WO2006067926A1

WO2006067926A1 - 撮像装置及び撮像方法

Info

Publication number: WO2006067926A1
Application number: PCT/JP2005/021347
Authority: WO
Inventors: Jun Takayama
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2007-06-20
Also published as: US7791647B2; JPWO2006067926A1; JP4661788B2; US20080218617A1

Abstract

複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止する装置及び方法。　撮像装置１は、入射光を電気信号に対数変換する複数の画素Ｇ11～Ｇmnを有する撮像素子２と、電気信号に信号処理を行う信号処理部３とを備える。信号処理部３は、撮像素子２から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部３０と、撮像素子２から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部３１とを有する。

Description

明細書

撮像装置及び撮像方法

技術分野

[0001] 本発明は、入射光を電気信号に変換する撮像素子を有する撮像装置と、撮像素子を用ヽた撮像方法とに関する。

背景技術

[0002] 従来、デジタルカメラ等の撮像装置には、入射光を電気信号に変換する撮像素子が設けられている。この撮像素子は、入射光量に基づいて電気信号への変換モードを切り換えるようになっており、より詳細には、入射光を電気信号に線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるようになつている（例えば、特許文献 1, 2参照)。

[0003] このような撮像素子によれば、線形変換モードのみを行う撮像素子と比較して電気信号のダイナミックレンジが広くなるため、輝度範囲の広ヽ被写体を撮影した場合であっても、 ^度情報を電気信号で表現することができる。

[0004] ところで、撮像素子から出力される電気信号の処理を容易化する観点からは、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換し直し、電気信号全体を線形変換由来の状態に統一して力も処理を行うことが好ましい。

特許文献 1：特開 2002 - 77733号公報

特許文献 2：特開 2004— 88312号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、単純に対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換すると、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅が広くなつてしまい、信号処理回路が大型化してしまう。

[0006] 本発明の課題は、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる撮像装置及び撮像方法を提供することである。課題を解決するための手段

[0007] 請求の範囲第 1項記載の発明は、撮像装置において、

光量に基づいて入射光を複数の特性で電気信号に変換する複数の画素を有する撮像素子と、

電気信号に信号処理を行う信号処理部とを備え、

この信号処理部は、

前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部と、

前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部とを有することを特徴とする。

[0008] 請求の範囲第 1項記載の発明によれば、撮像素子力出力される複数の特性変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部を備えるので、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。

[0009] 請求の範囲第 2項記載の発明は、請求の範囲第 1項記載の撮像装置において、前記複数の特性は、線形特性であることを特徴とする。

[0010] 請求の範囲第 2項記載の発明によれば、撮像素子力出力される複数の線形変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部を備えるので、複数の線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、複数の線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。請求の範囲第 3項記載の発明は、請求の範囲第 1項記載の撮像装置において、前記複数の特性は、対数特性であることを特徴とする。 [0011] 請求の範囲第 3項記載の発明によれば、撮像素子力出力される対数変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部を備えるので、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わな、従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。

[0012] 請求の範囲第 4項記載の発明は、請求の範囲第 1項記載の撮像装置において、前記複数の特性は、線形特性及び対数特性であることを特徴とする。

[0013] 請求の範囲第 4項記載の発明によれば、撮像素子力出力される線形変換及び対数変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部を備えるので、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。

[0014] 請求の範囲第 5項記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 4項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記圧縮部は、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定信号値以上の高域成分を圧縮することを特徴とする。

[0015] 請求の範囲第 5項記載の発明によれば、圧縮部は高域成分を圧縮するので、中域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮すべき成分が取り出し易くなる分、圧縮を容易ィ匕することがでさる。

[0016] 請求の範囲第 6項記載の発明は、請求の範囲第 5項記載の撮像装置において、前記撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する ADコンパ一タを備え、

前記所定信号値は、前記 ADコンバータの最大出力値であることを特徴とする。 [0017] 請求の範囲第 6項記載の発明によれば、 ADコンバータのビット幅以上の成分が圧縮されるので、例えば電気信号のうち、線形変換由来の成分と対数変換由来の成分との境界点以上で圧縮を行う場合と異なり、圧縮されていない成分と、圧縮されている成分との境界点が一定となる。従って、圧縮後の電気信号に対する処理を容易化することができる。

[0018] 請求の範囲第 7項記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 6項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記撮像素子は、

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モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換え、

前記線形化部は、対数変換によって生成された電気信号を、線形変換によって生成された状態に変換することを特徴とする。

[0019] 請求の範囲第 7項記載の発明によれば、撮像素子が入射光量に基づ!/、て、入射光を線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるものであっても、請求の範囲第 1項〜第 6項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。

[0020] 請求の範囲第 8項記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 7項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記圧縮部は、前記所定域成分を 1Z2^N(Nは 1以上の整数)倍に圧縮することを特徴とする。

[0021] 請求の範囲第 8項記載の発明によれば、圧縮部は前記所定域成分を 1Z2^N倍に圧縮するので、圧縮にビットシフトを用いることができる。従って、 2のべき数とは異なる数で所定域成分を割る場合と比較して、圧縮を容易化するとともに、圧縮部を小型ィ匕することがでさる。

[0022] 請求の範囲第 9項記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 8項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記圧縮部は、

圧縮後の前記所定域成分を 2^N(Nは 1以上の整数)倍に伸長した場合に、電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となるように、前記所定域成分を圧縮することを特徴とする。

[0023] ここで、電気信号と入射光との線形係数とは、電気信号と入射光との関係を示す直線の傾きのことである。

[0024] 請求の範囲第 9項記載の発明によれば、圧縮後の前記所定域成分を 2^N倍に伸長した場合に、電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となるので、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができる。従って、伸長後の処理を容易化することができる。

[0025] 請求の範囲第 10項記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 9項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記圧縮部は、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することを特徴とする。

[0026] 請求の範囲第 10項記載の発明によれば、圧縮部はビットシフトによって前記所定域成分を圧縮するので、ビットシフトとは異なる手法で所定域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮を容易化するとともに、圧縮部を小型化することができる。

