(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像された被写体像を光電変換して電子的な画像データを得るための撮像手段と、該撮像手段による撮影時のシーンの輝度情報を検出する輝度検出手段と、前記撮像手段により得られた画像データに対し、階調変換処理を行う階調変換手段と、前記輝度検出手段により検出された輝度情報に応じて、階調変換特性を変更するように前記階調変換手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記輝度検出手段により検出された輝度情報の値の増減に応じて、コントラストが増減するように階調変換特性を変更すべく、前記階調変換手段を制御し、更に、被写体に向けて発光を行うストロボ手段を備え、前記制御手段は、前記ストロボ手段による発光が行われたときに、基準となる階調変換特性により階調変換処理を行うように前記階調変換手段を制御することを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】
前記制御手段は、前記輝度検出手段により検出された輝度情報が所定値より高いときに、基準となる階調変換特性よりコントラストが高くなるように階調変換特性を変更すべく、前記階調変換手段を制御することを特徴とする請求項１に係る電子カメラ。
【請求項３】
前記制御手段は、前記輝度検出手段により検出された輝度情報が所定値より高く、且つ、そのシーンのコントラストが所定値より高いときには、基準となる階調変換特性によって階調変換処理を行うように前記階調変換手段を制御することを特徴とする請求項１に係る電子カメラ。
【請求項４】
前記制御手段は、前記輝度検出手段により検出された輝度情報が所定値より低いときに、基準となる階調変換特性よりコントラストが低くなるように階調変換特性を変更すべく、前記階調変換手段を制御することを特徴とする請求項１に係る電子カメラ。
【請求項５】
前記制御手段は、前記輝度検出手段により検出された輝度情報が所定値より低く、且つ、そのシーンのコントラストが所定値より低いときには、基準となる階調変換特性により階調変換処理を行うように前記階調変換手段を制御することを特徴とする請求項１に係る電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子カメラに関し、特にシーンの輝度にかかわらず撮影時に撮影者が認識した階調特性を記録画像上に再現できるようにした電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子カメラにおいては、階調特性（明るさ特性）はカメラの種別によってプリセット状態で設定されており、露光調整によって全体の像の明るさを調整するけれども、最も明るいシーンから最も暗いシーンまで階調については一律に決まったものとなっている。最近の電子カメラにおいては、コントラストについてはユーザが選択設定できるようになっているものもあるが、選択選定したレベルのコントラストで継続して撮影されるようになっており、シーンによってあるいは撮影状態によってコントラストを自動的に変えるような構成にはなっていない。
【０００３】
また、撮影した後、ユーザが撮影画像をパソコン上でコントラストの調整を行ったり、あるいはコントラストの調整を自動的に行うためのソフトウェアは知られているが、そのユーザの調整やソフトウェアも、撮影画像を解析して、低コントラストのものは高くし、高コントラストのものは低くするなど、画像のコントラストを一定値にするのを目的とするものであり、撮影するシーンの状態によってコントラストを調整することは行われていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７はシーン輝度と人間の眼の明るさ反応の関係を示すグラフ図で、横軸はシーン輝度、すなわち撮影時のその場の輝度を示し、その高低は明るい場及び暗い場を示しており、縦軸は明るさ反応を示している。この図からわかるように、人間の眼では、シーン輝度の高い明るい場では輝度変化に対する明るさの反応の幅が広くなり、コントラストが実際のコントラストより高く感じられ、シーン輝度の低い暗い場では明るさ反応の幅が狭くなり、実際のコントラストより低く感じられる。
【０００５】
このように、明るい環境では暗い環境に比べてコントラストが高く認識されるという視感度特性が知られているが、一方、電子カメラでは上記のように、シーンの明暗に拘らずシーンに対する階調特性は一般的に固定されており、したがって、明るいシーンの撮影画像は、撮影者がその場で感じた階調に比べてコントラストが低く感じられ、暗いシーンではその逆になり、実際にその場で撮影者が感じた階調と撮影された画像の階調とが違って来る可能性がある。
【０００６】
