JP2008160190A - 撮像装置、およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】明るいシーンであっても、広ダイナミックレンジ撮影を行うことができる撮像装置を提供する。
【解決手段】ＮＤフィルタ８１と、ＮＤフィルタを撮影光路中に挿入するか撮影光路中から退避するかを制御するＮＤフィルタドライバ８２を備える。ダイナミックレンジを４００％拡大するために、適正露出値より２ＥＶ露出アンダーに補正して撮影を行う。このときデジタルカメラ１０の最速シャッタースピード及び最大絞りの制御限界に達して２ＥＶ露出アンダーの設定が不可能な場合には、ＮＤフィルタドライバ８２は、撮影光路中にＮＤフィルタ８１を挿入してＣＣＤ４３の受光量を減光する。これにより、シャッタースピード及び絞りが制御限界に達して設定不可能な場合でも、広ダイナミックレンジ撮像が可能になる。
【選択図】 図３

Description

本発明は撮像装置、およびその方法に係り、特に広ダイナミックレンジで撮影する撮像装置、およびその方法に関する。

暗く撮影した画像をハイライトの寝たガンマによって持ち上げることによってダイナミックレンジ拡大を達成する方法が知られている。例えば、適正露出より２ＥＶ暗く撮影することにより、ダイナミックレンジ拡大率４００％を実現することが可能である。特許文献１には同様の方法が記載されている。
特開２００４−１２０５１１号公報

しかしながら上記のシステムにおいては、ダイナミックレンジが必要な明るいシーンがそのままでは撮影できない場合があるという欠点があった。これは、通常露出より暗く撮影する必要があるため、カメラのスペックの関係上、暗く撮影するためのシャッタースピードや絞りが設定不可能な場合が存在することが原因である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、明るいシーンであっても、広ダイナミックレンジ撮影を行うことができる撮像装置を提供する。

前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、被写体輝度を測光する測光手段と、広ダイナミックレンジ撮像モードが選択されると、ダイナミックレンジの拡大率に応じた露出補正により適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正する補正手段と、前記測光した被写体輝度に応じた適正露出又は適正露出を補正した露出になるように、シャッタースピード及び絞りを制御する露出制御手段と、ＮＤフィルタを撮像光路中に挿入するか又は撮像光路中から退避する減光制御手段とを備え、前記減光制御手段は、前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達する場合に、前記ＮＤフィルタを撮像光路中に挿入することを特徴とする。

これにより、シャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達した場合でも、ＮＤフィルタを用いて減光することにより、露出アンダーになるように適正露出を補正した露出で撮影することが可能になる。

本撮像前に前記撮像手段から得られる画像信号を複数の分割エリア毎に積算し、分割エリア毎の積算値又は積算平均値を算出する積算手段と、前記算出した積算値又は積算平均値のうちの最大値に基づいてダイナミックレンジの拡大率を算出するダイナミックレンジ算出手段とを備え、前記減光制御手段は、それぞれ透過率の異なる複数のＮＤフィルタを有し、前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞り値が制御限界に達する場合には、前記算出されたダイナミックレンジの拡大率に応じた透過率のＮＤフィルタを撮像光路中に挿入してもよい。

これにより、被写体の輝度から求めたダイナミックレンジの拡大率に応じた撮影が可能になる。

前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、被写体輝度を測光する測光手段と、広ダイナミックレンジ撮像モードが選択されると、ダイナミックレンジの拡大率に応じた露出補正により適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正する補正手段であって、前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達する場合には、前記ダイナミックレンジの拡大率が小さくなるように適正露出を補正する補正手段と、前記測光した被写体輝度に基づいて適正露出又は適正露出を補正した露出になるように、シャッタースピード及び絞りを制御する露出制御手段とを備えたことを特徴とする。

これにより、シャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達した場合にも、撮影を行うことができる。

前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記撮像手段から得られた画像信号の階調変換を行う階調変換手段を備えることが好ましい。

これにより、ダイナミックレンジの拡大率に応じた露出補正値に適した階調変換を行うことができ、ダイナミックレンジを拡大した画像を得ることができる。

前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記撮像手段から得られた画像信号を複数の分割エリア毎に積算し、分割エリア毎の積算値又は積算平均値を算出する積算手段と、前記算出した積算値又は積算平均値のうちの最大値に基づいてダイナミックレンジの拡大率を算出するダイナミックレンジ算出手段とを備え、前記階調変換手段は、前記算出されたダイナミックレンジの拡大率に応じて階調変換することが好ましい。

