(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を撮像する撮像ユニットと、
前記画像を複数のセルに分割し、前記複数のセル毎の輝度を測定する測光部と、
前記画像から局所的に輝度が高い異常輝度領域を検出する異常輝度領域検出部と、
前記複数のセルのそれぞれの位置に対応した重みを予め格納している重み記憶部と、
前記複数のセルの中に前記異常輝度領域に含まれるセルが存在する場合、当該セルに対応した重みをより小さい重みに変更する重み付与部と、
前記測光部が測定した前記複数のセル毎の輝度に、前記重み記憶部が格納している重みまたは前記重み付与部が変更した重みを乗じて加算し、画像を撮影するときの露出値を算出する加算回路と
を備え、
前記重み付与部は、前記セルが前記異常輝度領域に含まれかつ前記画像の周辺部に位置する場合に、重みを零に変更し、前記セルが前記異常輝度領域に含まれかつ前記画像の中心部に位置する場合に、重みを小さくする撮像装置。
【請求項２】
画像を撮像する撮像ユニットと、
前記画像を複数のセルに分割し、前記複数のセル毎の輝度を測定する測光部と、
前記画像から局所的に輝度が高い異常輝度領域を検出する異常輝度領域検出部と、
前記複数のセルのそれぞれの位置に対応した重みを予め格納している重み記憶部と、
前記複数のセルの中に前記異常輝度領域に含まれるセルが存在する場合、当該セルに対応した重みをより小さい重みに変更する重み付与部と、
前記測光部が測定した前記セル毎の輝度に、前記重み記憶部が格納している重みまたは前記重み付与部が変更した重みを乗じて加算し、画像を撮影するときの露出値を算出する加算回路と
を備え、
前記重み付与部は、前記異常輝度領域に含まれる前記セルに対応する重みを、前記画像の周辺部に位置するセルに対応する重みよりも大きく、前記画像の中心部に位置するセルに対応する重みよりも小さい数である所定の数値で除算し、前記除算の結果が１未満である場合に、重みを零に変更し、前記除算の結果が１以上である場合に、重みを前記除算の結果得られた値に変更する撮像装置。
【請求項３】
前記異常輝度領域検出部は、
前記画像のうちで所定の輝度以上のセルが占める領域を異常輝度領域候補として検出する異常輝度領域候補検出部と、
前記異常輝度領域候補に含まれる前記セルの数が所定のセル数以下の場合に、当該異常輝度領域候補を前記異常輝度領域として選択する異常輝度領域選択部と
を有する請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像ユニットは、
被写体の像を結像するレンズ部と、
前記レンズ部が結像した像を受光して電荷を蓄積するＣＣＤと
を有し、
前記測光部は、前記ＣＣＤが蓄積する電荷量を前記セル毎に積分して、前記セル毎の輝度を算出する請求項１から３のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項５】
画像を撮像する撮像段階と、
前記画像を複数のセルに分割し、前記複数のセル毎の輝度を測定する測光段階と、
前記画像から局所的に輝度が高い異常輝度領域を検出する異常輝度領域検出段階と、
前記複数のセルの中に前記異常輝度領域に含まれるセルが存在する場合、重み記憶部が予め記憶している当該セルの位置に対応した重みをより小さい重みに変更する重み付与段階と、
前記測光段階において測定された前記複数のセル毎の輝度に、前記重み記憶部が前記複数のセルのそれぞれの位置に対応させて格納している重みまたは前記重み付与段階において変更された重みを乗じて加算し、画像を撮影するときの露出値を算出する加算段階と
を備え、
前記重み付与段階では、前記複数のセルの中に前記異常輝度領域に含まれかつ前記画像の周辺部に位置するセルが存在する場合に、当該セルに対する重みを零に変更し、前記複数のセルの中に前記異常輝度領域に含まれかつ前記画像の中心部に位置するセルが存在する場合に、当該セルに対する重みを小さくする露出制御方法。
【請求項６】
画像を撮像する撮像段階と、
前記画像を複数のセルに分割し、前記複数のセル毎の輝度を測定する測光段階と、
前記画像から局所的に輝度が高い異常輝度領域を検出する異常輝度領域検出段階と、
前記複数のセルの中に前記異常輝度領域に含まれるセルが存在する場合、重み記憶部が予め記憶している当該セルの位置に対応した重みをより小さい重みに変更する重み付与段階と、
前記測光段階において測定された前記複数のセル毎の輝度に、前記重み記憶部が前記複数のセルのそれぞれの位置に対応させて格納している重みまたは前記重み付与段階において変更された重みを乗じて加算し、画像を撮影するときの露出値を算出する加算段階と
を備え、
前記重み付与段階では、前記異常輝度領域に含まれる前記セルに対応する重みを、前記画像の周辺部に位置するセルに対応する重みよりも大きく、前記画像の中心部に位置するセルに対応する重みよりも小さい数である所定の数値で除算し、前記除算の結果が１未満である場合に、重みを零に変更し、前記除算の結果が１以上である場合に、重みを前記除算の結果得られた値に変更する露出制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び露出制御方法に関する。特に本発明は、輝度レベルに基づいて露出値を決定する撮像装置及び露出制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像の輝度の平均値に基づいて露出値を決定する方法が知られている。特公平８−７３６１号公報は、画像中央の主要領域の優先度を高くし、主要被写体が最適露出状態となるように露出を制御する自動露出調整装置を開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、平均値に基づいて露出値を決定した場合、画像中に例えば光源のように局所的に輝度が著しく高い異常輝度領域が存在する場合、全体の輝度平均が高くなるので、露出を抑える。従って、異常輝度領域以外の領域も露出が抑えられてしまい、主要被写体は露出不足の状態になってしまう。また、画像中央の優先度を高く設定すると、画像中央に存在する異常輝度領域を排除することができない。このように、異常輝度領域の存在は、良好な露出値を得る妨げとなっていた。