[0027] 請求の範囲第 11項記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 9項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記信号処理部は、前記線形化部及び前記圧縮部として、

前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換するとともに、変換後の前記所定域成分を圧縮するルックアップテーブルを備えることを特徴とする。

[0028] 請求の範囲第 11項記載の発明によれば、信号処理部は線形化部及び圧縮部としてルックアップテーブルを備えるので、線形ィ匕部及び圧縮部としてそれぞれ演算回路を備える等の場合と比較して、信号処理部を小型化することができる。

[0029] 請求の範囲第 12項記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 11項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記信号処理部から出力される電気信号に基づいて演算処理を行う演算処理部を備え、

前記信号処理部と前記演算処理部との間には、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長部が介在することを特徴とする。

[0030] 請求の範囲第 12項記載の発明によれば、信号処理部と演算処理部との間には、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長部が介在するので、演算処理部で処理される電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となる。従って、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができるため、演算処理部での演算処理を容易化するとともに、演算処理部を小型化することができる。

[0031] 請求の範囲第 13項記載の発明は、請求の範囲第 12項記載の撮像装置において前記伸長部は、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分をビットシフトによつて 2^N (Nは 1以上の整数)倍に伸長することを特徴とする。

[0032] 請求の範囲第 13項記載の発明によれば、請求の範囲第 12項記載の発明と同様の効果を得ることができる。

[0033] 請求の範囲第 14項記載の発明は、請求の範囲第 12項または第 13項記載の撮像装置において、

前記演算処理部の演算結果に基づいて、前記撮像素子に対する露光量を調節する露光制御処理部を備えることを特徴とする。

[0034] 請求の範囲第 14項記載の発明によれば、撮像素子に対する露光量を調節するための評価値を演算処理部で算出する場合であっても、請求の範囲第 12項または第

13項記載の発明と同様の効果を得ることができる。

[0035] 請求の範囲第 15項記載の発明は、請求の範囲第 12項〜第 14項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記演算処理部の演算結果に基づ!/、て、撮影画像のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス処理部を備えることを特徴とする。

[0036] 請求の範囲第 15項記載の発明によれば、ホワイトバランス処理を行うための評価値を演算処理部で算出する場合であっても、請求の範囲第 12項〜第 14項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。 [0037] 請求の範囲第 16項記載の発明は、撮像方法において、

光量に基づいて入射光を複数の特性で入射光を電気信号に変換する複数の画素を有する撮像素子によって各画素に対する入射光を電気信号に光電変換する光電変換工程と、

電気信号に信号処理を行う信号処理工程とを備え、

この信号処理工程は、

前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化工程と、

前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮工程とを備えることを特徴とする。

[0038] 請求の範囲第 16項記載の発明によれば、撮像素子力も出力される複数の特性変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換することにより、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮することにより、圧縮を行わなヽ従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。

[0039] 請求の範囲第 17項記載の発明は、請求の範囲第 16項記載の撮像方法において前記複数の特性は、線形特性であることを特徴とする。

[0040] 請求の範囲第 17項記載の発明によれば、撮像素子力も出力される複数の線形変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換することにより、複数の線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮することにより、圧縮を行わなヽ従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、複数の線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。

[0041] 請求の範囲第 18項記載の発明は、請求の範囲第 16項記載の撮像方法において、

前記複数の特性は、対数特性であることを特徴とする撮像方法。

[0042] 請求の範囲第 18項記載の発明によれば、撮像素子力も出力される対数変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換することにより、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮することにより、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。

[0043] 請求の範囲第 19項記載の発明は、請求の範囲第 16項記載の撮像方法において、

前記複数の特性は、線形特性及び対数特性であることを特徴とする撮像方法。

[0044] 請求の範囲第 19項記載の発明によれば、撮像素子力出力される線形変換及び対数変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換することにより、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮することにより、圧縮を行わな、従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。

[0045] 請求の範囲第 20項記載の発明は、請求の範囲第 16項〜第 19項の何れか一項に記載の撮像方法にぉ、て、

前記圧縮工程では、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定信号値以上の高域成分を圧縮することを特徴とする。

[0046] 請求の範囲第 20項記載の発明によれば、圧縮部は高域成分を圧縮するので、中域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮すべき成分が取り出し易くなる分、圧縮を容易ィ匕することができる。

[0047] 請求の範囲第 21項記載の発明は、請求の範囲第 20項記載の撮像方法において ADコンバータを用いて、前記撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する AD変換工程を備え、

前記圧縮工程では、前記所定信号値として前記 ADコンバータの最大出力値を用 V、ることを特徴とすることを特徴とする。

[0048] 請求の範囲第 21項記載の発明によれば、 ADコンバータのビット幅以上の成分を圧縮することにより、例えば電気信号のうち、線形変換由来の成分と対数変換由来の成分との境界点以上で圧縮を行う場合と異なり、圧縮されていない成分と、圧縮されている成分との境界点が一定となる。従って、圧縮後の電気信号に対する処理を容易ィ匕することができる。

[0049] 請求の範囲第 22項記載の発明は、請求の範囲第 16項〜第 21項の何れか一項に記載の撮像方法にぉ、て、

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モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるものを用い、

前記線形化工程では、対数変換によって生成された電気信号を、線形変換によつて生成された状態に変換することを特徴とする。

[0050] 請求の範囲第 22項記載の発明によれば、入射光量に基づ、て、入射光を線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるものを撮像素子として用いる場合であっても、請求の範囲第 16項〜第 21項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。

[0051] 請求の範囲第 23項記載の発明は、請求の範囲第 16項〜第 22項の何れか一項に記載の撮像方法にぉ、て、

前記圧縮工程では、前記所定域成分を 1Z2^N (Nは 1以上の整数)倍に圧縮することを特徴とする。

請求の範囲第 23項記載の発明によれば、前記所定域成分を 1Z2^N倍に圧縮することにより、圧縮にビットシフトを用いることができる。従って、 2のべき数とは異なる数で所定域成分を割る場合と比較して、圧縮を容易化するとともに、圧縮用の装置を小型ィ匕することがでさる。 [0052] 請求の範囲第 24項記載の発明は、請求の範囲第 16項〜第 23項の何れか一項に記載の撮像方法にぉ、て、