本発明は、従来の電子カメラにおける上記問題点を解消するためになされたもので、シーンの輝度に応じて実際の撮影画像の階調特性（コントラスト）を変えられるようにした電子カメラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、結像された被写体像を光電変換して電子的な画像データを得るための撮像手段と、該撮像手段による撮影時のシーンの輝度情報を検出する輝度検出手段と、前記撮像手段により得られた画像データに対し、階調変換処理を行う階調変換手段と、前記輝度検出手段により検出された輝度情報に応じて、階調変換特性を変更するように前記階調変換手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記輝度検出手段により検出された輝度情報の値の増減に応じて、コントラストが増減するように階調変換特性を変更すべく、前記階調変換手段を制御し、更に、被写体に向けて発光を行うストロボ手段を備え、前記制御手段は、前記ストロボ手段による発光が行われたときに、基準となる階調変換特性により階調変換処理を行うように前記階調変換手段を制御するようにして電子カメラを構成するものである。
【０００８】
このように構成した電子カメラにおいては、シーン輝度に応じて記録画像の階調変換特性を調整するようになっているので、シーンの輝度が高く明るいときには、撮影者はシーンのコントラストを「高い」と感じているはずなので、通常より高いコントラストの階調特性とし、シーン輝度が低く暗いときにはその逆とする。これにより、その場合での人間の視感度に合った画像を取得することができる。また、ストロボ発光時には階調変換処理は標準で行われるように制御しているので、ストロボ発光時において画質を悪化させることを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る電子カメラの実施の形態を示すブロック構成図である。図１において、１はズームレンズ系、２はズームレンズ系により結像された被写体像を光電変換するＣＣＤ等の撮像素子、３は撮像素子２から出力される撮像信号を処理するための撮像回路、４はＡ／Ｄ変換回路、５は撮影画像を記録するメモリカード用のメモリＩ／Ｆ、６は着脱可能に装着されるメモリカード７を装着するためのカードスロットである。８はＡ／Ｄ変換された画像データのＪＰＥＧ圧縮伸長処理、リサイズ処理等の画像処理を行う画像処理部、９は画像処理部８で画像処理を行う場合等に用いる一時的記憶用のＲＡＭ、10は階調変換テーブル等の画像処理用の情報を記憶しているＲＯＭ、11は外部入出力端子12からの入出力信号用の外部Ｉ／Ｆ、13はＬＣＤ画像表示部15へ表示する画像信号用のビデオメモリ、14はビデオ出力回路、16はビデオ出力端子である。17はズームレンズ系駆動用のレンズ駆動部、18はレンズ駆動制御回路、19はストロボ発光部、20は各指示の入力を行う操作部、21は各部の動作の制御処理、色変換処理、階調変換処理等を行うシステムコントローラ、22は各部への電力を供給する電源部、23はカメラ電池、24は外部電源入力端子である。
【００１０】
次に、このように構成されている電子カメラの動作について説明する。電子カメラの撮影モード全体の概略動作については、まとめて後述することとし、まず最初に本発明の従来のものとは異なる特有の動作について説明する。
【００１１】
本発明は、撮影シーンの輝度値に応じて、システムコントローラ21で撮像信号の階調変換処理を行うようになっているが、この階調変換処理は、図２に示すような階調変換テーブルを用いて行われる。この図示例では、▲１▼，▲２▼，▲３▼の３つの階調変換特性をもつテーブルを示しているが、この階調変換テーブルはＲＯＭ10に記憶されていて、これを読み出してシステムコントローラ21で階調変換処理を行うようになっている。図２に示す階調変換テーブルの横軸は、階調変換前のデジタル値、すなわち露出制御された撮像素子２の出力信号のデジタル値であり、縦軸は階調変換後のデジタル値を示している。▲１▼，▲２▼，▲３▼の３つの階調変換テーブルの中、▲２▼の階調変換テーブルを標準とすると、▲１▼で示す階調変換特性をもつテーブルはコントラストの低い画像を作成するのに用いる階調変換テーブルとなり、▲３▼で示す階調変換特性をもつテーブルはコントラストの高い画像を作成するのに用いる階調変換テーブルとなる。そして、シーンの輝度に応じて、どの階調変換テーブルを使用するかを自動的に選択して階調変換処理を行うこととなる。
【００１２】
次に、階調変換テーブルの選択手法について説明する。Ａ／Ｄ変換回路４から出力されるデジタル化されたＣＣＤ撮像信号が、前記階調変換テーブルの階調変換前のデジタル値であり、この値を階調変換テーブルに対応させて階調変換処理を行うわけであるが、電子カメラで実際の撮像を行う場合には、本撮像を行う前に露出制御（ＡＥ）を行う必要があり、この露出制御に際してはシーンの明るさ（輝度）を測定する。シーンの明るさ測定には種々の手法があるが、この実施の形態では例えば撮像素子２の出力からシーンの明るさの測定を行い、その測定されたシーンの明るさに基づいて、図３に示すようなプログラム線図の実線に沿ってシャッタスピードと絞り値が設定されるようになっている。
【００１３】
