JP2007060493A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いる撮像装置において、撮像装置の撮像特性を規定する制御パラメータの設定変更が簡単に行え、制御パラメータの設定変更による撮像装置の撮像特性の変更が、本撮像に反映できる撮像装置を提供すること。
【解決手段】 複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いる撮像装置において、撮像された画像のライブビュー表示時に、ユーザが、撮像装置の撮像特性を規定する制御パラメータ（変曲点、飽和点、Ｄレンジ等）を設定可能となし、ユーザが設定した制御パラメータによる撮像装置の撮像特性の変更がライブビュー画像に反映されることで、本撮像時の画像の仕上がり具合を、事前に正確に把握できる撮像装置を提供することができる。
【選択図】 図６

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用いて撮像された画像のライブビュー表示時に、ユーザが、撮像装置の撮像特性を規定する制御パラメータを設定可能な撮像装置に関する。

従来、デジタルカメラ等の撮像装置において、画像モニタ上での画像の見やすさを改善するために、撮像された画像のプレビュー表示時に、露出制御や階調特性制御を施す方法が提案されてきた。

例えば、プレビュー画像撮影時に、露出設定値（絞り値、シャッタ速度）、画素補間手段および階調特性の少なくとも１つを可変にして既定値だけ変更することで、画像モニタ上での画像の見やすさを改善し、画像モニタ上でのピント確認等を容易にする方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

一方、本件出願人により、入射光量に応じて電気信号が対数的に変換されて出力され、広ダイナミックレンジ撮像が可能な対数変換型撮像素子において、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）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特性状態と、対数的に変換されて出力される対数特性状態とを自動的に切り替えることが可能な対数変換型撮像素子（以下、リニアログセンサと言う。例えば、特許文献２参照）や、リニアログセンサで、線形特性状態から対数特性状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、ＦＥＴのリセット時間を調整することで、ＦＥＴのポテンシャル状態を調整可能とした撮像装置（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
特開平１１−１７９９５号公報 特開２００２−７７７３３号公報 特開２００２−３００４７６号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、画像モニタ上での画像の見やすさを改善し、画像モニタ上でのピント確認等を容易にすることには有効であっても、露出設定値の変更はあくまでもプレビュー画像に対してだけ行われるもので、プレビュー画面上で記録のための撮像（以下、本撮像という）の結果を正確に把握できるものではなく、また、露出設定値の変更が本撮像に反映されるものでもない。

また、特許文献２や３に提案されたリニアログセンサに代表される、複数の異なる光電変換特性を有し、異なる光電変換特性の切り替わり点（以下、変曲点と言う）を設定可能な撮像素子を用いて撮像を行う場合、広ダイナミックレンジの撮像が可能な反面、広い輝度範囲の情報が１枚の画像に写し込まれているために、撮影者が自らの望む画像を得るには撮像素子の光電変換特性をどのように設定する必要があるかを把握しづらい、という問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いる撮像装置において、撮像装置の撮像特性を規定する制御パラメータ（変曲点、光電変換特性が飽和する点（以下、飽和点と言う）、画像のダイナミックレンジ範囲（以下、Ｄレンジと言う）等）の設定変更が簡単に行え、制御パラメータの設定変更による撮像装置の撮像特性の変更が、本撮像に反映できる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

（１） 複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像画面内を測光して測光信号を出力する測光手段とを備えた撮像装置において、
ユーザが前記撮像装置の撮像特性を規定する制御パラメータを設定するために用いられ、当該設定が行われた場合に、設定された制御パラメータを出力する制御パラメータ設定手段と、
前記測光信号と、前記制御パラメータとを基に、前記撮像素子の撮像パラメータを算出する撮像パラメータ算出手段と、
前記撮像パラメータに基づいて前記撮像素子を制御する撮像制御手段と、
前記撮像制御手段によって、前記撮像パラメータに基づいて制御された撮像素子により撮像された画像をライブビュー表示する表示手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。

（２） 前記制御パラメータは、前記複数の異なる光電変換特性の切り替わり点であることを特徴とする（１）に記載の撮像装置。

（３） 前記制御パラメータは、前記撮像素子により撮像される画像のダイナミックレンジ範囲であることを特徴とする（１）に記載の撮像装置。

（４） 前記ライブビュー表示時に、同時に、前記複数の異なる光電変換特性の切り替わり点、もしくは光電変換特性を表示するための特性表示手段を備えたことを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１項に記載の撮像装置。

（５） 前記ライブビュー表示時に、同時に、撮像された画像の輝度分布のヒストグラムを表示するためのヒストグラム表示手段を備えたことを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１項に記載の撮像装置。

（６） 前記ライブビュー表示時に、同時に、前記複数の異なる光電変換特性の各特性の内、少なくとも１つの光電変換特性で撮像された領域を表示するための特性領域表示手段を備えたことを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１項に記載の撮像装置。

