JP2005260738A

JP2005260738A - 撮像装置及びその露出制御方法

Info

Publication number: JP2005260738A
Application number: JP2004071533A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Okamoto; 訓岡本
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】複雑な演算を用いることなく、適正な露出値で撮影を行う。
【解決手段】デジタルカメラ１０の撮像レンズ１３を介して入射した被写体光は、ＣＣＤ３６により光電変換された後、ＳＤＲＡＭ４４に画像データとして格納される。ＡＥ制御時に、ＡＥ検出回路５２は、ＳＤＲＡＭ４４に格納された画像データ５５を、分割測光して、各エリアの測光値（Ｌｖ）する。ＣＰＵ３３は、各エリアの測光値を重み付けして、仮露出値を算出し、この仮露出値に＋２．０Ｅｖを加えたしきい値を算出するとともに、しきい値と最大測光値との差分量を算出する。次いで、ＣＰＵ３３は、算出された差分量を元に、ＥＥＰＲＯＭ４９に格納されているメンバーシップ関数（図示せず）を用いて露出補正量を算出するとともに、この算出結果を元に仮露出値に補正を行って、適正露出値を算出しているので、複雑な演算を用いることなく、適正な露出で撮影を行える。
【選択図】図３

Description

本発明は、適性な露出値で撮影を行うのに好適な撮像装置及びその露出制御方法に関するものである。

撮影装置として、ＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ）などの撮像素子で撮像した被写体画像をデジタルの画像データに変換し、内蔵メモリやメモリカードなどの記憶媒体に保存するデジタルカメラが普及している。デジタルカメラには、誰でも良好な撮影画像が得られるように、適正露出値を自動的に求めて、さらに、求められた露出値に基づいてカメラの絞り値やシャッタ速度を設定する、いわゆる自動露出（ＡＥ）調整機能が備えられているのが通常である。

適正露出値を求める方法としては、例えば、特許文献１に記載されているように、ＣＣＤの各画素ごとの輝度値を、その大きさ別に分類した輝度ヒストグラムを作成するとともに、この輝度ヒストグラムを複数の輝度域（範囲）に分ける。次いで、各輝度域内のそれぞれ高輝度側の画素に重み付けを行ってから、各輝度域ごとに輝度域内の画素数をカウントする。そして、画素数が最も多くなる輝度域に合わせた露出値を適正露出値として求める方法がある。この方法を用いた場合には、撮影画面中で最も大きな面積（割合）を占める主要な被写体に露出が合わせられるため、良好な撮影画像が得られる。

また、屋外での撮影など、撮影画面中に占める主要な被写体の面積が小さくなる場合には、上述の輝度ヒストグラムを作成するとともに、このヒストグラムから撮影画面の中で最大の被写体（空などの屋外の風景）の輝度域に対応する第１ピークと、２番目以降の大きさ占める主要な被写体（人物）の輝度域に対応する第２ピークとを検出することで、第１ピークの輝度域を無視して、第２ピークの輝度域に合わせた露出値を適正露出値として求める方法もある（特許文献２参照）。

特許第２８２３９２６明細書（第３〜４頁）特許第２８２３９２７明細書（第２〜３頁）

前記特許文献１に記載の方法では、輝度ヒストグラムを作成した後、この輝度ヒストグラムを複数の輝度域に分け、さらに、各輝度域内のそれぞれ高輝度側の画素に重み付けを行ってから、各輝度域ごとに輝度域内の画素数をカウントする必要があるので、露出値を求めるための演算が非常に複雑になってしまう。その結果、ＡＥ調整時間が長くなってしまうおそれがある。また、前記特許文献２に記載の方法では、撮影画面中の最大の被写体に対応する輝度域が無視されてしまうので、撮影者が所望の被写体を意図的に大きく撮影した場合には、適正な露出値が得られない可能性がある。また、輝度ヒストグラムから第１ピークと第２ピークとを検出する必要があるため、前記特許文献１と同様に、適正露出値を求めるための演算が非常に複雑になり、ＡＥ調整時間が長くなってしまうおそれがある。

本発明は上記問題を解決するためのものであり、複雑な演算を用いることなく、適正な露出値で撮影を行うことができる撮像装置及びその露出制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、撮像画面を複数のエリアに分割して、エリア毎の輝度を測光する分割測光手段と、前記エリア毎の測光値に重み付けを行って第１の露出値を算出する露出値算出手段と、前記第１の露出値よりも所定の値だけ大きい第２の露出値と、前記エリア毎の測光値の中の最大値との差分量を求める差分量検出手段と、この差分量検出手段で求められる差分量の値ごとにそれぞれ補正値を対応づけて記憶させた補正値記憶手段と、前記差分量検出手段で得た差分量に対応して、前記補正値記憶手段から得られた前記補正値で前記第１の露出値を補正する露出値補正手段と、前記露出値補正手段で補正された露出値となるように、絞りまたは露出時間の少なくともいずれかを制御する露出制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、前記測光値の中の最大値が前記第２の露出値よりも小さいときは、前記補正された露出値が前記第１の露出値よりも小さくなり、前記最大値が前記第１の露出値よりも大きいときは、前記補正された露出値が前記第１の露出値よりも大きくなるように、前記補正値が前記差分量の値に対応づけられていることが好ましい。さらに、前記所定の値は、前記第１の露出値で撮像を行ったときに、前記第２の露出値が撮像画像の階調を再現可能な上限の値となるように、設定されていることが好ましい。

