(57)【要約】【課題】  撮像装置の再現可能階調範囲内で、ユーザの意図するコントラストや階調特性が良好に再現された画像を取得することができるようにすること。【解決手段】  撮像手段で取得された画像は画像メモリ１２に格納される。領域指定部３１は操作部１７に対するユーザ操作に基づいて、画像中の少なくとも２箇所に測光領域を指定する。測光演算部３２は、画像メモリ１２から画像を取得し、各測光領域を測光する。画像処理部２２には、γ処理部４１が設けられ、測光演算部３２による少なくとも２箇所の測光結果に基づいて、画像に施すγ処理のγ特性を決定する。例えば、白基準測光領域に含まれる画像成分が白基準値に、グレー基準測光領域に含まれる画像成分がグレー基準値に、黒基準測光領域に含まれる画像成分が黒基準値になるように、γ特性が決定される。【選択図】図３
2005065176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光を光電変換することによって画像を生成する撮像手段と、
前記撮像手段によって得られる画像の測光領域を測光する測光手段と、
前記測光手段による画像の少なくとも２箇所の測光結果に基づいて、画像に施すγ処理のγ特性を決定するγ特性決定手段と、
を備える撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
ユーザ操作に基づいて、前記測光手段に対し、画像の測光領域を複数箇所指示するとともに、各測光領域の輝度状態を指示する指示手段をさらに備える撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記指示手段は、画像の測光領域として、グレー基準で測光するグレー基準測光領域、白基準で測光する白基準測光領域、及び、黒基準で測光する黒基準測光領域、の少なくとも２つの領域を指示することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置において、
前記γ特性決定手段は、前記グレー基準測光領域の画像成分がグレー基準値に、前記白基準測光領域の画像成分が白基準値に、前記黒基準測光領域の画像成分が黒基準値になるように、前記γ特性を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置において、
前記測光手段による測光結果に基づいて、前記撮像手段の露光制御を行うための露光制御値を求める露光演算手段をさらに備える撮像装置。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の撮像装置において、
前記指示手段によって前記白基準測光領域が指示されている場合、前記測光手段による前記白基準測光領域の測光結果がオーバーフローしないように、前記撮像手段の露光制御を行うための露光制御値を求める露光演算手段をさらに備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射する光を光電変換することによって画像（画像信号）を生成することの可能な、デジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スポット測光を行う撮像装置に、黒基準測光、白基準測光、グレー基準測光の３種類の測光処理を行うことができるものがあった。黒基準測光とは、画像のうちの指定された領域の輝度状態が所定の黒基準値になるように露光制御を行うものであり、白基準測光とは、画像のうちの指定された領域の輝度状態が所定の白基準値になるように露光制御を行うものであり、グレー基準測光とは画像のうちの指定された領域若しくは画像全体の輝度状態が所定のグレー基準値になるように露光制御を行うものである。そして従来の撮像装置ではこれら３種類の測光処理のうちの１つの測光処理が適用され、その測光結果に応じて露光制御値が求められ、シャッタスピードや絞り等を制御する露光制御が行われていた。
【０００３】
また、従来の撮像装置において、撮影者（ユーザ）が主要被写体に当たる位置の色を選択すると、当該選択色の領域が適正な輝度域になるようにγ特性が決定され、その決定に基づいて補正処理が行われるものも知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１７０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の技術では、画像全体を最適な状態で再現することができないという問題がある。例えば、白基準測光以外の測光処理が行われると、被写体の階調範囲が撮像装置の再現可能階調範囲を超えた場合に白飛び（測光値がオーバーフローすること）が発生する可能性があり、画像の再現性が低下する。