これにより、撮像した画像から算出されたダイナミックレンジの拡大率に応じて階調変換を行うことができ、適切にダイナミックレンジを拡大した画像を得ることができる。

前記目的を達成するために本発明に係る撮像方法は、撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像ステップと、被写体輝度を測光する測光ステップと、広ダイナミックレンジ撮像モードが選択されると、ダイナミックレンジの拡大率に応じた露出補正により適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正する補正ステップと、前記測光した被写体輝度に応じた適正露出又は適正露出を補正した露出になるように、シャッタースピード及び絞りを制御する露出制御ステップと、ＮＤフィルタを撮像光路中に挿入するか又は撮像光路中から退避する減光制御ステップとを備え、前記減光制御ステップは、前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達する場合に、前記ＮＤフィルタを撮像光路中に挿入することを特徴とする。

これにより、シャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達した場合でも、ＮＤフィルタを用いて減光することにより、露出アンダーになるように適正露出を補正した露出で撮影することが可能になる。

前記目的を達成するために本発明に係る撮像方法は、撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像ステップと、被写体輝度を測光する測光ステップと、広ダイナミックレンジ撮像モードが選択されると、ダイナミックレンジの拡大率に応じた露出補正により適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正する補正手段であって、前記露出制御ステップによるシャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達する場合には、前記ダイナミックレンジの拡大率が小さくなるように適正露出を補正する補正ステップと、前記測光した被写体輝度に基づいて適正露出又は適正露出を補正した露出になるように、シャッタースピード及び絞りを制御する露出制御ステップと、を備えたことを特徴とする。

これにより、シャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達した場合にも、撮影を行うことができる。

本発明によれば、カメラのスペックの関係上、暗く撮影するためのシャッタースピードや絞りが設定不可能な明るいシーンであっても、広ダイナミックレンジ撮影を行うことができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置の好ましい実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の撮像装置であるデジタルカメラ１０を斜め前方から見た斜視図であり、同図（Ａ）は鏡胴１２がカメラ筐体内に沈胴してレンズカバー１４が閉じている状態を示しており、同図（Ｂ）は鏡胴１２が繰り出されている状態を示している。また、図２は上記デジタルカメラ１０を斜め後方から見た斜視図である。

このデジタルカメラ１０は、静止画や動画の記録及び画像再生する機能を備えており、上面には、電源ボタン２０、シャッターボタン２２、及びモードレバー２４が設けられている。モードレバー２４は、回転させることにより、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、人物モード、風景モード及び夜景モード等の選択が可能なシーンポジション、及び動画撮像モードのうちのいずれかを設定できるようになっている。

また、モードレバー２４の中央に設けられたシャッターボタン２２は、半押し時にＯＮしてフォーカスロック、測光等の撮影準備を行わせるスイッチＳ１と、全押し時にＯＮして画像の取り込みを行わせるスイッチＳ２とを有している。

デジタルカメラ１０の背面には、図２に示すようにズームキー２６、再生ボタン２８、ピクセル数、感度等を設定するためのメニュー画面を表示させるフォトモードボタン３０、上下左右キーからなるマルチファンクションの十字キー３２、メニュー／ＯＫボタン３４、表示／戻るボタン３６及び液晶モニタ３８が設けられている。

液晶モニタ３８は、動画（スルー画）を表示して電子ビューファインダとして使用できるとともに、撮影した記録前の画像（プレビュー画像）やカメラに装填されたメモリカードから読み出した再生画像等を表示することができる。また、液晶モニタ３８は、カメラの動作モードやホワイトバランス、画像のピクセル数、感度等をマニュアル設定する際の各種のメニュー画面をメニュー／ＯＫボタン３４やフォトモードボタン３０の操作に応じて表示させ、十字キー３２及びメニュー／ＯＫボタン３４の操作に応じてマニュアル設定項目の設定が可能なグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）用の画面を表示する。

