專利名稱：成像設(shè)備和成像控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置有產(chǎn)生被攝體的獲取圖像的成像單元的成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)使用數(shù)字照相機(jī)或類似成像設(shè)備拍攝具有高對(duì)比度的場(chǎng)景時(shí)(諸如，逆光拍 攝，或同時(shí)拍攝室內(nèi)和室外)，由于成像元件的不充分的動(dòng)態(tài)范圍，可能發(fā)生細(xì)節(jié)丟失。換言 之，圖像的明亮部分可能變得飽和并且爆發(fā)(blown out)(即，過度曝光)，而暗的部分可能 變得厚化(即，曝光不足)。即使當(dāng)執(zhí)行曝光控制時(shí)，也可能發(fā)生這種細(xì)節(jié)丟失。已經(jīng)公開了用于減輕上述缺點(diǎn)的技術(shù)，其中通過合成以不同的曝光時(shí)間設(shè)置進(jìn)行 兩次拍攝而獲得的長(zhǎng)曝光圖像和短曝光圖像，成像設(shè)備產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍的合成圖像(例 如，見日本待審專利申請(qǐng)公開號(hào)No. 2008-271368)。成像設(shè)備配置為通過以下方式來抑制過 度曝光首先根據(jù)合成圖像的亮度柱狀圖檢測(cè)過度曝光，并且然后確定不發(fā)生過度曝光的 短曝光時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
然而，雖然在上面的JP-A-2008-271368中公開的成像設(shè)備中自動(dòng)調(diào)整短曝光時(shí) 間，但是該調(diào)整可能不適合地反映場(chǎng)景中的對(duì)比度。例如，如果成像設(shè)備被配置為確定被攝 體的亮度范圍(即，最大亮度和最小亮度之間的差)，并且然后根據(jù)該亮度范圍設(shè)置不同的 曝光時(shí)間，則可能有效地利用成像元件(即，成像裝置)的動(dòng)態(tài)范圍，并且產(chǎn)生滿意的合成 圖像。鑒于上述問題，希望提供一種能夠有效地利用成像裝置的動(dòng)態(tài)范圍，并且通過進(jìn) 行適合地反映被攝體的亮度范圍的多次拍攝，產(chǎn)生滿意的合成圖像的成像設(shè)備的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像設(shè)備包括成像單元，被配置為接收穿過具有光圈機(jī) 構(gòu)的成像光學(xué)系統(tǒng)的被攝體光，并且產(chǎn)生相應(yīng)于被攝體的獲取圖像；亮度信息獲取器，被配 置為對(duì)預(yù)定的測(cè)光區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，并且獲取關(guān)于被攝體的亮度信息；檢測(cè)器，被配置為基于 由亮度信息獲取器獲取的高亮度信息和低亮度信息檢測(cè)被攝體的亮度范圍；成像控制器， 被配置為設(shè)置具有步長(zhǎng)的曝光控制值的范圍，并且使用成像單元進(jìn)行多次拍攝(即，多次 成像)，所述步長(zhǎng)與以預(yù)定系數(shù)k (其中0 < k < 1)乘以由檢測(cè)器檢測(cè)到的亮度范圍而獲得 的值相應(yīng)，其中以曝光控制值范圍內(nèi)的各不同曝光控制值設(shè)置多次拍攝；和圖像合成器，被 配置為通過合成從作為成像單元進(jìn)行多次拍攝的結(jié)果獲得的多個(gè)圖像中提取的圖像部分 而產(chǎn)生合成圖像。當(dāng)只進(jìn)行一次拍攝時(shí)，為該單次拍攝設(shè)置的單個(gè)曝光控制值包含在所述 曝光控制值的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，檢測(cè)與被攝體相符的亮度范圍，并且將曝光控制值范圍的 步長(zhǎng)設(shè)置為具有相應(yīng)于以預(yù)定系數(shù)k(其中0<k< 1)乘以該亮度范圍而獲得的值。然后 使用成像單元或類似裝置進(jìn)行以曝光控制值范圍內(nèi)的各個(gè)不同曝光控制值設(shè)置的多次拍 攝。然后，合成從通過多次拍攝而獲得的多個(gè)圖像中提取的圖像部分，以便產(chǎn)生合成圖像。
6此處，當(dāng)只進(jìn)行一次拍攝時(shí)，為該單次拍攝設(shè)置的單個(gè)曝光控制值包含在所述曝光控制值 的范圍內(nèi)。結(jié)果，有效地利用了成像裝置的動(dòng)態(tài)范圍，并且通過進(jìn)行適合地反映被攝體的亮 度范圍的多次拍攝，產(chǎn)生滿意的合成圖像。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的外部配置；圖2示出了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的外部配置；圖3是示出了成像設(shè)備的功能配置的方框圖；圖4是用于解釋測(cè)光元件的配置的圖；圖5示出了示例的線圖；圖6A是用于解釋通過圖像合成實(shí)現(xiàn)的高動(dòng)態(tài)范圍的圖；圖6B是用于解釋通過圖像合成實(shí)現(xiàn)的高動(dòng)態(tài)范圍的圖；圖6C是用于解釋通過圖像合成實(shí)現(xiàn)的高動(dòng)態(tài)范圍的圖；圖7是用于解釋用于設(shè)置不同曝光控制值的技術(shù)的圖；圖8是示出了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的基本操作的流程圖；圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的基本操作的流程圖；圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的基本操作的流程圖；圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的基本操作的流程圖；圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的基本操作的流程圖；圖13是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的操作的圖；圖14是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備中的測(cè)光元件的配置的 圖；圖15示出了處理從各個(gè)測(cè)光單元輸出的電荷的處理電路；圖16是示出了處于測(cè)光亮度極限或高于該極限的測(cè)光單元的數(shù)目和混合比之間 的關(guān)系的圖；圖17是示出了根據(jù)第七個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的基本操作的流程圖；圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)實(shí)施例的場(chǎng)景的絕對(duì)亮度和用于成像設(shè)備中 的加權(quán)計(jì)算的系數(shù)之間的關(guān)系的圖；和圖19是示出了根據(jù)第八個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的基本操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式<第一實(shí)施例>[成像設(shè)備的主要配置]圖1和2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備IA的外部配置。圖1是 成像設(shè)備IA的外部前視圖，而圖2是成像設(shè)備IA的外部后視圖。此處成像設(shè)備IA被配置 為可互換鏡頭的數(shù)字單鏡頭反射(DSLR)照相機(jī)。如圖1所示，成像設(shè)備IA具有照相機(jī)主體2?？苫Q鏡頭3，即可互換的照相鏡頭 單元，可被自由地附接到照相機(jī)主體2上和被從照相機(jī)主體2上卸下?？苫Q鏡頭3主要包括透鏡筒36，以及透鏡組37 (見圖3)和設(shè)置在透鏡筒36內(nèi)部的光圈38 (見圖3)。透鏡組37用作成像光學(xué)系統(tǒng)，并且包括透鏡，諸如，用于通過沿著光 軸移動(dòng)來調(diào)整焦點(diǎn)的聚焦透鏡。在照相機(jī)主體2的前側(cè)近似中央處，設(shè)有圓形底座Mt，可互換鏡頭3被安裝在圓形 底座Mt內(nèi)。在圓形底座Mt附近提供了用于附接和卸下可互換鏡頭3的附接按鈕89。另外，在照相機(jī)主體2的前部的左上側(cè)提供了曝光模式標(biāo)度盤82，而在照相機(jī)主 體2的前部的右上側(cè)提供了控制值標(biāo)度盤86。通過操作曝光模式標(biāo)度盤82，可以從各種模 式(諸如將在后面描述的程序曝光模式、光圈優(yōu)先模式、快門速度優(yōu)先模式、手動(dòng)曝光模式 和場(chǎng)景選擇器模式)中進(jìn)行選擇。另外，通過操作控制值標(biāo)度盤86，例如，可以設(shè)置曝光模 式中的控制值。例如，借助于控制值標(biāo)度盤86，可以基于用戶輸入指定光圈38的光圈值或 成像元件5(見圖3)的快門速度(即，曝光時(shí)間)。另外，在照相機(jī)主體2的前部的右邊緣提供了用于用戶握持的手柄14。在手柄14 的頂部，提供了用于發(fā)出開始曝光的指令的釋放按鈕11。在手柄14內(nèi)部，提供了電池室和 卡室。電池室容納有照相機(jī)的電源。該電源可以是二次電池諸如鎳金屬氫化物可再充電電 池，或原電池(primary battery)諸如堿性電池。卡室配置為可移動(dòng)地容納用于記錄拍攝 圖像的圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)卡90 (見圖3)。釋放按鈕11是能夠檢測(cè)兩個(gè)狀態(tài)半按壓狀態(tài)(狀態(tài)Si)和完全按壓狀態(tài)(狀態(tài) S2)的兩階段按鈕。當(dāng)釋放按鈕11被按下一半并且進(jìn)入狀態(tài)Sl時(shí)，成像設(shè)備IA進(jìn)行用于 獲取被攝體的記錄靜止圖像(即，原像(primary image))的預(yù)備操作(諸如，例如，AF和 AE控制操作)。當(dāng)進(jìn)一步按壓釋放按鈕11并且進(jìn)入狀態(tài)S2時(shí)，成像設(shè)備IA進(jìn)行獲取原像 的拍攝操作(換言之，執(zhí)行一系列操作，其中使用成像元件5(圖3)對(duì)被攝體(更具體地， 從被攝體反射的光的圖像)進(jìn)行曝光，并且然后對(duì)作為曝光的結(jié)果獲得的圖像信號(hào)執(zhí)行預(yù) 定的圖像處理)。在圖2中，在照相機(jī)主體2的背部近似中央的上側(cè)提供取景器窗口 10。通過觀察 該取景器窗口 10，用戶能夠觀看從可互換鏡頭3導(dǎo)入的被攝體光，并且進(jìn)行拍攝構(gòu)圖。在圖2中，在照相機(jī)主體2的背部近似中央提供后部顯示器12。例如，可以借助 于彩色液晶顯示器(LCD)實(shí)現(xiàn)后部顯示器12。后部顯示器12能夠顯示用于設(shè)置諸如拍攝 參數(shù)的選項(xiàng)的菜單畫面。另外，當(dāng)處于回放模式中時(shí)，后部顯示器12能夠回放(即，顯示) 記錄在存儲(chǔ)卡90上的拍攝圖像。后部顯示器12還能夠顯示示出被攝體的視頻的實(shí)時(shí)視圖 (即，預(yù)覽)?；谠趯?shí)際拍攝(即，為了記錄圖像而執(zhí)行的拍攝)之前由成像元件5連續(xù)產(chǎn) 生的圖像信號(hào)顯示實(shí)時(shí)視圖。實(shí)時(shí)視圖使得用戶能夠觀看將由成像元件5拍攝的被攝體。 通過主控制器IOlA(見圖3)設(shè)置實(shí)時(shí)視圖模式，其中由后部顯示器12執(zhí)行上述的實(shí)時(shí)視 圖顯示。在后部顯示器12的左上方提供了主開關(guān)81。主開關(guān)81是兩點(diǎn)滑動(dòng)開關(guān)。當(dāng)開關(guān) 觸點(diǎn)被設(shè)置在左側(cè)上的OFF位置時(shí)，關(guān)閉設(shè)備的電源。當(dāng)開關(guān)觸點(diǎn)被設(shè)置在右側(cè)上的ON位 置時(shí)，接通設(shè)備的電源。在后部顯示器12的右側(cè)提供了方向鍵84。方向鍵84是圓形按鈕，其配置為分別 檢測(cè)上下左右四路方向按壓，以及右上、左上、右下和左下的四路斜線(diagonal)按壓。此 處，方向鍵84還配置為檢測(cè)與上面8個(gè)方向按壓分離的中央按壓按鈕的按壓。在后部顯示器12的左側(cè)提供了設(shè)置按鈕組83，設(shè)置按鈕組83包括例如用于執(zhí)行，