【０００４】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる撮像装置及び露出制御方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
即ち、本発明の第１の形態によると、露出を制御する撮像装置であって、被写体の画像を撮像する撮像ユニットと、前記画像の領域毎の輝度を測定する測光部と、前記画像から局所的に輝度が高い異常輝度領域を検出する異常輝度領域検出部と、前記異常輝度領域を除いた前記画像の領域毎の前記輝度を加算し、前記画像を撮影するときの露出値を算出する加算回路とを備える。
【０００６】
前記異常輝度領域検出部は、前記画像のうち所定の輝度以上の領域を異常輝度領域候補として検出する異常輝度領域候補検出部を有してもよい。
【０００７】
前記異常輝度領域検出部は、前記異常輝度領域候補の面積が所定の面積以下の場合に、当該異常輝度領域候補を前記異常輝度領域として選択する異常輝度領域選択部をさらに有してもよい。
【０００８】
異常輝度とみなす絶対基準値を予め保持する絶対基準値記憶部と、前記測光部によって測定された前記輝度から前記画像全体の輝度平均を算出し、前記輝度平均よりも所定の値大きい相対輝度を求め、前記絶対基準値及び前記相対輝度に基づいて前記所定の輝度を決定する演算部とをさらに備えてもよい。
【０００９】
前記異常輝度領域検出部は、光源を含む領域を前記異常輝度領域として検出してもよい。前記異常輝度領域検出部は、前記輝度が不連続な値となる点を前記異常輝度領域の境界としてもよい。
【００１０】
前記測光部は、前記画像をマトリクス状のセルに分割し、前記セル毎の輝度を測定してもよい。
【００１１】
前記異常輝度領域候補検出部は、前記所定の輝度以上の輝度を示すセルを検出してもよい。
【００１２】
前記異常輝度領域選択部は、前記異常輝度領域候補に含まれる前記セルの数が所定のセル数以下の場合に、当該異常輝度領域候補を前記異常輝度領域として選択してもよい。
【００１３】
前記撮像ユニットは、前記被写体の像を結像するレンズ部と、前記レンズ部が結像した像を受光して電荷を蓄積するＣＣＤとをさらに有してもよい。前記測光部は、前記ＣＣＤが蓄積する電荷量を前記セル毎に積分し、前記積分の結果得られた値から、各セルの前記輝度を算出してもよい。
【００１４】
前記セルの位置に対応した重みを予め格納する重み記憶部と、前記セルが前記異常輝度領域に含まれる場合は、当該セルに対応した重みを小さくし、前記小さくした重みを当該セルにおいて測定された前記輝度に付与する重み付与部とをさらに備えてもよい。
【００１５】
前記重み付与部は、前記セルが前記異常輝度領域に含まれかつ前記画像の周辺部に位置する場合に前記重みを零にしてもよい。また、前記重み付与部は、前記セルが前記異常輝度領域に含まれかつ前記画像の中心部に位置する場合に、前記重みを小さくしてもよい。
【００１６】
前記重み付与部は、前記異常輝度領域に含まれる前記セルに対応する前記重みを所定の数値で除算し、その結果得られた値に基づいて前記重みを変更してもよい。
【００１７】
前記所定の数値は、前記画像のうち前記周辺部に位置する前記セルに対応する前記重みよりも大きく、前記画像のうち前記中心部に位置する前記セルに対応する前記重みよりも小さい数であってもよい。前記重み付与部は、前記除算の結果が１未満である場合に、前記重みを零に変更し、前記除法の結果が１以上である場合に、前記重みを前記除算の結果得られた値に変更してもよい。
【００１８】
前記所定のセルの数は、前記セルの境界上の任意の点が接する前記セルの最大個数であってもよい。前記セルは四角形であってもよく、この場合、前記所定のセルの数は、４つであってもよい。
【００１９】
本発明の第２の形態は、露出を制御する露出制御方法であって、被写体の画像を撮像する撮像段階と、前記画像の領域毎の輝度を測定する測光段階と、前記画像の周辺部から局所的に輝度が高い異常輝度領域を検出する異常輝度領域検出段階と、前記異常輝度領域を除いた前記画像の領域毎の前記輝度を加算し、前記画像を撮影するときの露出値を算出する加算段階とを備える。
【００２０】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２２】
図１は輝度レベルに基づいて露出値を決定する機能を有するデジタルカメラ１０の構成を示す。本発明に特徴的な、露出値決定の機構については、図２で詳述する。デジタルカメラ１０は、主に撮像ユニット２０、撮像制御ユニット４０、処理ユニット６０、表示ユニット１００、および操作ユニット１１０を含む。
【００２３】