図３はデジタルカメラ１０の内部構成の一例を示すブロック図である。

同図においてＣＰＵ５０は、前述した電源ボタン２０、シャッターボタン２２、モードレバー２４、ズームキー２６、再生ボタン２８、フォトモードボタン３０、十字キー３２、メニュー／ＯＫボタン３４、及び表示／戻るボタン３６を含む操作スイッチ６４の入力が操作スイッチインターフェース６３を介して入力され、この入力に基づいてデジタルカメラ１０内の各回路を統括制御するもので、カメラ制御プログラムにしたがった処理を実行する。

このＣＰＵ５０の各回路の制御は、ＢＵＳ５１を介しておこなう。またＣＰＵ５０は、ＲＡＭ６８、ＲＯＭ６９との間で、メモリインターフェース６７を介して必要なデータの授受を行う。

このＲＯＭ６９には、カメラ制御プログラム、起動時のオープニング画像、停止時のエンディング画像、デジタルカメラ１０の操作に使用するメニュー画像等のＧＵＩ用の画像、スクリーンセイバー用の画像、処理中のプログレス表示用の画像（目盛りが変化する砂時計の画像等）、キー操作音（シャッター音等）、警告音、及びエラー音等を示す音声データ等が記録されている。

まず、電源ボタン２０が操作されると、ＣＰＵ５０はこれを検出し、カメラ内電源をＯＮにし、一定期間ＲＯＭ６９に格納されているオープニング画像を表示した後、撮影モードで撮影スタンバイ状態にする。この撮影スタンバイ状態では、ＣＰＵ５０は、モータ駆動部４２を介して沈胴式の鏡胴１２を繰り出し（図１（Ａ）参照）、通常、液晶モニタ３８に動画（スルー画）を表示させる。

ユーザ（撮影者）は、液晶モニタ３８に表示されるスルー画を見ながらフレーミングしたり、撮影したい被写体を確認したり、撮影後の画像を確認したり、撮影条件を設定したりする。

上記撮影スタンバイ状態時にシャッターボタン２２が押されると、ＣＰＵ５０はこれを検知し、フォーカス制御、測光、露出制御を行い、モータ駆動部４２を介して光学ユニット４１内のフォーカスレンズや絞りを駆動し、光学ユニット４１を介してＣＣＤ４３の受光面上に被写体像を結像させる。このとき必要であれば、充電部６１にて昇圧充電した電荷でフラッシュ６２を発光させ、撮影補助光として使用する。

ＣＣＤ４３は画面の１画素に対して１つの素子が対応している。その受光面には多数のフォトダイオード（受光素子）が二次元的に配列されており、各フォトダイオードに対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色カラーフィルタが所定の配列構造で配置されている。また、ＣＣＤ４３は、各フォトダイオードの電荷蓄積時間（シャッタースピード）を制御する電子シャッタ機能を有している。ＣＰＵ５０は、タイミングジェネレータ４４を介してＣＣＤ１６での電荷蓄積時間を制御する。尚、ＣＣＤ４３に代えてＭＯＳ型など他の方式の撮像素子を用いてもよい。

また、ＮＤフィルタ８１は所定の透過率を持つ減光フィルタであり、光学ユニット４１とＣＣＤ４３の間に挿入することにより、その透過率に応じてＣＣＤ４３の受光量を減らすことができる。ＮＤフィルタドライバ８２はＮＤフィルタ８１を駆動し、ＣＰＵ５０からの制御信号に基づいて、光学ユニット４１とＣＣＤ４３の間にＮＤフィルタ８１を挿入、又は光学ユニット４１とＣＣＤ４３の間からＮＤフィルタ８１を退避させる。

ＣＣＤ４３は、受光面に結像された被写体像をその光量に応じた量の信号電荷に変換する。このようにして変換された信号電荷は、タイミングジェネレータ４４から加えられるリードゲートパルスによってシフトレジスタに読み出され、レジスタ転送パルスによって信号電荷に応じた電圧信号として順次読み出される。

ＣＣＤ４３から出力された電圧信号は、アナログ信号処理部４５によって相関二重サンプリングや増幅等のアナログ処理が施された後、各画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号としてＡ／Ｄ変換器４６に加えられる。Ａ／Ｄ変換器４６は、アナログ信号処理部４５から順次加えられるアナログのＲ、Ｇ、Ｂ信号をそれぞれデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換する。これらのＲ、Ｇ、Ｂ信号は、一旦ＲＡＭ６８に格納される。

