[发明专利]摄像装置、摄像方法、曝光控制方法和程序

说明书

相关申请的交叉引用

本发明包含于2007年4月24日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-113965的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种摄像装置、摄像方法、曝光控制方法和程序，更具体地，涉及一种用于通过组合长曝光图像信号和短曝光图像信号来生成具有宽动态范围的组合图像信号的摄像装置的曝光控制方法。

背景技术

在相关技术中使用诸如CCD(电荷耦合器件)的固态拾取器件的摄像装置中，将要输入拾取器件的光量(曝光量)是通过控制光圈值和电子快门速度来控制的。即，当拍摄亮景物时，减少曝光量以防止出现由于从图像传感装置输出的信号的饱和而带来的过度曝光。相反，当拍摄暗景物时，增加曝光量以防止出现曝光不足。

然而，当期望使用具有不充分动态范围的固态图像拾取器件来拍摄具有强对比度的景物(摄像背光景物或同时摄像室内景物和室外景物)时，即使控制了曝光量，但是在景物的亮部分中会由于明亮部分的饱和而出现过度曝光，并且在景物的暗部分中会出现曝光不足。因此，这两个部分都无法被适当再生。

作为克服困难的方法，第5455621号美国专利(对应于第6-141229号日本未审查专利申请公开)披露了一种通过在一场中使用两个不同的电子快门速度或改变每场的电子快门速度来分别获得亮区信息和暗区信息、并且将所获得的信息段组合成单个图像的方法。该方法被能够拍摄具有宽动态范围的图像的装置(宽动态范围相机)所采用。此外，第2006/033823 A1号美国专利公开(对应于第2004-120205号日本未审查专利申请公开)和第2002-84449号日本未审查专利申请公开披露了用于提高上述组合图像的质量的装置和方法。

通常，存在两种曝光控制模式，根据用户的设置执行曝光控制的曝光模式，以及自动执行曝光控制的自动曝光(autoexposure，自动曝光)模式。在以下描述中，根据用户的设置执行曝光控制的曝光模式将被称为“曝光设置模式”以与“自动曝光模式”进行区分。在曝光设置模式下，根据对象(期望拍摄到该对象的图像)的条件，用户任意设置用于图像拾取器件单元的曝光周期、光圈值和将被施加给从图像拾取器件单元输出的信号的增益值。在自动曝光模式下，包括在装置中的控制单元(微型计算机)根据摄像区域的亮度级的检测结果自动设置曝光周期、光圈值和增益值，以能够获得适当亮度级。

这里，如果在不具有宽动态范围摄像功能的相机中选择了曝光设置模式，那么用户根据对象(主要对象，期望拍摄到该对象的图像)的亮度级来控制曝光周期、光圈值和增益值，从而可以获得适当曝光级。因此，即使改变了主要对象的背景的亮度级，仍可以维持主要对象的亮度级。另一方面，然而，因为没有根据背景的亮度级执行曝光控制，所以在背景上具有高亮度级的部分会由于这部分的饱和而出现过度曝光。

上述专利文献披露了用于通过改进组合使用两个明显不同的曝光量拍摄到的图像的方法来提高宽动态范围相机的图像质量的技术，但是并没有披露用于通过在曝光设置模式下执行具有宽动态范围的摄像(组合摄像)来提高组合图像的图像质量的技术。

发明内容

期望克服在使用宽动态范围摄像功能的曝光设置模式中的上述困难，并且提高在曝光设置模式下拍摄的图像的图像质量。

根据本发明实施例的摄像装置包括：摄像单元，被配置为基于从对象发出的光来生成长曝光图像信号和短曝光图像信号，并输出长曝光图像信号和短曝光图像信号作为摄像信号，其中，长曝光图像信号是通过较长周期的曝光生成的，而短曝光图像信号是通过较短周期的曝光生成的；信号处理单元，被配置为通过组合长曝光图像信号和短曝光图像信号来生成组合图像信号，组合图像信号具有比长曝光图像信号和短曝光图像信号中的至少任一个的动态范围相对更宽的动态范围；检测单元，被配置为生成组合图像信号的亮度信息；以及控制单元，被配置为在根据用户的设置执行曝光控制的曝光设置模式下，使用亮度信息对短曝光图像信号执行自动曝光控制。

检测单元生成亮度直方图作为亮度信息。控制单元使用亮度直方图来检测在组合图像信号中过度曝光的出现，基于检测结果设置短曝光周期，并使用短曝光周期来对短曝光图像信号执行自动曝光控制。

控制单元通过使用当前短曝光周期和固定值进行计算来设置新的短曝光周期。

可选地，控制单元计算在组合图像信号中期望的亮度级区域与整个亮度级区域的百分比，并且基于该百分比和收敛目标值之间的关系来设置新的短曝光周期。