撮像ユニット２０は、撮影および結像に関する機構部材および電気部材を含む。撮像ユニット２０はまず、映像を取り込んで処理を施す撮影レンズ２２、絞り２４、シャッタ２６、光学ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２８、ＣＣＤ３０、および撮像信号処理部３２を含む。撮影レンズ２２は、フォーカスレンズやズームレンズ等からなる。この構成により、被写体像がＣＣＤ３０の受光面上に結像する。結像した被写体像の光量に応じ、ＣＣＤ３０の各センサエレメント（図示せず）に電荷が蓄積される（以下その電荷を「蓄積電荷」という）。蓄積電荷は、リードゲートパルスによってシフトレジスタ（図示せず）に読み出され、レジスタ転送パルスによって電圧信号として順次読み出される。
【００２４】
デジタルカメラ１０は一般に電子シャッタ機能を有するので、シャッタ２６のような機械式シャッタは必須ではない。電子シャッタ機能を実現するために、ＣＣＤ３０にシャッタゲートを介してシャッタドレインが設けられる。シャッタゲートを駆動すると蓄積電荷がシャッタドレインに掃き出される。シャッタゲートの制御により、各センサエレメントに電荷を蓄積するための時間、すなわちシャッタスピードが制御できる。
【００２５】
ＣＣＤ３０から出力される電圧信号、すなわちアナログ信号は撮像信号処理部３２でＲ、Ｇ、Ｂ成分に色分解され、まずホワイトバランスが調整される。つづいて撮像信号処理部３２はガンマ補正を行い、必要なタイミングでＲ、Ｇ、Ｂ信号を順次Ａ／Ｄ変換し、その結果得られたデジタルの画像データ（以下単に「デジタル画像データ」とよぶ）を処理ユニット６０へ出力する。
【００２６】
撮像ユニット２０はさらに、ファインダ３４とストロボ３６を有する。ファインダ３４には図示しないＬＣＤを内装してもよく、その場合、後述のメインＣＰＵ６２等からの各種情報をファインダ３４内に表示できる。ストロボ３６は、コンデンサ（図示せず）に蓄えられたエネルギが放電管３６ａに供給されたときそれが発光することで機能する。
【００２７】
撮像制御ユニット４０は、ズーム駆動部４２、フォーカス駆動部４４、絞り駆動部４６、シャッタ駆動部４８、それらを制御する撮像系ＣＰＵ５０、測距センサ５２、および測光センサ５４をもつ。ズーム駆動部４２などの駆動部は、それぞれステッピングモータ等の駆動手段を有する。後述のレリーズスイッチ１１４の押下に応じ、測距センサ５２は被写体までの距離を測定し、測光センサ５４は被写体輝度を測定する。測定された距離のデータ（以下単に「測距データ」という）および被写体輝度のデータ（以下単に「輝度データ」という）は撮像系ＣＰＵ５０へ送られる。撮像系ＣＰＵ５０は、ユーザから指示されたズーム倍率等の撮影情報に基づき、ズーム駆動部４２とフォーカス駆動部４４を制御して撮影レンズ２２のズーム倍率とピントの調整を行う。
【００２８】
撮像系ＣＰＵ５０は、絞り駆動部４６及びシャッタ駆動部４８を制御する。絞り駆動部４６とシャッタ駆動部４８がそれぞれ絞り量の調整とシャッタ２６の開閉を行う。
【００２９】
絞り量及びシャッタースピード等の露出条件は、露出値に基づいてきまる。露出値決定の機構については、図２で詳述する。
【００３０】
撮像系ＣＰＵ５０はまた、露出値に基づいてストロボ３６の発光を制御し、同時に絞り２６の絞り量を調整する。ユーザが映像の取込を指示したとき、ＣＣＤ３０が電荷蓄積を開始し、露出値から計算されたシャッタ時間の経過後、蓄積電荷が撮像信号処理部３２へ出力される。
【００３１】
処理ユニット６０は、デジタルカメラ１０全体、とくに処理ユニット６０自身を制御するメインＣＰＵ６２と、これによって制御されるメモリ制御部６４、ＹＣ処理部７０、オプション装置制御部７４、圧縮伸張処理部７８、通信Ｉ／Ｆ部８０を有する。メインＣＰＵ６２は、シリアル通信などにより、撮像系ＣＰＵ５０との間で必要な情報をやりとりする。メインＣＰＵ６２の動作クロックは、クロック発生器８８から与えられる。クロック発生器８８は、撮像系ＣＰＵ５０、表示ユニット１００に対してもそれぞれ異なる周波数のクロックを提供する。
【００３２】
メインＣＰＵ６２には、キャラクタ生成部８４とタイマ８６が併設されている。タイマ８６は電池でバックアップされ、つねに日時をカウントしている。このカウント値から撮影日時に関する情報、その他の時刻情報がメインＣＰＵ６２に与えられる。キャラクタ生成部８４は、撮影日時、タイトル等の文字情報を発生し、この文字情報が適宜撮影画像に合成される。
【００３３】
メモリ制御部６４は、不揮発性メモリ６６とメインメモリ６８を制御する。不揮発性メモリ６６は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去およびプログラム可能なＲＯＭ）やＦＬＡＳＨメモリなどで構成され、ユーザーによる設定情報や出荷時の調整値など、デジタルカメラ１０の電源がオフの間も保持すべきデータが格納されている。不揮発性メモリ６６には、場合によりメインＣＰＵ６２のブートプログラムやシステムプログラムなどが格納されてもよい。一方、メインメモリ６８は一般にＤＲＡＭのように比較的安価で容量の大きなメモリで構成される。メインメモリ６８は、撮像ユニット２０から出力されたデータを格納するフレームメモリとしての機能、各種プログラムをロードするシステムメモリとしての機能、その他ワークエリアとしての機能をもつ。不揮発性メモリ６６とメインメモリ６８は、処理ユニット６０内外の各部とメインバス８２を介してデータのやりとりを行う。
【００３４】
