JP2006109327A - 撮像装置及び階調変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 線形特性領域だけでなく対数特性領域においても高い階調性が確保される好適な階調変換を行える撮像装置及び階調変換方法を提供する。
【解決手段】 入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、ガンマ変換による階調変換を行うガンマ特性部８１０と、ガンマ変換によらない階調変換を行う非ガンマ特性部８２０とからなる階調変換特性８００を作成する階調変換特性作成手段と、撮像センサにより撮影された画像信号を、階調変換特性作成手段により作成された階調変換特性８００に基づいて階調変換する階調変換手段とを備える。
【選択図】 図２１

Description

本発明は、入射光量に応じた電気信号を発生する撮像センサを具備する撮像装置に関し、特に、その光電変換特性として入射光量に対して上記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して上記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備えている（線形特性の動作と対数特性の動作とが切り替え可能とされている）撮像センサを用いた撮像装置、及び撮像センサによって取得された画像信号に対する階調変換処理における階調変換方法に関するものである。

従来、フォトダイオード等の光電変換素子をマトリクス状に配置してなる固体撮像素子に、ＭＯＳＦＥＴ等を備えた対数変換回路を付加し、ＭＯＳＦＥＴのサブスレッショルド特性を利用することで、固体撮像素子の出力特性を入射光量に対して電気信号が対数的に変換されるようにした撮像センサ（「ＬＯＧセンサ」とも呼ばれている）が知られている。このような撮像センサにおいて、固体撮像素子本来の出力特性、すなわち入射光量に応じて電気信号が線形的に変換されて出力される線形動作状態と、前述の対数動作状態とを切り替えることが可能とされた撮像センサが知られている（例えば特許文献１参照）。

この撮像センサを線形動作状態で用いた場合、光電変換素子で発生した電荷量に比例した出力が得られることから、低輝度の被写体でも高コントラストな（高い階調性を有した）画像信号が得られる等の利点がある反面、ダイナミックレンジが狭くなってしまうという不都合がある。一方、撮像センサを対数動作状態で用いた場合、入射光量に対して自然対数的に変換された出力が得られることから、広いダイナミックレンジが確保できるという利点がある反面、画像信号が対数圧縮されることからコントラスト性が悪くなるという不都合がある。

ところで、一般に、デジタル撮像装置においては、撮像センサにより取得された画像信号に対し、ホワイトバランス補正処理、色補間処理、或いは階調変換処理といった各種のデジタル信号処理が施される。ここで、上記階調変換処理とは、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色成分の画像信号の階調特性を、当該デジタル撮像装置が備えているＬＣＤ表示部や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性にマッチするよう補正するものであり、当該階調変換処理においては、例えば画像の暗い部分の階調を持ち上げ、明るい部分の階調を下げる（潰す）といった人間の視覚特性に応じてなされる所謂ガンマ変換（ガンマ）による階調変換特性が広く利用されている。
特開２００２−７７７３３号公報

しかしながら、上述のように線形特性領域と対数特性領域とを備える撮像センサを用いた場合、当該撮像センサの撮像可能領域全体に亘って画一的に階調変換すると、被写体輝度が忠実に再現される階調変換処理が行えないという問題がある。図２８は、線形特性領域２８１と対数特性領域２８２とを備えた光電変換特性２８０を有する撮像センサからの出力データが、ガンマ変換特性２８３に基づいて階調変換される様子を示すものである。同図に示すように、対数特性領域２８２においては、撮像センサへの入射輝度ＤＲｉｎ（広いレンジの輝度情報）に対して自然対数的に変換され、センサ出力２８４として圧縮（対数圧縮；階調圧縮）されて出力される。

このような対数特性領域２８２を備えた光電変換特性において、線形特性領域２８１は一般の撮像装置と同じ階調を確保したいという観点からも、ガンマ変換特性２８３を領域全体に亘って画一的に適用したとすると、上記輝度情報が圧縮されたセンサ出力２８４が、階調変換出力ＤＲｏｕｔへとさらに潰れてしまう（圧縮されてしまう）ことになり、例えば元々が青空と白い雲とからなるシーンなどでは、階調の無い（コントラストが低い）白一面の空に見えるようになってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、線形特性領域と対数特性領域とを備える撮像センサを用いた撮像装置において、この線形特性領域及び対数特性領域に応じた（各領域の長所を積極的に活用するべく）階調変換処理を施すことが可能な、すなわち、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように階調が確保されるとともに、対数特性領域では輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換処理が可能な撮像装置、及び当該階調変換処理における階調変換方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る撮像装置は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、ガンマ変換による階調変換を行うガンマ特性部と、前記ガンマ変換によらない階調変換を行う非ガンマ特性部とからなる階調変換特性を作成する階調変換特性作成手段と、前記撮像センサにより撮影された画像信号を、前記階調変換特性作成手段により作成された階調変換特性に基づいて階調変換する階調変換手段とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、階調変換特性作成手段によって、ガンマ変換による階調変換を行うガンマ特性部とガンマ変換によらない階調変換を行う非ガンマ特性部とからなる階調変換特性が作成され、この作成された階調変換特性に基づいて、撮像センサにより撮影された画像信号が階調変換手段によって階調変換されるため、階調変換特性を、従来のようにガンマ変換特性のみで画一的に構成されたものでなく、当該ガンマ変換特性からなるガンマ特性部と非ガンマ特性部という２つの変換特性から構成することができ、例えばこのガンマ特性部が線形特性領域に、一方の非ガンマ特性部が対数特性領域に対応するように構成した階調変換特性を用いることで、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように（ガンマ変換特性により）階調が確保されるとともに、対数特性領域では（非ガンマ特性部による階調変換を用いることで）輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換処理が可能な撮像装置を提供することができる。

請求項２に係る撮像装置は、請求項１において、前記階調変換特性作成手段は、被写体の輝度情報に基づいて、前記ガンマ特性部と非ガンマ特性部との切り替わり点を設定する切替点設定手段を備えたものであって、当該切替点設定手段により設定された切り替わり点の情報に基づいて、少なくとも線形特性領域に対応するガンマ特性部と、少なくとも対数特性領域に対応する非ガンマ特性部とを作成することを特徴とする。この構成によれば、階調変換特性作成手段によって、これに備えられた切替点設定手段において被写体の輝度情報に基づきガンマ特性部と非ガンマ特性部との切り替わり点が設定されるため、撮影に際しての、輝度情報に基づいて得られた評価値を用いた露出制御等による光電変換特性の変化に合わせて当該階調変換特性を変化させることにより、撮影に応じた最適な階調変換を行うことが可能となる。また、この階調変換特性のガンマ特性部が少なくとも線形特性領域に対応されて、従来の場合と同様に線形特性領域ではガンマ変換特性により階調を確保することができるとともに、非ガンマ特性部が少なくとも対数特性領域に対応されて、当該非ガンマ特性部により対数特性領域での階調（輝度情報）が潰れてしまうのを防止するといったことが可能な階調変換を実現できる。

請求項３に係る撮像装置は、請求項２において、前記切替点設定手段は、被写体の輝度情報に基づいて得られた前記光電変換特性における線形特性領域と対数特性領域との変曲点の位置（Ｖｔｈ）を前記切り替わり点として設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって変曲点の位置が切り替わり点として設定されるため、階調変換特性における当該切り替わり点を、変曲点の情報を利用して（光電変換特性の変化と連動させて）容易に設定することができる。

請求項４に係る撮像装置は、請求項３において、前記切替点設定手段は、前記切り替わり点を、階調変換入力及び階調変換出力を座標軸とする座標平面における、原点と当該階調変換入力及び階調変換出力の最大値である最大点とを通る仮想直線上の点としてさらに設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、切り替わり点が、原点と最大点とを通る仮想直線（対角線）上にくるように設定されるため、変曲点の位置の変化に応じて、この切り替わり点を直線に沿った位置として容易に設定することができる。また、当該直線上の切り替わり点の変化に応じたガンマ特性部の拡大・縮小処理が容易に行えるとともに、非ガンマ特性部の例えば直線特性をこの仮想直線上の特性として容易に作成することができる。

請求項５に係る撮像装置は、請求項３において、前記切替点設定手段は、前記切り替わり点を、階調変換入力及び階調変換出力を座標軸とする座標平面における、原点と当該階調変換入力及び階調変換出力の最大値である最大点とを両端点として有する前記ガンマ変換用のガンマ特性曲線上の点としてさらに設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、切り替わり点が、原点と最大点とに亘るガンマ特性曲線上にくるように設定されるため、切り替わりの変更に応じてガンマ特性部のガンマ変換特性を拡大・縮小させることなく、当該ガンマ特性曲線に示す同じガンマ変換特性（ガンマ階調変換ＬＵＴ）を利用して容易にガンマ特性部を作成することができる。

請求項６に係る撮像装置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、対数特性領域における輝度情報に基づく直線特性として作成することを特徴とする。この構成によれば、階調変換特性作成手段によって、非ガンマ特性部が直線特性として作成されるため、非ガンマ特性部を容易に作成することができる。

請求項７に係る撮像装置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、対数特性領域における対数圧縮された輝度情報が線形特性として伸長処理された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が施されてなる重み付け特性として作成することを特徴とする。この構成によれば、階調変換特性作成手段によって、非ガンマ特性部が、対数圧縮された輝度情報が伸長された入力輝度範囲に応じて重み付け処理が施されてなる重み付け特性として作成されるため、対数特性領域における実際の輝度情報が反映された非ガンマ特性部を作成することができ、例えば画像の明るく白一色となっている（白とびが発生している）部分のコントラストを強調する（階調性を回復させる）といったことが可能となり、画像の高輝度領域における好適な階調性を得ることができる。

請求項８に係る撮像装置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、対数特性領域における輝度情報に基づいてヒストグラム均等化処理が施されてなるヒストグラム均等化特性として作成することを特徴とする。この構成によれば、階調変換特性作成手段によって、非ガンマ特性部が、輝度情報に基づいてヒストグラム均等化処理が施されてなるヒストグラム均等化特性として作成されるため、従来一般的に用いられるヒストグラム均等化処理を利用して当該非ガンマ特性部におけるコントラストの強調を容易に行うことができ、画像の高輝度領域における好適な階調性を得ることができる。

請求項９に係る撮像装置は、請求項８において、前記階調変換特性作成手段は、対数特性領域における対数圧縮された輝度情報が線形特性として伸長処理された入力輝度範囲に応じた重み付け処理がなされた輝度情報に基づいて前記ヒストグラム均等化処理を行うことを特徴とする。この構成によれば、ヒストグラム均等化処理に用いる輝度情報として、対数圧縮された輝度情報が伸長された入力輝度範囲に応じて重み付け処理がなされたものが用いられるため、実際の輝度情報が反映されたヒストグラム均等化処理を行うことができ、当該非ガンマ特性部において更なるコントラストの強調を図ることが可能となり、画像の高輝度領域におけるより好適な階調性を得ることができる。

請求項１０に係る撮像装置は、請求項１〜９のいずれかにおいて、被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出の制御に関する露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、前記露出評価値に基づいて前記撮像センサの光電変換特性における線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御する変曲点制御手段とをさらに備え、前記階調変換特性作成手段は、当該変曲点制御手段の制御による変曲点の変化に応じて切替点設定手段により更新設定された切り替わり点に基づく新たな階調変換特性を作成することを特徴とする。この構成によれば、露出評価値検出手段により露出評価値が検出され、露出評価値に基づき変曲点制御手段によって変曲点が制御（変化）され、階調変換特性作成手段によって、変曲点の変化に応じて切替点設定手段により更新設定された切り替わり点に基づく新たな階調変換特性が作成される。このように、撮像装置の露出制御情報に依存して切り替わり点が更新され、この切り替わり点の更新の都度、新たに階調変換特性が作成される構成であるため、階調変換特性における当該切り替わり点を、露出制御情報、すなわち光電変換特性の変曲点の変化情報を利用して容易に設定することができる。

ここで、本発明で言う「露出制御（以下、「ＡＥ制御」とも言う）」の概念に関する定義につき、図５に基づいて説明しておく。いわゆる銀塩カメラと異なり、デジタルカメラやデジタルムービィ等の撮像装置においては、ＡＥ制御のための制御要素としては、撮像センサの光電変換特性に関連づけて（光電変換特性を作為的に変化させて）制御する方法と、撮像センサの撮像面に届く光の総量と光電変換後の光電変換電流の積分時間を調整する方法とがある。本明細書では、前者を「ダイナミックレンジ制御」と呼び、後者を「露光量制御」と呼ぶものとする。なお、上記「ダイナミックレンジ制御」は、例えば撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御することで実行される。また、上記「露光量制御」は、例えば絞りの開口量調整や、或いはメカニカルシャッタのシャッタスピードの調整、又は撮像センサに対するリセット動作の制御による電荷の積分時間制御により実行される。

請求項１１に係る撮像装置は、請求項２において、前記切替点設定手段は、前記光電変換特性における線形特性領域と対数特性領域との変曲点の位置（Ｖｔｈ）と別に設けた切替点設定用パラメータ（Ｖｘ）の位置を前記切り替わり点として設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、変曲点の位置と別に設けた切替点設定用パラメータの位置が切り替わり点として設定されるため、必ずしも変曲点と連動させることなく、別に設けた切替点設定用パラメータを用いての自由度の高い切り替わり点の設定を行うことができる。

請求項１２に係る撮像装置は、請求項１１において、前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータの位置を線形特性領域における位置として設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段により、切替点設定用パラメータの位置が線形特性領域における位置として設定されるため、ガンマ特性部を線形特性領域に、非ガンマ特性部を線形特性領域の一部及び対数特性領域に対して作成することになり、特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張されることで、高輝度側のより広い範囲の画像に対して、例えば重み付け特性やヒストグラム均等化特性による階調変換を適用することができ、高輝度領域、すなわち画像の明るく白一色となっている部分等のコントラストをより強調させるといったことが可能となるとともに、全体に亘ってさらに好適に階調性が確保（回復）された良好な画像を得ることが可能となる。

請求項１３に係る撮像装置は、請求項１１又は１２において、前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータに対応する切り替わり点を、階調変換入力及び階調変換出力を座標軸とする座標平面における、原点と当該階調変換入力及び階調変換出力の最大値である最大点とを両端点として有する前記ガンマ変換用のガンマ特性曲線上の点としてさらに設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、切替点設定用パラメータに対応する切り替わり点が、原点と最大点とに亘るガンマ特性曲線上にくるように設定されるため、切り替わり点の変更に応じてガンマ特性部のガンマ変換特性を拡大・縮小させることなく、当該ガンマ特性曲線に示す同じガンマ変換特性（ガンマ階調変換ＬＵＴ）を利用して容易にガンマ特性部を作成することができる。

請求項１４に係る撮像装置は、請求項１１又は１２において、前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータに対応する切り替わり点を、階調変換入力及び階調変換出力を座標軸とする座標平面における、原点と当該階調変換入力及び階調変換出力の最大値である最大点とを通る仮想直線上の点としてさらに設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、切替点設定用パラメータに対応する切り替わり点が、原点と最大点とを通る仮想直線（対角線）上にくるように設定されるため、切替点設定用パラメータの位置の変化に応じて、この切り替わり点を直線に沿った位置として容易に設定することができる。また、当該直線上の切り替わり点の変化に応じたガンマ特性部の拡大・縮小処理が容易に行えるとともに、非ガンマ特性部の例えば直線特性をこの仮想直線上の特性として容易に作成することができる。

請求項１５に係る撮像装置は、請求項１１〜１４のいずれかにおいて、前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを前記変曲点の位置に対する所定のオフセット情報に基づいて設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、切替点設定用パラメータが変曲点の位置に対する所定のオフセット情報に基づいて設定されるため、切替点設定用パラメータの位置を変曲点情報と当該オフセット情報とによって容易に決定することができるとともに、このオフセット情報を、例えば撮像装置に予め設定した固定値として与えたり、或いは撮像装置と接続したＰＣ等におけるユーザによる指示入力情報として与えることができ、ひいては切り替わり点の設定における自由度が高くなる。

請求項１６に係る撮像装置は、請求項１１〜１４のいずれかにおいて、被写体の輝度を、主被写体領域における主被写体輝度と周辺被写体領域における周辺被写体輝度とに分けて検出する輝度検出手段をさらに備え、前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを当該主被写体輝度情報に基づいて設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、切替点設定用パラメータが主被写体輝度情報に基づいて設定されるため、例えば主被写体（主被写体領域）の平均画素値（平均輝度値；センサ出力平均値）をこの切替点設定用パラメータの値とするなどして、撮影において重要な主被写体領域の輝度情報をガンマ特性部の決定に反映することができ、少なくとも当該主被写体領域に対する、ガンマ変換特性による好適な階調性の確保を図ることができる。

請求項１７に係る撮像装置は、請求項１１〜１４のいずれかにおいて、被写体の輝度を、主被写体領域における主被写体輝度と周辺被写体領域における周辺被写体輝度とに分けて検出する輝度検出手段をさらに備え、前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを当該主被写体輝度情報と前記変曲点の位置情報とに基づいて設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、切替点設定用パラメータが主被写体輝度情報と変曲点の位置情報とに基づいて設定されるため、例えば主被写体の平均画素値と変曲点のセンサ出力値との平均値をこの切替点設定用パラメータの値とするなどして、変曲点情報とともに撮影において重要な主被写体領域の輝度情報をガンマ特性部の決定に反映することができ、少なくとも当該主被写体領域に対する、ガンマ変換特性によるより好適な階調性の確保を図ることができる。

請求項１８に係る撮像装置は、請求項１１〜１４のいずれかにおいて、前記線形特性領域における輝度情報に基づく輝度ヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段をさらに備え、前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを当該輝度ヒストグラムに基づいて設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、切替点設定用パラメータが、線形特性領域における輝度情報を基に算出された輝度ヒストグラムに基づいて設定されるため、例えば当該輝度ヒストグラムにおける最大画素値（最大輝度）を切替点設定用パラメータとして採用するといった方法により、切替点設定用パラメータの決定において、好適な階調性を確保した画像を得るのに必要な線形特性領域の輝度情報をより容易に反映させることができる。

請求項１９に係る撮像装置は、請求項１１〜１４のいずれかにおいて、被写体の輝度を、主被写体領域における主被写体輝度と周辺被写体領域における周辺被写体輝度とに分けて検出する輝度検出手段と、前記主被写体領域における輝度情報に基づく輝度ヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段とをさらに備え、前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを当該輝度ヒストグラムに基づいて設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、切替点設定用パラメータが、主被写体領域における輝度情報を基に算出された輝度ヒストグラムに基づいて設定されるため、例えば当該輝度ヒストグラムにおける最大画素値（最大輝度）を切替点設定用パラメータとして採用するといった方法により、切替点設定用パラメータの決定において、好適な階調性を確保した画像を得るのに必要な主被写体領域の輝度情報をより容易に反映させることができる。

請求項２０に係る撮像装置は、請求項１８又は１９において、前記切替点設定手段は、前記輝度ヒストグラムに基づく平均輝度値に対する標準偏差を算出し、該標準偏差を用いて切替点設定用パラメータを設定することを特徴とする。この構成によれば、切替点設定手段によって、輝度ヒストグラムの平均輝度値に対する標準偏差に基づいて切替点設定用パラメータが設定されるため、切替点設定用パラメータの決定において、好適な階調性を確保した画像を得るのに必要な輝度ヒストグラムの輝度情報をより正確に且つ容易に反映させることができる。

請求項２１に係る撮像装置は、請求項１１〜２０のいずれかにおいて、前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、前記切り替わり点の位置に応じて決定される対数特性領域、又は対数特性領域と線形特性領域の一部とからなる両特性領域における輝度情報に基づく直線特性として作成することを特徴とする。この構成によれば、階調変換特性作成手段によって、非ガンマ特性部が直線特性として作成されるため、非ガンマ特性部を容易に作成することができる。特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

請求項２２に係る撮像装置は、請求項１１〜２０のいずれかにおいて、前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、前記切り替わり点の位置に応じて決定される対数特性領域、又は対数特性領域と線形特性領域の一部とからなる両特性領域において、対数特性領域における対数圧縮された輝度情報が線形特性として伸長処理された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が全部又は一部に施されてなる重み付け特性として作成することを特徴とする。この構成によれば、階調変換特性作成手段によって、非ガンマ特性部が、対数圧縮された輝度情報が伸長された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が全部又は一部に施されてなる重み付け特性（すなわち、対数特性領域のみで構成されてその全部に重み付け処理が施されてなる重み付け特性、或いは、対数特性領域と線形特性領域の一部とで構成され、そのうちの線形特性領域における重み付け処理が施されない部分と対数特性領域における重み付け処理が施された部分とが合成されてなる重み付け特性）として作成されるため、いずれにしても、対数特性領域において実際の輝度情報が反映された非ガンマ特性部を作成することができ、特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

請求項２３に係る撮像装置は、請求項１１〜２０のいずれかにおいて、前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、前記切り替わり点の位置に応じて決定される対数特性領域、又は対数特性領域と線形特性領域の一部とからなる両特性領域における輝度情報に基づいてヒストグラム均等化処理が施されてなるヒストグラム均等化特性として作成することを特徴とする。この構成によれば、階調変換特性作成手段によって、非ガンマ特性部が、輝度情報に基づいてヒストグラム均等化処理が施されてなるヒストグラム均等化特性として作成されるため、従来一般的に用いられるヒストグラム均等化処理を利用して当該非ガンマ特性部におけるコントラストの強調を容易に行うことができ、画像の高輝度領域における好適な階調性を得ることができる。特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

請求項２４に係る撮像装置は、請求項２３において、前記階調変換特性作成手段は、対数特性における対数圧縮された輝度情報が線形特性として伸長処理された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が全部又は一部になされた輝度情報に基づいて前記ヒストグラム均等化処理を行うことを特徴とする。この構成によれば、ヒストグラム均等化処理に用いる輝度情報として、対数圧縮された輝度情報が伸長された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が全部又は一部になされたものが用いられるため、いずれにしても、対数特性領域において実際の輝度情報が反映されたヒストグラム均等化処理を行うことができ、当該非ガンマ特性部において更なるコントラストの強調を図ることが可能となり、画像の高輝度領域におけるより好適な階調性を得ることができる。特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

請求項２５に係る撮像装置は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、被写体の輝度情報に基づいて設定される所定の切り替わり点により、第1の階調変換特性部と第２の階調変換特性部とに区分されてなる階調変換特性を作成する階調変換特性作成手段と、前記撮像センサにより撮影された画像信号を、前記階調変換特性作成手段により作成された階調変換特性に基づいて階調変換する階調変換手段とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、階調変換特性作成手段によって、被写体の輝度情報に基づいて所定の切り替わり点が設定されて当該切り替わり点により第1の階調変換特性部と第２の階調変換特性部とに区分されてなる階調変換特性が作成される。そしてこの作成された階調変換特性に基づいて、撮像センサにより撮影された画像信号が階調変換手段によって階調変換される。これにより、階調変換特性を、従来のようにガンマ変換特性のみで画一的に構成されたものでなく、当該第1の階調変換特性部と第２の階調変換特性部という２つの変換特性から構成することができ、この第1の階調変換特性部を例えばガンマ変換特性とするとともに線形特性領域に対応させて、一方の第２の階調変換特性部を対数特性領域に対応させて構成した階調変換特性を用いることで、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように（ガンマ変換特性により）階調が確保されるとともに、対数特性領域では（第２の階調変換特性部による階調変換を用いることで）輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換処理が可能な撮像装置を提供することができる。

請求項２６に係る階調変換方法は、撮像センサを、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備えるものとし、ガンマ変換による階調変換を行うガンマ特性部と、前記ガンマ変換によらない階調変換を行う非ガンマ特性部とからなる階調変換特性を階調変換特性作成手段により作成する工程と、前記撮像センサにより撮影された画像信号を、前記階調変換特性作成手段により作成された階調変換特性に基づいて階調変換手段により階調変換する工程とを有することを特徴とする。

上記構成によれば、ガンマ変換による階調変換を行うガンマ特性部とガンマ変換によらない階調変換を行う非ガンマ特性部とからなる階調変換特性が階調変換特性作成手段によって作成され、この作成された階調変換特性に基づいて、撮像センサにより撮影された画像信号が階調変換手段によって階調変換されるため、階調変換を、従来のようにガンマ変換特性のみを用いて画一的に行うのではなく、当該ガンマ変換特性からなるガンマ特性部と非ガンマ特性部という２つの変換特性を有する階調変換特性を用いて行うことができ、例えばこのガンマ特性部が線形特性領域に、一方の非ガンマ特性部が対数特性領域に対応するように構成した階調変換特性による階調変換を行うことで、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように（ガンマ変換特性により）階調が確保されるとともに、対数特性領域では（非ガンマ特性部による階調変換を用いることで）輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換を実現することができる。

請求項１記載の発明によれば、階調変換特性を、従来のようにガンマ変換特性のみで画一的に構成されたものでなく、当該ガンマ変換特性からなるガンマ特性部と非ガンマ特性部という２つの変換特性から構成することができ、例えばこのガンマ特性部が線形特性領域に、一方の非ガンマ特性部が対数特性領域に対応するように構成した階調変換特性を用いることで、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように（ガンマ変換特性により）階調が確保されるとともに、対数特性領域では（非ガンマ特性部による階調変換を用いることで）輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換処理が可能な撮像装置を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、撮影に際しての、輝度情報に基づいて得られた評価値を用いた露出制御等による光電変換特性の変化に合わせて当該階調変換特性を変化させることにより、撮影に応じた最適な階調変換を行うことが可能となる。また、この階調変換特性のガンマ特性部が少なくとも線形特性領域に対応されて、従来の場合と同様に線形特性領域ではガンマ変換特性により階調を確保することができるとともに、非ガンマ特性部が少なくとも対数特性領域に対応されて、当該非ガンマ特性部により対数特性領域での階調（輝度情報）が潰れてしまうのを防止するといったことが可能な階調変換を実現できる。

請求項３記載の発明によれば、階調変換特性における当該切り替わり点を、変曲点の情報を利用して（光電変換特性の変化と連動させて）容易に設定することができる。

請求項４記載の発明によれば、変曲点の位置の変化に応じて、この切り替わり点を直線に沿った位置として容易に設定することができる。また、当該直線上の切り替わり点の変化に応じたガンマ特性部の拡大・縮小処理が容易に行えるとともに、非ガンマ特性部の例えば直線特性をこの仮想直線上の特性として容易に作成することができる。