また、算出される前記第１の露出値の値ごとに、それぞれ前記第１の露出値を過補正しない前記補正値の上限値を予め対応づけて前記補正値記憶手段に記憶させておき、前記露出値補正手段は、前記第１の露出値を算出したときに得られた前記補正値が、前記第１の露出値に対応する前記上限値を超えるときは、この上限値を用いて前記第１の露出値を補正することが好ましい。また、算出される前記第１の露出値の値ごとに、それぞれ前記第１の露出値を過補正しない前記補正値の下限値を予め対応づけて前記補正値記憶手段に記憶させておき、前記露出値補正手段は、前記第１の露出値を算出したときに得られた前記補正値が、前記第１の露出値に対応する前記下限値を下回るときは、この下限値を用いて前記第１の露出値を補正することが好ましい。さらに、通常撮影モード、ユーザが手動で露出値を設定する手動撮影モード、特定の条件下での撮影または特定の被写体の撮影を行う特定撮影モードを含む複数の撮影モードを有し、前記露出値補正手段は、前記撮影モードが少なくとも前記手動撮影モードまたは前記特定撮影モードに切り替えられているときは、前記第１の露出値の補正を行わないことが好ましい。

また、本発明は、撮像画面を複数のエリアに分割してエリア毎の輝度を測光し、前記エリア毎の測光値に重み付けを行って第１の露出値を算出して、前記第１の露出値よりも所定の値だけ大きい第２の露出値と、前記エリア毎の測光値の中の最大値との差分量を求めるとともに、前記差分量の値ごとにそれぞれ補正値を予め対応づけておき、求められた前記差分量に対応する前記補正値で前記第１の露出値を補正するとともに、補正された露出値となるように、絞りまたは露出時間の少なくともいずれかを制御することを特徴とする。

また、算出される前記第１の露出値の値ごとに、それぞれ前記第１の露出値を過補正しない前記補正値の上限値を予め対応づけておき、前記第１の露出値を算出したときに得られた前記補正値が、前記第１の露出値に対応する前記上限値を超えるときは、この上限値を用いて前記第１の露出値を補正することが好ましい。また、算出される前記第１の露出値の値ごとに、それぞれ前記第１の露出値を過補正しない前記補正値の下限値を予め対応づけておき、前記第１の露出値を算出したときに得られた前記補正値が、前記第１の露出値に対応する前記下限値を下回るときは、この下限値を用いて前記第１の露出値を補正することが好ましい。さらに、通常撮影モード、ユーザが手動で露出値を設定する手動撮影モード、特定の条件下での撮影または特定の被写体の撮影を行う特定撮影モードを含む複数の撮影モードを有し、前記撮影モードが、少なくとも前記手動撮影モードまたは前記特定撮影モードに切り替えられているときは、前記第１露出値の補正を行わないことが好ましい。

本発明の撮像装置及びその露出制御方法は、撮像画面を複数のエリアに分割してエリア毎の輝度を測光し、前記エリア毎の測光値に重み付けを行って第１の露出値を算出して、前記第１の露出値よりも所定の値だけ大きい第２の露出値と、前記エリア毎の測光値の中の最大値との差分量を求めるとともに、前記差分量の値ごとにそれぞれ補正値を予め対応づけておき、求められた前記差分量に対応する前記補正値で前記第１の露出値を補正するとともに、補正された露出値となるように、絞りまたは露出時間の少なくともいずれかを制御するようにしたので、適正な露出値を算出するために複雑な演算を行う必要がなくなり、ＡＥ調整時間を短縮することができる。

また、前記第１の露出値を求める際に、分割測光方式による重み付けがなされているため、撮影者が撮影画面に占める所望の被写体の割合を意図的に大きくした場合でも適正な露出を得ることができる。また、測光値の最大値を用いて補正値を求めるようにしているため、画角の違いにより露出が変わる画角依存性を低減させることができる。さらに、第１の露出値より所定の値だけ大きい第２の露出値を算出し、この第２の露出値と測光値の最大値との差分量に応じて第１の露出値を補正しているので、特に被写体中に太陽等の高輝度のものがあっても、アンダー露出になるのを抑えることができる。

図１及び図２は、本発明を実施したデジタルカメラ１０の正面斜視図、及び背面斜視図を示したものである。デジタルカメラ１０の正面には、矢印方向にスライド操作自在なレンズバリア１２が設けられている。このレンズバリア１２を図１に示す開放位置にスライドさせることにより、撮像レンズ１３、ストロボ発光部１４が露呈して撮影可能な状態となる。

撮像レンズ１３の背後には、ＣＣＤ３６（図３参照）が配置されている。ＣＣＤ３６からの撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器４０（図３参照）によりデジタルの画像データに変換される。この画像データは、デジタルカメラ１０の背面に設けられた液晶表示器（ＬＣＤ）１５で、いわゆるスルー画像として表示される。また、デジタルカメラ１０には，光学ファインダを構成するファインダ対物窓１６およびファインダ接眼窓１７が設けられており、これらを通して被写体画像のフレーミングが行われる。