ＹＣ処理部７０は、デジタル画像データにＹＣ変換を施し、輝度信号Ｙと色差（クロマ）信号Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙを生成する。輝度信号と色差信号はメモリ制御部６４によってメインメモリ６８に一旦格納される。圧縮伸張処理部７８はメインメモリ６８から順次輝度信号と色差信号を読み出して圧縮する。こうして圧縮されたデータ（以下単に「圧縮データ」という）は、オプション装置制御部７４を介してオプション装置７６の一種であるメモリカードへ書き込まれる。
【００３５】
処理ユニット６０はさらにエンコーダ７２をもつ。エンコーダ７２は輝度信号と色差信号を入力し、これらをビデオ信号（ＮＴＳＣやＰＡＬ信号）に変換してビデオ出力端子９０から出力する。オプション装置７６に記録されたデータからビデオ信号を生成する場合、そのデータはまずオプション装置制御部７４を介して圧縮伸張処理部７８へ与えられる。つづいて、圧縮伸張処理部７８で必要な伸張処理が施されたデータはエンコーダ７２によってビデオ信号へ変換される。
【００３６】
オプション装置制御部７４は、オプション装置７６に認められる信号仕様およびメインバス８２のバス仕様にしたがい、メインバス８２とオプション装置７６の間で必要な信号の生成、論理変換、または電圧変換などを行う。デジタルカメラ１０は、オプション装置７６として前述のメモリカードのほかに、例えばＰＣＭＣＩＡ準拠の標準的なＩ／Ｏカードをサポートしてもよい。その場合、オプション装置制御部７４は、ＰＣＭＣＩＡ用バス制御ＬＳＩなどで構成してもよい。
【００３７】
通信Ｉ／Ｆ部８０は、デジタルカメラ１０がサポートする通信仕様、たとえばＵＳＢ、ＲＳ−２３２Ｃ、イーサネットなどの仕様に応じたプロトコル変換等の制御を行う。通信Ｉ／Ｆ部８０は、必要に応じてドライバＩＣを含み、ネットワークを含む外部機器とコネクタ９２を介して通信する。そうした標準的な仕様のほかに、例えばプリンタ、カラオケ機、ゲーム機等の外部機器との間で独自のＩ／Ｆによるデータ授受を行う構成としてもよい。
【００３８】
表示ユニット１００は、ＬＣＤモニタ１０２とＬＣＤパネル１０４を有する。それらはＬＣＤドライバであるモニタドライバ１０６、パネルドライバ１０８によってそれぞれ制御される。ＬＣＤモニタ１０２は、例えば２インチ程度の大きさでカメラ背面に設けられ、現在の撮影や再生のモード、撮影や再生のズーム倍率、電池残量、日時、モード設定のための画面、被写体画像などを表示する。ＬＣＤパネル１０４は例えば小さな白黒ＬＣＤでカメラ上面に設けられ、画質（ＦＩＮＥ／ＮＯＲＭＡＬ／ＢＡＳＩＣなど）、ストロボ発光／発光禁止、標準撮影可能枚数、画素数、電池容量などの情報を簡易的に表示する。
【００３９】
操作ユニット１１０は、ユーザーがデジタルカメラ１０の動作やそのモードなどを設定または指示するために必要な機構および電気部材を含む。パワースイッチ１１２は、デジタルカメラ１０の電源のオンオフを決める。レリーズスイッチ１１４は、半押しと全押しの二段階押し込み構造になっている。一例として、半押しでＡＦおよびＡＥがロックし、全押しで撮影画像の取込が行われ、必要な信号処理、データ圧縮等の後、メインメモリ６８、オプション装置７６等に記録される。操作ユニット１１０はこれらのスイッチの他、回転式のモードダイヤルや十字キーなどによる設定を受け付けてもよく、それらは図１において機能設定部１１６と総称されている。操作ユニット１１０で指定できる動作または機能の例として、「ファイルフォーマット」、「特殊効果」、「印画」、「決定／保存」、「表示切換」等がある。ズームスイッチ１１８は、ズーム倍率を決める。
【００４０】
以上の構成による主な動作は以下のとおりである。まずデジタルカメラ１０のパワースイッチ１１２がオンされ、カメラ各部に電力が供給される。メインＣＰＵ６２は、機能設定部１１６の状態を読み込むことで、デジタルカメラ１０が撮影モードにあるか再生モードにあるかを判断する。
【００４１】
カメラが撮影モードにあるとき、メインＣＰＵ６２はレリーズスイッチ１１４の半押し状態を監視する。半押し状態が検出されたとき、メインＣＰＵ６２は測光センサ５４および測距センサ５２からそれぞれ輝度データと測距データを得る。得られたデータに基づいて撮像制御ユニット４０が動作し、撮影レンズ２２のピント、絞りなどの調整が行われる。調整が完了すると、ＬＣＤモニタ１０２に「スタンバイ」などの文字を表示してユーザーにその旨を伝え、つづいてレリーズスイッチ１１４の全押し状態を監視する。レリーズスイッチ１１４が全押しされると、所定のシャッタ時間をおいてシャッタ２６が閉じられ、ＣＣＤ３０の蓄積電荷が撮像信号処理部３２へ掃き出される。撮像信号処理部３２による処理の結果生成されたデジタル画像データはメインバス８２へ出力される。デジタル画像データは一旦メインメモリ６８へ格納され、この後ＹＣ処理部７０と圧縮伸張処理部７８で処理を受け、オプション装置制御部７４を経由してオプション装置７６へ記録される。記録された画像は、フリーズされた状態でしばらくＬＣＤモニタ１０２に表示され、ユーザーは撮影画像を知ることができる。以上で一連の撮影動作が完了する。
【００４２】
一方、デジタルカメラ１０が再生モードの場合、メインＣＰＵ６２は、メモリ制御部６４を介してメインメモリ６８から最後に撮影した画像を読み出し、これを表示ユニット１００のＬＣＤモニタ１０２へ表示する。この状態でユーザーが機能設定部１１６にて「順送り」、「逆送り」を指示すると、現在表示している画像の前後に撮影された画像が読み出され、ＬＣＤモニタ１０２へ表示される。
【００４３】