（７） 前記制御パラメータ設定手段によって設定された制御パラメータを用いて、記録のための撮像を行うことを特徴とする（１）乃至（６）の何れか１項に記載の撮像装置。

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る撮像装置において、撮像された画像のライブビュー表示時に、ユーザが、撮像装置の撮像特性を規定する制御パラメータ（変曲点、飽和点、Ｄレンジ等）を設定可能となし、ユーザが設定した制御パラメータによる撮像装置の撮像特性の変更がライブビュー画像に反映されることで、本撮像時の画像の仕上がり具合を、事前に正確に把握できる撮像装置を提供することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

まず、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。図１は、本発明における撮像装置の実施の形態として機能するデジタルカメラ１の模式図であり、図１（ａ）はデジタルカメラ１の背面外観模式図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’部縦断面模式図である。ここに、Ａ−Ａ’断面は、レンズ２１１の光軸２００を含む縦断面である。

まず、図１（ａ）で、デジタルカメラ１の上面には、レリーズボタン１０１が設けられている。また、レリーズボタン１０１の下部でデジタルカメラ１の内部には、ＡＦスイッチ１０１ａとレリーズスイッチ１０１ｂの２段スイッチが設けられており、各々レリーズボタン１０１の押し下げの第１段目と第２段目で動作するようになされている。

同じくデジタルカメラ１の上面には、カメラの動作モードを設定するモード設定ダイアル１１２が設けられている。カメラの動作モードには、静止画を撮像する「カメラモード」、動画を撮像する「動画モード」、音声を記録する「ボイスレコーダモード」、画像や音声を再生する「再生モード」等がある。

デジタルカメラ１の背面には、液晶等から成るモニタ１３１、電子ビューファインダ（以下、ＥＶＦと言う）１２１の接眼部１２１ａが設けられている。また、デジタルカメラ１の背面には、カメラの電源スイッチであるメインスイッチ１１１、デジタルカメラ１の各種設定等のメニューを選択するためのメニュースイッチ１１４、上下左右の４方向と中央にスイッチを持ち、各種設定等に用いられるジョグダイアル１１５、レンズ２１１のズームを行うズームスイッチ１１６、モニタ１３１への表示／非表示を設定するモニタスイッチ１１７、モニタ１３１への表示内容を切り換える表示切換スイッチ１１８等の各操作手段が配置される。

図１（ｂ）で、レンズ２１１と絞り兼用シャッタ２２１を通った被写体からの光は、撮像素子１６２上に結像され、撮像素子１６２により電気信号に変換され、メイン基板１７０上の撮像回路１６０により画像データに変換される。画像データは、ＥＶＦ１２１のＥＶＦ表示素子１２１ｂに表示されるか、あるいは、モニタスイッチ１１７の設定によって、モニタ１３１に表示される。

次に、デジタルカメラ１の回路構成について、図２を用いて説明する。図２は、デジタルカメラ１の回路構成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。

デジタルカメラ１の制御部であるカメラ制御手段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、カメラ制御手段１５０は、メインスイッチ１１１、モード設定ダイアル１１２、メニュースイッチ１１４、ジョグダイアル１１５、ズームスイッチ１１６、モニタスイッチ１１７、表示切換スイッチ１１８、ＡＦスイッチ１０１ａ、レリーズスイッチ１０１ｂ等からの入力を受信してデジタルカメラ１全体を制御し、電源手段１２０を制御することでカメラ各部に電源を供給し、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等の外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２５を介してパーソナルコンピュータやプリンタと画像データの転送等の交信を行う。

さらに、カメラ制御手段１５０は、撮像制御手段１６１を介して、撮像素子１６２の撮像動作を制御するとともに、撮像素子１６２で撮像された画像を画像処理手段１６３で画像処理して、記録手段１８０を介して画像メモリ１８１に一旦記録し、最終的にはメモリカード１８２に記録する。撮像制御手段１６１、撮像素子１６２、画像処理手段１６３を合わせて撮像回路１６０と呼ぶ。また、撮像回路１６０の画像出力から得られるピント情報と露出情報に基いて、レンズ駆動手段２１２を介してレンズ２１１のＡＦ動作を制御し、シャッタ駆動手段２２２を介して絞り兼用シャッタ２２１を制御する。すなわち、撮像回路１６０は、本発明における測光手段として機能する。

なお、ここでは、撮像回路１６０の画像出力からピント情報と露出情報を得るとして説明したが、独立したＡＦ手段や測光手段を設けてもよいことは言うまでもない。

また、カメラ制御手段１５０は、撮像素子１６２によって撮像された画像のライブビュー表示を、モニタスイッチ１１７の設定に従って、表示制御手段１３０を介してＥＶＦ１２１またはモニタ１３１あるいはその両方に表示し、画像メモリ１８１に記録された画像を、アフタービュー表示としてモニタ１３１に表示し、メモリカード１８２に記録された画像を、再生画像としてモニタ１３１に表示する。すなわち、カメラ制御手段１５０、モニタスイッチ１１７、表示制御手段１３０、ＥＶＦ１２１およびモニタ１３１は、本発明における表示手段として機能する。