また、白基準測光で測光処理を行うと、白飛びは解消されるが、それによる露光制御が行われて取得される画像は全体的に暗い画像になってしまうという問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するために、特許文献１の技術のように、画像取得後の画像処理によって特定の領域を適正な輝度域に補正することも考えられるが、一つの領域のみに基づいてγ特性を決定したとしても、特定の輝度領域のみが最適な状態となるだけであり、輝度領域の全体、すなわち画像全体が最適な状態とはならない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、撮像装置の再現可能階調範囲内で、ユーザの意図するコントラストや階調特性が良好に再現された画像を取得することのできる撮像装置を提供することを、その目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本発明にかかる撮像装置は、入射する光を光電変換することによって画像を生成する撮像手段と、前記撮像手段によって得られる画像の測光領域を測光する測光手段と、前記測光手段による画像の少なくとも２箇所の測光結果に基づいて、画像に施すγ処理のγ特性を決定するγ特性決定手段と、を備えて構成されるものである。
【０００９】
また、撮像装置は、ユーザ操作に基づいて、前記測光手段に対し、画像の測光領域を複数箇所指示するとともに、各測光領域の輝度状態を指示する指示手段をさらに備えて構成されるものでもある。
【００１０】
また、その指示手段は、画像の測光領域として、グレー基準で測光するグレー基準測光領域、白基準で測光する白基準測光領域、及び、黒基準で測光する黒基準測光領域、の少なくとも２つの領域を指示するものでもある。
【００１１】
そして、γ特性決定手段は、前記グレー基準測光領域の画像成分がグレー基準値に、前記白基準測光領域の画像成分が白基準値に、前記黒基準測光領域の画像成分が黒基準値になるように、γ特性を決定するように構成されることが好ましい。
【００１２】
また、撮像装置は、前記測光手段による測光結果に基づいて、前記撮像手段の露光制御を行うための露光制御値を求める露光演算手段をさらに備えて構成されるものでもある。
【００１３】
また、撮像装置は、前記指示手段によって前記白基準測光領域が指示されている場合、前記測光手段による前記白基準測光領域の測光結果がオーバーフローしないように、前記撮像手段の露光制御を行うための露光制御値を求める露光演算手段をさらに備えるものでもある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の撮像装置によれば、測光手段が画像の少なくとも２箇所の領域を測光し、その測光結果に基づいて、画像に施すγ処理のγ特性を決定するように構成されるため、撮像装置の再現可能階調範囲内で、画像のコントラストや階調特性が良好に調整された画像を取得することができる。
【００１５】
また、ユーザ操作に基づいて、測光手段に対し、画像の測光領域を複数箇所指示するとともに、各測光領域の輝度状態を指示するように構成されることにより、ユーザの意図に基づいてコントラストや階調特性が調整されることになり、ユーザが所望する画像を取得できる。
【００１６】
また、指示手段が、画像の測光領域として、グレー基準で測光するグレー基準測光領域、白基準で測光する白基準測光領域、及び、黒基準で測光する黒基準測光領域、の少なくとも２つの領域を指示することにより、輝度領域の広範な領域で階調特性等を調整することができ、画像全体として良好な画像が取得される。
【００１７】
また、γ特性決定手段が、グレー基準測光領域の画像成分がグレー基準値に、白基準測光領域の画像成分が白基準値に、黒基準測光領域の画像成分が黒基準値になるように、γ特性を決定するため、階調再現性が高くなる。
【００１８】
また、露光演算手段が、測光手段による測光結果に基づいて、撮像手段の露光制御を行うための露光制御値を求めるように構成されるため、画像に設定される少なくとも２箇所の領域の測光結果は、露光制御とγ特性の決定との双方に利用される。測光結果が露光制御とγ特性の決定との双方に利用されることにより、より良好な階調特性の画像を取得できる。
【００１９】
また、露光演算手段が、指示手段によって白基準測光領域が指示されている場合、測光手段による白基準測光領域の測光結果がオーバーフローしないように、撮像手段の露光制御を行うための露光制御値を求めるので、画像の白飛び等を解消して良好な階調特性の画像を取得できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては撮像装置がデジタルカメラとして構成される実施形態を例示する。
【００２１】
図１は本実施形態における撮像装置１の内部構成を示すブロック図である。
【００２２】
ＣＣＤイメージセンサ等で構成される撮像素子１０は、撮影レンズ系７を介して入射する被写体像を光電変換することによって電子的な画像信号を生成する。撮像素子１０で生成される画像信号は信号処理回路１１に与えられる。信号処理回路１１は、オートゲインコントロール回路（ＡＧＣ）１１ａとＡ／Ｄ変換器１１ｂとを備えて構成され、撮像素子１０から得られる画像信号にゲインを付与することで感度調整を行うとともに、画像信号をアナログ信号から１２ビットのデジタル信号に変換する。信号処理回路１１においてデジタル信号化された１２ビットの画像信号（画像データ）は、０〜４０９５の範囲における任意の階調値を示す。そして信号処理回路１１は画像データを画像メモリ１２に出力し、画像メモリ１２は入力画像を一時的に記憶する。