8諸如，指定菜單畫面設(shè)置和刪除圖像的動(dòng)作的多個(gè)按鈕?，F(xiàn)在參考圖3給出成像設(shè)備IA的功能的概述。圖3是示出了成像設(shè)備IA的功能 配置的方框圖。如圖3所示，成像設(shè)備IA具有用戶接口 80、主控制器101A、鏡頭控制器121、光圈 控制器122、快門控制器123和圖像處理器50。用戶接口 80包括各種按鈕、開關(guān)和類似元件，包括釋放按鈕11 (見圖1)。響應(yīng)由 用戶相對(duì)于用戶接口 80做出的輸入操作，主控制器IOlA實(shí)現(xiàn)各種操作。測(cè)光元件44是例如提供在光學(xué)取景器內(nèi)的傳感器。測(cè)光元件44接收穿過可互換 鏡頭3的光束，并且檢測(cè)被攝體的亮度。如圖4所示，在測(cè)光元件44中建立有測(cè)光區(qū)域Et。 測(cè)光區(qū)域Et由成像元件5的成像區(qū)域Rs內(nèi)的以蜂窩結(jié)構(gòu)布置的多個(gè)單獨(dú)的測(cè)光區(qū)Ea構(gòu) 成。測(cè)光元件44被配置為在每個(gè)測(cè)光區(qū)Ea中單獨(dú)地檢測(cè)關(guān)于被攝體的亮度信息。換言之， 借助于測(cè)光元件44，可以對(duì)測(cè)光區(qū)域Et進(jìn)行測(cè)光，并且可以獲取關(guān)于被攝體的亮度信息?；趤碜詼y(cè)光元件44的亮度信息，測(cè)光計(jì)45產(chǎn)生被攝體的測(cè)光數(shù)據(jù)。如后面所 述，借助于測(cè)光計(jì)45，由測(cè)光元件44獲取的最大亮度信息(S卩，高亮度信息)和最小亮度信 息(即，低亮度信息)可被用作檢測(cè)關(guān)于被攝體的亮度范圍的基礎(chǔ)。隨后，由測(cè)光計(jì)45產(chǎn) 生的測(cè)光數(shù)據(jù)被輸入到曝光控制器102，并且為被攝體計(jì)算適合的曝光控制值。使用上面的測(cè)光元件44和測(cè)光計(jì)45，可以在成像設(shè)備IA中選擇下面三個(gè)測(cè)光模 式中的一個(gè)測(cè)量模式多段測(cè)量模式、中心加權(quán)測(cè)量模式和點(diǎn)測(cè)量模式。此處，多段測(cè)量模 式涉及獨(dú)立地測(cè)量圖4所示的測(cè)光區(qū)域Et中的每個(gè)測(cè)光區(qū)Ea。在多段測(cè)量模式中，使用距 離信息以及由測(cè)光區(qū)Ea給出的被攝體的亮度信息還可以計(jì)算適合的亮度值。中心加權(quán)測(cè) 量模式涉及通過對(duì)成像畫面的中心部分進(jìn)行加權(quán)測(cè)量來計(jì)算適合的亮度值，其中權(quán)重在中 心測(cè)光區(qū)Eao的方向上增加。同時(shí)，點(diǎn)測(cè)量模式涉及通過僅對(duì)中心測(cè)光區(qū)Eao (見圖4)進(jìn) 行點(diǎn)測(cè)量來計(jì)算適合的亮度值。換言之，在點(diǎn)測(cè)量模式中，測(cè)量集中在圖4所示的測(cè)光區(qū)域 Et內(nèi)的特定點(diǎn)區(qū)域Eao上。例如，可以借助于微處理器實(shí)現(xiàn)主控制器101A，并且主控制器IOlA主要具有諸如 CPU、RAM禾口 ROM的組件。通過讀出存儲(chǔ)在ROM中的程序，并且然后以CPU執(zhí)行該程序，主控制器IOlA以軟 件實(shí)現(xiàn)各種功能。例如，主控制器IOlA包括曝光控制器102、AF控制器103和成像控制器 104，它們中的每一個(gè)都被以軟件實(shí)現(xiàn)。曝光控制器102借助于預(yù)定的曝光計(jì)算確定曝光控制值。根據(jù)曝光模式或其它設(shè) 置信息，并且根據(jù)當(dāng)被攝體光入射到測(cè)光元件44上時(shí)，基于測(cè)光元件44的輸出由測(cè)光計(jì)45 獲得的測(cè)光數(shù)據(jù)來計(jì)算曝光控制值。另外，當(dāng)為后面描述的圖像合成進(jìn)行多次拍攝時(shí)，曝光 控制器102確定相應(yīng)的曝光控制值(即，快門速度和光圈值)。另外，借助于曝光控制器102，可以選擇下列五種曝光模式之一程序曝光模式、 場(chǎng)景選擇器模式、光圈優(yōu)先模式、快門速度優(yōu)先模式和手動(dòng)曝光模式。此處，程序曝光模 式(也稱為P模式)是這樣的曝光模式，其中基于例如圖5中所示的程序線形圖(program line chart)得出適合的曝光值。該線圖定義了快門速度TV(其中TV = Iog2 (1/T)，并且T 是以秒表示的快門速度)和光圈AV之間的關(guān)系。在場(chǎng)景選擇器模式中，類似于上面的程序 曝光模式，準(zhǔn)備了定義快門速度和光圈兩者的多個(gè)線圖(見圖5)。為諸如人物和風(fēng)景的不同類型的場(chǎng)景準(zhǔn)備所述多個(gè)線圖。然后，通過根據(jù)適合于當(dāng)前場(chǎng)景的線圖確定光圈值和快 門速度的組合，獲得適合的曝光。在光圈優(yōu)先模式中(也稱為A模式)，通過根據(jù)已被用戶 設(shè)置的光圈值自動(dòng)確定快門速度，獲得適合的曝光。類似地，在快門速度優(yōu)先模式(也稱為 S模式)中，通過根據(jù)已被用戶設(shè)置的快門速度自動(dòng)確定光圈值，獲得適合的曝光。手動(dòng)曝 光模式使得用戶能夠使用快門速度和光圈值的任意設(shè)置值，以所希望的曝光值進(jìn)行拍攝。AF控制器103可以例如包括用于接收被攝體光并且使用相檢測(cè)技術(shù)(即，相檢測(cè) AF)檢測(cè)聚焦的相檢測(cè)AF模塊(未示出)。使用相檢測(cè)AF模塊，AF控制器103根據(jù)兩個(gè) 被攝體圖像之間的間隔檢測(cè)聚焦位置的面內(nèi)失準(zhǔn)(即，散焦量)。在設(shè)置于被攝體成像區(qū) 域內(nèi)的多個(gè)AF區(qū)域中的每一個(gè)內(nèi)進(jìn)行這種散焦檢測(cè)。然后適當(dāng)?shù)剡x擇AF區(qū)域之一的散焦 量，并且將聚焦透鏡驅(qū)動(dòng)到聚焦目標(biāo)位置。當(dāng)拍攝具有相對(duì)高對(duì)比度的場(chǎng)景時(shí)，例如，成像控制器104獲取將被用作合成圖 像的基礎(chǔ)的多個(gè)拍攝圖像。出于這個(gè)原因，成像控制器104以各個(gè)不同曝光控制值設(shè)置(稍 后詳細(xì)描述)進(jìn)行多次拍攝。通過控制致動(dòng)器或類似馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，鏡頭控制器121使得可互換鏡頭3的透鏡組 37內(nèi)的聚焦透鏡和縮放透鏡移動(dòng)。鏡頭控制器121通過基于來自主控制器IOlA的輸入信 號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。這樣一來，可以修改AF控制或焦距(即，縮放因子)。光圈控制器122通過控制致動(dòng)器或類似馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，修改作為光圈機(jī)構(gòu)的光圈38 的光圈直徑。光圈控制器122通過基于來自主控制器IOlA的輸入信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)控制?？扉T控制器123通過控制致動(dòng)器或類似馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，控制快門4的打開和關(guān)閉?？?門控制器123通過基于來自主控制器IOlA的輸入信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。成像元件5包括例如以二維矩陣布置的多個(gè)包含光電二極管的像素。為每個(gè)像素 的光敏表面使用CMOS顏色區(qū)域傳感器。CMOS顏色區(qū)域傳感器例如具有1 2 1的紅(R)、綠 (G)和藍(lán)(B)Bayerm0SaiC顏色濾波器，每個(gè)濾波器表現(xiàn)出各自不同的譜特性。在如上面那 樣配置的成像元件5中，被攝體光被通過光電活動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并且產(chǎn)生相應(yīng)于原像的 圖像信號(hào)(即，用于圖像記錄的圖像信號(hào))。換言之，成像元件5接收穿過可互換鏡頭3的 被攝體光，并且產(chǎn)生相應(yīng)于該被攝體的獲取圖像。響應(yīng)于通過定時(shí)控制電路(未示出)從主控制器IOlA輸入的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)(即， 電荷積聚開始和停止信號(hào))，聚焦在成像元件5的光敏表面上的被攝體圖像被曝光(即，通 過光電轉(zhuǎn)換積聚電荷)，并且產(chǎn)生相應(yīng)于被攝體圖像的圖像信號(hào)。另外，響應(yīng)于通過定時(shí)控 制電路從主控制器IOlA輸入的讀出控制信號(hào)，成像元件5將圖像信號(hào)輸出到A/D轉(zhuǎn)換器 51。由成像元件5獲取的圖像信號(hào)被A/D轉(zhuǎn)換器51轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且然后被輸入 圖像處理器50。圖像處理器50數(shù)字地處理從A/D轉(zhuǎn)換器51輸入的圖像數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生相應(yīng)于獲 取圖像的圖像數(shù)據(jù)。