請求項５記載の発明によれば、切り替わりの変更に応じてガンマ特性部のガンマ変換特性を拡大・縮小させることなく、当該ガンマ特性曲線に示す同じガンマ変換特性（ガンマ階調変換ＬＵＴ）を利用して容易にガンマ特性部を作成することができる。

請求項６記載の発明によれば、階調変換特性作成手段によって、非ガンマ特性部が直線特性として作成されるため、非ガンマ特性部を容易に作成することができる。

請求項７記載の発明によれば、対数特性領域における実際の輝度情報が反映された非ガンマ特性部を作成することができ、例えば画像の明るく白一色となっている（白とびが発生している）部分のコントラストを強調する（階調性を回復させる）といったことが可能となり、画像の高輝度領域における好適な階調性を得ることができる。

請求項８記載の発明によれば、従来一般的に用いられるヒストグラム均等化処理を利用して当該非ガンマ特性部におけるコントラストの強調を容易に行うことができ、画像の高輝度領域における好適な階調性を得ることができる。

請求項９記載の発明によれば、実際の輝度情報が反映されたヒストグラム均等化処理を行うことができ、当該非ガンマ特性部において更なるコントラストの強調を図ることが可能となり、画像の高輝度領域におけるより好適な階調性を得ることができる。

請求項１０記載の発明によれば、撮像装置の露出制御情報に依存して切り替わり点が更新され、この切り替わり点の更新の都度、新たに階調変換特性が作成されるため、階調変換特性における当該切り替わり点を、露出制御情報、すなわち光電変換特性の変曲点の変化情報を利用して容易に設定することができる。

請求項１１記載の発明によれば、必ずしも変曲点と連動させることなく、別に設けた切替点設定用パラメータを用いての自由度の高い切り替わり点の設定を行うことができる。

請求項１２記載の発明によれば、ガンマ特性部を線形特性領域に、非ガンマ特性部を線形特性領域の一部及び対数特性領域に対して作成することになり、特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張されることで、高輝度側のより広い範囲の画像に対して、例えば重み付け特性やヒストグラム均等化特性による階調変換を適用することができ、高輝度領域、すなわち画像の明るく白一色となっている部分等のコントラストをより強調させるといったことが可能となるとともに、全体に亘ってさらに好適に階調性が確保（回復）された良好な画像を得ることが可能となる。

請求項１３記載の発明によれば、切り替わり点の変更に応じてガンマ特性部のガンマ変換特性を拡大・縮小させることなく、当該ガンマ特性曲線に示す同じガンマ変換特性（ガンマ階調変換ＬＵＴ）を利用して容易にガンマ特性部を作成することができる。

請求項１４記載の発明によれば、切替点設定用パラメータの位置の変化に応じて、この切り替わり点を直線に沿った位置として容易に設定することができる。また、当該直線上の切り替わり点の変化に応じたガンマ特性部の拡大・縮小処理が容易に行えるとともに、非ガンマ特性部の例えば直線特性をこの仮想直線上の特性として容易に作成することができる。

請求項１５記載の発明によれば、切替点設定用パラメータの位置を変曲点情報と当該オフセット情報とによって容易に決定することができるとともに、このオフセット情報を、例えば撮像装置に予め設定した固定値として与えたり、或いは撮像装置と接続したＰＣ等におけるユーザによる指示入力情報として与えることができ、ひいては切り替わり点の設定における自由度が高くなる。

請求項１６記載の発明によれば、撮影において重要な主被写体領域の輝度情報をガンマ特性部の決定に反映することができ、少なくとも当該主被写体領域に対する、ガンマ変換特性による好適な階調性の確保を図ることができる。

請求項１７記載の発明によれば、変曲点情報とともに撮影において重要な主被写体領域の輝度情報をガンマ特性部の決定に反映することができ、少なくとも当該主被写体領域に対する、ガンマ変換特性によるより好適な階調性の確保を図ることができる。

請求項１８記載の発明によれば、切替点設定用パラメータの決定において、好適な階調性を確保した画像を得るのに必要な線形特性領域の輝度情報をより容易に反映させることができる。

請求項１９記載の発明によれば、切替点設定用パラメータの決定において、好適な階調性を確保した画像を得るのに必要な主被写体領域の輝度情報をより容易に反映させることができる。

請求項２０記載の発明によれば、切替点設定用パラメータの決定において、好適な階調性を確保した画像を得るのに必要な輝度ヒストグラムの輝度情報をより正確に且つ容易に反映させることができる。

請求項２１記載の発明によれば、非ガンマ特性部を容易に作成することができ、特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

請求項２２記載の発明によれば、対数特性領域において実際の輝度情報が反映された非ガンマ特性部を作成することができ、特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

請求項２３記載の発明によれば、従来一般的に用いられるヒストグラム均等化処理を利用して当該非ガンマ特性部におけるコントラストの強調を容易に行うことができ、画像の高輝度領域における好適な階調性を得ることができる。特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

請求項２４記載の発明によれば、対数特性領域において実際の輝度情報が反映されたヒストグラム均等化処理を行うことができ、当該非ガンマ特性部において更なるコントラストの強調を図ることが可能となり、画像の高輝度領域におけるより好適な階調性を得ることができる。特に、非ガンマ特性部が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

請求項２５記載の発明によれば、階調変換特性を、従来のようにガンマ変換特性のみで画一的に構成されたものでなく、当該第1の階調変換特性部と第２の階調変換特性部という２つの変換特性から構成することができ、この第1の階調変換特性部を例えばガンマ変換特性とするとともに線形特性領域に対応させて、一方の第２の階調変換特性部を対数特性領域に対応させて構成した階調変換特性を用いることで、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように（ガンマ変換特性により）階調が確保されるとともに、対数特性領域では（第２の階調変換特性部による階調変換を用いることで）輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換処理が可能な撮像装置を提供することができる

請求項２６記載の発明によれば、階調変換を、従来のようにガンマ変換特性のみを用いて画一的に行うのではなく、当該ガンマ変換特性からなるガンマ特性部と非ガンマ特性部という２つの変換特性を有する階調変換特性を用いて行うことができ、例えばこのガンマ特性部が線形特性領域に、一方の非ガンマ特性部が対数特性領域に対応するように構成した階調変換特性による階調変換を行うことで、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように（ガンマ変換特性により）階調が確保されるとともに、対数特性領域では（非ガンマ特性部による階調変換を用いることで）輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換を実現することができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（第１実施形態）
（撮像装置の外観構造の説明）
図１は、本発明に係る撮像装置が好適に適用される小型のデジタルカメラ１の外観を示す図であって、図１（ａ）はその上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図をそれぞれ示している。このデジタルカメラ（撮像装置）１は、カメラ本体ボディ１０の頂面には電源スイッチ１０１及びレリーズスイッチ１０２等が、正面側にはフラッシュ発光部１０３及び撮影レンズ窓１０４等が、また背面側にはモード設定スイッチ１０５などの各種の操作ボタンや液晶モニター（ＬＣＤ）からなるＬＣＤ表示部１０６等がそれぞれ配置されている。そして本体ボディ１０の内部には、各種本体機器のほか、屈曲型の鏡胴２０が配置されている。電源スイッチ１０１は、カメラ１の電源をＯＮ（起動）、ＯＦＦ（起動停止）するための押下スイッチであり、押下動作によりカメラ電源のＯＮ、ＯＦＦが順次繰り返される。またモード設定スイッチ１０５は、静止画を撮影する静止画撮影モードと、動画を撮影する動画撮影モードとの２つのモードを設定するためのものである。

レリーズスイッチ１０２は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。例えば上記静止画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ１０２が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（後述の自動露出制御や自動焦点制御等の準備動作）が実行され、レリーズスイッチ１０２が全押しされると、撮影動作（後述する撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作）が実行される。また、上記動画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ１０２が全押しされると、所定の動画撮影動作が実行され、再度レリーズスイッチ１０２が全押しされると、動画撮影動作が終了される。

フラッシュ発光部１０３は、レリーズスイッチ１０２が半押しされている状態（静止画撮影モード）において、被写体像が暗い場合に発光して被写体を照明する。撮影レンズ窓１０４は、被写体の光学像を、本体ボディ１０の内部に配置された屈曲型鏡胴２０へ取り入れるための開口部である。また表示部１０６は、内蔵する記録媒体に記録された記録画像を再生表示させたり、撮影待機中や動画撮影モードにおいてビデオ撮影された被写体のスルー画像（ライブビュー画像）を表示させたりするものである。なお、上記モード設定スイッチ１０５以外に、ズームスイッチ、メニュー選択スイッチ、選択決定スイッチ等のプッシュスイッチ群が備えられている。

鏡胴２０は、上記撮影レンズ窓１０４を通して被写体像を取り入れ、本体ボディ１０の内部に配置されている撮像センサ３０へ導く撮影レンズ系を構成するものである。この鏡胴２０は、ズーミングやフォーカシング駆動時においてもその長さの変動しない、つまり本体ボディ１０から外部に突出することのない鏡胴である。鏡胴２０の内部には、光軸に沿って直列的に配置されるズームレンズブロックや固定レンズブロックからなる撮影光学系を構成するレンズ群２１（図２参照）と、レンズ群２１の適所に配置される絞り２２とが備えられている。さらにレンズ群２１の適所にはシャッタ２３が配置されており、当該シャッタ２３の開閉動作により撮影光学系の光路が遮光若しくは通光されるようになっている。すなわち、絞り２２の開口面積設定度合い及びシャッタ２３の開閉動作制御等により、撮像センサ３０の露光量が制御されるようになっている。

（撮像装置の電気的構成の全体的な説明）
図２は、本実施形態に係るデジタルカメラ１による撮像処理ブロック図である。このデジタルカメラ１は、操作部１００、上述した鏡胴２０、撮像センサ３０、信号処理部４０、全体制御部５０、及び駆動部６０等を備えている。なお、操作部１００は、上記で説明した電源スイッチ１０１、レリーズスイッチ１０２及びモード設定スイッチ１０５などからなる。

撮像センサ３０は、鏡胴２０内のレンズ群２１により結像された被写体光像の光量に応じ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各成分の画像信号（撮像センサ３０の各画素で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換して信号処理部４０へ出力するものである。本実施形態においては、この撮像センサ３０として、入射光量に対して出力画素信号（光電変換により発生する出力電気信号）が線形的ではなく対数的に変換されて出力される対数変換型固体撮像素子が用いられる。なお、撮像センサ３０は、入射光量が少ない場合は、出力画素信号が線形的に変換されて出力される特性を有しており、その光電変換特性が線形的である領域（線形特性領域＝暗時）と対数的である領域（対数特性領域＝明時）とを備えている。さらに、線形特性領域と対数特性領域との切り替り点（変曲点という）が、特定の制御信号（後述するダイナミックレンジ制御信号等）により任意に制御可能とされている。撮像センサ３０の構成、動作等については後に詳述する。

タイミング生成回路（タイミングジェネレータ）３１は、撮像センサ３０での撮影動作（露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読み出し等）を制御するものである。タイミング生成回路３１は、全体制御部５０からの撮影制御信号に基づいて所定のタイミングパルス（画素駆動信号、水平同期信号、垂直同期信号、水平走査回路駆動信号、垂直走査回路駆動信号等）を生成して撮像センサ３０に出力し、動画撮影モード時（スルー画表示モード時）には、例えば１／３０（秒）毎にフレーム画像を取り込み、順次、信号処理部４０に出力させる。また、静止画撮影モード時の露光中には撮像センサ３０の露光動作に連動して電荷を蓄積させ、すなわち被写体光像を画像信号に光電変換させ、その蓄積電荷を信号処理部４０に出力させる。さらにタイミング生成回路３１は、後述のＡ／Ｄ変換器４０２において用いられるＡ／Ｄ変換用のクロックも生成する。

信号処理部４０は、撮像センサ３０から送出される画像信号に所定のアナログ信号処理およびデジタル信号処理を施すもので、上記画像信号の信号処理は、該画像信号を構成するそれぞれの画素信号ごとに行われる。この信号処理部４０は、アナログ信号処理部４０１、Ａ／Ｄ変換器４０２、黒基準補正部４０３、ＦＰＮ補正部４０４、評価値検出部４０５、ホワイトバランス制御部４０６、色補間部４０７、３×３色補正部４０８、階調変換部４０９、ノイズキャンセル部４１０及び画像メモリ４１１等を備えている。後記で詳述するが、これら信号処理部４０の構成のうち、本実施形態においては階調変換部４０９にて、上記線形特性領域と対数特性領域とを備える光電変換特性を有する撮像センサ３０に対応した階調変換を行わせる点に特徴がある。

アナログ信号処理部４０１は、撮像センサ３０から出力される画像信号（撮像センサ３０の各画素で受光されたアナログ信号群）に所定のアナログ信号処理を施すもので、アナログ画像信号に含まれるリセット雑音を低減するＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）と、アナログ画像信号のレベルを補正するＡＧＣ回路（オートゲインコントロール回路）とを備えている。なおＡＧＣ回路は、適正露出が得られなかった場合等に、後段のＡ／Ｄ変換器４０２の入力電圧範囲に合うよう、アナログ画像信号を適正な増幅率で増幅して撮影画像のレベル不足を補償するアンプ機能も有している。

Ａ／Ｄ変換器４０２は、アナログ信号処理部４０１から出力されるアナログ画像信号を、例えば１２ビットのデジタル画像信号（画像データ）に変換する役目を果たす。このＡ／Ｄ変換器４０２は、上記タイミング生成回路３１から入力されるＡ／Ｄ変換用のクロックに基づいて、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。

黒基準補正部４０３は、Ａ／Ｄ変換器４０２から入力されるデジタル画像信号の黒レベル（暗黒時の画像信号レベル）を基準の値（例えば、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号レベルで０）に補正するために、Ａ／Ｄ変換器４０２から入力される画像信号レベルをＳＤ１とし、また暗黒時の画像信号レベルをＳＤ２とするときに、
ＳＤ１−ＳＤ２
の演算を行う。なお、かかる黒基準補正は、全体制御部５０から入力される撮像センサ３０の光電変換特性に対応した撮像ダイナミックレンジ情報に基づいて行われる。これは、本実施形態にかかるデジタルカメラ１においては、撮像センサ３０の光電変換特性が制御可能とされており、従ってＡ／Ｄ変換器４０２から入力されるデジタル画像信号の暗黒時における画像信号レベルが、撮像センサ３０の光電変換特性の変化により変動することから、その変動に追従した正確な黒基準補正が行えるようにするためである。

ＦＰＮ（Fixed Pattern Noise）補正部４０４は、黒基準補正部４０３から入力される画像信号のＦＰＮ（固定パターンノイズ）を除去するためのものである。固定パターンノイズとは、撮像センサ３０の各画素回路が備えるＦＥＴの閾値バラツキ等が要因となって生じる、各画素が発生する画像信号の出力値のバラツキに起因するノイズである。ＦＰＮ補正部４０４は、黒基準補正部４０３から入力される画像信号レベルをＳＤ３とし、また黒基準補正部４０３から入力される画像信号の固定パターン成分をＳＤ４とするとき、
ＳＤ３−ＳＤ４
の演算を行う。

評価値検出部４０５は、撮像センサ３０で実際に撮影された画像信号から、自動露出制御（ＡＥ）、自動焦点制御（ＡＦ；オートフォーカス）、或いはホワイトバランス制御等を行うに際してのベース値となる評価値、すなわちＡＥ評価値、ＡＦ評価値、ホワイトバランス評価値（以降、ＷＢ評価値という）等を検出する。例えばＡＥ制御を行う場合、
（１）撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベル及び輝度範囲を計測し、
（２）その輝度レベル及び輝度範囲に適合する出力が撮像センサから得られるよう、必要な露出制御量を算出し、
（３）上記算出結果に基づいて露光量等を具体的に調整し、本撮像に臨む、
というステップが一般的に採られるが、この評価値検出部４０５においては、上記ステップ（１）の役目を担うべく、撮像センサ３０で実際に撮影された画像信号から被写体の輝度レベル及び輝度範囲が求められ、これがＡＥ評価値として全体制御部５０へ出力され、後段ステップにおけるＡＥ制御動作用に供される。

またＡＦ制御の場合は、例えばフォーカスレンズ（レンズ群２１）の光軸方向の駆動と撮像センサ３０による撮像動作とを交互に行いながら、その撮像動作により得た画像のコントラストが最大となるフォーカスレンズの位置が求められ（所謂山登り検出方式）、これがＡＦ評価値として全体制御部５０へ出力され、後段ステップにおけるＡＦ制御動作の用に供される。さらにホワイトバランス制御は、出力画像の色を被写体の光源色に適したものに補正することを目的とするもので、この場合、前段のＦＰＮ補正部４０４から入力される画像信号に基づいてＲ、Ｇ、Ｂ各色の輝度比及び輝度差が評価値検出部４０５で算出され、これがＷＢ評価値として全体制御部５０へ出力されるものである。これら評価値の具体的な取得方法等については後に詳述する。

ホワイトバランス制御部４０６は、全体制御部５０から与えられる撮像ダイナミックレンジ情報と上記ＷＢ評価値とに基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスになるよう、各色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素データのレベルを変換する補正を行う。なお本実施形態では、撮像センサ３０として線形特性領域と対数特性領域とを備えるものを用いることから、線形特性領域及び対数特性領域ごとにＷＢ評価値を取得し、各々の領域に適したホワイトバランス補正を行うようにすることが望ましい。

色補間部４０７は、ホワイトバランス制御部４０６から入力される画像信号の各色成分Ｒ、Ｇ、Ｂごとに、フレーム画像の不足する画素位置のデータを補間するものである。すなわち、本実施形態で用いられる対数変換型の撮像センサ３０のカラーフィルタ構造は、Ｇが市松状でＲ、Ｂが線順次配列された所謂ベイヤー方式が採用されている関係上、色情報が不足していることから、色補間部４０７は、実在する複数の画素データを用いて実在しない画素位置の画素データを補間するものである。具体的には色補間部４０７は、高帯域まで画素を持つＧの色成分のフレーム画像については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、メディアン（中間値）フィルターを用いて、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データのうち、最大値と最小値とを除去した画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。また、Ｒ，Ｂの色成分については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。

図３に、撮像センサ３０のカラーフィルタ構造の一例を示す。かかるカラーフィルタ構造において、上記色補間による各画素における色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号は、例えば以下のようにして生成される。
（イ）アドレス１１（Ｂ１１）の色補間式
Ｒ１１＝（Ｒ００＋Ｒ２０＋Ｒ０２＋Ｒ２２）／４
Ｇ１１＝（Ｇｒ１０＋Ｇｂ０１＋Ｇｂ２１＋Ｇｒ１２）／４
Ｂ１１＝Ｂ１１
（ロ）アドレス１１（Ｇｒ１２）の色補間式
Ｒ１２＝（Ｒ０２＋Ｒ２２）／２
Ｇ１２＝Ｇｒ１２
Ｂ１２＝（Ｂ１１＋Ｂ１３）／２
（ハ）アドレス２１（Ｇｂ２１）の色補間式
Ｒ２１＝（Ｒ２０＋Ｒ２２）／２
Ｇ２１＝Ｇｂ１２
Ｂ２１＝（Ｂ１１＋Ｂ３１）／２
（ニ）アドレス２２（Ｒ２２）の色補間式
Ｒ２２＝Ｒ２２
Ｇ２２＝（Ｇｂ２１＋Ｇｒ１２＋Ｇｒ３２＋Ｇｂ２３）／４
Ｂ２２＝（Ｂ１１＋Ｂ３１＋Ｂ１３＋Ｂ３３）／４

３×３色補正部４０８は、色補間部４０７から入力される色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号の彩度を補正（色合いを補正）するものである。３×３色補正部４０８は、色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号のレベル比を変換する３種類の変換係数を有し、撮影シーンに応じた変換係数で上記レベル比を変換して画像データの彩度を補正する。例えば、ａ１〜ｃ３の合計９個の変換係数を用い、次のように画像信号を線形変換する。ただし、式中の「＊」は積算を意味する（以降も同じ）。
Ｒ´＝ａ１＊Ｒ＋ａ２＊Ｇ＋ａ３＊Ｂ
Ｇ´＝ｂ１＊Ｒ＋ｂ２＊Ｇ＋ｂ３＊Ｂ
Ｂ´＝ｃ１＊Ｒ＋ｃ２＊Ｇ＋ｃ３＊Ｂ

階調変換部４０９は、３×３色補正部４０８から入力される色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号が適切な出力レベルになるよう、画像信号のレベルを色成分毎に所定の変換特性を用いて変換するとともにオフセット調整を行う。すなわち階調変換部４０９は、基本動作としてホワイトバランス調整及び色補正がなされた画像信号の階調特性を、ＬＣＤ表示部１０６や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性に補正する動作を行うものである。階調変換部４０９においては、全体制御部５０から入力されるダイナミックレンジ情報（後述の変曲点情報）、評価値検出部４０５で検出されたＡＥ評価値等に基づいて、画像信号の階調特性を変化させる。

本実施形態における階調変換部４０９は、上記撮像センサ３０の光電変換特性の変曲点のセンサ出力情報（Ｖｔｈ）等に基づいて、階調変換特性における、少なくとも線形特性領域に対応するガンマ特性部と対数特性領域に対応する非ガンマ特性部との切り替わり点（切替点）を設定する切替点設定部、この切替点を境とし、所定のガンマ特性を利用してガンマ特性部を作成するガンマ作成部や、当該階調変換特性におけるガンマ特性部以外の非ガンマ特性部を種々の方法で作成する非ガンマ作成部などを備えて構成されている。この階調変換部４０９の具体的構成、及び動作等については後に詳述する。

ノイズキャンセル部４１０は、階調変換部４０９から入力される画像信号のノイズ成分を除去すると共に、エッジ成分のみを抽出・強調することで、画像のシャープネスを良好な状態に補正するものである。ノイズキャンセル部４１０は、全体制御部５０から入力されるダイナミックレンジ情報に基づいて、コアリング係数（画像信号のノイズ成分のみを除去し、エッジ成分を抽出する係数及び強調する係数）を変化させることで、適正な補正を行う。

画像メモリ部４１１は、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリからなり、信号処理部４０での信号処理を終えた画像データを一時的に保存するもので、例えば１フレーム分の画像データを記憶し得る容量を有している。

メモリカードＩ／Ｆ部４１２は、信号処理部４０で生成されたメモリカード記録用画像データを、メモリカード１０７に記録させるべく出力するためのインターフェイスである。またメモリカード１０７は、静止画像や動画像などの画像データを記録して保存しておくためのメモリであって、デジタルカメラ１に対して取り外し自在とされており、外部の記録媒体との画像データ交換を可能とするものである。ＬＣＤ表示Ｉ／Ｆ部４１３は、信号処理部４０で生成されたＬＣＤ表示用画像データを、例えばＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式の画像信号に変換してＬＣＤ表示部１０６に出力するためのインターフェイスである。

全体制御部５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、デジタルカメラ１全体の動作（撮影動作）の制御を司るものである。すなわち全体制御部５０は、上記信号処理部４０の各部から送られてくる情報（上述のＡＥ評価値、ＡＦ評価値、ＷＢ評価値等）と、本デジタルカメラ１の各種動作モード等に基づき、信号処理部４０の各部が必要とするパラメータ等の動作情報を算出して送信することで、各処理部の動作を制御する。この他、全体制御部５０は、撮影動作のためのタイミング生成回路３１の制御、レンズ群２１のズーミングやフォーカシング駆動、並びに絞り２２及びシャッタ２３の駆動のための駆動部６０の制御、画像信号の出力制御などの制御を行う。

図４は、全体制御部５０の機能を説明するための機能ブロック図である。全体制御部５０は、情報受信部５０１、情報送信部５０２、メモリ部５１５を具備する演算部５１０、制御信号発生部５２０、及び入出力部５３０を備えている。

情報受信部５０１は、信号処理部４０の評価値検出部４０５にて検出されるＡＥ評価値、ＡＦ評価値及びＷＢ評価値を取得し、これらを演算部５１０が備える各パラメータ算出部へ振り分けて送信する。一方、情報送信部５０２は、信号処理部４０において必要とされる情報（光電変換特性情報やコアリング係数等）をメモリ部５１５から適宜取り出し、信号処理部４０の各処理部に適時振り分けて送信する。

演算部５１０は、上記情報受信部５０１から与えられる評価値に基づいて制御パラメータを算出する動作を為すもので、露光量制御パラメータ算出部５１１及びダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２からなるＡＥ制御パラメータ算出部５１１０、ＡＦ制御パラメータ算出部５１３、ホワイトバランス制御パラメータ算出部５１４及びメモリ部５１５を備えている。

メモリ部５１５はＲＯＭやＲＡＭ等からなり、撮像センサ３０の光電変換特性の情報（撮影に際しての所望の光電変換特性を得るための情報）、すなわち、後述する露光時間設定値や絞り設定値、或いは光電変換特性設定値（該光電変換特性に対応するダイナミックレンジ情報）を記憶する光電変換特性情報記憶部５１６、ノイズキャンセル部４１０において用いられるコアリング係数の設置位置を記憶するコアリング係数記憶部５１７、撮像センサ３０の線形特性領域と対数特性領域とで得られたデータに対するデータ変換（相互変換）を行うための変換情報、すなわちＬＵＴ（Look Up Table）等を記憶するＬＵＴ記憶部５１８等から構成されている。

なお、光電変換特性情報記憶部５１６には、光電変換特性そのもの（後述する図１０に示すような光電変換特性曲線）が記憶される構成であってもよい。また、ＬＵＴ記憶部５１８は、上記ＬＵＴの他に、後述する露光時間（Ｔ１）や絞りの開口面積（Ｓ２）の値と露光時間設定値や絞り設定値とのデータ変換を行うＬＵＴ、光電変換特性の変曲点の値（出力レベル）と光電変換特性設定値とのデータ変換を行うＬＵＴ、最大輝度出力レベルから光電変換特性設定値を出力するＬＵＴもしくは最大輝度出力レベルの変化量から光電変換特性設定値の変化量を出力するＬＵＴ、或いは飽和画素数の値と変曲点変化量（ΔＶｔｈ）の値とのデータ変換を行うＬＵＴ等、種々のデータ変換用のＬＵＴを記憶している。また、上述した通り、光電変換特性情報記憶部５１６、コアリング係数記憶部５１７及びＬＵＴ記憶部５１８に記憶されているデータ値は、適宜情報送信部５０２から信号処理部４０の適所へ送信されるようになっている。