また、後に詳述するが、カメラ制御手段１５０は、ユーザが、例えば、メニュースイッチ１１４およびジョグダイアル１１５を用いて、デジタルカメラ１の撮像特性を規定する制御パラメータを設定した場合に、その設定と、撮像回路１６０の画像出力から得られる露出情報（すなわち、測光信号）とを基に、撮像素子１６２の撮像パラメータを算出し、算出した撮像パラメータにより撮像制御手段１６１を介して撮像素子１６２を制御することで、ユーザによる制御パラメータの設定を、ライブビューおよび本撮像の画像に反映させる。すなわち、メニュースイッチ１１４およびジョグダイアル１１５は、本発明における制御パラメータ設定手段として機能し、カメラ制御手段１５０は、本発明における撮像パラメータ算出手段として機能する。

さらに、後に詳述するが、カメラ制御手段１５０は、ユーザによって設定された制御パラメータで撮像されたライブビュー画像の光電変換特性や被写体の輝度分布のヒストグラム等を、表示制御手段１３０を介してモニタ１３１に表示する。すなわち、カメラ制御手段１５０、表示制御手段１３０及びモニタ１３１は、本発明における特性表示手段、ヒストグラム表示手段および特性領域表示手段として機能する。

次に、本発明における撮像素子１６２の一例を、図３乃至図５を用いて説明する。

図３は、撮像素子１６２を構成する各構成要素の配置の一例を示す模式図である。撮像素子１６２は、撮像面１６２ａ上に、水平と垂直に配列された複数の画素１６２ｂと、垂直走査回路１６２ｃ、サンプルホールド回路１６２ｄ、出力回路１６２ｅ、水平走査回路１６２ｆ、出力アンプ１６２ｇ、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６２ｈ等の構成要素を備え、画素１６２ｂの各水平行毎の並びと垂直走査回路１６２ｃとは行選択線１６２ｉで結ばれ、画素１６２ｂの各垂直列毎の並びとサンプルホールド回路１６２ｄとは垂直信号線１６２ｊで結ばれている。

撮像素子１６２の撮像動作は、撮像制御手段１６１からの制御に従って、タイミングジェネレータ１６２ｈによって制御され、撮像素子１６２からは、画像データ１６２ｋが出力される。

図４は、撮像素子１６２を構成する画素１６２ｂの回路の一例を示す回路図である。画素１６２ｂは、埋め込み型フォトダイオードＰＤ（以下、ＰＤ部という）、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ：以下、トランジスタという）Ｑ１乃至Ｑ４から構成されている。トランジスタＱ１のドレインとＱ２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（以下、ＦＤ部という）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（電位）を示し、ＶＤＤは電源、ＧＮＤは接地を示している。

ＰＤ部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。ＰＤ部は、光電変換された光電流ＩＰＤを直接取り出せないため、光電流ＩＰＤがＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに電荷ＱＰＤとして蓄積され、蓄積された信号電荷ＱＰＤが転送ゲートと呼ばれるトランジスタＱ１（以後、転送ゲートＱ１と記す）によってＦＤ部に完全転送されることで出力される。転送された信号電荷ＱＰＤは、ＦＤ部の寄生容量ＣＦＤに蓄積される。

また、転送ゲートＱ１は、図５の説明で後述するように、そのゲート電位φＴＸを制御してトランジスタのサブスレショルド特性を活用することで、光電流ＩＰＤを線形あるいは対数の電位に変換してＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積する。

トランジスタＱ２はリセットトランジスタと呼ばれ（以後、リセットトランジスタＱ２と記す）、オンすることによってＦＤ部を既定の電位（φＲＳＢ）にリセットする。このリセット動作の際に、リセットノイズと呼ばれる、リセット動作を行う度毎にＦＤ部の電位がφＲＳＢに対してばらつくノイズが発生することがある。

トランジスタＱ３は、ソースフォロワ増幅回路を構成するものであり、ＦＤ部の電位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。

トランジスタＱ４は、信号読み出し用のトランジスタであり、ゲートは、上述した行選択線１６２ｉに接続されており、垂直走査回路１６２ｃによって印加される信号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Ｑ４のソースは、垂直信号線１６２ｊに接続されており、トランジスタＱ４がオンされると、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴとして、垂直信号線１６２ｊへ導出される。

図５は、図４に示した画素１６２ｂの駆動方法の一例を示すタイミングチャート（図５（ａ））と、その時の光電変換特性（図５（ｂ））を示す図である。

図５（ａ）のタイミングＴ１１（撮像のタイミング）で、被写体からの光がＰＤ部で光電変換されて光電流ＩＰＤとなり、転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸが中電位（Ｍ）にされていることで、トランジスタのサブスレショルド特性から、光電流ＩＰＤが少ない場合は線形特性、多い場合は対数特性に変換されて（以後、線形／対数特性と呼ぶ）、ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積される。変曲点は、φＴＸの中電位（Ｍ）のレベル設定によって任意に変更できる。また、タイミングＴ１１の間はφＲＳＴとφＲＳＢは常時高電位となっており（リセットトランジスタＱ２が常にオン状態）、対数特性時に転送ゲートＱ１を流れる電流が供給される。