前記圧縮工程では、

[0053] 請求の範囲第 24項記載の発明によれば、圧縮後の前記所定域成分を 2^N倍に伸長した場合に、電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となる。従つて、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができるため、伸長後の処理を容易化することができる。

[0054] 請求の範囲第 25項記載の発明は、請求の範囲第 16項〜第 24項の何れか一項に記載の撮像方法にぉ、て、

前記圧縮工程では、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することを特徴とする。

[0055] 請求の範囲第 25項記載の発明によれば、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することにより、ビットシフトとは異なる手法で所定域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮を容易化するとともに、圧縮用の装置を小型化することができる。

[0056] 請求の範囲第 26項記載の発明は、請求の範囲第 16項〜第 24項の何れか一項に記載の撮像方法にぉ、て、

前記信号処理工程では、

前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換するとともに、変換後の前記所定域成分を圧縮するルックアップテーブルを用いて前記線形化工程及び前記圧縮工程を行うことを特徴とする。

[0057] 請求の範囲第 26項記載の発明によれば、ルックアップテーブルを用いて線形ィ匕ェ程及び圧縮工程を行うことにより、線形ィ匕工程及び圧縮工程にそれぞれ演算回路を用いる等の場合と比較して、信号処理用の装置を小型化することができる。

[0058] 請求の範囲第 27項記載の発明は、請求の範囲第 16項〜第 26項の何れか一項に記載の撮像方法にぉヽて、前記信号処理工程で信号処理された電気信号に基づいて演算処理を行う演算処理工程を備え、

前記信号処理工程と前記演算処理工程との間では、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長工程を行うことを特徴とする。

[0059] 請求の範囲第 27項記載の発明によれば、信号処理工程と演算処理工程との間で、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長工程を行うことにより、演算処理工程で処理される電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となる。従って、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができるため、演算処理工程での演算処理を容易化するとともに、演算処理用の装置を小型化することができる。

[0060] 請求の範囲第 28項記載の発明は、請求の範囲第 27項記載の撮像方法において前記伸長工程では、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分をビットシフトによつて 2^N (Nは 1以上の整数)倍に伸長することを特徴とする。

[0061] 請求の範囲第 28項記載の発明によれば、請求の範囲第 27項記載の発明と同様の効果を得ることができる。

[0062] 請求の範囲第 29項記載の発明は、請求の範囲第 27項または第 28項記載の撮像方法において、

前記演算処理工程の演算結果に基づいて、前記撮像素子に対する露光量を調節する露光制御処理工程を備えることを特徴とする。

[0063] 請求の範囲第 29項記載の発明によれば、撮像素子に対する露光量を調節するための評価値を演算処理工程で算出する場合であっても、請求の範囲第 27項または第 28項記載の発明と同様の効果を得ることができる。

[0064] 請求の範囲第 30項記載の発明は、請求の範囲第 27項〜第 29項の何れか一項に記載の撮像方法にぉ、て、

前記演算処理工程の演算結果に基づ!/、て、撮影画像のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス処理工程を備えることを特徴とする。 [0065] 請求の範囲第 30項記載の発明によれば、ホワイトバランス処理を行うための評価値を演算処理工程で算出する場合であっても、請求の範囲第 27項〜第 29項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。

発明の効果

[0066] 請求の範囲第 1項，第 16項記載の発明によれば、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる

[0067] 請求の範囲第 2項，第 17項記載の発明によれば、線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。

[0068] 請求の範囲第 3項，第 18項記載の発明によれば、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。請求の範囲第 4項，第 19項記載の発明によれば、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。

[0069] 請求の範囲第 5項，第 20項記載の発明によれば、請求の範囲第 1項〜第 4項の何れか一項，第 16項〜第 19項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、圧縮を容易化することができる。

[0070] 請求の範囲第 6項，第 21項記載の発明によれば、請求の範囲第 5項、第 20項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、圧縮後の電気信号に対する処理を容易化することができる。

[0071] 請求の範囲第 7項，第 22項記載の発明によれば、請求の範囲第 1項〜第 6項の何れか一項，第 16項〜第 22項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。

[0072] 請求の範囲第 8項，第 23項記載の発明によれば、請求の範囲第 1項〜第 7項の何れか一項，第 16項〜第 22項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、圧縮を容易化するとともに、圧縮用の装置 (圧縮部）を小型化することができる。

[0073] 請求の範囲第 9項，第 24項記載の発明によれば、請求の範囲第 1項〜第 8項の何れか一項，第 16項〜第 23項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、伸長後の処理を容易化することができる。

[0074] 請求の範囲第 10項，第 25項記載の発明によれば、請求の範囲第 1項〜第 9項の何れか一項，第 16項〜第 24項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、圧縮を容易化するとともに、圧縮用の装置 (圧縮部）を小型ィ匕することがでさる。

[0075] 請求の範囲第 11項，第 26項記載の発明によれば、請求の範囲第 1項〜第 9項の何れか一項，第 16項〜第 24項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、信号処理用の装置 (信号処理部)を小型化することができる。

[0076] 請求の範囲第 12項，第 27項記載の発明によれば、請求の範囲第 1項〜第 11項何れか一項，第 16項〜第 26項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、演算処理工程での演算処理を容易化するとともに、演算処理用の装置 (演算処理部)を小型化することができる。

[0077] 請求の範囲第 13項〜第 15項，第 28項〜第 30項記載の発明によれば、請求の範囲第 12項，第 27項記載の発明と同様の効果を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0078] [図 1]本発明に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。