ＡＥ制御パラメータ算出部５１１０は、被写体の輝度に応じた露出制御（ＡＥ制御）を行うべく、撮影の際の最適な露光量と撮像センサ３０の光電変換特性とに設定するための制御パラメータを算出する。すなわち、ＡＥ制御パラメータ算出部５１１０の露光量制御パラメータ算出部５１１は、露光時間や絞りを最適化するための制御パラメータを算出するもので、露光量制御パラメータ算出部５１１は評価値検出部４０５にて検出されるＡＥ評価値と、光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されているＡＥ評価値取得時点における撮像センサ３０の光電変換特性情報とに基づいて、被写体輝度に応じた露光時間設定値や絞り設定値を算出する。

また、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２は、被写体輝度に応じ撮像センサ３０の光電変換特性を最適化するための制御パラメータを算出するものである。ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２は、例えばダイナミックレンジ設定用の被写体輝度が、当該撮像センサ３０における所望の飽和出力レベルになるような光電変換特性設定値を算出する。この算出に際しても、光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている上記ＡＥ評価値取得時点における撮像センサ３０のダイナミックレンジ情報が参照される。このＡＥ制御パラメータ算出部５１１０の動作等については後に詳述する。

ＡＦ制御パラメータ算出部５１３は、評価値検出部４０５にて検出されるＡＦ評価値に基づいて、被写体の撮影にあたり最適な焦点距離に設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、参照するＡＦ評価値を、撮像センサ３０の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域の特徴を活用して粗測距（対数特性領域から得たＡＦ評価値）用、詳測距（線形特性領域から得たＡＦ評価値）用の制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。

ホワイトバランス制御パラメータ算出部５１４は、評価値検出部４０５にて検出されるＷＢ評価値に基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスに設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、同様に参照するＷＢ評価値を、撮像センサ３０の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域に応じた制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。

制御信号発生部５２０は、演算部５１０で算出された各種の制御パラメータに応じて、各制御動作要素を駆動させるための制御信号を生成するものであり、この制御信号発生部５２０は、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１、センサ露光時間制御信号発生部５２２、シャッタ制御信号発生部５２３、ズーム／フォーカス制御信号発生部５２４及び絞り制御信号発生部５２５を備えて構成されている。

ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、上記ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２において算出された撮像センサ３０の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替わる出力レベルポイント（変曲点）を調整する撮像センサ３０の駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。タイミング生成回路３１は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ３０のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を駆動させる。具体的には、後述するように撮像センサ３０の光電変換特性は、撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳ（φＶＰＳにおける電圧ＶＰＨの高さ、あるいは時間ΔＴの長さ）を制御することでその変曲点が変動することから、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１では、光電変換特性設定値に応じて、上記信号φＶＰＳを制御するためのタイミング生成回路３１に対する駆動信号を制御することで、撮像センサ３０のダイナミックレンジを被写体の輝度に適するよう制御する。

センサ露光時間制御信号発生部５２２は、撮像センサ３０の露光時間（積分時間）を、絞り２２やシャッタ２３等のメカ操作に依らず、電子回路的な制御動作により制御するための制御信号を発生するものである。センサ露光時間制御信号発生部５２２は、露光量制御パラメータ算出部５１１にて算出された最適な露光量に基づいて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ３０の駆動信号（具体的には、後述するように撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳが中電位Ｍとなる時間ΔＳを制御する信号）を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。タイミング生成回路３１は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ３０の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を駆動させる。

シャッタ制御信号発生部５２３は、同様に露光量制御パラメータ算出部５１１にて算出された最適な露光量に基づいて、シャッタ２３のシャッタスピードを露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。またズーム／フォーカス制御信号発生部５２４は、上記ＡＦ制御パラメータ算出部５１３にて算出された最適な焦点距離に基づいて、レンズ群２１を駆動させるための制御信号を生成する。さらに絞り制御信号発生部５２５は、上記露光量制御パラメータ算出部５１１にて算出された最適な露光量に基づいて、絞り２２の開口面積を設定する制御信号を生成する。これらシャッタ制御信号発生部５２３、ズーム／フォーカス制御信号発生部５２４及び絞り制御信号発生部５２５にて生成された制御信号は、駆動部６０の対応箇所へそれぞれ送信される。

入出力部５３０は、メモリカードＩ／Ｆ部４１２及びＬＣＤ表示Ｉ／Ｆ部４１３と接続され、操作部１００からの指示信号等に応じて、撮影画像に対して所定の画像処理を行った後、その撮影画像信号をメモリカード１０７に記録させたり、ＬＣＤ表示部１０６に表示させたり、或いは逆にメモリカード１０７から画像信号を取り入れたりする出入力作用を為す。

図２に戻って、駆動部６０は、制御信号発生部５２０で生成された制御信号に基づいて、実際に当該デジタルカメラ１が具備するメカ駆動部を動作させるもので、シャッタ駆動部６１、ズーム／フォーカス駆動部６２及び絞り駆動部６３を備えている。シャッタ駆動部６１は、上記シャッタ制御信号発生部５２３から与えられる制御信号に応じて、シャッタ２３が所定時間開放されるようシャッタ２３を開閉駆動する。ズーム／フォーカス制御部６２は、ズーム／フォーカス制御信号発生部５２４から与えられる制御信号に応じて、レンズ群２１のズームレンズブロックまたはフォーカスレンズブロックを動作させるモータ等を動作させ、上記レンズブロックを焦点位置に移動させる。さらに絞り駆動部６３は、絞り制御信号発生部５２５から与えられる制御信号に応じ、絞り２２を駆動し、所定の開口量に絞りを設定するものである。

（動作の全体的なフローの説明）
以上の通り構成された本実施形態にかかるデジタルカメラ１の動作につき、先ず全体的なフローを説明する。図６は、デジタルカメラ１の全体的な動作の一例を示すフローチャートである。図示する通り、動作を大略的に区分すると、ＡＥ評価値、ＡＦ評価値、及びＷＢ評価値等の評価値を検出する評価値検出ステップ（ステップＳ１）と、得られた評価値に基づき各種パラメータを算出する制御パラメータ算出ステップ（ステップＳ２）と、算出された各種パラメータを該当するデジタルカメラ１各部に設定し、当該パラメータに応じた撮影状態となるようにデジタルカメラ１各部を駆動する制御パラメータを設定する制御パラメータ設定ステップ（ステップＳ３）と、設定された制御パラメータに応じて階調変換ＬＵＴを設定する階調変換ＬＵＴ設定ステップ（ステップＳ４）とからなる。

このような動作フローにあって、本実施形態においては、ステップＳ１で検出されたＡＥ評価値等の各種評価値に基づいて、ステップＳ２において各種制御のための制御パラメータ算出を行い、ステップＳ３で撮像制御パラメータを設定した後、ステップ４として、階調変換部４０９に当該撮像センサ３０の線形特性領域及び対数特性領域に応じた階調変換特性が設定される。特に、ＡＥ制御等に基づく光電変換特性の変曲点位置の変化とも連動して切替点を設定し、この切替点に基づいてガンマ特性部（第1の階調変換特性部）と非ガンマ特性部（第２の階調変換特性部）とにおける所定の階調変換特性を設定する点に特徴がある。かかる特徴点を適宜強調しつつ、以下、各ステップＳ１〜Ｓ４について順次説明する。

上記各ステップＳ１〜Ｓ４においては、具体的には以下の処理が行われる。
先ず、評価値検出ステップＳ１では、各種の制御のベースとなる評価値情報を取得し、該評価値情報に基づいて評価値を算出する。ＡＥ制御の場合は、撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベルが計測（検出）され、この計測値からＡＥ評価値が算出されることとなる。上記輝度レベル及び輝度範囲の検出に際しては、撮像センサ３０により実際に撮像された撮影画像から求めることが合理的であり、撮像センサ３０は静止画及び動画の撮像が可能であることから、
（ステップＳ１−１）静止画からの検出：撮像センサ３０により、評価値検出用の画像を本撮影前の静止画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する。
（ステップＳ１−２）動画からの計測：撮像センサ３０により、評価値検出用の画像を本撮影前の動画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する。
という２通りの輝度情報の取得ステップを例示することができる。しかる後、
（ステップＳ１−３）評価値の算出：取得した画像の輝度情報に基づいてＡＥ評価値を含む各種評価値を評価値検出部４０５により算出する。
というステップが行われる。

次にステップＳ２では、評価値に基づき各種パラメータが算出されるが、ＡＥ制御の場合は、露光量又はダイナミックレンジがＡＥ制御の要素となることから、これらの制御パラメータが、上記ＡＥ評価値に基づいて算出される。すなわちステップＳ２としては、
（ステップＳ２−１）露光量制御パラメータの算出：全体制御部５０により、ＡＥ評価値に基づいて露光量制御パラメータを算出する。
（ステップＳ２−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの算出：全体制御部５０により、ＡＥ評価値に基づいてダイナミックレンジ制御パラメータを算出する。
という２通りのパラメータ算出ステップを例示することができる。

そしてステップＳ３では、デジタルカメラ１各部を駆動する制御パラメータの設定がなされる。ＡＥ制御の場合は、上記（ステップＳ２−１）又は（ステップＳ２−２）に基づく制御パラメータの設定が行われる、すなわちステップＳ３としては、
（ステップＳ３−１）露光量制御パラメータの設定：算出された露光量制御パラメータに基づいてメモリ部５１５や制御信号発生部５２０等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路３１や駆動部６０を動作させる。
（ステップＳ３−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの設定：算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに基づいて、メモリ部５１５や制御信号発生部５２０等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路３１を動作させる。
という２通りのパラメータ設定ステップが併合的に、或いは独立的に行われる。

最後に上述の通り、設定された制御パラメータに応じて階調変換ＬＵＴを設定すべく、
（ステップＳ４）階調変換ＬＵＴ設定が行われるものである。

（撮像センサの基本的特性について）
以下、上述した各ステップにつき順次詳述するが、本実施形態においては、その光電変換特性として入射光量に対して上記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して上記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサ３０を用いることが前提とされている関係上、先ず撮像センサ３０の基本的特性について、その具体的な一例を詳述する。

図７は、撮像センサ３０の一例である二次元のＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成図である。同図において、Ｇ１１〜Ｇｍｎは、行列（マトリクス）配列された画素を示している。この画素Ｇ１１〜Ｇｍｎからなる画素部の外周縁部近傍には、垂直走査回路３０１と水平走査回路３０２とが配設されている。垂直走査回路３０１は、行のライン（信号線）３０４−１、３０４−２、・・・３０４−ｎ（これらを纏めて行ライン３０４という）を順次走査する。水平走査回路３０２は、各画素から出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍ（これらを纏めて出力信号線３０６という）に導出された光電変換信号を画素毎に水平方向に順次読み出す。なお、各画素は電源ライン３０５により電力供給がなされている。各画素には、上記各ラインや出力信号線だけでなく、他のライン（例えばクロックライン）も接続されているが、図７では図示を省略している。

出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍには、それぞれ、後述のトランジスタＴ５と対になって増幅回路を構成する定電流源３０７−１、３０７−２、・・・３０７−ｍ（これらを纏めて定電流源３０７という）が設けられている。ただし、この増幅回路として、定電流源３０７に代えて抵抗やトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）を設けてもよい。この出力信号線３０６を介して出力される各画素の撮像時の画像データ及びリセット時の補正データが、順次、選択回路（サンプルホールド回路）３０８−１、３０８−２、・・・３０８−ｍ（これらを纏めて選択回路３０８という）に出力される。この選択回路３０８に対して、行毎に画像データ及び補正データが出力されてサンプルホールドされる。サンプルホールドされた画像データ及び補正データは、列毎に、補正回路３０９に出力され、補正回路３０９において、感度バラツキによるノイズ成分が除去されるように、補正データに基づいて画像データの補正が行われる。そして、補正回路３０９から各画素の感度バラツキが補正された画像データが、各画素毎にシリアルに出力される。

図８は、図７に示す各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎの回路構成例を示している。同図に示すように、画素は、フォトダイオードＰＤ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）としてのトランジスタＴ１〜Ｔ６、及び積分用のコンデンサとしてのキャパシタＣから構成されている。トランジスタＴ１〜Ｔ６は、ここではＰチャンネルＭＯＳＦＥＴが採用されている。φＶＤ、φＶ、φＶＰＳ、φＲＳＴ、φＳ及びＲＳＢは、各トランジスタやキャパシタＣに対する信号（電圧）を示し、ＧＮＤは接地を示している。

フォトダイオードＰＤは、感光部（光電変換部）であり、被写体からの入射光量に応じた電気信号（光電流ＩＰＤ）を出力する。トランジスタＴ５は、図７に示す定電流源３０７と対になってソースフォロワ増幅用の増幅回路（ソースフォロワアンプ）を構成するものであり、後述する電圧ＶＯＵＴに対する増幅（電流増幅）を行う。トランジスタＴ６は、ゲートに印加する電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する信号読み出し用のトランジスタである。すなわち、トランジスタＴ６のソースは、図７に示す出力信号線３０６に接続されており、オンした場合、トランジスタＴ５で増幅された電流を出力電流として出力信号線３０６へ導出する。

トランジスタＴ２は、同トランジスタのゲートに、光電流ＩＰＤに対して線形変換又は対数変換した電圧を発生させる。ところで、ＭＯＳＦＥＴでは、ゲート電圧が閾値以下の時に、サブスレッショルド電流と呼ばれる微小電流が流れるが、トランジスタＴ２はこのサブスレッショルド特性を利用して上記線形変換又は対数変換を行う。

具体的には、撮像する被写体の輝度が低い（被写体が暗い）場合、すなわち、フォトダイオードＰＤに入射される入射光量が少ない場合には、トランジスタＴ２のゲート電位が同トランジスタのソース電位より高くなっており、トランジスタＴ２が所謂カットオフ状態でありトランジスタＴ２にサブスレッショルド電流が流れず（トランジスタＴ２がサブスレッショルド領域で動作せず）、フォトダイオードＰＤで発生する光電流がフォトダイオードＰＤの寄生容量に流れて電荷が蓄積され、蓄積電荷量に応じた電圧が発生する。このときＴ１はオンされているので、上記の寄生容量に蓄積された電荷の量に応じた電圧が、電圧ＶＧとしてトランジスタＴ２、Ｔ３のゲートに発生する。この電圧ＶＧにより、トランジスタＴ３に電流が流れ、この電圧ＶＧに比例した量の電荷がキャパシタＣに蓄積される（トランジスタＴ３とキャパシタＣとで積分回路を構成している）。そして、トランジスタＴ３とキャパシタＣとの接続ノードａ、すなわち出力ＶＯＵＴには、光電流ＩＰＤの積分値に対して線形的に比例した電圧が現れる。このときトランジスタＴ４はオフ状態である。そして、トランジスタＴ６がオンされると、キャパシタＣに蓄積された電荷がトランジスタＴ５を介して出力電流として出力信号線３０６に導出される。この出力電流は、光電流ＩＰＤの積分値を線形的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ３０の、線形特性領域における動作である。

一方、撮像する被写体の輝度が高く（被写体が明るく）、フォトダイオードＰＤに入射される入射光量が多い場合には、トランジスタＴ２のゲート電位が同トランジスタのソース電位以下となり、トランジスタＴ２にサブスレッショルド電流が流れ（トランジスタＴ２がサブスレッショルド領域で動作し）、光電流ＩＰＤを自然対数的に変換した値の電圧ＶＧがトランジスタＴ２、Ｔ３のゲートに発生する。そして、この電圧ＶＧにより、トランジスタＴ３に電流が流れ、キャパシタＣに、光電流ＩＰＤの積分値を自然対数的に変換した値と同等の電荷が蓄積される。これにより、キャパシタＣとトランジスタＴ３との接続ノードａ（出力ＶＯＵＴ）には、光電流ＩＰＤの積分値を自然対数的に変換した値に比例した電圧が生じる。このときトランジスタＴ４はオフ状態である。そして、トランジスタＴ６がオンされると、キャパシタＣに蓄積された電荷がトランジスタＴ５を介して出力電流として出力信号線３０６に導出される。この出力電流は、光電流ＩＰＤの積分値を自然対数的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ３０の、対数特性領域における動作である。以上のように、各画素によって、入射光量（被写体輝度）に応じて線形的又は自然対数的に比例した電圧が出力される。

トランジスタＴ１は、リセット時のノイズデータ（トランジスタＴ２の製造バラツキに起因して発生するノイズ信号）を取り出す際に用いるためのスイッチである。トランジスタＴ１は、リセット時以外にはオン状態とされており、トランジスタＴ２（のドレイン）及びフォトダイオードＰＤ間に光電流ＩＰＤが流れるようになっている。リセット時には、オフ状態となりフォトダイオードＰＤの光電流ＩＰＤが遮断され、上記のバラツキ分だけが取り出される。この取り出されたバラツキ分（ノイズ信号）は、後述の映像信号から減算される。

トランジスタＴ４は、該トランジスタＴ４のゲートに印加される電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する、キャパシタＣをリセットするためのトランジスタである。トランジスタＴ４がオンされるとリセット電圧（上記信号ＲＳＢの電圧）が印加され、キャパシタＣに蓄積されていた電荷（電荷量）が元の状態、すなわち積分開始前の状態に戻される。

図９は、撮像センサ３０（画素）の撮像動作に関するタイミングチャートの一例である。ここではＰチャンネルＭＯＳＦＥＴの極性上、以下のようにＨｉ（ハイ）でオフ、Ｌｏｗ（ロー）でオンとなる。先ず、信号φＶが符号３１１に示す位置でＬｏｗとなり、トランジスタＴ６がオンされ、映像信号が読み出される、すなわちキャパシタＣに蓄積されている電荷が出力電流（映像信号）として出力信号線３０６に導出される。次に信号φＳが符号３１２に示す位置でＨｉとなり、トランジスタＴ１がオフされてフォトダイオードＰＤが切り離される。次に信号φＶＰＳが符号３１３に示す位置でＨｉとなり、トランジスタＴ２のリセットが行われる。また、トランジスタＴ２がリセットされるのと同時に、信号φＲＳＴが符号３１４に示す位置でＬｏｗとなり、トランジスタＴ４がオンされ、キャパシタＣ（接続ノードａ）に信号ＲＳＢによるリセット電圧が印加されて（接続ノードａの電位がＲＳＢの電位（ＶＲＳＢ）となり）、キャパシタＣの（電荷の）リセットが行われる。このようにトランジスタＴ２及びキャパシタＣがリセットされた後、符号３１５に示す位置で信号φＶが再度ＬｏｗとなってトランジスタＴ６がオンされ、出力信号線３０６にノイズ信号が導出される。

次に、信号φＳが符号３１６に示す位置でＬｏｗになり（トランジスタＴ１がオンされ）、フォトダイオードＰＤの切り離しが解除される。そして、信号φＶＰＳが符号３１８に示す位置で中電位Ｍとなって、残像低減のためにフォトダイオードＰＤの寄生容量のリセットを行う。また、次フレームの積分開始電圧を一定にするために、信号φＲＳＴが符号３１７に示す位置で再度ＬｏｗとなってトランジスタＴ４がオンされ、キャパシタＣのリセットが再度行われる。

その後、信号φＶＰＳが符号３１９に示す位置でＭからＬｏｗになり、フォトダイオードＰＤの寄生容量のリセットが終了する。併せて、信号φＲＳＴもＬｏｗからＨｉとなりキャパシタＣのリセット動作も終了される。このときの時刻ｔ１からキャパシタＣの積分が開始され、信号φＶがＨｉからＬｏｗとなる符号３１１に示す位置、すなわち次フレームにおける映像信号の読み出しが開始される時刻ｔ２までの間、当該積分が継続される。この時刻ｔ１、ｔ２間の時間がキャパシタＣの積分時間、すなわち撮像における露光時間となる。この露光時間は、上記中電位Ｍとなる信号φＶＰＳを与える時間ΔＳ（長さ）を制御することで制御される。この時間ΔＳは、タイミング生成回路３１を介したセンサ露光時間制御信号発生部５２２によって制御される。

信号φＶＤは、上記増幅回路（ソースフォロワアンプ）の動作範囲に合わせ込むべく、あるいは映像信号やノイズ信号に発生するオフセットの調整を行うべく電位操作を行うものである。信号φＶＤのＶｈ、Ｖｍ及びＶｌは、それぞれ高電位、中電位及び低電位を示している。

撮像センサ３０は、上述のように被写体の輝度に応じて線形変換又は対数変換した出力信号を得ることが可能であり、図１０に示すような光電変換特性３２０を有している。同図に示すように、光電変換特性３２０は、変曲点３２１を境にして線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この変曲点３２１は、線形特性領域から対数特性領域へ切り替わる点であり、この変曲点３２１のセンサ出力の値をＶｔｈで示している。一般的に、線形特性領域では、幅広い輝度範囲の被写体の撮像は不可能であるものの（ダイナミックレンジが狭い）、画像全体の階調性を高くすることができ（高いコントラストを得ることができ）、暗い被写体（例えば曇天時や日陰での被写体）であっても階調性豊かな高品位な画像を得ることができる。一方、対数特性領域では、高輝度での階調性は乏しくなるが、幅広い輝度範囲の被写体の撮像が可能であり（ダイナミックレンジが広い）、明るい被写体（例えば直射日光が照射されていたり、直射日光が背後に存在したりする被写体）であっても、暗い部分も含め、奥行きのある高品位な画像を得ることができる。

ところで、この光電変換特性３２０（変曲点３２１）は、トランジスタＴ２のソースに入力されている信号φＶＰＳの、Ｈｉ及びＬｏｗの電圧の差を変化させることにより変化（移動）させることができる。すなわち、当該Ｈｉ時の電圧をＶＰＨとし、Ｌｏｗ時の電圧をＶＰＬとすると、電圧の差ΔＶＰＳ（＝ＶＰＨ−ＶＰＬ）（図９参照）を変化させることにより、図１１に示すように、光電変換特性３２０（変曲点３２１）から、光電変換特性３２２（変曲点３２４）や光電変換特性３２３（変曲点３２５）へ任意に変化させることができる。このように光電変換特性が変化することにより、線形特性領域と対数特性領域との比率が変化し、光電変換特性３２２に示すように線形特性領域の割合が大きな光電変換特性、あるいは光電変換特性３２３に示すように対数特性領域の割合が大きな光電変換特性を得ることができる。この場合、光電変換特性の全てが線形特性領域又は対数特性領域となるように変化させてもよい。

本実施形態では、電圧ＶＰＨを変化させることによりΔＶＰＳを変化させ、撮像センサ３０の光電変換特性を変化させている。図１１では、ＶＰＨが高くなるほど（ΔＶＰＳが大きくなるほど）、線形特性領域の割合が増えて光電変換特性３２２側へ変化し、ＶＰＨが低くなるほど（ΔＶＰＳが小さくなるほど）、対数特性領域の割合が増えて光電変換特性３２３側へ変化する。この電圧ＶＰＨは、タイミング生成回路３１を介したダイナミックレンジ制御信号発生部５２１によって制御される。

なお、光電変換特性を上述のように変化させるために、電圧ＶＰＨとなる信号φＶＰＳを与える時間ΔＴを変化させてもよい。この場合、時間ΔＴを長いほど線形特性領域の割合が大きくなり、短いほど対数特性領域の割合が大きくなるように光電変換特性が変化する。図１１では、上記時間ΔＴが長い場合が光電変換特性３２２に、時間ΔＴが短い場合が光電変換特性３２３に相当する。

（評価値検出ステップＳ１）
続いて、信号処理部４０の評価値検出部４０５におけるＡＥ評価値等の評価値の具体的な取得方法について説明する。
（ステップＳ１−１）静止画からの評価値検出例
図１２は、上述した撮像センサ３０が実際に撮像した静止画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。すなわち、本実施形態にかかるデジタルカメラ１で静止画を撮影（本撮影）する場合において、その本撮影の前にＡＥ評価値を取得するための静止画を撮影（予備撮影）し、該予備撮影画像に基づいてＡＥ評価値を算出するフローを示している。この評価値検出手法は、デジタル一眼レフカメラ等の、撮影準備段階において被写体光像が光学ファインダに入射され撮像センサ３０には入光しないタイプの撮像装置に好適な手法である。

先ず、本デジタルカメラ１の電源スイッチ１０１が押下され電源ＯＮとされている状態において、撮影開始の操作が為されたかが確認され（ステップＳ１１１）、レリーズスイッチ１０２が操作（例えば半押し操作）されると（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、予備撮影準備の動作が開始される（ステップＳ１１２）。

ステップＳ１１２では、ＡＥ評価値を算出するために予備撮影を行うに当り、当該予備撮影のためのダイナミックレンジ制御が行われる。ここでのダイナミックレンジ制御は、被写体の輝度を広い範囲で感知できるよう、撮像センサ３０が最大のダイナミックレンジを備えるように制御される。つまり、デジタル一眼レフカメラ等においては、予備撮影のチャンスは本撮影の前の１回しかないことから、いかなる被写体であってもその輝度を確実に検出できるよう、広いダイナミックレンジに設定される。

このため、撮像センサ３０が全領域において対数変換出力動作をなすよう、撮像センサ３０の動作状態が制御される。具体的には、レリーズスイッチ１０２が半押しされると、全体制御部５０から予備撮影モードへの移行指示が各部に出され、これを受けてダイナミックレンジ制御信号発生部５２１が、例えば図８に示すトランジスタＴ２のソースに入力されている信号φＶＰＳの、Ｈｉ及びＬｏｗの電圧の差を変化させる（この場合、前述のΔＶＰＳを小さくする。図９参照）信号を発生し、これにより撮像センサ３０の対数領域の割合が増加されるよう制御される。なお、広いダイナミックレンジを確保するという観点からは全領域を対数領域とすることが望ましいが、必ずしも全領域を対数領域に変換せずとも良く、ある程度線形領域が残存していても良い。

