JP2006325066A - Imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow bracket imaging which achieves both correct exposure and dynamic range, in an imaging apparatus that uses imaging elements with a plurality of different photoelectric conversion characteristics. <P>SOLUTION: Such imaging apparatus and imaging method comprises a plurality of bracket imaging modes which achieves both correct exposure and dynamic range by separately controlling the exposure and dynamic range. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を備え、ブラケット撮像モードを備えた撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly, to an imaging apparatus that includes a plurality of imaging elements having different photoelectric conversion characteristics and includes a bracket imaging mode.

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、前記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対数変換型撮像素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, by adding a logarithmic conversion circuit having a MOSFET or the like to a solid-state image pickup device in which photoelectric conversion elements such as photodiodes are arranged in a matrix, and utilizing the sub-threshold characteristics of the MOSFET, There is known a logarithmic conversion type imaging device whose output characteristics are such that an electrical signal is logarithmically converted with respect to an incident light amount (see, for example, Patent Document 1).

また、対数変換型撮像素子において、MOSFETに特定のリセット電圧を与えることで、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自動的に切り替えることが可能とされた対数変換型撮像素子が知られている(例えば、特許文献2参照)。さらに、線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、MOSFETのリセット時間を調整することでMOSFETのポテンシャル状態を調整可能とした撮像装置が開示されている(例えば、特許文献3参照)。   Further, in the logarithmic conversion type image pickup device, by applying a specific reset voltage to the MOSFET, a linear operation state in which an electrical signal is linearly converted and output according to the original output characteristics of the solid state image pickup device, that is, the amount of incident light, and There is known a logarithmic conversion type image pickup device capable of automatically switching between the above-mentioned logarithmic operation states (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, an imaging apparatus is disclosed that can automatically switch from a linear operation state to a logarithmic operation state, and that can adjust the potential state of the MOSFET by adjusting the reset time of the MOSFET (for example, Patent Document 3). reference).

ところで、対数変換型撮像素子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、対数変換型撮像素子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。   By the way, when the logarithmic conversion type imaging device is used in a linear operation state, an output proportional to the amount of electric charge generated by the photoelectric conversion device can be obtained, so that even a low-luminance subject has high contrast (has high gradation). ) There is an advantage that an image signal can be obtained, but there is a disadvantage that the dynamic range becomes narrow. On the other hand, when the logarithmic conversion type imaging device is used in a logarithmic operation state, an output that is naturally logarithmically converted with respect to the amount of incident light can be obtained. Since logarithmic compression is performed, there is an inconvenience that contrast is deteriorated.

さらに、対数変換型撮像素子以外にも、露光量の異なる複数の画面から適正レベルの画面部分を選択して合成することにより、個々の画面よりも広いダイナミックレンジの画像を合成する撮像素子(例えば、特許文献4参照)や、撮像素子の光電変換信号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部を持ち、電荷電圧変換部は異なる電圧依存性を有する複数の容量からなり、ダイナミックレンジが可変であるような撮像素子(例えば、特許文献5参照)等も提案されている。   Furthermore, in addition to the logarithmic conversion type image pickup device, an image pickup device (for example, an image having a dynamic range wider than that of each screen can be synthesized by selecting and synthesizing a screen portion of an appropriate level from a plurality of screens having different exposure amounts. And Patent Document 4) and a charge-voltage conversion unit that converts photoelectric conversion signal charges of the image sensor into signal voltages, and the charge-voltage conversion unit includes a plurality of capacitors having different voltage dependencies, and a dynamic range is variable. Some imaging devices (see, for example, Patent Document 5) have also been proposed.

しかし、特許文献4で提案された撮像素子は、露光量の異なる画像から画像処理で画像を合成することから、単純な画像合成では合成の繋ぎ目が不自然で非常に見にくい画像になるため、非常に複雑な画像合成が必須となり、そのためにコストが非常に高くなる。また、特許文献5で提案された撮像素子は、素子構造が複雑で製造コストが高くなり、また容量の電圧依存性の制御も難しく、素子毎の調整等が必要でコストアップの要因となる。   However, since the image sensor proposed in Patent Document 4 synthesizes images from images with different exposure amounts by image processing, a simple image synthesis results in an unnatural and extremely difficult to see image. Very complex image composition is essential, which makes the cost very high. Further, the image pickup device proposed in Patent Document 5 has a complicated device structure and a high manufacturing cost, and it is difficult to control the voltage dependency of the capacitance, so that adjustment for each device is required, which causes an increase in cost.

特許文献1乃至3に係る撮像素子および撮像装置は、撮像素子を線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすることを開示しているに止まる。しかしながら、上述の線形動作状態及び対数動作状態の長所並びに短所に鑑みた場合、単に自動切り替えさせるだけでなく、それぞれの動作状態が備える長所を積極的に活用して撮像動作を行わせる構成とすることが望ましいと言える。例えば自動露光制御を行う場合においても、ターゲットとなる被写体の輝度と、撮像センサの線形動作状態から対数動作状態への切り替り点とを関連付けてその制御を行えば、専ら各動作状態が備える長所を活用した最適な自動露光制御を行い得る可能性がある。   The imaging device and the imaging device according to Patent Documents 1 to 3 only disclose that the imaging device can be automatically switched from the linear operation state to the logarithmic operation state. However, in view of the advantages and disadvantages of the linear operation state and the logarithmic operation state described above, the image capturing operation is performed not only by automatic switching but also by actively utilizing the advantages of each operation state. Is desirable. For example, even in the case of performing automatic exposure control, if the control is performed by associating the luminance of the target subject with the switching point from the linear operation state to the logarithmic operation state of the imaging sensor, the advantages provided by each operation state There is a possibility that the optimum automatic exposure control using the can be performed.

そこで、本件出願人は、特願2004−159760号において、撮像装置の露出制御を、当該撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連づけて行うことで、被写体からの光量(被写体輝度)に応じて、被写体を最適な露光状態で、しかも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撮像装置及び撮像方法を提案した。   Therefore, the applicant of the present application, in Japanese Patent Application No. 2004-159760, performs exposure control of the imaging device in association with the photoelectric conversion characteristics of the imaging sensor included in the imaging device, so that the light amount from the subject (subject luminance) is satisfied. Thus, an imaging apparatus and an imaging method capable of imaging a subject with an optimal exposure state and a predetermined dynamic range are proposed.

一方、撮像装置の代表例であるデジタルカメラにおいて、露出に関する撮像モード(例えば、露出ブラケット撮像モード)をもつものが知られている(例えば、非特許文献1参照)。ここで、露出ブラケット撮像とは、撮像者の意図に合致した主被写体と背景の露出バランスの画像を得るために、絞りまたはシャッタスピードを少しずつ変えて露出の異なる複数枚の写真を連続で撮像する手法である。
特開平11−298798号公報 特開2002−77733号公報 特開2002−300476号公報 特公平7−97841号公報 特開2000−165755号公報 コニカミノルタフォトイメージング株式会社:α−7DIGITAL カタログ((http://konicaminolta.jp/products/consumer/digital_camera/catalogue/pdf/a-7digital.pdf)9/9ページ「撮影機能」の「露出ブラケット撮影」欄;2005年4月8日検索)
On the other hand, a digital camera that is a representative example of an imaging apparatus has an imaging mode related to exposure (for example, exposure bracket imaging mode) (for example, see Non-Patent Document 1). Here, exposure bracket imaging refers to taking multiple photos with different exposures by changing the aperture or shutter speed little by little in order to obtain an image of the main subject and background exposure balance that matches the photographer's intention. It is a technique to do.
JP 11-298798 A JP 2002-77733 A JP 2002-300476 A Japanese Patent Publication No. 7-97841 JP 2000-165755 A Konica Minolta Photo Imaging Co., Ltd .: α-7 DIGITAL catalog (http://konicaminolta.jp/products/consumer/digital_camera/catalogue/pdf/a-7digital.pdf) “Exposure Bracketing” on page 9/9 “Shooting Function” ] Column; searched on April 8, 2005)

しかしながら、特願2004−159760号に示した方法では、該方法を露出に関する撮像モード、例えば露出ブラケット撮像に適用する場合までは言及しておらず、該方法を露出ブラケット撮像に適用すると、露出の変更に連動してダイナミックレンジも変化してしまうため、場合によっては、ダイナミックレンジが不足して、高輝度側で白つぶれが発生するという不具合が発生する可能性がある。   However, the method shown in Japanese Patent Application No. 2004-159760 does not mention until the method is applied to an imaging mode related to exposure, for example, exposure bracket imaging. Since the dynamic range also changes in conjunction with the change, in some cases, the dynamic range is insufficient, and there may be a problem that whiteout occurs on the high luminance side.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、線形特性領域と対数特性領域とからなる光電変換特性を有する撮像素子を用いた撮像に際して、露出とダイナミックレンジを独立で、あるいは連動させて制御することで、露出とダイナミックレンジを両立させたブラケット撮像の可能な撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and controls exposure and dynamic range independently or in conjunction when imaging using an image sensor having a photoelectric conversion characteristic composed of a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region. Thus, an object of the present invention is to provide an imaging device capable of bracket imaging that achieves both exposure and dynamic range.

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。   The object of the present invention can be achieved by the following constitution.

