JP2006303755A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置1は、入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と、対数変換する対数変換動作とを入射光量に基づいて切り換える複数の画素G11〜Gmnを有する撮像素子2と、撮像素子2を制御する制御装置46とを備える。制御装置46は、画素G11〜Gmnを2種類の画素群に分類し、線形変換動作と対数変換動作との境界となる変曲点Qを、各画素群の間で変えて設定する。
【選択図】図2
Description
即ち、第1の手法は、前記撮像素子として、入射光量に基づいて入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と、対数変換する対数変換動作とを切り換えるものを用いる手法である(例えば、特許文献1,2参照)。この手法によれば、線形変換動作のみを行う撮像素子を用いる場合と比較して電気信号のダイナミックレンジが広くなる分、広い輝度範囲の輝度情報が電気信号で表現されるため、輝度飽和の少ない画像を撮影することができる。
入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と、対数変換する対数変換動作とを入射光量に基づいて切り換える複数の画素を有する撮像素子と、
前記撮像素子を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記複数の画素を少なくとも2種類の画素群に分類し、
前記線形変換動作と前記対数変換動作との境界となる変曲点を、各画素群の間で変えて設定することを特徴とする。
前記画素群によって得られた画像データに基づいて、当該画素群に含まれる前記画素間での画像データを補間演算する補間部を備えることを特徴とする。
複数の前記画素群によって撮影される複数の画像から1枚の画像を合成する画像合成部を備えることを特徴とする。
前記画像合成部は、前記複数の画像から、輝度飽和のない領域を抜き出して合成することを特徴とする。
請求項4記載の発明によれば、請求項3記載の発明と同様の効果を得ることができる。
操作指示が入力される入力装置を備え、
前記制御装置は、前記入力装置に入力される操作指示に基づいて前記複数の画素の分類を行うことを特徴とする。
前記制御装置は、
複数の撮影モードの何れか1つによって前記撮像素子に撮影を行わせ、
これら複数の撮影モードのうち、所定の撮影モードで撮影を行わせる場合にのみ、各画素群の間で前記変曲点を変えて設定することを特徴とする。
入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と、対数変換する対数変換動作とを入射光量に基づいて切り換える複数の画素を有する撮像素子を用い、
前記複数の画素を少なくとも2種類の画素群に分類する分類工程と、
前記線形変換動作と前記対数変換動作との境界となる変曲点を、各画素群の間で変えて設定する変曲点設定工程と、
前記変曲点設定工程で設定された変曲点で画像を撮影する撮影工程とを行うことを特徴とする。
前記画素群により前記撮影工程で得られた画像データに基づいて、当該画素群に含まれる前記画素間での画像データを補間演算する補間工程を行うことを特徴とする。
前記複数の画素群により前記撮影工程で撮影される複数の画像から1枚の画像を合成する画像合成工程を行うことを特徴とする。
前記画像合成工程では、前記複数の画像から、輝度飽和のない領域を抜き出して合成することを特徴とする。
請求項10記載の発明によれば、請求項9記載の発明と同様の効果を得ることができる。
操作指示が入力される入力装置を用い、
前記分類工程では、前記入力装置に入力される操作指示に基づいて前記複数の画素の分類を行うことを特徴とする。
前記撮影工程では、複数の撮影モードの何れか1つによって撮影を行い、
前記変曲点設定工程では、前記複数の撮影モードのうち、所定の撮影モードで撮影を行う場合にのみ、各画素群の間で前記変曲点を変えて設定することを特徴とする。
請求項4,10記載の発明によれば、請求項3,9記載の発明と同様の効果を得ることができる。
請求項6,12記載の発明によれば、請求項1〜5,7〜11の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、精細な画像や大型な画像を得ることができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態においては、本発明に係る撮像装置を、コンパクトタイプのデジタルカメラとして説明する。
この図に示すように、撮像装置1が備える筐体10の前面中央部には、レンズユニット11が配設されている。