デジタルカメラ１０の上面には、レリーズボタン１９が設けられている。このレリーズボタン１９は、２段階押しのスイッチとなっており、ＬＣＤ１５または光学ファインダによるフレーミングの後にレリーズボタン１９を軽く押圧（半押し）すると、自動露光（ＡＥ）調整（または制御）、自動焦点（ＡＦ）調整（または制御）などの各種撮影準備処理が施される。

撮影準備処理が施された撮像信号は、レリーズボタン１９を離すまでデータロックされる。そして、この状態でレリーズボタン１９をもう１度強く押圧（全押し）すると、撮影準備処理が施された１画面分の撮像信号が画像データに変換され、各種画像処理及び圧縮処理を施した後に、メモリカードスロット２１に着脱自在に装填されるメモリカード２２などの記憶媒体に保存される。

デジタルカメラ１０の背面には、ＬＣＤ１５のほかに、電源のオン／オフ切替えを行う電源ボタン２４、撮像レンズ１３のズームレンズをワイド側、テレ側に変倍するズーム操作ボタン２５、各種モードを選択するモード切替えスイッチ２６、およびＬＣＤ１５に表示されるメニュー画面内でカーソルを移動させる十字キーなどの操作キー２７が設けられている。

モード切替スイッチ２６によって選択される動作モードとしては、例えば、静止画撮影を行う撮影モード、撮影した静止画像をＬＣＤ１５に表示する再生モード、および各種設定を行うセットアップモードなどがある。これら各動作モードは、モード切替えスイッチ２６をスライド操作させることで、切替可能である。

デジタルカメラ１０の撮影モードとしては、通常の撮影モードであるオートモードや、ＡＥやＡＦを行わずに撮影者が露出や焦点の調整をマニュアルで行うマニュアルモードの他に、風景、スポーツ、夜景などの特定のシーンを専用に撮影するシーンポジションモード等がある。これら各撮影モードは、ＬＣＤ１５に撮影モード選択メニュー（図示せず）を表示させ、操作キー２７を用いて、この撮影モード選択メニュー（図示せず）内から所望の撮影モードを撮影者に選択させることで切替可能である。ここで、撮影モード選択メニュー（図示せず）を表示させる代わりに、例えば、撮影モード切替スイッチを設けてもよい。

デジタルカメラ１０の電気的構成を示す図３において、撮像レンズ１３および絞り３０には、レンズモータ３１及びアイリスモータ３２が接続されている。これらのモータ３１、３２は、ＣＰＵ３３に接続されたモータドライバ３４、３５を介して駆動制御され、レリーズボタン１９の半押しにより撮影準備処理を行う。

レンズモータ３１は、ズーム操作ボタン２５の操作に連動して、撮像レンズ１３のズームレンズをワイド側、あるいはテレ側に移動させ、撮像レンズ１３のズーミングを行う。また、フォーカスレンズを移動させ、撮影条件が最適となるように撮像レンズ１３の焦点調整を行う。アイリスモータ３２は、絞り３０を動作させ、撮像レンズ１３の露光調整を行う。

撮像レンズ１３の背後には、撮像レンズ１３を透過した被写体光が撮像されるＣＣＤ３６が配置されている。ＣＣＤ３６には、ＣＰＵ３３によって制御されるタイミングジェネレータ（ＴＧ）３７が接続され、このＴＧ３７から入力されるタイミング信号（クロックパルス）により、電子シャッタのシャッタ速度が決定される。

ＣＣＤ３６から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）３８に入力され、ＣＣＤ３６の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ、Ｇ、Ｂの画像データとして出力される。ＣＤＳ３８から出力された画像データは、増幅器（ＡＭＰ）３９で増幅され、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４０でデジタルな画像データに変換される。

画像入力コントローラ４１は、バス４２を介してＣＰＵ３３に接続され、ＣＰＵ３３の制御命令に応じてＣＣＤ３６、ＣＤＳ３８、ＡＭＰ３９、およびＡ／Ｄ変換器４０を制御する。Ａ／Ｄ変換器４０から出力された画像データは、ＬＣＤドライバ４３を介してＬＣＤ１５に表示されるとともに、ＳＤＲＡＭ４４に格納される。

画像信号処理回路４５は、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理を画像データに施す。画像信号処理回路４５で各種処理を施された画像データは、ＹＣ変換処理回路４６により輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに変換される。圧縮伸長処理回路４７は、この変換された画像データに対して、所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す。圧縮された画像データは、メディアコントローラ４８を経由してメモリカード２２に記録される。

ＣＰＵ３３には、前述のレリーズボタン１９、モード切替スイッチ２６、操作キー２７の他に、ＥＥＰＲＯＭ４９が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ４９には、各種制御用のプログラムや設定情報などが記録されている。また、詳しくは後述するが、このＥＥＰＲＯＭ４９には、適正露出値を算出するための演算式や関数式等が記録されている。ＣＰＵ３３は、これらの情報をＥＥＰＲＯＭ４９から作業用メモリであるＳＤＲＡＭ４４に読み出して、各種処理を実行する。