続いて、予備撮影のための露出制御が行われ、予備撮影が行われる（ステップＳ１１３）。具体的には、例えばセンサ露光時間制御信号発生部５２２が、上記信号φＶＰＳが中電位Ｍとなる時間ΔＳの長さを所定の露光時間に合わせて設定する駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路３１に送ることで撮像センサ３０の予備撮影用露出制御（露光量制御）が行われる。この他、シャッタ制御信号発生部５２３によって生成された制御信号に基づくシャッタ駆動部６１によるシャッタ２３のシャッタスピードの調整、及び絞り制御信号発生部５２５によって生成された制御信号に基づく絞り制御部６３により絞り２２の調整によっても露出制御が行われる。このような露出制御が為された上で、静止画の予備撮影が行われる。そして、撮影された予備撮影画像に基づいて、評価値検出部４０５によりＡＥ評価値が算出される（ステップＳ１１４）。このＡＥ評価値算出ステップについては、後記で詳述する。ＡＥ評価値が算出されると予備撮影は終了し（ステップＳ１１５）、当該ＡＥ評価値に基づく露出制御が行われた上で本撮影が開始されることとなる（ステップＳ１１６）。なお、以上はＡＥ評価値を取得する場合について説明したが、ＡＦ評価値やホワイトバランス評価値についても同様にして取得することができる。

（ステップＳ１−２）動画からの評価値検出例
図１３は、撮像センサ３０が継続的に撮像している動画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。すなわち、本デジタルカメラ１が撮影待機中にある場合や、動画撮影モードにある場合、或いは本実施形態の撮像装置をデジタルムービィに適用した場合において、撮像センサ３０が撮像している全てのフレーム画像を用いて、ＡＥ評価値を算出するフローを示している。

先ず、撮影開始の操作が為されたかが確認され（ステップＳ１２１）、例えばモード設定スイッチ１０５が操作されて動画撮影モードに移行され撮影開始が確認されると（ステップＳ１２１のＹＥＳ）、動画の撮影が開始される（ステップＳ１２２）。この撮影開始時における撮像ダイナミックレンジ、露光時間、及び絞り等の各制御値は、初期設定値とされる。

続いて、ステップＳ１２２において撮像された画像に基づいて、評価値検出部４０５によりＡＥ評価値が算出される（ステップＳ１２３）。そして検出されたＡＥ評価値に基づいて、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１により信号φＶＰＳの設定を変化させてダイナミックレンジを制御し、またシャッタ駆動信号発生部５２３及び絞り制御信号発生部５２５にて生成される制御信号により絞りを制御する等して、所定の撮像ＡＥ制御が行われる（ステップＳ１２４）。

そして撮影が終了したかが確認され（ステップＳ１２５）、撮影の終了指令が無い場合は（ステップＳ１２５のＮＯ）、上記ステップＳ１２３に戻り同様なＡＥ評価値算出、及びステップＳ１２４の撮像ＡＥ制御が繰り返されるものである。すなわち、動画撮影が行われているときに、その撮影画像の全てがＡＥ評価値検出のための評価画像として活用され、得られたＡＥ評価値に基づいて次の撮影のための撮像ＡＥ制御が行われるというサイクルが繰り返されるものである。なお、撮影画像の全てを評価画像とせず、撮影画像の一部（例えば撮影画像の数フレームに１枚の割合）を評価画像とし、該評価画像からＡＥ評価値を取得するようにしても良い。

（ステップＳ１−３）評価値の算出
次に、上記のフローにおける評価値算出のステップ（上記ステップＳ１１３、Ｓ１２３）について詳述する。図１４は、評価値検出部４０５のブロック図である。評価値検出部４０５は、分割測光部４０５１、ヒストグラム算出部４０５２及び飽和判別部４０５５を備えている。

分割測光部４０５１は、被写体に対する分割測光（マルチパターン測光）方式による測光を行うものである。すなわち、分割測光部４０５１は、撮像センサ３０による撮像によって得られた撮影画像を所定数の領域（及び区画）に分割し、当該撮影画像（各領域や区画）における輝度を画像信号（画像データ）から検出するものである。図１５は、分割測光における撮像領域（測光範囲）の分割の状態を示す図である。符号３３０は、撮像センサ３０による撮像によって得られた撮像領域（撮像領域３３０）であり、この撮像領域３３０において被写体が撮影（撮像）される。この撮像領域３３０には撮像センサ３０を構成する撮像素子に対応した多数の画素情報、すなわち被写体の輝度情報が含まれている。撮像領域３３０は、例えば撮像領域３３０の中央部である中央領域と、この中央領域の周辺部である周辺領域とに区分されており、さらに中央領域及び周辺領域はそれぞれ所定数の検出ブロック（検出区画）に分割されている。中央領域は、例えばＡ、Ｂ、Ｃ、・・・Ｚ、ＡＡ、ＡＢ、・・・ＡＪブロック（Ａ〜ＡＪブロック）といった３６個の検出ブロックに分割されており、周辺領域は、例えば第１〜第１６ブロックといった１６個の検出ブロックに分割されている。本実施形態では、この中央領域に撮像されている被写体を主被写体とし（以降、中央領域のことを主被写体領域３３１という）、周辺領域に撮像されている被写体を周辺被写体と称する（以降、周辺領域のことを周辺被写体領域３３２という）。なお、主被写体領域３３１の中央部におけるＯ、Ｐ、Ｕ及びＶブロックから形成される領域は、フォーカス制御のためのＡＦ評価値の検出が行われるＡＦ領域（ＡＦ領域３３３）となっている。また、主被写体領域３３１における（撮影画像の）輝度を主被写体輝度、周辺被写体領域における輝度を周辺被写体輝度という。

ヒストグラム算出部４０５２は、各Ａ〜ＡＪブロック毎の主被写体輝度ヒストグラム（分布）を算出すると共に、このＡ〜ＡＪブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図１６（ａ）に示すような主被写体領域３３１全体における主被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。また、各第１〜第１６ブロック毎の周辺被写体輝度ヒストグラムを算出すると共に、この第１〜第１６ブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図１６（ｂ）に示すような周辺被写体領域３３２全体における周辺被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。

また、ヒストグラム算出部４０５２は、上記算出した主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムを用いて、主被写体全体の輝度範囲及び周辺被写体全体の輝度範囲を算出する。この算出の際、所定の閾値を用いて足切りを行う。すなわち、主被写体においては、図１６（ａ）に示すように閾値Ｄ１にて足切りを行い、Ｄ１以上の度数を有する輝度の最小値Ｌ１〜最大値Ｌ８の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。同様に、周辺被写体においては、図１６（ｂ）に示すように閾値Ｄ２にて足切りを行い、Ｄ２以上の度数を有する輝度の最小値Ｌ１２〜最大値Ｌ１９の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。この閾値による「足切り」は、ノイズ等による誤差を低減するために行われる。なお、図１６の各輝度ヒストグラムの輝度（画像（輝度）データ）は、ここでは説明の便宜上、Ｌ１〜Ｌ１９などとしているが、実際には、例えば８ビットでの画像データを扱う場合には、２５６段階（階調）で表し、例えばＬ１〜Ｌ２５６となる。

ヒストグラム算出部４０５２は、平均輝度算出部４０５３及び最大／最小輝度算出部４０５４を備えている。平均輝度算出部４０５３は、各Ａ〜ＡＪブロック毎の主被写体の平均輝度、及び各第１〜第１６ブロック毎の周辺被写体の平均輝度を算出する。この平均輝度は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対して算出される。当該平均輝度の算出においては、各Ａ〜ＡＪブロック及び各第１〜第１６ブロック毎にそれぞれ主被写体輝度ヒストグラム及び周辺被写体輝度ヒストグラムを算出し、上記と同様に所定の閾値を設定して「足切り」を行い、この足切り後の各輝度値を平均することにより各平均輝度を得る。最大／最小輝度算出部４０５４は、各Ａ〜ＡＪブロック毎の主被写体の最大／最小輝度、及び各第１〜第１６ブロック毎の周辺被写体の最大／最小輝度を算出する。この場合も同様に、各ブロック毎に算出した主被写体輝度ヒストグラム又は周辺被写体輝度ヒストグラムに対して所定の閾値での「足切り」を行い、足切り後の各輝度値（輝度範囲）から最大又は最小輝度を算出する。なお、ヒストグラム算出部４０５２は、後述の飽和判別部４０５５による飽和判別に用いるべく、主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムから、さらにこれらを合わせた全領域（撮像領域３３０）での全領域輝度ヒストグラムを算出する。また、線形特性領域における輝度ヒストグラム（線形領域輝度ヒストグラム）や対数特性領域における輝度ヒストグラム（対数領域輝度ヒストグラム）の算出も行う。この場合、上記全領域（撮像領域３３０）における、或いは主被写体領域３３１又は周辺被写体領域３３２における、当該線形領域輝度ヒストグラムや対数領域輝度ヒストグラムが算出される。

また、ヒストグラム算出部４０５２は、後述のヒストグラム均等化部４９５（４９５ａ、４９５ｂ）におけるヒストグラム均等化処理に用いる、非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）の輝度ヒストグラムを算出する。これに関し、実施形態１及び２では、光電変換特性の変曲点（Ｖｔｈ）（ここでは切替点Ｐの位置と同じ）を境にした対数特性領域における輝度情報に基づいて当該輝度ヒストグラムを算出し、実施形態３では、入力値Ｖｘ（切替点Ｐ）を境にした領域（線形特性領域の一部を含む対数特性領域）における輝度情報に基づいて当該輝度ヒストグラムを算出する。

飽和判別部４０５５は、上記ヒストグラム算出部４０５２によって算出された全領域輝度ヒストグラムに基づいて、ＡＥ（ＡＦ、ＷＢ）評価値検出時に撮像センサ３０の出力が飽和しているか否かを判別するものである。飽和判別部４０５５は、全領域輝度ヒストグラムにおいて、所定の輝度閾値以上及び所定の度数閾値以上となるような領域（飽和領域）における輝度の総度数、すなわち総画素数（当該飽和領域での総画素数を飽和画素数という）を算出し、この飽和画素数が所定数以上である場合に、撮像センサ３０の出力レベルが飽和していると判別する（所定数より少ない場合は飽和していないと判別する）。なお、飽和／非飽和の判別は、撮像センサ３０が飽和出力レベル状態にある場合の当該撮像センサ３０の出力レベルの物理的な最大輝度（飽和輝度という）の度数（画素数）のみを用いて行ってもよい。

評価値検出部４０５は、上述のように、分割測光を行い、主被写体及び周辺被写体領域の各検出ブロックにおける輝度情報（画像データ）から、平均輝度、最大／最小輝度、輝度ヒストグラムあるいは輝度範囲等の情報をＡＥ（ＡＦ、ＷＢ）評価値として検出する。この評価値データは、情報受信部５０１を介して演算部５１０の各種評価値に対応するパラメータ算出部、例えばＡＥ評価値であればＡＥ制御パラメータ算出部５１１０に、ＡＦ評価値であればＡＦ制御パラメータ算出部５１３に、ＷＢ評価値であればＷＢ制御パラメータ算出部５１４に出力され、当該各算出部においてこの評価値に基づき各種制御パラメータが算出される。

（ＡＥ制御パラメータ算出ステップＳ２）
続いて、撮像センサ３０の光電変換特性に基づいた露光量制御及びダイナミックレンジ制御によるＡＥ制御について以下に詳述する。図１７は、ＡＥ制御を行う場合において、撮像センサ３０の光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図であり、（ａ）は、露光量制御を行う場合の変化を示し、（ｂ）は、ダイナミックレンジ制御を行う場合の変化を示す図である。図１７（ａ）、（ｂ）は、横軸がセンサ入射輝度、縦軸がセンサ出力であり、横軸は対数座標（センサ入射輝度の対数値）となっている。ただし、センサ入射輝度とは、撮像センサ３０に入射された被写体の輝度を示しており、以降、単に輝度という。

このＡＥ制御は、光電変換特性に基づく露光量の制御（露光量制御）、及び光電変換特性に基づくダイナミックレンジの制御（ダイナミックレンジ制御）によって行うことができる。具体的には、以下（Ａ）、（Ｂ）の各制御に基づいてＡＥ制御が行われる。
（Ａ）シャッタ２３及び／又は撮像センサ３０における露光時間、すなわちシャッタ２３の開放時間及び／又は撮像センサ３０の積分時間、及び／又は絞り２３の開口面積の制御に基づく露光量制御。
（Ｂ）撮像センサ３０の光電変換特性の制御（具体的には、光電変換特性の変曲点位置の制御；図１９参照）に基づくダイナミックレンジ制御。

（ステップＳ２−１）露光量制御パラメータの算出
先ず（Ａ）の場合の露光量制御について図１７（ａ）を用いて説明する。光電変換特性６０１は、ＡＥ評価値取得時点において光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている撮像センサ３０の光電変換特性である。光電変換特性６０１は変曲点６０３（このときのセンサ出力はＶｔｈ）を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この光電変換特性６０１が、露光量設定用の所定の輝度（露光量設定用輝度）に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性６０２へ変化する露光量を得るための露光量制御パラメータ（露光量設定値）、すなわち上記露光時間を制御するための露光時間設定値及び絞りの開口面積を制御するための絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部５１１によって算出される。つまり、ＡＥ評価値に基づく露出設定用の被写体輝度と、上記光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている光電変換特性６０１とに基づいて露光量制御パラメータが算出される。

ここでは、光電変換特性６０１の線形特性領域における所定の輝度Ｌｔ１（上記露光量設定用輝度に相当）に対するセンサ出力の値（対数特性領域の点６０５でのセンサ出力）が、Ｖｔａｒｇｅｔ（線形特性領域の点６０６でのセンサ出力）となるような光電変換特性６０２を算出する、換言すれば、光電変換特性６０１を、点６０６を通る光電変換特性６０２となるように符合６０８に示す矢印方向（矢印６０８方向）に向けて変化（移動）させる（このとき、変曲点６０３は変曲点６０４へ平行移動され、センサ出力Ｖｔｈの値は変化しない）。ただし、Ｖｔａｒｇｅｔとは、センサ出力の或る目標となるターゲット出力であり、予め設定された値である。このＶｔａｒｇｅｔは露光量制御パラメータ算出部５１１等に記憶されている。

この場合、輝度Ｌｔ１におけるセンサ出力が、光電変換特性６０１の点６０５でのセンサ出力から光電変換特性６０２の点６０６でのセンサ出力（Ｖｔａｒｇｅｔ）まで増加するように、すなわち同じ大きさの輝度に対するセンサ出力が増加するように、露光量の増加を図ることができる露光時間設定値や絞り設定値が算出される。別の見方をすれば、Ｖｔａｒｇｅｔに相当する輝度がＬｔ２（点６０７での輝度）からＬｔ１へ変化し、すなわちＶｔａｒｇｅｔのセンサ出力を得るための輝度がＬｔ２より小さいＬｔ１で済むように当該露光量が増加される露光時間設定値や絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部５１１によって算出される。このとき、当該露光時間設定値や絞り設定値に基づいて、シャッタ２３の開放時間又は撮像センサ３０による積分時間が増加され、また、絞り２３の開口面積が増加されるように制御される。

なお、光電変換特性６０１から光電変換特性６０２へ変化する場合、Ｖｍａｘにおける輝度がＬｍ２からＬｍ１まで変化（低下）し、ダイナミックレンジは低下する。Ｖｍａｘとは、撮像センサ３０におけるセンサ出力の最大値、すなわち飽和出力レベルである。ただし、当該Ｖｍａｘは、物理的な最大出力レベルとしての飽和出力レベルとしてもよいし、任意に設定した（例えばこの物理的な最大出力レベルより幾分低く設定された出力レベルとしての）飽和出力レベルとしてもよい。

また、図１７（ａ）の場合では、露光量設定用輝度（Ｌｔ１）に対してＶｔａｒｇｅｔを得るために、光電変換特性を矢印６０８方向に変化させているが、矢印６０８方向と逆方向（右方向）に向けて変化（移動）させてもよい。また、ＡＥ評価値取得時における光電変換特性が、既に上述のように露光量設定用輝度に対してＶｔａｒｇｅｔが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化（移動）されない。ただし、この場合、前回のＡＥ評価値取得時における露光時間設定値や絞り設定値と同じ値になったとしても、今回における露光時間設定値や絞り設定値の算出が行われる構成であってもよい。

（ステップＳ２−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの算出
次に、上記（Ｂ）の場合のダイナミックレンジ制御について図１７（ｂ）を用いて説明する。光電変換特性７０１は、ＡＥ評価値取得時において光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている撮像センサ３０の光電変換特性である。光電変換特性７０１は変曲点７０３（このときのセンサ出力はＶｔｈ１）を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。ダイナミックレンジ制御パラメータ（光電変換特性設定値）は、この光電変換特性７０１が、ダイナミックレンジ設定用の所定の輝度（ダイナミックレンジ設定用輝度）に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性７０２へと変化されるような光電変換特性の制御値、具体的には、変化後の光電変換特性（７０２）における変曲点（変曲点７０４）の位置（該変曲点に対する出力レベル）に関する設定値として求められる。この光電変換特性設定値はダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２により算出される。

ここでは、ダイナミックレンジにおける最大輝度として設定した輝度Ｌｍ２０をダイナミックレンジ設定用輝度とし、該輝度Ｌｍ２０に対するセンサ出力の値が、撮像センサ３０の飽和出力レベルであるＶｍａｘ（図１７（ａ）に示すＶｍａｘと同様）となるように光電変換特性曲線７０２を算出する。換言すれば、光電変換特性７０１を、点７０４を通る光電変換特性７０２となるように、符合７０５に示す矢印方向（矢印７０５方向）に向けて変化させる。このとき、変曲点７０３は変曲点７０４へ移り、該変曲点に対するセンサ出力もＶｔｈ１からＶｔｈ２へ変化する。

この場合、輝度Ｌｍ２０におけるセンサ出力が、点７０６でのセンサ出力（Ｖｏｖｅｒ：Ｖｍａｘを超えるセンサ出力値）から点７０７でのセンサ出力（Ｖｍａｘ）まで減少されるような光電変換特性設定値が算出される。別の見方をすれば、センサ出力Ｖｍａｘを得ることが可能な最大輝度がＬｍ１０（点７０８での輝度）からＬｍ２０へと大きくなるような（ダイナミックレンジを広げるような）光電変換特性設定値が、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２によって算出される。

なお、光電変換特性７０１から光電変換特性７０２へ変化する場合、Ｖｔａｒｇｅｔにおける輝度はＬｔ１０からＬｔ２０まで変化（増加）し、露光量は低下する。ただし、この図１７（ｂ）に示すＶｔａｒｇｅｔは、露光量の変化について説明するために設定したものであり、図１７（ａ）に示すＶｔａｒｇｅｔの値とは異なっていてもよい。

また、図１７（ｂ）の場合では、ダイナミックレンジ設定用輝度（Ｌｍ２０）に対してＶｍａｘを得るために、光電変換特性を矢印７０５方向に変化させているが、矢印７０５方向と逆方向（上方向）に向けて変化させてもよい。また、ＡＥ評価値取得時点における光電変換特性が、上述のようにダイナミックレンジ設定用輝度に対してＶｍａｘが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化されない。ただし、この場合、前回のＡＥ評価値取得時における光電変換特性設定値と同じ値になったとしても今回における光電変換特性設定値の算出が行われる構成であってもよい。

このように上記（Ａ）の露光量制御、及び（Ｂ）のダイナミックレンジ制御によるＡＥ制御により、露光量設定用輝度を光電変換特性の線形特性領域で撮影し、且つ所定のセンサ出力レベルで出力すると共に、ダイナミックレンジ設定用輝度（ここでは被写体の最大輝度；ダイナミックレンジにおける最大輝度）がセンサ飽和出力レベル以下となるようにして撮影することが可能となる。

（露光量制御パラメータの算出方法の詳細説明）
ここで、上記図１７（ａ）の露光量制御の場合における、評価値検出部４０５によって検出されたＡＥ評価値に基づく、露光量制御パラメータ算出部５１１による露光量制御パラメータ（露光時間設定値及び絞り設定値）の算出について、より具体的に説明する。

図１８は、図１７（ａ）における輝度Ｌｔ１（露光量設定用輝度）に対するセンサ出力の値がＶｔａｒｇｅｔとなるようにするための演算方法の一例について説明する図である。同図における光電変換特性α１は、ＡＥ評価値取得時における光電変換特性であり、変曲点６２１（これに対するセンサ出力はＶｔｈ）を境として線形特性領域６２２と対数特性領域６２３とに分かれている。光電変換特性β１は、光電変換特性α１における対数特性領域６２３を線形特性（線形特性領域６２４）に変換した場合の、すなわち全て線形特性領域となる光電変換特性を示している。

図１８に示すＡ点におけるＬｔＬｉｎは、光電変換特性α１の線形特性領域６２２における平均輝度（線形特性領域平均輝度）であり、この輝度ＬｔＬｉｎに対するセンサ出力がＶｔＬｉｎとなっている。また、Ｂ点におけるＬｔＬｏｇは、光電変換特性α１の対数特性領域６２３における平均輝度（対数特性領域平均輝度）であり、この輝度ＬｔＬｏｇに対するセンサ出力がＶｔＬｏｇとなっている。先ず、この光電変換特性α１の対数特性領域６２３におけるＬｔＬｏｇに対するＢ点が、線形特性領域６２４上のＣ点に移るように、すなわち対数特性領域６２３におけるＬｔＬｏｇに対するセンサ出力の値（ＶｔＬｏｇ）が線形特性領域６２４での値（ＶｔＬｏｇＬｉｎ）となるようにデータ変換が行われる（これにより、光電変換特性α１での各データを線形特性領域でのデータに統一して扱えるようになる）。上記対数特性領域６２３（光電変換特性α１）から線形特性領域６２４（光電変換特性β１）へのデータ変換は、ＬＵＴ記憶部５１８に記憶されているＬＵＴを用いて行われる。そして、Ａ点でのＶｔＬｉｎとＣ点でのＶｔＬｏｇＬｉｎとから、以下の式により、Ｄ点でのセンサ出力ＶｔＡｖｅが算出される。なお、ＶｔＡｖｅにおける輝度ＬｔＡｖｅが、図１７（ａ）に示す露光量設定用輝度としてのＬｔ１に相当する。

ＶｔＡｖｅ＝（ＶｔＬｉｎ＊ｋ１）＋（ＶｔＬｏｇＬｉｎ＊（１−ｋ１））
ただし、ｋ１＝ｍ／（ｍ＋ｎ）
ｍ：Ａ点の輝度ＬｔＬｉｎの算出時に用いた総画素数
ｎ：Ｂ点の輝度ＬｔＬｏｇの算出時に用いた総画素数
このように、ＬｔＬｉｎ及びＬｔＬｏｇの値から、ＶｔＬｉｎ及びＶｔＬｏｇＬｉｎの値を算出し、ＶｔＬｉｎ及びＶｔＬｏｇＬｉｎの値からＶｔＡｖｅを算出する。

次に、このＶｔＡｖｅが、図１７（ａ）に示すＶｔａｒｇｅｔとなるような露光量の増幅率Ｇａｉｎ（ゲイン）、この露光量の増幅率Ｇａｉｎに基づく露光時間の増幅率Ｇｔ及び絞りの増幅率Ｇｓ、さらに、増幅率Ｇｔ及びＧｓに基づくそれぞれ露光時間Ｔ２及び絞りの開口面積Ｓ２を以下の式により算出する。
Ｇａｉｎ＝Ｖｔａｒｇｅｔ／ＶｔＡｖｅ
Ｇｔ＊Ｇｓ＝Ｇａｉｎ
ただし、当該各式を用いたＧｔ及びＧｓの値の算出は、以下の式を用いた場合分けによって決定される。

≪露光時間に関する増幅率を算出する式≫
Ｔｍａｘ／Ｔ１＝Ｇｔｍａｘ（露光時間の最大増幅率）
Ｔｍｉｎ／Ｔ１＝Ｇｔｍｉｎ（露光時間の最小増幅率）
Ｇａｉｎ／Ｇｔｍａｘ＝ＧＧｔｍａｘ（最大増幅率での不足分を補うための増幅率）
Ｇａｉｎ／Ｇｔｍｉｎ＝ＧＧｔｍｉｎ（最小増幅率での不足分を補うための増幅率）
Ｔ２＝Ｔ１＊Ｇｔ
ただし、Ｔ１：ＡＥ評価値検出時の露光時間
Ｔ２：ＡＥ補正後の露光時間
Ｔｍａｘ：撮像センサ３０の最大露光時間
Ｔｍｉｎ：撮像センサ３０の最小露光時間

≪絞りに関する増幅率を算出する式≫
Ｓｍａｘ／Ｓ１＝Ｇｓｍａｘ（絞りの最大増幅率）
Ｓｍｉｎ／Ｓ１＝Ｇｓｍｉｎ（絞りの最小増幅率）
Ｇａｉｎ／Ｇｓｍａｘ＝ＧＧｓｍａｘ（最大増幅率での不足分を補うための増幅率）
Ｇａｉｎ／Ｇｓｍｉｎ＝ＧＧｓｍｉｎ（最小増幅率での不足分を補うための増幅率）
Ｓ２＝Ｓ１＊Ｇｓ
ただし、Ｓ１：ＡＥ評価値検出時の絞りの開口面積
Ｓ２：ＡＥ補正後の絞りの開口面積
Ｓｍａｘ：絞り２３の最大開口率
Ｓｍｉｎ：絞り２３の最小開口率