【００２３】
撮影レンズ系７は、撮影レンズ８と絞り板９を含み、被写体から入射する光を撮像素子１０に結像させるものである。絞り板９はその開口部分の開口径を調整することができ、絞り駆動回路１４からの駆動信号に応じて開口径を調整することにより、撮像素子１０に導かれる被写体像の明るさを調整する。絞り駆動回路１４は、ＣＰＵ２０からの指令に応じて、絞り板９の開口径を調整駆動するものである。
【００２４】
タイミング制御回路１３は、撮像素子１０及び信号処理回路１１にタイミング信号を送出し、撮像素子１０における撮影動作と信号処理回路１１における信号処理とが同期して行われるように制御するものである。また、タイミング制御回路１３は、ＣＰＵ２０からの指令に応じて撮像素子１０の露光時間（電荷蓄積時間）を調整することにより、撮影時におけるシャッタスピードを調整する。シャッタスピードの調整によっても、撮像素子１０に導かれる被写体像の明るさが調整される。
【００２５】
ＣＰＵ２０は、撮像装置１の各機能を統括的に制御するものであり、マイクロコンピュータ及びメモリを備えて構成される。ＣＰＵ２０は所定のプログラムを実行することにより、撮影モード時において、例えば露光制御部２１及び画像処理部２２として機能する。露光制御部２１は撮影動作によって取得される画像が適正露光となるように制御するものである。また、画像処理部２２は、画像メモリ１２に格納された画像に対して種々の画像処理を施すものである。この種の画像処理には、例えば、表示部１６に表示すべき画像を生成するための画像処理や記録媒体１８に記録すべき画像を生成するための画像処理等が含まれる。なお、ＣＰＵ２０の詳細な機能については後述する。
【００２６】
ＶＲＡＭ１５は、液晶ディスプレイ等で構成される表示部１６の表示用メモリである。ＣＰＵ２０によってＶＲＡＭ１５に画像が格納されると、表示部１６はその画像を表示するようになっている。
【００２７】
操作部１７は、撮像装置１の外面側に設けられる操作スイッチや操作釦等の各種操作部材を含むものである。図２は撮像装置１の背面側外観構成を示す図である。撮像装置１の上面にはレリーズ釦４が設けられ、ユーザはレリーズ釦４を押下することによって撮像装置１に撮影指示を与えることができる。また、撮像装置１の背面側上部には撮像装置１の電源をオンオフするための電源スイッチ５が設けられる。ユーザは電源スイッチ５を操作することによって撮像装置１の機能をオンオフすることができる。さらに、表示部１５の右上側には十字方向キー６が設けられる。ユーザは十字方向キー６を操作することによって、表示部１６に表示される測光領域ＲＤを画面内で上下左右の任意の方向に移動させることができるようになっている。十字方向キー６の下方には３つの機能スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃが設けられる。機能スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃは、露光制御を行うために各測光領域の輝度状態を指定するための釦スイッチとして機能する。例えば、機能スイッチ３ａは白基準測光領域を指定するための釦スイッチとして機能し、機能スイッチ３ｂは黒基準測光領域を指定するための釦スイッチとして機能し、さらに機能スイッチ３ｃはグレー基準測光領域を指定するための釦スイッチとして機能する。
【００２８】
記録媒体１８は、撮像装置１に対して着脱自在なメモリカード等によって構成され、記録用の画像が取得された場合にその画像を記録するものである。
【００２９】
以上のような構成の撮像装置１は、被写体を撮影するための撮影モードが設定されると、ユーザが表示部１６を視認しながらフレーミング操作やレリーズ操作等をできるように、表示部１６に対してリアルタイムな被写体像を表示させる。つまり、撮像素子１０で一定時間毎に画像取得動作を繰り返し、表示部１６に表示される画像を逐次更新するようになっている。そしてユーザがレリーズ釦４を押下したときには、記録用の画像を撮影するための本露光動作を行い、それによって取得された画像に所定の画像処理が施されて記録媒体１８に保存される。
【００３０】
また、撮像装置１は、ユーザがレリーズ釦４を押下する前に、ユーザによって予め画像平面内の少なくとも２箇所に測光領域が指定される操作が行われるように構成されており、露光制御部２１が各測光領域について測光処理を行うようになっている。画像平面に設定される測光領域としては、例えば白基準測光領域、黒基準測光領域、グレー基準測光領域の３種類があり、これらのうちの少なくとも２種類の測光領域が、画像の任意の部分に重複することなく設定される。
【００３１】