バス４２には、ホワイトバランス補正が撮影に適切か否かを検出するためのＡＷＢ検出回路５０と、撮影レンズ１３の焦点が撮影に適切か否かを検出するためのＡＦ検出回路５１と、適正露出値、すなわちＣＣＤ３６の電子シャッタのシャッタ速度、撮影感度、および絞り３０の絞り値が撮影に適切か否かを検出するためのＡＥ検出回路５２とが接続されている。各検出回路５０〜５２は、レリーズボタン１９の半押し時に、バス４２を介してＣＰＵ３３に検出結果を逐次送信する。ＣＰＵ３３は、各検出回路５０〜５２から送信される検出結果に基づいて、撮像レンズ１３、絞り３０、及びＣＣＤ３６の動作を制御する。

ＡＷＢ検出回路５０は、レリーズボタン１９の半押しでＳＤＲＡＭ４４に格納された画像データに対して、ＲＧＢの各色毎に積分処理を施す。ＣＰＵ３３は、この積分処理された画像データを解析し、被写体を照明する照明光源（昼光、蛍光灯、タングステン光源など）を特定して、特定した光源に対応したＲＧＢ各色のホワイトバランス補正値（ＷＢ補正値）を算出する。ＡＦ検出回路５１は、レリーズボタン１９の半押しで、ＣＣＤ３６から出力され、Ａ／Ｄ変換器４０でデジタル化された画像データに基づいて、撮影レンズ１３のフォーカスレンズの焦点調整が撮影に最適となるＡＦ検出値を検出する。ＣＰＵ３３は、このＡＦ検出値に基づいてレンズモータ３１を駆動して、撮影レンズ１３のフォーカスレンズを最適な位置に移動させる。ＡＥ検出回路５２は、本発明に関わるものであり、詳しくは後述するが、レリーズボタン１９の半押しで、ＡＥ調整時に必要となるＲ、Ｇ、Ｂ信号の輝度成分の色別の積算値を検出する。

本実施例では、適正露出値を求めるにあたって、前記特許文献１及び前記特許文献２に記載されているような複雑な演算を行うことなく、最初に、周知の分割測光方式に基づく重み付けを行って仮露出値を求める。次いで、詳しくは後述するが、この仮露出値から、撮影画像（撮像画像）が白とびしない露出値のしきい値（上限値）を算出し、このしきい値と分割測光された測光値の最大値（以下、単に最大測光値という）との差分を算出する。そして、最大測光値がしきい値を上回っているか、或いは下回っているかに応じて、仮露出値に補正を行うことで、適正露出値を求める。以下、この適正露出値を求める方法について、具体的に説明する。

ＡＥ検出回路５２は、レリーズボタン１９の半押しで、撮影画面（被写体画像）５５を、例えば図４に示すように、８×８＝６４個のエリアに分割する。そして、ＡＥ検出回路５２は、ＳＤＲＡＭ４４に格納された画像データに基づき、各エリア毎にＲ、Ｇ、Ｂ信号の輝度成分を色別に積算して、その積算値と、その時の絞り３０の絞り値、電子シャッタのシャッタ速度とから、標準の撮影感度時の各エリアの測光値（Ｌｖ）を算出して、ＳＤＲＡＭ４４に格納する。ここで、図４は、エリアごとの測光値の算出例を示したものであり、当然のことながら、エリアの分割数及び各エリアの測光値は、図４に記載のものに限定されるものではない。また、各エリアが円、楕円、矩形、半月形状等の任意の形状になるように分割してもよい。さらに、測光値を算出する方法として、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の輝度成分を色別に積算処理する代わりに、ＹＣ変換処理回路４６により変換された画像データの輝度信号Ｙを積算処理してもよい。

ＣＰＵ３３は、ＳＤＲＡＭ４４に格納された各エリアの測光値に重み付けを行って、適正露出値を算出する。この重み付けは、図５に示すように、各エリア毎の加重係数を定めた重み付けパターン５６に従って行われる。なお、この重み付けパターン情報は、予めＳＤＲＡＭ４４等に格納されている。重み付けパターン５６は、上述のオートモードが選択されているときのパターン例を示したものであり、このパターンの情報は、予めＳＤＲＡＭ４４等に格納されている。なお、ＳＤＲＡＭ４４に格納されている重み付けパターンは、これ一つに限定されるものではなく、夜景撮影時やスポーツ撮影時専用の重み付けパターン情報もＳＤＲＡＭ４４に格納されている。従って、夜景、スポーツ、風景などの各種撮影に対応した重み付けを行うことができる。

ＣＰＵ３３は、ＳＤＲＡＭ４４に格納された各エリアの測光値Ｌｖ_i（ｉ＝０〜６３）、及び重み付けパターン５６の加重係数Ｗ_i（ｉ＝０〜６３）を、予めＥＥＰＲＯＭ４９に記憶されている下記の仮露出値算出式に代入して、
仮露出値（Ｅｖ）＝Ｌｏｇ₂［（Σ（Ｗ_i×２^Lvi）／ΣＷ_i］
（ｉ＝０〜６３）
標準の撮影感度における仮露出値を算出する。なお、本実施例では、算出された仮露出値を１４．０Ｅｖとして説明を行う。また、仮露出値を算出する演算式は、上記の式に限定されるものではなく、必要に応じて任意の演算式を用いてもよい。