図２は、本発明に特徴的な、露出値決定部２００の概略機能ブロックを示す。露出値決定部２００は一例として、図１の撮像制御ユニット４０、メインＣＰＵ６２と、メインメモリ６８や不揮発性メモリ６６に格納またはロードされたプログラムの連携によって実現することができる。メインＣＰＵ６２が内蔵メモリをもつ場合にはそのメモリに必要なプログラムを格納し、諸機能をファームウエアとして実現してもよい。図２は、の各機能をひとまとまりの構成として記述したが、これらは実際には物理的にひとまとまりであるとは限らないし、その必要もない。例えば、露出値決定部２００は、重み記憶部２２２を有さなくてもよく、この場合、重み記憶部２２２が保持する情報を外部から入力してもよい。デジタルカメラ１０において露出値決定部２００の機能を実現する設計には相当の自由度がある。
【００４４】
露出値決定部２００は、測光センサ５４、バッファメモリ２０２、演算部２０４、絶対基準値記憶部２０８、積和回路２０６、異常輝度領域検出部２１０、重み記憶部２２２、及び重み付与部２２４を有する。
【００４５】
測光センサ５４は、撮影レンズ２２によって結像された画像をマトリクス状の６４個のセルに分割し、セル毎の輝度を測定する。測光センサ５４は、各セルの輝度を示す輝度データをセルの位置を示す位置データと対応付けてバッファメモリ２０２に格納する。位置データは、画像における座標を示すデータであってもよいし、マトリクス状に配置されたセルに対して、縦または横に連続した番号を与え、これを位置データとしてもよい。いずれにせよ、位置データは、セルの位置を特定できるデータであればよく、そのデータ内容は上記に限定されない。
【００４６】
輝度データと位置データは、ファイル名によって対応付けられている。また、他の形態としては、輝度データと位置データのＩＤなどデータ固有の情報によって対応付けられてもよく、また対応する情報が１つのファイルに格納されていてもよい。いずれにせよ、輝度データと位置データとを対応付けて格納すればよく、これを実現するための設計の自由度は大きい。
【００４７】
絶対基準値記憶部２０８は、異常輝度領域とみなす基準の輝度を示す絶対基準値データを格納する。絶対基準値は、輝度の絶対的な値である。演算部２０４は、バッファメモリ２０２に格納された全てのセルの輝度データを抽出し、全てのセルについて輝度平均を算出し、輝度平均よりも所定の値だけ大きい相対基準値を得る。演算部２０４はまた、絶対基準値記憶部２０８から絶対基準値データを抽出し、絶対基準値及び相対基準値に基づいて異常輝度とみなすしきい値を決定する。例えば、絶対基準値が相対基準値よりも低い場合は、絶対基準値をしきい値とし、相対基準値が絶対基準値よりも低い場合は、相対基準値をしきい値としてもよい。演算部２０４は、しきい値を示すしきい値データを高輝度セル検出部２１２に送る。
【００４８】
このように、絶対基準値に加えて画像全体の平均輝度に基づいた相対基準値を考慮してしきい値を決定する。従って、画像全体の輝度が低いあるいは高い傾向にあるような画像に対しても、画像全体に最適な露出値を決定することができる。
【００４９】
異常輝度領域検出部２１０は、例えば光源のように局所的に輝度が高い異常輝度領域を検出する。異常輝度領域検出部２１０は、異常輝度領域候補検出部２１４及び異常輝度領域選択部２１６を含む。
【００５０】
異常輝度領域候補検出部２１４は、バッファメモリ２０２に格納された全ての輝度データを抽出し、演算部２０４からしきい値データを受け取る。異常輝度領域候補検出部２１４は、しきい値よりも高い輝度を示す高輝度セルを検出し、検出した高輝度セルの輝度データに対応付けられた位置データをバッファメモリ２０２から高輝度位置データとして抽出する。異常輝度領域候補検出部２１４は、画像においてセルの位置が連続する複数の高輝度位置データを検出する。異常輝度領域候補検出部２１４は、これらの高輝度位置データが占める領域を異常輝度領域候補とする。連続して配置されるセルに対する高輝度位置データが存在しない高輝度位置データは、高輝度位置データ自体が示す領域すなわちその高輝度位置データが示す１個のセルが占める領域を異常輝度領域候補とする。異常輝度領域候補検出部２１４は、異常輝度領域候補に含まれるセルの数及び各セルの位置を示す異常輝度領域候補データを異常輝度領域選択部２１６に送る。このように、所定の輝度異常のセルを検出するので、異常輝度領域のみを忠実に切り出すことができる。
【００５１】
異常輝度領域選択部２１６は、異常輝度領域候補データを受け取る。異常輝度領域選択部２１６は、最大セル数４を予め格納する。異常輝度領域選択部２１６は、異常輝度領域候補データから４つ以下のセルを有する異常輝度領域候補を異常輝度領域として選択する。異常輝度領域選択部２１６は、選択した異常輝度領域に含まれるセルの位置を示す異常輝度領域位置データを重み付与部２２４へ送る。このように、比較的小さなセルの輝度を測定し、所定のセル数以下の領域を異常輝度領域とするので、高輝度が支配的となっている領域と局所的に輝度の高い異常輝度領域とを区別することができる。
【００５２】
各セルに対して、重みの基準となる重み基準値が与えられ、重み記憶部２２２は、重み基準値を示す重み基準値データを各セルの位置データと対応付けて格納する。重み基準値の大きさは、画像におけるセルの位置に依存する。
【００５３】
重み付与部２２４は、重み記憶部２２２に格納された重み基準値データを抽出し、異常輝度領域選択部２１６から異常輝度領域位置データを受け取る。重み付与部２２４は、重み基準値を各セルにおいて測定された輝度に加重すべき重みに変更する。すなわち、各セルについて（式１）の演算を行って重みＷｉを算出する。