[図 2]撮像素子の構成を示すブロック図である。

[図 3]画素及び信号処理部の動作を説明するための図である。

[図 4]画素の構成を示す回路図である。

[図 5]画素のリセット動作を示すタイミングチャートである。

[図 6]評価値算出部の動作を説明するための図である。

[図 7]信号 φ の差と変換モードとの関係を示す図である。

VPS

[図 8]信号処理部力の出力信号に対する処理を示す図である。

[図 9]ルックアップテーブルを示す図である。

符号の説明

[0079] 1 撮像装置 2 撮像素子

3 信号処理部

13 ADコンノータ

30 線形化部

31 圧縮部

40 AWB処理部（ホワイトバランス処理部）

47 露光制御処理部

50 伸長部

51 演算処理部

G 〜G 画素

11 mn

発明を実施するための最良の形態

[0080] [実施の形態]

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。

[0081] 図 1は、本発明に係る撮像装置 1の概略構成を示すブロック図である。

[0082] この図に示すように、撮像装置 1は、レンズ群 10及び絞り 11を介して入射光を受光する撮像素子 2を備えている。これらレンズ群 10及び絞り 11としては、従来より公知のものが用いられている。

[0083] 撮像素子 2は、図 2に示すように、行列配置 (マトリクス配置）された複数の画素 G

11

〜G (但し、 n, mは 1以上の整数）を有している。

mn

[0084] 各画素 G 〜G は、入射光を光電変換して電気信号を出力するものである。これら

11 mn

画素 G 〜G は、入射光量に基づいて電気信号への変換モードを切り換えるように

11 mn

なっており、より詳細には、入射光を電気信号に線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるようになってヽる。本実施の形態にぉ、ては、図 3 (a)に示すように、各画素 G 〜G は、所定入射光量 th未満の入射光量に

11 mn

対しては線形変換モードを、所定入射光量 th以上の入射光量に対しては対数変換モードを行うようになっている。なお、本実施の形態においては、入射光を電気信号に線形変換や対数変換するとは、光量の時間積分値を電気信号に線形変換や対数変換することである。 [0085] これら画素 G 〜G のレンズ群 10側には、それぞれレッド（Red)、グリーン（Green) ll mn

及びブルー（Blue)のうち何れ力 1色のフィルタ（図示せず）が配設されている。また、画素 G 〜G には、図 2に示すように、電源ライン 20や信号印加ライン L 〜L , L

11 mn Al An Bl

〜L , L 〜L 、信号読出ライン L 〜L が接続されている。なお、画素 G 〜G

Bn CI Cn Dl Dm 11 mn には、クロックラインやバイアス供給ライン等のラインも接続されているが、図 2ではこれらの図示を省略して！/ヽる。

[0086] 信号印加ライン L 〜L , L 〜L , L 〜L は画素 G 〜G に対して信号 φ , φ

Al An Bl Bn CI Cn 11 mn v

, φ (図 4,図 5参照）を与えるようになつている。これら信号印加ライン L 〜L

VD

L 〜L , L 〜L には、垂直走査回路 21が接続されている。この垂直走査回路 21

Bl Bn CI Cn

は、後述の信号生成部 48 (図 1参照)からの信号に基づいて信号印加ライン L 〜L

Al A

, L 〜L , L 〜L に信号を印加するものであり、信号を印加する対象の信号印 n Bl Bn CI Cn

カロライン L 〜L ， L 〜L ， L 〜L を X方向に順次切り換えるようになつている。

Al An Bl Bn CI Cn

[0087] 信号読出ライン L 〜L には、各画素 G 〜G で生成された電気信号が導出され

Dl Dm 11 mn

るようになっている。これら信号読出ライン L 〜L には定電流源 D〜D及び選択

Dl Dm 1 m 回路 S〜Sが接続されている。

1 m

[0088] 定電流源 D〜Dの一端（図中下側の端部）には、直流電圧 V が印加されるように

1 m PS

なっている。

[0089] 選択回路 S〜Sは、各信号読出ライン L 〜L を介して画素 G 〜G 力与えら

1 m Dl Dm 11 mn

れるノイズ信号と撮像時の電気信号とをサンプルホールドするものである。これら選択回路 S〜Sには、水平走査回路 22及び補正回路 23が接続されている。水平走査

1 m

回路 22は、電気信号をサンプルホールドして補正回路 23に送信する選択回路 S〜

1

Sを、 Y方向に順次切り換えるものである。また、補正回路 23は、選択回路 S〜Sか m 1 m ら送信されるノイズ信号及び撮像時の電気信号に基づき、当該電気信号からノイズ信号を除去するものである。

[0090] なお、選択回路 S〜S及び補正回路 23としては、特開平 2001— 223948号公報

1 m

に開示のものを用いることができる。また、本実施の形態においては、選択回路 S〜

1

Sの全体に対して補正回路 23を 1つのみ設けることとして説明するが、選択回路 S m 1

〜S のそれぞれに対して補正回路 23を 1つずつ設けることとしても良い。 [0091] 以上の撮像素子 2には、図 1に示すように、アンプ 12及び ADコンバータ 13を介して、黒基準設定部 14及び信号処理部 3がこの順に接続されている。なお、本実施の形態においては、図 3 (a)に示すように、 ADコンバータから出力されるデジタル信号は 12ビット幅となって!/ヽる。

[0092] 黒基準設定部 14は、デジタル信号の最低レベルを設定するものである。

[0093] 信号処理部 3は、各画素 G 〜G からの電気信号に対して信号処理を行うもので

11 mn

あり、線形化部 30及び圧縮部 31を備えている。

[0094] 線形化部 30は、図 3 (a)に矢印 Zで示すように、撮像素子 2から出力される電気信号のうち、対数変換によって生成された電気信号を、入射光から線形変換された状態、つまり線形変換由来の状態に変換するものである。なお、線形ィ匕部 30はルックァップテーブルを用いて変換を行うこととしてもよいし、指数変換する等の演算によって変換を行うこととしてもよい。また、本実施の形態においては、線形化部 30で処理された電気信号は全 24ビット幅となって、る。

[0095] 圧縮部 31は、図 3 (a)に矢印 Wで示すように、線形化部 30から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分、本実施の形態においては ADコンバータ 13のビット幅以上の高域成分を圧縮するものである。