タイミングＴ１２（転送のタイミング）で、φＲＳＴが低電位にされるとともにφＴＸが高電位（Ｈ）にされることで、ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積された電荷ＱＰＤがＦＤ部に完全転送され（ＶＦＤ）、タイミングＴ１３（撮像信号出力のタイミング）で、φＶが高電位にされることで、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ（この場合は撮像信号ＳＩＧＮＡＬ）として、垂直信号線１６２ｊへ導出されて、サンプルホールド回路１６２ｄに保持される。

タイミングＴ１４（リセットのタイミング）で、φＲＳＴとφＲＳＢが高電位にされて、ＦＤ部がφＲＳＢの電位にリセットされる。本例では、この時にφＴＸも高電位にされてＰＤ部も同時にφＲＳＢの電位にリセットされるようにしているが、これは必須ではない。タイミングＴ１５（ノイズ信号出力のタイミング）で、φＶが高電位にされることで、タイミングＴ１４でφＲＳＢの電位にリセットされたＦＤ部の電位ＶＦＤが、トランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ（この場合はノイズ信号ＮＯＩＳＥ）として、垂直信号線１６２ｊへ導出されて、サンプルホールド回路１６２ｄに保持される。

サンプルホールド回路１６２ｄでは、例えば保持されている撮像信号ＳＩＧＮＡＬとノイズ信号ＮＯＩＳＥの差分をアナログ的にとることでノイズ除去が可能である（いわゆるＣＤＳ法：相関二重サンプリング法）。もちろん、ノイズ除去は後段のＡ／Ｄ変換手段でデジタルデータに変換した撮像信号ＳＩＧＮＡＬとノイズ信号ＮＯＩＳＥとの差分をデジタル的にとってもよい。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す駆動方法で駆動した場合の光電変換特性であり、横軸に撮像素子面照度Ｌを、縦軸に画素出力ＶＯＵＴを、共に線形軸でとってある。

上述したように転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸを中電位（Ｍ）に制御した場合、撮像素子面照度Ｌが低い場合には画素出力は線形特性５０１を示し、撮像素子面照度Ｌが高い場合には中電位Ｍの設定次第で対数特性を示す。例えばφＴＸの電位Ｍ＝Ｍ３とした場合（すなわち、中電位Ｍを高めに設定した場合）には、線形特性５０１と対数特性５２３の変曲点５１３は画素出力ＶＯＵＴ＝Ｖｔｈ３の点となる。同様にＭ＝Ｍ２とした場合は変曲点５１２はＶＯＵＴ＝Ｖｔｈ２となり、Ｍ＝Ｍ１とした場合（すなわち、中電位Ｍを低めに設定した場合）には、変曲点５１１はＶＯＵＴ＝Ｖｔｈ１＝Ｖｍａｘ（画素出力の最大値＝飽和値）となる。

従って、Ｍ＝Ｍ１とした場合は、撮像素子面照度Ｌ１までは線形特性５０１を示し、撮像素子面照度ＬがＬ１を超えると画素出力ＶＯＵＴ＝Ｖｍａｘの飽和信号５２４を示すことになる。つまり、この場合のＤレンジ（ダイナミックレンジ）は、暗黒から撮像素子面照度Ｌ１までのＤ１ということになる。同様に、Ｍ＝Ｍ２とした場合は、撮像素子面照度Ｌ２１までは線形特性５０１を示し、撮像素子面照度Ｌ２１からＬ２までは対数特性５２２を示し、被写体輝度Ｌ２以上は飽和信号５２４を示すことになり、Ｄレンジは撮像素子面照度Ｌ２までのＤ２となる。Ｍ＝Ｍ３の場合は、撮像素子面照度Ｌ３１までは線形特性５０１を示し、撮像素子面照度Ｌ３１以上では対数特性５２２を示すことになり、Ｄレンジは、図５（ｂ）に示した範囲には上限のないＤ３となる。

このように、転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸの中電位（Ｍ）を制御することで、階調性が豊かな線形特性と、Ｄレンジの広い対数特性の変曲点を自由に設定することができるため、被写体の状況や作画意図を自由に反映させることが可能となり、さらに、画素出力ＶＯＵＴの飽和値Ｖｍａｘを利用することで、画像の中の任意の部分を白飛びさせることも可能となる。

以上に述べたように、転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸを制御することで、階調性が豊かな線形特性とＤレンジの広い対数特性の変曲点乃至はＤレンジを自由に設定することができる。従って、単一の線形特性しか持たないＣＣＤ（電荷結合素子）型撮像素子を用いた通常のデジタルカメラのように、絞りとシャッタ速度の組み合わせでしか撮像特性を設定できないものとは異なり、上述した線形特性と対数特性を持ち、変曲点乃至はＤレンジを任意に設定できる撮像素子を用いたデジタルカメラ１では、絞り、シャッタ速度、変曲点乃至はＤレンジのいずれか一つまたは複数の組み合わせによって撮像特性を設定でき、例えば、同一の絞り値、シャッタ速度であっても、変曲点乃至はＤレンジの設定次第で、イメージの異なる画像を得ることができる。

次に、本発明における各種特性表示の例を、図６乃至図９を用いて説明する。

図６は、ライブビュー画像と共に光電変換特性を表示する場合の一例を示す模式図で、モニタ１３１の画面の上部にライブビュー画像を表示する画像表示エリア６０１が、下部に本発明における特性表示手段として機能する特性表示エリア６１１が表示されている。