【数１】
0004777397.tif 000002
【００５４】
（式１）中のｗｉは、各セルｉに予め設定されている重み、ＡＬｉは各セルｉの重み軽減係数である。セルｉが異常輝度領域に含まれない場合は、ＡＬｉに１が代入される。セルｉが異常輝度領域に含まれる場合は、画像の周辺部のセルに対して与えられた重みの値よりも大きく、かつ画像の中心部のセルに対して与えられた重みの値よりも小さい数がＡＬｉに代入される。例えばＡＬｉに３が代入されてもよい。
【００５５】
（式１）によって、算出されたＷｉが１未満の場合、セルｉの重みを０に変更し、Ｗｉが１以上の場合、セルｉの重みをＷｉに変更する。従って、異常輝度領域に含まれるセルがＡＬｉよりも大きな重み基準値が与えられたセルである場合、輝度に加重される重みを小さくし、異常輝度領域に含まれるセルがＡＬｉよりも小さな重み基準値が与えられたセルである場合、このセルの輝度を露出値の算出から除外することができる。重み付与部２２４はまた、全てのセルの変更後の重み及び重みに対応するセルの位置を示す重みデータを積和回路２０６へ送る。
【００５６】
積和回路２０６は、バッファメモリ２０２から全てのセルの輝度データを抽出する。積和回路２０６はまた、重み付与部２２４から重みデータを受け取る。積和回路２０６は、輝度を加算して撮像ユニット２０がこの画像を撮影するときの最適な露出値を決定する。このとき各セルの輝度に、それぞれのセルに与えられた重みを乗じる。すなわち、各セル毎の輝度に重みを乗じ、加重された輝度の全セルの積分を算出する。積和回路２０６は、算出された値を露出条件決定部２２６へ送る。露出条件決定部２２６は、受けとった値に基づいて、撮像ユニット２０が撮影するときの絞り値及びシャッタースピード等の露出条件を決定する。
【００５７】
重み付与部２２４及び積和回路２０６で行う演算は、（式２）で表される。（式２）中のＥＶは露出値、ｅｖｉは、各セルｉの輝度を示す。このように、各セル毎に予め与えられた重み基準値をＡＬｉで除算して重みの値を変更し、全セルに対して変更後の重みと測定値との積和を算出する。従って、異常輝度領域を考慮して画像に最適な露出値を算出することができる。
【数２】
0004777397.tif 000003
【００５８】
図３は、規則的に配置された四角形のセルに分割された画像３００を示す。この場合、１つのセル３０２の境界上の任意の点が接するセルの個数は、セルの頂点位置において最大となり、最大セル数は４個である。従って、この場合、異常輝度領域選択部２１６（図２）は、最大セル数４を予め格納する。異常輝度領域選択部２１６はまた、４個以下のセルからなる異常輝度領域候補を選択して、異常輝度領域とする。
【００５９】
画像３００を構成する６４個のセルにはそれぞれ重み基準値が与えられている。中心点３２０に近いセルほど、大きな重み基準値が与えられている。画像３００の端から順に、第１領域３１０の各セルに対して重み基準値１、第２領域３１２の各セルに対して重み基準値２、第３領域３１４の各セルに対して重み基準値４、及び第４領域３１６の各セルに対して重み基準値５が与えられている。従って、中心点３２０に近い領域の輝度ほど露出値の算出に大きく寄与する。主要被写体は、比較的中心部に配置されることが多いので、このように中心点３２０に近い領域の輝度が露出値に大きく寄与するように設定しておくことで、主要被写体に最適な露出値を決定することができる。
【００６０】
また、重み付与部２２４（図２）は、異常輝度領域に対するＡＬｉとして３を格納しているので、周辺部３０６に存在する異常輝度領域内のセル３０２のＷｉは、１未満の値となり、中心部３０４に存在する異常輝度領域内のセル３０２のＷｉは、１以上の値となる。すなわち、中心部３０４に存在する異常輝度領域内のセル３０２に対しては、重みを軽くし、周辺部３０６に存在する異常輝度領域内のセル３０２に対しては、重みを零にすることができる。各セルに与える重み基準値及び重み付与部２２４が異常輝度領域に対するＡＬｉとして与える数は任意に設定することができる。
【００６１】
図４は、撮影レンズ２２によって結像された画像３００を示す。このように、周辺部３０６に光源が存在する場合、画像３００全体の輝度平均は異常輝度領域３３０によって大きくなる。従って、輝度平均に基づいて露出値を算出した場合、主要被写体である人物の領域に対しては小さ過ぎる露出値が算出される。しかし、本実施の形態によれば、周辺部３０６に位置する異常輝度領域３３０に含まれるセルの輝度は、露出値の算出にあたって除外されるので、人物に最適な露出値で撮影することができる。すなわち、比較的主要被写体が配置されることの多い中心部３０４の露出が必要以上に小さくなるのを防ぐことができる。
【００６２】
また、中心部３０４に存在する異常輝度領域３３０中のセルの輝度は重みが小さくなるが、除外されることはない。従って、例えば、人物に直接光が当たっている場合のように主要被写体が異常輝度領域３３０を含む場合でも、主要被写体に最適な露出値を算出することができる。
【００６３】