照射装置12は、撮影時に光を発する補助光源であり、被写体の撮影時に周囲環境の輝度が不足する場合に、所定の発光タイミング及び発光量で被写体に光を照射するようになっている。このような照射装置12としてはストロボや高輝度LED等があり、本実施の形態においてはストロボが用いられている。なお、照射装置12は、筐体10に外付けされていても良い。
調光センサ13は、照射装置12の発光量を検知するものである。
操作キー18は、本発明における入力装置であり、操作者から各種の操作指示が入力されるようになっている。光学式ファインダ19は、筐体10の背面側から操作者に被写体を確認させるためのものである。
図1,図2に示すように、撮像装置1は、レンズユニット11を介して入射光を受光する撮像素子2を、筐体10の内側に備えている。
定電流源D1〜Dmは、画素G11〜Gmnから信号読出ラインLD1〜LDmに読み出された電気信号を増幅するものである。この定電流源D1〜Dmの一端(図中下側の端部)には、直流電圧VPSが印加されるようになっている。
画像処理部4は、画素G11〜Gmnからの電気信号全体または画素ブロック群B(α),B(β)からの電気信号によって構成される画像データに対して画像処理を行うものであり、AWB(Auto White Balance)処理部40、色補間部41、色補正部42、階調変換部43及び色空間変換部44をそれぞれ2つ備えている。これらAWB処理部40、色補間部41、色補正部42、階調変換部43及び色空間変換部44は、画素ブロック群B(α),B(β)の何れか一方に対応付けられており、信号処理部33に対してこの順に接続されている。
色補間部41は、同色の前記フィルタが設けられた複数の近接画素からの電気信号に基づいて、これら近接画素間に位置する画素について、この色の電気信号を補間演算するものである。また、この色補間部41は、本発明における補間部として機能し、前記画素ブロック群B(α),B(β)によって得られた画像データに基づいて、当該画素ブロック群B(α),B(β)に含まれる画素ブロックB間での画像データを補間演算するようになっている。
評価値算出部5はAWB処理部40でのホワイトバランス処理(AWB処理)に用いられるAWB評価値や、露光制御処理部47での露出制御処理(AE処理)に用いられるAE評価値を算出するものである。なお、ここで算出されるAE評価値には、被写体の輝度分布についての情報が含まれている。
電源部61は、制御装置46などに電力を供給するものである。
各画素G11〜Gmnは、図6に示すように、フォトダイオードP、トランジスタT1〜T6及びキャパシタCを備えている。なお、トランジスタT1〜T6は、PチャネルのMOSトランジスタである。
このトランジスタT3のドレインT3Dには、直流電圧VPDが印加されるようになっている。また、トランジスタT3のソースT3Sには、キャパシタCの一端と、トランジスタT5のドレインT5Dと、トランジスタT4のゲートT4Gとが接続されている。
まず、図7に示すように、垂直走査回路21が画素G11〜Gmnのリセット動作を行う。
具体的には、信号φSがLow、信号φVがHi、信号φVPSがVL、信号φRSがHi、信号φVDがVhとなっている状態から、垂直走査回路21が、パルス信号φVと、電圧値Vmのパルス信号φVDとを画素G11〜Gmnに与えて電気信号を信号読出ラインLDに出力させた後、信号φSをHiとしてトランジスタT1をOFFにする。
具体的には、フォトダイオードPより入射光量に応じた光電荷がトランジスタT2に流れ込むと、光電荷がトランジスタT2のゲートT2Gに蓄積される。
一方、被写体の輝度が高く、フォトダイオードPに対する入射光量が前記変曲入射光量thよりも多い場合には、トランジスタT2がサブスレッショルド領域で動作を行う。そのため、トランジスタT3のゲートT3Gには、入射光を自然対数で対数変換した電圧が現れる。
まず、制御装置46が、複数の画素G11〜Gmnを複数種類の画素群に分類する(分類工程)。ここで、本実施の形態においては、図8の一番上の図に示すように、制御装置46は複数の画素ブロックB,…を2種類の画素ブロック群B(α),B(β)に分類しており、これら画素ブロック群B(α),B(β)は互い違いに位置して市松模様を形成している。
また、露光条件の異なる複数の撮像素子を用いて2枚の画像を同時に撮影して合成する場合と異なり、撮像装置の大型化を防止することができる。
次に、上記実施の形態の変形例(1)について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
次に、上記実施の形態の変形例(2)について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
次に、上記実施の形態の変形例(3)について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