画像表示エリア６０１には、画面右側に主被写体である人物６０３が立っており、その左に家６０５があり、空には白雲６０７がある風景が、ライブビュー画像として表示されている。特性表示エリア６１１には、光電変換特性のグラフが、横軸に被写体輝度（本来は、図５（ｂ）に示したように、撮像素子面照度であるが、ユーザに分かりやすいように被写体輝度としている）を、縦軸に出力を、それぞれ線形軸としてとり、光電変換特性ＰＥのグラフを示している。

光電変換特性ＰＥは、グラフの左端から変曲点を示す黒丸６１５までが線形特性、変曲点６１５から出力が飽和出力６１３に達する飽和点６１７までが対数特性、飽和点６１７から画面内の最大輝度を示す最大点６１９までが飽和特性（つまり白つぶれ）となっている。図６では、グラフの左端から変曲点６１５までを線形特性範囲、グラフの左端から飽和点６１７までをＤレンジ、グラフの左端から最大点６１９までを被写体輝度範囲として特性表示エリア６１１に表示しているが、これらの範囲はグラフからも読みとれるので、表示は必須ではない。

ユーザは、図６の表示を見ることで、変曲点６１５が被写体輝度範囲のどのレベルの位置にあるかを知ることができ、その情報から、デジタルカメラ１の現在の変曲点やＤレンジ等の制御パラメータの設定が、極端にＤレンジを広くとりすぎていたり、逆に階調性を確保しすぎるために全体のＤレンジが不足している等の状況を理解することができる。同時に、上部に表示されているライブビュー画像を確認することで、上述した情報を視覚的な裏付けと共に得ることができる。

これらの情報を基に、ユーザが、絞り値やシャッタ速度、あるいは、本発明における制御パラメータ設定手段として機能するメニュースイッチ１１４およびジョグダイアル１１５を用いて、デジタルカメラ１の変曲点やＤレンジ等の撮像特性を規定する制御パラメータを設定変更した場合には、設定変更の結果が即座にライブビュー画像と光電変換特性の表示に反映されるので、設定変更した内容が正しいか否かを、画像とデータで確認することができる。確認の結果、問題があれば、再度設定変更すればよい。そして、納得のいった設定変更内容で本撮像を行えば、ユーザがもっとも望む画像を、本撮像で得ることができる。

図７は、ライブビュー画像と共に被写体輝度分布のヒストグラムを表示する場合の一例を示す模式図で、モニタ１３１の画面の上部にライブビュー画像を表示する画像表示エリア６０１が、下部に本発明におけるヒストグラム表示手段として機能するヒストグラム表示エリア６２１が表示されている。

画像表示エリア６０１の表示内容は、図６と同じであるので、説明は省略する。

ヒストグラム表示エリア６２１には、図６と同様の変曲点６１５と光電変換特性ＰＥが示されたグラフ６２３と、被写体輝度の分布を示すヒストグラムのグラフ６２５が表示されている。ヒストグラムは、例えば、線形特性領域のヒストグラム６２７、対数特性領域のヒストグラム６２８、飽和特性領域（白つぶれ領域）のヒストグラム６２９毎に色分けやハッチング処理等されて、ユーザに分かりやすく表示されることが望ましい。

図６と同様に、ユーザは、図７のヒストグラム表示とライブビュー画像を確認することで、デジタルカメラ１の現在の制御パラメータの設定の状況を理解することができ、制御パラメータの変更内容の確認も行える。そして、納得のいった設定変更内容で本撮像を行えば、ユーザがもっとも望む画像を、本撮像で得ることができる。

図８は、ライブビュー画像と共に、特定の光電変換特性で撮像されている画像の領域を表示する場合の一例を示す模式図で、モニタ１３１の画面の上部にライブビュー画像を表示する画像表示エリア６０１が、下部に本発明における特性領域表示手段として機能する特性領域表示エリア６３１が表示されている。

画像表示エリア６０１の表示内容は、図６、図７と同じであるので、説明は省略する。

特性領域表示エリア６３１には、画像表示エリア６０１に表示されているライブビュー画像と同じものが、線形特性で撮像されている領域、対数特性で撮像されている領域、飽和特性で撮像されている領域と、領域毎に例えば色分けやハッチング処理等で表示されている。図８の例では、人物６３３が線形特性で、家６３５と背景６３９が対数特性で、白雲６３７が飽和特性で撮像されている場合を示している。

図６、図７と同様に、ユーザは、図８の特性領域表示とライブビュー画像を確認することで、デジタルカメラ１の現在の制御パラメータの設定の状況を理解することができ、制御パラメータの変更内容の確認も行える。そして、納得のいった設定変更内容で本撮像を行えば、ユーザがもっとも望む画像を、本撮像で得ることができる。

図６から図８に示した例では、モニタ１３１の画面上に、画像表示エリア６０１とは別に、特性表示エリア６１１、ヒストグラム表示エリア６２１、特性領域表示エリア６３１の３種類の表示エリアのいずれか１つを、画像表示エリア６０１と同時に表示するように説明したが、例えば、表示切換スイッチ１１８の操作によって、画像表示エリア６０１と上述した３種類の表示エリアのいずれか一つとを画面を切り換えて交互に表示するか、画像表示エリア６０１と３種類の表示エリアを順に切り換えて表示してもよい。