場合分けの結果、Ｇｔ及びＧｓは、以下（ｃ１）〜（ｃ７）に示すものとなる。
（ｃ１）露光時間の増幅率Ｇｔ＝１．０及び絞りの増幅率Ｇｓ＝１．０
これは、ＶｔＡｖｅがＶｔａｒｇｅｔの値と同じ値である場合、すなわち露光量の増幅率Ｇａｉｎ＝１．０であり、露光量の制御（露光量制御パラメータの変更）が必要ない（露光時間及び絞りの開口面積は変更されない）場合である。
（ｃ２）Ｇｔ＝Ｇａｉｎ及びＧｓ＝１．０
これは、増幅率Ｇａｉｎ＝１．０でなく、また、Ｇａｉｎ＞１．０であり、且つＧａｉｎ＞Ｇｔｍａｘでない場合、すなわちＧａｉｎが１．０より大きく、露光量の制御が必要であり、露光量の増幅率Ｇａｉｎが露光時間の増幅率Ｇｔ（最大増幅率Ｇｔｍａｘ以下の増幅率Ｇｔ）にて対応できる場合である。
（ｃ３）Ｇｔ＝Ｇａｉｎ及びＧｓ＝１．０（結果として上記ｃ２の場合と同じ）
これは、Ｇａｉｎ＞１．０でなく、且つＧａｉｎ＜Ｇｔｍｉｎでない場合であり、Ｇａｉｎが１．０より小さく露光量の制御が必要であり、露光量の増幅率Ｇａｉｎが、露光時間の増幅率Ｇｔ（最小増幅率Ｇｔｍｉｎ以上の増幅率Ｇｔ）にて対応できる場合である。
（ｃ４）Ｇｔ＝Ｇｔｍａｘ及びＧｓ＝ＧＧｔｍａｘ
これは、Ｇａｉｎ＞Ｇｔｍａｘであり、且つＧｓｍａｘ＞ＧＧｔｍａｘの場合であり、露光量の増幅率Ｇａｉｎが、露光時間の最小増幅率Ｇｔｍｉｎよりも小さな値となってしまい、露光時間の増幅率Ｇｔだけで対応することできないため、増幅率Ｇａｉｎに対するＧｔの増幅率の不足分を、絞りの増幅率Ｇｓを変化させることで対応（補充）している場合である。ただし、この絞りの増幅率Ｇｓの値としては、露光時間の最大増幅率Ｇｔｍａｘでの不足分を補うための増幅率ＧＧｔｍａｘ（絞りの最大増幅率Ｇｓｍａｘよりも小さい値であり、この増幅率ＧＧｔｍａｘを用いることで絞りの最大増幅率Ｇｓｍａｘを用いる手間が省かれている）を用いている。
（ｃ５）Ｇｔ＝Ｇｔｍｉｎ及びＧｓ＝ＧＧｔｍｉｎ
これは、Ｇａｉｎ＜Ｇｔｍｉｎであり、且つＧｓｍｉｎ＜ＧＧｔｍｉｎの場合であり、
露光量の増幅率Ｇａｉｎが、露光時間の最小増幅率Ｇｔｍｉｎよりも小さな値となってしまい、露光時間の増幅率Ｇｔだけで対応することできないため、増幅率Ｇａｉｎに対するＧｔの増幅率の不足分を、絞りの増幅率Ｇｓを変化させることで対応している場合である。ただし、この絞りの増幅率Ｇｓの値としては、露光時間の最小増幅率Ｇｔｍｉｎでの不足分を補うための増幅率ＧＧｔｍｉｎ（絞りの最小増幅率Ｇｓｍｉｎよりも小さい値であり、この増幅率ＧＧｔｍｉｎを用いることで絞りの最小増幅率Ｇｓｍｉｎを用いる手間が省かれている）を用いている。
（ｃ６）Ｇｔ＝Ｇｔｍａｘ及びＧｓ＝Ｇｓｍａｘ
これは、Ｇｓｍａｘ＞ＧＧｔｍａｘでない場合であり、増幅率ＧＧｔｍａｘが、絞りの最大増幅率Ｇｓｍａｘ以上の値となる場合に、絞りの増幅率Ｇｓの値として最大増幅率Ｇｓｍａｘが用いられている場合である。
（ｃ７）Ｇｔ＝Ｇｔｍｉｎ及びＧｓ＝Ｇｓｍｉｎ
これは、Ｇｓｍｉｎ＜ＧＧｔｍｉｎでない場合であり、増幅率ＧＧｔｍｉｎが、絞りの最小増幅率Ｇｓｍｉｎ以下の値となる場合に、絞りの増幅率Ｇｓの値として最小増幅率Ｇｓｍｉｎが用いられている場合である。

なお、本実施形態では、上記各場合分けに示すように、露光量の増幅率Ｇａｉｎを得るための制御パラメータを選択する際、露光時間の増幅率Ｇｔを優先させている（露光時間の制御を優先させている）が、絞りの増幅率Ｇｓを優先させる（絞りの制御を優先させる）構成であってもよい。また、１つの露光量設定用輝度（Ｌｔ１）に対して、増幅率Ｇｔ及びＧｓの算出を行っているが、２つ以上の露光量設定用輝度に対して同様の算出を行ってもよく、この場合には、それぞれで算出した増幅率（Ｇｔ、Ｇｓ）の平均値、あるいは最大値や最小値を用いる構成であってもよい。

このようにして増幅率Ｇｔ、Ｇｓが算出され、このＧｔ、ＧｓからそれぞれＡＥ補正後の露光時間Ｔ２、ＡＥ補正後の絞りの開口面積Ｓ２が算出される。そして、これらＴ２及びＳ２に応じた撮像センサ３０やシャッタ２３に対する設定値（露光時間設定値）、あるいは絞り２２に対する設定値（絞り設定値）が、それぞれＬＵＴを用いたデータ変換によって算出される。そして、当該データ変換によって得られた露光時間設定値や絞り設定値は、光電変換特性情報記憶部５１６に記憶される（あるいは前回のＡＥ評価値取得時点における露光時間設定値や絞り設定値を、当該新たに得られた同設定値で更新する構成であってもよい。以下の光電変換特性設定値に対しても同様である）。

なお、シャッタ制御信号発生部５２３及び絞り制御信号発生部５２５は、それぞれ露光量制御パラメータ算出部５１１で算出された露光時間設定値及び絞り設定値に基づいて、撮像センサ３０やシャッタ２３による露光時間（積分時間）が上記Ｔ２となるような、あるいは絞り２２の開口面積が上記Ｓ２となるような、シャッタ駆動部６１及び絞り駆動部６３に対する制御信号を発生させる。

続いて、上記図１８に示す線形特性領域平均輝度ＬｔＬｉｎに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｉｎ及び対数特性領域平均輝度ＬｔＬｏｇに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｏｇの具体的な算出方法について説明する。先ず、線形特性領域平均輝度ＬｔＬｉｎに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｉｎの算出方法について説明する。図１５に示す主被写体領域３３１における各検出ブロック（Ａ〜ＡＪブロック）によって検出した被写体の輝度情報を基に、当該各検出ブロック毎の線形特性領域での平均輝度（ブロック線形平均輝度という）を算出する。このブロック線形平均輝度の算出は、Ｒ、Ｇ及びＢの３色それぞれの線形特性領域の平均値（色線形平均値という）を用いて行う。すなわち、Ａ〜ＡＪブロックから得られるＲ色の色線形平均値をそれぞれＡｖｅＲＡ、ＡｖｅＲＢ、・・・ＡｖｅＲＡＪとして算出し、同様に、Ｇ色、及びＢ色の色線形平均値をそれぞれＡｖｅＧＡ、ＡｖｅＧＢ、・・・ＡｖｅＧＡＪ、及びＡｖｅＢＡ、ＡｖｅＢＢ、・・・ＡｖｅＢＡＪとして算出する。そして、これらＲＧＢ各色の色線形平均値を用いて、以下の色空間変換を行う式により、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック線形平均輝度を算出する。例えばＡブロックに対するブロック線形平均輝度をＡｖｅＹＡとすると、ＡｖｅＹＡは次式にて求めることができる。
ＡｖｅＹＡ＝ＡｖｅＲＡ＊Ｋ１＋ＡｖｅＧＡ＊Ｋ２＋ＡｖｅＢＡ＊Ｋ３
ただし、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３：ＲＧＢからＹＣｂＣｒへの色空間変換に用いる係数であり、例えばＫ１＝０．２９８９、Ｋ２＝０．５８６６、Ｋ３＝０．１１４５である。

他のＢ〜ＡＪブロックに対しても同様に演算し、この結果、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック線形平均輝度ＡｖｅＹＡ、ＡｖｅＹＢ、・・・ＡｖｅＹＡＪを算出する。そして、さらにこれらブロック線形平均輝度ＡｖｅＹＡ、ＡｖｅＹＢ、・・・ＡｖｅＹＡＪ全体での平均値を算出する。この平均値のことをＭａｉｎＹとすると、ＭａｉｎＹが上記線形特性領域平均輝度ＬｔＬｉｎに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｉｎとなる。

一方、対数特性領域平均輝度ＬｔＬｏｇに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｏｇの算出も、上記ＶｔＬｉｎの場合と同様にして行う。すなわち、図１５に示す主被写体領域３３１におけるＡ〜ＡＪブロックによって検出した被写体の輝度情報を基に、当該各検出ブロック毎の対数特性領域での平均輝度（ブロック対数平均輝度という）を算出する。このブロック対数平均輝度の算出は、Ｒ、Ｇ及びＢの３色それぞれの対数特性領域の平均値（色対数平均値という）を用いて行う。すなわち、Ａ〜ＡＪブロックから得られるＲ色の色対数平均値をそれぞれＡｖｅＲＬｏｇＡ、ＡｖｅＲＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＲＬｏｇＡＪとして算出し、同様に、Ｇ色、及びＢ色の色対数平均値をそれぞれＡｖｅＧＬｏｇＡ、ＡｖｅＧＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＧＬｏｇＡＪ、及びＡｖｅＢＬｏｇＡ、ＡｖｅＢＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＢＬｏｇＡＪとして算出する。

ところで、これら対数特性領域でのＲＧＢ各色の色対数平均値は、一旦、ＬＵＴ記憶部５１８に記憶されているＬＵＴを用いて線形特性領域での値に変換して線形データとしておき、この線形データに変換された値を用いて上記と同様に色空間変換の式を用い、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック対数平均輝度ＡｖｅＹＬｏｇＡ、ＡｖｅＹＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＹＬｏｇＡＪを算出する。そして、さらにこれらブロック対数平均輝度ＡｖｅＹＬｏｇＡ、ＡｖｅＹＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＹＬｏｇＡＪ全体での平均値を算出する。この平均値のことをＭａｉｎＹＬｏｇとすると、ＭａｉｎＹＬｏｇが上記線形特性領域平均輝度ＬｔＬｏｇに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｏｇＬｉｎとなる。なお、上記各Ａ〜ＡＪブロックでの各色の色線形平均値（色対数平均値）は、当該各Ａ〜ＡＪブロック毎の線形特性領域（対数特性領域）での輝度ヒストグラムを算出すると共に輝度ヒストグラムの「足切り」を行い、該足切り後の各輝度値を平均することにより算出してもよい。

増幅率Ｇａｉｎ（露光量制御パラメータ）の具体的な算出方法は、上述において説明したものでなくともよく、以下に示す方法であってもよい。すなわち、主被写体領域３３１における各Ａ〜ＡＪブロックでのＲＧＢ各色における輝度の最大値（色最大値という）及び色空間変換を行う式を用いて、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック最大輝度ＭａｘＹＡ、ＭａｘＹＢ、・・・ＭａｘＹＡＪを算出し、さらにこれらブロック最大輝度ＭａｘＹＡ、ＭａｘＹＢ、・・・ＭａｘＹＡＪ全体での最大値（主被写体領域３３１での最大輝度値という）を算出する。この最大輝度値のことをＭａｘＹとし、このＭａｘＹが、或る輝度Ｌｔｍａｘに対応するセンサ出力レベルＶｔＡｖｅ２であるとする。

一方、同様に、各Ａ〜ＡＪブロックでのＲＧＢ各色における輝度の最小値（色最小値）及び色空間変換を行う式を用いて、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック最小輝度ＭｉｎＹＡ、ＭｉｎＹＢ、・・・ＭｉｎＹＡＪを算出し、さらにこれらブロック最小輝度ＭｉｎＹＡ、ＭｉｎＹＢ、・・・ＭｉｎＹＡＪ全体での最小値（主被写体領域３３１での最小輝度値という）を算出する。この最小輝度値のことをＭｉｎＹとし、このＭｉｎＹが、或る輝度Ｌｔｍｉｎに対応するセンサ出力レベルＶｔＡｖｅ１であるとする。ただし、上記色最大値及び色最小値のうちで対数特性領域での値であるものに対しては、同様にＬＵＴを用いての線形特性領域への変換を行った後に色空間変換を行う。また、各Ａ〜ＡＪブロックでの各色の色最大値及び色最小値は、当該各Ａ〜ＡＪブロック毎に輝度ヒストグラムを算出すると共に輝度ヒストグラムの「足切り」を行い、該足切り後の各輝度値から算出してもよい。

そして、輝度Ｌｔｍｉｎに対するセンサ出力値ＶｔＡｖｅ１が、予め設定されたターゲット出力値であるＶｔａｒｇｅｔ１となるような増幅率（Ｖｔａｒｇｅｔ１／ＶｔＡｖｅ１；第１増幅率という）を算出すると共に、輝度Ｌｔｍａｘに対するセンサ出力値ＶｔＡｖｅ２が、予め設定されたターゲット出力値であるＶｔａｒｇｅｔ２となるような増幅率（Ｖｔａｒｇｅｔ２／ＶｔＡｖｅ２；第２増幅率という）を算出し、これら２つの増幅率のうちの小さい方の増幅率を選択し、当該選択された増幅率を上記露光量の増幅率Ｇａｉｎとして、上述のように場合分けを行い、露光時間の増幅率Ｇｔ及び絞りの増幅率Ｇｓを算出する構成であってもよい。

また、上記最小輝度値ＭｉｎＹ及び最大輝度値ＭａｘＹは、各Ａ〜ＡＪブロックの輝度ヒストグラムを纏めてなるＡ〜ＡＪブロック全体での全体輝度ヒストグラムから算出してもよい。この場合、同様に「足切り」を行うことで当該全体輝度ヒストグラムにおける輝度範囲を算出し、この輝度範囲から最小輝度値ＭｉｎＹ及び最大輝度値ＭａｘＹを算出する。なお、当該算出時に、最小輝度値ＭｉｎＹ＝最大輝度値ＭａｘＹ−輝度範囲、あるいは最大輝度値ＭａｘＹ＝最小輝度値ＭｉｎＹ＋輝度範囲というように、最小又は最大輝度値の一方の輝度値と輝度範囲とから、他方の輝度値を求めてもよい。

（ダイナミックレンジ制御パラメータの算出方法の詳細説明）
次に、上記図１７（ｂ）の露光量制御の場合における、評価値検出部４０５によって検出されたＡＥ評価値に基づく、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２によるダイナミックレンジ制御パラメータ（光電変換特性設定値）の算出についてより具体的に説明する。

図１９は、変化後の光電変換特性における変曲点の位置の算出方法について説明する図であり、（ａ）は、輝度Ｌｍａｘに対して所定のセンサ出力となるように光電変換特性を変化させた場合の図であり、（ｂ）は、光電変換特性をモデル化した場合の図である。先ず、図１９（ａ）において、輝度Ｌｍａｘは、ダイナミックレンジ設定用輝度であり、例えば図１７（ｂ）に示すＬｍ２０に相当するものとする。光電変換特性α２は変曲点７１１を有する変化前の光電変換特性、光電変換特性β２は変曲点７１２を有する変化後の光電変換特性を示している。Ｖｍａｘ２は、撮像センサ３０の飽和出力レベル（最大出力レベル）を示している。輝度Ｌｍａｘに対するセンサ出力の値が、光電変換特性α２上のＥ点でのＶｍａｘ１から光電変換特性β２上のＦ点でのＶｍａｘ２へ移るように光電変換特性を変化させる。この場合、光電変換特性α２は、変曲点７１１でのセンサ出力Ｖｔｈ１から変曲点７１２でのセンサ出力Ｖｔｈ２となる変曲点の変化量ΔＶｔｈに応じて光電変換特性β２の状態へ変化する。

ところで、上記Ｖｔｈ２は、Ｅ、Ｆ点間のセンサ出力ΔＶｍａｘ（＝Ｖｍａｘ２−Ｖｍａｘ１）から算出される。これについて説明する。図１９（ｂ）に示すように、光電変換特性α２、β２における線形特性領域及び対数特性領域をそれぞれモデル化（グラフ化）して関数（数式）で表すと、以下のように表される。
線形特性領域をモデル化した関数：Ｖ＝Ｋ２＊Ｌ（光電変換特性α２、β２で共通）
対数特性領域をモデル化した関数：Ｖ＝Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗα（光電変換特性α２）
：Ｖ＝Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗβ（光電変換特性β２）
ただし、Ｋ１、Ｋ２は定数、Ｌはセンサ入射輝度（図１９の横軸座標）、Ｗα及びＷβは切片を示している。

ここで、ΔＶｍａｘは、ΔＶｍａｘ＝Ｗβ−Ｗαと表されるので、上記Ｖ＝Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗβの数式は、
Ｖ＝Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗα＋ΔＶｍａｘ
と表される。この数式と、上記Ｖ＝Ｋ２＊Ｌの数式との交点７１３におけるセンサ出力値がＶｔｈ２となる。したがって、交点７１３（の座標）を算出するための、当該２つの数式の連立式；
Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗα＋ΔＶｍａｘ＝Ｋ２＊Ｌ
を満たす「Ｌ」の値、すなわち図１９（ｂ）に示す輝度Ｌを求めることによって、該輝度Ｌに対応するセンサ出力のＶｔｈ２が算出される。ただし、算出された出力レベルＶｔｈ２が飽和出力レベルＶｍａｘ２より大きくなる場合には、撮像センサ３０は、対数特性領域の無い線形特性領域のみの光電変換特性を有することとなる。

そして、上述のように算出したＶｔｈ２に応じた撮像センサ３０に対する設定値、すなわち、光電変換特性の変曲点がＶｔｈ２の位置となるように光電変換特性を変化させるための設定値（光電変換特性設定値）が、ＬＵＴを用いた当該Ｖｔｈ２のデータ変換によって算出される。そして、当該データ変換によって得られた変曲点Ｖｔｈ２に対応する光電変換特性設定値は、光電変換特性情報記憶部５１６に記憶される。なお、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２で算出された光電変換特性設定値に基づいて、撮像センサ３０の光電変換特性（の変曲点位置）が上述のように変化するような、タイミング生成回路３１に対する制御信号を発生させる。

ところで、上記図１９に示すダイナミックレンジ設定用輝度である輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力レベルＶｍａｘ１の具体的な算出方法は以下の通りである。先ず、上記図１８における対数特性領域平均輝度ＬｔＬｏｇに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｏｇの算出と同様に、図１５に示す主被写体領域３３１（Ａ〜ＡＪブロック）での対数特性領域平均輝度を算出すると共に、周辺被写体領域３３２（第１〜第１６ブロック）での対数特性領域平均輝度を、主被写体領域３３１での場合と同様に算出する。そして、これら主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２で算出した対数特性領域平均輝度を比較して大きな方の対数特性領域平均輝度を選択し、該選択した対数特性領域平均輝度に対応するセンサ出力レベルをＶｍａｘ１とする。

なお、主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２において、上記対数特性領域平均輝度だけでなく、図１８における線形特性領域平均輝度ＬｔＬｉｎと同様の線形特性領域平均輝度に対応するセンサ出力も算出し、主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２毎にこれら線形特性領域平均輝度と対数特性領域平均輝度とを平均した全特性領域平均輝度を算出し、これら各領域における全特性領域平均輝度のうちの大きな方を輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力とする構成であってもよい。ただし、当該輝度が同じ大きさであった場合には、いずれの輝度値を輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力としてもよい（以降も同様）。また、主被写体領域３３１のみでの対数特性領域平均輝度（あるいは線形特性領域平均輝度と合わせた全特性領域平均輝度）から輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力を得る構成であってもよいし、周辺被写体領域３３２のみでの対数特性領域平均輝度（あるいは線形特性領域平均輝度と合わせた全特性領域平均輝度）から輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力を得る構成であってもよい。

さらに、輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力の具体的な算出方法は、以下に示すものであってもよい。すなわち、先ず、上述の最大輝度値Ｌｔｍａｘ（ＭａｘＹ）に対応するセンサ出力の算出と同様に、主被写体領域３３１での最大輝度値を算出すると共に、周辺被写体領域３３２での最大輝度値を、主被写体領域３３１での場合と同様に算出する。そして、これら主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２で算出した最大輝度値を比較して大きな方の最大輝度値を選択し、当該選択した最大輝度値に対応するセンサ出力レベルを求め、この出力レベルに対応する輝度をＬｍａｘとする。なお、主被写体領域３３１のみでの最大輝度値から輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力を得る構成であってもよいし、周辺被写体領域３３２のみでの最大輝度値から輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力を得る構成であってもよい。

ところで、図１９に示すような、光電変換特性設定値に基づく光電変換特性（変曲点位置）の制御は、実際には、飽和判別部４０５５（図１４参照）によって撮像センサ３０の出力レベルが飽和していないと判別された場合に行われ、当該出力レベルが飽和していると判別された場合には、飽和画素数に応じて変曲点での出力レベルを低下させるように、すなわち、撮像センサ３０によって、より高輝度側での撮影を可能とするべくダイナミックレンジを広げるように（図１７（ｂ）の矢印７０５方向へ）光電変換特性を変化させる。ただし、この場合の変曲点の変化量（ΔＶｔｈ）の値は、飽和画素数が増加するにつれて増加するように設定されており、当該飽和画素数に対応するΔＶｔｈの算出は、ＬＵＴによるデータ変換によって行われる構成となっている。

（ステップＳ３−１）露光量制御パラメータの設定
上記ステップＳ２−１で説明したような手法でＡＥ制御のための露光量制御パラメータが算出されたならば、当該露光量制御パラメータに基づいて露光量制御が行われる。すなわち、静止画像を撮影する場合は、予備撮影画像より取得されたＡＥ評価値に基づいたＡＥ制御がなされた上で本撮影が行われる。また、動画像を撮影する場合は、例えば直前に撮影された撮影画像より取得されたＡＥ評価値に基づいたＡＥ制御がなされた上で順次動画撮影が行われる。

具体的には、全体制御部５０の露光量制御パラメータ算出部５１１で算出された露光量制御パラメータは制御信号発生部５２０に入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路３１や駆動部６０を動作させるための制御信号が制御信号発生部５２０の各部で生成される。すなわち、制御信号発生部５２０のセンサ露光時間制御信号発生部５２２は、上記露光量制御パラメータに応じて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ３０の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。ここでの制御信号は、例えば図９に示すタイミングチャートにおいて、撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳが中電位Ｍとなる時間ΔＳを、露光量制御パラメータに応じて適宜な時間に設定する信号（つまり、フォトダイオードＰＤの寄生容量のリセット動作終了時刻ｔ１から次フレームの映像信号読み出しが開始される時刻ｔ２までの積分時間を適宜な時間に設定する信号）である。タイミング生成回路３１は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ３０の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を駆動させる。

また、シャッタ制御信号発生部５２３は、同様に露光量制御パラメータに基づいて、シャッタ２３のシャッタスピード（シャッタ開放時間）を露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。この制御信号は駆動部６０のシャッタ駆動部６１へ送られ、シャッタ駆動部６１は該制御信号に基づいてシャッタ２３の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じたシャッタ２３のシャッタ開放動作を行わせる。

さらに、絞り制御信号発生部５２５も、同様に露光量制御パラメータに基づいて、絞り２２の開口面積を設定する制御信号を生成する。この制御信号は絞り駆動部６３へ送られ、絞り駆動部６３は該制御信号に基づいて絞り２２の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じた絞り２２の開口面積設定動作を行わせる。

以上のように、露光量制御（積分時間の制御）の要素としては、タイミング生成回路３１のよる撮像センサ３０の駆動制御、シャッタスピード制御及び絞り制御があり、これら３つの制御を全て行うようにしても良いが、高速に制御を達成する観点からは、タイミング生成回路３１による電子回路的な露光量制御を優先させるようにすることが望ましい。

（ステップＳ３−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの設定
一方、上記ステップＳ２−２で説明したような手法でＡＥ制御のためのダイナミックレンジ制御パラメータが算出されたならば、当該ダイナミックレンジ制御パラメータに基づいてダイナミックレンジ制御が行われる。具体的には、全体制御部５０のダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２で算出されたダイナミックレンジ制御パラメータは制御信号発生部５２０に入力され、そのダイナミックレンジ制御信号発生部５２１において、実際のダイナミックレンジ制御動作を行わせる制御信号が生成される。

すなわちダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２において算出された撮像センサ３０の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替わる出力レベルポイント（変曲点）を調整する撮像センサ３０の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。ここでの制御信号は、例えば図９に示すタイミングチャートにおいて、撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳを、算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに応じて適宜設定する制御信号である。

つまり、上記φＶＰＳにおける電圧ＶＰＨの高さ、あるいは時間ΔＴの長さを制御することでその変曲点が変動されることから、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、ダイナミックレンジ制御パラメータに基づいてφＶＰＳを制御する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。そしてタイミング生成回路３１は、入力された制御信号に応じて、撮像センサ３０のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を、所定の光電変換特性の状態として実際に駆動させるものである。

以上、ＡＥ制御を中心に説明したが、実際のデジタルカメラ１においては、ＡＦ制御やＷＢ制御等も行われる。ＡＦ制御の場合も同様に、撮像センサ３０の撮影画像から取得したＡＦ評価値に基づいて制御を行うことができる。例えば、図１５に示した主被写体領域３３１のＯ、Ｐ、Ｕ及びＶブロックから検出される輝度ヒストグラムを活用し、評価値検出部４０５にて隣接輝度とのコントラストが最大となるポイントを求める所謂「山登り法」等によってＡＦ評価値を算出することができる。この場合、撮像センサ３０の線形特性領域及び対数特性領域の各々からＡＦ評価値を検出し、それぞれの特性領域の特徴を生かし、例えば対数特性領域から得られるＡＦ評価値を、ＡＦ制御に際しての粗測距用として用い、また線形特性領域から得られるＡＦ評価値を、詳測距用として用いるようにすることが望ましい。

このようにして評価値検出部４０５で検出されたＡＦ評価値は、全体制御部５０のＡＦ制御パラメータ算出部５１３へ送られる。ＡＦ制御パラメータ算出部５１３は、該ＡＦ評価値に応じたＡＦ制御パラメータを算出し、これをズーム／フォーカス制御信号発生部５２３へ送信する。該ズーム／フォーカス制御信号発生部５２３にて、入力されたＡＦ制御パラメータに応じた制御信号が生成され、これがズーム／フォーカス駆動部６２へ送信される。そして、ズーム／フォーカス駆動部６２により上記制御信号に応じた駆動信号が生成され、該駆動信号により鏡胴２０のレンズ群２１がフォーカス駆動されるものである。