此處，圖像處理器50具有黑色電平校正器52、白平衡(WB)校正器53、 像素插值器54、色調(diào)校正曲線確定單元55、色調(diào)轉(zhuǎn)換器56和壓縮圖像產(chǎn)生器57。黑色電平校正器52將圖像信號(hào)的最深部分設(shè)置為參考黑色電平。WB校正器53轉(zhuǎn)換RGB像素?cái)?shù)據(jù)的每個(gè)顏色電平，以便校正由于拍攝所使用的光源的色溫引起的顏色不平衡。像素插值器54對(duì)作為前面所述的Bayer mosaic模式的結(jié)果在成像元件5的顏色 濾波器中出現(xiàn)的缺失顏色像素進(jìn)行插值。色調(diào)校正曲線確定單元55和色調(diào)轉(zhuǎn)換器56確定用于該獲取圖像的最佳校正曲線 (即，伽馬校正曲線)，同時(shí)還使用該校正曲線對(duì)圖像數(shù)據(jù)(即，RGB數(shù)據(jù))進(jìn)行色調(diào)校正。壓縮圖像產(chǎn)生器57對(duì)處理后的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行例如壓縮處理，諸如JPEG，并且把結(jié) 果存儲(chǔ)為記錄在圖像存儲(chǔ)器91內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)。圖像處理器50還具有對(duì)齊單元58和圖像合成器59。對(duì)齊單元58獲取由成像元件5連續(xù)成像并且存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器91內(nèi)的多個(gè)獲取 圖像，并且為后續(xù)的圖像合成對(duì)齊所述多個(gè)獲取圖像。在此處的對(duì)齊單元58中，例如，根據(jù) 成像設(shè)備IA的搖動(dòng)信息檢測(cè)圖像間的失準(zhǔn)，并且然后基于檢測(cè)到的失準(zhǔn)執(zhí)行對(duì)齊。圖像合成器59獲取已被對(duì)齊單元58對(duì)齊的多個(gè)圖像，并且合成所述多個(gè)圖像，以 便如后面所述，適合地?cái)U(kuò)展獲得的合成圖像的動(dòng)態(tài)范圍。換言之，圖像合成器59合成提取 自通過用成像元件5進(jìn)行多次拍攝獲得的多個(gè)獲取圖像的圖像部分，并且產(chǎn)生過度曝光和 曝光不足兩者都得以抑制的合成圖像。隨后，這樣產(chǎn)生的合成圖像被通過主控制器IOlA記 錄在存儲(chǔ)卡90上。當(dāng)在如上所述配置的成像設(shè)備IA中拍攝具有高對(duì)比度的被攝體時(shí)，以不同的曝 光控制值連續(xù)拍攝多個(gè)圖像，并且然后將它們合成在一起。這樣一來，可以獲得高動(dòng)態(tài)范圍 的被攝體圖像?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述不同曝光控制值的上述圖像拍攝。[不同曝光控制值的拍攝]在本實(shí)施例的成像設(shè)備IA中，通過以不同曝光控制值進(jìn)設(shè)置行兩次拍攝，可以獲 取兩個(gè)圖像。然后可將獲得的兩個(gè)圖像合成在一起。結(jié)果，成像設(shè)備IA能夠產(chǎn)生相對(duì)于成 像元件5具有高動(dòng)態(tài)范圍的圖像。當(dāng)將被拍攝的場(chǎng)景中存在高對(duì)比度時(shí)，成像元件5的動(dòng)態(tài)范圍可能不能完全覆蓋 場(chǎng)景中出現(xiàn)的對(duì)比度范圍。出于這個(gè)原因，對(duì)相同被攝體的單次拍攝可能導(dǎo)致類似于圖6A 所示的圖像Ga中的厚化(blocked up) (S卩，曝光不足)部分Ea，或類似于圖6B所示的圖像 Gb中的爆發(fā)(blown out)(即，過度曝光)部分Eb。因此，在本實(shí)施例的成像設(shè)備IA中，通 過在修改快門速度(即，改變曝光)的同時(shí)拍攝相同的被攝體來獲取多個(gè)圖像(諸如例如， 兩個(gè)圖像Ga和Gb)。通過合成圖像Ga中的未曝光不足圖像部分Da和圖像Gb中的未過度 曝光圖像部分Db，可以創(chuàng)建具有偽擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍的被攝體圖像，例如，圖6C所示的合成圖 像Ge。更具體地，相同場(chǎng)景被拍攝兩次。在第一次拍攝中，強(qiáng)調(diào)被攝體的明亮部分，并且 以使用明亮部分作為參考(下面也稱為明亮參考)的曝光控制值拍攝被攝體。在第二次拍 攝中，強(qiáng)調(diào)被攝體的暗部分，并且以使用暗部分作為參考(下面也稱為暗參考)的曝光控制 值拍攝被攝體。這樣一來，以明亮參考曝光拍攝的圖像Ga(見圖6A)包含適合地再現(xiàn)了高 亮色調(diào)的圖像部分Da以及曝光不足部分Ea。同時(shí)，以暗參考曝光拍攝的圖像Gb (見圖6B) 包含適合地再現(xiàn)了半色調(diào)(shadow tone)的圖像部分Db以及過度曝光部分Eb。通過將從 另一個(gè)圖像Gb中提取的圖像部分Db插入到由于明亮參考曝光而出現(xiàn)在圖像Ga中的曝光 不足部分Ea，并且類似地通過把從另一個(gè)圖像Ga中提取的圖像部分Da插入到由于暗參考
11曝光而出現(xiàn)在圖像Gb中的過度曝光部分Eb，可以產(chǎn)生包含分別再現(xiàn)了高亮色調(diào)和半色調(diào) 的圖像部分Da和Db的合成圖像Gc (見圖6C)，從而使得可以擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。因此在上述成像設(shè)備IA中，可以通過合成使用不同的曝光控制值設(shè)置以成像元 件5連續(xù)獲取的兩個(gè)圖像來擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。下面，將參考圖7描述用于設(shè)置不同曝光控制 值的技術(shù)。圖7是用于解釋用于設(shè)置不同曝光控制值的技術(shù)的圖。圖7的上部示出了亮度柱 狀圖HG (下面也簡(jiǎn)稱為柱狀圖HG)。柱狀圖HG示出了例如由成像元件5在實(shí)時(shí)視圖模式中 獲取的圖像的亮度分布。首先，在示出被攝體的亮度信息的柱狀圖HG中，檢測(cè)最大(即，最高)亮度值Bmax 和最小(即，最低)亮度值Bmin。換言之，根據(jù)基于成像元件5獲得的圖像的柱狀圖HG，檢 測(cè)最大亮度值Bmax和最小亮度值Bmin。此處，通過從柱狀圖HG中具有最大亮度值的像素 開始，在亮度減小的方向上計(jì)數(shù)某個(gè)數(shù)目的像素α (其中α例如是若干像素)，尋找最大 亮度值Bmax。計(jì)數(shù)后得到的像素的亮度值被作為最大亮度值Bmax。類似地，通過從柱狀圖 HG中具有最小亮度值的像素開始，在亮度增加的方向上計(jì)數(shù)某個(gè)數(shù)目的像素α (其中α 例如是若干像素)，尋找最小亮度值Bmin。計(jì)數(shù)后得到的像素的亮度值被作為最小亮度值 Bmin。如果以這種方式設(shè)置最大和最小亮度值Bmax和Bmin，則例如可以將過度曝光或曝 光不足的單像素尖峰作為錯(cuò)誤消除，并且可以獲得適合的最大和最小亮度值Bmax和Bmin。 應(yīng)當(dāng)理解，還可以檢測(cè)最大和最小亮度值Bmax和Bmin，而不用基于由成像元件5在實(shí)時(shí)視 圖模式中獲得的被攝體圖像創(chuàng)建柱狀圖HG。而是，可以根據(jù)通過接收被攝體光的測(cè)光元件 44中的相應(yīng)測(cè)光區(qū)Ea(見圖4)獲得的亮度值，檢測(cè)最大和最小亮度值。接著，在用戶設(shè)置的測(cè)光模式中在正常拍攝情況下(即，僅對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行單次拍 攝)，將基于根據(jù)柱狀圖HG獲得的適合的被攝體亮度值計(jì)算適合的曝光控制值Bent。此處，當(dāng)以上述曝光控制值Bcnt設(shè)置進(jìn)行拍攝時(shí)，僅覆蓋相應(yīng)于成像元件5的動(dòng) 態(tài)范圍的亮度范圍Rd。出于這個(gè)原因，采用單次拍攝，可能出現(xiàn)曝光不足部分Ea(見圖6A) 或過度曝光部分Eb (見圖6B)。從而，為了滿意地再現(xiàn)具有柱狀圖HG的亮度特性的被攝 體，成像設(shè)備IA被配置為合成如前所述通過進(jìn)行兩次拍攝獲得的兩個(gè)圖像。用于這兩次 拍攝的相應(yīng)曝光控制值設(shè)置在此處被稱為明亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝光控制值 Bovr,并且使用下列等式1到4進(jìn)行計(jì)算。Δ Bp = (Bmax-Bcnt) X k (1)ABq=(Bmin-Bcnt)Xk (2)Budr = Bcnt+ Δ Bp(3)Bovr = Bcnt+ Δ Bq(4)等式1和2中的常量k是具有在范圍0到1內(nèi)的值的預(yù)定系數(shù)，此處例如被設(shè)置 為 0. 5。通過使用上面的等式1到4進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算明亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝 光控制值Bovr。如以下面的等式5給出的，在這些曝光控制值之間產(chǎn)生曝光步長(zhǎng)ΔΒ。Δ B = Δ Bp- Δ Bq(5)通過將上面的等式1和2代入等式5，獲得用于曝光步長(zhǎng)Δ B的下列等式6。Δ B = (Bmax-Bmin) X k (6)
因此設(shè)置具有相應(yīng)于以系數(shù)k乘以根據(jù)柱狀圖HG檢測(cè)到的亮度范圍(Bmax-Bmin) 所獲得的值的曝光步長(zhǎng)ΔΒ的曝光控制值范圍。然后，以落在曝光控制值的上述范圍內(nèi)的 相應(yīng)不同曝光控制值Budr和Bovr進(jìn)行兩次成像。這樣一來，可以再現(xiàn)被攝體在相應(yīng)于成 像元件5的動(dòng)態(tài)范圍的相應(yīng)高亮度范圍Rdp和低亮度范圍Rdq(見圖7)內(nèi)的色調(diào)。此處， 當(dāng)本實(shí)施例的成像被執(zhí)行一次而不是兩次時(shí)(即，正常拍攝)，用于一次拍攝的適合的曝 光控制值Bcnt (即，單次曝光控制值)設(shè)置被包含在具有曝光步長(zhǎng)ΔΒ的曝光控制值范圍 內(nèi)。結(jié)果，借助于圖像合成，可以適合地再現(xiàn)具有超出成像元件5的動(dòng)態(tài)范圍的亮度范圍 (Bmax-Bmin)的被攝體，而不會(huì)出現(xiàn)過度曝光或曝光不足。下面，將使用特定的例子描述計(jì)算明亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝光控制 值Bovr的技術(shù)。下面的例子描述這樣的情況，其中作為用于具有最大亮度值Bmax 8.0[EV] 和最小亮度值Bmin 3.0[EV]的被攝體的適合的曝光控制值，Bcnt被設(shè)置為6. O [EV]。根據(jù)上面的等式1 和 2，首先計(jì)算 Δ Bp= (8. 0-6. 0) XO. 5 =+1.0 [EV]禾口 ABq = (3. 0-6. 0)X0. 5 = -1.5[EV]。