み付けを行うための係数である。合焦させる位置に対応して、あらかじめROM102aに格納されている係数Weight (I,J)に関する１つのルックアップテーブル（本実施の形態では合焦させる位置はBであるので、Weight (I,J)は図４の３つのルックアップテーブルの中から位置Bに対応したWeiBを用いる）とピント位置に対する係数KA、KB、KCにより、各エリアの画像信号の平均輝度レベルY(I,J)の重み付け係数Wei(I,J)が以下の式により計算される（S103）。
・I=0から１までJ=0から８の場合
Wei(I,J)＝KB×Weight(I,J)          式（4）
・I=2から5までJ=0から８の場合
Wei(I,J)=KA×Weight(I,J)           式（5）
・I=6から7までJ=0から８の場合
Wei(I,J)=KC×Weight(I,J)           式（6）
ここで、この本露光時の露出を決定するためにプリ露光した時の絞り値をAvp、シャッタースピードをTvp、CCD感度値をSvp、また画像の目標輝度値をYrefとすると本露光時の露出値Bvは以下の式で求められる（S104）。
【００１６】
ΔBv  ＝Log2(Σ（Y(I,J)×Wei(I,J)）／Σ（Wei(I.J)）／Yref)  式（7）
Bv  ＝Avp+Tvp−Svp＋ΔBv                                  式（8）
ここで求められた本露光の露出値Bvは撮像制御部103へと送られる。この露出値Bvに基づいて、撮像制御部103により本露光時の絞り値Av、シャッタースピード値Tv、CCD感度値Svを決定し、撮像部101の絞り、シャッタースピード、CCD感度がコントロールされる(S105)。このようにして本露光時に得られた画像信号は、画像処理部105へ伝送される。
【００１７】
なお、本実施の形態では、式（1）、式（2）、式（3）のような計算を用いて画面上の合焦位置に対する係数を求め、輝度信号の重み付けを演算に用いた。さらに、式（1）、式（2）、式（3）で得られるKA、KB、KCの値に制限を設けて、Wei(I,J)の大きさが小さくなり過ぎないようにしてもよい。
【００１８】
また、本実施の形態では、画面上の複数の位置のうち、被写体が一番近い距離に存在する位置を選択する方式について用いたが、これに限られるものでなくシーン判別等を用いたピント距離の検出方式、またはユーザーに画面上の合焦位置を設定させる方式等を用いてもよい。
【００１９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、画面上の複数の位置の被写体距離情報と合焦位置に関する情報に基づいて露出制御を行っているので、画面上の合焦位置に対応して露出補正も適切に実行されることになる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態の撮像装置を説明する。尚、撮像装置の構成は、図１と同様であるのでその説明は省略する。
【００２１】
また、第１の実施の形態と同様にAF制御部102により(１)〜(３)式を用いてA、B、Cそれぞれの位置に対する係数KA,KB,KCが求められ、係数KA,KB,KCに関する情報をAE制御部104に伝送する。
【００２２】
次に、本実施の形態における露出値の演算について説明する。第１の実施の形態では１つのルックアップテーブルを用いて輝度信号の重み付け係数を決定する構成であったが、本実施の形態では、図４に示すように、複数の測距点（A,B,C）のそれぞれに対応して輝度信号の重み付けを行うためのルックアップテーブル（WeiA,WeiB,WeiC）を用いる構成である。図４は、撮像画面の各エリアに対する重み付けの値を示しているが、本実施の形態では、画面の中央に露出の重点がおかれるように画面の中央位置Aに対応するルックアップテーブルWeiAの値をWeiB,WeiCよりも大きく設定している。
【００２３】
なお、第１の実施の形態と第２の実施の形態とで異なる部分は図５のS103の処理の部分であり、その他の処理は第１の実施の形態における動作処理と同様である。
【００２４】
なお、これらのルックアップテーブルはROM102aに格納されるものとする。このWeiA(I,J)、WeiB(I,J)、WeiC(I,J)と係数KA、KB、KCにより、8×8に画面分割された各エリアの輝度信号に対する重み付けWei(I,J)が以下の式により計算される。
Wei(I,J)＝KA×WeiA(I,J)＋KB×WeiB(I,J)＋KC×WeiC(I,J)      式（9）
よって、式(16)を用いて
ΔBv  ＝Log2(Σ（Y(I,J)×Wei(I,J)）／Σ（Wei(I.J)）／Yref)
そして、本露光時の露出を決定するためにプリ露光した時の絞り値をAvp、シャッタースピードをTvp、CCD感度値をSvp、また画像の目標輝度値をYrefとすると本露光時の露出値Bvは(17)を用いて
Bv  ＝Avp+Tvp−Svp＋ΔBv
と求められる。
【００２５】
第１の実施の形態と同様に、ここで求められた本露光の露出値Bvは撮像制御部103へと送られる。この露出値Bvに基づいて、撮像制御部103により、本露光時の絞り値Av、シャッタースピード値Tv、CCD感度値Svを決定し、撮像部101の絞り、シャッタースピード、CCD感度がコントロールされる。
【００２６】
（その他の実施の形態その１）
第１，第２の実施の形態において演算されるKA、KB、KCは、距離情報をそのまま用いる方法を示したが、この式に限られるものではなく距離を用いた情報により求めるものであればどの様なものでもよい。他の1例として以下にKA、KB、KCの本実施の形態とは異なる求め方を示す。ただし以下の式はピントを合わせる位置をBとした場合の例である。（ABSは絶対値を示す。）
KA  ＝１／ABS(DistB ―DistA)                式（10）
KB  ＝１                                    式（11）