図３は撮影モード時におけるＣＰＵ２０の詳細な機能構成を示すブロック図である。露光制御部２１は、領域指定部３１、測光演算部３２及び露光制御値演算部３３として機能する。また、画像処理部２２はγ処理部４１としての機能を有し、画像に対してγ処理（γ補正）を行うことができるように構成される。さらにγ処理部４１は、γ処理を行う際に適用するγ特性を決定するγ特性決定部４２として機能する。
【００３２】
まず、露光制御部２１について説明する。露光制御部２１は、画像メモリ１２に格納される画像を取得して測光演算を行い、その測光結果に基づいて画像が適正露光となるように露光制御を行うものである。
【００３３】
領域指定部３１は、ユーザによる操作部１７の操作内容に基づいて、画像平面において複数の測光領域を指定するとともに、各測光領域の基準となる輝度状態を指定する。例えば、画面中に、白基準測光領域が指定されると、当該領域に含まれる画像成分は所定の白基準値であるとし、黒基準測光領域が指定されると、当該領域に含まれる画像成分は所定の黒基準値であるとする。また、画面中に、グレー基準測光領域が指定されると、当該領域に含まれる画像成分は所定のグレー基準値であるとする。
【００３４】
そしてユーザによって２以上の領域が指定された段階で、各領域の画像平面における位置と、各領域の基準となる輝度状態とが測光演算部３２に指示され、測光演算部３２を機能させる。また、領域指定部３１は、各測光領域の位置と、各測光領域の基準となる輝度状態とを、画像処理部２２のγ処理部４１に与えるように構成される。
【００３５】
測光演算部３２は、領域指定部３１から２以上の測光領域の指定を受けると、画像メモリ１２から各測光領域の画像成分を抽出して、測光領域毎に測光演算を行う。測光演算は、各測光領域に含まれる画像成分の平均輝度を求めることによって行われる。測光演算部３２において求められる各測光領域の平均輝度は、露光制御値演算部３３に出力されるとともに、画像処理部２２のγ処理部４１にも出力されるようになっている。
【００３６】
露光制御値演算部３３は、ユーザによって設定される２種類の測光領域のうちから原則として１つの測光領域を選択する。そして選択された測光領域の平均輝度に応じて、絞り板９、シャッタスピードＳＳ及びゲイン値を調整するための露光制御値を算出し、絞り駆動回路１４、タイミング制御回路１３及びＡＧＣ１１ａに対して露光制御値に基づく指令を送出することにより、露光制御を行う。具体的には、絞り駆動回路１４に対して指令信号を送出することにより絞り板９の開口径を調節し、タイミング制御回路１３に対して指令を送出することにより撮像素子１０のシャッタスピードを調節する。また、ＡＧＣ１１ａにおいて適用されるゲイン値を変更することにより、感度調整を行う。このような露光制御により、撮像素子１０における次回の露光で取得される画像が適正露光の画像として取得される。
【００３７】
露光制御は、黒基準測光領域について行われる場合には画像のうちの指定された領域の輝度状態が所定の黒基準値になるように行われ、白基準測光領域について行われる場合には画像のうちの指定された領域の輝度状態が所定の白基準値になるように行われる。また、グレー基準測光領域について行われる場合には画像のうちの指定された領域の輝度状態が所定のグレー基準値になるように行われる。
【００３８】
例えば、画像メモリ１２に格納されている１２ビットの画像データ（最大輝度が４０９５のデータ）で、白基準測光領域として設定された画像成分の輝度状態は所定の白基準値（４０００程度）となるように露光制御が行われ、黒基準測光領域として設定された画像成分の輝度状態は所定の黒基準値（１３０程度）となるように露光制御が行われる。また、グレー基準測光領域として設定された画像成分の輝度状態は所定のグレー基準値（８００程度）となるように露光制御が行われる。
【００３９】
さらに具体的に説明すると、絞り値Ｆ＝２（ただしＦはＦナンバ）、シャッタスピードＳＳ＝１／１２５のときに、ある測光領域の測光結果（平均輝度）が４００であったとすると、当該領域を、黒基準測光領域として露光制御を行うと、
（１／１２５）＊（１３０／４００）＝１／４００
となり、シャッタスピードＳＳを１／４００秒程度に設定すれば、黒基準値にほぼ等しい露光が可能になる。また、白基準測光領域として露光制御を行うと、
（１／１２５）＊（４０００／４００）＝１／１３
となり、シャッタスピードＳＳを１／１３秒程度に設定すれば、白基準値にほぼ等しい露光が可能になる。さらにグレー基準測光領域として露光制御を行うと、
（１／１２５）＊（８００／４００）＝１／６０
となり、シャッタスピードＳＳを１／６０秒程度に設定すれば、グレー基準値にほぼ等しい露光が可能になる。ただし、ここでは、絞り値Ｆを固定し、シャッタスピードＳＳのみを調整する場合を例示したが、絞り値Ｆ、シャッタスピードＳＳ及びゲイン値のそれぞれを調整することも可能である。
【００４０】