隨后，將計(jì)算出的Δ Bp禾口 Δ Bq代入等式3和4，得到Budr =6. 0+1. 0 = 7. 0 [EV]和Bovr = 6. 0-1. 5 = 4. 5 [EV]。從而分別在適合的曝光控制值Bcnt 之上和之下(明亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝光控制值Bovr)進(jìn)行兩次拍攝。通過 隨后合成兩個(gè)結(jié)果圖像，即使對(duì)于高對(duì)比度場(chǎng)景也可以產(chǎn)生具有滿意的色調(diào)再現(xiàn)的被攝體 圖像?，F(xiàn)在描述如上配置的成像設(shè)備IA的具體操作。[成像設(shè)備IA的操作]圖8是示出了成像設(shè)備IA的基本操作的流程圖。圖8示出了用于以下情況的曝 光控制操作，其中設(shè)置了多段測(cè)量模式，并且其中設(shè)置了上述的程序曝光模式或場(chǎng)景選擇 器模式作為曝光模式。由主控制器IOlA執(zhí)行圖8所示的曝光控制操作。在步驟ST1，分析相應(yīng)于被攝體的場(chǎng)景的亮度分布。此時(shí)，例如可以基于由測(cè)光元 件44檢測(cè)到的被攝體亮度信息，計(jì)算最大亮度值Bmax和最小亮度值Bmin。應(yīng)當(dāng)理解，通過 基于由成像元件5在實(shí)時(shí)視圖模式中獲取的圖像創(chuàng)建圖7以示例方式所示的柱狀圖HG，也 可以計(jì)算最大亮度值Bmax和最小亮度值Bmin而不使用測(cè)光元件44。在步驟ST2，確定用于正常拍攝(S卩，進(jìn)行單次拍攝的情況)的適合的曝光控制值， 并且根據(jù)線圖設(shè)置參考光圈值。更具體地，借助于預(yù)定的曝光計(jì)算，計(jì)算前面描述的適合的 曝光控制值Bcnt，并且然后將光圈值A(chǔ)Vr設(shè)置為參考光圈值。根據(jù)圖5所示的線圖中的表 示曝光控制值Bcnt的下降線Le ( S卩，虛線)與程序線Lp ( S卩，粗實(shí)線)相交處的點(diǎn)PK，獲得 光圈值A(chǔ)Vr。換言之，從線圖中根據(jù)適合的曝光控制值(即，單個(gè)曝光控制值)Bcnt確定光 圈值A(chǔ)Vr，所述線圖定義了用于成像元件5的快門速度(即，曝光時(shí)間)和用于快門4的光 圈值之間的關(guān)系。這個(gè)光圈值A(chǔ)Vr被設(shè)置為參考光圈值，該參考光圈值對(duì)于兩次拍攝保持 恒定。在步驟ST3，計(jì)算相應(yīng)于為兩次拍攝設(shè)置的相應(yīng)曝光控制值之間的差的曝光步長(zhǎng) Δ B。更具體地，基于在步驟STl中獲得的最大亮度值Bmax和最小亮度值Bmin，使用上述等 式6計(jì)算曝光步長(zhǎng)Δ B。在步驟ST4，固定光圈，并且為以明亮參考曝光控制值進(jìn)行拍攝的情況確定快門速 度TVp。更具體地，基于在步驟ST2獲得的適合的曝光控制值Bcnt，使用等式1和3計(jì)算明
13亮參考曝光控制值Budr。另外，使用圖5所示的線圖，根據(jù)明亮參考曝光控制值Budr設(shè)置 快門速度TVp，而不改變上述光圈值A(chǔ)Vr。此處，快門速度TVp和交點(diǎn)PK處的快門速度之間 的差Tk(見圖5)相應(yīng)于在等式1中計(jì)算的ΔΒρ。在步驟ST5，為以暗參考曝光控制值進(jìn)行拍攝的情況確定快門速度TVq。更具體 地，基于在步驟ST2獲得的適合的曝光控制值Bcnt，使用上面的等式2和4計(jì)算暗參考曝光 控制值Bovr。另外，使用圖5所示的線圖，根據(jù)暗參考曝光控制值Bovr設(shè)置快門速度TVq， 而不改變上述光圈值A(chǔ)Vr。此處，快門速度TVq和交點(diǎn)PK處的快門速度之間的差Tj (見圖 5)相應(yīng)于在等式2中計(jì)算的ABq。因此，在上面的步驟ST4和ST5中，基于明亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝光 控制值Bovr以及參考光圈值A(chǔ)Vr，設(shè)置用于兩次拍攝的相應(yīng)快門速度(S卩，曝光時(shí)間)TVp 和TVq。這樣一來，獲取了以不同曝光拍攝的兩個(gè)圖像。如果隨后由圖像合成器59合成這 兩個(gè)圖像以便產(chǎn)生圖6C所示的合成圖像Ge，可以獲得與成像元件5的動(dòng)態(tài)范圍相比具有擴(kuò) 展的動(dòng)態(tài)范圍的被攝體圖像。在上述成像設(shè)備IA中，檢測(cè)被攝體的最大亮度值Bmax和最小亮度值Bmin，并且然 后將其代入上面的等式1到5，以便計(jì)算具有曝光步長(zhǎng)ΔΒ的明亮參考曝光控制值Budr和 暗參考曝光控制值Bovr。隨后，通過以分別為每次拍攝設(shè)置的曝光控制值Budr和Bovr進(jìn) 行兩次拍攝，獲得兩個(gè)圖像。然后如圖6所示合成這兩個(gè)圖像，以便產(chǎn)生具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范 圍的合成圖像。這樣一來，即使對(duì)于高對(duì)比度場(chǎng)景，也可以進(jìn)行適合地反映被攝體的亮度范 圍的多次拍攝。因此，可以有效地利用成像元件5的動(dòng)態(tài)范圍，并且產(chǎn)生抑制了過度曝光和 曝光不足的滿意的合成圖像。換言之，當(dāng)進(jìn)行兩次拍攝時(shí)，如果未適合地設(shè)置根據(jù)場(chǎng)景的亮度范圍的曝光步長(zhǎng) Δ B設(shè)置，則最終的合成圖像中很可能出現(xiàn)色調(diào)中斷。尤其是，如果在場(chǎng)景的亮度范圍較小 時(shí)定義了過大的曝光步長(zhǎng)ΔΒ，則將產(chǎn)生其范圍已經(jīng)擴(kuò)展出了原始場(chǎng)景的范圍的被攝體圖 像。這限制了應(yīng)被再現(xiàn)的色調(diào)的范圍，并且最終導(dǎo)致表現(xiàn)出下降的對(duì)比度的合成圖像。然 而，由于在本實(shí)施例的成像設(shè)備IA中設(shè)置的各個(gè)曝光控制值取決于場(chǎng)景的亮度范圍，所以 可以產(chǎn)生具有滿意對(duì)比度的合成圖像?！吹诙?shí)施例〉根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的成像設(shè)備IB具有與第一實(shí)施例的成像設(shè)備IA類似的 配置，但是在主控制器的配置方面不同。換言之，第二實(shí)施例的主控制器IOlB在ROM中存儲(chǔ)執(zhí)行下面描述的操作的程序。[成像設(shè)備IB的操作]圖9是示出了成像設(shè)備IB的基本操作的流程圖。圖9示出了用于下述的情況的 曝光控制操作，其中設(shè)置了多段測(cè)量模式，并且其中設(shè)置了上述的光圈優(yōu)先模式作為曝光 模式。由主控制器IOlB執(zhí)行圖9所示的曝光控制操作。在步驟ST11，進(jìn)行與圖8所示的流程圖中的步驟STl的操作類似的操作。在步驟ST12，為正常拍攝(即，進(jìn)行單次拍攝的情況)確定適合的曝光控制值，其 中用戶已經(jīng)使用控制值標(biāo)度盤86指定了特定的光圈值設(shè)置。更具體地，借助于預(yù)定的曝光 計(jì)算，計(jì)算用于正常拍攝的適合的曝光控制值Bent。在步驟ST13，執(zhí)行與圖8所示的流程圖中的步驟ST3類似的操作。
在步驟ST14，為以明亮參考曝光控制值Budr和用戶指定的光圈值進(jìn)行拍攝的情 況確定快門速度TVa。更具體地，基于在步驟ST12中獲得的適合的曝光控制值Bcnt，使用 上面的等式1和3計(jì)算明亮參考曝光控制值Budr。然后，通過從曝光控制值Budr中減去用 戶指定的光圈值，得出快門速度TVa。在步驟ST15，為以暗參考曝光控制值和用戶指定的光圈值進(jìn)行拍攝的情況確定快 門速度TVb。更具體地，基于在步驟ST12獲得的適合的曝光控制值Bcnt，使用上面的等式 2和4計(jì)算暗參考曝光控制值Bovr。然后，通過從曝光控制值Bovr中減去用戶指定的光圈 值，得出快門速度TVb。因此，在上面的步驟ST14和ST15中，用戶指定的光圈值被設(shè)置為對(duì)于兩次拍攝保 持恒定的參考光圈值，并且基于這個(gè)參考光圈值以及明亮參考曝光控制值Budr和暗參考 曝光控制值Bovr，設(shè)置用于兩次拍攝的相應(yīng)快門速度TVa和TVb。這樣一來，獲得了以不同 曝光拍攝的兩個(gè)圖像。如果隨后合成這兩個(gè)圖像以便產(chǎn)生圖6C所示的合成圖像Ge，可以獲 得與成像元件5的動(dòng)態(tài)范圍相比具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的被攝體圖像。在上述成像設(shè)備IB中，并且類似于前面描述的第一實(shí)施例，即使對(duì)于高對(duì)比度場(chǎng) 景，也可以進(jìn)行適合地反映被攝體的亮度范圍的多次拍攝。因此，可以有效地利用成像元件 5的動(dòng)態(tài)范圍，并且產(chǎn)生抑制了過度曝光和曝光不足的滿意的合成圖像。〈第三實(shí)施例〉根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的成像設(shè)備IC具有與第一實(shí)施例的成像設(shè)備IA類似的 配置，但是在主控制器的配置方面不同。換言之，第三實(shí)施例的主控制器IOlC在ROM中存儲(chǔ)執(zhí)行下面描述的操作的程序。[成像設(shè)備IC的操作]圖10是示出了成像設(shè)備IC的基本操作的流程圖。圖10示出了用于下述情況的 曝光控制操作，其中設(shè)置了多段測(cè)量模式，并且其中設(shè)置了上述的快門速度優(yōu)先模式作為 曝光模式。由主控制器101C執(zhí)行圖10所示的曝光控制操作。在步驟ST21，進(jìn)行與圖8所示的流程圖中的步驟STl的操作類似的操作。在步驟ST22，為正常拍攝(即，進(jìn)行單次拍攝的情況)確定適合的曝光控制值，其 中用戶已經(jīng)使用控制值標(biāo)度盤86指定了特定的快門速度TVs。更具體地，借助于預(yù)定的曝 光計(jì)算，計(jì)算用于正常拍攝的適合的曝光控制值Bcnt。在步驟ST23，執(zhí)行與圖8所示的流程圖中的步驟ST3的操作類似的操作。在步驟ST24，為以明亮參考曝光控制值Budr和用戶指定的快門速度TVs進(jìn)行拍攝 的情況確定光圈值。更具體地，基于在步驟ST22中獲得的適合的曝光控制值Bcnt，使用上 面的等式1和3計(jì)算明亮參考曝光控制值Budr。然后，通過從曝光控制值Budr中減去用戶 指定的快門速度TVs，得出光圈值A(chǔ)Vs。在步驟ST25，為以暗參考曝光控制值Bovr和在步驟ST24確定的光圈值A(chǔ)Vs進(jìn)行 拍攝的情況確定快門速度TVt。更具體地，基于在步驟ST22獲得的適合的曝光控制值Bcnt， 使用上面的等式2和4計(jì)算暗參考曝光控制值Bovr。然后，基于曝光控制值Bovr得出快門 速度TVt而不修改在步驟S24中設(shè)置的光圈值A(chǔ)Vs。因此，在上面的步驟ST24和ST25中，以用于獲得使用相應(yīng)曝光控制值Budr和 Bovr獲得的圖像中的最明亮圖像的明亮參考曝光控制值Budr，根據(jù)用戶指定的快門速度