ここで、一般にデジタルカメラでは、重み付けして算出された露出値で撮像を行ったときに、実際の露出量が約＋２．０Ｅｖ程度大きくても階調再現は可能であるが、＋２．０Ｅｖ以上になると、白とびが発生して画像データが取得できなくなってしまう。そのため、撮影画像の白とびの発生を防ぐため、若干アンダー露出になるように、ＣＣＤ３６の電子シャッタのシャッタ速度、撮影感度、および絞り３０が調整されている場合が多いので、仮の露出値で撮像を行うと、撮影画像が暗くなってしまうおそれがある。また、被写体の中に太陽や月（夜景撮影時）などがあると、その明るさに引っ張られてしまうため、重み付けを行ったとしてもアンダー露出になってしまうおそれがある。

そこで、本実施例では、この仮露出値よりも＋２．０Ｅｖ高い値をしきい値（Ｅｖ）とする。そして、上述の最大測光値がしきい値を超えているか或いは下回っているかを判定して、例えば、最大測光値がしきい値を下回っている場合は、露出量が増えるように仮露出値を露出補正し、最大測光値がしきい値を超えている場合は、露出量が減るように仮露出値を露出補正する。つまり、しきい値を基準として仮露出値（Ｅｖ）を補正する。これにより、特に、最大測光値がしきい値を下回っている場合は、露出量が増えるように露出補正がなされるため、アンダー露出を改善させることができる。従って、ＣＰＵ３３は、図６に示すように、仮露出値を１４Ｅｖ（図中Ａ点）と算出するのと同時に、この１４．０Ｅｖに＋２．０Ｅｖを加算した１６．０Ｅｖ（図中Ａ’点）をしきい値として算出する。なお、本実施例では、仮算出値よりも＋２．０Ｅｖだけ高い値をしきい値としたが、階調再現が可能な上限の値であれば、任意の値を用いてよい。

ＣＰＵ３３は、しきい値を算出したら、このしきい値１６．０Ｅｖと最大測光値１５．０Ｅｖ（図４中斜線で表示）との差分量を算出する。しきい値を基準とした差分量は下記式、
差分量（Ｅｖ）＝１５．０Ｅｖ−１６．０Ｅｖ＝−１．０Ｅｖ
より求められる。この場合は、最大測光値がしきい値よりも１．０Ｅｖ小さいため、撮影画像がアンダー露出にならないように、仮露出値を補正する。また、例えば、逆に最大測光値がしきい値よりも１．０Ｅｖ大きくなった場合には、撮影画像がオーバー露出にならないように、仮露出値を補正する。

ＣＰＵ３３は、差分量が算出されたら、この差分量を元に、例えば図７に示すような差分量と露出補正量とを対応させた補正量算出用メンバーシップ関数を用いて露出補正量を算出する。この補正量算出用メンバーシップ関数は、差分量に応じて仮露出値を適正露出値に補正できるように、予め実験などから求められたものであり、この関数の関数データ（関数式）は、上述のＥＥＰＲＯＭ４９に格納されている。そして、本実施例では、この補正量算出用メンバーシップ関数に基づき、差分量−１．０Ｅｖ（図中Ｂ点）から露出補正量−０．６Ｅｖ（図中Ｂ’点）が算出される。なお、露出補正量は、図７に記載されたメンバーシップ関数を用いる以外に、例えば、差分量と露出補正量とを関連付けた演算式やデータテーブル等を用いて算出するようにしてもよい。

露出補正量が算出されたら、ＣＰＵ３３は、仮露出値１４．０ＥＶに露出補正値−０．６Ｅｖを加算する。その結果、適正露出値（Ｅｖ）は、
１４．０Ｅｖ−０．６Ｅｖ＝１３．６Ｅｖ
となる。そのため、例えば、絞り値（Ａｖ値）が３．０で固定されている場合（撮影感度も同様に標準で固定）には、シャッタースピード（Ｔｖ）は、
１３．４Ｅｖ−３．０Ａｖ＝１０．４Ｔｖ
となり、補正前の１１．０Ｔｖ（＝１４．０Ｅｖ−３．０Ａｖ）よりもシャッタースピードは遅くなる。ＣＰＵ３３は、この結果に基づき、ＴＧ３７を制御してＣＣＤ３６の電子シャッタのシャッタ速度を制御する。また、絞り値や撮影感度を固定しない場合には、ＣＰＵ３３は、算出された適正露出値に合わせて、ＣＣＤ３６の電子シャッタのシャッタ速度、撮影感度、及び絞り３０の調整を行う。その結果、露出量が増えるため明るい撮影画像が得られる。

次に、上記構成による本発明のデジタルカメラ１０のＡＥ調整の手順について、図８及び図９のフローチャートを参照して説明する。まず、モード切替スイッチ２６により撮影モード（本説明ではオートモード）が選択されると、撮像レンズ１３、絞り３０を介して入射した被写体光がＣＣＤ３６により光電変換され、ＣＤＳ３８でサンプリングされてＲＧＢデータとしてＡＭＰ３９に出力される（図３参照）。