デジタル信号処理部４７は、上記ＲＡＭ６８に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの生データを読み出し、これらに光源種に応じたデジタルゲインをかけることでホワイトバランス調整を行うとともに、ガンマ（階調変換）処理、シャープネス処理等を行ってＲ、Ｇ、Ｂ信号を生成する。更にＹＣ信号処理して輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂ（ＹＣ信号）を生成し、再びＲＡＭ６８に格納する。

上記のようにしてＲＡＭ６８に格納されたＹＣ信号は、圧縮伸張処理回路７０によって所定のフォーマットに圧縮されたのち、外部メモリインターフェース７１を介してデジタルカメラ１０に着脱自在なメモリカード７２に記録される。

また、液晶モニタ３８にスルー画が表示されている状態で、メニュー／ＯＫボタン３４が押されると、液晶モニタ３８にメニュー画面が表示される。このメニュー画面が表示されている状態で、十字キー３２を操作して撮影条件や画像サイズ等の所望の項目を選択したり、再度、メニュー／ＯＫボタン３４を押すことで、選択項目の確定や処理の実行を指示することができる。尚、表示／戻るボタン３６は、液晶モニタ３８の表示を切り替えたり、１つ前の操作状態に戻らせる場合等に使用される。

一方、再生ボタン２８を操作して再生モードが選択されると、メモリカード７８に記録されている最終コマの画像ファイルが外部メモリインターフェース７１を介して読み出される。この読み出された画像ファイルの圧縮データは、圧縮伸張処理回路７０を介して非圧縮のＹＣ信号に伸張される。

伸張されたＹＣ信号は、ＬＣＤインターフェース６５によって表示用の信号形式に変換されて液晶モニタ３８に出力される。これにより、液晶モニタ３８にはメモリカード７２に記録されている最終コマの画像が表示される。

その後、順コマ送りスイッチ（十字キー３２の右キー）が押されると、順方向にコマ送りされ、逆コマ送りスイッチ（十字キー３２の左キー）が押されると、逆方向にコマ送りされる。そして、コマ送りされたコマ位置の画像ファイルがメモリカード７２から読み出され、上記と同様にして画像が液晶モニタ３８に再生される。

次にデジタルカメラ１０の、広ダイナミックレンジ撮像モードについて、図４を用いて説明する。本発明に係る第１の実施の形態のデジタルカメラ１０は、広ダイナミックレンジ撮像モード時にシャッタースピード及び絞り値が制御限界に達した場合に、ＮＤフィルタを撮影光路中に挿入して撮影を行う。

図４は、広ダイナミックレンジ撮像モードにおけるデジタルカメラ１０の動作を示すフローチャートである。

まず十字キー７及びメニュー／ＯＫボタン８を用いて、広ダイナミックレンジ撮像モードに設定する（ステップＳ４１）。広ダイナミックレンジ撮影モードでは、ダイナミックレンジを４００％に拡大する。

広ダイナミックレンジ撮像モードに設定されると、ＣＰＵ５０は、適正露出より２ＥＶ露出アンダーにするシャッタースピード及び絞りを算出し（ステップＳ４２）、この算出したシャッタースピード及び絞りがデジタルカメラ１０のスペックにおいて設定可能かどうかの判断を行う（ステップＳ４３）。

ここで適正露出とは被写体の明るさ（被写体輝度）に適した撮影ＥＶ値を指し、所定のプログラム線図に従い、シャッタースピード及び絞りが決定される。被写体の明るさについては、例えば、１画面を複数のエリアに分割し、分割エリアごとにＲＧＢ信号を積算し、この積算値に基づいて求めることができる。

算出したシャッタースピード及び絞りが設定可能な場合は、その算出したシャッタースピード及び絞りに設定して撮影を行う（ステップＳ４６）。

デジタルカメラ１０の最速シャッタースピード及び最小絞りに達して設定不可能な場合は、ＣＰＵ５０はＮＤフィルタドライバ８２を介して撮影光路中にＮＤフィルタ８１を挿入し（ステップＳ４４）、フィルタ挿入状態で適正なシャッタースピード及び絞りを再算出する（ステップＳ４５）。ここではＮＤフィルタの露光係数が２であり、ステップＳ４２で算出されたシャッタースピード及び絞り値に対して、２段露出オーバーに再設定し、撮影を行う（ステップＳ４６）。