シャッタスピードと絞り値が決まると、シーンの輝度がどの程度かがわかる。この図３に示した例では、シーンの輝度レンジを３つの領域に分けている。すなわち、このグラフ図の左下領域のシャッタスピードが遅く更に絞り値が小さい露出量を多くとる暗いシーンを輝度レンジ１の領域とし、右上領域のシャッタスピードが速く更に絞り値が大きい露出量を小さくする明るいシーンを輝度レンジ３とし、中間の領域を輝度レンジ２とするように、輝度レンジを３つの領域に分け、どの輝度レンジに当該シーンが入っているかによって、階調変換テーブル▲１▼，▲２▼，▲３▼のどのテーブルを使うかを自動的に選択設定する。例えば、最も簡単な選択設定手法としては、標準状態の輝度レンジ２の場合には、▲２▼の階調変換テーブルを使い、輝度レンジ１の暗い部分に関しては、階調（コントラスト）を低くするため▲１▼の階調変換テーブルを用い、輝度レンジ３の場合には▲３▼の階調変換テーブルを用いるようにする。このような選択設定手法が最も簡単な手法である。
【００１４】
階調変換テーブルの選択設定手法としては、上記手法の他に次のような設定手法がある。実際に撮影された画像自体のコントラスト、つまりシーンの明るさだけでなく、撮影された画像データのコントラスト、すなわち、その画像の中に明るい部分と暗い部分がどの程度含まれているかという態様を判断して、それによって、もともとコントラストが高い画像を更に高くするのは好ましい方向ではないので、そのような階調変換処理は行わないようにし、またもともとコントラストが低い画像を更に低くするようなことは好ましい方向からずれるので、そのような階調変換処理も行わないというような設定手法を用いることもできる。
【００１５】
ここで、上記設定手法において用いる画像コントラストの判定の手法について、図４のヒストグラムとコントラストとの関係図を参照しながら説明する。このヒストグラムは、横軸に画像信号のデジタル値（０〜255 ）をとり、縦軸にそのデジタル値をもつ画素の出現頻度を示している。図４において、Ｍin-10 ％はヒストグラム全面積（全画素数）に対して左裾部分の面積比率が10％となるデジタル値（画素値）を、Ｍax-10 ％は全面積に対して右裾部分の面積比率が10％となるデジタル値を示しており、その差〔Ｍax-10 ％−Ｍin-10 ％〕を、その画像のコントラストと定義する。この定義の手法は、ノイズの影響を避けるための手法で、上記定義によれば、コントラストは上記ヒストグラムの両側部をカットしたヒストグラムの山の幅部分に相当するものとなり、その山の幅が狭い部分に分布していると、コントラストが低い画像（朝もやや霧がかったシーンなど）とみなされ、山の幅が広い状態で分布していると、コントラストが高い画像（晴れた日に影が存在しているシーンなど）とみなされる。
【００１６】
このようにして画像のコントラストを求めたのち、次のようにして輝度レンジに階調変換テーブルを対応させて階調変換処理を行う。すなわち、シーン輝度（輝度レンジ１，２，３）とコントラスト（０〜255 ）と階調変換テーブル▲１▼，▲２▼，▲３▼の関係を表した図５に示すように、輝度レンジ１，２，３を階調変換テーブル▲１▼，▲２▼，▲３▼にそのまま対応させるのではなく、コントラストをみながら、コントラストの高い画像に対しては、例えば階調変換テーブル▲３▼のように高くするものを適用するのは、シーンのコントラストがもともと高いのに更にコントラストを高めることになり、好ましい方向ではないので、このような階調変換処理は行わずに、標準の階調変換テーブル▲２▼のままにしておくとか、また非常にシーンの輝度が低くて輝度レンジ１の領域に入っている画像に対して階調変換テーブル▲１▼のように低くするものを適用するのは、コントラストがもともと低いのに更にコントラストを低くすることになり、好ましい方向ではないので、そのような階調変換処理は行わず、標準の階調変換テーブル▲２▼を用いるようにする。
【００１７】
すなわち、単純な手法では、本来ならば、図５において一番上の輝度レンジ３の領域のものに対しては、いずれのコントラストの画像でも階調変換テーブル▲３▼を対応させてもよいのではあるが、上記理由により、コントラストの高い画像に対してだけは標準の階調変換テーブル▲２▼を用いるようにする。また一番下の輝度レンジ１の領域の画像に対しても、コントラストの低い画像には標準の階調変換テーブル▲２▼を用いるようにする。
【００１８】
このように、標準状態の階調変換テーブル▲２▼を変えて階調変換処理を行うのは、輝度が高くて且つコントラストが標準か若しくは低いシーンに対して階調変換テーブル▲３▼を用いて階調変換処理を行うか、あるいは輝度が低くて暗いシーンで且つコントラストは標準か若しくは高いシーンに対して階調変換テーブル▲１▼を用いて階調変換処理を行う場合だけにする。このような関係をもたせて階調変換処理を行うことにより、極めて好ましい画質の階調変換画像が得られる。
【００１９】
なお、ストロボ発光を伴う撮影時には、もともとストロボはシーンが暗い場合に発光するようになっており、ストロボ発光すると画像コントラストはある程度よくなるように制御されるので、ストロボ発光時に更にコントラストを変える階調変換処理を加えると、かえって画質を悪化させることがある。したがって、ストロボ発光時には階調変換処理は標準で行われるように設定する。