また、図８の場合には、画像表示エリア６０１だけの画面として、例えば、表示切換スイッチ１１８の操作によって、ライブビュー画像に各光電変換特性で撮像された領域を色分け等で切り換えて示してもよいし、特定の光電変換特性（例えば線形特性）で撮像された領域のみを点滅させて示してもよい。もちろん、ここに述べた方法の組み合わせでもよい。

なお、ここでは撮像素子面照度の低照度側が線形特性、高照度側が対数特性の撮像素子を用いた例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、複数の異なる光電変換特性、例えば、図９（ａ）に模式図を示す、撮像素子面照度の低照度側が照度に対して画素出力の傾きの大きな線形特性６５１を備え、高照度側が照度に対する画素出力の傾きの小さな線形特性６５３を備えるような撮像素子、あるいは図９（ｂ）に模式図を示す、撮像素子面照度の低照度側が線形特性６５５を備え、高照度側が既知の非線形特性６５７を備えるような撮像素子等においても成り立つものである。

また、ライブビュー時は動画表示を行うため、撮像素子は所謂ローリングシャッタ方式の電子シャッタ方式で撮像を行うことが一般的である。一方、本撮像時は静止画撮像を行うため、撮像素子は所謂グローバルシャッタ方式で撮像を行うことが一般的である。従って、ライブビュー時と本撮像時では、露出設定値が異なる場合（例えば、シャッタ速度が異なる場合）がある。動画表示では、最長シャッタ速度が、例えば１／３０秒に制限されるのに対して、静止画撮像ではそのような制限がないため、例えば１秒のスローシャッタで撮像するように設定される場合もあるからである。

このような場合に、制御パラメータの設定変更が行われると、カメラ制御手段１５０によって撮像パラメータの算出と設定変更が行われ、ライブビュー画像への制御パラメータの設定変更の反映が行われるとともに、カメラ制御手段１５０によって本撮像時の露出設定値に合わせた撮像パラメータの算出が行われ、本撮像に対しても制御パラメータの設定変更が反映される。

さらに、本実施の形態においては、図１に示したような、絞り兼用シャッタと電子ビューファインダを持つデジタルカメラを例にとって説明したが、本発明は、これに限るものではなく、例えば、一眼レフカメラ型のデジタルカメラにおいても成立するものである。一眼レフカメラ型デジタルカメラの場合においては、レフレックスミラーをミラーアップし、フォーカルプレーンシャッタを開放することでライブビュー表示が可能となる。

次に、制御パラメータの設定変更に関する動作の流れを、図６に示したライブビュー画像と共に光電変換特性を表示する場合を例にとって、図１０乃至図１３を用いて説明する。図１０は、制御パラメータの設定変更に関する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り、図１１乃至図１３は、制御パラメータの設定変更に関する動作の流れを示すフローチャートのサブルーチンである。

図１０で、ステップＳ１０１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。ここでは、「カメラモード」に設定されているとする（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）。カメラモード以外のモードに設定されている場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）は、他の各モードでの制御に移行する。説明は省略する。

ステップＳ１０３で、ライブビューのための撮像が開始され、撮像回路１６０の画像出力に基づいて、露出（絞り値と撮像素子の電子シャッタ速度）が決定される。ライブビューのための撮像が開始された時には、撮像素子の変曲点Ｖｔｈは、既定の標準値が用いられ、その後、変曲点Ｖｔｈが変更された場合は、変更された値が用いられる。

ステップＳ１０５で、ライブビュー画像のモニタ１３１への表示が開始され、ステップＳ１０７で、図６に示したように、光電変換特性が演算されて、モニタ１３１に表示される。

ステップＳ１１１で、制御パラメータの設定を行うか否かが確認される。メニュースイッチ１１４が操作されて、制御パラメータの設定が行われる場合（ステップＳ１１１；ＹＥＳ）は、ステップＳ１２１に進む。制御パラメータの設定が行われない、あるいは設定が完了している場合（ステップＳ１１１；ＮＯ）は、本撮像の制御に進み、本撮像が行われる。説明は省略する。

ステップＳ１２１で、制御パラメータの設定を、変曲点を変更して行うか否かが確認される。メニュースイッチ１１４とジョグダイアル１１５が操作されて、変曲点を変更して制御パラメータを設定する場合（ステップＳ１２１；ＹＥＳ）は、ステップＳ１４０に進み、変曲点設定サブルーチンの処理が行われてステップＳ１７１に進む。

変曲点を変更して制御パラメータを設定するのでない場合（ステップＳ１２１；ＮＯ）は、ステップＳ１３１で、制御パラメータの設定を、飽和点を変更して行うか否かが確認される。メニュースイッチ１１４とジョグダイアル１１５が操作されて、飽和点を変更して制御パラメータを設定する場合（ステップＳ１３１；ＹＥＳ）は、ステップＳ１５０に進み、飽和点設定サブルーチンの処理が行われてステップＳ１７１に進む。