図５は、画像を撮影するときのデジタルカメラ１０の動作を示すフローチャートである。撮影が開始すると、撮影レンズ２２は、画像３００を結像する（Ｓ１００）。次に、測光センサ５４は、画像を６４個のセルに分割し、セル毎の輝度を測定する（Ｓ１０２）。次に、異常輝度領域検出部２１０は、異常輝度領域を検出する（Ｓ１０４）。次に、重み付与部２２４は、重み基準値データ及び異常輝度領域位置データに基づいて、重み基準値から各セルの輝度に加重すべき重みを算出する（Ｓ１０６）。次に、重み付与部２２４は、測定された各セル毎の輝度に対して、各セルに対して算出された重みを乗じる。次に、露出値決定部２２６は、加重された各セルの輝度を全てのセルについて積分し、露出値を算出する。次に、露出条件決定部２２６は、この画像に対する露出条件を決定する（Ｓ１０８）。次に、決定された露出条件で画像３００を撮影する（Ｓ１１０）。以上で、画像の撮影が終了する。このように、撮影毎に輝度を調整するので、各画像に最適な露出値で画像を撮影することができる。
【００６４】
図６は、図５の異常輝度領域検出段階（Ｓ１０４）における露出値決定部２００の詳細な動作を示すフローチャートである。演算部２０４は、バッファメモリ２０２に格納された輝度データから画像３００に含まれる全てのセル３０２の平均輝度を算出する（Ｓ２００）。次に、演算部２０４は、絶対基準値及び相対基準値に基づいて異常輝度領域とみなすしきい値を決定する（Ｓ２０２）。次に、異常輝度領域候補検出部２１４は、しきい値よりも高い輝度を示す高輝度セルを検出し、このセルに対応する位置データを高輝度位置データとしてバッファメモリ２０２から抽出する。次に、連続して配置された高輝度セルを検出し、この高輝度セルが占める領域を異常輝度領域候補とする。また、連続して配置されたセルが存在しないセルは、そのセル自体すなわちセル１個を異常輝度領域候補とする（Ｓ２０４）。次に、異常輝度領域選択部２１６は、異常輝度領域候補検出部２１４から受け取った異常輝度領域候補のうち、その領域が占めるセル数が４以下の異常輝度領域候補を異常輝度領域として選択する（Ｓ２０６）。
【００６５】
このように、異常輝度領域の面積が予め定められているので、所定の面積以上の領域が高輝度な場合は、高輝度が支配的な画像と認識し、高輝度な領域が所定の面積以下の場合は、異常輝度領域と認識できる。すなわち、同じ輝度を示すセルについて、高輝度が支配的な領域であるか、異常輝度領域であるかを判断することができる。従って、露出値算出にあたって、高輝度が支配的な領域に対しては、全体の輝度を下げ、異常輝度領域に対しては、異常輝度領域の輝度が全体の輝度に影響を与えないよう、異常輝度領域の輝度の寄与を小さくすることができる。
【００６６】
図７は、デジタルカメラ１０の測光センサ５４が測光するセルの他の形状を示す。画像３００は、三角形セル３４０に分割される。この場合、三角形セル３４０の境界上の任意の点が接する三角形セル３４０の最大個数は、６個である。従って、異常輝度領域選択部２１６は最大セル数６を記憶し、異常輝度領域候補検出部２１４から受け取った異常輝度領域候補からセルの数が６以下の異常輝度領域候補を異常輝度領域として選択する。
【００６７】
図８は、デジタルカメラ１０の測光センサ５４が測光するセルのさらに他の形状を示す。画像３００は、六角形セル３４２に分割される。この場合、六角形セル３４２の境界上の任意の点が接する六角形セル３４２の最大個数は、３個である。従って、異常輝度領域選択部２１６は、最大セル数３を記憶し、異常輝度領域候補検出部２１４から受け取った異常輝度領域候補からセルの数が３以下の異常輝度領域候補を異常輝度領域として選択する。
【００６８】
他の実施に形態としては、異常輝度領域候補検出部２１４は、高輝度セルを検出し、この高輝度セルに隣接するセルの輝度データに基づいて、輝度が不連続となる点を検出してもよい。この場合、輝度が不連続となる点を異常輝度領域候補の境界とする。異常輝度領域候補検出部２１４はまた、境界を含むセルまでのセル数を異常輝度領域候補に含まれるセル数として設定する。異常輝度領域候補検出部２１４は、異常輝度領域に含まれるセル数とその位置を示す異常輝度領域候補データを異常輝度領域選択部２１６に送る。本実施形態おいても、異常領域を忠実に検出することができる。
【００６９】
上記第１実施形態においては、デジタルカメラ１０の例を用いて本発明を説明した。しかしながら、本発明は、動画を撮影するビデオカメラに用いることもできる。ビデオカメラの全体の構成は第１実施形態において説明したデジタルカメラ１０の全体の構成とほぼ同様であるので説明を省略する。但し、ビデオカメラの場合は、図１のオプション装置７６がビデオテープであってもよい。ビデオカメラの他の構成及び動作は、図１から図６を用いて説明した第１実施形態におけるデジタルカメラ１０の構成及び動作とほぼ同様であるので説明を省略する。
【００７０】
以上、実施の形態を説明したが、本発明の技術的な範囲はこれらの記載には限定されない。これらの実施の形態に多様な変更または改良を加うることは当業者には理解されるところである。
【００７１】
そうした第１の変更例としては、本実施の形態においては、撮像装置は、デジタルカメラ１０及びビデオカメラであったが、スチルカメラであってもよく、静止画及び動画の両方を撮影可能なデジタルカメラであってもよい。いずれの場合も、露出値決定部２００が搭載され、露出値決定部２００によって露出値が算出される。
【００７２】
第２の変更例としては、本実施の形態においては、測光センサ５４によって各セルの輝度を測定したが、測光センサのかわりに、ＣＣＤ３０が蓄積する電荷量を各セル毎に積分し、積分の結果得られた値を利用して各セルの輝度を算出してもよい。
【００７３】
第３の変更例としては、本実施の形態においては、画像を所定の面積のセルに分割したが、セルは、ＣＣＤが有する１素子でもよい。
【００７４】
第４の変更例としては、本実施の形態においては、重み付与部２２４は、重み記憶部２２２から全てのデータを抽出して重みを変更する演算を行ったが、重み付与部２２４は、異常輝度領域に含まれるセルについてのみ重みを変更し、それ以外の重みデータはそのまま積和回路２０６へ送ってもよい。