(請求項1)
複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を備えた撮像装置において、
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を行う露出制御部と、
前記撮像素子のダイナミックレンジを制御するダイナミックレンジ制御部と、
ブラケット撮像モードを設定するモード設定手段と、
前記モード設定手段によりブラケット撮像モードが設定されたときに、
撮像毎に、前記露出制御部に露出を制御させ、前記ダイナミックレンジ制御部にダイナミックレンジを制御させながら、前記撮像素子による複数枚の撮像を行う撮像制御部とを有することを特徴とする撮像装置。
(Claim 1)
In an imaging apparatus including an imaging device having a plurality of different photoelectric conversion characteristics,
An exposure control unit that controls exposure when imaging a subject based on luminance information of the subject;
A dynamic range control unit for controlling the dynamic range of the image sensor;
Mode setting means for setting the bracket imaging mode;
When the bracket imaging mode is set by the mode setting means,
An image pickup apparatus, comprising: an image pickup control unit configured to pick up a plurality of images by the image pickup device while causing the exposure control unit to control exposure for each image pickup and causing the dynamic range control unit to control a dynamic range. .

(請求項2)
前記露出制御部は露出を一定に制御し、
前記ダイナミックレンジ制御部はダイナミックレンジを複数の異なる値に制御し、
前記撮像制御部は、該複数の異なるダイナミックレンジ毎に撮像を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
(Claim 2)
The exposure control unit controls exposure to be constant,
The dynamic range control unit controls the dynamic range to a plurality of different values,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging control unit performs imaging for each of the plurality of different dynamic ranges.

(請求項3)
前記露出制御部は露出を複数の異なる値に制御し、
前記ダイナミックレンジ制御部はダイナミックレンジを一定に制御し、
前記撮像制御部は、該複数の異なる露出毎に撮像を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
(Claim 3)
The exposure control unit controls the exposure to a plurality of different values;
The dynamic range control unit controls the dynamic range to be constant,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging control unit performs imaging for each of the plurality of different exposures.

(請求項4)
前記露出制御部は露出を複数の異なる値に制御し、
前記ダイナミックレンジ制御部はダイナミックレンジを複数の異なる値に制御し、
前記撮像制御部は、該複数の異なる露出とダイナミックレンジの組毎に撮像を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
(Claim 4)
The exposure control unit controls the exposure to a plurality of different values;
The dynamic range control unit controls the dynamic range to a plurality of different values,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging control unit performs imaging for each set of the plurality of different exposures and dynamic ranges.

(請求項5)
前記撮像素子は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、前記入射光量に対して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、前記入射光量に対して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からなる光電変換特性を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。
(Claim 5)
The image sensor generates an electrical signal corresponding to the amount of incident light, a linear characteristic region in which the electrical signal is linearly converted with respect to the amount of incident light, and an electric signal for the amount of incident light. 5. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging device has a photoelectric conversion characteristic including a logarithmic characteristic region that is logarithmically converted and output.

(請求項6)
前記撮像素子は、露光量の異なる複数の画面から適正レベルの画面部分を選択して合成することにより、個々の画面よりも広いダイナミックレンジの画像を合成するものであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。
(Claim 6)
The image pickup device synthesizes an image having a wider dynamic range than individual screens by selecting and synthesizing a screen portion of an appropriate level from a plurality of screens having different exposure amounts. The imaging apparatus according to any one of 1 to 4.

(請求項7)
前記撮像素子は、前記撮像素子の光電変換信号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部を持ち、前記電荷電圧変換部は異なる電圧依存性を有する複数の容量からなり、ダイナミックレンジが可変であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。
(Claim 7)
The image sensor has a charge-voltage converter that converts the photoelectric conversion signal charge of the image sensor into a signal voltage, and the charge-voltage converter includes a plurality of capacitors having different voltage dependencies, and has a variable dynamic range. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.

請求項1に記載の発明によれば、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いた撮像に際して、露出とダイナミックレンジを制御してブラケット撮像を行うことで、露出とダイナミックレンジを両立させたブラケット撮像の可能な撮像装置を提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, at the time of imaging using a plurality of imaging elements having different photoelectric conversion characteristics, bracketing imaging is performed by controlling the exposure and the dynamic range, thereby making the exposure and the dynamic range compatible. An imaging device capable of bracket imaging can be provided.

請求項2に記載の発明によれば、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いた撮像に際して、露出を一定にし、ダイナミックレンジのみを変化させてブラケット撮像を行うことで、露出とダイナミックレンジを両立させたブラケット撮像の可能な撮像装置を提供することができる。   According to the second aspect of the present invention, when imaging using a plurality of imaging elements having different photoelectric conversion characteristics, the exposure and the dynamic range can be obtained by performing bracket imaging while changing only the dynamic range while keeping the exposure constant. It is possible to provide an imaging device capable of bracket imaging that satisfies both of the above.

請求項3に記載の発明によれば、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いた撮像に際して、ダイナミックレンジを一定にし、露出のみを変化させてブラケット撮像を行うことで、露出とダイナミックレンジを両立させたブラケット撮像の可能な撮像装置を提供することができる。   According to the third aspect of the present invention, the exposure and the dynamic range can be obtained by performing bracket imaging while changing only the exposure and making the dynamic range constant when imaging using a plurality of imaging elements having different photoelectric conversion characteristics. It is possible to provide an imaging device capable of bracket imaging that satisfies both of the above.

請求項4に記載の発明によれば、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いた撮像に際して、露出とダイナミックレンジ双方を変化させてブラケット撮像を行うことで、露出とダイナミックレンジを両立させたブラケット撮像の可能な撮像装置を提供することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, in imaging using a plurality of imaging elements having different photoelectric conversion characteristics, bracketing imaging is performed by changing both the exposure and the dynamic range, thereby making the exposure and the dynamic range compatible. An imaging device capable of performing bracket imaging can be provided.

請求項5に記載の発明によれば、撮像素子として、線形特性領域と対数特性領域とからなる光電変換特性を有する撮像素子を用いることで、露出とダイナミックレンジを両立させたブラケット撮像の可能な撮像装置を提供することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to perform bracket imaging with both exposure and dynamic range by using an image sensor having photoelectric conversion characteristics including a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region as the image sensor. An imaging device can be provided.

請求項6に記載の発明によれば、撮像素子として、露光量の異なる複数の画面から適正レベルの画面部分を選択して合成することにより、個々の画面よりも広いダイナミックレンジの画像を生成するものを用いることで、露出とダイナミックレンジを両立させたブラケット撮像の可能な撮像装置を提供することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, an image having a dynamic range wider than that of each screen is generated by selecting and synthesizing a screen portion having an appropriate level from a plurality of screens having different exposure amounts as the imaging device. By using a device, it is possible to provide an imaging device capable of bracket imaging with both exposure and dynamic range.

請求項7に記載の発明によれば、撮像素子として、撮像素子の光電変換信号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部を持ち、電荷電圧変換部は異なる電圧依存性を有する複数の容量からなり、ダイナミックレンジが可変であるものを用いることで、露出とダイナミックレンジを両立させたブラケット撮像の可能な撮像装置を提供することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, the imaging device includes a charge-voltage conversion unit that converts the photoelectric conversion signal charge of the imaging device into a signal voltage, and the charge-voltage conversion unit includes a plurality of capacitors having different voltage dependencies. Thus, by using a device having a variable dynamic range, it is possible to provide an imaging device capable of bracket imaging with both exposure and dynamic range.

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラ1の外観模式図で、図1(a)は正面図、図1(b)は背面図である。   1A and 1B are schematic external views of a digital camera 1 that is an example of an imaging apparatus according to the present invention. FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is a rear view.

ボディ10の正面には、交換レンズ20が取り付けれられている。   An interchangeable lens 20 is attached to the front surface of the body 10.

ボディ10の上面には、撮像のための操作部材であるレリーズボタン101が設置されており、ボディ10の内部でレリーズボタン101の下部には、レリーズボタン101の押し込みの1段目で動作するAF/AEスイッチ101aと、レリーズボタンの押し込みの2段目で動作するレリーズスイッチ101bを構成する2段スイッチが配置されている。また、ボディ10の上部には、フラッシュ102が内蔵され、デジタルカメラ1の動作モードを設定するモード設定ダイアル112が配置されている。   A release button 101, which is an operation member for imaging, is installed on the upper surface of the body 10, and an AF that operates in the first stage of pressing the release button 101 inside the body 10 is below the release button 101. A / AE switch 101a and a two-stage switch constituting the release switch 101b that operates in the second stage of pressing the release button are arranged. A flash 102 is built in the upper part of the body 10 and a mode setting dial 112 for setting the operation mode of the digital camera 1 is arranged.

ボディ10の背面には、デジタルカメラ1の電源をオン/オフするための電源スイッチ111、上下左右と中央の5つのスイッチから成り、デジタルカメラ1の各動作モードでの各種設定を行うためのジョグダイアル115、ファインダ接眼レンズ121a、記録された画像を表示するための画像表示部131が配置されている。   On the back of the body 10, there are a power switch 111 for turning on / off the power of the digital camera 1 and five switches, up, down, left, right, and center, and a jog dial for performing various settings in each operation mode of the digital camera 1. 115, a viewfinder eyepiece 121a, and an image display unit 131 for displaying a recorded image.

図2は、図1に示したデジタルカメラ1の回路の一例を示すブロック図である。図中、図1と同じ部分には同じ番号を付与した。   FIG. 2 is a block diagram showing an example of a circuit of the digital camera 1 shown in FIG. In the figure, the same parts as those in FIG.