露光制御部２１は、上記のような露光制御を、ユーザによって設定される複数の測光領域のうちから、原則として１つの測光領域を選択して行うように構成される。ただし、白基準測光領域、黒基準測光領域、グレー基準測光領域の３種類のうち、ユーザが画面内にグレー基準測光領域を設定した場合には、原則としてグレー基準測光領域が所定のグレー基準値となるように露光制御が行われる。また、ユーザが画面内に白基準測光領域を指定した場合には、白基準測光領域に含まれる画像成分がオーバーフロー（白飛び）しないように露光制御が行われる。
【００４１】
図４は、画像平面に対して白基準測光領域ＲＤ１、グレー基準測光領域ＲＤ２、黒基準測光領域ＲＤ３がそれぞれ１つずつ設定された場合を例示する図である。このような場合、原則的にはグレー基準測光領域ＲＤ２に含まれる画像成分がグレー基準値となるように露光制御値が算出される。ところが、撮像素子１０において白基準測光領域ＲＤ１に対応する領域に入射する光量が多く、Ａ／Ｄ変換後のデータで既に輝度状態が飽和（オーバーフロー）している場合、白基準測光領域ＲＤ１について求められる平均輝度は４０９５になる。このようなときに、グレー基準測光領域ＲＤ２に基づいて露光制御を行うすると、グレー基準測光領域ＲＤ２の平均輝度がグレー基準値よりも低くなっていれば、シャッタスピードを遅くする等の露出（ＥＶ値）をアップさせるような露光制御がなされ、Ａ／Ｄ変換後のデータでオーバーフローする領域が増加することになり、画質劣化を生じさせる。輝度値がオーバーフローしてしまうと、その後の画像処理によっても画質を改善することは困難である。そこで、本実施形態では、画面内に白基準測光領域ＲＤ１が設定されており、かつ、白基準測光領域ＲＤ１の平均輝度がオーバーフローしている場合には、優先的に、白基準測光領域ＲＤ１に含まれる画像成分がオーバーフローしないように、白基準測光領域ＲＤ１から求められる平均輝度が白基準値となるような露光制御が行われる。
【００４２】
なお、露光制御部２１では、上記のような露光制御が、表示部１６に対してリアルタイムな被写体像を表示させるために、一定時間毎に取得される画像毎に繰り返し行われ、例えば１秒間に１５回程度上記の動作が行われる。
【００４３】
一方、画像処理部２２では、γ処理部４１のγ特性決定部４２が機能し、画像処理部２２において実行されるγ処理のγ特性を決定する。撮像素子１０に蓄積される電荷をＡ／Ｄ変換したデータは、被写体から受光した光量に比例した（リニアな）データとなっている。ところが、人間の視覚特性は一般にノンリニアな特性を有しており、表示や記録の際にはその視覚特性に合わせるように、リニアなデータをノンリニアなデータに変換する必要がある。このような変換処理を行うのがγ処理であり、γ処理に適用される変換カーブをγ特性という。
【００４４】
図５は、一般的な画像処理に適用されるγ特性の一例を示す図である。従来より、人間の視覚特性に適合させるために図５に示すようなγ特性Ｔ１が適用された画像処理は行われている。本実施形態では、γ処理部４１において、一般的なγ特性Ｔ１に基づくγ処理に加えて、ユーザの指定した測光領域に基づくγ処理が行われる。
【００４５】
γ特性決定部４２は、露光制御部２１における測光結果を利用して画像のγ処理に適用するγ特性を決定する。具体的には、２箇所以上の測光領域の測光結果に基づいて、各測光領域の平均輝度がそれぞれ基準輝度となるようにγ特性が決定される。
【００４６】
例えば図４のように、ユーザが、画像に対して白基準測光領域ＲＤ１、グレー基準測光領域ＲＤ２、黒基準測光領域ＲＤ３をそれぞれ１つずつ設定した場合において、露光制御部２１による測光演算の結果、白基準測光領域ＲＤ１についての平均輝度がＶ１であり、グレー基準測光領域ＲＤ２についての平均輝度がＶ２であり、黒基準測光領域ＲＤ３についての平均輝度がＶ３であったと仮定する。この場合、γ特性決定部４２は、白基準測光領域ＲＤ１に含まれる画像成分の平均輝度が白基準値となるように、グレー基準測光領域ＲＤ２に含まれる画像成分の平均輝度がグレー基準値となるように、黒基準測光領域ＲＤ３に含まれる画像成分の平均輝度が黒基準値となるように、γ特性を決定する。
【００４７】
図６はγ特性決定部４２における測光結果に基づくγ特性決定処理の概念を示す図である。γ特性決定部４２は、白基準測光領域ＲＤ１について得られた平均輝度Ｖ１が所定の白基準値となるように補正できる変換点Ｐ１を特定する。また、グレー基準測光領域ＲＤ２について得られた平均輝度Ｖ２が所定のグレー基準値となるように補正できる変換点Ｐ２を特定する。さらに、黒基準測光領域ＲＤ３について得られた平均輝度Ｖ３が所定の黒基準値となるように補正できる変換点Ｐ３を特定する。そして、各変換点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を通るスプライン曲線を演算により求め、当該スプライン曲線によって規定されるγ特性Ｔ２を決定する。したがって、図６に示すγ特性Ｔ２に基づくγ処理を実行すれば、白基準測光領域ＲＤ１に含まれる画像成分が白基準値に、グレー基準測光領域ＲＤ２に含まれる画像成分がグレー基準値に、黒基準測光領域ＲＤ３に含まれる画像成分が黒基準値に変換され、輝度領域の全般にわたって良好な階調特性の画像が得られることになる。
【００４８】