【００７５】
第５の変更例としては、本実施の形態においては、異常輝度領域の最大セル数は、セルの境界上の任意の点が接するセルの最大数であったが、最大セル数は、これよりも大きい数に設定されてもよい。
【００７６】
第６の変更例としては、本実施の形態においては、測光センサ５４は、マトリクス状に配置された同じ大きさのセル毎の輝度を測定したが、セルの大きさは統一されていなくてもよい。例えば、中心部３０４のセルよりも周辺部３０６のセルが大きくてもよい。
【００７７】
第７の変更例としては、本実施の形態においては、異常輝度領域候補検出部２１４は、所定の面積以下の領域を異常輝度領域に決定したが、異常輝度領域候補検出部２１４は、所定の面積として画像の中心部３０４及び周辺部３０６に位置する異常輝度領域に対して異なる面積を格納してもよい。
【００７８】
第８の変更例としては、本実施の形態の異常輝度領域検出部２１０は、画像３００に含まれる全てのセル３０２から異常輝度領域３３０を検出したが、異常輝度領域検出部２１０は、画像３００の周辺部３０６のみから異常輝度領域３３０を検出してもよい。
【００７９】
第９の変更例としては、本実施の形態においては、中心点３２０に近い領域ほど重みを高く設定したが、主要被写体が配置される可能性の高い領域の重みが高くなればよく、重みの設定については、これに限定されるものではない。例えば、重み付与部２２４及び積和回路２０６における露出値を決定する演算において、中心部３０４に異常輝度領域３３０が位置する場合、異常輝度領域３３０に含まれるセルの輝度を除外してもよく、また例えば、周辺部３０６に異常輝度領域３３０が位置する場合、異常輝度領域３３０に含まれるセルの輝度を加味してもよい。また、画像中のセルの数と配置、重みの値、及びＡＬｉの値についても本実施の形態に限定されるものではなく、これらの設定には、相当の自由度がある。
【００８０】
上記説明から明らかなように、本発明によれば輝度レベルに基づいて露出値を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】デジタルカメラ１０の全体構成図である。
【図２】露出値決定部２００の機能を示す機能ブロック図である。
【図３】規則的に配置されたセルに分割された画像３００を示す図である。
【図４】撮影レンズ２２によって結像された画像３００を示す図である。
【図５】画像３００を撮影するときのデジタルカメラ１０の動作を示すフローチャートである。
【図６】図５のＳ１０４における露出値決定部２００の詳細な動作を示すフローチャートである。
【図７】デジタルカメラ１０の測光センサ５４が測光するセルの他の形状を示す図である。
【図８】デジタルカメラ１０の測光センサ５４が測光するセルのさらに他の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０…デジタルカメラ    ２０…撮像ユニット    ２２…撮影レンズ    ２４…絞り    ２６…シャッタ    ２８…光学ＬＰＦ    ３０…ＣＣＤ    ３２…撮像信号処理部    ３４…ファインダ    ３６…ストロボ    ３６ａ…放電管    ４０…撮像制御ユニット    ４２…ズーム駆動部    ４４…フォーカス駆動部    ４６…絞り駆動部    ４８…シャッタ駆動部    ５０…撮像系ＣＰＵ    ５２…測距センサ    ５４…測光センサ    ６０…処理ユニット    ６２…メインＣＰＵ    ６４…メモリ制御部    ６６…不揮発性メモリ    ６８…メインメモリ    ７０…ＹＣ処理部    ７２…エンコーダ    ７４…オプション装置制御部    ７６…オプション装置    ７８…圧縮伸張処理部    ８０…通信Ｉ／Ｆ部    ８２…メインバス    ８４…キャラクタ生成部    ８６…タイマ    ８８…クロック発生器    ９０…ビデオ出力端子    ９２…コネクタ    １００…表示ユニット    １１０…操作ユニット    ２００…露出値決定部    ２０２…バッファメモリ    ２０４…演算部    ２０６…積和回路    ２０８…絶対基準値記憶部    ２１０…異常輝度領域検出部    ２１４…異常輝度領域候補検出部    ２１６…異常輝度領域選択部    ２１８…最大セル数記憶部    ２２２…重み記憶部    ２２４…重み付与部    ２２６…露出条件決定部    ３００…画像    ３０２…セル    ３０４…中心部    ３０６…周辺部    ３１０…第１領域    ３１２…第２領域    ３１４…第３領域    ３１６…第４領域    ３２０…中心点
【図１】
0004777397.tif 000004
【図２】
0004777397.tif 000005
【図３】
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【図４】
0004777397.tif 000007
【図５】
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【図６】
0004777397.tif 000009
【図７】
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【図８】
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