デジタルカメラ1の制御部であるカメラ制御部150は、CPU(中央処理装置)151、ワークメモリ152、記憶部153等から構成され、記憶部153に記憶されているプログラムをワークメモリ152に読み出し、当該プログラムに従ってデジタルカメラ1の各部を集中制御する。また、カメラ制御部150は、電源スイッチ111、モード設定ダイアル112、ジョグダイアル115、AF/AEスイッチ101a、レリーズスイッチ101b等からの入力を受信し、光学ファインダ121上の測光モジュール121bと交信することで測光動作を制御し、AFモジュール144と交信することで合焦動作を制御し、ミラー駆動部143を介してレフレックスミラー141及びサブミラー142を駆動し、シャッタ駆動部146を介してシャッタ145を制御し(ここに、カメラ制御部150は、本発明における露出制御部として機能する)、フラッシュ制御部147を介してフラッシュ102を制御し、撮像制御部161と交信することで撮像動作を制御すると共に、撮像された画像データや各種情報を画像表示部131に表示し、インファインダ表示部132に各種情報を表示する。   A camera control unit 150 that is a control unit of the digital camera 1 includes a CPU (central processing unit) 151, a work memory 152, a storage unit 153, and the like, and reads a program stored in the storage unit 153 to the work memory 152. Each part of the digital camera 1 is centrally controlled according to the program. In addition, the camera control unit 150 receives inputs from the power switch 111, the mode setting dial 112, the jog dial 115, the AF / AE switch 101a, the release switch 101b, and the like, and communicates with the photometry module 121b on the optical viewfinder 121. Controls the photometry operation, controls the focusing operation by communicating with the AF module 144, drives the reflex mirror 141 and the sub mirror 142 via the mirror drive unit 143, and controls the shutter 145 via the shutter drive unit 146 (Here, the camera control unit 150 functions as an exposure control unit in the present invention), controls the flash 102 via the flash control unit 147, and controls the imaging operation by communicating with the imaging control unit 161. The image display unit 1 displays captured image data and various information. It is displayed on the 1, displays various information to the in-finder display section 132.

さらに、カメラ制御部150は、ボディ10と交換レンズ20の間の交信部として機能する、マウント(ボディ側)171上に設けられたBL交信部(ボディ側)172と、マウント(レンズ側)271上に設けられたBL交信部(レンズ側)272を介して、交換レンズ20のレンズインターフェース251経由で、レンズ211のフォーカスとズームを制御するレンズ制御部241、絞り221の制御を行う絞り制御部222、交換レンズ20の固有情報を格納しているレンズ情報記憶部231と交信を行うことで、交換レンズ20全体を制御する(ここに、カメラ制御部150は、本発明における露出制御部として機能する)。   Further, the camera control unit 150 functions as a communication unit between the body 10 and the interchangeable lens 20, and a BL communication unit (body side) 172 provided on the mount (body side) 171 and a mount (lens side) 271. A lens control unit 241 for controlling the focus and zoom of the lens 211 and a diaphragm control unit for controlling the aperture 221 via the lens interface 251 of the interchangeable lens 20 via the BL communication unit (lens side) 272 provided above. 222, the entire interchangeable lens 20 is controlled by communicating with a lens information storage unit 231 storing unique information of the interchangeable lens 20 (here, the camera control unit 150 functions as an exposure control unit in the present invention). To do).

交換レンズ20のレンズ211によって結像される画像は、撮像素子162で光電変換された後、アンプ163で増幅され、アナログ/デジタル(A/D)変換器164でデジタルデータに変換され、画像処理部165で既定の画像処理を施したデジタル画像データに変換され、一旦画像メモリ181に記録された後、最終的にはメモリカード182に記録される。これらの動作は、カメラ制御部150の制御下で、撮像制御部161によって制御される(ここに、カメラ制御部150および撮像制御部161は、本発明におけるダイナミックレンジ制御部として機能する)。   An image formed by the lens 211 of the interchangeable lens 20 is photoelectrically converted by the image sensor 162, amplified by an amplifier 163, converted to digital data by an analog / digital (A / D) converter 164, and image processing is performed. The image data is converted into digital image data subjected to predetermined image processing by the unit 165, temporarily recorded in the image memory 181, and finally recorded in the memory card 182. These operations are controlled by the imaging control unit 161 under the control of the camera control unit 150 (here, the camera control unit 150 and the imaging control unit 161 function as a dynamic range control unit in the present invention).

次に、本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラ1におけるブラケット撮像について説明する。図3乃至図6は、本発明におけるブラケット撮像の動作の流れを示すフローチャートであり、図3がメインルーチン、図4乃至図6が各ブラケット撮像モードを示すサブルーチンである。   Next, bracket imaging in the digital camera 1 which is an example of the imaging apparatus according to the present invention will be described. 3 to 6 are flowcharts showing the flow of the bracket imaging operation according to the present invention. FIG. 3 is a main routine, and FIGS. 4 to 6 are subroutines showing each bracket imaging mode.

図3で、ステップS101で電源スイッチ111が操作されてカメラ電源が投入されると、ステップS111で、モード設定ダイアル112で設定されているデジタルカメラ1の動作モードが確認される。カメラモードに設定されている場合(ステップS111;YES)は、ステップS121に進む。カメラモード以外(例えば、画像再生モード等)に設定されている場合(ステップS111;NO)は、設定に従った各モードの制御に移行する。説明は省略する。   In FIG. 3, when the power switch 111 is operated in step S101 to turn on the camera power, the operation mode of the digital camera 1 set by the mode setting dial 112 is confirmed in step S111. When the camera mode is set (step S111; YES), the process proceeds to step S121. If it is set to a mode other than the camera mode (for example, the image reproduction mode) (step S111; NO), the control proceeds to each mode according to the setting. Description is omitted.

ステップS121で、デジタルカメラ1のカメラモードでの撮像モードが、ブラケット撮像モードに設定されているかどうかが確認される。ブラケット撮像モードに設定されている場合(ステップS121;YES)は、ステップS131に進む。ブラケット撮像モード以外の撮像モード(例えば、連写モード等)に設定されている場合(ステップS121;NO)は、設定に従った各モードの制御に移行する。説明は省略する。   In step S121, it is confirmed whether or not the imaging mode in the camera mode of the digital camera 1 is set to the bracket imaging mode. When the bracket imaging mode is set (step S121; YES), the process proceeds to step S131. When an imaging mode other than the bracket imaging mode (for example, continuous shooting mode) is set (step S121; NO), the control proceeds to each mode according to the setting. Description is omitted.

ステップS131で、ブラケット撮像モード時に露出を一定にする設定がなされているかどうかが確認される。露出を一定にする設定がなされている場合(ステップS131;YES)は、ステップS132に進み、図4の「ブラケットAモード」サブルーチンが実行されて、ステップ111に戻り、デジタルカメラ1の動作モードがカメラモードから変更されていないかどうかが確認される。以降、上述の動作の流れを繰り返す。   In step S131, it is confirmed whether or not the exposure is set to be constant in the bracket imaging mode. If the exposure is set to be constant (step S131; YES), the process proceeds to step S132, the “bracket A mode” subroutine of FIG. 4 is executed, and the process returns to step 111, where the operation mode of the digital camera 1 is set. It is confirmed whether the camera mode has been changed. Thereafter, the above-described operation flow is repeated.

ステップS131で、露出を一定にする設定がなされていない場合(ステップS131;NO)は、ステップS141で、ブラケット撮像モード時にダイナミックレンジを一定にする設定がなされているかどうかが確認される。ダイナミックレンジを一定にする設定がなされている場合(ステップS141;YES)は、ステップS142に進み、図5の「ブラケットBモード」サブルーチンが実行されて、ステップ111に戻り、以降、上述の動作の流れを繰り返す。   If the setting for making the exposure constant is not made in step S131 (step S131; NO), it is confirmed in step S141 whether or not the setting for making the dynamic range constant is made in the bracket imaging mode. When the dynamic range is set to be constant (step S141; YES), the process proceeds to step S142, the “bracket B mode” subroutine of FIG. 5 is executed, and the process returns to step 111. Repeat the flow.

ステップS141で、ダイナミックレンジを一定にする設定がなされていない場合(ステップS141;NO)は、ステップS151に進み、図6の「ブラケットCモード」サブルーチンが実行されて、ステップ111に戻り、以降、上述の動作の流れを繰り返す。   If the setting for making the dynamic range constant is not made in step S141 (step S141; NO), the process proceeds to step S151, the "bracket C mode" subroutine of FIG. 6 is executed, the process returns to step 111, and thereafter The above operation flow is repeated.

図4は、上述のステップS132の「ブラケットAモード」、すなわち露出を一定にしたブラケット撮像を行うモードのサブルーチンである。   FIG. 4 is a subroutine of the “bracket A mode” in step S132 described above, that is, a mode for performing bracket imaging with constant exposure.

ステップS301で、レリーズボタン101が操作されて、AF/AEスイッチ101aがオンされたかどうかが確認される。オンされるまで、ステップS301で待機する。オンされたら(ステップS301;YES)、ステップS311でAF動作が行われて合焦される。ステップS312で、測光モジュール121bで測光が行われ、ステップS313で、測光結果から、露出、すなわち交換レンズ20の絞り221の絞り値とシャッタ145のシャッタ速度が設定される。   In step S301, it is confirmed whether or not the release button 101 is operated and the AF / AE switch 101a is turned on. It waits in step S301 until it is turned on. If it is turned on (step S301; YES), an AF operation is performed in step S311 to focus. In step S312, photometry is performed by the photometry module 121b. In step S313, the exposure, that is, the aperture value of the aperture 221 of the interchangeable lens 20 and the shutter speed of the shutter 145 are set from the photometry result.