撮影が行われると、ＣＣＤ４３の出力信号は、前述のように、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換及びデジタル処理が行われるが、デジタル信号処理部４７においては、ダイナミックレンジの拡大率４００％に応じた階調変換処理をおこなう（ステップＳ４７）。

このように、露出アンダーで撮影することがシャッタースピード及び絞りのスペック上では設定不可能な場合であっても、ＮＤフィルタを使用することにより、撮影が可能となる。

このデジタルカメラ１０は、絞りを開けることにより背景をぼかして撮影を行いたい場合等では、絞りを固定して撮影することができる。この場合に広ダイナミックレンジ撮像モードに設定された場合は、露出アンダーにする設定はシャッタースピードを速くすることで対応する。このときシャッタースピードが設定限界に達した場合は、ＮＤフィルタ８１を挿入してもよい。

また高速で移動する被写体を流し撮りするためにシャッタースピードを遅くして撮影したい場合等、シャッタースピードを固定して撮影することも可能である。この場合に広ダイナミックレンジ撮像モードに設定された場合は、露出アンダーにする設定は絞りを絞ることで対応する。このとき絞りが設定限界に達した場合も、ＮＤフィルタ８１を挿入してもよい。

このように、最速シャッタースピード及び最小絞りに達していない場合でも、どちらか一方が設定限界に達した場合にＮＤフィルタ８１を挿入してもよい。この場合は、撮影意図に適応した撮影が可能となる。

＜第２の実施の形態＞
本発明に係る第２の実施の形態のデジタルカメラ１０の広ダイナミックレンジ撮像モードでは、被写体輝度に応じて自動的にダイナミックレンジの拡大率を算出し、算出したダイナミックレンジの拡大率に応じた露出で撮影を行う。シャッタースピード及び絞り値が制御限界に達して設定不可能の場合には、適切なＮＤフィルタを撮影光路中に挿入して撮影を行う。

図５は、デジタルカメラ１０の内部構成の一例を示すブロック図である。図３に示したブロック図と共通する部分には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。図３に示したブロック図とは、積算平均値算出部８３、ダイナミックレンジ拡大率算出部８４を備えた点が異なっている。またフィルタドライバ８２は、回転フィルター装置を備え、複数の透過率の異なるＮＤフィルタ８１を自動で切り替えることが可能である。

図６は、本発明に係る第２の実施の形態のデジタルカメラ１０の、広ダイナミックレンジ撮像モードにおける動作を示すフローチャートである。

まず十字キー７及びメニュー／ＯＫボタン８を用いて、広ダイナミックレンジ撮像モードに設定する（ステップＳ６０１）。

広ダイナミックレンジ撮像モードに設定されると、ＣＰＵ５０は適正露出より２ＥＶアンダーの露出に設定し、積算平均値算出部８３はＣＣＤ４３から得られる信号を複数の分割エリア毎に積算し、分割エリア毎の積算平均値を算出する。ダイナミックレンジ拡大率算出部８４は、この積算平均値の最大値に基づいてダイナミックレンジの拡大率を算出する（ステップＳ６０２）。

ここで１画素当りの信号量を１４ビット処理とすると、２ＥＶアンダーで積算平均値を算出しているので、信号量の最大値は４０９６＝２^１４／４と見積もれる。よって自動ダイナミックレンジ拡大率算出式は
（数１）
拡大率（％）＝最大積算平均値／４０９６×４００
となる。

次に、算出した拡大率の判定を行う（ステップＳ６０３）。拡大率が１００％以下の場合は、プログラム線図に従って適正露出のシャッタースピード及び絞りを算出し（ステップＳ６０４）、またＮＤフィルタドライバ８２を介してＮＤフィルタ８１を撮影光路から退避させる（ステップＳ６０７）。

算出した拡大率が１００％より大きい場合は、適正露出よりも拡大率に応じて露出をアンダーにしたシャッタースピード及び絞りを算出する（ステップＳ６０５）。次にこの算出したシャッタースピード及び絞りが、デジタルカメラ１０のスペックにおいて設定可能かどうかの判断を行う（ステップＳ６０６）。