[0096] この信号処理部 3には、図 1に示すように、画像処理部 4が接続されている。

[0097] 画像処理部 4は、画素 G 〜G からの電気信号全体によつて構成される画像デー

11 mn

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を備えている。これら A WB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、信号処理部 3に対してこの順に接続されている。

[0098] AWB処理部 40は画像データに対してホワイトバランス処理を行うものであり、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。色補正部 42は画像データの色合いを補正するものであり、より詳細には、各色の電気信号を他の色の電気信号に基づき画素毎に補正するものである。階調変換部 43は画像データの階調変換を行うものであり、色空間変換部 44は RGB 信号を YCbCr信号に変換するものである。

[0099] また、信号処理部 3には、評価値算出部 5及び制御装置 46がこの順に接続されている。

[0100] 評価値算出部 5は伸長部 50と演算処理部 51とを備えている。

[0101] 伸長部 50は、図 6に示すように、信号処理部 3の圧縮部 31によって圧縮された前記高域成分を伸長して圧縮前の状態に戻すものである。なお、この伸長部 50から出力される伸長後の高域成分と、伸長部 50に伸長されない低域成分とは、伸長部 50と演算処理部 51との間で結合されるようになって、る。

[0102] 演算処理部 51は、 AWB評価値算出回路 52、圧縮部 53及び AE評価値算出回路

54を有している。

[0103] AWB評価値算出回路 52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評価値を算出するものである。圧縮部 53は、電気信号を圧縮するものであり、本実施の形態においては電気信号をビットシフトによって 1Z2¹⁶倍するようになつている。 AE評価値算出回路 54は、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。

[0104] 制御装置 46は、撮像装置 1の各部を制御するものであり、図 1に示すように、上述のアンプ 12、黒基準設定部 14、 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と接続されている。また、制御装置 46は、露光制御処理部 47を介して絞り 11と接続され、信号生成部 48を介して撮像素子 2及び ADコンバータ 13と接続されて、る。

[0105] 続いて、本実施の形態における画素 G 〜G について説明する。

11 mn

[0106] 各画素 G 〜G は、図 4に示すように、フォトダイオード P、トランジスタ T〜T及び

11 mn 1 6 キャパシタ Cを備えている。なお、トランジスタ T〜Tは、 Ρチャネルの MOSトランジス

1 6

タである。

[0107] フォトダイオード Ρには、レンズ群 10及び絞り 11を通過した光が当たるようになっている。このフォトダイオード Ρの力ソード Ρには直流電圧 V が印加されており、ァノー k PD

ド Pにはトランジスタ Tのドレイン T が接続されている。

A 1 ID

[0108] トランジスタ Tのゲート T には信号 φ が入力されるようになっており、ソース Τ にはトランジスタ Tのゲート T 及びドレイン Τ が接続されている。

2 2G 2D

[0109] このトランジスタ Τのソース Τ には信号印加ライン L (図 2の L 〜L に相当）が接

2 2S C CI Cn

続されており、この信号印加ライン L力信号 φ が入力されるようになっている。こ

C VPS

こで、図 5に示すように、信号 φ は 2値の電圧信号であり、より詳細には、入射光量

VPS

が所定入射光量 thを超えたときにトランジスタ Tをサブスレツショルド領域で動作させ

2

るための電圧値 VLと、トランジスタ Tを導通状態にする電圧値 VHとの 2つの値をとる

2

ようになつている。

[0110] また、トランジスタ Tのソース T にはトランジスタ Tのゲート T が接続されている。

1 1S 3 3G

[0111] このトランジスタ Tのドレイン T には、直流電圧 V が印加されるようになっている。

3 3D PD

また、トランジスタ Tのソース T には、キャパシタ Cの一端と、トランジスタ Tのドレイン

3 3S 5

T と、トランジスタ Tのゲート T とが接続されている。

5D 4 4G

[0112] キャパシタ Cの他端には、信号印加ライン L (図 2の L 〜L に相当）が接続されて

B Bl Bn

おり、この信号印加ライン L力も信号 φ が与えられるようになつている。ここで、図 5

B VD

に示すように、信号 φ は 3値の電圧信号であり、より詳細には、キャパシタ Cを積分

VD

動作させる際の電圧値 Vhと、光電変換された電気信号読み出し時の電圧値 Vmと、ノイズ信号読み出し時の電圧値 VIとの 3つの値をとるようになっている。

[0113] トランジスタ Tのソース T には直流電圧 V 力ゲート T には信号 φ が入力され

5 5S RG 5G RS

るようになっている。

[0114] トランジスタ Tのドレイン T には、トランジスタ Tのドレイン T と同様に直流電圧 V

4 4D 3 3D PD が印加されるようになっており、ソース T には、トランジスタ Tのドレイン T が接続さ

4S

れている。

[0115] このトランジスタ Tのソース T には、信号読出ライン L (図 2の L 〜L に相当）が

6 6S D Dl Dm

接続されており、ゲート T には、信号印加ライン L (図 2の L 〜L に相当）から信号

6G A Al An

φ が入力されるようになっている。

V

[0116] 続いて、各画素 G 〜G 及び垂直走査回路 21の動作について説明する。

11 mn

[0117] まず、図 5に示すように、垂直走査回路 21が画素 G 〜G のリセット動作を行う。

11 mn

[0118] 具体的には、信号 φ が Low、信号 φ が Hi、信号 φ が VL、信号 φ が Hi、信号

S V VPS RS

φ が Vhとなっている状態から、垂直走査回路 21が、ノルス信号 φ と、電圧値 Vm のパルス信号 φ とを画素 G 〜G に与えて電気信号を信号読出ライン Lに出力さ