【００２０】
次に、以上説明した階調変換処理動作を含めた撮像モード全体の動作の概要を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。撮像モードが設定されると、まずズームレバーが操作されているか否かの判定が行われ（ステップＳ１）、ズームレバーが操作されている場合はＴＥＬＥ又はＷＩＤＥの設定に対応してズームレンズ系１がレンズ駆動部17により駆動される（ステップＳ２）。ズームレバーの操作がなされていない場合、続いて第１のレリーズの押下操作が行われたか否かの判定が行われ（ステップＳ３）、第１のレリーズ押下操作が行われている場合、プリ撮像信号に基づいてＡＥ，ＡＦ動作が行われる（ステップＳ４）。続いて第２のレリーズの押下操作の判定が行われ（ステップＳ５）、第２のレリーズ押下操作が行われている場合、本撮像が実行され撮像回路３で撮像信号処理が行われ（ステップＳ６）、続いて、ＷＢ（ホワイトバランス）、色変換処理が行われる（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００２１】
次いで、ストロボ発光が行われたか否かの判定が行われ（ステップＳ９）、ストロボ発光が行われていない場合、ＡＥの結果からシーンの輝度レンジを判定し（ステップＳ10）、次いで画像のヒストグラムからコントラストを判定し（ステップＳ11）、次いで輝度レンジとコントラストの判定結果によって、図５に示した表に従って階調変換処理に使用する階調変換テーブルを選択し（ステップＳ12）、実際の階調変換処理を実行する（ステップＳ13）。
【００２２】
なお、前記ストロボ発光の判定ステップＳ９において、ストロボ発光を行っている場合は、先に述べた理由で階調変換テーブルの標準テーブル▲２▼に設定し（ステップＳ14）、階調変換処理を行う（ステップＳ13）。階調変換処理を行った画像データは、次いで、データ圧縮処理が行われ（ステップＳ15）、圧縮処理された画像データはメモリカード７へ記録される（ステップＳ16）。
【００２３】
以上の動作で撮像モードの一連の処理が終了するが、先に述べたように、階調変換テーブルはＲＯＭ10に収納されており、シーン輝度及び画像コントラストに応じて対応する階調変換テーブルを選択し、そのテーブルを用いた階調変換処理はシステムコントローラ21で行われ、階調変換処理された画像データの圧縮処理は画像処理部８で行われる。
【００２４】
なお、上記動作説明においては、ＡＥ動作のための測光は第１のレリーズ押下操作で得られるプリ撮像信号に基づいて行われるようにしたものを示したが、別個の測光素子を設け、その測光素子からの測光信号を用いてＡＥ動作を行わせるようにしてもよく、そのＡＥ動作結果に基づいてシーンの輝度レンジを判定してもよい。更に、測光によるＡＥ動作結果を利用せず、別個の輝度検出手段でシーンの輝度を検出するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、本発明によれば、シーンの輝度に応じて実際の撮影画像の階調を変え、人間の視感度に合った画像を取得できるようにし、且つストロボ発光時においても画質の悪化を防止できるようにした電子カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子カメラの実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】階調変換処理において用いる階調変換テーブルを示す図である。
【図３】プログラム線図と輝度レンジの関係を示すグラフ図である。
【図４】画素値ヒストグラムとコントラストの関係を示す図である。
【図５】輝度レンジとコントラストと階調変換テーブルとの関係を示すグラフ図である。
【図６】図１に示した実施の形態の撮影モードの動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】シーン輝度と人間の眼の明るさ反応の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  ズームレンズ系
２  撮像素子
３  撮像回路
４  Ａ／Ｄ変換回路
５  メモリＩ／Ｆ
６  カードスロット
７  メモリカード
８  画像処理部
９  ＲＡＭ
10  ＲＯＭ
11  外部Ｉ／Ｆ
12  外部入出力端子
13  ビデオメモリ
14  ビデオ出力回路
15  ＬＣＤ画像表示部
16  ビデオ出力端子
17  レンズ駆動部
18  レンズ駆動制御回路
19  ストロボ発光部
20  操作部
21  システムコントローラ
22  電源部
23  カメラ電池
24  外部電源入力端子
【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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