設定可能な場合は、そのシャッタースピード及び絞りの設定とし、またＮＤフィルタドライバ８２を介してＮＤフィルタ８１を撮影光路から退避させる（ステップＳ６０７）。

設定不可能な場合は、シャッタースピード及び絞りをスペックの限界に設定し（ステップＳ６０８）、このシャッタースピード及び絞りで設定されている露出と、設定すべき露出の差をＮＤフィルタ値として算出する（ステップＳ６０９）。

次に、算出されたフィルタ値のＮＤフィルタ８１を、ＮＤフィルタドライバ８２を介して撮影光路に挿入する（ステップＳ６１０）。シャッタースピード及び絞りで設定されている露出と、設定すべき露出の差が１ＥＶである場合には、露光係数１のＮＤフィルタを、差が２ＥＶの場合は露光係数２のＮＤフィルタを撮影光路中に挿入する。

これらの設定が終了後、撮影を行う（ステップＳ６１１）。第１の実施の形態と同様に、撮影後はＣＣＤ４３の出力信号に対して信号処理が行われるが、デジタル信号処理部４７においては、積算平均値の最大値から算出されたダイナミックレンジの拡大率に応じた階調変換処理をおこなう（ステップＳ６１２）。

ここでは積算平均値を用いたが、積算値の最大値からダイナミックレンジの拡大率を求めてもよい。

このように、積算平均値の最大値からダイナミックレンジの拡大率を算出し、その拡大率に応じて露出アンダーで撮影を行う。露出アンダーで撮影することがシャッタースピード及び絞りのスペック上では設定不可能な場合であっても、適切なＮＤフィルタを使用することにより、撮影が可能となる。

＜第３の実施の形態＞
本発明に係る第３の実施の形態のデジタルカメラ１０の広ダイナミックレンジ撮像モードでは、シャッタースピード及び絞り値が制御限界に達して設定不可能の場合には、ダイナミックレンジの拡大率が小さくなるように適正露出を補正して、設定可能な範囲の拡大率で広ダイナミックレンジ撮像を行う。

図７は、デジタルカメラ１０の内部構成の一例を示すブロック図である。図３に示したブロック図と共通する部分には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。図３に示したブロック図とは、ＮＤフィルタ８１及びＮＤフィルタドライバ８２を備えていない点が異なっている。

図８は、本発明に係る第３の実施の形態のデジタルカメラ１０の、広ダイナミックレンジ撮像モードにおける動作を示すフローチャートである。

まず十字キー７及びメニュー／ＯＫボタン８を用いて、広ダイナミックレンジ撮像モードに設定する（ステップＳ８０１）。広ダイナミックレンジ撮像モードでは、ダイナミックレンジを４００％に拡大する設定となる。

広ダイナミックレンジ撮像モードに設定されると、ＣＰＵ５０は、適正露出より２ＥＶ露出アンダーになるシャッタースピード及び絞りを算出し（ステップＳ８０２）、算出したシャッタースピード及び絞りがスペックにおいて設定可能かどうかの判断を行う（ステップＳ８０３）。

設定可能な場合は、その算出されたシャッタースピード及び絞りに設定して撮影を行う（ステップＳ８０９）。

デジタルカメラ１０の最速シャッタースピード及び最小絞り値に達して設定不可能な場合は、ＣＰＵ５０は適正露出より１ＥＶ露出アンダーになるシャッタースピード及び絞りを算出し（ステップＳ８０４）、算出されたシャッタースピード及び絞りが設定可能かどうかの判断を行う（ステップＳ８０５）。

ここで設定可能な場合は、拡大率２００％の広ダイナミックレンジ撮像モードの設定にして（ステップＳ８０６）、撮影を行う（ステップＳ８０９）。

さらに設定不可能な場合は、適正露出でのシャッタースピード及び絞りを算出し（ステップＳ８０７）、ダイナミックレンジの拡大を行わない通常撮像モードに設定して（ステップＳ８０８）、撮影を行う（ステップＳ８０９）。

これまでと同様に、撮影後はＣＣＤ４３の出力信号に対して信号処理が行われるが、デジタル信号処理部４７においては、決定されたモードのダイナミックレンジの拡大率に応じた階調変換処理をおこなう（ステップＳ８１０）。

このように、露出アンダーで撮影することがシャッタースピード及び絞りのスペック上では設定不可能な場合も、設定可能な範囲で広ダイナミックレンジ撮像を実現することができる。