そしてγ特性決定部４２は、従来の一般的なγ特性Ｔ１（図５）と、露光制御部２１による測光結果に基づいて決定されたγ特性Ｔ２（図６）とを合成させたγ特性を求める。γ処理部４１が画像メモリ１２から画像を読み出してγ処理を行う際には、γ特性Ｔ１（図５）とγ特性Ｔ２（図６）とを合成したγ特性を適用してγ処理を行うことにより、１回のγ処理で、視覚特性に合わせるための処理と、測光結果に応じて階調特性を調整する処理との双方を行うことができ、γ処理の効率化が図られる。
【００４９】
なお、γ処理部４１におけるγ処理により、１２ビットの画像データは例えば８ビットの画像データに変換され、階調数の低下がなされて、出力画像は０〜２５５の範囲における任意の階調値を示すことになる。
【００５０】
次に、上記のような構成の撮像装置１における処理手順の詳細について説明する。図７乃至図９は撮像装置１の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００５１】
撮像装置１は、まず、画像取得を行い（ステップＳ１）、取得した画像を表示部１６に表示させる（ステップＳ２）。この表示画面を参照しつつ、ユーザは画面内の複数箇所に測光領域を指定する（ステップＳ３）。例えば、図２において、ユーザは十字方向キー６を操作してひとつの測光領域ＲＤを画像中の測光を希望する位置に移動させ、当該領域について機能スイッチ３ａ〜３ｃのうちのひとつを押下することによって、基準とする輝度状態を決定させる。このような操作を２回以上行うことによって、画面内に複数の測光領域を指定することができる。なお、前回までの処理において既に複数の測光領域が指定されており、今回の処理において測光領域の指定に変更がない場合には、ステップＳ３の処理をスキップさせても構わない。
【００５２】
そして撮像装置１では露光制御が行われる（ステップＳ４）。図８は露光制御の詳細手順を示すフローチャートである。露光制御が開始すると、まず画像平面に設定された複数の測光領域について測光処理を行う（ステップＳ４１）。その測光結果に基づき、指定領域（特に、白基準測光領域として指定された測光領域）がオーバーフローしているか否かを判定し（ステップＳ４２）、オーバーフローしている場合には露出（ＥＶ値）を１段階下げること等によって露光状態を暗くし、オーバーフローを解消させる（ステップＳ４３）。一方、オーバーフローしていない場合には、ステップＳ４４に進み、シャッタスピード、絞り値、ゲイン値等の露光制御値を決定する。このとき、画像に対してグレー基準測光領域が設定されていれば、原則としてグレー基準測光領域がグレー基準値となるように露光制御値が決定される。ただし、ステップＳ４３の処理がなされて、ＥＶ値の上限が定められている場合には、露光状態をそれよりも明るくすることはしない。
【００５３】
上記のようにして決定される露出制御値は、露光制御部２１から各部に送出され、次回の露光時に露出制御値が反映される。
【００５４】
図７に戻り、露光制御が終了すると、次にγ特性決定処理が行われる（ステップＳ５）。図９はγ特性決定処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【００５５】
γ特性決定部４２は、まず、白基準測光領域の指定が行われているか否かを判定する（ステップＳ５１）。そして白基準測光領域の指定が行われていれば、白基準測光領域について求められた測光値を取得し（ステップＳ５２）、その測光値が白基準値となるような変換点Ｐ１（図６参照）をパラメータとして決定し（ステップＳ５３）、ステップＳ５４に進む。なお、白基準測光領域の指定が行われていない場合には、ステップＳ５２，Ｓ５３の処理は行われずにステップＳ５４に進む。
【００５６】
同様に、γ特性決定部４２は、黒基準測光領域の指定が行われているか否かを判定する（ステップＳ５４）。そして黒基準測光領域の指定が行われていれば、黒基準測光領域について求められた測光値を取得し（ステップＳ５５）、その測光値が黒基準値となるような変換点Ｐ３（図６参照）をパラメータとして決定し（ステップＳ５６）、ステップＳ５７に進む。なお、黒基準測光領域の指定が行われていない場合には、ステップＳ５５，Ｓ５６の処理は行われずにステップＳ５７に進む。
【００５７】
さらに同様に、γ特性決定部４２は、グレー基準測光領域の指定が行われているか否かを判定する（ステップＳ５７）。そしてグレー基準測光領域の指定が行われていれば、グレー基準測光領域について求められた測光値を取得し（ステップＳ５８）、その測光値がグレー基準値となるような変換点Ｐ２（図６参照）をパラメータとして決定し（ステップＳ５９）、ステップＳ６０に進む。なお、グレー基準測光領域の指定が行われていない場合には、ステップＳ５８，Ｓ５９の処理は行われずにステップＳ６０に進む。
【００５８】
本実施形態では、白基準測光領域、黒基準測光領域及びグレー基準測光領域のうちの少なくとも２種類が画像平面内に設定されるので、上記ステップＳ５１，Ｓ５４，Ｓ５７の判定処理において、少なくとも２回はＹｅｓと判定されてパラメータの決定がなされる。