15(即，曝光時(shí)間)TVs計(jì)算光圈值A(chǔ)Vs。然后，將這個(gè)光圈值A(chǔ)Vs設(shè)置為對(duì)于兩次拍攝保持恒 定的參考光圈值?；谶@個(gè)參考光圈值以及明亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝光控制 值Bovr，設(shè)置用于兩次拍攝的相應(yīng)快門速度TVs (用戶指定的快門速度)和TVt。這樣一來， 獲得了以不同曝光拍攝的兩個(gè)圖像。如果隨后合成這兩個(gè)圖像以便產(chǎn)生圖6C所示的合成 圖像Ge，可以獲得與成像元件5的動(dòng)態(tài)范圍相比具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的被攝體圖像。在上述成像設(shè)備IC中，并且類似于前面描述的實(shí)施例，即使對(duì)于高對(duì)比度場(chǎng)景， 也可以進(jìn)行適合地反映被攝體的亮度范圍的多次拍攝。因此，可以有效地利用成像元件5 的動(dòng)態(tài)范圍，并且產(chǎn)生抑制了過度曝光和曝光不足的滿意的合成圖像?！吹谒膶?shí)施例〉根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的成像設(shè)備ID具有與第一實(shí)施例的成像設(shè)備IA類似的 配置，但是在主控制器的配置方面不同。換言之，第四實(shí)施例的主控制器IOlD在ROM中存儲(chǔ)執(zhí)行下面描述的操作的程序。[成像設(shè)備ID的操作]圖11是示出了成像設(shè)備ID的基本操作的流程圖。圖11示出了用于下述情況的 曝光控制操作，其中設(shè)置了多段測(cè)量模式，并且其中設(shè)置了上述的手動(dòng)曝光模式作為曝光 模式。由主控制器IOlD執(zhí)行圖11所示的曝光控制操作。在步驟ST31和ST32中，進(jìn)行與圖8所示的流程圖中的步驟STl和ST2的操作類 似的操作。在步驟ST33，給定使用控制值標(biāo)度盤86設(shè)置的用戶指定的和快門速度，確定明亮 參考曝光控制值Budr。換言之，對(duì)于以明亮參考曝光控制值Budr進(jìn)行的拍攝，使用用戶指 定的光圈值和快門速度。在步驟ST34，為以暗參考曝光控制值和用戶指定的光圈值進(jìn)行拍攝的情況確定快 門速度TVn。更具體地，通過從在步驟ST33中設(shè)置的明亮參考曝光控制值Budr中減去在步 驟ST32中計(jì)算的曝光步長(zhǎng)Δ B，計(jì)算暗參考曝光控制值Bovr。然后，根據(jù)暗參考曝光控制 值Bovr設(shè)置快門速度TVn而不修改用戶指定的光圈值。這個(gè)快門速度TVn比用戶指定的 快門速度TVm長(zhǎng)出曝光步長(zhǎng)ΔΒ的數(shù)量。因此，在上面的步驟ST33和ST34中，根據(jù)用戶指定的光圈值和快門速度(即，曝 光時(shí)間)而獲得的曝光控制值被設(shè)置為用于獲得兩次拍攝中較亮的拍攝的明亮參考曝光 控制值Budr。同時(shí)，用戶指定的光圈值被設(shè)置為對(duì)于兩次拍攝保持恒定的參考光圈值，并且 基于這個(gè)參考光圈值以及明亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝光控制值Bovr，設(shè)置用于 兩次拍攝的相應(yīng)快門速度TVm和TVn。這樣一來，獲得了以不同曝光拍攝的兩個(gè)圖像。如果 隨后合成這兩個(gè)圖像以便產(chǎn)生圖6C所示的合成圖像Ge，可以獲得與成像元件5的動(dòng)態(tài)范圍 相比具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的被攝體圖像。在上述成像設(shè)備ID中，并且類似于前面描述的實(shí)施例，即使對(duì)于高對(duì)比度場(chǎng)景， 也可以進(jìn)行適合地反映被攝體的亮度范圍的多次拍攝。因此，可以有效地利用成像元件5 的動(dòng)態(tài)范圍，并且產(chǎn)生抑制了過度曝光和曝光不足的滿意的合成圖像?！吹谖鍖?shí)施例〉根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的成像設(shè)備IE具有與第一實(shí)施例的成像設(shè)備IA的配置 類似的配置，但是在主控制器的配置方面不同。
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換言之，第五實(shí)施例的主控制器IOlE在ROM中存儲(chǔ)執(zhí)行下面描述的操作的程序。[成像設(shè)備IE的操作]圖12是示出了成像設(shè)備IE的基本操作的流程圖。圖12示出了用于下述情況的曝 光控制操作，其中設(shè)置了點(diǎn)測(cè)量模式，并且其中設(shè)置了上述的光圈優(yōu)先模式作為曝光模式。 由主控制器IOlE執(zhí)行圖12所示的曝光控制操作。在步驟ST41和ST42，進(jìn)行與圖8所示的流程圖中的步驟STl和ST3的操作類似的 操作。在步驟ST43，明亮參考曝光控制值Budr被確定為是當(dāng)借助于測(cè)光元件44進(jìn)行點(diǎn) 測(cè)量時(shí)的適合的曝光值，其中使用控制值標(biāo)度盤86設(shè)置用戶指定的光圈值。換言之，明亮 參考曝光控制值Budr被設(shè)置為等于適合的曝光值，其中基于由點(diǎn)測(cè)量獲取的亮度信息、借 助于預(yù)定曝光計(jì)算計(jì)算出該適合的曝光值。因此，圖7所示的明亮參考曝光偏移ΔΒρ變?yōu)?0。然后，通過從如上所述那樣設(shè)置的明亮參考曝光控制值Budr中減去用戶指定的光圈值， 得出用于以明亮參考曝光拍攝的快門速度TVc。在步驟ST44，為以暗參考曝光控制值和用戶指定的光圈值進(jìn)行拍攝的情況確定快 門速度TVd。更具體地，基于在步驟ST43中被設(shè)置為明亮參考曝光控制值Budr的適合的曝 光控制值Bcnt，使用上面的等式2和4計(jì)算暗參考曝光控制值Bovr。然后，通過從曝光控 制值Bovr中減去用戶指定的光圈值，得出快門速度TVd。因此，使用在上面的步驟ST43和ST44中設(shè)置的相應(yīng)快門速度TVc和TVd進(jìn)行兩 次拍攝。這樣一來，采用以根據(jù)場(chǎng)景的曝光步長(zhǎng)Δ B修改的曝光拍攝兩個(gè)圖像，其中被攝體 部分被用作點(diǎn)測(cè)量參考(即，根據(jù)被攝體的亮度范圍)。如果隨后合成這兩個(gè)圖像以便產(chǎn)生 圖6C所示的合成圖像Ge，則可以獲得與成像元件5的動(dòng)態(tài)范圍相比具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的 被攝體圖像。在上述成像設(shè)備IE中，并且類似于前面描述的實(shí)施例，即使對(duì)于高對(duì)比度場(chǎng)景， 也可以進(jìn)行適合地反映被攝體的亮度范圍的多次拍攝。因此，可以有效地利用成像元件5 的動(dòng)態(tài)范圍，并且產(chǎn)生抑制了過度曝光和曝光不足的滿意的合成圖像?！吹诹鶎?shí)施例〉根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的成像設(shè)備IF具有與第一實(shí)施例的成像設(shè)備IA類似的 配置，但是在主控制器的配置方面不同。換言之，第六實(shí)施例的主控制器IOlF在ROM中存儲(chǔ)執(zhí)行下面描述的操作的程序。[成像設(shè)備IF的操作]圖13是用于解釋成像設(shè)備IF的操作的圖。更具體地，圖13解釋進(jìn)行5次拍攝時(shí) 設(shè)置的各個(gè)曝光值。此處的圖13相應(yīng)于圖7。在成像設(shè)備IF中，并且類似于前面描述的成像設(shè)備1A，根據(jù)柱狀圖HG檢測(cè)最大亮 度值Bmax和最小亮度值Bmin，并且為正常拍攝(即，進(jìn)行單次拍攝的情況)計(jì)算適合的曝 光控制值Bent。隨后，使用上面的等式1到4計(jì)算明亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝光 控制值Bovr。在本實(shí)施例的成像設(shè)備IF中，以各自不同的曝光進(jìn)行5次拍攝，每個(gè)曝光落在明 亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝光控制值Bovr之間的曝光步長(zhǎng)ΔΒ內(nèi)?，F(xiàn)在將描述設(shè) 置用于每次拍攝的曝光控制值Ba到Be的方法。
首先，圖13中的最大和最小曝光控制值Ba和Bb被設(shè)置為等于明亮參考曝光控 制值Budr和暗參考曝光控制值Bovr，而曝光控制值Bc被設(shè)置為等于適合的曝光控制值 Bent。剩余的兩個(gè)曝光控制值Bd和Be被如下設(shè)置Bd被設(shè)置為等于曝光控制值Ba和Bc 之間的二等分中間值，而Be被設(shè)置為等于曝光控制值Bb和Bc之間的二等分中間值。通過這樣設(shè)置曝光控制值Ba到Be，可以用適合的曝光控制值Bc以及在附近的曝 光控制值Bd和Be進(jìn)行拍攝。因此，可以在針對(duì)諸如人臉的主要被攝體的滿意的曝光狀態(tài) 下獲取圖像。另外，當(dāng)合成通過進(jìn)行5次拍攝獲得的5個(gè)圖像，以便產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍的合成 圖像時(shí)，主要被攝體(諸如臉)被從以具有曝光控制值Bc的適合曝光拍攝的圖像中裁剪出 來，并且被合成到拍攝的其它圖像中。由于以這種方式進(jìn)行的5次拍攝包括以基于被攝體 的亮度信息、借助于預(yù)定的曝光計(jì)算計(jì)算出的適合的曝光值進(jìn)行的拍攝，所以可以在合成 圖像中在適合的曝光條件下再現(xiàn)主要被攝體。應(yīng)當(dāng)理解，用于上述的5次拍攝的各個(gè)曝光控制值還可被設(shè)置為不同于上述的曝 光控制值Ba到Be的落在明亮參考曝光控制值Budr和暗參考曝光控制值Bovr之間的曝光 步長(zhǎng)ΔΒ內(nèi)的值。例如，還可以根據(jù)下面的等式7到9設(shè)置用于每次拍攝的各個(gè)曝光控制 值Bl到B5(見圖13)。Bl = (Bmax-Bcnt) Xk+Bcnt (7)B2 = (Bmin-Bcnt) Xk+Bcnt (8)Bn= [(Bl-B2)/(Ns-l)] X (η-2)+Β2，η > 2(9)此處，Ns表示進(jìn)行拍攝的次數(shù)(即，在本實(shí)施例中為5)。如果使用上面的等式7到9計(jì)算各個(gè)曝光控制值Bl到B5，則以明亮參考曝光控制 值Budr和暗參考曝光控制值Bovr之間的曝光步長(zhǎng)ΔΒ內(nèi)的相等間隔設(shè)置曝光控制值Bl 到B5。在上述成像設(shè)備IF中，并且類似于前面描述的實(shí)施例，即使對(duì)于高對(duì)比度場(chǎng)景， 也可以進(jìn)行適合地反映被攝體的亮度范圍的多次拍攝。因此，可以有效地利用成像元件5 的動(dòng)態(tài)范圍，并且產(chǎn)生抑制了過度曝光和曝光不足的滿意的合成圖像。應(yīng)當(dāng)理解，成像設(shè)備IF不限于進(jìn)行5次拍攝，并且還可以進(jìn)行分別設(shè)置為不同的 曝光控制值的3次、4次或6次或更多次拍攝。