飽和点を変更して制御パラメータを設定するのでない場合（ステップＳ１３１；ＮＯ）は、ステップＳ１６０に進み、Ｄレンジ設定サブルーチンの処理が行われてステップＳ１７１に進む。

ステップＳ１７１で、ステップＳ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０で行われた制御パラメータの設定変更を、例えば、ワークメモリ１５２に記憶し、ステップＳ１８１で、デジタルカメラ１の電源がオフされていないかが確認され、オフされている場合（ステップＳ１８１；ＹＥＳ）は、デジタルカメラ１の動作が終了される。オフされていない場合（ステップＳ１８１；ＮＯ）は、ステップＳ１０１に戻って、上述した動作を繰り返す。

図１１は、ステップ１４０の変曲点設定サブルーチンである。図６に示した光電変換特性の表示の状態で、ジョグダイアル１１５の右スイッチをオンすると、変曲点を示す黒丸６１５が光電変換特性ＰＥの曲線上を右側、つまり被写体輝度が高輝度の側に移動し、ジョグダイアル１１５の左スイッチをオンすると、変曲点を示す黒丸６１５が左側、つまり被写体輝度が低輝度の側に移動する。

ステップＳ４０１で、ジョグダイアル１１５の右スイッチがオンされたか否かが確認される。オンされた場合（ステップＳ４０１；ＹＥＳ）は、ステップＳ４０３で、変曲点を示すＶｔｈを１段階高く設定してステップＳ４３１に進む。オンされていなかった場合（ステップＳ４０１；ＮＯ）は、ステップＳ４１１で、ジョグダイアル１１５の左スイッチがオンされたか否かが確認される。オンされた場合（ステップＳ４１１；ＹＥＳ）は、ステップＳ４１３で、変曲点を示すＶｔｈを１段階低く設定してステップＳ４３１に進む。

実際には、図４に示した画素１６２ｂの回路図の転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸを変更することで、Ｖｔｈが変更される。従って、例えばφＴＸを生成する図示しないデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータの入力データ（例えば８ビット）を１ビット変更することで、Ｖｔｈを１段階変更することができる。

ステップＳ４３１で、ステップＳ４０３またはＳ４１３の設定変更に合わせてＶｔｈを更新し、図１０のステップ１０３およびＳ１０５と同様にしてライブビュー撮像を行い、ライブビュー表示を更新する。ステップＳ４３３で、図１０のステップＳ１０７と同様にして、更新されたＶｔｈでの光電変換特性が演算され、モニタ１３１上の光電変換特性表示が更新されて、ステップＳ４０１に戻る。ジョグダイアルの右あるいは左のスイッチがオンされている間はこの動作を繰り返し、それとともに、ライブビュー画像と光電変換特性表示が更新され続ける。

ステップＳ４１１で、ジョグダイアル１１５の左スイッチがオンされていなかった場合（ステップＳ４１１；ＮＯ）は、ステップＳ４２１に進み、ジョグダイアル１１５の中央の決定ボタンがオンされたか否かが確認される。オンされた場合（ステップＳ４２１；ＹＥＳ）は、変曲点設定サブルーチンを終了して図１０のステップＳ１４０に戻り、ステップＳ１７１に進む。

図１２は、ステップ１５０の飽和点設定サブルーチンである。図６に示した光電変換特性の表示の状態で、ジョグダイアル１１５の右スイッチをオンすると、光電変換特性ＰＥが飽和する点６１７が右側、つまり被写体輝度が高輝度の側に移動し（高輝度まで飽和しないようになる）、それに伴って、変曲点を示す黒丸６１５が左側、つまり被写体輝度が低輝度の側に移動する。ジョグダイアル１１５の左スイッチをオンすると、光電変換特性ＰＥが飽和する点６１７が左側、つまり被写体輝度が低輝度の側に移動し（低輝度でも飽和するようになる）、それに伴って、変曲点を示す黒丸６１５が右側、つまり被写体輝度が高輝度の側に移動する。

ステップＳ５０１で、ジョグダイアル１１５の右スイッチがオンされたか否かが確認される。オンされた場合（ステップＳ５０１；ＹＥＳ）は、ステップＳ５０３で、変曲点を示すＶｔｈを１段階低く設定してステップＳ５３１に進む。オンされていなかった場合（ステップＳ５０１；ＮＯ）は、ステップＳ５１１で、ジョグダイアル１１５の左スイッチがオンされたか否かが確認される。オンされた場合（ステップＳ５１１；ＹＥＳ）は、ステップＳ５１３で、変曲点を示すＶｔｈを１段階高く設定してステップＳ５３１に進む。