ステップS314で、ステップS313で設定された露出に合わせて、ブラケット撮像の1コマ目のダイナミックレンジが設定される。ステップS321で、レリーズボタン101が操作されて、レリーズスイッチ101bがオンされたかどうかが確認される。オンされるまで、ステップS301からステップS321の動作の流れが繰り返される。オンされたら(ステップS321;YES)、ステップS322で、ステップS313で設定された絞り値およびシャッタ速度と、ステップS314で設定されたダイナミックレンジで撮像が行われ、ステップS323で、撮像された画像と画像の付属情報(ブラケットAモードで撮像されたことを表すフラグ等)が、画像メモリ181に一旦記録される。露出、すなわち絞り値とシャッタ速度は、既定のコマ数のブラケット撮像が終了するまで同一設定に保持される。   In step S314, the dynamic range of the first frame for bracket imaging is set in accordance with the exposure set in step S313. In step S321, it is confirmed whether the release button 101 is operated and the release switch 101b is turned on. Until it is turned on, the operation flow from step S301 to step S321 is repeated. When turned on (step S321; YES), in step S322, imaging is performed with the aperture value and shutter speed set in step S313 and the dynamic range set in step S314. In step S323, the captured image Attached information of the image (a flag indicating that the image is captured in the bracket A mode) is temporarily recorded in the image memory 181. The exposure, that is, the aperture value and the shutter speed are held at the same setting until bracket imaging with a predetermined number of frames is completed.

ステップS331で既定のブラケット撮像のコマ数が終了したか否かが確認される。終了していない場合(ステップS331;NO)は、ステップS341で、現在設定されているダイナミックレンジを既定値だけずらせて再設定し、ステップS322に戻って、保持された露出と再設定されたダイナミックレンジで撮像が行われ、ステップS323で、撮像された画像と画像の付属情報が、画像メモリ181に一旦記録される。既定のブラケット撮像のコマ数が終了した場合(ステップS331;YES)、ステップS332で、画像メモリ181に記録されたブラケット撮像コマ数分の画像をメモリカード182に記録し、メインルーチンに戻る。   In step S331, it is confirmed whether or not the predetermined number of frames for bracket imaging has been completed. If not completed (step S331; NO), in step S341, the currently set dynamic range is shifted by a predetermined value and reset, and the process returns to step S322 to return the held exposure and the reset dynamic range. Imaging is performed in the range, and in step S323, the captured image and information attached to the image are temporarily recorded in the image memory 181. When the predetermined number of frames for bracket imaging has been completed (step S331; YES), images for the number of bracket imaging frames recorded in the image memory 181 are recorded in the memory card 182 in step S332, and the process returns to the main routine.

図5は、上述のステップS142の「ブラケットBモード」、すなわちダイナミックレンジを一定にしたブラケット撮像を行うモードのサブルーチンである。図4と同じステップには同じ番号を付与し、説明は省略する。   FIG. 5 is a subroutine of the “bracket B mode” in step S142 described above, that is, a mode for performing bracket imaging with a constant dynamic range. Steps that are the same as in FIG. 4 are given the same numbers, and descriptions thereof are omitted.

「ブラケットBモード」では、ステップS422で、ステップS313で設定された絞り値およびシャッタ速度と、ステップS314で設定されたダイナミックレンジで撮像が行われ、ダイナミックレンジは、既定のコマ数のブラケット撮像が終了するまで同一設定に保持される。ステップS441で、現在設定されている露出、すなわち絞り値とシャッタ速度の組み合わせを既定値だけずらせて再設定し、ステップS422に戻って、保持されたダイナミックレンジと再設定された露出で撮像が行われる。   In the “bracket B mode”, in step S422, imaging is performed with the aperture value and shutter speed set in step S313 and the dynamic range set in step S314, and the dynamic range is bracket imaging with a predetermined number of frames. It is held at the same setting until the end. In step S441, the currently set exposure, that is, the combination of the aperture value and the shutter speed is shifted by a predetermined value and reset, and the process returns to step S422 to perform imaging with the held dynamic range and the reset exposure. Is called.

図6は、上述のステップS151の「ブラケットCモード」、すなわち露出もダイナミックレンジも一定にしないブラケット撮像を行うモードのサブルーチンである。図4および図5と同じステップには同じ番号を付与し、説明は省略する。   FIG. 6 is a sub-routine of the above-described “bracket C mode” in step S151, that is, a mode in which bracket imaging is performed without making exposure and dynamic range constant. The same steps as those in FIG. 4 and FIG.

「ブラケットCモード」では、ステップS522で、ステップS313で設定された絞り値およびシャッタ速度と、ステップS314で設定されたダイナミックレンジで撮像が行われるが、露出もダイナミックレンジも、ブラケット撮像中一定にされることはなく、ステップS541で、現在設定されている露出、すなわち絞り値とシャッタ速度の組み合わせを既定値だけずらせて再設定し、ステップS542で、現在設定されているダイナミックレンジを既定値だけずらせて再設定し、ステップS522に戻って、再設定された露出と再設定されたダイナミックレンジで撮像が行われる。   In the “bracket C mode”, in step S522, imaging is performed with the aperture value and shutter speed set in step S313 and the dynamic range set in step S314. However, both exposure and dynamic range are constant during bracket imaging. In step S541, the currently set exposure, that is, the combination of the aperture value and the shutter speed is shifted by a predetermined value and reset, and in step S542, the currently set dynamic range is set to the default value. The setting is shifted and reset, and the process returns to step S522, and imaging is performed with the reset exposure and the reset dynamic range.

なお、上述の説明では、露出の再設定は、絞り値とシャッタ速度の組み合わせを既定値だけずらせることで行うとしたが、もちろん絞り値のみ、あるいはシャッタ速度のみを変更してもよい。また、露出およびダイナミックレンジの再設定は、現在の設定値を既定値だけずらせて再設定するとしたが、もちろん、ずらし量をユーザが外部から設定できるようにしてもよいし、プログラマブルにしてもよい。   In the above description, the resetting of the exposure is performed by shifting the combination of the aperture value and the shutter speed by a predetermined value, but only the aperture value or only the shutter speed may be changed. The exposure and dynamic range are reset by shifting the current setting value by a predetermined value. Of course, the shift amount may be set by the user from the outside or may be programmable. .

次に、本発明における、線形特性領域と対数特性領域とからなる光電変換特性を有する撮像素子162の第1の例について、図7および図8を用いて説明する。   Next, a first example of the image sensor 162 having photoelectric conversion characteristics including a linear characteristic area and a logarithmic characteristic area in the present invention will be described with reference to FIGS.

図7は、撮像素子162の内部構成を示すブロック図である。図中、図2と同じ部分には同じ番号を付与した。撮像素子162上には、画素162aが2次元的に配列されている。垂直走査回路162bによって選択された水平行の画素162aの光電変換出力VPは、垂直信号線306に出力され、サンプルホールド回路162cに1行分同時にホールドされ、水平走査回路162eの走査により、出力回路162dから画像出力307として順次出力され、アンプ163に入力される。撮像素子162の各動作は、撮像制御部161からの撮像制御信号305に従って、タイミングジェネレータ(TG)162fにより制御される。   FIG. 7 is a block diagram showing the internal configuration of the image sensor 162. In the figure, the same parts as those in FIG. Pixels 162 a are two-dimensionally arranged on the image sensor 162. The photoelectric conversion output VP of the horizontal pixel 162a selected by the vertical scanning circuit 162b is output to the vertical signal line 306, simultaneously held for one row in the sample hold circuit 162c, and scanned by the horizontal scanning circuit 162e to output circuit The image is sequentially output from 162 d as an image output 307 and input to the amplifier 163. Each operation of the image sensor 162 is controlled by a timing generator (TG) 162f in accordance with an imaging control signal 305 from the imaging controller 161.

図8は、撮像素子162を構成する、線形特性領域と対数特性領域とからなる光電変換特性を有する画素162aの回路の第1の例を示す回路図である。   FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a first example of a circuit of a pixel 162a that constitutes the imaging element 162 and has a photoelectric conversion characteristic including a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region.

画素162a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、本例では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。   The pixel 162a includes a photodiode PD, transistors T1 to T6 as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), and a capacitor C as a capacitor for integration. In this example, P-channel MOSFETs are used for the transistors T1 to T6. φVD, φV, φVPS, φRST, φS, and RSB indicate signals (voltages) to the respective transistors and capacitors C, and GND indicates ground.

フォトダイオードPDは光電変換部であり、被写体からの入射光量に応じた光電流IPDを出力する。   The photodiode PD is a photoelectric conversion unit and outputs a photocurrent IPD corresponding to the amount of incident light from the subject.

トランジスタT1は、トランジスタT2の製造バラツキに起因して発生する画素間の誤差成分を示す画素バラツキ信号を取り出す際に用いるスイッチであり、通常はオン状態とされており、トランジスタT2とフォトダイオードPD間に光電流IPDが流れるようになっている。画素バラツキ信号を取り出す際には、トランジスタT1が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、前記の画素バラツキ信号だけが取り出される。   The transistor T1 is a switch used when a pixel variation signal indicating an error component between pixels generated due to the manufacturing variation of the transistor T2 is taken out. The transistor T1 is normally turned on, and is between the transistor T2 and the photodiode PD. The photocurrent IPD flows through the first electrode. When taking out the pixel variation signal, the transistor T1 is turned off, the photocurrent IPD of the photodiode PD is cut off, and only the pixel variation signal is taken out.

トランジスタT2は、ゲートとドレインが接続されており、MOSFETにおけるサブスレッショルド特性(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特性)を利用して、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働きをする。   The transistor T2 has a gate and a drain connected to each other, and utilizes a subthreshold characteristic in the MOSFET (a characteristic in which a minute current called a subthreshold current flows when the gate voltage is equal to or lower than a threshold value). It serves to generate a linearly or logarithmically converted voltage for the current IPD.