またＷＢ制御についても、撮像センサ３０の撮影画像から取得したＷＢ評価値に基づいて制御を行うことができる。この場合も、撮像センサ３０の線形特性領域及び対数特性領域の各々からＷＢ評価値を検出することが望ましい。すなわち、撮影画像に基づきニュートラルな画像によるＷＢ評価値検出を行うものとし、上記ニュートラル画像として線形特性領域と対数特性領域との２種類の画像に基づき、各ＲＧＢレベル（Ｒ−Ｌｏｇ，Ｇ−Ｌｏｇ，Ｂ−Ｌｏｇ，Ｒ−Ｌｉｎ，Ｇ−Ｌｉｎ，Ｂ−Ｌｉｎ）を検出するよう構成することが望ましい。評価値検出部４０５はこのようなＷＢ評価値を検出し、該ＷＢ評価値をホワイトバランス制御部４０６へ送り、ホワイトバランス制御部４０６により適宜な色バランスとなるようホワイトバランス補正が行われるものである。

このようなＡＥ制御を行う本実施形態に係るデジタルカメラ１によれば、被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出の制御に関する露出評価値が露出評価値検出手段によって検出される。そして、この露出評価値を用いて、撮像センサの光電変換特性に基づいて露光量制御手段によって露光量の制御が行われると共に、この露出評価値を用いて、撮像センサの光電変換特性に基づいてダイナミックレンジ制御手段によってダイナミックレンジの制御が行われる。このように、撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連付けて、露光量制御手段による露光量制御とダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御とを行うことによって撮像装置の露出制御を行うことができるため、被写体輝度に応じて、被写体を最適な露光状態で、且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができる。

（階調変換ＬＵＴ設定ステップＳ４）
上記のようにしてＡＥ制御等の制御パラメータの設定がなされ、これにより光電変換特性に変化が生じた場合、信号処理部４０の階調変換部４０９において、変化後の光電変換特性に応じた新たな階調変換ＬＵＴに基づいて、撮像された画像信号に対して階調変換処理がなされる。つまり、ステップＳ１〜Ｓ３までの撮像のための制御に合わせて、画像信号処理の１要素である階調変換処理の設定が制御される。

ここで、階調変換処理に関する動作について説明する前に、階調変換部４０９の具体的構成について詳述する。図２０は、階調変換部４０９の機能を説明するための機能ブロック図である。階調変換部４０９は、階調変換演算部４０９１、階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２、変換特性作成部４０９３及び作成用情報受信部４０９４から構成されている。

階調変換演算部４０９１は、階調変換部４０９へ入力された画像信号（３×３色補正部４０８から入力される色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号）の階調特性を、当該画像信号に基づく画像を表示させるべき表示部（ＬＣＤ表示部１０６や外部出力されるモニターテレビ等）が備える階調特性にマッチさせるべく諧調変換するための演算処理を行う。かかる演算処理を行うに際しては、階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶されている階調変換ＬＵＴが参照される。

階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２は、ＲＯＭ又はＲＡＭ等からなり、上述の通り階調変換演算処理に供する階調変換ＬＵＴが記憶されている。ここでの階調変換ＬＵＴは、被写体の輝度情報に基づいて、具体的には撮像センサ３０の光電変換特性における線形特性領域と対数特性領域との変曲点の位置情報や主被写体領域の平均輝度値や輝度ヒストグラム等に基づいて設定された、後述のガンマ特性部と非ガンマ特性部とからなる階調変換特性に対するＬＵＴである。

変換特性作成部４０９３は、ガンマ特性部に対する階調変換特性（以降、適宜、ガンマ変換特性という）及び非ガンマ特性部に対する階調変換特性（以降、適宜、非ガンマ変換特性という）からなる全体の階調変換特性（全体階調変換特性）を作成する、すなわち、当該全体階調変換特性に対する階調変換ＬＵＴを作成するものである。

作成用情報受信部４０９４は、全体制御部５０から出力された、変換特性作成部４０９３での階調変換特性（全体階調変換特性）作成用の情報（作成用情報）を受け取り、この作成用情報を変換特性作成部４０９３へ入力するものである。作成用情報受信部４０９４は、変曲点情報受付部４９６及び設定モード情報受付部４９７を備えている。変曲点情報受付部４９６は、全体制御部５０の光電変換特性情報記憶部５１６からの光電変換特性の更新情報（光電変換特性の変曲点の出力レベルＶｔｈの変化情報）を受け付ける。設定モード情報受付部４９７は、後述の非ガンマ作成部４０９６（４０９６ａ、４０９６ｂ）による非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）における（ａ）〜（ｃ）の３つの場合の各非ガンマ変換特性を作成するモード（非ガンマ変換特性作成モード）のうち何れのモードを設定するかに関する情報（以降、設定モード情報という）を受け付けるものである。当該設定モード情報は、モード設定スイッチ１０５の操作により設定されたモード指示情報に応じて全体制御部５０から出力されたものである。なお、上記作成用情報には、変曲点情報や設定モード情報の他にも、例えば実施形態３で説明する入力値Ｖｘ設定用の主被写体輝度情報や各種ヒストグラム情報等が含まれていてもよい。

変換特性作成部４０９３は、ガンマ作成部４０９５、非ガンマ作成部４０９６及び切替点設定部４０９７を備えている。ガンマ作成部４０９５は、全体階調変換特性におけるガンマ変換が行われる領域、すなわちガンマ特性部の階調変換特性（ガンマ変換特性）を作成（算出）するものである。ガンマ作成部４０９５は、ガンマパターン情報記憶部４９１及びガンマ用ＬＵＴ記憶部４９２を備えている。

ガンマパターン情報記憶部４９１は、ガンマ作成部４０９５において作成されるガンマ変換特性用のガンマ階調変換ＬＵＴパターン（以降、適宜、ガンマパターンという）、概略的に言えば、ガンマ変換特性を示すガンマ曲線形状（曲線パターン）が記憶されている。ガンマ用ＬＵＴ記憶部４９２は、ＲＯＭ又はＲＡＭ等からなり、ガンマ変換特性作成の際のガンマ階調変換処理に供するガンマ用階調変換ＬＵＴが記憶されている。ここでのガンマ用階調変換ＬＵＴは、ガンマパターン情報記憶部４９１に記憶されているガンマパターンと後述の切替点の位置情報とに基づいて作成されたものであり、当該切替点が更新されるのに応じて新たに作成されたガンマ用階調変換ＬＵＴによって更新される（書き換えられる）。

なお、ＡＥ制御等によって光電変換特性の変曲点の位置（Ｖｔｈ）が変化し、当該変曲点位置の変化に応じて切替点の位置も変わることになり、したがって、ガンマ作成部４０９５では、ＡＥ制御等が行われる都度、ガンマ特性部に対する上記ガンマ用階調変換ＬＵＴが作成されることになる。

非ガンマ作成部４０９６は、当該ガンマ変換が行われない領域（非ガンマ特性部）における階調変換特性（非ガンマ変換特性）を作成するものであり、上記作成用情報受信部４０９４により受信された設定モード情報における何れのモードを設定するかに関する情報）に応じて、当該３つの場合のうちのいずれかの場合の階調変換特性を作成（算出）するものである。

切替点設定部４０９７は、作成用情報受信部４０９４により受信された、撮像センサ３０の光電変換特性の変曲点の情報（Ｖｔｈ）に基づいて、ガンマ特性部と非ガンマ特性部との境界点、すなわち、ガンマ特性から非ガンマ特性へ（この逆でもよい）切り替わる点（以降、切替点という）を設定するものである。

このガンマ特性部及び非ガンマ特性部の作成につき、階調変換特性の一例を示すグラフ図である図２１を用いて説明する。図２１は、横軸（Ｘ軸）が階調変換入力（輝度値；センサ出力値）、縦軸（Ｙ軸）が階調変換出力となっている。図２１は、図２８の左側に示す階調変換特性に相当するものであり、図２８に示す縦軸における画像データ（階調変換入力）がこの図２１に示す横軸の階調変換入力となっている。同図中に示すＶｍａｘ、すなわち階調変換入力／出力の最大値は、最大画素値を示しており、ここでは８ｂｉｔデータを扱う場合の「２５５」となっている。また、同図中のＶｔｈは、本実施形態における、上記図２７に示すような光電変換特性の変曲点での出力レベル（センサ出力値）を示している。

図２１による階調変換においては、例えば図２８の右側に示すような光電変換特性がステップＳ１〜Ｓ３までのＡＥ制御等の制御パラメータの設定によって決定され、この決定された光電変換特性下での撮像による撮像センサ３０からの出力データ、すなわち上記横軸に示す階調変換入力に対して、階調変換特性８００（階調変換ＬＵＴ）を用いての階調変換処理が行われ、その結果、上記縦軸に示す階調変換出力が得られる構成となっている。

図２１に示すように、階調変換特性８００は、切替点Ｐを境にしてガンマ特性部８１０と非ガンマ特性部８２０とに区分されている。ガンマ特性部８１０は、上記背景技術で説明した一般的にデジタルカメラで用いられるガンマ変換特性を、符号８０１に示す入力値ゼロの位置（原点８０１）から切替点Ｐの位置までの区間に適用するものである。すなわち、上記一般的にデジタルカメラで用いられるガンマ変換特性（例えば図２８に示すガンマ変換特性に相当するもの）を、仮にガンマ変換特性８０２とすると、このガンマ変換特性８０２が謂わば縮小されてなるものがこのガンマ特性部８１０であると言える。

ただし、上記ガンマ特性部８１０のガンマ変換特性は、特に図２１（図２８）に示すような曲線形状に限定されず、例えばその形状の一部がモディファイされたガンマ変換特性であってもよい。この場合、当該モディファイされた曲線上に例えば所謂極大点や極小点を有していてもよい（この極大点や極小点は、切替点とは異なるものである）。上記一般的にデジタルカメラで用いられるガンマ変換とは、要するに、画像の暗いところ即ち低輝度の部分を持ち上げ、明るいところ即ち高輝度の部分をねかせる、所謂人間の視覚特性やディスプレイ特性（モニタ特性）に依存して経験的に作られたような変換特性を示しており、このようなガンマ変換特性であればいずれのものが採用されてもよい。

非ガンマ特性部８２０は、図２１に示すように、（ａ）〜（ｃ）の３つに場合分けされた階調変換特性を有するものとなっている。この３つの場合とはすなわち、
（ａ）直線特性
（ｂ）重み付け特性
（ｃ）ヒストグラム均等化特性
である。

（ａ）の直線特性は、非ガンマ変換特性８０４に示すように直線状の特性部が形成される場合である。（ｂ）の重み付け特性は、非ガンマ変換特性８０５に示すように、入力輝度範囲に応じた所定の重み付けの演算が施されてなる曲線状の特性部が形成される場合である。また（ｃ）のヒストグラム均等化特性は、非ガンマ変換特性８０６に示すように、ヒストグラム均等化（ＨＥ；Histogram Equalization）の演算が施されてなる曲線状の特性部が形成される場合である。

ここで、図２０に戻って、上記非ガンマ作成部４０９６は、直線特性作成部４９３、重み付け部４９４及びヒストグラム均等化部４９５を備えている。直線特性作成部４９３は、上記（ａ）の場合における直線状の階調変換特性（直線特性）を作成するものであり、この直線特性を後述の対角線８３０上に位置するように作成する。重み付け部４９４は、入力輝度範囲（入射輝度範囲）に応じた重み付け処理を行うものである。これは、上述したように光電変換特性は線形特性領域と対数特性領域とを有しているが、対数特性領域では輝度情報が対数圧縮されて撮像センサ３０のセンサ出力として出力されるため、当該センサ出力値をそのままの値として扱うのではなく、対数圧縮された分を考慮した重み付け（重み付け処理）を行う、すなわち当該対数圧縮された輝度情報を線形特性となるよう伸長し、この伸長されたものに対応する元々の（広い）入力輝度範囲に応じて重み付けを行うことで、実際の入力輝度範囲に即した値に基づく階調変換が行えるようにするものである。

ヒストグラム均等化部４９５は、ヒストグラム算出部４０５２により算出された輝度ヒストグラムの情報に基づいてヒストグラム均等化処理を行うものである。ここで言う“ヒストグラム均等化”とは、従来一般的なコントラスト強調法の１つであり、画像の輝度ヒストグラム（濃度値ヒストグラム）が均等に分布するように各画素の輝度値を変換することでコントラストの強調を図る手法である。具体的には、例えば原画像の輝度ヒストグラムを累積したもの（累積ヒストグラム）をマッピングカーブ（トーンカーブ）とし、このマッピングカーブを用いて原画像中の全画素の輝度（濃度値；グレイレベル）を変換することで実現する。

なお、上記切替点設定部４０９７は、図２１に示すように、切替点Ｐの位置を、符号８０３で示す階調変換入力における光電変換特性の変曲点のセンサ出力Ｖｔｈの位置と同じ位置となるように設定する。その結果、光電変換特性の線形特性領域がガンマ特性部８１０に対応し、また対数特性領域が非ガンマ特性部８２０に対応することになる。ただし、本実施形態１では、切替点Ｐを、上述したようにセンサ出力Ｖｔｈの位置と同じ位置に設定するとともに、原点８０１と符号８０７で示す階調変換入力（出力）の最大値Ｖｍａｘとの点（最大点８０７）とを繋いだ対角線８３０（直線）上に位置するように設定している。

ところで、変換特性作成部４０９３での階調変換特性作成時の実際においては、上記ガンマ特性部８１０と非ガンマ特性部８２０とが一続きとされた１つの階調変換特性として作成される。すなわち、ガンマ特性部８１０における階調変換特性のことをガンマ変換特性８１１とすると、
（１−１）ガンマ変換特性８１１と非ガンマ変換特性８０４とからなる第１階調変換特性
（１−２）ガンマ変換特性８１１と非ガンマ変換特性８０５とからなる第２階調変換特性
（１−３）ガンマ変換特性８１１と非ガンマ変換特性８０６とからなる第３階調変換特性
の３つの場合のうちの何れかの階調変換特性が（上記設定モード情報に応じて）作成される。これら３つの場合について以下に説明する。

（１−１）の場合
＜ガンマ特性部８１０＞
ガンマ変換特性８１１は、以下の関数で与えられる。
ｖ’＝ｖ＾（１／γ）＊Ｖｔｈ／（Ｖｔｈ＾（１／γ））
ただし、式中のｖは図２１に示す横軸の階調変換入力値を、ｖ’は同縦軸の階調変換 入力値を示す。また、γは定数である。（１−２）、（１−３）の場合も同じである。
＜非ガンマ特性部８２０＞
非ガンマ変換特性８０４（（ａ）の直線特性）は、以下の関数で与えられる。
ｖ’＝ｖ

（１−２）の場合
＜ガンマ特性部８１０＞
上記（１−１）の場合と同じ。
＜非ガンマ特性部８２０＞
非ガンマ変換特性８０５（（ｂ）の重み付け特性）は、以下の関数で与えられる。
ｖ’＝Ｗｖ＊ｖ
ここで、Ｗｖ＝（Ｖｍａｘ’−Ｖｔｈ）／（（１０＾（ｖ＋１−β）／α）
−（１０＾（ｖ−β）／α））
Ｖｍａｘ’＝１０＾（（Ｖｍａｘ−β）／α）
ただし、このα、βは、光電変換特性における対数特性領域を、
Ｙ＝αＬｏｇＸ＋βの式で表した場合の値である。

ここで、図２２は、当該重み付けについて概念的に説明する図である。
図２２において、符号８４０に示す上方の図は、撮像センサ３０の線形特性及び対数特性領域において出力された画像の輝度ヒストグラム（輝度ヒストグラム８４０）であり、符号８５０に示す下方の図は、輝度ヒストグラム８４０の対数特性領域を線形特性に戻した場合の輝度ヒストグラム（輝度ヒストグラム８５０）である。図中のＶｔｈ及びＶｍａｘは、図２１に示すものと同じとする。図２２に示すように、輝度ヒストグラム８４０の対数特性領域は輝度情報が対数圧縮されたものであり、この部分を輝度ヒストグラム８５０に示す線形特性となるよう伸長（伸長処理）し、この伸長されて得られる（圧縮される前の）実際の入力輝度範囲８６０に応じて上記関数により重み付けがなされる。

この重み付けは、当該関数における「ｖ」と「ｖ’」との関係が、例えば輝度ヒストグラム８４０の対数特性領域を所定数の区間に等間隔で区切り、そのうちの或る区間８４１を「ｖ」、その隣の区間８４２を「ｖ＋１」とすると、これら各区間が上記伸長されたものがそれぞれ輝度ヒストグラム８５０の区間８４３「ｖ’」、区間８４４「（ｖ＋１）’」となるような対応関係となるように行われる。具体的には、例えば、輝度ヒストグラム８４０における符号８５１に示す変曲点の位置（Ｖｔｈ）の画素値（階調値）を例えば「２００」とし、符号８５２に示すＶｍａｘの最大画素値を「２５５」とすると、輝度ヒストグラム８５０では、符号８５４に示すＶｍａｘ’の最大画素値は例えば１０倍の「２５５０」になるというように値が対数的に大きくなる（伸長される）。このことからも、上記Ｗｖは、当該ｖからｖ’へ伸長される度合いが、輝度ヒストグラム８４０のＶｔｈからＶｍａｘにおける輝度範囲（幅）の中での或る位置ではどれ位のウエイトを占めるかということを示す関数となっている。なお、この（１−２）の場合、非ガンマ変換特性８０５は、階調変換入力値がＶｍａｘに近づくほど急峻に立ち上がるような曲線となっている（ただし、曲線形状は非ガンマ変換特性８０５に示すものに限定されない。以降、実施形態２、３においても同じ）。

（１−３）の場合
＜ガンマ特性部８１０＞
上記（１−１）の場合と同じ。
＜非ガンマ特性部８２０＞
図２１の非ガンマ特性部８２０に対する、すなわち対数特性領域における入力輝度 範囲８０８（階調変換入力範囲）での輝度ヒストグラムが算出され、この輝度ヒストグラムに基づいて上述のヒストグラム均等化処理が施され、その結果、非ガンマ変換特性８０６が得られる（ただし、曲線形状は非ガンマ変換特性８０６に示すものに限定されない。以降、実施形態２、３においても同じ）。
ただし、当該ヒストグラム均等化処理は、以下２つの方法が採られてもよい。
（イ）：対数圧縮された入力輝度情報に対する上記重み付け（伸長処理）を施さないそ のままの入力輝度情報（入力輝度範囲）に基づく輝度ヒストグラム、すなわち、例えば図２２に示す輝度ヒストグラム８４０における対数特性領域での輝度ヒストグラムを用いたヒストグラム均等化処理。
（ロ）：対数圧縮された入力輝度情報に対する上記重み付け（伸長処理）が施された入 力輝度情報（入力輝度範囲）に基づく輝度ヒストグラム、すなわち、例えば図２２に示す輝度ヒストグラム８５０における対数特性領域での輝度ヒストグラムを用いたヒストグラム均等化処理。

（第２実施形態）
本実施形態におけるガンマ特性部及び非ガンマ特性部の作成につき、階調変換特性の一例を示すグラフ図である図２３を用いて説明する。図２３の横軸、縦軸は図２１と同様、それぞれ階調変換入力、階調変換出力を示し、Ｖｔｈは光電変換特性の変曲点（図２８参照）での出力レベルを示している。また、Ｖｍａｘは最大画素値を示しており、同様に８ｂｉｔデータを扱う場合の「２５５」となっている。

図２３による階調変換においても実施形態１と同様、図２８の右側に示すような光電変換特性がステップＳ１〜Ｓ３までのＡＥ制御等の制御パラメータの設定によって決定され、この決定された光電変換特性下での撮像による撮像センサ３０からの出力データ、すなわち上記横軸に示す階調変換入力に対して、階調変換特性９００（階調変換ＬＵＴ）を用いての階調変換処理が行われ、その結果、縦軸に示す階調変換出力が得られる構成となっている。

図２３に示すように、階調変換特性９００は、切替点Ｑを境にしてガンマ特性部９１０と非ガンマ特性部９２０とに区分されている。ガンマ特性部９１０は、同様に、上記背景技術で説明した一般的にデジタルカメラで用いられるガンマ変換特性を、符号９０１に示す入力値ゼロの位置（原点９０１）から切替点Ｑの位置までの区間に適用するものである。ただし、実施形態２では、上記一般的にデジタルカメラで用いられるガンマ変換（ガンマ変換特性）を仮にガンマ変換特性９０２とすると、このガンマ変換特性９０２上における一部分（原点９０１から切替点Ｑの位置までの区間）がガンマ特性部９１０とされている。このように、ガンマ特性部９１０は、従来に用いられるガンマ変換特性９０２（ガンマパターン）をそのまま（図２１の場合のように縮小せずに固定的に）利用して作成されるようになっている。

非ガンマ特性部９２０は、図２１の場合と同様に、以下（ｄ）〜（ｆ）の３つに場合分けされた階調変換特性を有するものとなっている。
（ｄ）直線特性
（ｅ）重み付け特性
（ｆ）ヒストグラム均等化特性

（ｄ）の直線特性は、非ガンマ変換特性９０４に示すように直線状の特性部が形成される場合である。（ｅ）の重み付け特性は、非ガンマ変換特性９０５に示すように、入力輝度範囲に応じた所定の重み付けの演算が施されてなる曲線状の特性部が形成される場合である。また（ｆ）のヒストグラム均等化特性は、非ガンマ変換特性９０６に示すように、ヒストグラム均等化の演算が施されてなる曲線状の特性部が形成される場合である。

ここで、本実施形態２では、実施形態１と同様にガンマ特性部と非ガンマ特性部とからなる階調変換特性を作成するのであるが、その各特性部の設定方法が異なるものとなっている。図２４は、実施形態２における階調変換部４０９ａの機能ブロック図である。階調変換部４０９ａは、図２０に示す階調変換部４０９と比べ、変換特性作成部４０９３ａ、すなわち変換特性作成部４０９３ａにおけるガンマ作成部４０９５ａ、非ガンマ作成部４０９６ａ及び切替点設定部４０９７ａが異なっている。

ガンマ作成部４０９５ａは、ガンマ作成部４０９５と同様、ガンマ特性部の階調変換特性（ガンマ変換特性）を作成するものであるが、ここでは、上述したようにガンマ変換特性９０２上における一部分（原点９０１から切替点Ｑの位置までの区間）がガンマ特性部９１０となるようにガンマ変換特性を作成する。なお、当該ガンマ変換特性に対するガンマパターンはガンマパターン情報記憶部４９１ａに記憶されており、ガンマ作成部４０９５ａは、このガンマパターン情報及び変曲点情報（Ｖｔｈ）等に基づいて、ガンマ用階調変換ＬＵＴを作成し、これをガンマ用ＬＵＴ記憶部４９２ａに記憶しておく。

また、非ガンマ作成部４０９６ａも、非ガンマ作成部４０９６と同様、非ガンマ特性部における階調変換特性（非ガンマ階調変換特性）を作成するものであるが、ここでは、ガンマ変換特性９０２上にある上記切替点Ｑを境とした非ガンマ特性部９２０における非ガンマ階調変換特性を作成する。なお、この非ガンマ特性部９２０における非ガンマ階調変換特性作成時の、直線特性作成部４９３ａによる直線特性の作成、重み付け部４９４ａによる重み付け処理、及びヒストグラム均等化部４９５ａによるヒストグラム均等化処理は実施形態１と同様に行われる。ただし、直線特性作成部４９３ａによる直線特性の作成については、実施形態１の場合のように、原点９０１と最大値Ｖｍａｘの点（最大点９０７）とを繋ぐ対角線９３０（直線）上にくるように作成するのではなく、ガンマ変換特性９０２上の切替点Ｑと最大点９０７とを繋ぐ直線上にくるように作成する。

切替点設定部４０９７ａは、図２３に示すように、切替点Ｑの位置を、符号９０３で示す階調変換入力における変曲点（Ｖｔｈ）の位置と同じ位置となるように設定する。これにより、上記と同様、光電変換特性の線形特性領域がガンマ特性部９１０に対応し、また対数特性領域が非ガンマ特性部９２０に対応することになる。ただし、ここでは、切替点Ｑを、上述したようにセンサ出力Ｖｔｈの位置と同じ位置に設定するとともに、ガンマ変換特性９０２上に位置するように設定している。このようにガンマ変換特性９０２上で ガンマ特性部９１０と非ガンマ特性部９２０とを分ける切替点Ｑが設定される構成であるため、変曲点（Ｖｔｈ）の位置が何処にこようとも、同じガンマ変換特性９０２（ガンマパターン）を用いることが可能となる、すなわち実施形態１のように変曲点（Ｖｔｈ）の位置（切替点の位置）に合わせてガンマ変換特性（８０２）を縮小又は拡大させるといった処理が不要となる。

ところで、実施形態２においても同様に、変換特性作成部４０９３ａでの階調変換特性作成時の実際においては、上記ガンマ特性部９１０と非ガンマ特性部９２０とが一続きとされた１つの階調変換特性として作成される。ガンマ特性部９１０における階調変換特性のことをガンマ変換特性９１１とすると、
（２−１）ガンマ変換特性９１１と非ガンマ変換特性９０４とからなる第１階調変換特性
（２−２）ガンマ変換特性９１１と非ガンマ変換特性９０５とからなる第２階調変換特性
（２−３）ガンマ変換特性９１１と非ガンマ変換特性９０６とからなる第３階調変換特性
の３つの場合のうちの何れかの階調変換特性が（上記設定モード情報に応じて）作成される。これら３つの場合について以下に説明する。

（２−１）の場合
＜ガンマ特性部９１０＞
ガンマ変換特性９１１は、以下の関数で与えられる。
ｖ’＝ｖ＾（１／γ）＊Ｖｍａｘ／（Ｖｍａｘ＾（１／γ））
ただし、式中のｖは図２３に示す横軸の階調変換入力値を、ｖ’は同縦軸の階調変換 入力値を示す。また、γは定数である。（２−２）、（２−３）の場合も同じである。
＜非ガンマ特性部９２０＞
非ガンマ変換特性９０４（（ｄ）の直線特性）は、以下の関数で与えられる。
ｖ’＝ｍ＊ｖ＋ｎ
ただし、ｍ＝（Ｖｍａｘ−Ｖｔｈ’）／（Ｖｍａｘ−Ｖｔｈ）
ｎ＝Ｖｍａｘ−ｍ＊Ｖｍａｘ