【００５９】
ステップＳ６０では、γ特性決定部４２が上記ステップＳ５３，Ｓ５６，Ｓ５９のうちの少なくとも２箇所の処理で求められたパラメータに基づいて測光結果に基づいたγ特性を算出する。そして測光結果に基づくγ特性と、一般的なγ特性との合成処理を行って、γ処理部４１で適用されるひとつのγ特性を求める（ステップＳ６１）。
【００６０】
図７に戻り、γ特性決定処理が終了すると、ＣＰＵ２０は、ユーザによってレリーズ釦４が押下され、撮影指示が与えられたか否かを判定する（ステップＳ６）。撮影指示が与えられていない場合には、ステップＳ１に戻って、上述した処理を繰り返す。これにより、表示部１６に表示される画像が更新され、リアルタイムな被写体像の表示が可能になる。さらに、ユーザによって指定された測光領域の画像成分が常に最適な露光状態で撮影可能なように露光制御値が更新されるとともに、ユーザによって指定された全ての測光領域の画像成分が良好な階調状態として得られるようにγ特性が更新される。
【００６１】
一方、ユーザによって撮影指示が与えられた場合には、記録用画像を撮影するための露光処理（本露光）を行う（ステップＳ７）。この露光処理は、露光制御（ステップＳ４）で求められた最新の露光制御値が適用された状態での露光である。そのため、輝度状態がオーバーフローしない状態で適正な露光が行われる。
【００６２】
そして露光処理によって取得された画像が画像処理部２２に伝達され、γ処理が行われる（ステップＳ８）。このとき適用されるγ特性は、最後にγ特性決定処理（ステップＳ５）が実行されたときに求められたγ特性である。この結果、生成される画像は、ユーザが所望する階調特性として再現され、白飛びや黒つぶれがなく、グレーレベルまでが良好に再現された画像となる。また、画像処理部２２はγ処理の他に、圧縮処理等を行ってから、記録媒体１８に出力して画像を記録保存する（ステップＳ９）。そして再びステップＳ１に戻り、次の撮影動作を可能にする。
【００６３】
以上のように、本実施形態の撮像装置１は、測光演算部３２が画像の少なくとも２箇所の測光領域を測光するように構成されており、各測光領域の測光結果に基づいて、画像に施すγ処理のγ特性を決定するようになっている。このため、画像の全体において、良好な階調特性を再現することができる。また、露光制御のみでは白飛びや黒つぶれが発生してしまうような場合でも、少なくとも２箇所の測光結果に基づいてγ特性を決定してγ処理を行うことにより、画像の輝度分布を良好に再現できる階調範囲内に収めることができる。また、画像に対して、ユーザが少なくとも２箇所に測光領域を設定し、各測光領域の輝度状態（白であるか、黒であるか、グレーであるか）を指定することにより、ユーザの意図するコントラストや階調特性が良好に再現された画像を取得することができる。
【００６４】
図１０は、ユーザが画面内の画像に対して６箇所に測光領域ＲＤ１〜ＲＤ６を指定した場合を示す図である。また、図１１は、γ特性決定部４２において決定される各種のγ特性を示す図である。
【００６５】
図１０の画像において、測光演算の結果、測光領域ＲＤ１に含まれる画像成分が白基準値と同じ（被写体の反射率が９０％程度）であったとし、測光領域ＲＤ２に含まれる画像成分がグレー基準値と同じ（被写体の反射率が１８％程度）であったとし、測光領域ＲＤ３に含まれる画像成分が黒基準値（被写体の反射率が３％程度）と同じであったとする。また、測光領域ＲＤ４に含まれる画像成分が白基準値よりも少し暗い状態（被写体の反射率が７０％程度）であったとし、測光領域ＲＤ５に含まれる画像成分がグレー基準値よりも少し暗い状態（被写体の反射率が１２％程度）であったとし、測光領域ＲＤ６に含まれる画像成分が黒基準値よりも少し明るい状態（被写体の反射率が６％程度）であったとする。
【００６６】
この場合において、例えば、測光領域ＲＤ２をグレー基準で測光し、測光領域ＲＤ４を白基準で測光すると、グレーはグレーのままで、少し暗い白をより明るくするようにγ特性が決定されるので、γ特性決定部４２は、測光結果に基づくγ特性として、図１１に示すγ特性Ｔａを決定する。この結果、画像処理が施されて出力される画像は、明るい部分がより明るくなった状態となる。
【００６７】
また、測光領域ＲＤ１を白基準で測光し、測光領域ＲＤ５をグレー基準で測光し、さらに測光領域ＲＤ３を黒基準で測光すると、白及び黒はそのままで、少し暗いグレーをより明るくするようにγ特性が決定されるので、γ特性決定部４２は、測光結果に基づくγ特性として、図１１に示すγ特性Ｔｂを決定する。この結果、画像処理が施されて出力される画像は、輝度領域における中域が明るくなり、画像全体として明るい画像を得ることができる。
【００６８】
また、測光領域ＲＤ４を白基準で測光し、測光領域ＲＤ６を黒基準で測光すると、少し暗い白をより明るくし、少し明るい黒をより暗くするようにγ特性が決定されるので、γ特性決定部４２は、測光結果に基づくγ特性として、図１１に示すγ特性Ｔｃを決定する。この結果、画像の中域において明暗の差が拡張され、コントラストの強調された画像を得ることができる。