具体的には、撮像される被写体が暗い場合、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いるために、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、フォトダイオードPDで発生する光電流IPDがフォトダイオードPDの寄生容量CPDに流れて光電流IPDが積分され、積分電荷量に応じた電圧が発生する。   Specifically, when the subject to be imaged is dark, that is, when the incident light quantity incident on the photodiode PD is small, the gate potential of the transistor T2 is higher than the source potential of the transistor, so that the transistor T2 is a so-called cut-off state, the subthreshold current does not flow in the transistor T2, the photocurrent IPD generated in the photodiode PD flows in the parasitic capacitance CPD of the photodiode PD, the photocurrent IPD is integrated, and the integrated charge amount is obtained. A corresponding voltage is generated.

このときT1はオンされているので、寄生容量CPDに積分された光電流IPD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。これが線形特性領域における動作である。   At this time, since T1 is turned on, a voltage corresponding to the photocurrent IPD integrated into the parasitic capacitance CPD is generated as a voltage VG at the gates of the transistors T2 and T3. The voltage VG causes a current to flow through the transistor T3, and an amount of charge proportional to the voltage VG is accumulated in the capacitor C (the transistor T3 and the capacitor C constitute an integrating circuit). A voltage linearly proportional to the integral value of the photocurrent IPD appears at the connection node a between the transistor T3 and the capacitor C, that is, the output VOUT. This is the operation in the linear characteristic region.

一方、撮像される被写体が明るく、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がサブスレッショルド領域で動作するためにサブスレッショルド電流が流れ、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。   On the other hand, when the subject to be imaged is bright and the amount of incident light incident on the photodiode PD is large, the gate potential of the transistor T2 becomes lower than the source potential of the transistor, and the transistor T2 operates in the subthreshold region. A threshold current flows, and a voltage VG having a value obtained by natural logarithm conversion of the photocurrent IPD is generated at the gates of the transistors T2 and T3. The voltage VG causes a current to flow through the transistor T3, and a charge equivalent to a value obtained by natural logarithmically converting the integrated value of the photocurrent IPD is accumulated in the capacitor C. As a result, a voltage proportional to a value obtained by natural-logarithmically converting the integral value of the photocurrent IPD is generated at the connection node a (output VOUT) between the capacitor C and the transistor T3. This is the operation of the imaging sensor 30 in the logarithmic characteristic region.

上述したように、画素162aの動作が線形特性となるか対数特性となるかは、トランジスタT2のゲート電位VGとソース電位φVPSの高低の関係によって決まる。ゲート電位VGは上述のように光電流IPDによって決まるので、ソース電位φVPSを制御することで線形特性と対数特性の切り替わる点(変曲点)を制御することができる。   As described above, whether the operation of the pixel 162a has a linear characteristic or a logarithmic characteristic is determined by the relationship between the gate potential VG and the source potential φVPS of the transistor T2. Since the gate potential VG is determined by the photocurrent IPD as described above, the point (inflection point) at which the linear characteristic and the logarithmic characteristic are switched can be controlled by controlling the source potential φVPS.

以上のように、被写体の明るさ、すなわち入射光量に応じて、各画素毎に、光電流IPDの積分値に線形的又は自然対数的に比例した電圧が発生される。   As described above, a voltage linearly or naturally logarithmically proportional to the integrated value of the photocurrent IPD is generated for each pixel in accordance with the brightness of the subject, that is, the amount of incident light.

トランジスタT4は、キャパシタCをリセットするためのトランジスタであり、該トランジスタT4のゲートに印加される電圧φRSTに応じてオン、オフされるスイッチとして動作する。トランジスタT4がオンされると、キャパシタCにリセット電圧RSBが印加され、蓄積されていた電荷が積分開始前の状態に戻される。   The transistor T4 is a transistor for resetting the capacitor C, and operates as a switch that is turned on / off according to the voltage φRST applied to the gate of the transistor T4. When the transistor T4 is turned on, the reset voltage RSB is applied to the capacitor C, and the accumulated charge is returned to the state before the start of integration.

トランジスタT5は、ソースフォロワ増幅回路を構成するものであり、前述した出力VOUTに対する電流増幅を行うことで、出力インピーダンスを下げる働きをする。   The transistor T5 constitutes a source follower amplifier circuit, and functions to lower the output impedance by performing current amplification on the output VOUT described above.

トランジスタT6は、信号読み出し用のトランジスタであり、ゲートに印加される電圧φVに応じてオン、オフされるスイッチとして動作する。トランジスタT6のソースは、出力信号線306に接続されており、トランジスタT6がオンされると、トランジスタT5で電流増幅されて低インピーダンス化された光電変換出力VPを、出力信号線306へ導出する。   The transistor T6 is a signal reading transistor, and operates as a switch that is turned on and off in accordance with the voltage φV applied to the gate. The source of the transistor T6 is connected to the output signal line 306. When the transistor T6 is turned on, the photoelectric conversion output VP that has been subjected to current amplification by the transistor T5 and reduced in impedance is led to the output signal line 306.

続いて、図8に示した画素162aを用いた撮像素子162の光電変換特性と、それに基づいたブラケット撮像時の露出制御及びダイナミックレンジ制御の再設定方法について詳述する。図9は、露出を一定にしてダイナミックレンジのみを制御する場合の撮像素子162の画素162aの光電変換特性の変化を示す模式図、図10は、ダイナミックレンジを一定にして露出のみを制御する場合の撮像素子162の画素162aの光電変換特性の変化を示す模式図、図11は、ダイナミックレンジと露出の両方を制御する場合の撮像素子162の画素162aの光電変換特性の変化を示す模式図である。図9乃至図11は、横軸が被写体輝度Bの対数座標(被写体輝度の対数値)、縦軸が光電変換出力VPである。   Next, the photoelectric conversion characteristics of the image sensor 162 using the pixel 162a shown in FIG. 8, and the resetting method of exposure control and dynamic range control based on the bracket imaging will be described in detail. FIG. 9 is a schematic diagram showing a change in photoelectric conversion characteristics of the pixel 162a of the image sensor 162 when only the dynamic range is controlled with constant exposure, and FIG. 10 is a case where only the exposure is controlled with constant dynamic range. FIG. 11 is a schematic diagram showing a change in photoelectric conversion characteristics of the pixel 162a of the image sensor 162 when controlling both the dynamic range and exposure. is there. 9 to 11, the horizontal axis represents the logarithmic coordinates of the subject luminance B (logarithm value of the subject luminance), and the vertical axis represents the photoelectric conversion output VP.

まず、露出を一定にしてダイナミックレンジのみを制御するブラケットAモードの撮像(図4のフローチャートに相当)について、図9を用いて説明する。ここでは、説明を簡単にするために、ブラケット撮像を、適正ダイナミックレンジ1コマに対して、ダイナミックレンジが広い側と狭い側を1コマずつの計3コマを撮像するとして説明する。   First, the bracket A mode imaging (corresponding to the flowchart of FIG. 4) in which exposure is constant and only the dynamic range is controlled will be described with reference to FIG. Here, in order to simplify the description, the bracket imaging will be described assuming that a total of three frames are captured, one for each of the wide dynamic range and the narrow side with respect to one frame of the appropriate dynamic range.

光電変換特性402は、図4のステップS312の測光動作の結果から、例えば前述の特願2004−159760号に記載の方法によって決定される適正なダイナミックレンジを示す光電変換特性である。光電変換特性402は変曲点412(このときの光電変換出力はVth42)を境として線形特性領域(被写体輝度の暗い側)と対数特性領域(同、明るい側)とに分かれている。   The photoelectric conversion characteristic 402 is a photoelectric conversion characteristic indicating an appropriate dynamic range determined by, for example, the method described in Japanese Patent Application No. 2004-159760 described above from the result of the photometric operation in step S312 of FIG. The photoelectric conversion characteristic 402 is divided into a linear characteristic area (the dark side of the subject brightness) and a logarithmic characteristic area (the bright side) at the inflection point 412 (the photoelectric conversion output at this time is Vth42).

この光電変換特性402に対して、ブラケットAモードの撮像時のダイナミックレンジずらし量として設定されている、既定値分だけダイナミックレンジをずらせるために必要な図8のトランジスタT2のソース電位φVPSの制御の再設定値が演算される。この時、露出、すなわち絞り値とシャッタ速度は、光電変換特性402と同じに保たれる。光電変換特性401がダイナミックレンジの狭い側、光電変換特性403がダイナミックレンジの広い側の特性で、それぞれ、適正ダイナミックレンジの光電変換特性402に対して、変曲点の光電変換出力が、それぞれVth41とVth43にシフトされており、それによって、それぞれ、ダイナミックレンジがDR42より狭いDR41、および広いDR43に変更されている。   Control of the source potential φVPS of the transistor T2 in FIG. 8 which is set as a dynamic range shift amount at the time of imaging in the bracket A mode with respect to the photoelectric conversion characteristic 402 and is necessary for shifting the dynamic range by a predetermined value. The reset value of is calculated. At this time, the exposure, that is, the aperture value and the shutter speed are kept the same as the photoelectric conversion characteristic 402. The photoelectric conversion characteristic 401 is a characteristic with a narrow dynamic range, the photoelectric conversion characteristic 403 is a characteristic with a wide dynamic range, and the photoelectric conversion output at an inflection point is Vth41 with respect to the photoelectric conversion characteristic 402 with an appropriate dynamic range. Are shifted to DR41 narrower than DR42 and DR43 wider than DR42, respectively.

これによって、同一の被写体で、露出を一定にしたままでも、ダイナミックレンジを変化させることで、見た目の異なるブラケット撮像画像を得ることができる。   As a result, it is possible to obtain a bracket-captured image with a different appearance by changing the dynamic range even when the exposure is constant for the same subject.