VD 11 mn D せた後、信号 φ を Hiとしてトランジスタ Tを OFFにする。

5 1

[0119] 次に、垂直走査回路 21が信号 φ を VHとすることで、トランジスタ Tのゲート T

VPS 2 2G 及びドレイン T 、並びにトランジスタ Tのゲート T に蓄積された負の電荷を速やか

2D 3 3G

に再結合させる。また、垂直走査回路 21が信号 φ を Lowとしてトランジスタ Tを ON

RS 5 にすることにより、キャパシタ Cとトランジスタ Tのゲート T との接続ノードの電圧を初

4 4G

期化する。

[0120] 次に、垂直走査回路 21が信号 φ を VLとすることでトランジスタ Tのポテンシャル

VPS 2

状態を基の状態に戻した後、信号 φ を Hiにして、トランジスタ Tを OFFにする。次

RS 5

に、キャパシタ Cが積分動作を行う。これにより、キャパシタ Cとトランジスタ Tのゲート

4

T との接続ノードの電圧力リセットされたトランジスタ Tのゲート電圧に応じたものと

4G 2

なる。

[0121] 次に、垂直走査回路 21がパルス信号 φ をトランジスタ Tのゲート T に与えること

V 6 6G

でトランジスタ Tを ONにするとともに、電圧値 VIのパルス信号 φ をキャパシタ Cに

6 VD

印加する。このとき、トランジスタ T力ソースフォロワ型の MOSトランジスタとして動作

4

するため、信号読出ライン Lにはノイズ信号が電圧信号として現れる。

D

[0122] そして、垂直走査回路 21がパルス信号 φ をトランジスタ Tのゲート T に与えてキ

RS 5 5G

ャパシタ Cとトランジスタ Tのゲート T との接続ノードの電圧をリセットした後、信号 φ

4 4G S を Lowにしてトランジスタ Tを ONにする。これにより、リセット動作が完了し、画素 G

1 11

〜G が撮像可能状態となる。

mn

[0123] 次に、画素 G 〜G が撮像動作を行う。

ll mn

[0124] 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 Tに流

2 れ込むと、光電荷がトランジスタ Tのゲート T に蓄積される。

2 2G

[0125] ここで、被写体の輝度が低ぐフォトダイオード Pに対する入射光量が前記所定入射光量 thよりも少ない場合には、トランジスタ Tはカットオフ状態であるので、トランジス

2

タ Tのゲート T に蓄積された光電荷量に応じた電圧が当該ゲート T に現れる。そ

2 2G 2G

のため、トランジスタ τのゲート

3 τ には、入射光を線形変換した電圧が現れる。

3G

[0126] 一方、被写体の輝度が高ぐフォトダイオード Pに対する入射光量が前記所定入射光量 thよりも多い場合には、トランジスタ Tがサブスレツショルド領域で動作を行う。そ

2

のため、トランジスタ τのゲート τ には、入射光を自然対数で対数変換した電圧が

3 3G

現れる。

[0127] なお、本実施の形態においては、画素 G 〜G の間で前記所定値の値は等しくな

11 mn

つている。

[0128] トランジスタ Tのゲート T に電圧が現れると、その電圧量に応じてキャパシタじから

3 3G

トランジスタ Tのドレイン T に流れる電流が増幅される。そのため、トランジスタ Tの

3 3D 4 ゲート T には、フォトダイオード Pの入射光を線形変換または対数変換した電圧が現

4G

れる。

[0129] 次に、垂直走査回路 21が信号 φ の電圧値を Vmとするとともに、信号 φ を Lowと

VD V

する。これにより、トランジスタ Tのゲート電圧に応じたソース電流力トランジスタ Tを

4 6 介して信号読出ライン Lへ流れる。このとき、トランジスタ Tがソースフォロワ型の MO

D 4

Sトランジスタとして動作するため、信号読出ライン Lには撮像時の電気信号が電圧

D

信号として現れる。ここで、トランジスタ T , Tを介して出力される電気信号の信号値

4 6

はトランジスタ τのゲート電圧に比例した値となるため、当該信号値はフォトダイォー

4

ド Pの入射光を線形変換または対数変換した値となる。

[0130] そして、垂直走査回路 21が信号 φ の電圧値を Vhとするとともに、信号 φ を Hiと

VD V

することにより、撮像動作が終了する。

[0131] なお、画素 G 〜G が上記のように動作するとき、図 7に示すように、信号 φ の撮

11 mn VPS 像時の電圧値 VLとリセット時の電圧値 VHとの差が大きくなるほど、また、リセットの終了から撮像の開始までの時間が短くなるほど、図中「I」〜「V」の順にトランジスタ Tの

2 ゲート T とソース T との間のポテンシャルの差が大きくなり、トランジスタ Tがカットォ

2G 2S 2 フ状態で動作する被写体輝度の割合、つまり線形変換する被写体輝度の割合が大きくなる。なお、図 7のグラフは、縦軸が対数の片対数グラフである。

[0132] そのため、信号 φ の電圧値 VLや電圧値 VHの値、リセットの終了力ゝら撮像の開

VPS

始までの時間の長さを変化させることによって、画像信号のダイナミックレンジや、線形変換モードと対数変換モードとの境界となる変極点、即ち前記所定入射光量 thを制御することができる。具体的には、例えば、被写体の輝度範囲が狭い場合には電圧値 VLを低くして線形変換する輝度範囲を広くするとともに、被写体の輝度範囲が広い場合には電圧値 VLを高くして対数変換する輝度範囲を広くすることで、画素 G

1

〜G の光電変換特性を被写体の特性に合わせることができる。更に、電圧値 VLを

1 mn

最小とするときには常に画素 G 〜G を線形変換する状態（図 7中「I」参照）とし、電

11 mn

圧値 VLを最大とするときには常に画素 G 〜G を対数変換する状態（図 7中「V」参

li mn

照）とすることちでさる。

[0133] 続いて、本発明に係る撮像方法について説明する。なお、以下の説明においては、画素 G 〜G への入射光量が前記所定入射光量 thよりも大きぐ撮像素子 2が対

11 mn

数変換モードで動作することとして説明する。

[0134] まず、撮像素子 2が各画素 G 〜G への入射光を光電変換し、対数変換由来の電

ll mn

気信号をアナログ信号として出力する (光電変換工程)。具体的には、上述のように各画素 G 〜G が信号読出ライン Lに電気信号を出力すると、この電気信号を定電

11 mn D

流源 Dが増幅し、選択回路 Sが順にサンプルホールドする。そして、サンプルホールドされた電気信号が選択回路 Sから補正回路 23に送出されると、補正回路 23がノィズを除去して電気信号を出力する。