設定不可能な場合の露出の変更は、１ＥＶずつに限らず、例えば１／３ＥＶずつ適正露出に近くなるようにシャッタースピード及び絞りを算出して、そのシャッタースピード及び絞りが設定可能かを判断してもよい。

＜第４の実施の形態＞
本発明に係る第４の実施の形態のデジタルカメラ１０の広ダイナミックレンジ撮像モードでは、シャッタースピード及び絞り値が制御限界に達した場合に、ＮＤフィルタを撮影光路中に挿入して撮影を行う。また撮影して得られた画像データから、自動的にダイナミックレンジの拡大率を算出し、算出したダイナミックレンジの拡大率に応じた信号処理を行う。

デジタルカメラ１０の内部構成は、図５に示す第２の実施の形態のブロック図と同様であり、積算平均値算出部８３、ダイナミックレンジ拡大率算出部８４を備えている。

図９は、本発明に係る第４の実施の形態のデジタルカメラ１０の、広ダイナミックレンジ撮像モードにおける動作を示すフローチャートである。

まず十字キー７及びメニュー／ＯＫボタン８を用いて、広ダイナミックレンジ撮像モードに設定する（ステップＳ９０１）。広ダイナミックレンジ撮像モードに設定されると、ＣＰＵ５０は適正露出より２ＥＶアンダーの露出に設定し、この露出に対するシャッタースピード及び絞りを算出し（ステップＳ９０２）、その算出したシャッタースピード及び絞りがカメラスペック上設定可能かどうか判断する（ステップＳ９０３）。

設定可能な場合は、その算出されたシャッタースピード及び絞りに設定して撮影を行う（ステップＳ９０６）。

デジタルカメラ１０の最速シャッタースピード及び最小絞り値に達して設定不可能な場合は、ＣＰＵ５０はＮＤフィルタドライバ８２を介して撮影光路中にＮＤフィルタ８１を挿入し（ステップＳ９０４）、フィルタ挿入状態で適正なシャッタースピード及び絞りを再算出する（ステップＳ９０５）。ここではＮＤフィルタの露光係数が２であり、ステップＳ９０２で算出されたシャッタースピード及び絞り値に対して、２段露出オーバーの設定を再算出し、その設定で撮影を行う（ステップＳ９０６）。

撮影が行われると、積算平均値算出部８３はＣＣＤ４３から得られた信号を複数の分割エリア毎に積算し、分割エリア毎の積算平均値を算出する（ステップＳ９０７）。ダイナミックレンジ拡大率算出部８４は、この積算平均値の最大値に基づいてダイナミックレンジの拡大率を算出する（ステップＳ９０８）。ダイナミックレンジの拡大率は第２の実施の形態と同様に算出できる。

最後に信号処理を行うが、デジタル信号処理部４７においては、積算平均値の最大値から算出されたダイナミックレンジの拡大率に応じた階調変換処理をおこなう（ステップＳ９０９）。

ここでは積算平均値を用いたが、積算値の最大値からダイナミックレンジの拡大率を求めてもよい。

このように、露出アンダーで撮影することがシャッタースピード及び絞りのスペック上では設定不可能な場合であっても、ＮＤフィルタを使用することにより、撮影が可能となる。また撮影した画像に対してダイナミックレンジの拡大率を算出し、拡大率に応じた階調変換処理を行うことで、適切なダイナミックレンジの画像を得ることができる。

図１は本発明に係るデジタルカメラを斜め前方から見た斜視図である。 図２はデジタルカメラ１０を斜め後方から見た斜視図である。 図３は第１の実施の形態のデジタルカメラ１０の、内部構成の一例を示すブロック図である。 図４は第１の実施の形態のデジタルカメラ１０の、広ダイナミックレンジ撮像モードにおける動作を示すフローチャートである。 図５は本発明に係る第２の実施の形態のデジタルカメラ１０の、内部構成の一例を示すブロック図である。 図６は本発明に係る第２の実施の形態のデジタルカメラ１０の、広ダイナミックレンジ撮像モードにおける動作を示すフローチャートである。 図７は本発明に係る第３の実施の形態のデジタルカメラ１０の、内部構成の一例を示すブロック図である。 図８は本発明に係る第３の実施の形態のデジタルカメラ１０の、広ダイナミックレンジ撮像モードにおける動作を示すフローチャートである。 図９は本発明に係る第４の実施の形態のデジタルカメラ１０の、広ダイナミックレンジ撮像モードにおける動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…デジタルカメラ、２２…シャッターボタン、３２…十字キー、３４…メニュー／ＯＫボタン、３８…液晶モニタ、４１…光学ユニット、４３…ＣＣＤ、４５…アナログ信号処理部、４６…Ａ／Ｄコンバータ、４７…デジタル信号処理部、５０…ＣＰＵ、６７…メモリインターフェース、６８…ＲＡＭ、６９…ＲＯＭ、８１…ＮＤフィルタ、８２…ＮＤフィルタドライバ、８３…積算平均値算出部、８４…ダイナミックレンジ拡大率算出部