実際のブラケット撮像においては、ステップS312の測光動作の結果に基づいて、まずステップS314で、光電変換特性401のダイナミックレンジDR41となるようなトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値が設定され、ステップS322でその制御値を用いて撮像が行われる。次にステップS341で、光電変換特性402のダイナミックレンジDR42となるようなトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値が再設定され、ステップS322で撮像が行われる。次にステップS341で、光電変換特性403のダイナミックレンジDR43となるようなトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値が再設定され、ステップS322で撮像が行われる。以上で既定の3コマの撮像が終了したので、ステップS331でループから抜けてサブルーチンを終了する。   In actual bracket imaging, based on the result of the photometric operation in step S312, first, in step S314, a control value of the source potential φVPS of the transistor T2 that sets the dynamic range DR41 of the photoelectric conversion characteristic 401 is set, and step S322 is performed. Then, imaging is performed using the control value. Next, in step S341, the control value of the source potential φVPS of the transistor T2 that sets the dynamic range DR42 of the photoelectric conversion characteristic 402 is reset, and imaging is performed in step S322. Next, in step S341, the control value of the source potential φVPS of the transistor T2 that sets the dynamic range DR43 of the photoelectric conversion characteristics 403 is reset, and imaging is performed in step S322. Since the predetermined three frames have been imaged, the process exits the loop and ends the subroutine in step S331.

次に、ダイナミックレンジを一定にして露出のみを制御するブラケットBモードの撮像(図5のフローチャートに相当)について、図10を用いて説明する。ここでは、説明を簡単にするために、ブラケット撮像を、適正露出1コマに対して、露出オーバー側とアンダー側を1コマずつの計3コマを撮像するとして説明する。   Next, bracket B mode imaging (corresponding to the flowchart of FIG. 5) in which only the exposure is controlled with a constant dynamic range will be described with reference to FIG. Here, in order to simplify the description, the bracket imaging will be described assuming that a total of three frames are imaged, one for each of the overexposed side and the underexposed side, with respect to one properly exposed frame.

光電変換特性502は、図5のステップS312の測光動作によって得られた適正露出での光電変換特性である。光電変換特性502は変曲点512(このときの光電変換出力値はVth52)を境として線形特性領域(被写体輝度の暗い側)と対数特性領域(同、明るい側)とに分かれている。   The photoelectric conversion characteristic 502 is a photoelectric conversion characteristic with appropriate exposure obtained by the photometric operation in step S312 of FIG. The photoelectric conversion characteristic 502 is divided into a linear characteristic area (the dark side of the subject brightness) and a logarithmic characteristic area (the same bright side) with an inflection point 512 (the photoelectric conversion output value at this time is Vth52) as a boundary.

この光電変換特性502に対して、ブラケットBモードの撮像時の露出ずらし量として設定されている既定の露出オーバー量および露出アンダー量だけ露出をずらせるために必要な絞り値とシャッタ速度が演算される。この時、図8のトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値をVth52のままにすると、線形特性領域のカーブの傾きのみが変化して、線形特性領域と対数特性領域の切り替わり点および対数特性領域が図10の水平方向に平行移動するので、ダイナミックレンジが変化してしまうので、ダイナミックレンジDR51を一定にするために、演算された絞り値とシャッタ速度に合わせて図8のトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値も再設定される。光電変換特性501が露出オーバー側、光電変換特性503が露出アンダー側の特性であり、変曲点はVth52からそれぞれVth51およびVth53に変更されている。   For this photoelectric conversion characteristic 502, an aperture value and a shutter speed necessary to shift the exposure by a predetermined overexposure amount and underexposure amount set as an exposure shift amount at the time of imaging in the bracket B mode are calculated. The At this time, if the control value of the source potential φVPS of the transistor T2 in FIG. 8 is kept at Vth52, only the slope of the curve of the linear characteristic region changes, and the switching point between the linear characteristic region and the logarithmic characteristic region and the logarithmic characteristic region are changed. Since the dynamic range changes due to the parallel movement in the horizontal direction of FIG. 10, in order to make the dynamic range DR51 constant, the source potential φVPS of the transistor T2 of FIG. 8 is matched with the calculated aperture value and shutter speed. The control value is also reset. The photoelectric conversion characteristics 501 are overexposed and the photoelectric conversion characteristics 503 are underexposed, and the inflection points are changed from Vth52 to Vth51 and Vth53, respectively.

これによって、ダイナミックレンジを一定にすることで、露出を変化させても撮像可能な被写体輝度範囲が変わらない、すなわち高輝度側で白つぶれしない撮像が可能となる。   Thus, by making the dynamic range constant, the subject luminance range that can be imaged does not change even when the exposure is changed, that is, imaging that is not crushed on the high luminance side is possible.

実際のブラケット撮像においては、ステップS312の測光動作の結果に基づいて、まずステップS313で、光電変換特性501に相当する絞り値とシャッタ速度が設定され、ステップS314で、ダイナミックレンジがDR51となるようにトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値が設定され、ステップS422で撮像が行われる。次にステップS441で、光電変換特性502に相当する絞り値とシャッタ速度が再設定され、ステップS442で、ダイナミックレンジがDR51に一定にされるようにトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値が再設定され、ステップS422で撮像が行われる。次にステップS441で、光電変換特性503に相当する絞り値とシャッタ速度が再設定され、ステップS442で、ダイナミックレンジがDR51に一定にされるようにトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値が再設定され、ステップS422で撮像が行われる。以上で既定の3コマの撮像が終了したので、ステップS331でループから抜けてサブルーチンを終了する。   In actual bracket imaging, based on the result of the photometric operation in step S312, first, in step S313, an aperture value and shutter speed corresponding to the photoelectric conversion characteristics 501 are set, and in step S314, the dynamic range becomes DR51. Is set to the control value of the source potential φVPS of the transistor T2, and imaging is performed in step S422. Next, in step S441, the aperture value and shutter speed corresponding to the photoelectric conversion characteristic 502 are reset, and in step S442, the control value of the source potential φVPS of the transistor T2 is reset so that the dynamic range is kept constant at DR51. In step S422, imaging is performed. Next, in step S441, the aperture value and shutter speed corresponding to the photoelectric conversion characteristics 503 are reset, and in step S442, the control value of the source potential φVPS of the transistor T2 is reset so that the dynamic range is kept constant at DR51. In step S422, imaging is performed. Since the predetermined three frames have been imaged, the process exits the loop and ends the subroutine in step S331.

最後に、ダイナミックレンジも露出も制御するブラケットCモードの撮像(図6のフローチャートに相当)について、図11を用いて説明する。ここでは、説明を簡単にするために、ブラケット撮像を、適正の1コマに対して、露出がオーバーでダイナミックレンジの狭い1コマと露出がアンダーでダイナミックレンジが広い1コマの計3コマを撮像するとして説明する。   Finally, bracket C mode imaging (corresponding to the flowchart of FIG. 6) for controlling both the dynamic range and exposure will be described with reference to FIG. Here, for the sake of simplicity, bracket imaging is performed for a total of 3 frames, one frame with overexposure and a narrow dynamic range and one frame with underexposure and a wide dynamic range for an appropriate frame. It will be described as being.

光電変換特性602は、図6のステップS312の測光動作によって得られた適正露出での光電変換特性である。光電変換特性602は変曲点612(このときの光電変換出力値はVth62)を境として線形特性領域(被写体輝度の暗い側)と対数特性領域(同、明るい側)とに分かれている。   The photoelectric conversion characteristic 602 is a photoelectric conversion characteristic with appropriate exposure obtained by the photometric operation in step S312 of FIG. The photoelectric conversion characteristic 602 is divided into a linear characteristic region (the dark side of the subject luminance) and a logarithmic characteristic region (the same, the bright side) with the inflection point 612 (the photoelectric conversion output value at this time is Vth62) as a boundary.

この光電変換特性602に対して、ブラケットCモードの撮像時の露出ずらし量として設定されている既定の露出オーバー量および露出アンダー量だけ露出をずらせるために必要な絞り値とシャッタ速度が演算される。さらに、演算された絞り値とシャッタ速度に合わせて、ダイナミックレンジをDR62からD61あるいはD63に再設定するための図8のトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値も再設定される。光電変換特性601が露出オーバー側、光電変換特性603が露出アンダー側の特性であり、変曲点はVth62からそれぞれVth61およびVth63に変更されている。   For this photoelectric conversion characteristic 602, an aperture value and a shutter speed necessary to shift the exposure by a predetermined overexposure amount and underexposure amount set as an exposure shift amount at the time of imaging in the bracket C mode are calculated. The Further, the control value of the source potential φVPS of the transistor T2 in FIG. 8 for resetting the dynamic range from DR62 to D61 or D63 is reset according to the calculated aperture value and shutter speed. The photoelectric conversion characteristics 601 are overexposed and the photoelectric conversion characteristics 603 are underexposed, and the inflection points are changed from Vth62 to Vth61 and Vth63, respectively.

これによって、線形特性領域と対数特性領域とからなる光電変換特性を有する撮像素子を用いた撮像装置においても、通常の銀塩フィルムカメラや通常のデジタルカメラでのブラケット撮像の画像に近いブラケット撮像画像が得られる。   As a result, even in an imaging device using an imaging device having a photoelectric conversion characteristic composed of a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region, a bracket captured image that is close to a bracketed image captured by a normal silver salt film camera or a normal digital camera Is obtained.