ＣＤＳ３８から出力された画像データは、ＡＭＰ３９で増幅され、Ａ／Ｄ変換器４０でデジタルデータに変換される。デジタル変換された画像データは、画像入力コントローラ４１を介してＳＤＲＡＭ４４に格納され、ＬＣＤ１５にスルー画像として表示される。次いで、撮影者によって、レリーズボタン１９が半押しされると、ＡＥ検出回路５２及びＣＰＵ３３により図８に示すＡＥ調整が開始される。

ＡＥ検出回路５２は、撮影画面５５を、例えば図４に示すように、８×８＝６４個のエリアに分割する。そして、ＡＥ検出回路５２は、ＳＤＲＡＭ４４に格納された画像データに基づき、各エリア毎にＲ、Ｇ、Ｂ信号の輝度成分を色別に積算するとともに、その積算値を元に、各エリア毎の測光値を算出して、ＳＤＲＡＭ４４に格納する。ＣＰＵ３３は、ＳＤＲＡＭ４４に格納された各エリアの測光値と、同じくＳＤＲＡＭ４４に予め格納されている重み付けパターン５６の加重係数とを、ＥＥＰＲＯＭ４９に記憶されている上述の仮露出値算出式に代入して、重み付けされた仮露出値を算出する。

仮露出値が算出されたら、ＣＰＵ３３は、図９に示すように、この仮露出値の露出補正を開始する。最初にＣＰＵ３３は、算出された仮露出値に＋２．０Ｅｖを加えたしきい値を算出し、このしきい値と最大測光値との差分量を算出する。次いで、ＣＰＵ３３は、算出された差分量を元に、ＥＥＰＲＯＭ４９に格納されている補正量算出用メンバーシップ関数を用いて露出補正量を算出する。

図８に示すように、露出補正量が算出されたら、ＣＰＵ３３は、補正量算出結果に基づき、仮露出値に露出補正を行って適正露出値を算出する。そして、ＣＰＵ３３は、算出された適正露出値に合わせて、ＣＣＤ３６の電子シャッタのシャッタ速度、及び絞り３０等の調整を行う。この適正露出値は、分割測光方式による重み付けがなされているため、撮影者が撮影画面に占める所望の被写体の割合を意図的に大きくした場合でも適正な露出を得ることができる。また、最大測光値を用いて露出補正量を算出しているため、画角の違いにより露出が変わる画角依存性を低減させることができる。さらに、仮露出値からしきい値を算出し、最大測光値としきい値との差分量に応じて仮露出値を補正しているので、特に被写体中に太陽等の高輝度のものがあっても、アンダー露出になるのを抑えることができる。また、特許文献１及び特許文献２に記載されているデジタルカメラと異なり、適正露出値の算出に複雑な演算を必要としないので、ＡＥ調整時間を短縮することができる。

なお、本実施例では、最大測光値としきい値との差分量を算出して、この算出結果を元に、図７に示したメンバーシップ関数を用いて、露出補正量を算出するようにしているが、例えば、差分量が正数（プラス）になるときは、撮影画像が暗くなるように露出補正される。この際に、重み付けして算出された仮露出値が大きい場合には、暗くなるように露出補正を行うと、過補正されて適正な露出にならない可能性がある。そこで、以下に、過補正を防止できるようにした本発明の第２の実施例についての説明を行う。

この第２の実施例のデジタルカメラは、露出補正量を算出する方法が異なる以外は、基本的には、本発明の第１の実施例のデジタルカメラ１０と同じである。そのため、以下の説明では、第１の実施例のデジタルカメラ１０を用いて説明を行い、露出補正量を算出する以外のことについては、説明を省略する。

この第２の実施例では、被写体の輝度、つまり、重み付けを行って算出した仮露出値の大きさに応じて、露出補正を行う際の補正量を可変させることで過補正を防ぐ。そのため、例えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、仮露出値と、露出補正量の補正上限値α（Ｅｖ）、補正下限値β（Ｅｖ）とをそれぞれ対応させた補正上限値及び補正下限値算出用メンバーシップ関数を予めＥＥＰＲＯＭ４９に格納させておく。

（ａ）に示すように、本実施例では、補正上限値αは、仮露出値の大きさがＣ（Ｅｖ）を超えるまでは、Ｌ（Ｅｖ）で一定となり、Ｃ（Ｅｖ）からＤ（Ｅｖ）［Ｄ＞Ｃ］の範囲で線形的に減少し、Ｄ（Ｅｖ）を超えたら０（Ｅｖ）になる。また、（ｂ）に示すように、補正下限値βは、仮露出値の大きさがＥ（Ｅｖ）以下では、０（Ｅｖ）で一定となり、Ｅ（Ｅｖ）からＦ（Ｅｖ）［Ｆ＞Ｅ］の範囲で線形的に増加し、Ｆ（Ｅｖ）を超えたらＭ（Ｅｖ）で一定になる。ここで、Ｌ、Ｃ、Ｄ及びＭ、Ｅ、Ｆは、最適な撮影画像が得られるように予め実験などによって求められた値である。これら各パラメータは、図１１に示すように、ＳＤＲＡＭ４４内に格納されている上限値設定テーブル６０、下限値設定テーブル６１に記憶されている。なお、補正上限値α及び補正下限値βは、図１０に記載されたメンバーシップ関数を用いる以外に、例えば、任意の演算式やデータテーブル等を用いて算出するようにしてもよい。