Claims (7)

1. 撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、
   被写体輝度を測光する測光手段と、
   広ダイナミックレンジ撮像モードが選択されると、ダイナミックレンジの拡大率に応じた露出補正により適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正する補正手段と、
   前記測光した被写体輝度に応じた適正露出又は適正露出を補正した露出になるように、シャッタースピード及び絞りを制御する露出制御手段と、
   ＮＤフィルタを撮像光路中に挿入するか又は撮像光路中から退避する減光制御手段と、を備え、
   前記減光制御手段は、前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達する場合に、前記ＮＤフィルタを撮像光路中に挿入することを特徴とする撮像装置。
2. 本撮像前に前記撮像手段から得られる画像信号を複数の分割エリア毎に積算し、分割エリア毎の積算値又は積算平均値を算出する積算手段と、
   前記算出した積算値又は積算平均値のうちの最大値に基づいてダイナミックレンジの拡大率を算出するダイナミックレンジ算出手段と、を備え、
   前記減光制御手段は、それぞれ透過率の異なる複数のＮＤフィルタを有し、前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞りが制御限界に達する場合には、前記算出されたダイナミックレンジの拡大率に応じた透過率のＮＤフィルタを撮像光路中に挿入することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、
   被写体輝度を測光する測光手段と、
   広ダイナミックレンジ撮像モードが選択されると、ダイナミックレンジの拡大率に応じた露出補正により適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正する補正手段であって、前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達する場合には、前記ダイナミックレンジの拡大率が小さくなるように適正露出を補正する補正手段と、
   前記測光した被写体輝度に基づいて適正露出又は適正露出を補正した露出になるように、シャッタースピード及び絞り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。
4. 前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記撮像手段から得られた画像信号の階調変換を行う階調変換手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記撮像手段から得られた画像信号を複数の分割エリア毎に積算し、分割エリア毎の積算値又は積算平均値を算出する積算手段と、
   前記算出した積算値又は積算平均値のうちの最大値に基づいてダイナミックレンジの拡大率を算出するダイナミックレンジ算出手段と、を備え、
   前記階調変換手段は、前記算出されたダイナミックレンジの拡大率に応じて階調変換することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像ステップと、
   被写体輝度を測光する測光ステップと、
   広ダイナミックレンジ撮像モードが選択されると、ダイナミックレンジの拡大率に応じた露出補正により適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正する補正ステップと、
   前記測光した被写体輝度に応じた適正露出又は適正露出を補正した露出になるように、シャッタースピード及び絞りを制御する露出制御ステップと、
   ＮＤフィルタを撮像光路中に挿入するか又は撮像光路中から退避する減光制御ステップと、を備え、
   前記減光制御ステップは、前記広ダイナミックレンジ撮像モード時に前記露出制御手段によるシャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達する場合に、前記ＮＤフィルタを撮像光路中に挿入することを特徴とする撮像方法。
7. 撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像ステップと、
   被写体輝度を測光する測光ステップと、
   広ダイナミックレンジ撮像モードが選択されると、ダイナミックレンジの拡大率に応じた露出補正により適正露出よりも露出アンダーになるように適正露出を補正する補正手段であって、前記露出制御ステップによるシャッタースピード及び絞りのうち少なくとも一方が制御限界に達する場合には、前記ダイナミックレンジの拡大率が小さくなるように適正露出を補正する補正ステップと、
   前記測光した被写体輝度に基づいて適正露出又は適正露出を補正した露出になるように、シャッタースピード及び絞りを制御する露出制御ステップと、
   を備えたことを特徴とする撮像方法。

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