実際のブラケット撮像においては、ステップS312の測光動作の結果に基づいて、まずステップS313で、光電変換特性601に相当する絞り値とシャッタ速度が設定され、ステップS314で、ダイナミックレンジがDR61となるようにトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値が設定され、ステップS522で撮像が行われる。次にステップS541で、光電変換特性602に相当する絞り値とシャッタ速度が再設定され、ステップS542で、ダイナミックレンジがDR62に変更されるようにトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値が再設定され、ステップS522で撮像が行われる。次にステップS541で、光電変換特性603に相当する絞り値とシャッタ速度が再設定され、ステップS542で、ダイナミックレンジがDR63に変更されるようにトランジスタT2のソース電位φVPSの制御値が再設定され、ステップS522で撮像が行われる。以上で既定の3コマの撮像が終了したので、ステップS331でループから抜けてサブルーチンを終了する。   In actual bracket imaging, based on the result of the photometric operation in step S312, first, in step S313, an aperture value and a shutter speed corresponding to the photoelectric conversion characteristic 601 are set, and in step S314, the dynamic range becomes DR61. Is set to the control value of the source potential φVPS of the transistor T2, and imaging is performed in step S522. Next, in step S541, the aperture value and shutter speed corresponding to the photoelectric conversion characteristic 602 are reset, and in step S542, the control value of the source potential φVPS of the transistor T2 is reset so that the dynamic range is changed to DR62. In step S522, imaging is performed. Next, in step S541, the aperture value and shutter speed corresponding to the photoelectric conversion characteristic 603 are reset, and in step S542, the control value of the source potential φVPS of the transistor T2 is reset so that the dynamic range is changed to DR63. In step S522, imaging is performed. Since the predetermined three frames have been imaged, the process exits the loop and ends the subroutine in step S331.

次に、本発明における、線形特性領域と対数特性領域とからなる光電変換特性を有する撮像素子162の第2の例について、図12を用いて説明する。図12は、撮像素子162を構成する、線形特性領域と対数特性領域とからなる光電変換特性を有する画素162aの回路の第2の例を示す回路図である。   Next, a second example of the image sensor 162 having photoelectric conversion characteristics including a linear characteristic area and a logarithmic characteristic area in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a second example of a circuit of a pixel 162a that constitutes the imaging element 162 and has a photoelectric conversion characteristic including a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region.

画素162aは、埋め込み型フォトダイオードPD10、NチャンネルMOSFETとしてのトランジスタT11〜T14から構成されている。トランジスタT1のドレインとT2のソースの接続部は、フローティングディフュージョンFDで構成されている。φRSB、φRST、φTX、φVは、各トランジスタに対する信号(電圧)を示し、VDDは電源、GNDは接地を示している。   The pixel 162a includes a buried photodiode PD10 and transistors T11 to T14 as N-channel MOSFETs. A connection portion between the drain of the transistor T1 and the source of T2 is formed of a floating diffusion FD. φRSB, φRST, φTX, and φV indicate signals (voltages) for the respective transistors, VDD indicates a power supply, and GND indicates ground.

埋め込み型フォトダイオードPD10は光電変換部であり、被写体からの入射光量に応じた光電流IPDを発生する。埋め込み型フォトダイオードは、光電変換された光電流を直接取り出せないため、転送ゲートとフローティングディフュージョンと呼ばれる取り出し部を介して出力する。   The embedded photodiode PD10 is a photoelectric conversion unit, and generates a photocurrent IPD corresponding to the amount of incident light from the subject. Since the embedded photodiode cannot directly extract the photoelectrically converted photocurrent, it outputs it through a transfer gate and an extraction portion called a floating diffusion.

トランジスタT11は転送ゲートと呼ばれ、埋め込み型フォトダイオードPD10によって光電変換された光電荷をフローティングディフュージョンFDに転送するための素子であり、通常はオン状態とされており、トランジスタT12とフォトダイオードPD10間に光電流IPDが流れるようになっている。   The transistor T11 is called a transfer gate, and is an element for transferring the photoelectric charge photoelectrically converted by the embedded photodiode PD10 to the floating diffusion FD. The transistor T11 is normally turned on, and is between the transistor T12 and the photodiode PD10. The photocurrent IPD flows through the first electrode.

トランジスタT12は、リセットゲートと呼ばれ、埋め込み型フォトダイオードPD10およびフローティングディフュージョンFDを高電位にリセットする働きと、MOSFETにおけるサブスレッショルド特性(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特性)を利用して、同トランジスタのソースに、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働きをする。   The transistor T12 is called a reset gate, and resets the buried photodiode PD10 and the floating diffusion FD to a high potential, and a subthreshold characteristic in the MOSFET (a small current called a subthreshold current is generated when the gate voltage is equal to or lower than a threshold value). Using the flow characteristic), the source of the transistor functions to generate a voltage that is linearly or logarithmically converted with respect to the photocurrent IPD.

具体的には、撮像される被写体が暗い場合、すなわち、フォトダイオードPD10に入射される入射光量が少ない場合には、リセット動作によりトランジスタT12のゲート電位が同トランジスタのソース電位より低くなっているために、トランジスタT12が所謂カットオフ状態であり、トランジスタT12にサブスレッショルド電流が流れず、埋め込み型フォトダイオードPD10で発生する光電流IPDが、高電位にリセットされた埋め込み型フォトダイオードPD10の寄生容量CPD10を放電することで光電流IPDが積分され、積分電荷量に応じた電圧VFDがフローティングデフュージョンFDに発生する。これが線形特性領域における動作である。   Specifically, when the subject to be imaged is dark, that is, when the amount of incident light incident on the photodiode PD10 is small, the reset operation causes the gate potential of the transistor T12 to be lower than the source potential of the transistor. In addition, the transistor T12 is in a so-called cut-off state, the subthreshold current does not flow through the transistor T12, and the photocurrent IPD generated in the embedded photodiode PD10 is reset to a high potential, and the parasitic capacitance CPD10 of the embedded photodiode PD10 is reset. , The photocurrent IPD is integrated, and a voltage VFD corresponding to the integrated charge amount is generated in the floating diffusion FD. This is the operation in the linear characteristic region.

一方、撮像される被写体が明るく、フォトダイオードPD10に入射される入射光量が多い場合には、トランジスタT12のゲート電位が同トランジスタのソース電位以上となり、トランジスタT12がサブスレッショルド領域で動作するためにサブスレッショルド電流が流れ、光電流IPDを自然対数的に変換した電圧VFDがフローティングディフュージョンFDに発生する。これが対数特性領域における動作である。本第2の例では、図8に示した第1の例のように積分用キャパシタCを持っていないため、対数特性領域での出力VFDは、光電流IPDの積分値を対数変換したものではなく、その瞬間での光電流IPDの対数変換値となる。   On the other hand, when the subject to be imaged is bright and the amount of incident light incident on the photodiode PD10 is large, the gate potential of the transistor T12 becomes equal to or higher than the source potential of the transistor, and the transistor T12 operates in the subthreshold region. A threshold current flows, and a voltage VFD obtained by natural logarithm conversion of the photocurrent IPD is generated in the floating diffusion FD. This is the operation in the logarithmic characteristic region. Since the second example does not have the integrating capacitor C as in the first example shown in FIG. 8, the output VFD in the logarithmic characteristic region is not obtained by logarithmically converting the integral value of the photocurrent IPD. It is not a logarithmic conversion value of the photocurrent IPD at that moment.

上述したように、画素162aの動作が線形特性となるか対数特性となるかは、トランジスタT12のゲート電位とソース電位の高低の関係によって決まる。従って、ゲート電位φRSTを適切に制御することで線形特性と対数特性の切り替わる点(変曲点)を制御することができる。   As described above, whether the operation of the pixel 162a has a linear characteristic or a logarithmic characteristic depends on the relationship between the gate potential and the source potential of the transistor T12. Therefore, the point (inflection point) at which the linear characteristic and the logarithmic characteristic are switched can be controlled by appropriately controlling the gate potential φRST.

トランジスタT13は、ソースフォロワ増幅回路を構成するものであり、前述した出力VFDに対する電流増幅を行うことで、出力インピーダンスを下げる働きをする。   The transistor T13 constitutes a source follower amplifier circuit, and functions to lower the output impedance by performing current amplification on the output VFD described above.

トランジスタT14は、信号読み出し用のトランジスタであり、ゲートに印加される電圧φVに応じてオン、オフされるスイッチとして動作する。トランジスタT14のソースは、出力信号線306に接続されており、トランジスタT14がオンされると、トランジスタT13で電流増幅されて低インピーダンス化された光電変換出力VPを、出力信号線306へ導出する。   The transistor T14 is a signal reading transistor, and operates as a switch that is turned on and off in accordance with the voltage φV applied to the gate. The source of the transistor T14 is connected to the output signal line 306. When the transistor T14 is turned on, the photoelectric conversion output VP that has been amplified by the transistor T13 and reduced in impedance is led to the output signal line 306.

本第2の例の画素回路を用いてブラケット撮像を行う場合は、図4から図6に示したフローチャートのφVPSをφRSTと読み替えればよい。ただし、図5のフローチャートに示した制御を行う場合は、ステップS314でφRSTを設定すれば、上述のように、対数特性領域では、光電変換出力は、撮像の瞬間の光電流IPDの対数変換値となるため、ステップS441で露出(絞り値とシャッタ速度)を変更することで、ステップS442でのφRSTの変更を行わなくてもVthが自動的に変化してダイナミックレンジを一定に保つので、図10に示した光電変換特性を得ることができる。   When bracket imaging is performed using the pixel circuit of the second example, φVPS in the flowcharts shown in FIGS. 4 to 6 may be read as φRST. However, when the control shown in the flowchart of FIG. 5 is performed, if φRST is set in step S314, as described above, in the logarithmic characteristic region, the photoelectric conversion output is the logarithmic conversion value of the photocurrent IPD at the moment of imaging. Therefore, by changing the exposure (aperture value and shutter speed) in step S441, Vth automatically changes without changing φRST in step S442, and the dynamic range is kept constant. 10 can be obtained.