ＣＰＵ３３は、露出補正時に、各設定テーブル６０，６１から各パラメータを読み出して、図１０（ａ），（ｂ）に示した補正上限値及び補正下限値算出用メンバーシップ関数を作成する。そして、算出された仮露出値を元に、補正上限値α、補正下限値βをそれぞれ決定する。次いで、ＣＰＵ３３は、決定した補正上下限値α，βを元に、図１２に示すような補正量算出用メンバーシップ関数を作成する。この露出補正用メンバーシップ関数の露出補正量には、それぞれ補正上限値α、補正下限値βが定められているので、仮露出値に、この補正上限値α以上、または補正下限値β以下の補正が行われることが無くなる。例えば、仮露出値がＤ（Ｅｖ）以上の場合には、露出補正の上限値αが０Ｅｖになるため、差分量が正数になっても、撮影画像が暗くなるような露出補正は行われない。また、逆に、仮露出値がＥ（Ｅｖ）以下の場合には、露出補正の下限値βが０Ｅｖになるため、差分量が負数になっても、撮影画像が明るくなるような露出補正は行われない。その結果、必要のない露出補正（過補正）が行われることを防止できる。

また、本実施例のデジタルカメラ１０は、上述したように、オートモードやマニュアルモード、シーンポジションモードなどの複数の撮影モードを有しているが、この中で、マニュアルモードは、撮影者が自分で所望の適正露出値を設定して撮影を行うため、露出補正を行ってしまうと、撮影者の意図した露出にならないおそれがある。また、シーンポジションモードは、風景、夜景、スポーツ等の特定の撮影条件下または特定のシーン専用の撮影モードであるため、それぞれの適正露出値は既に決められている場合が多い。そのため、シーンポジションモード時には、露出補正を行う必要はない。

そこで、以下に、マニュアルモードやシーンポジションモード等の特定の撮影モードで、露出補正を実行しないようにした本発明の第３の実施例について説明する。この第３の実施例のデジタルカメラも、本発明の第１の実施例のデジタルカメラ１０と同じ構成であり、以下の説明では、第１の実施例のデジタルカメラ１０を用いて説明する。

上述したように、デジタルカメラ１０では、ＬＣＤ１５に撮影モード選択メニュー（図示せず）を表示させるとともに、操作キー２７（図３参照）を用いて、この撮影モード選択メニュー（図示せず）内から所望の撮影モードを選択することで、各撮影モードの切り替えが行われる。従って、図１３に示すように、分割測光値が算出され、次いで、重み付けされた仮露出値が算出されたときに、撮影モードがオートモードになっている場合には、ＣＰＵ３３は、上述の手順（図９参照）に従って露出補正を行い、撮影モードがマニュアルモードまたはシーンポジションモードになっている場合には、仮露出値に露出補正を行わずに、撮影者が設定した露出値、または、予め設定された露出値に合わせて、ＣＣＤ３６の電子シャッタのシャッタ速度や絞り３０等の調整を行う。その結果、撮影者の意図した露出値に補正が加えられてしまうのを防止できる。なお、露出補正を行わない撮影モードは、マニュアルモード及びシーンポジションモードに限定されるものではなく、露出値を撮影者が設定するモードや、または露出値が予め設定されているモードが含まれる。

また、マニュアルモードまたはシーンポジションモードが選択されたときは、図１３に示したようなフローチャートに従って仮露出値を算出せずに、そのまま撮影者が設定した露出値、または、予め設定された露出値に合わせて、ＣＣＤ３６の電子シャッタのシャッタ速度や絞り３０等の調整を行うようにしてもよい。

なお、本実施形態では、ＣＣＤ３６を備えたデジタルカメラを例に挙げて説明を行ったが、本発明は、デジタルカメラに限定されるものではなく、ＡＥ調整機能を備えたデジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、写真カメラ等の各種撮像装置に適用することができる。また、分割測光する測光手段としては、ＣＣＤに限定されるものではなく、特に、写真カメラに本発明を適用する場合には、測光センサを用いてもよい。

本発明を実施したデジタルカメラの正面斜視図である。デジタルカメラの背面斜視図である。デジタルカメラの電気的構成を示した説明図である。デジタルカメラの分割測光方式によるエリアごとの測光値の算出例を示した説明図である。デジタルカメラの重み付けパターンの各加重係数の登録例を示した説明図である。しきい値を算出する手順を説明するための説明図である。露出補正量算出用のメンバーシップ関数を示した説明図である。デジタルカメラのＡＥ調整の手順を説明するためのフローチャートである。ＡＥ調整中の露出補正量算出の手順を説明するためのフローチャートである。（ａ）は露出補正量の上限値算出用、（ｂ）は露出補正量の下限値算出用のメンバーシップ関数を示した説明図である。補正上限値及び補正下限値算出用メンバーシップ関数のパラメータ登録用のテーブルの例を示した説明図である。補正量の上限値及び下限値を定めた露出補正量算出用のメンバーシップ関数を示した説明図である。特定の撮影モードで、露出補正を実行しないようにしたＡＥ調整の手順を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０デジタルカメラ
１３撮影レンズ
１９レリーズボタン
３０絞り
３３ＣＰＵ
３６ＣＣＤ
４４ＳＤＲＡＭ
４９ＥＥＰＲＯＭ
５２ＡＥ検出回路