次に、上記実施の形態の変形例(4)について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
このような撮像装置1によっても、上記実施の形態と同様に、コントラストの良い良好な画像を撮影することができる。また、撮像装置の大型化を防止することができる。
[実施の形態の変形例(5)]
次に、上記実施の形態の変形例(5)について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、2つの光学系を有する撮像装置であっても、1つの撮像素子によって撮影を行うことができるため、撮像装置の大型化を確実に防止することができる。
2 撮像素子
18 操作キー(入力装置)
41 色補間部(補間部)
46 制御装置
410 画像合成部
G11〜Gmn 画素
Q 変曲点
Claims (12)
- 入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と、対数変換する対数変換動作とを入射光量に基づいて切り換える複数の画素を有する撮像素子と、
前記撮像素子を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記複数の画素を少なくとも2種類の画素群に分類し、
前記線形変換動作と前記対数変換動作との境界となる変曲点を、各画素群の間で変えて設定することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1記載の撮像装置において、
前記画素群によって得られた画像データに基づいて、当該画素群に含まれる前記画素間での画像データを補間演算する補間部を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1または2記載の撮像装置において、
複数の前記画素群によって撮影される複数の画像から1枚の画像を合成する画像合成部を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項3記載の撮像装置において、
前記画像合成部は、前記複数の画像から、輝度飽和のない領域を抜き出して合成することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜4の何れか一項に記載の撮像装置において、
操作指示が入力される入力装置を備え、
前記制御装置は、前記入力装置に入力される操作指示に基づいて前記複数の画素の分類を行うことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1〜5の何れか一項に記載の撮像装置において、
前記制御装置は、
複数の撮影モードの何れか1つによって前記撮像素子に撮影を行わせ、
これら複数の撮影モードのうち、所定の撮影モードで撮影を行わせる場合にのみ、各画素群の間で前記変曲点を変えて設定することを特徴とする撮像装置。 - 入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と、対数変換する対数変換動作とを入射光量に基づいて切り換える複数の画素を有する撮像素子を用い、
前記複数の画素を少なくとも2種類の画素群に分類する分類工程と、
前記線形変換動作と前記対数変換動作との境界となる変曲点を、各画素群の間で変えて設定する変曲点設定工程と、
前記変曲点設定工程で設定された変曲点で画像を撮影する撮影工程とを行うことを特徴とする撮像方法。 - 請求項7記載の撮像方法において、
前記画素群により前記撮影工程で得られた画像データに基づいて、当該画素群に含まれる前記画素間での画像データを補間演算する補間工程を行うことを特徴とする撮像方法。 - 請求項7または8記載の撮像方法において、
前記複数の画素群により前記撮影工程で撮影される複数の画像から1枚の画像を合成する画像合成工程を行うことを特徴とする撮像方法。 - 請求項9記載の撮像方法において、
前記画像合成工程では、前記複数の画像から、輝度飽和のない領域を抜き出して合成することを特徴とする撮像方法。 - 請求項7〜10の何れか一項に記載の撮像方法において、
操作指示が入力される入力装置を用い、
前記分類工程では、前記入力装置に入力される操作指示に基づいて前記複数の画素の分類を行うことを特徴とする撮像方法。 - 請求項7〜11の何れか一項に記載の撮像方法において、
前記撮影工程では、複数の撮影モードの何れか1つによって撮影を行い、
前記変曲点設定工程では、前記複数の撮影モードのうち、所定の撮影モードで撮影を行う場合にのみ、各画素群の間で前記変曲点を変えて設定することを特徴とする撮像方法。
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