【００６９】
さらに、測光領域ＲＤ１を黒基準で測光し、測光領域ＲＤ３を白基準で測光すると、白が黒に、黒が白になるようにγ特性が決定されるので、γ特性決定部４２は、測光結果に基づくγ特性として、図１１に示すγ特性Ｔｄを決定する。この結果、画像処理が施されて出力される画像は、白黒が反転された反転画像となる。
【００７０】
このように、ユーザが画像平面に対して複数の測光領域を設定し、各測光領域の輝度状態を指定することにより、ユーザの意図する階調特性を再現した画像を得ることができる。また、白基準値よりも明るい高輝度被写体を白基準で測光するように設定すれば、γ処理によっても画像の白飛びを防止でき、黒基準値よりも暗い被写体を黒基準で測光するように設定すれば、γ処理によって画像の黒つぶれを防止できることになる。
【００７１】
よって、本実施形態の撮像装置１のように、ユーザ操作に基づいて、画像の測光領域を複数箇所指示するとともに、各測光領域の輝度状態を指示するように構成することで、ユーザの意図するコントラストや階調特性が良好に再現された画像を取得することが可能になる。
【００７２】
また、画像の測光領域として、グレー基準で測光するグレー基準測光領域、白基準で測光する白基準測光領域、及び、黒基準で測光する黒基準測光領域、の少なくとも２つの領域を指定し、γ特性を決定する際に、グレー基準測光領域が指定されていれば、当該領域の画像成分をグレー基準値に、また白基準測光領域が指定されていれば、当該領域の画像成分を白基準値に、また黒基準測光領域が指定されていれば、当該領域の画像成分を黒基準値に変換するようにしてγ特性を決定することにより、階調再現可能範囲のより広い範囲で良好な階調特性を得ることができる。
【００７３】
さらに、白基準測光領域が指示されている場合、白基準測光領域の測光結果がオーバーフローしないような露光制御を同時に行うことにより、白飛びを生じさせない状態で画像を取得することができ、後のγ処理によって階調再現性の高い画像を生成することもできる。
【００７４】
以上、本発明についての一実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。
【００７５】
例えば、上記実施形態においては、画像平面に設定される複数の測光領域がユーザ操作に基づいて設定される場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、領域指定部３１が画像メモリ１２に格納された画像を取得して、画像の最も高輝度な領域を特定し、その領域を自動的に白基準測光領域と指定することもできるし、画像の最も低輝度の領域を特定し、その領域を自動的に黒基準測光領域と指定することもできる。この場合、入力画像の階調範囲を、撮像装置１において再現可能な階調範囲内に自動的に収めるようなγ特性が決定され、かつそのようなγ処理が行われることになる。
【００７６】
また、上記実施形態においては、露光制御値を求める際に、画像平面に設定される複数の測光領域のうち、原則として１つの測光領域の測光結果に基づいて露光制御値を求める場合を例示したが、これに限定されるものでもない。つまり、露光制御値を求める際には、従来より知られている多分割測光や中央重点測光等のように、画面内の広範な領域を測光対象とし、その測光結果に基づいて露光制御値を求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】撮像装置の背面側外観構成を示す図である。
【図３】撮影モード時におけるＣＰＵの詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図４】画像平面に対して測光領域が設定された場合を例示する図である。
【図５】一般的な画像処理に適用されるγ特性の一例を示す図である。
【図６】測光結果に基づくγ特性決定処理の概念を示す図である。
【図７】撮像装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】露光制御の詳細手順を示すフローチャートである。
【図９】γ特性決定処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１０】画像の６箇所に測光領域が指定された場合を示す図である。
【図１１】γ特性決定部において決定される各種のγ特性を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  撮像装置
１０  撮像素子（撮像手段）
１６  表示部
２０  ＣＰＵ
２１  露光制御部
２２  画像処理部
３１  領域指定部（指示手段）
３２  測光演算部（測光手段）
３３  露光制御値演算部（露光演算手段）
４１  γ処理部
４２  γ特性決定部（γ特性決定手段）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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