在這種情況下，當(dāng)進(jìn)行3次拍攝時(shí)，可以設(shè) 置為3個(gè)曝光控制值Ba、Bb和Be，或可替換地，設(shè)置為在圖13中以示例的方式示出的3個(gè) 曝光控制值B1、B2和B4。當(dāng)進(jìn)行4次拍攝時(shí)，可以設(shè)置為在圖13中以示例的方式示出的4 個(gè)曝光控制值Ba到Bd。通過合成通過以這種方式設(shè)置的曝光控制值進(jìn)行多次拍攝而獲得 的圖像，可以獲得具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的合成圖像。如上所述，在前面的實(shí)施例中，使用曝光步長(zhǎng)ΔΒ可以產(chǎn)生適合地?cái)U(kuò)展了其動(dòng)態(tài) 范圍的合成圖像。然而，借助于等式6計(jì)算足夠的曝光步長(zhǎng)ΔΒ涉及精確地檢測(cè)被攝體的 亮度范圍(Bmax-Bmin)。由于使用測(cè)光元件的典型測(cè)光的屬性，對(duì)于低光被攝體存在可靠性 減小的趨勢(shì)?，F(xiàn)在，將在下面的實(shí)施例中描述即使在這些低光場(chǎng)景中也能借助于測(cè)光元件 滿意地檢測(cè)被攝體的亮度范圍的技術(shù)?！吹谄邔?shí)施例〉根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的成像設(shè)備IG具有與第一實(shí)施例的成像設(shè)備IA類似的 配置，但是在測(cè)光元件和主控制器的配置方面不同。施例中的測(cè)光元件440被配置為檢測(cè)被攝體 的亮度的傳感器，并且例如被設(shè)置在光學(xué)取景器內(nèi)。如圖14所示，測(cè)光區(qū)域Eu被劃分為40 個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域能夠獨(dú)立地測(cè)量亮度。更具體地，測(cè)光元件440設(shè)有多個(gè)硅光單元(SPC)， 它們中的39個(gè)是布置在蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)的小光電單元Ef (下面也被稱為小單元)，并且它們中 的1個(gè)是以圍繞這些小單元的環(huán)形設(shè)置的大光電單元Eg(下面也被稱為大單元)。換言之， 測(cè)光元件440設(shè)有劃分測(cè)光區(qū)域Eu而形成的39個(gè)小單元(即，光電單元)Ef和1個(gè)大單 元(即，光電單元)Eg，并且能夠輸出來自每個(gè)光電單元Ef和Eg的測(cè)光值作為被攝體的亮 度信息。后面將詳細(xì)描述測(cè)光元件440的特性。另外，還在測(cè)光計(jì)45(見圖15)中提供了處理電路450。處理電路450被電連接 到每個(gè)光電單元Ef和Eg，并且處理從每個(gè)光電單元Ef和Eg輸出的電荷。在這種處理電 路450中，例如基于來自主控制器IOlG的控制信號(hào)Sg，控制每個(gè)光電單元Ef和Eg的測(cè)光 操作(即，光電轉(zhuǎn)換操作)。通過在每個(gè)光電單元Ef和Eg中對(duì)已被光電轉(zhuǎn)換并且積聚的電 荷(即積聚的電荷)執(zhí)行諸如對(duì)數(shù)壓縮、溫度補(bǔ)償和增益應(yīng)用的處理，產(chǎn)生輸出電壓Vp作 為測(cè)光計(jì)的測(cè)量值。另外，第七實(shí)施例的主控制器IOlG在ROM中存儲(chǔ)執(zhí)行下面描述的成像設(shè)備IG的 操作的程序。[使用測(cè)光元件440檢測(cè)被攝體的亮度范圍]在測(cè)光元件440中，借助于光電轉(zhuǎn)換積聚與入射光的量基本成比例的電荷。然而， 在接收來自低光被攝體的光的小單元Ef中，這種比例關(guān)系(即，線性曲線)不成立。這是 因?yàn)樵诠饷裘娣e小的小單元Ef中，由低光場(chǎng)景的光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷量也小，并且成為非 線性的。在小單元Ef中，存在一個(gè)亮度極限(諸如2EV)，超出該亮度極限就不再補(bǔ)償線性 精度。下面，這個(gè)極限也被稱為測(cè)光亮度極限。同時(shí)，由于大單元Eg的光敏面積相對(duì)于小 單元Ef的光敏面積是較大的，所以即使在低光場(chǎng)景中也能實(shí)現(xiàn)線性精度。因此，利用大單 元Eg的特性，通過當(dāng)輸出電壓Vp (見圖15)小并且不可靠時(shí)，測(cè)光元件440能夠使用大單 元Eg的測(cè)光值而不是小單元Ef的測(cè)光值，改進(jìn)低光場(chǎng)景中的測(cè)光精度。然而，隨著檢測(cè)小于測(cè)光亮度極限的亮度值(即，測(cè)光值)的小單元Ef數(shù)目的增 加，以單個(gè)大單元Eg的測(cè)光值取代這些小單元Ef的測(cè)光值，從而導(dǎo)致測(cè)光元件440中下降 的測(cè)光精度。因此，在本實(shí)施例的成像設(shè)備IG中，基于來自測(cè)光元件440中的各個(gè)測(cè)光單元Ef 和Eg的測(cè)光值(即，最大和最小亮度值Bmax和Bmin)，并且附加地考慮事先規(guī)定的亮度范 圍(下面也被稱為規(guī)定的亮度范圍)，根據(jù)由測(cè)光計(jì)45的測(cè)量獲得的亮度范圍(下面也被 稱為測(cè)量的亮度范圍)，得出用于計(jì)算曝光步長(zhǎng)ΔΒ的被攝體的最終亮度范圍(下面也被稱 為最終亮度范圍)。此處，規(guī)定的亮度范圍可以例如對(duì)于夜景被設(shè)置為2. 0EV，并且對(duì)于包 含人物的夜景被設(shè)置為1. OEV0現(xiàn)在將描述用于計(jì)算被攝體的最終亮度范圍的具體技術(shù)。使用下面的等式10計(jì) 算被攝體的最終亮度范圍Bcon。Bcon = α XBmes+β XBset (10)此處，Bmes表示測(cè)量的亮度范圍，并且Bset表示規(guī)定的亮度范圍。另外，α和β 表示用于混合測(cè)量的亮度范圍Bmes和規(guī)定的亮度范圍Bset的系數(shù)(S卩，混合比)。系數(shù)
19α和β根據(jù)圖16所示的圖改變，從而保持關(guān)系α+β =1。在圖16所示的圖中，水平軸 指示具有測(cè)光亮度極限或該極限之上的測(cè)光值的光電單元Ef ( S卩，小單元)的數(shù)目，而垂直 軸指示上面等式10中的混合比α和β。在圖16所示的圖中，混合比α (即，上面等式10中的測(cè)量的亮度范圍Bmes的系 數(shù))與處于測(cè)光亮度極限或在該極限之上的小單元Ef的數(shù)目成比例地增加，并且當(dāng)所有 (此處，39個(gè))小單元Ef處于測(cè)光亮度極限或在該極限之上時(shí)達(dá)到100%。同時(shí)，混合比 β (即，上面等式10中的規(guī)定的亮度范圍Bset的系數(shù))改變，使得即使當(dāng)處于測(cè)光亮度極 限或在該極限之上的測(cè)光單元Ef的數(shù)目改變時(shí)，也能保持關(guān)系α+β =1。因此，如圖16 所示，混合比α和β根據(jù)處于測(cè)光亮度極限或在該極限之上的測(cè)光單元(即，小單元)Ef 的數(shù)目而改變。通過在成像設(shè)備IG中使用這些混合比α和β，可以計(jì)算測(cè)量的亮度范圍 Bmes和規(guī)定的亮度范圍Bset的適合的混合(S卩，加權(quán)平均)。如果混合比α和β被如圖 16的圖中所示那樣設(shè)置，則在以等式10表示的加權(quán)平均計(jì)算中，隨著具有測(cè)光亮度極限或 在該極限之上的測(cè)光值的測(cè)光單元(即，小單元)Ef的數(shù)目的增加，由測(cè)光計(jì)45檢測(cè)到的 測(cè)量的亮度范圍(即，關(guān)于被攝體的亮度的范圍)Bmes相對(duì)于規(guī)定的亮度范圍Bset的權(quán)重 增加。同時(shí)，隨著處于測(cè)光亮度極限或該極限之上的測(cè)光單元Ef的數(shù)目的減少，由測(cè)光計(jì) 45檢測(cè)到的測(cè)量的亮度范圍Bmes相對(duì)于規(guī)定的亮度范圍Bset的權(quán)重減小。結(jié)果，即使當(dāng) 以測(cè)光元件440對(duì)低光被攝體測(cè)光時(shí)，也可以得出可靠的被攝體亮度范圍(S卩，最終亮度范 圍 Bcon)ο下面描述這種成像設(shè)備IG的特定操作。[成像設(shè)備IG的操作]圖17是示出了成像設(shè)備IG的基本操作的流程圖。更具體地，圖17示出了用于使 用測(cè)光元件440檢測(cè)被攝體的亮度范圍的操作。由主控制器IOlG執(zhí)行圖17所示的操作。在步驟ST51，分析相應(yīng)于被攝體的場(chǎng)景的亮度分布。此時(shí)，基于由測(cè)光元件440 的各個(gè)測(cè)光單元Ef和Eg檢測(cè)到的亮度信息，計(jì)算被攝體的最大亮度值Bmax和最小亮度值 Bmin0在步驟ST52，基于由測(cè)光元件440獲得的測(cè)量結(jié)果(即，被攝體的亮度信息)，由 測(cè)光計(jì)45檢測(cè)表示被攝體的亮度范圍的測(cè)量的亮度范圍Bmes。換言之，基于由測(cè)光元件 440的各個(gè)測(cè)光單元Ef獲得的測(cè)光值(即，最大和最小亮度值Bmax和Bmin)，檢測(cè)場(chǎng)景的 亮度范圍。在該情況下，可以根據(jù)測(cè)光元件440中的39個(gè)小單元Ef的測(cè)光數(shù)據(jù)檢測(cè)測(cè)量 的亮度范圍Bmes，或可以根據(jù)包括大單元Eg在內(nèi)的所有測(cè)光單元Ef和Eg的測(cè)光數(shù)據(jù)檢測(cè) 測(cè)量的亮度范圍Bmes。在步驟ST53，計(jì)數(shù)測(cè)光元件440中的具有測(cè)光亮度極限或該極限之上的測(cè)光值的 測(cè)光單元(即，小單元)Ef的數(shù)目。換言之，檢測(cè)39個(gè)小單元Ef中的具有測(cè)光亮度極限 (即，閾值)或該極限之上的測(cè)光值的小單元Ef的數(shù)目。在步驟ST54，根據(jù)步驟ST53的檢測(cè)結(jié)果確定是否存在處于測(cè)光亮度極限之下的 測(cè)光單元(即，小單元)Ef。換言之，確定是否存在具有小于測(cè)光亮度極限的測(cè)光值的至 少一個(gè)小單元Ef。此時(shí)，如果檢測(cè)到處于測(cè)光亮度極限之下的小單元Ef，則處理進(jìn)入步驟 ST55，并且將被攝體視為低光被攝體。相反，如果未檢測(cè)到處于測(cè)光亮度極限之下的小單元 Ef，則跳過本處理流程。在該情況下，可以確定被攝體不是低光被攝體。因此，不認(rèn)為由測(cè)