また、その他に、特許文献4に示した、露光量の異なる複数の画面から適正レベルの画面部分を選択して合成することにより、個々の画面よりも広いダイナミックレンジの画像を合成する撮像素子や、特許文献5に示した撮像素子の光電変換信号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部を持ち、電荷電圧変換部は異なる電圧依存性を有する複数の容量からなり、ダイナミックレンジが可変である撮像素子等の対数変換型以外の広ダイナミックレンジ撮像素子を用いた撮像装置に対しても、本発明は適用可能である。   In addition, as shown in Patent Document 4, an image sensor that synthesizes an image having a wider dynamic range than individual screens by selecting and synthesizing a screen portion of an appropriate level from a plurality of screens having different exposure amounts. The image sensor shown in Patent Document 5 has a charge-voltage conversion unit that converts photoelectric conversion signal charges into signal voltages, and the charge-voltage conversion unit is composed of a plurality of capacitors having different voltage dependencies and has a variable dynamic range. The present invention can also be applied to an imaging apparatus using a wide dynamic range imaging element other than a logarithmic conversion type such as an imaging element.

以上に述べたように、本発明によれば、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いたブラケット撮像に際して、露出とダイナミックレンジを各々独立して制御することで、適正な露出とダイナミックレンジを両立させた複数のブラケット撮像モードを備えた撮像装置および撮像方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, when bracket imaging using an image sensor having a plurality of different photoelectric conversion characteristics, exposure and dynamic range are controlled independently, so that appropriate exposure and dynamic range can be controlled. It is possible to provide an image pickup apparatus and an image pickup method having a plurality of bracket image pickup modes in which both are compatible.

尚、本発明に係る撮像装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。   The detailed configuration and detailed operation of each component constituting the imaging apparatus according to the present invention can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの外観模式図である。1 is a schematic external view of a digital camera that is an example of an imaging apparatus according to the present invention. 図1に示したデジタルカメラの回路の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the circuit of the digital camera shown in FIG. 本発明におけるブラケット撮像の動作の流れを示すフローチャートのメインルーチンである。It is the main routine of the flowchart which shows the flow of operation | movement of bracket imaging in this invention. 本発明におけるブラケット撮像の動作の流れを示すフローチャートのサブルーチン(1/3)である。It is a subroutine (1/3) of the flowchart which shows the flow of operation | movement of the bracket imaging in this invention. 本発明におけるブラケット撮像の動作の流れを示すフローチャートのサブルーチン(2/3)である。It is a subroutine (2/3) of the flowchart which shows the flow of operation | movement of bracket imaging in this invention. 本発明におけるブラケット撮像の動作の流れを示すフローチャートのサブルーチン(3/3)である。It is a subroutine (3/3) of the flowchart which shows the flow of operation | movement of the bracket imaging in this invention. 本発明に係る撮像装置に用いられる撮像素子の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the image pick-up element used for the imaging device which concerns on this invention. 線形特性領域と対数特性領域とからなる光電変換特性を有する画素回路の第1の例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a first example of a pixel circuit having a photoelectric conversion characteristic including a linear characteristic region and a logarithmic characteristic region. 図4に示した制御フローによる撮像素子の画素の光電変換特性の変化を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating changes in photoelectric conversion characteristics of pixels of the image sensor according to the control flow illustrated in FIG. 4. 図5に示した制御フローによる撮像素子の画素の光電変換特性の変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the change of the photoelectric conversion characteristic of the pixel of an image pick-up element by the control flow shown in FIG. 図6に示した制御フローによる撮像素子の画素の光電変換特性の変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the change of the photoelectric conversion characteristic of the pixel of an image pick-up element by the control flow shown in FIG. 線形特性領域と対数特性領域とからなる光電変換特性を有する画素回路の第2の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd example of the pixel circuit which has the photoelectric conversion characteristic which consists of a linear characteristic area | region and a logarithmic characteristic area | region.

符号の説明Explanation of symbols

1 デジタルカメラ
10 ボディ
20 交換レンズ
101 レリーズボタン
101a AF/AEスイッチ
101b レリーズスイッチ
102 フラッシュ
111 電源スイッチ
112 モード設定ダイアル
115 ジョグダイアル
121 ファインダ
121a ファインダ接眼レンズ
121b 測光モジュール
131 画像表示部
132 インファインダ表示部
141 レフレックスミラー
142 サブミラー
143 ミラー駆動部
144 AFモジュール
145 シャッタ
146 シャッタ駆動部
147 フラッシュ制御部
150 カメラ制御部
151 CPU(中央処理装置)
152 ワークメモリ
153 記憶部
161 撮像制御部
162 撮像素子
163 アンプ
164 アナログ/デジタル(A/D)変換器
165 画像処理部
171 マウント(ボディ側)
172 BL交信部(ボディ側)
181 画像メモリ
182 メモリカード
211 レンズ
221 絞り
222 絞り制御部
231 レンズ情報記憶部
241 レンズ制御部
251 レンズインターフェース
271 マウント(レンズ側)
272 BL交信部(レンズ側)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Digital camera 10 Body 20 Interchangeable lens 101 Release button 101a AF / AE switch 101b Release switch 102 Flash 111 Power switch 112 Mode setting dial 115 Jog dial 121 Viewfinder 121a Viewfinder eyepiece 121b Photometric module 131 Image display section 132 Infinder display section 141 Release Flex mirror 142 Sub mirror 143 Mirror drive unit 144 AF module 145 Shutter 146 Shutter drive unit 147 Flash control unit 150 Camera control unit 151 CPU (central processing unit)
152 Work Memory 153 Storage Unit 161 Imaging Control Unit 162 Imaging Device 163 Amplifier 164 Analog / Digital (A / D) Converter 165 Image Processing Unit 171 Mount (Body Side)
172 BL communication part (Body side)
181 Image memory 182 Memory card 211 Lens 221 Aperture 222 Aperture control unit 231 Lens information storage unit 241 Lens control unit 251 Lens interface 271 Mount (lens side)
272 BL communication part (lens side)

Claims (7)

複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を備えた撮像装置において、
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を行う露出制御部と、
前記撮像素子のダイナミックレンジを制御するダイナミックレンジ制御部と、
ブラケット撮像モードを設定するモード設定手段と、
前記モード設定手段によりブラケット撮像モードが設定されたときに、
撮像毎に、前記露出制御部に露出を制御させ、前記ダイナミックレンジ制御部にダイナミックレンジを制御させながら、前記撮像素子による複数枚の撮像を行う撮像制御部とを有することを特徴とする撮像装置。
In an imaging apparatus including an imaging element having a plurality of different photoelectric conversion characteristics,
An exposure control unit that performs exposure control when imaging the subject based on the luminance information of the subject;
A dynamic range control unit for controlling the dynamic range of the image sensor;
Mode setting means for setting the bracket imaging mode;
When the bracket imaging mode is set by the mode setting means,
An image pickup apparatus comprising: an image pickup control unit configured to pick up a plurality of images by the image pickup device while causing the exposure control unit to control exposure for each image pickup and causing the dynamic range control unit to control a dynamic range. .
前記露出制御部は露出を一定に制御し、
前記ダイナミックレンジ制御部はダイナミックレンジを複数の異なる値に制御し、
前記撮像制御部は、該複数の異なるダイナミックレンジ毎に撮像を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The exposure control unit controls exposure to be constant,
The dynamic range control unit controls the dynamic range to a plurality of different values,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging control unit performs imaging for each of the plurality of different dynamic ranges.
前記露出制御部は露出を複数の異なる値に制御し、
前記ダイナミックレンジ制御部はダイナミックレンジを一定に制御し、
前記撮像制御部は、該複数の異なる露出毎に撮像を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The exposure control unit controls the exposure to a plurality of different values;
The dynamic range control unit controls the dynamic range to be constant,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging control unit performs imaging for each of the plurality of different exposures.
前記露出制御部は露出を複数の異なる値に制御し、
前記ダイナミックレンジ制御部はダイナミックレンジを複数の異なる値に制御し、
前記撮像制御部は、該複数の異なる露出とダイナミックレンジの組毎に撮像を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The exposure control unit controls the exposure to a plurality of different values;
The dynamic range control unit controls the dynamic range to a plurality of different values,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging control unit performs imaging for each set of the plurality of different exposures and dynamic ranges.
前記撮像素子は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、前記入射光量に対して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、前記入射光量に対して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からなる光電変換特性を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。 The image sensor generates an electrical signal corresponding to the amount of incident light, linearly converts the electrical signal with respect to the amount of incident light, and outputs the linear characteristic region. 5. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device has a photoelectric conversion characteristic including a logarithmic characteristic region that is logarithmically converted and output. 前記撮像素子は、露光量の異なる複数の画面から適正レベルの画面部分を選択して合成することにより、個々の画面よりも広いダイナミックレンジの画像を合成するものであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。 The image pickup device synthesizes an image having a wider dynamic range than individual screens by selecting and synthesizing a screen portion of an appropriate level from a plurality of screens having different exposure amounts. The imaging apparatus according to any one of 1 to 4. 前記撮像素子は、前記撮像素子の光電変換信号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部を持ち、前記電荷電圧変換部は異なる電圧依存性を有する複数の容量からなり、ダイナミックレンジが可変であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。 The image sensor has a charge-voltage converter that converts a photoelectric conversion signal charge of the image sensor into a signal voltage. The charge-voltage converter includes a plurality of capacitors having different voltage dependencies, and has a variable dynamic range. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.
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