Claims

撮像画面を複数のエリアに分割して、エリア毎の輝度を測光する分割測光手段と、
前記エリア毎の測光値に重み付けを行って第１の露出値を算出する露出値算出手段と、前記第１の露出値よりも所定の値だけ大きい第２の露出値と、前記エリア毎の測光値の中の最大値との差分量を求める差分量検出手段と、
この差分量検出手段で求められる差分量の値ごとにそれぞれ補正値を対応づけて記憶させた補正値記憶手段と、
前記差分量検出手段で得た差分量に対応して、前記補正値記憶手段から得られた前記補正値で前記第１の露出値を補正する露出値補正手段と、
前記露出値補正手段で補正された露出値となるように、絞りまたは露出時間の少なくともいずれかを制御する露出制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
前記測光値の中の最大値が前記第２の露出値よりも小さいときは、前記補正された露出値が前記第１の露出値よりも小さくなり、前記最大値が前記第１の露出値よりも大きいときは、前記補正された露出値が前記第１の露出値よりも大きくなるように、前記補正値が前記差分量の値に対応づけられていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記所定の値は、前記第１の露出値で撮像を行ったときに、前記第２の露出値が撮像画像の階調を再現可能な上限の値となるように、設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。
算出される前記第１の露出値の値ごとに、それぞれ前記第１の露出値を過補正しない前記補正値の上限値を予め対応づけて前記補正値記憶手段に記憶させておき、
前記露出値補正手段は、前記第１の露出値を算出したときに得られた前記補正値が、前記第１の露出値に対応する前記上限値を超えるときは、この上限値を用いて前記第１の露出値を補正することを特徴とする請求項１ないし３記載の撮像装置。
算出される前記第１の露出値の値ごとに、それぞれ前記第１の露出値を過補正しない前記補正値の下限値を予め対応づけて前記補正値記憶手段に記憶させておき、
前記露出値補正手段は、前記第１の露出値を算出したときに得られた前記補正値が、前記第１の露出値に対応する前記下限値を下回るときは、この下限値を用いて前記第１の露出値を補正することを特徴とする請求項１ないし４記載の撮像装置。
通常撮影モード、ユーザが手動で露出値を設定する手動撮影モード、特定の条件下での撮影または特定の被写体の撮影を行う特定撮影モードを含む複数の撮影モードを有し、
前記露出値補正手段は、前記撮影モードが少なくとも前記手動撮影モードまたは前記特定撮影モードに切り替えられているときは、前記第１の露出値の補正を行わないことを特徴とする請求項１ないし５記載の撮像装置。
撮像画面を複数のエリアに分割してエリア毎の輝度を測光し、前記エリア毎の測光値に重み付けを行って第１の露出値を算出して、
前記第１の露出値よりも所定の値だけ大きい第２の露出値と、前記エリア毎の測光値の中の最大値との差分量を求めるとともに、
前記差分量の値ごとにそれぞれ補正値を予め対応づけておき、
求められた前記差分量に対応する前記補正値で前記第１の露出値を補正するとともに、補正された露出値となるように、絞りまたは露出時間の少なくともいずれかを制御することを特徴とする撮像装置の露出制御方法。
前記測光値の中の最大値が前記第２の露出値よりも小さいときは、前記補正された露出値が前記第１の露出値よりも小さくなり、前記最大値が前記第１の露出値よりも大きいときは、前記補正された露出値が前記第１の露出値よりも大きくなるように、前記補正値が前記差分量の値に対応づけられていることを特徴とする請求項７記載の撮像装置の露出制御方法。
前記所定の値は、前記第１の露出値で撮像を行ったときに、前記第２の露出値が撮像画像の階調を再現可能な上限の値となるように、設定されていることを特徴とする請求項７または８記載の撮像装置の露出制御方法。
算出される前記第１の露出値の値ごとに、それぞれ前記第１の露出値を過補正しない前記補正値の上限値を予め対応づけておき、
前記第１の露出値を算出したときに得られた前記補正値が、前記第１の露出値に対応する前記上限値を超えるときは、この上限値を用いて前記第１の露出値を補正することを特徴とする請求項７ないし９記載の撮像装置の露出制御方法。
算出される前記第１の露出値の値ごとに、それぞれ前記第１の露出値を過補正しない前記補正値の下限値を予め対応づけておき、
前記第１の露出値を算出したときに得られた前記補正値が、前記第１の露出値に対応する前記下限値を下回るときは、この下限値を用いて前記第１の露出値を補正することを特徴とする請求項７ないし１０記載の撮像装置の露出制御方法。
通常撮影モード、ユーザが手動で露出値を設定する手動撮影モード、特定の条件下での撮影または特定の被写体の撮影を行う特定撮影モードを含む複数の撮影モードを有し、前記撮影モードが、少なくとも前記手動撮影モードまたは前記特定撮影モードに切り替えられているときは、前記第１露出値の補正を行わないことを特徴とする請求項７ないし１１記載の撮像装置の露出制御方法。