（２−２）の場合
＜ガンマ特性部９１０＞
上記（２−１）の場合と同じ。
＜非ガンマ特性部９２０＞
非ガンマ変換特性８０５（（ｅ）の重み付け特性）は、以下の関数で与えられる。
ｖ’＝Ｗｖ＊ｍ＊ｖ＋ｎ
ここで、Ｗｖ＝（Ｖｍａｘ’−Ｖｔｈ）／（（１０＾（ｖ＋１−β）／α）
−（１０＾（ｖ−β）／α））
Ｖｍａｘ’＝１０＾（（Ｖｍａｘ−β）／α）
ただし、このα、βは、光電変換特性における対数特性領域を、
Ｙ＝αＬｏｇＸ＋βの式で表した場合の値である。ｍ、ｎは上記（２−１）の場合と同じである。
この非ガンマ変換特性８０５の場合も、対数特性領域の輝度情報を上記図２２の輝度ヒストグラム８５０に示すように伸長し（線形特性に戻し）、この伸長されて得られる実際の入力輝度範囲に応じて上記関数により重み付けがなされる。

（２−３）の場合
＜ガンマ特性部９１０＞
上記（２−１）の場合と同じ。
＜非ガンマ特性部９２０＞
上記（１−３）の場合と同様、図２３の非ガンマ特性部９２０に対する、すなわち 対数特性領域における入力輝度範囲９０８（階調変換入力範囲）での輝度ヒストグラムが算出され、この輝度ヒストグラムに基づいてヒストグラム均等化処理が施され、その結果、非ガンマ変換特性９０６が得られる。また同様に、当該ヒストグラム均等化処理は、以下２つの方法が採られてもよい。
（ハ）：対数圧縮された入力輝度情報に対する上記重み付け（伸長処理）を施さないそ のままの入力輝度情報（入力輝度範囲）に基づく輝度ヒストグラムを用いたヒストグラム均等化処理。
（ニ）：対数圧縮された入力輝度情報に対する上記重み付け（伸長処理）が施された入 力輝度情報（入力輝度範囲）に基づく輝度ヒストグラムを用いたヒストグラム均等化処理。

（第３実施形態）
本実施形態におけるガンマ特性部及び非ガンマ特性部の作成につき、階調変換特性の一例を示すグラフ図である図２５を用いて説明する。図２５の横軸、縦軸は図２１と同様、それぞれ階調変換入力、階調変換出力を示し、Ｖｔｈは光電変換特性の変曲点（図２８参照）での出力レベルを示している。また、Ｖｍａｘは最大画素値を示しており、同様に８ｂｉｔデータを扱う場合の「２５５」となっている。

図２５による階調変換においても実施形態１と同様、図２８の右側に示すような光電変換特性がステップＳ１〜Ｓ３までのＡＥ制御等の制御パラメータの設定によって決定され、この決定された光電変換特性下での撮像による撮像センサ３０からの出力データ、すなわち上記横軸に示す階調変換入力に対して、階調変換特性１０００（階調変換ＬＵＴ）を用いての階調変換処理が行われ、その結果、縦軸に示す階調変換出力が得られる構成となっている。

図２５に示すように、階調変換特性１０００は、切替点Ｒを境にしてガンマ特性部１０１０と非ガンマ特性部１０２０とに区分されている。ガンマ特性部１０１０は、同様に、上記背景技術で説明した一般的にデジタルカメラで用いられるガンマ変換を、符号１００１に示す入力値ゼロの位置（原点１００１）から切替点Ｒの位置までの区間に適用するものである。実施形態３では、上記実施形態２と同様に、一般的にデジタルカメラで用いられるガンマ特性を仮にガンマ変換特性１００２とすると、このガンマ変換特性１００２上における一部分（原点１００１から切替点Ｒの位置までの区間）をガンマ特性部１０１０としている。このように、ガンマ特性部１０１０は、従来に用いられるガンマ変換特性１００２（ガンマパターン）をそのまま（図２１の場合のように縮小せずに固定的に）利用して作成されるようになっている。ただし、ここでは図２１、２３の場合と異なり、切替点Ｒの位置が、変曲点（Ｖｔｈ）の位置でない線形特性領域における位置（後述のＶｘの位置）とされている。

非ガンマ特性部９２０は、図２３の場合と同様に、以下（ｇ）〜（ｉ）の３つに場合分けされた階調変換特性を有するものとなっている。
（ｇ）直線特性
（ｈ）重み付け特性
（ｉ）ヒストグラム均等化特性

（ｇ）の直線特性は、非ガンマ変換特性１００４に示すように直線状の特性部が形成される場合である。（ｈ）の重み付け特性は、非ガンマ変換特性１００５に示すように、入力輝度範囲に応じた所定の重み付けの演算が施されてなる曲線状の特性部が形成される場合である。また（ｉ）のヒストグラム均等化特性は、非ガンマ変換特性１００６に示すようにヒストグラム均等化の演算が施されてなる曲線状の特性部が形成される場合である。

ここで、本実施形態３では、実施形態１、２と同様にガンマ特性部と非ガンマ特性部とからなる階調階調変換特性を作成するのであるが、図２５に示すように、切替点Ｒの位置が、変曲点（Ｖｔｈ）の位置とは異なる線形特性領域における位置（後述のＶｘの位置）にあるという点、換言すれば、（実施形態１、２において）対数特性領域の輝度情報に対して適用してきた階調変換方法（非ガンマ変換特性）が、線形特性領域における輝度情報の一部に対しても適用されるという点が異なるものとなっている。図２６は、本実施形態３における階調変換部４０９ｂの機能ブロック図である。階調変換部４０９ｂは、図２０に示す階調変換部４０９と比べ、変換特性作成部４０９３ｂ、すなわち変換特性作成部４０９３ｂにおけるガンマ作成部４０９５ｂ、非ガンマ作成部４０９６ｂ及び切替点設定部４０９７ｂが異なっている。

ガンマ作成部４０９５ｂは、ガンマ作成部４０９５と同様、ガンマ特性部の階調変換特性（ガンマ変換特性）を作成するものであるが、ここでは、上述したようにガンマ変換特性１００２上における一部分（原点１００１から切替点Ｒの位置までの区間）がガンマ特性部１０１０となるようにガンマ変換特性を作成する。なお、当該ガンマ変換特性に対するガンマパターンはガンマパターン情報記憶部４９１ｂに記憶されており、ガンマ作成部４０９５ｂは、このガンマパターン情報及び変曲点情報（Ｖｔｈ）等に基づいて、ガンマ用階調変換ＬＵＴを作成し、これをガンマ用ＬＵＴ記憶部４９２ｂに記憶しておく。

また、非ガンマ作成部４０９６ｂも、非ガンマ作成部４０９６と同様、非ガンマ特性部における階調変換特性（非ガンマ階調変換特性）を作成するものであるが、ここでは、ガンマ変換特性１００２上にある上記切替点Ｒを境とした非ガンマ特性部１０２０における非ガンマ変換特性を作成する。この非ガンマ特性部１０２０における非ガンマ変換特性作成時の、直線特性作成部４９３ｂによる直線特性の作成、重み付け部４９４ｂによる重み付け処理、及びヒストグラム均等化部４９５ｂによるヒストグラム均等化処理は実施形態２と同様に行われる。直線特性作成部４９３ｂによる直線特性の作成については、実施形態２と同様、原点１００１と最大値Ｖｍａｘである最大点１００７とを繋ぐ対角線１０３０（直線）上にくるように作成するのではなく、ガンマ変換特性１００２上の切替点Ｒと最大点１００７とを繋ぐ直線上にくるように作成する。

ただし、本実施形態では、切替点Ｒが線形特性領域に位置し、非ガンマ特性部１０２０の範囲が、対数特性領域（入力輝度範囲１００８）だけでなく線形特性領域の一部（符号入力輝度範囲１００９）とともに構成されているため、当該非ガンマ特性部１０２０に対応する入力輝度範囲１０４０での輝度情報は、対数圧縮されたものが伸長処理された対数特性領域での輝度情報と、線形特性領域での当該伸長処理されないそのままの輝度情報とが合成されてなるものとして扱われる。

かかる態様において、非ガンマ作成部４０９６ｂは、入力輝度範囲１００９における伸長処理しない輝度情報と、重み付け部４９４ｂによって、入力輝度範囲１００８における対数圧縮された輝度情報に対する（入力輝度範囲１００８に応じて）重み付け処理がなされた輝度情報とに基づいて、後述の非ガンマ変換特性１００５を作成したり、或いはこれら輝度情報を用いてヒストグラム均等化部４９５ｂによるヒストグラム均等化処理を行うことで後述の非ガンマ変換特性１００６を作成する。

切替点設定部４０９７ｂは、図２５に示すように、切替点Ｒの位置を、符号１００３で示す変曲点（Ｖｔｈ）とは異なる所定の階調変換入力値（以降、この階調変換入力値に対応する符号１０４１に示す階調変換入力の値を入力値Ｖｘとする）に対応する位置として設定する。すなわち、切替点設定部４０９７ｂは、Ｖｘを決定（算出）することで、このＶｘに対応する切替点Ｒの設定を行う。この場合、Ｖｘに対応する切替点Ｒの位置は、線形特性領域におけるガンマ変換特性１０１１上に位置するように設定される。これにより、光電変換特性の対数特性領域と線形特性領域の一部とからなる領域が非ガンマ特性部１０２０に対応し、残りの線形特性領域がガンマ特性部１０１０に対応することとなる。なお、このようにガンマ変換特性１０１１上で切替点Ｒが設定される構成であるため、同じガンマ変換特性１０１１（ガンマ用階調変換ＬＵＴ）を固定的に使用することが可能となる。

ここで、上記Ｖｘの決定（算出）方法（（Ｏ）〜（Ｓ）の場合）について説明する。
＜Ｖｘの決定方法＞
（Ｏ）変曲点の位置情報に基づいて決定する。
（Ｏ１）Ｖｘ＝変曲点（即ち階調変換入力における変曲点のセンサ出力Ｖｔｈの位置）
この（Ｏ１）の場合は、実質的に実施形態２と同じになる。
（Ｏ１）Ｖｘ＝変曲点−ｒ１
上記「ｒ１」は、変曲点（Ｖｔｈ）からのオフセット値を示しており、Ｖｘの位置は例えば図２５に示すものとなる。ただし、当該「ｒ１」の値は負の値とされてもよく、この場合、切替点Ｒは、対数特性領域（ガンマ変換特性１０１１上）に位置するように設定される。具体的には、例えば画像における高輝度側に所要の情報が無く、より低輝度での輝度を持ち上げたいといった場合に当該ｒ１を負の値に設定する。なお、「ｒ１」は、デジタルカメラ１内の処理によって例えば固定値として予め記憶されたものを用いて設定してもよいし、例えばデジタルカメラ１と直接接続又はネットワーク接続された、或いはストレージメディア（メモリカード１０７）等を用いて情報伝達可能とされた所定のホスト（例えばＰＣ）における処理によって設定されてもよい。この場合、ホストは、デジタルカメラ１で得られた光電変換特性の変曲点に関する情報とともに、階調変換前の状態で画像メモリ４１１に記憶された画像信号が主制御部５０において圧縮処理されたＪＰＥＧ画像やＭＰＥＧ画像、或いはそのままのＲＡＷフォーマット画像を受け取り、この画像情報（変曲点位置情報）をホストのモニタ部に所定のアプリケーションソフト（ビューワソフト）等を用いて表示させる。そして、当該アプリケーションソフトによってユーザによる上記ｒ１の決定に関する指示入力（例えばｒ１の数値入力）が行われるという構成になっていてもよい。

（Ｐ）主被写体輝度情報に基づいて決定する。
（Ｐ１）Ｖｘ＝主被写体の平均画素値（例えば主被写体領域での主被写体輝度に対するセンサ出力の平均値；この場合の平均値は後述の（Ｓ）の場合と同様にヒストグラムから算出されてもよい）
（Ｐ２）Ｖｘ＝主被写体の平均画素値＋ｒ２
上記「ｒ２」は、主被写体の平均画素値からのオフセット値を示しており、その上限値は、変曲点のセンサ出力値Ｖｔｈとなっている。

（Ｑ）上記変曲点の位置情報と主被写体輝度情報とに基づいて決定する。
（Ｑ１）Ｖｘ＝（変曲点Ｖｔｈ＋主被写体の平均画素値）／２
これは、図２５の階調変換入力（Ｘ軸上）における、変曲点Ｖｔｈ及び主被写体平均画素値の平均値（１／２)を当該Ｖｘとして算出することを示している。
（Ｑ２）γ（Ｖｘ）＝（γ（変曲点Ｖｔｈ）＋γ（主被写体の平均画素値））／２
ただし、関数式中の各項に付記している”γ”とは、上記（Ｑ１）の場合におけるＸ軸上での平均値の算出とは異なり、ガンマ変換特性１０１１に対する変曲点Ｖｔｈ及び主被写体平均画素値の平均値（１／２)を当該Ｖｘとして算出することを意味している。

（Ｒ）線形特性領域のヒストグラムに基づいて決定する。
（Ｒ１）Ｖｘ＝線形特性領域の最大画素値（最大センサ出力値）
（Ｒ２）Ｖｘ＝線形特性領域の平均画素値＋ｒ３＊σ’
（Ｒ１）、（Ｒ２）では、まず主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２を合わせた全領域（撮像領域３３０）における線形特性領域でのセンサ出力値のヒストグラムを求め、このヒストグラムからそれぞれ最大画素値、平均画素値を算出する。なお、「σ’」は線形特性領域のヒストグラムから求めた標準偏差を示しており、「ｒ３」はその標準偏差の係数を示す。例えば、当該ヒストグラムが正規分布であるような場合には、Ｖｘ＝線形特性領域の平均画素値＋３＊σ’などと示される（このことは以下（Ｓ２）の場合も同じ）。

（Ｓ）主被写体領域のヒストグラムに基づいて決定する。
（Ｓ１）Ｖｘ＝主被写体領域の最大画素値
（Ｓ２）Ｖｘ＝主被写体領域の平均画素値＋ｒ４＊σ”
（Ｓ１）、（Ｓ２）では、まず主被写体領域における、線形特性領域及び対数特性領域でのセンサ出力値のヒストグラムを算出し、このヒストグラムからそれぞれ最大画素値、平均画素値を算出する。なお、「σ”」は主被写体領域のヒストグラムから求めた標準偏差を示しており、「ｒ４」はその標準偏差の係数を示す。

上記線形特性領域や主被写体領域のヒストグラムに基づく最大画素値や平均画素値、或いは標準偏差σ’（σ”）等は、ヒストグラム算出部４０５２において算出されることが好ましいが、切替点設定部４０９７ｂにおいて算出されてもよい。また、上記主被写体領域（主被写体領域３３１）の代わりに、フォーカス制御用のＡＦ領域（ＡＦ領域３３３）を用いてもよいし、これ以外の任意な領域を用いてもよい。

なお、切替点設定部４０９７ｂは、入力値Ｖｘに対する切替点の位置を、図２５の符号Ｕで示す位置、すなわちガンマ変換特性１０１１上でなく、対角線１０３０上における点として設定してもよい（このときの切替点を、切替点Ｕとする）。この場合、原点１００１から切替点Ｕまでの区間は、図２１に示す場合と同様にガンマ変換特性１０１１が縮小されてなるガンマ変換特性１０４２（ガンマ特性部）が作成される。切替点Ｕから最大点１００７までの区間は、後述の非ガンマ特性部１０２０と同様に階調変換特性が作成される。

ところで、実施形態３においても同様に、変換特性作成部４０９３ｂでの階調変換特性作成時の実際においては、上記ガンマ特性部１０１０と非ガンマ特性部１０２０とが一続きとされた１つの階調変換特性として作成される。ガンマ特性部１０１０における階調変換特性のことをガンマ変換特性１０１１とすると、
（３−１）ガンマ変換特性１０１１と非ガンマ変換特性１００４とからなる第１階調変換特性
（３−２）ガンマ変換特性１０１１と非ガンマ変換特性１００５とからなる第２階調変換特性
（３−３）ガンマ変換特性１０１１と非ガンマ変換特性１００６とからなる第３階調変換特性
の３つの場合のうちの何れかの階調変換特性が（上記設定モード情報に応じて）作成される。これら３つの場合について以下に説明する。

（３−１）の場合
＜ガンマ特性部１０１０＞
ガンマ変換特性１０１１は、以下の関数で与えられる。
ｖ’＝ｖ＾（１／γ）＊Ｖｍａｘ／（Ｖｍａｘ＾（１／γ））
ただし、式中のｖは図２５に示す横軸の階調変換入力値を、ｖ’は同縦軸の階調変換
入力値を示す。また、γは定数である。（３−２）、（３−３）の場合も同じである。
＜非ガンマ特性部１０２０＞
非ガンマ変換特性１００４（（ｇ）の直線特性）は、以下の関数で与えられる。
ｖ’＝ｍ＊ｖ＋ｎ
ただし、ｍ＝（Ｖｍａｘ−Ｖｘ’）／（Ｖｍａｘ−Ｖｘ）
ｎ＝Ｖｍａｘ−ｍ＊Ｖｍａｘ

（３−２）の場合
＜ガンマ特性部１０１０＞
上記（３−１）の場合と同じ。
＜非ガンマ特性部１０２０＞
非ガンマ変換特性１００５（（ｈ）の重み付け特性）は、以下の関数で与えられる。
ｖ’＝Ｗｖ＊ｍ＊ｖ＋ｎ
ここで、Ｗｖ＝（Ｖｍａｘ’−Ｖｘ）／（（１０＾（ｖ＋１−β）／α）
−（１０＾（ｖ−β）／α））
Ｖｍａｘ’＝１０＾（（Ｖｍａｘ−β）／α）
ただし、このα、βは、光電変換特性における対数特性領域を、
Ｙ＝αＬｏｇＸ＋βの式で表した場合の値である。ｍ、ｎは上記（３−１）の場合 と同じである。
この非ガンマ変換特性１００５の場合も、対数特性領域の輝度情報を上記図２２の輝度ヒストグラム８５０に示すように伸長し（線形特性に戻し）、この伸長されて得られる実際の入力輝度範囲に応じて上記関数により重み付けがなされる。

（３−３）の場合
＜ガンマ特性部１０１０＞
上記（３−１）の場合と同じ。
＜非ガンマ特性部１０２０＞
図２５の非ガンマ特性部１０２０に対する、すなわち対数特性領域と線形特性領域の一部とにおける入力輝度範囲１０４０（階調変換入力範囲）での輝度ヒストグラムが算出され、この輝度ヒストグラムに基づいてヒストグラム均等化処理が施され、その結果、非ガンマ変換特性１００６が得られる。この場合、上記と同様、当該ヒストグラム均等化処理は、以下２つの方法が採られてもよい。
（ホ）：対数特性領域（入力輝度範囲１００８）における対数圧縮された入力輝度情報 に対して上記重み付け（伸長処理）を施さないそのままの入力輝度情報と、線形特性領域の一部（入力輝度範囲１００９）における入力輝度情報とに基づく輝度ヒストグラムを用いたヒストグラム均等化処理。
（ヘ）：対数特性領域（入力輝度範囲１００８）における対数圧縮された入力輝度情報 に対して上記重み付け（伸長処理）を施した入力輝度情報と、線形特性領域の一部（入力輝度範囲１００９）における入力輝度情報とに基づく輝度ヒストグラムを用いたヒストグラム均等化処理。

ここで、上記実施形態１〜３における階調変換部４０９（４０９ａ、４０９ｂ）の動作につき、図２７に示すフローチャートに基づいて説明する。いま、撮像センサ３０による撮像動作で得られた画像信号が、特定の光電変換特性に対応する階調変換ＬＵＴに基づく階調変換処理がなされている状態を考える（ステップＳ２１）。この状態において、ＡＥ制御等が行われることにより光電変換特性の変動（変曲点の変化）が生じたか否かが確認され（ステップＳ２２）、特に光電変換特性の変動がない場合（ステップＳ２２のＮＯ）、階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶されている階調変換ＬＵＴは書き換えられることなく、そのままの階調変換ＬＵＴを用いた階調変換処理が階調変換演算部４０９１により継続される。

これに対し、光電変換特性の変動があった場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、階調変換ＬＵＴが階調変換情報書換え部４０９４（４０９ａ、４０９ｂ）により書き換えられることになるのであるが、まず、作成用情報受信部４０９４により変曲点情報や設定モード情報が受信され（実施形態３では、Ｖｘ値決定用の情報、すなわち線形特性領域や主被写体領域の最大画素値や平均画素値、或いは標準偏差σ’、σ”等の情報も受信される）、この情報が変換特性作成部４０９３へ送信され（ステップＳ２３）、変換特性作成部４０９３では、この情報に基づいて切替点設定部４０９７（４０９７ａ、４０９７ｂ）により、切替点Ｐ（Ｑ、Ｒ又はＵ）の位置が設定される（ステップＳ２４）。

そして、当該設定された切替点位置の情報に基づき、ガンマ作成部４０９５（４０９５ａ、４０９５ｂ）によってガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）が作成され（ステップＳ２５）、また、非ガンマ作成部４０９６（４０９６ａ、４０９６ｂ）によって非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）が作成される（ステップＳ２６）。ただし、この非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）における各場合の、すなわち上述の直線特性、重み付け特性又はヒストグラム均等化特性等の非ガンマ変換特性は、設定モード情報に応じて設定される（ステップＳ２５、Ｓ２６の順序は逆でもよい）。そして、変換特性作成部４０９３により、上記ステップＳ２５、Ｓ２６において作成されたガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）と、非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）とが合成されてなる新たな階調変換ＬＵＴ（階調変換特性）が生成され、この新たな階調変換ＬＵＴが階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に（更新されて）記憶される（ステップＳ２７）。そして撮影終了の指令がない限り（ステップＳ２８のＮＯ）、上記ステップＳ２１においてこの新たな階調変換ＬＵＴによる階調変換処理が行われる。このような階調変換処理を含む信号処理が為されたならば、その信号処理済みの画像データは、画像メモリに一時的に記録されたり、或いはメモリカード１０７に記録されたりする。若しくは、ＬＣＤ表示部１０６にモニター画像として表示されたりする。このようにして、当該デジタルカメラ１による撮像動作が完了する。

以上のように、本実施形態における撮像装置（デジタルカメラ１）によれば、変換特性作成部４０９３（４０９３ａ、４０９３ｂ）によって、ガンマ変換による階調変換を行うガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）とガンマ変換によらない階調変換を行う非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）とからなる階調変換特性が作成され、この作成された階調変換特性８００（９００、１０００）に基づいて、撮像センサ３０により撮影された画像信号が階調変換部４０９（４０９ａ、４０９ｂ）によって階調変換されるため、階調変換特性を、従来のようにガンマ変換特性のみで画一的に構成されたものでなく（例えばガンマ特性２８３；図２８参照）、当該ガンマ変換特性からなるガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）と非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）という２つの変換特性から構成することができ、例えばこのガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）が線形特性領域に、一方の非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）が対数特性領域に対応するように構成した階調変換特性８００（９００、１０００）を用いることで、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように（ガンマ変換特性８１１（９１１、１０１１）により）階調が確保されるとともに、対数特性領域では（非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）による階調変換を用いることで）輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換処理が可能となる。

また、変換特性作成部４０９３（４０９３ａ、４０９３ｂ）によって、これに備えられた切替点設定部４０９７（４０９７ａ、４０９７ｂ）において被写体の輝度情報に基づきガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）と非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）との切り替わり点が設定されるため、撮影に際しての、輝度情報に基づいて得られた評価値（ＡＥ評価値）を用いたＡＥ制御等による光電変換特性の変化に合わせて当該階調変換特性８００（９００、１０００）を変化させることにより、撮影に応じた最適な階調変換を行うことが可能となる。また、この階調変換特性８００（９００、１０００）のガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）が少なくとも線形特性領域に対応されて、従来の場合と同様に線形特性領域ではガンマ変換特性８１１（９１１、１０１１）により階調を確保することができるとともに、非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）が少なくとも対数特性領域に対応されて、当該非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）により対数特性領域での階調（輝度情報）が潰れてしまうのを防止するといったことが可能な階調変換を実現できる。

また、切替点設定部４０９７（４０９７ａ）によって変曲点の位置（Ｖｔｈ）が切り替わり点：切替点Ｐ（Ｑ）として設定されるため、階調変換特性８００（９００）における当該切替点Ｐ（Ｑ）を、変曲点の情報を利用して（光電変換特性の変化と連動させて）容易に設定することができる。

また、切替点設定部４０９７によって、切替点Ｐが、原点８０１と最大点８０７とを通る仮想直線（対角線８３０）上にくるように設定されるため、変曲点の位置（Ｖｔｈ）の変化に応じて、この切替点Ｐを対角線８３０に沿った位置として容易に設定することができる。また、当該対角線８３０上の切替点Ｐの変化に応じたガンマ特性部８１０（ガンマ変換特性８１１）の拡大・縮小処理が容易に行えるとともに、非ガンマ特性部８２０の例えば直線特性（非ガンマ変換特性８０４）をこの対角線８３０上の特性として容易に作成することができる。

また、切替点設定部４０９７ａによって、切替点Ｑが、原点９０１と最大点９０７とに亘るガンマ特性曲線（ガンマ変換特性９０２）上にくるように設定されるため、切替点Ｑの変更に応じてガンマ特性部９１０のガンマ変換特性９１１を拡大・縮小させることなく、当該ガンマ変換特性９０２に示す同じガンマ変換特性（ガンマ階調変換ＬＵＴ）を利用して容易にガンマ特性部９１０を作成することができる。

また、変換特性作成部４０９３（４０９３ａ）によって、非ガンマ特性部８２０（９２０）が直線特性（非ガンマ変換特性８０４（９０４））として作成されるため、非ガンマ特性部８２０（９２０）を容易に作成することができる。

また、変換特性作成部４０９３（４０９３ａ）によって、非ガンマ特性部８２０（９２０）が、対数圧縮された輝度情報が伸長された入力輝度範囲（例えば入力輝度範囲８６０参照）に応じて重み付け処理が施されてなる重み付け特性（非ガンマ変換特性８０５（９０５））として作成されるため、対数特性領域における実際の輝度情報が反映された非ガンマ特性部８２０（９２０）を作成することができ、例えば画像の明るく白一色となっている（白とびが発生している）部分のコントラストを強調する（階調性を回復させる）といったことが可能となり、画像の高輝度領域における好適な階調性を得ることができる。