20光元件440檢測(cè)到的測(cè)光值是不可靠的，并且在步驟ST52中檢測(cè)到的測(cè)量的亮度范圍Bmes 被設(shè)置為被攝體的最終亮度范圍Bcon。在步驟ST55，參考圖16所示的圖，并且根據(jù)在步驟ST53獲得的處于測(cè)光亮度極 限或該極限之上的測(cè)光單元Ef的數(shù)目，確定用于測(cè)量的亮度范圍Bmes和規(guī)定的亮度范圍 Bset的混合比α和β。在步驟ST56，將在步驟ST55中確定的混合比α和β代入上面的等式10，并且計(jì) 算最終的亮度范圍Bcon。隨后，通過將這樣計(jì)算的最終亮度范圍Bcon作為被攝體的亮度范 圍(Bmax-Bmin)代入等式6，獲得適合的曝光步長(zhǎng)Δ B。在上面的步驟ST54到ST56中，當(dāng)基于在步驟ST53中獲得的檢測(cè)結(jié)果確定存在具 有在測(cè)光亮度極限之下的測(cè)光值的測(cè)光單元Ef時(shí)，根據(jù)在步驟ST53中檢測(cè)到的處于測(cè)光 亮度極限或該極限之上的測(cè)光單元Ef的數(shù)目，設(shè)置混合比(即，加權(quán)系數(shù))α和β。使用 這些混合比α和β，對(duì)在步驟ST52中檢測(cè)到的測(cè)量的亮度范圍(即，被攝體的亮度范圍) Bmes和規(guī)定的亮度范圍(即，給定的亮度范圍)Bset進(jìn)行等式10中的加權(quán)計(jì)算。該計(jì)算的 結(jié)果被設(shè)置為最終亮度范圍(即，被攝體的亮度范圍)Bcon。這樣一來，即使當(dāng)以測(cè)光元件 440對(duì)低光被攝體測(cè)光時(shí)，也可以精確地得出被攝體的亮度范圍。隨后，將在步驟ST56中被設(shè)置為被攝體的亮度范圍(Bmax-Bmin)的最終亮度范圍 Bcon乘以系數(shù)k，以便獲得相應(yīng)于曝光步長(zhǎng)ΔΒ(見等式6)的值。然后，設(shè)置具有曝光步長(zhǎng) ΔB的曝光控制值范圍。結(jié)果，如果以在這個(gè)曝光控制值范圍內(nèi)的相應(yīng)曝光值設(shè)置進(jìn)行多次 拍攝并且隨后加以合成，可以產(chǎn)生具有適合地?cái)U(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的合成圖像。在上述的成像設(shè)備IG中，為導(dǎo)致測(cè)光元件440中產(chǎn)生不精確性的低光場(chǎng)景計(jì)數(shù)具 有測(cè)光亮度極限或該極限之上的測(cè)光值的測(cè)光單元Ef的數(shù)目。然后，根據(jù)測(cè)光單元Ef的 計(jì)數(shù)數(shù)目，設(shè)置等式10中的用于測(cè)量的亮度范圍Bmes和規(guī)定的亮度范圍Bset的混合比α 和β。因此，可以計(jì)算可靠的最終亮度范圍Bcon。結(jié)果，當(dāng)進(jìn)行多次拍攝以便產(chǎn)生合成圖 像時(shí)，可以設(shè)置適合的曝光控制值?！吹诎藢?shí)施例〉根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的成像設(shè)備IH具有與第七實(shí)施例的成像設(shè)備IG類似的 配置，但是在主控制器的配置方面不同。換言之，第八實(shí)施例的主控制器IOlH在ROM中存儲(chǔ)執(zhí)行下面描述的成像設(shè)備IH 的操作的程序。[使用測(cè)光元件440檢測(cè)被攝體的亮度范圍]在成像設(shè)備IH中，除了根據(jù)處于測(cè)光亮度極限或該極限之上的測(cè)光單元(即，小 單元)Ef的數(shù)目確定上述混合比α和β之外，還考慮到場(chǎng)景的絕對(duì)亮度確定混合比(下 面也被稱為絕對(duì)場(chǎng)景亮度)。這樣一來，可以進(jìn)行更好的混合比控制。此處，以由測(cè)光元件 440中的每個(gè)測(cè)光單元Ef和Eg獲得的測(cè)光值的平均值作為絕對(duì)場(chǎng)景亮度。換言之，被攝體 的平均亮度被以示例的方式用作此處的絕對(duì)場(chǎng)景亮度?，F(xiàn)在描述用于計(jì)算被攝體的最終亮度范圍的具體技術(shù)。在本實(shí)施例，首先通過使 用下面的等式11進(jìn)行加權(quán)平均來計(jì)算混合比Y。然后，通過將混合比Y代入下面的等式 12，根據(jù)測(cè)量的亮度范圍Bmes和規(guī)定的亮度范圍Bset計(jì)算被攝體的最終亮度范圍Bcon。γ = ρΧ α +(1-p) X β(11)
Bcon= y XBmes+(1-y ) XBset (12)等式11中的系數(shù)ρ和(I-P)根據(jù)圖18所示的圖改變。在圖18所示的圖中，水平 軸指示場(chǎng)景的絕對(duì)亮度，而垂直軸指示等式11中的系數(shù)P。如圖18中的圖所示，等式11中的用于計(jì)算混合比α和β的加權(quán)平均的系數(shù)ρ在 絕對(duì)場(chǎng)景亮度落在低強(qiáng)度范圍Blw內(nèi)的情況下被固定為0%，并且在絕對(duì)場(chǎng)景亮度落在高 強(qiáng)度范圍Bhg內(nèi)的情況下被固定為100%。在絕對(duì)場(chǎng)景亮度落在上述范圍之間的中間亮度 范圍Bmd內(nèi)的情況下，系數(shù)ρ與絕對(duì)場(chǎng)景亮度成比例地改變。這樣一來，在成像設(shè)備IH中， 可以在考慮絕對(duì)場(chǎng)景亮度的同時(shí)，確定關(guān)于測(cè)量的亮度范圍Bmes和規(guī)定的亮度范圍Bset 的混合比Y和(I-Y)。因此，可以更準(zhǔn)確地設(shè)置混合比Y，并且計(jì)算被攝體的最佳最終亮 度范圍Bcon。下面描述這種成像設(shè)備IH的具體操作。[成像設(shè)備IH的操作]圖19是示出了成像設(shè)備IH的基本操作的流程圖。更具體地，圖19示出了用于使 用測(cè)光元件440檢測(cè)被攝體的亮度范圍的操作。由主控制器IOlH執(zhí)行圖19所示的操作。在步驟ST61，類似于圖17所示的流程圖的步驟ST51，使用測(cè)光元件440分析相應(yīng) 于被攝體的場(chǎng)景的亮度分布。在步驟ST62，檢測(cè)場(chǎng)景的絕對(duì)亮度。例如，可以按照由測(cè)光元件440中的各個(gè)測(cè)光 單元Ef和Eg獲得的測(cè)光值的平均值，計(jì)算絕對(duì)場(chǎng)景亮度。在步驟ST63到ST65，進(jìn)行與圖17所示的流程圖的步驟ST52到ST54類似的操作。在步驟ST66，參考圖16所示的圖，根據(jù)在步驟ST64中檢測(cè)到的處于測(cè)光亮度極 限或該極限之上的測(cè)光單元Ef的數(shù)目，確定用于測(cè)量的亮度范圍Bmes和規(guī)定的亮度范圍 Bset的混合比α和β。另外，參考圖18所示的圖，根據(jù)在步驟ST62檢測(cè)到的場(chǎng)景的絕對(duì) 亮度來確定系數(shù)P。然后，將混合比α和β以及系數(shù)P代入等式11，以便計(jì)算混合比Y。在步驟ST67，將在步驟ST66中確定的混合比Y代入等式12，以便計(jì)算被攝體的 最終亮度范圍Bcon。因此，根據(jù)在步驟ST64中檢測(cè)到的處于測(cè)光亮度極限或該極限之上的 測(cè)光單元Ef的數(shù)目，以及在步驟ST62中檢測(cè)到的絕對(duì)場(chǎng)景亮度(即，被攝體的亮度值)， 在等式12的加權(quán)計(jì)算中設(shè)置混合比(即，加權(quán)系數(shù))Y。這樣一來使得可以實(shí)現(xiàn)對(duì)混合比 Y的明顯更好的控制，并且即使當(dāng)借助于測(cè)光元件440對(duì)低光被攝體進(jìn)行測(cè)光時(shí)，也能滿 意地并且精確地得出被攝體的亮度范圍。在上述的成像設(shè)備IH中，可以實(shí)現(xiàn)與第七實(shí)施例類似的優(yōu)點(diǎn)。另外，如等式11和 圖18所證明的，基于絕對(duì)場(chǎng)景亮度和處于測(cè)光亮度極限或該極限之上的測(cè)光單元Ef的數(shù) 目，設(shè)置成像設(shè)備IH中的混合比Y。因此，當(dāng)進(jìn)行多次拍攝以便產(chǎn)生合成圖像時(shí)，可以進(jìn)行 更適合的曝光控制。在此處的成像設(shè)備IH中，通過如圖18所示的圖所示，根據(jù)絕對(duì)場(chǎng)景亮度改變?cè)诘?式11的加權(quán)計(jì)算中使用的系數(shù)P計(jì)算混合比Y。然而，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此，并且還 可以通過將系數(shù)P固定為與絕對(duì)場(chǎng)景亮度無關(guān)的值，諸如0.5，并且然后計(jì)算簡(jiǎn)單平均，計(jì) 算混合比Y。〈修改〉在前面的實(shí)施例中，等式1、2和6中表示的系數(shù)k不限于被設(shè)置為諸如0.5的固
22定值。而是，系數(shù)k可以根據(jù)諸如被攝體的亮度范圍以及最大和最小亮度值Bmax和Bmin 的因素在0到1的范圍內(nèi)改變。在前面的實(shí)施例中，檢測(cè)最大亮度值Bmax和最小亮度值Bmin之間的差作為被攝 體的亮度范圍。然而，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此，可以檢測(cè)另一個(gè)值作為被攝體的亮度范 圍，諸如高強(qiáng)度平均值(例如，從最大亮度值Bmax開始并且在亮度減小的方向上延伸的預(yù) 定范圍(所有像素的β 中的值的平均)和低強(qiáng)度平均值(例如，從最小亮度值Bmin開 始并且在亮度增大的方向上延伸的預(yù)定范圍(所有像素的β %)中的值的平均)之間的 差。在第七實(shí)施例和第八實(shí)施例中，測(cè)光區(qū)域Eu不限于被如同圖14所示的測(cè)光元件 440那樣劃分為40個(gè)區(qū)域，而是設(shè)置的區(qū)域的數(shù)目可以是39個(gè)或更少，或41個(gè)或更多。因此前面詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，前面的描述是所有實(shí)施例中的例子， 并且本發(fā)明不限于此。應(yīng)當(dāng)理解，可以做出此處未示出的無數(shù)修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明包含關(guān)于2009年6月3日提交日本專利局的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng) JP 2009-134151以及2009年7月29日提交日本專利局的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP 2009-176202中公開的主題內(nèi)容，通過引用將它們的完整內(nèi)容結(jié)合在此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，取決于設(shè)計(jì)需要和其它因素，在落在所附權(quán)利要求 和其等同物的范圍內(nèi)的情況下，可以出現(xiàn)各種修改、組合、子組合和替換。
2權(quán)利要求