KC  ＝１／ABS(DistB−DistC)                 式（12）
【００２７】
（その他の実施の形態その２）
第１，第２の実施の形態では、Ｓ１０３の処理において係数KA,KB,KCを求めるために式（１）、式（2）、式（3）を用いて計算したが、これに限定されるものでなく、以下に示す式のように合焦させる被写体距離とそのときの撮像装置の被写界深度を考慮して演算してもよい。以下に示す形態は、複数の位置のそれぞれにおいて、被写体距離が前記被写界深度外である位置の被写体距離に関する情報を除いて画像信号の輝度レベルを重み付けする形態である。例えば、画面上の合焦させる位置をM（M=A or B or C），その他の画面上の位置をN1,N2とする。
【００２８】
KM  ＝DistM／DistM          式（13）
もしDistMに合焦させたときにDist N1が被写界深度内であれば、
KN1  ＝DistM／Dist N1      式（14）
もしDistMに合焦させたときにDist N1が被写界深度外であれば、
KN1  ＝0                   式（15）
もしDistMに合焦させたときにDist N2が被写界深度内であれば、
KN2  ＝DistM／Dist N2      式（16）
もしDistMに合焦させたときにDistAが被写界深度外であれば、
KN2  ＝0                   式（17）
このような被写界深度を考慮に入れた係数KA,KB,KC（KM,KN1 KN2）の設定を行えば、より適切な露出制御を行うことができる。なお、被写界深度は、プリ露光時に絞りおよび焦点距離を固定にし、合焦させる被写体距離に基づいて決定することができる。
【００２９】
（その他の実施の形態その３）
被写界深度を考慮に入れた係数KA,KB,KCの設定のその他の例を以下に示す。なお、本実施の形態において、各位置の合焦時における被写界深度をDepとする。画面上の合焦させる位置をM（M=A or B or C），その他の画面上の位置をN1,N2とする。
【００３０】
KM  ＝1
もし、ABS（Dist N1−DistM）＞Depであれば、
K N1＝0
もし、ABS（Dist N1−DistM）≦Depであれば、
K N1＝（Dep−ABS（Dist N1−DistM））／Dep
もし、ABS（Dist N2−DistM）＞Depであれば、
K N2＝0
もし、ABS（Dist N2−DistM）≦Depであれば、
K N2＝（Dep−ABS（Dist N2−DistM））／Dep
このような係数の設定KA,KB,KC（KM,KN1 KN2）においても、被写界深度を考慮に入れることにより、より適切な露出制御を行うことができる。
このように係数KA,KB,KCを設定することができる。
【００３１】
本発明は、一例として、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、インターネットなどのネットワークを介して撮像装置に供給し、撮像装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって達成できる。
【００３２】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の撮像制御部103の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００３３】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００３４】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）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。
【００３５】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示にもとづき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ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。
【００３６】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードを格納することになるが、簡単に説明すると、本発明の撮像装置に不可欠なモジュールを、記憶媒体に格納することになる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明によれば、撮像される画面中のあらかじめ定められた複数のポイントの中から一つのポイントを選択し、前記選択された一つのポイントが合焦するようにレンズ系を動作させる撮像装置において、主被写体が画面中心以外にあった場合であってもその種被写体に対する露出を最適化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態における撮像装置のブロック図。
【図２】本願発明の実施の形態における撮影画面上の測距位置の一例を示す図。
【図３】撮像画面を複数のエリアに分割した一例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態における輝度レベルの重み付けを行うためのルックアップテーブルの一例を示す図。
【図５】本願発明の実施の形態における露出制御を行うためのフローチャート。
【符号の説明】
１０１  撮像部
１０２  AF制御部
１０３  撮像制御部
１０４  AE制御部
１０５  画像処理部
１０６  データ書き込み部
【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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