[0135] 次に、撮像素子 2から出力されたアナログ信号をアンプ 12が増幅した後、 ADコンバータ 13がデジタル信号に変換する (AD変換工程)。

[0136] 次に、黒基準設定部 14がデジタル信号の最低レベルを設定した後、信号処理部 3 が信号処理を行う (信号処理工程)。具体的には、まず、図 3 (a)に矢印 Zで示すように、線形化部 30が、電気信号を線形変換由来の状態に変換する (線形化工程)。そして、図 3 (a)に矢印 Wで示すように、圧縮部 31が、電気信号の前記高域成分として、 ADコンバータ 13のビット幅以上の成分、つまり上位 12ビット幅の成分をビットシフトにより 1Z2⁸倍して 4ビット幅に圧縮する (圧縮工程)。

[0137] これにより、圧縮を行わない従来の場合と比較して、後述の処理におけるビット幅が少なくなる。また、ビットシフトとは異なる手法で高域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮が容易化されるとともに、圧縮部 31が小型化される。また、例えば電気信号のうち、前記所定入射光量 thに対応する信号値以上の成分に圧縮を行う場合と異なり、圧縮されて、な、成分と、圧縮されて!、る成分との境界点が一定となる。 [0138] 次に、図 6に示すように、圧縮部 31で圧縮された前記高域成分を評価値算出部 5 の伸長部 50がビットシフトにより 2⁸倍して 4ビット幅から 12ビット幅に伸長した後（伸長工程)、伸長された高域成分と、前記低域成分、つまり下位 12ビット幅の電気信号とは、結合されて全 24ビット幅の電気信号となる。これにより、電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となる。

[0139] 次に、結合後の 24ビット幅の電気信号に基づいて演算処理部 51の AWB評価値算出回路 52、圧縮部 53及び AE評価値算出回路 54が前記 AWB評価値， AE評価値を算出する (演算処理工程)。

[0140] 次に、算出された AE評価値に基づいて制御装置 46が露光制御処理部 47を制御し、撮像素子 2に対する露光量を調節させる（露光制御処理工程)。

[0141] また、 AWB評価値や、前記黒基準設定部 14で設定された前記最低レベル等に基づヽて制御装置 46が AWB処理部 40を制御し、信号処理部 3から出力される画像データに対してホワイトバランス処理を行わせる（ホワイトバランス処理工程)。

[0142] そして、 AWB処理部 40から出力される画像データに基づいて色補間部 41、色補正部 42、階調変換部 43及び色空間変換部 44がそれぞれ画像処理を行った後、画像データを出力する。

[0143] 以上の撮像方法によれば、線形ィ匕工程により、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、圧縮工程により、圧縮工程後の画像処理などにおけるビット幅を少なくすることができる。従って、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、撮像装置 1の大型化を防止することができる。

[0144] また、圧縮されて、な、成分と、圧縮されて!、る成分との境界点を一定にすることができるため、圧縮後の電気信号に対する伸長工程や演算処理工程などの処理を容易ィ匕することができる。

[0145] また、伸長工程によって電気信号と入射光との線形係数を入射光量の全変域で一定とすることができるため、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができる。従って、伸長後の演算処理工程における処理を容易化するとともに、演算処理部 51を小型化することができる。 [0146] なお、上記実施の形態においては、 ADコンバータ 13、線形化部 30及び圧縮部 3 1がこの順に配設されていることとして説明した力他の順序に配設されることとしても良い。例えば、圧縮部 31、線形ィ匕部 30及び ADコンバータ 13がこの順に配設される場合には、上述の圧縮工程、線形ィ匕工程及び AD変換工程がこの順に行われることとなる。

[0147] また、信号処理部 3の圧縮部 31によって圧縮される所定域成分を ADコンバータ 1 3のビット幅以上の成分、即ち上位 12ビット幅の高域成分として説明したが、図 3 (b) に示すように、前記所定入射光量 thに対応する信号値以上の高域成分としても良ヽ。また、この所定域成分を、所定の低域成分や中域成分としても良い。

[0148] また、信号処理部 3の圧縮部 31で前記高域成分の圧縮された電気信号を評価値算出部 5の伸長部 50で伸長して力も AWB評価値及び AE評価値の算出処理に用いることとして説明したが、図 8に示すように、他の処理に用いた後、再び高域成分を圧縮して出力することとしても良い。

[0149] また、画素 G 〜G は図 4のような構成を有することとして説明したが、線形変換モ

11 mn

ードと対数変換モードとを切り換え可能であれば、例えば上述の特許文献 1に示されるような構成を有することとしても良、。

[0150] 更に、各画素 G 〜G に RGBフィルタを設けることとして説明した力シアン（Cyan

11 mn

)、マゼンタ（Magenta)及びイェロー (Yellow)などの他の色フィルタを設けることとしても良い。

[実施の形態の変形例]

次に、上記実施の形態の変形例について説明する。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。

[0151] 本変形例における信号処理部 3は、線形ィ匕部 30及び圧縮部 31の代わりに、図 9に示すルックアップテーブルを備えて、る。

[0152] このルックアップテーブルは、アンプ 12、 ADコンバータ 13及び黒基準設定部 14を介して撮像素子 2から入力される電気信号のうち、線形変換由来の電気信号に対しては入力される電気信号を線形変換して出力するようになっている（図中原点力も点 a参照)。また、このルックアップテーブルは、対数変換由来の電気信号に対しては入力される電気信号を指数変換し (図中点 aから点 c参照)、更に、指数変換後に ADコンバータ 13のビット幅以上となる成分を 1Z2⁸倍に圧縮するようになっている（図中点 bから点 d参照)。

この場合には、ルックアップテーブルによって前記線形ィ匕工程及び圧縮工程を行うことができるため、線形ィ匕部 30及び圧縮部 31としてそれぞれ演算回路を備える等の場合と比較して、信号処理部 3を小型化することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 光量に基づ！ヽて入射光を複数の特性で電気信号に変換する複数の画素を有する撮像素子と、