一種成像設(shè)備，包括成像裝置，被配置為接收穿過具有光圈機(jī)構(gòu)的成像光學(xué)系統(tǒng)的被攝體光，并且產(chǎn)生相應(yīng)于被攝體的獲取圖像；亮度信息獲取裝置，被配置為對(duì)預(yù)定的測(cè)光區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，并且獲取關(guān)于被攝體的亮度信息；檢測(cè)裝置，被配置為基于由所述亮度信息獲取裝置獲取的高亮度信息和低亮度信息，檢測(cè)被攝體的亮度范圍；成像控制裝置，被配置為設(shè)置具有步長(zhǎng)的曝光控制值的范圍，并且使用成像裝置進(jìn)行以所述曝光控制值的范圍內(nèi)的各不同曝光控制值設(shè)置的多次拍攝，即多次成像，所述步長(zhǎng)與以預(yù)定系數(shù)k乘以由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的亮度范圍而獲得的值相對(duì)應(yīng)，其中0＜k＜1；和圖像合成裝置，被配置為通過合成提取自作為成像裝置進(jìn)行多次拍攝的結(jié)果而獲得的多個(gè)圖像中的圖像部分，產(chǎn)生合成圖像；其中當(dāng)僅進(jìn)行一次拍攝時(shí)，為這一次拍攝設(shè)置的單個(gè)曝光控制值被包含在所述曝光控制值的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述單個(gè)曝光控制值是基于由亮度信息獲取裝置獲取的亮度信息，通過預(yù)定的曝光計(jì) 算計(jì)算出的適合的曝光值，并且 所述成像控制裝置包括光圈值設(shè)置裝置，配置為根據(jù)所述單個(gè)曝光控制值，根據(jù)定義成像裝置的曝光時(shí)間和 光圈機(jī)構(gòu)的光圈值之間的關(guān)系的線圖計(jì)算光圈值，并且將計(jì)算出的光圈值設(shè)置為對(duì)于多次 拍攝保持恒定的參考光圈值，和曝光時(shí)間設(shè)置裝置，配置為基于每個(gè)曝光控制值和所述參考光圈值，設(shè)置用于多次拍 攝的各曝光時(shí)間。
3.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，還包括 輸入裝置，被配置為接收用戶輸入；和指定裝置，被配置為基于對(duì)輸入裝置做出的用戶輸入，指定光圈機(jī)構(gòu)的光圈值； 其中所述成像控制裝置包括光圈值設(shè)置裝置，被配置為將由指定裝置指定的光圈值設(shè)置為對(duì)于多次拍攝保持恒定 的參考光圈值，和曝光時(shí)間設(shè)置裝置，被配置為基于每個(gè)曝光控制值和所述參考光圈值，設(shè)置用于多次 拍攝的各曝光時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，還包括 輸入裝置，被配置為接收用戶輸入；和指定裝置，被配置為基于對(duì)輸入裝置做出的用戶輸入，指定成像裝置的曝光時(shí)間； 其中所述成像控制裝置包括光圈值設(shè)置裝置，被配置為根據(jù)由所述指定裝置指定并且與各曝光控制值中的獲得最 亮圖像的曝光控制值相應(yīng)的曝光時(shí)間，計(jì)算光圈值，并且將計(jì)算出的光圈值設(shè)置為對(duì)于多 次拍攝保持恒定的參考光圈值，和曝光時(shí)間設(shè)置裝置，被配置為基于每個(gè)曝光控制值和所述參考光圈值，設(shè)置用于多次 拍攝的各曝光時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，還包括 輸入裝置，被配置為接收用戶輸入；和指定裝置，被配置為基于對(duì)輸入裝置做出的用戶輸入，指定光圈機(jī)構(gòu)的光圈值和成像 裝置的曝光時(shí)間； 其中所述成像控制裝置包括被配置為將根據(jù)由所述指定裝置指定的光圈值和曝光時(shí)間獲得的曝光控制值設(shè)置為 各曝光控制值中的獲得最亮圖像的曝光控制值的裝置，光圈值設(shè)置裝置，被配置為將由所述指定裝置指定的光圈值設(shè)置為對(duì)于多次拍攝保持 恒定的參考光圈值，和曝光時(shí)間設(shè)置裝置，被配置為基于每個(gè)曝光控制值和所述參考光圈值，設(shè)置用于多次 拍攝的各曝光時(shí)間。
6.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中 所述亮度信息獲取裝置包括點(diǎn)測(cè)量裝置，被配置為對(duì)預(yù)定測(cè)光區(qū)域內(nèi)的特定點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)光，并且 所述成像控制裝置包括被配置為將所述單個(gè)曝光控制值設(shè)置為等于適合的曝光值的裝置，其中，所述適合的 曝光值是基于由所述點(diǎn)測(cè)量裝置獲取的亮度信息，通過預(yù)定的曝光計(jì)算而計(jì)算出的。
7.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中進(jìn)行的所述多次拍攝的數(shù)目為3次或更多次，和所述三次或更多次拍攝包括以適合的曝光值進(jìn)行的拍攝，其中所述適合的曝光值是基 于由亮度信息獲取裝置獲取的亮度信息，通過預(yù)定的曝光計(jì)算而計(jì)算出的。
8.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中 所述亮度信息獲取裝置包括具有預(yù)定數(shù)目的測(cè)光單元的測(cè)光裝置，所述測(cè)光單元對(duì)預(yù)定的測(cè)光區(qū)域內(nèi)的光進(jìn)行劃 分和測(cè)量，所述測(cè)光裝置能夠輸出來自所述預(yù)定數(shù)目的測(cè)光單元中的每一個(gè)的測(cè)光值作為 被攝體的亮度信息， 所述檢測(cè)裝置包括亮度范圍檢測(cè)裝置，被配置為基于由測(cè)光裝置獲得的被攝體的亮度信息，檢測(cè)被攝體 的亮度范圍，單元數(shù)目檢測(cè)裝置，被配置為從所述預(yù)定數(shù)目的測(cè)光單元中檢測(cè)具有等于或大于預(yù)定 閾值的測(cè)光值的測(cè)光單元的數(shù)目，和亮度范圍設(shè)置裝置，被配置為使得在基于所述單元數(shù)目檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果確定存在 側(cè)光值小于所述預(yù)定閾值的測(cè)光單元的情況下，使用根據(jù)由所述單元數(shù)目檢測(cè)裝置檢測(cè)到的測(cè)光單元的數(shù)目而設(shè)置的加權(quán)系數(shù)，對(duì)由所述亮度范圍檢測(cè)裝置檢測(cè)到的亮度范圍和預(yù) 定的亮度范圍進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，并且將加權(quán)計(jì)算的結(jié)果設(shè)置為被攝體的亮度范圍，其中利用所述成像控制裝置設(shè)置具有步長(zhǎng)的曝光控制值范圍，所述步長(zhǎng)與以預(yù)定系數(shù)k乘 以由亮度范圍設(shè)置裝置設(shè)置的亮度范圍所獲得的值相應(yīng)。
9.如權(quán)利要求8所述的成像設(shè)備，其中在所述加權(quán)計(jì)算中，隨著由單元數(shù)目檢測(cè)裝置檢測(cè)到的測(cè)光單元的數(shù)目的增加，由亮 度范圍設(shè)置裝置檢測(cè)到的亮度范圍相對(duì)于預(yù)定的亮度范圍的權(quán)重增加，而隨著由單元數(shù)目 檢測(cè)裝置檢測(cè)到的測(cè)光單元的數(shù)目的減少，由亮度范圍設(shè)置裝置檢測(cè)到的亮度范圍相對(duì)于 預(yù)定的亮度范圍的權(quán)重減小。
10.如權(quán)利要求8所述的成像設(shè)備，其中在所述加權(quán)計(jì)算中，根據(jù)由所述單元數(shù)目檢測(cè)裝置檢測(cè)到的測(cè)光單元的數(shù)目以及由測(cè) 光裝置獲得的被攝體的亮度值，設(shè)置加權(quán)系數(shù)。
11.一種成像控制方法，包括如下步驟基于由亮度信息獲取裝置獲得的高亮度信息和低亮度信息，檢測(cè)被攝體的亮度范圍， 所述亮度信息獲取裝置被配置為接收預(yù)定的測(cè)光區(qū)域內(nèi)的光，并且獲取關(guān)于被攝體的亮度 信息；和通過設(shè)置具有步長(zhǎng)的曝光控制值的范圍和通過使用成像裝置，進(jìn)行用所述曝光控制值 的范圍內(nèi)的各個(gè)不同曝光控制值設(shè)置的多次拍攝來控制成像，所述步長(zhǎng)與以預(yù)定系數(shù)k乘 以在所述檢測(cè)步驟中檢測(cè)到的亮度范圍而獲得的值相應(yīng)，其中0 < k < 1，所述成像裝置被 配置為接收穿過具有光圈機(jī)構(gòu)的成像光學(xué)系統(tǒng)的被攝體光并且產(chǎn)生相應(yīng)于被攝體的獲取 圖像；其中通過合成提取自作為成像裝置進(jìn)行多次拍攝的結(jié)果而獲得的多個(gè)圖像中的圖像部分， 產(chǎn)生合成圖像；和當(dāng)僅進(jìn)行一次拍攝時(shí)，為這一次拍攝設(shè)置的單個(gè)曝光控制值被包含在所述曝光控制值 的范圍內(nèi)。
12.—種成像設(shè)備，包括成像單元，被配置為接收穿過具有光圈機(jī)構(gòu)的成像光學(xué)系統(tǒng)的被攝體光，并且產(chǎn)生相 應(yīng)于被攝體的獲取圖像；亮度信息獲取器，被配置為對(duì)預(yù)定的測(cè)光區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，并且獲取關(guān)于被攝體的亮度 fn息；檢測(cè)器，被配置為基于由所述亮度信息獲取器獲取的高亮度信息和低亮度信息，檢測(cè) 被攝體的亮度范圍；成像控制器，被配置為設(shè)置具有步長(zhǎng)的曝光控制值的范圍，并且使用所述成像單元進(jìn) 行以所述曝光控制值的范圍內(nèi)的各不同曝光控制值設(shè)置的多次拍攝，即多次成像，所述步 長(zhǎng)與以預(yù)定系數(shù)k乘以由所述檢測(cè)器檢測(cè)到的亮度范圍而獲得的值相應(yīng)，其中ο < k < ι ； 禾口圖像合成器，被配置為通過合成提取自作為成像單元進(jìn)行多次拍攝的結(jié)果而獲得的多個(gè)圖像中的圖像部分，產(chǎn)生合成圖像； 其中當(dāng)僅進(jìn)行一次拍攝時(shí)，為這一次拍攝設(shè)置的單個(gè)曝光控制值被包含在所述曝光控制值 的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成像設(shè)備和成像控制方法。在一種成像設(shè)備中，成像單元產(chǎn)生被攝體的獲取圖像。亮度信息獲取器獲取被攝體的亮度信息。檢測(cè)器基于獲取的亮度信息，檢測(cè)被攝體的亮度范圍。成像控制器設(shè)置具有步長(zhǎng)的曝光控制值的范圍，并且使用成像單元進(jìn)行以所述曝光控制值的范圍內(nèi)的各不同曝光控制值設(shè)置的多次拍攝(即，多次成像)，所述步長(zhǎng)與以預(yù)定系數(shù)k(其中0＜k＜1)乘以檢測(cè)到的亮度范圍而獲得的值相應(yīng)。圖像合成器通過合成提取自通過多次拍攝獲得的多個(gè)圖像中的圖像部分，產(chǎn)生合成圖像。當(dāng)僅進(jìn)行一次拍攝時(shí)，為這一次拍攝設(shè)置的單個(gè)曝光控制值被包含在所述曝光控制值的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H04N5/232GK101909150SQ20101018154
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者上田敬史, 水口淳 申請(qǐng)人:索尼公司