ステップＳ５３１、Ｓ５３３、Ｓ５２１の動作は、それぞれ、図１１のステップＳ４３１、Ｓ４３３、Ｓ４２１と同じであるので、説明は省略する。

図１３は、ステップ１６０のＤレンジ設定サブルーチンである。図６に示した光電変換特性の表示の状態で、ジョグダイアル１１５の右スイッチをオンすると、Ｄレンジを示す矢印６１２の右端が右側、つまり被写体輝度が高輝度の側に伸び、それに伴って、変曲点を示す黒丸６１５が左側、つまり被写体輝度が低輝度の側に移動する。ジョグダイアル１１５の左スイッチをオンすると、Ｄレンジを示す矢印６１２の右端が左側、つまり被写体輝度が低輝度の側に縮み、それに伴って、変曲点を示す黒丸６１５が右側、つまり被写体輝度が高輝度の側に移動する。

図１３の実際のフローチャート上の動きは、図１２と全く同じであるので、同じステップ番号を付与し、説明は省略する。

図１０乃至図１３では、制御パラメータの設定変更に関する動作の流れを、図６に示したライブビュー画像と共に光電変換特性を表示する場合を例にとって説明したが、図７に示したライブビュー画像と共に被写体輝度分布のヒストグラムを表示する場合、および、図８に示したライブビュー画像と共に特定の光電変換特性で撮像されている画像の領域を表示する場合についても同様の考え方が適用できる。

いずれの場合にも、変曲点を示すＶｔｈ、すなわち図４に示した画素１６２ｂの回路図の転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸを制御することで、線形特性、対数特性、飽和特性の範囲を設定することができる。

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撮像装置において、変曲点、飽和点、Ｄレンジ等の制御パラメータの設定変更を、ライブビュー画像と光電変換特性やヒストグラム等の画像に関する情報の表示を見ながら行え、かつその変更の効果もライブビュー画像と情報表示で確認できるので、ユーザが撮像装置の設定変更を効率よく実行できる。また、変更した設定をそのまま本撮像に反映できるので、失敗撮像が無く、シャッタチャンスを失うこと無しに希望通りの撮像を行うことができる。

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。

本発明における撮像装置の実施の形態として機能するデジタルカメラの一例を示す模式図である。 図１のデジタルカメラの回路構成の一例を示すブロック図である。 撮像素子を構成する各構成要素の配置の一例を示す模式図である。 撮像素子を構成する画素の回路の一例を示す回路図である。 図４に示した画素の駆動方法の一例を示すタイミングチャートと、その時の光電変換特性を示す図である。 ライブビュー画像と共に光電変換特性を表示する場合の一例を示す模式図である。 ライブビュー画像と共に被写体輝度分布のヒストグラムを表示する場合の一例を示す模式図である。 ライブビュー画像と共に、特定の光電変換特性で撮像されている画像の領域を表示する場合の一例を示す模式図である。 複数の異なる光電変換特性の他の例を示す模式図である。 制御パラメータの設定変更に関する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。 制御パラメータの設定変更に関する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。 制御パラメータの設定変更に関する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。 制御パラメータの設定変更に関する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。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１０１ レリーズボタン
１０１ａ ＡＦスイッチ
１０１ｂ レリーズスイッチ
１１１ 電源スイッチ
１１２ モード設定ダイアル
１１４ メニュースイッチ
１１５ ジョグダイアル
１１６ ズームスイッチ
１１７ モニタスイッチ
１１８ 表示切替スイッチ
１２０ 電源手段
１２１ 電子ビューファインダ（ＥＶＦ）
１２５ 外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）
１３０ 表示制御手段
１３１ モニタ
１５０ カメラ制御手段
１５１ ＣＰＵ（中央処理装置）
１５３ 記憶部
１６０ 撮像回路
１６１ 撮像制御手段
１６２ 撮像素子
１６３ 画像処理手段
１８０ 記録手段
１８１ 画像メモリ
１８２ メモリカード
２００ 光軸
２１１ レンズ
２１２ レンズ駆動手段
２２１ 絞り兼用シャッタ
２２２ シャッタ駆動手段

Claims (7)

1. 複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子と、
   前記撮像素子の撮像画面内を測光して測光信号を出力する測光手段とを備えた撮像装置において、
   ユーザが前記撮像装置の撮像特性を規定する制御パラメータを設定するために用いられ、当該設定が行われた場合に、設定された制御パラメータを出力する制御パラメータ設定手段と、
   前記測光信号と、前記制御パラメータとを基に、前記撮像素子の撮像パラメータを算出する撮像パラメータ算出手段と、
   前記撮像パラメータに基づいて前記撮像素子を制御する撮像制御手段と、
   前記撮像制御手段によって、前記撮像パラメータに基づいて制御された撮像素子により撮像された画像をライブビュー表示する表示手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御パラメータは、前記複数の異なる光電変換特性の切り替わり点であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御パラメータは、前記撮像素子により撮像される画像のダイナミックレンジ範囲であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記ライブビュー表示時に、同時に、前記複数の異なる光電変換特性の切り替わり点、もしくは光電変換特性を表示するための特性表示手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 前記ライブビュー表示時に、同時に、撮像された画像の輝度分布のヒストグラムを表示するためのヒストグラム表示手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記ライブビュー表示時に、同時に、前記複数の異なる光電変換特性の各特性の内、少なくとも１つの光電変換特性で撮像された領域を表示するための特性領域表示手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
7. 前記制御パラメータ設定手段によって設定された制御パラメータを用いて、記録のための撮像を行うことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。

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