また、変換特性作成部４０９３（４０９３ａ）によって、非ガンマ特性部８２０（９２０）が、輝度情報に基づいてヒストグラム均等化処理が施されてなるヒストグラム均等化特性（非ガンマ変換特性８０６（９０６））として作成されるため、従来一般的に用いられるヒストグラム均等化処理を利用して当該非ガンマ特性部８２０（９２０）におけるコントラストの強調を容易に行うことができ、画像の高輝度領域における好適な階調性を得ることができる。

また、変換特性作成部４０９３（４０９３ａ）によるヒストグラム均等化処理に用いる輝度情報として、対数圧縮された輝度情報が伸長された入力輝度範囲に応じて重み付け処理がなされたものが用いられるため、実際の輝度情報が反映されたヒストグラム均等化処理を行うことができ、当該非ガンマ特性部８２０（９２０）において更なるコントラストの強調を図ることが可能となり、画像の高輝度領域におけるより好適な階調性を得ることができる。

また、評価値検出部４０５によりＡＥ評価値が検出され、ＡＥ評価値に基づき変曲点制御手段（全体制御部５０）によって変曲点が制御（変化）され、変換特性作成部４０９３（４０９３ａ）によって、変曲点の変化に応じて切替点設定部４０９７（４０９７ａ）により更新設定された切替点Ｐ（Ｑ）に基づく新たな階調変換特性８００（９００）が作成される。このように、撮像装置の露出制御情報に依存して切替点Ｐ（Ｑ）が更新され、この切替点Ｐ（Ｑ）の更新の都度、新たに階調変換特性８００（９００）が作成される構成であるため、階調変換特性８００（９００）における当該切替点Ｐ（Ｑ）を、露出制御情報、すなわち光電変換特性の変曲点（Ｖｔｈ）の変化情報を利用して容易に設定することができる。

また、切替点設定部４０９７ｂによって、変曲点の位置と別に設けた切替点設定用パラメータ（入力値Ｖｘ）の位置が切り替わり点として設定されるため、必ずしも変曲点（Ｖｔｈ）と連動させることなく、別に設けたこの切替点設定用パラメータＶｘを用いての自由度の高い切替点Ｒの設定を行うことができる。

また、切替点設定部４０９７ｂにより、切替点設定用パラメータＶｘの位置が線形特性領域における位置として設定されるため、ガンマ特性部１０１０を線形特性領域に、非ガンマ特性部１０２０を線形特性領域の一部及び対数特性領域に対して作成することになり、特に、非ガンマ特性部１０２０が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張されることで、高輝度側のより広い範囲の画像に対して、例えば重み付け特性やヒストグラム均等化特性による階調変換を適用することができ、高輝度領域、すなわち画像の明るく白一色となっている部分等のコントラストをより強調させるといったことが可能となるとともに、全体に亘ってさらに好適に階調性が確保（回復）された良好な画像を得ることが可能となる。

また、切替点設定部４０９７ｂによって、切替点設定用パラメータＶｘに対応する切替点Ｒが、原点１００１と最大点１００７とに亘るガンマ特性曲線（ガンマ変換特性１００２）上にくるように設定されるため、切替点Ｒの変更に応じてガンマ特性部１０１０のガンマ変換特性１０１１を拡大・縮小させることなく、当該ガンマ変換特性１００２に示す同じガンマ変換特性（ガンマ階調変換ＬＵＴ）を利用して容易にガンマ特性部１０１０を作成することができる。

また、切替点設定部４０９７ｂによって、切替点設定用パラメータＶｘに対応する切替点Ｒが、原点１００１と最大点１００７とを通る仮想直線（対角線１０３０）上にくるように設定されるため、切替点設定用パラメータＶｘの位置の変化に応じて、この切替点Ｒを対角線１０３０に沿った位置として容易に設定することができる。また、当該対角線１０３０上の切替点Ｕの変化に応じたガンマ特性部１０１０の拡大・縮小処理が容易に行えるとともに、非ガンマ特性部１０２０の例えば直線特性（非ガンマ変換特性１００４）をこの対角線１０３０上の特性として容易に作成することができる。

また、切替点設定部４０９７ｂによって、切替点設定用パラメータＶｘが変曲点の位置（Ｖｔｈ）に対する所定のオフセット情報に基づいて設定されるため、切替点設定用パラメータの位置を変曲点情報と当該オフセット情報とによって容易に決定することができるとともに、このオフセット情報を、例えば撮像装置に予め設定した固定値として与えたり、或いは撮像装置と接続したＰＣ等（ホスト）におけるユーザによる指示入力情報として与えることができ、ひいては切替点Ｒの設定における自由度が高くなる。

また、切替点設定部４０９７ｂによって、切替点設定用パラメータＶｘが主被写体輝度情報に基づいて設定されるため、例えば主被写体（主被写体領域３３１）の平均画素値（平均輝度値；センサ出力平均値）をこの切替点設定用パラメータＶｘの値とするなどして、撮影において重要な主被写体領域３３１の輝度情報をガンマ特性部１０１０の決定に反映することができ、少なくとも当該主被写体領域３３１に対する、ガンマ変換特性１０１１による好適な階調性の確保を図ることができる。

また、切替点設定部４０９７ｂによって、切替点設定用パラメータＶｘが主被写体輝度情報と変曲点の位置情報とに基づいて設定されるため、例えば主被写体の平均画素値と変曲点のセンサ出力値との平均値をこの切替点設定用パラメータＶｘの値とするなどして、変曲点情報とともに撮影において重要な主被写体領域３３１の輝度情報をガンマ特性部１０１０の決定に反映することができ、少なくとも当該主被写体領域３３１に対する、ガンマ変換特性１０１１によるより好適な階調性の確保を図ることができる。

また、切替点設定部４０９７ｂによって、切替点設定用パラメータＶｘが、線形特性領域における輝度情報を基に算出された輝度ヒストグラムに基づいて設定されるため、例えば当該輝度ヒストグラムにおける最大画素値（最大輝度）を切替点設定用パラメータＶｘとして採用するといった方法により、切替点設定用パラメータＶｘの決定において、好適な階調性を確保した画像を得るのに必要な線形特性領域の輝度情報をより容易に反映させることができる。

また、切替点設定部４０９７ｂによって、切替点設定用パラメータＶｘが、主被写体領域３３１における輝度情報を基に算出された輝度ヒストグラムに基づいて設定されるため、例えば当該輝度ヒストグラムにおける最大画素値（最大輝度）を切替点設定用パラメータＶｘとして採用するといった方法により、切替点設定用パラメータＶｘの決定において、好適な階調性を確保した画像を得るのに必要な主被写体領域３３１の輝度情報をより容易に反映させることができる。

また、切替点設定部４０９７ｂによって、輝度ヒストグラムの平均輝度値に対する標準偏差に基づいて切替点設定用パラメータＶｘが設定されるため、切替点設定用パラメータＶｘの決定において、好適な階調性を確保した画像を得るのに必要な輝度ヒストグラムの輝度情報をより正確に且つ容易に反映させることができる。

また、変換特性作成部４０９３ｂによって、非ガンマ特性部１０２０が直線特性（非ガンマ変換特性１００４）として作成されるため、非ガンマ特性部１０２０を容易に作成することができる。特に、非ガンマ特性部１０２０が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

また、変換特性作成部４０９３ｂによって、非ガンマ特性部１０２０が、対数圧縮された輝度情報が伸長された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が全部又は一部に施されてなる重み付け特性（すなわち、対数特性領域のみで構成されてその全部に重み付け処理が施されてなる重み付け特性、或いは、対数特性領域と線形特性領域の一部とで構成され、そのうちの線形特性領域における重み付け処理が施されない部分と対数特性領域における重み付け処理が施された部分とが合成されてなる重み付け特性（非ガンマ変換特性１００５））として作成されるため、いずれにしても、対数特性領域において実際の輝度情報が反映された非ガンマ特性部１０２０を作成することができ、特に、非ガンマ特性部１０２０が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

また、変換特性作成部４０９３ｂによって、非ガンマ特性部１０２０が、輝度情報に基づいてヒストグラム均等化処理が施されてなるヒストグラム均等化特性（非ガンマ変換特性１００６）として作成されるため、従来一般的に用いられるヒストグラム均等化処理を利用して当該非ガンマ特性部１０２０におけるコントラストの強調を容易に行うことができ、画像の高輝度領域における好適な階調性を得ることができる。特に、非ガンマ特性部１０２０が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

また、ヒストグラム均等化処理に用いる輝度情報として、対数圧縮された輝度情報が伸長された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が全部又は一部になされたものが用いられるため、いずれにしても、対数特性領域において実際の輝度情報が反映されたヒストグラム均等化処理を行うことができ、当該非ガンマ特性部１０２０において更なるコントラストの強調を図ることが可能となり、画像の高輝度領域におけるより好適な階調性を得ることができる。特に、非ガンマ特性部１０２０が対数特性領域だけでなく線形特性領域にまで拡張された両特性領域とされた場合には、高輝度領域或いは全体に亘ってさらに好適に階調性が確保された良好な画像を得ることができる。

また、本実施形態における撮像装置（デジタルカメラ１）によれば、変換特性作成部４０９３（４０９３ａ、４０９３ｂ）によって、被写体の輝度情報に基づいて所定の切替点Ｐ（Ｑ、Ｒ）が設定されて当該Ｐ（Ｑ、Ｒ）により第1の階調変換特性部（ガンマ特性部８１０（９１０、１０１０））と第２の階調変換特性部（非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０））とに区分されてなる階調変換特性８００（９００、１０００）が作成される。そしてこの作成された階調変換特性８００（９００、１０００）に基づいて、撮像センサ３０により撮影された画像信号が階調変換部４０９（４０９ａ、４０９ｂ）によって階調変換される。これにより、階調変換特性８００（９００、１０００）を、従来のようにガンマ変換特性のみで画一的に構成されたものでなく（例えばガンマ特性２８３；図２８参照）、当該第1の階調変換特性部と第２の階調変換特性部という２つの変換特性から構成することができ、この第1の階調変換特性部を例えばガンマ変換特性８１１（９１１、１０１１）とするとともに線形特性領域に対応させて、一方の第２の階調変換特性部を対数特性領域に対応させて構成した階調変換特性を用いることで、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように（ガンマ変換特性８１１（９１１、１０１１）により）階調が確保されるとともに、対数特性領域では（第２の階調変換特性部による階調変換を用いることで）輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換処理が可能となる。

また、本実施形態における階調変換方法によれば、ガンマ変換による階調変換を行うガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）とガンマ変換によらない階調変換を行う非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）とからなる階調変換特性８００（９００、１０００）が変換特性作成部４０９３（４０９３ａ、４０９３ｂ）によって作成され、この作成された階調変換特性８００（９００、１０００）に基づいて、撮像センサ３０により撮影された画像信号が階調変換部４０９（４０９ａ、４０９ｂ）によって階調変換されるため、階調変換を、従来のようにガンマ変換特性のみを用いて画一的に行うのではなく（例えばガンマ特性２８３；図２８参照）、当該ガンマ変換特性からなるガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）と非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）という２つの変換特性を有する階調変換特性８００（９００、１０００）を用いて行うことができ、例えばこのガンマ特性部８１０（９１０、１０１０）が線形特性領域に、一方の非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）が対数特性領域に対応するように構成した階調変換特性８００（９００、１０００）による階調変換を行うことで、線形特性領域では従来の撮像装置と同じように（ガンマ変換特性８１１（９１１、１０１１）により）階調が確保されるとともに、対数特性領域では（非ガンマ特性部８２０（９２０、１０２０）による階調変換を用いることで）輝度情報が潰れてしまうことのない（コントラストが向上された）好適な階調変換を実現することができる。なお、本発明は、以下の態様をとることができる。

（Ａ）上記実施形態では、撮像センサ３０の各画素において、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを採用しているが、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを採用してもよい。

（Ｂ）上記実施形態では、撮像センサ３０によって被写体輝度を検出しているが、撮像センサ３０とは別に設けた測光素子（被写体の輝度を複数の受光素子にて分割して測光する素子）等を用いて被写体輝度（ＡＥ評価値）を検出するようにしてもよい。ただし、機構の簡略化の観点からは撮像センサ３０により撮像される実際の撮影画像から得られる画像信号に基づいて被写体輝度（ＡＥ評価値）を検出することが望ましい。

（Ｃ）上記実施形態では、シャッタ２３及び撮像センサ３０によって露光時間を制御する構成であるが、シャッタ２３及び撮像センサ３０のいずれか一方のみで露光時間を制御する構成としてもよい。

（Ｄ）上記実施形態では、露光時間Ｔ２及び絞りの開口面積Ｓ２をＬＵＴによるデータ変換により得られた撮像センサ３０やシャッタ２３、絞り２２に対する設定値を、それぞれ露光時間設定値及び絞り設定値としているが、増幅率Ｇｔ、Ｇｓ（又はＴ露光時間Ｔ２、絞りの開口面積Ｓ２）を、それぞれ露光時間設定値及び絞り設定値としてもよい。同様に、変曲点の出力レベルＶｔｈ２（又はΔＶｔｈ）を光電変換特性設定値としてもよい。

（Ｅ）上記実施形態では、評価値算出用の画像データとしてＲＧＢ原色データを用いているが、その他の画像データ、例えば捕色画像データ、モノクロ輝度データ等を用いてもよい。

（Ｆ）撮像領域３３０の分割（領域分割）は、分割測光方式による分割でなくともよく、例えばスポット測光方式或いは中央部部分測光方式等、いずれの方式によってもよい。また、撮像領域３３０の主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２のブロック構成は、図１５に示すような構成でなくともよい。また、当該ブロック毎に評価値を算出しているが、主被写体領域３３１と周辺被写体領域３３２との２つの領域（２ブロック；各領域を１ブロックとする）における評価値を算出する構成であってもよい。また、撮像領域３３０を主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２といった２つの領域に分けるのではなく、３つ以上の領域に分け、当該各領域（のブロック）での輝度情報から評価値を算出し、これに基づくＡＥ制御を行う構成としてもよい。或いは撮像領域を分けずに当該１つの撮像領域に対して同様に評価値を算出してＡＥ制御を行う構成としてもよい、さらに、撮像領域３０の上述のような各領域（ブロック）の領域設定を、ユーザの操作指示に応じて随時行う構成であってもよい。

本発明の実施形態１〜３に係る撮像装置が好適に適用されるデジタルカメラの外観を示す図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図をそれぞれ示す。 上記デジタルカメラの撮像処理ブロック図である。 上記デジタルカメラに用いられる撮像センサのカラーフィルタ構造の一例を示す模式図である。 上記デジタルカメラが備える全体制御部の機能を説明するための機能ブロック図である。 露出制御に関する用語の定義を説明するための表形式の図である。 上記デジタルカメラの全体的な動作の一例を示すフローチャートである。 撮像センサの一例である、二次元のＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成図である。 図７に示す各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎの構成例を示す回路図である。 撮像センサの撮像動作に関するタイミングチャートの一例である。 撮像センサの光電変換特性を示すグラフ図である。 上記光電変換特性の変化動作を説明するためのグラフ図である。 撮像センサが実際に撮像した静止画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。 撮像センサが継続的に撮像した動画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。 評価値検出部の機能を説明するための機能ブロック図である。 撮像センサによる分割測光に際しての撮像領域（測光範囲）の分割の状態を示す模式図である。 上記分割測光による輝度ヒストグラムの一例を示すグラフ図であって、（ａ）は主被写体全体輝度ヒストグラムを、（ｂ）は周辺被写体全体ヒストグラムをそれぞれ示している。 ＡＥ制御を行う場合において、撮像センサの光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図であり、（ａ）は、露光量制御を行う場合の変化を示し、（ｂ）は、ダイナミックレンジ制御を行う場合の変化を示す図である。 露光量制御パラメータ算出に際しての線形変換プロセスを説明するためのグラフ図である。 ダイナミックレンジ制御パラメータ算出に際しての、光電変換特性における変曲点の位置の算出方法について説明するグラフ図であり、（ａ）は、輝度Ｌｍａｘに対して所定のセンサ出力となるように光電変換特性を変化させた場合の図であり、（ｂ）は、光電変換特性をモデル化した場合の図である。 実施形態１における階調変換部の機能を説明するための機能ブロック図である。 図２０に示す階調変換部により作成される階調変換特性の一例を示すグラフ図である。 非ガンマ作成部による重み付け処理について概念的に説明する図である。 実施形態２における階調変換部により作成される階調変換特性の一例を示すグラフ図である。 図２３に示す階調変換部の機能を説明するための機能ブロック図である。 実施形態３における階調変換部により作成される階調変換特性の一例を示すグラフ図である。 図２５に示す階調変換部の機能を説明するための機能ブロック図である。 階調変換部の動作を説明するためのフローチャートである。 従来における、光電変換特性及びその光電変換特性により得られるセンサ出力値に対する、ガンマ特性による階調変換について説明する図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ（撮像装置）
１０５ モード設定スイッチ
１００ 操作部
２０ 鏡胴
２１ レンズ群
２２ 絞り
２３ シャッタ
３０ 撮像センサ
３１ タイミング生成回路
３３１ 主被写体領域
３３２ 周辺被写体領域
４０ 信号処理部
４０５ 評価値検出部（露出評価値検出手段）
４０５１ 分割測光部（輝度検出手段）
４０５２ ヒストグラム算出部（ヒストグラム算出手段）
４０９、４０９ａ、４０９ｂ 階調変換部（階調変換手段）
４０９１ 階調変換演算部
４０９２ 階調変換ＬＵＴ記憶部
４０９３、４０９３ａ、４０９３ｂ 変換特性作成部（階調変換特性作成手段）
４０９４ 作成用情報受信部
４９６ 変曲点情報受付部
４９７ 設定モード情報受付部
４０９５、４０９５ａ、４０９５ｂ ガンマ作成部
４９１ ガンマパターン情報記憶部
４９２ ガンマ用ＬＵＴ記憶部
４０９６、４０９６ａ、４０９６ｂ 非ガンマ作成部
４９３、４９３ａ、４９３ｂ 直線特性作成部
４９４、４９４ａ、４９４ｂ 重み付け部
４９５、４９５ａ、４９５ｂ ヒストグラム均等化部
４０９７、４０９７ａ、４０９７ｂ 切替点設定部（切替点設定手段）
５０ 全体制御部（変曲点制御手段）
５１１ 露光量制御パラメータ算出部
５１１０ ＡＥ制御パラメータ算出部
５１２ ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部
５１６ 光電変換特性情報記憶部
６０ 駆動部
８００、９００、１０００ 階調変換特性
８０２、９０２、１００２ ガンマ変換特性（ガンマ特性曲線）
８０４、９０４、１００４ 非ガンマ変換特性（直線特性）
８０５、９０５、１００５ 非ガンマ変換特性（重み付け特性）
８０６、９０６、１００６ 非ガンマ変換特性（ヒストグラム均等化特性）
８１０、９１０、１０１０ ガンマ特性部（第1の階調変換特性部）
８１１、９１１、１０１１ ガンマ変換特性
８２０、９２０、１０２０ 非ガンマ特性部（第２の階調変換特性部）
８３０、９３０、１０３０ 対角線（仮想直線）
８６０ 入力輝度範囲（請求項７記載の入力輝度範囲）
１００８、１００９、１０４０ 入力輝度範囲
２８１ 線形特性領域
２８２ 対数特性領域
２８３ ガンマ変換特性
２８４ センサ出力
Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｕ 切替点
Ｖｘ 入力値（切替点設定用パラメータ）

Claims (26)

1. 入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、
   ガンマ変換による階調変換を行うガンマ特性部と、前記ガンマ変換によらない階調変換を行う非ガンマ特性部とからなる階調変換特性を作成する階調変換特性作成手段と、
   前記撮像センサにより撮影された画像信号を、前記階調変換特性作成手段により作成された階調変換特性に基づいて階調変換する階調変換手段と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記階調変換特性作成手段は、被写体の輝度情報に基づいて、前記ガンマ特性部と非ガンマ特性部との切り替わり点を設定する切替点設定手段を備えたものであって、
   当該切替点設定手段により設定された切り替わり点の情報に基づいて、少なくとも線形特性領域に対応するガンマ特性部と、少なくとも対数特性領域に対応する非ガンマ特性部とを作成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記切替点設定手段は、被写体の輝度情報に基づいて得られた前記光電変換特性における線形特性領域と対数特性領域との変曲点の位置（Ｖｔｈ）を前記切り替わり点として設定することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記切替点設定手段は、前記切り替わり点を、階調変換入力及び階調変換出力を座標軸とする座標平面における、原点と当該階調変換入力及び階調変換出力の最大値である最大点とを通る仮想直線上の点としてさらに設定することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
5. 前記切替点設定手段は、前記切り替わり点を、階調変換入力及び階調変換出力を座標軸とする座標平面における、原点と当該階調変換入力及び階調変換出力の最大値である最大点とを両端点として有する前記ガンマ変換用のガンマ特性曲線上の点としてさらに設定することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
6. 前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、対数特性領域における輝度情報に基づく直線特性として作成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、対数特性領域における対数圧縮された輝度情報が線形特性として伸長処理された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が施されてなる重み付け特性として作成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
8. 前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、対数特性領域における輝度情報に基づいてヒストグラム均等化処理が施されてなるヒストグラム均等化特性として作成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
9. 前記階調変換特性作成手段は、対数特性領域における対数圧縮された輝度情報が線形特性として伸長処理された入力輝度範囲に応じた重み付け処理がなされた輝度情報に基づいて前記ヒストグラム均等化処理を行うことを特徴とする請求項８記載の撮像装置。
10. 被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出の制御に関する露出評価値を検出する露出評価値検出手段と、
    前記露出評価値に基づいて前記撮像センサの光電変換特性における線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御する変曲点制御手段とをさらに備え、
    前記階調変換特性作成手段は、当該変曲点制御手段の制御による変曲点の変化に応じて切替点設定手段により更新設定された切り替わり点に基づく新たな階調変換特性を作成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の撮像装置。
11. 前記切替点設定手段は、前記光電変換特性における線形特性領域と対数特性領域との変曲点の位置（Ｖｔｈ）と別に設けた切替点設定用パラメータ（Ｖｘ）の位置を前記切り替わり点として設定することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
12. 前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータの位置を線形特性領域における位置として設定することを特徴とする請求項１１記載の撮像装置。
13. 前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータに対応する切り替わり点を、階調変換入力及び階調変換出力を座標軸とする座標平面における、原点と当該階調変換入力及び階調変換出力の最大値である最大点とを両端点として有する前記ガンマ変換用のガンマ特性曲線上の点としてさらに設定することを特徴とする請求項１１又は１２記載の撮像装置。
14. 前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータに対応する切り替わり点を、階調変換入力及び階調変換出力を座標軸とする座標平面における、原点と当該階調変換入力及び階調変換出力の最大値である最大点とを通る仮想直線上の点としてさらに設定することを特徴とする請求項１１又は１２記載の撮像装置。
15. 前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを前記変曲点の位置に対する所定のオフセット情報に基づいて設定することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の撮像装置。
16. 被写体の輝度を、主被写体領域における主被写体輝度と周辺被写体領域における周辺被写体輝度とに分けて検出する輝度検出手段をさらに備え、
    前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを当該主被写体輝度情報に基づいて設定することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の撮像装置。
17. 被写体の輝度を、主被写体領域における主被写体輝度と周辺被写体領域における周辺被写体輝度とに分けて検出する輝度検出手段をさらに備え、
    前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを当該主被写体輝度情報と前記変曲点の位置情報とに基づいて設定することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の撮像装置。
18. 前記線形特性領域における輝度情報に基づく輝度ヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段をさらに備え、
    前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを当該輝度ヒストグラムに基づいて設定することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の撮像装置。
19. 被写体の輝度を、主被写体領域における主被写体輝度と周辺被写体領域における周辺被写体輝度とに分けて検出する輝度検出手段と、
    前記主被写体領域における輝度情報に基づく輝度ヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段とをさらに備え、
    前記切替点設定手段は、前記切替点設定用パラメータを当該輝度ヒストグラムに基づいて設定することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の撮像装置。
20. 前記切替点設定手段は、前記輝度ヒストグラムに基づく平均輝度値に対する標準偏差を算出し、該標準偏差を用いて切替点設定用パラメータを設定することを特徴とする請求項１８又は１９記載の撮像装置。
21. 前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、前記切り替わり点の位置に応じて決定される対数特性領域、又は対数特性領域と線形特性領域の一部とからなる両特性領域における輝度情報に基づく直線特性として作成することを特徴とする請求項１１〜２０のいずれかに記載の撮像装置。
22. 前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、前記切り替わり点の位置に応じて決定される対数特性領域、又は対数特性領域と線形特性領域の一部とからなる両特性領域において、対数特性領域における対数圧縮された輝度情報が線形特性として伸長処理された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が全部又は一部に施されてなる重み付け特性として作成することを特徴とする請求項１１〜２０のいずれかに記載の撮像装置。
23. 前記階調変換特性作成手段は、前記非ガンマ特性部を、前記切り替わり点の位置に応じて決定される対数特性領域、又は対数特性領域と線形特性領域の一部とからなる両特性領域における輝度情報に基づいてヒストグラム均等化処理が施されてなるヒストグラム均等化特性として作成することを特徴とする請求項１１〜２０のいずれかに記載の撮像装置。
24. 前記階調変換特性作成手段は、対数特性における対数圧縮された輝度情報が線形特性として伸長処理された入力輝度範囲に応じた重み付け処理が全部又は一部になされた輝度情報に基づいて前記ヒストグラム均等化処理を行うことを特徴とする請求項２３記載の撮像装置。
25. 入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、
    被写体の輝度情報に基づいて設定される所定の切り替わり点により、第1の階調変換特性部と第２の階調変換特性部とに区分されてなる階調変換特性を作成する階調変換特性作成手段と、
    前記撮像センサにより撮影された画像信号を、前記階調変換特性作成手段により作成された階調変換特性に基づいて階調変換する階調変換手段と
    を備えることを特徴とする撮像装置。
26. 撮像センサを、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備えるものとし、
    ガンマ変換による階調変換を行うガンマ特性部と、前記ガンマ変換によらない階調変換を行う非ガンマ特性部とからなる階調変換特性を階調変換特性作成手段により作成する工程と、
    前記撮像センサにより撮影された画像信号を、前記階調変換特性作成手段により作成された階調変換特性に基づいて階調変換手段により階調変換する工程と
    を有することを特徴とする階調変換方法。

Images