電気信号に信号処理を行う信号処理部とを備え、

この信号処理部は、

前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部とを有することを特徴とする撮像装置。

[2] 請求の範囲第 1項記載の撮像装置において、

前記複数の特性は、線形特性であることを特徴とする撮像装置。

[3] 請求の範囲第 1項記載の撮像装置において、

前記複数の特性は、対数特性であることを特徴とする撮像装置。

[4] 請求の範囲第 1項記載の撮像装置において、

前記複数の特性は、線形特性及び対数特性であることを特徴とする撮像装置。

[5] 請求の範囲第 1〜第 4項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記圧縮部は、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定信号値以上の高域成分を圧縮することを特徴とする撮像装置。

[6] 請求の範囲第 5項記載の撮像装置において、

前記撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する ADコンパ一タを備え、

前記所定信号値は、前記 ADコンバータの最大出力値であることを特徴とする撮像装置。

[7] 請求の範囲第 1項〜第 6項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記撮像素子は、

前記線形化部は、対数変換によって生成された電気信号を、線形変換によって生成された状態に変換することを特徴とする撮像装置。

[8] 請求の範囲第 1項〜第 7項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記圧縮部は、前記所定域成分を 1Z2^N(Nは 1以上の整数)倍に圧縮することを特徴とする撮像装置。

[9] 請求の範囲第 1項〜第 8項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記圧縮部は、

圧縮後の前記所定域成分を 2^N(Nは 1以上の整数)倍に伸長した場合に、伸長後の電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となるように、前記所定域成分を圧縮することを特徴とする撮像装置。

[10] 請求の範囲第 1項〜第 9項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記圧縮部は、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することを特徴とする撮像装置。

[11] 請求の範囲第 1項〜第 9項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記信号処理部は、前記線形化部及び前記圧縮部として、

前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換するとともに、変換後の前記所定域成分を圧縮するルックアップテーブルを備えることを特徴とする撮像装置。

[12] 請求の範囲第 1項〜第 11項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記信号処理部と前記演算処理部との間には、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長部が介在することを特徴とする撮像装置。

[13] 請求の範囲第 12項記載の撮像装置において、

前記伸長部は、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分をビットシフトによつて 2^N (Nは 1以上の整数)倍に伸長することを特徴とする撮像装置。

[14] 請求の範囲第 12項または第 13項記載の撮像装置において、

前記演算処理部の演算結果に基づいて、前記撮像素子に対する露光量を調節する露光制御処理部を備えることを特徴とする撮像装置。

[15] 請求の範囲第 12項〜第 14項の何れか一項に記載の撮像装置において、

前記演算処理部の演算結果に基づ!/、て、撮影画像のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス処理部を備えることを特徴とする撮像装置。

[16] 光量に基づ!/ヽて入射光を複数の特性で電気信号に変換する複数の画素を有する撮像素子によって各画素に対する入射光を電気信号に光電変換する光電変換工程と、

電気信号に信号処理を行う信号処理工程とを備え、

この信号処理工程は、

前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮工程とを備えることを特徴とする撮像方法。

[17] 請求の範囲第 16項記載の撮像方法において、

前記複数の特性は、線形特性であることを特徴とする撮像方法。

[18] 請求の範囲第 16項記載の撮像方法において、

[19] 請求の範囲第 16項記載の撮像方法において、

[20] 請求の範囲第 16項〜第 19項の何れか一項に記載の撮像方法において、

前記圧縮工程では、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定信号値以上の高域成分を圧縮することを特徴とする撮像方法。

[21] 請求の範囲第 20項記載の撮像方法にぉ、て、

ADコンバータを用いて、前記撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する AD変換工程を備え、

前記圧縮工程では、前記所定信号値として前記 ADコンバータの最大出力値を用 V、ることを特徴とする撮像方法。

[22] 請求の範囲第 16項〜第 21項の何れか一項に記載の撮像方法において、前記撮像素子として、

前記線形化工程では、対数変換によって生成された電気信号を、線形変換によつて生成された状態に変換することを特徴とする撮像方法。

[23] 請求の範囲第 16項〜第 22項の何れか一項に記載の撮像方法において、

前記圧縮工程では、前記所定域成分を 1Z2^N (Nは 1以上の整数)倍に圧縮することを特徴とする撮像方法。

[24] 請求の範囲第 16項〜第 23項の何れか一項に記載の撮像方法において、

前記圧縮工程では、

圧縮後の前記所定域成分を 2^N(Nは 1以上の整数)倍に伸長した場合に、伸長後の電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となるように、前記所定域成分を圧縮することを特徴とする撮像方法。

[25] 請求の範囲第 16項〜第 24項の何れか一項に記載の撮像方法において、

前記圧縮工程では、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することを特徴とする撮像方法。

[26] 請求の範囲第 16項〜第 24項の何れか一項に記載の撮像方法において、

前記信号処理工程では、

前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換するとともに、変換後の前記所定域成分を圧縮するルックアップテーブルを用いて、前記線形化工程及び前記圧縮工程を行うことを特徴とする撮像方法。

[27] 請求の範囲第 16項〜第 26項の何れか一項に記載の撮像方法において、

前記信号処理工程で信号処理された電気信号に基づいて演算処理を行う演算処理工程を備え、

前記信号処理工程と前記演算処理工程との間では、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長工程を行うことを特徴とする撮像方法。

[28] 請求の範囲第 27項記載の撮像方法にぉ、て、前記伸長工程では、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分をビットシフトによつて 2^N (Nは 1以上の整数)倍に伸長することを特徴とする撮像方法。

[29] 請求の範囲第 27項または第 28項記載の撮像方法にぉ、て、

前記演算処理工程の演算結果に基づいて、前記撮像素子に対する露光量を調節する露光制御処理工程を備えることを特徴とする撮像方法。

[30] 請求の範囲第 27項〜第 29項の何れか一項に記載の撮像方法にぉ、て、

前記演算処理工程の演算結果に基づ!/、て、撮影画像のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス処理工程を備えることを特徴とする撮像方法。