WO2006103881A1

WO2006103881A1 - 撮像装置

Info

Publication number: WO2006103881A1
Application number: PCT/JP2006/304302
Authority: WO
Inventors: Kazusei Takahashi; Kiyoshi Takagi; Yoshito Katagiri
Original assignee: Konica Minolta Photo Imaging, Inc.
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2006-10-05
Also published as: KR101230200B1; JPWO2006103881A1; US20090141139A1; US7948525B2; JP4114707B2; KR20080002773A

Abstract

　対数変換動作及び線形変換動作の切り換えが可能な撮像素子を有する撮像装置において、ユーザが意図した撮影画像を得ることを可能とするために、撮像装置１に、入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子４と、撮像素子４によって得られた画像データを表示するモニタ１１と、モニタ１１に表示された画像のうち任意の領域を指定するための操作部２１と、モニタ１１の画面上で指定された領域の撮像素子４の出力信号を評価し、評価結果に基づいて撮像素子４の出力信号における線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を変更する変曲点変更部２２と、を設ける。

Description

明細書

撮像装置

技術分野

[0001] 本発明は撮像装置に係り、特に、対数変換動作及び線形変換動作の切り換えが可能な撮像素子を有する撮像装置に関する。

背景技術

[0002] 従来から、デジタルカメラや、車載カメラなどに組み込まれるカメラユニットなどの撮像装置には、入射光を電気信号に光電変換する撮像素子が設けられている。また、近年は、入射光量に応じて電気信号の線形変換動作及び対数変換動作の切り換えを可能にした撮像素子 (リニアログセンサ）が提案されてヽる（特許文献 1,特許文献 2参照)。

[0003] このような撮像素子によれば、線形変換動作のみを行う撮像素子（リニアセンサ）に比べ、ダイナミックレンジが広くなるため、輝度範囲の広い被写体を撮影した場合でも ^度情報を電気信号で表現することができる。

[0004] また、対数変換動作のみを行う撮像素子 (ログセンサ）と比較すると、一定幅の輝度範囲であっても輝度値によって出力されるデータが少なくなるという問題を回避でき、被写体のコントラストを十分に得ることができる。

[0005] ここで、リニアログセンサは主要被写体について線形変換動作又は対数変換動作のそれぞれの長所を活用できる光電変換特性として使用することが望まし、。すなわち、撮影される被写体の輝度範囲が広い場合は、撮像素子の対数変換動作を利用することが望ましい。また、主要被写体のコントラストを十分に得たい場合は、撮像素子の線形変換動作によって得られた電気信号を用いることにより、所定の輝度範囲内にお、て十分なデータを得て画像処理を行うことが望ま、。

特許文献 1：特開 2002— 223392号公報

特許文献 2：特開 2004 -088312号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0006] し力しながら、一般に主要被写体はユーザの好みで決定されるものであり、撮影画面内の中心付近に存在して、る場合だけでなぐ画面の端部付近に存在して!/、る場合もある。このような状況において、撮像装置が自動的に主要被写体を決定するシステムを用いた場合に、ユーザが意図した被写体と異なる被写体を主要被写体と認識し、その被写体に適した条件で撮影を行った場合、リニアログセンサを使用したとしても、ユーザが意図した撮影画像を得られな、可能性がある。

[0007] したがって、個々のユーザのニーズに応じた撮影画像を得るためには、ユーザが指定した被写体にっ、て、リニアログセンサの線形変換動作又は対数変換動作の長所を活用した撮影を行うことが望ましい。

[0008] 本発明の課題は、対数変換動作及び線形変換動作の切り換えが可能な撮像素子を有する撮像装置において、ユーザが意図した撮影画像を得ることを可能とする撮像装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 上記課題を解決するため、請求の範囲第 1項に記載の発明は、撮像装置であって、入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子と、前記撮像素子によって得られた画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された画像のうち任意の領域を指定するための操作部と、前記操作部により指定された領域の前記撮像素子の出力信号を評価し、前記出力信号の評価結果に基づいて前記撮像素子の出力信号における線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を変更する変曲点変更部と、を有することを特徴とする。

[0010] 請求の範囲第 1項に記載の発明によれば、ユーザが表示部に表示された被写体のプレビュー画面を確認した上で、操作部において自らが所望の被写体範囲を指定することができる。また、ユーザが指定した被写体の画像データの評価結果に基づいて変曲点を変更することから、ユーザのニーズに応じて撮像素子の光電変換特性を変ィ匕させることが可會となる。

[0011] 請求の範囲第 2項に記載の発明は、請求の範囲第 1項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、少なくとも前記指定された領域の出力信号が対数変換されるように前記変曲点を変更することを特徴とする。

[0012] 請求の範囲第 2項に記載の発明によれば、ユーザが指定した被写体の撮像に際して撮像素子が対数変換動作を行うことから、ユーザが指定した被写体にっヽて対数変換動作の利点を生力した画像を得ることが可能となる。すなわち、ダイナミックレンジが広くなるため、輝度範囲の広い被写体を撮影した場合でも全輝度情報を電気信号で表現することができる。

[0013] 請求の範囲第 3項に記載の発明は、請求の範囲第 2項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、前記指定された領域の出力信号が所定の値以上のとき、前記変曲点を変更することを特徴とする。

[0014] 請求の範囲第 3項に記載の発明によれば、ユーザが指定した被写体画像の出力信号が所定値以上となると、特に撮像素子が線形変換動作を行う場合、指定された被写体画像は出力信号の飽和により白とびした画像となるが、撮像素子に対数変換動作を行わせることによって、ダイナミックレンジを確保して、ユーザが指定した被写体の白とびを防止することができる。

[0015] 請求の範囲第 4項に記載の発明は、請求の範囲第 1項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、少なくとも前記指定された領域の出力信号が線形変換されるように前記変曲点を変更することを特徴とする。

[0016] 請求の範囲第 4項に記載の発明によれば、ユーザが指定した被写体の撮像に際して撮像素子が線形変換動作を行うことから、ユーザが指定した被写体にっ、て線形変換動作の利点を生カゝした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを十分に得ることができる。

[0017] 請求の範囲第 5項に記載の発明は、請求の範囲第 4項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、前記指定された領域の出力信号が対数変換領域のものであるとき、線形変換の出力が得られるように、前記変曲点を変更することを特徴とする

[0018] 請求の範囲第 5項に記載の発明によれば、ユーザが指定した被写体画像の出力信号が対数変換領域のものであるとき、所定の輝度範囲幅で表現されるデータが少なくなるため、ユーザが指定した被写体画像のコントラストが悪くなるが、撮像素子に線形変換動作を行わせることによって、ユーザが指定した被写体の十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することができる。

[0019] 請求の範囲第 6項に記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれか一項に記載の撮像装置であって、前記表示部に任意の領域を指定するためのウィンドウが表示されることを特徴とする。

[0020] 請求の範囲第 6項に記載の発明によれば、表示部に表示されたウィンドウにより、ュ一ザが指定する被写体の範囲を容易に目視することが可能となる。

[0021] 請求の範囲第 7項に記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 6項のいずれか一項に記載の撮像装置であって、前記操作部にお!、て前記表示部における前記ウィンドウの移動及び前記ウィンドウによる指定範囲の変更が可能であることを特徴とする。

[0022] 請求の範囲第 7項に記載の発明によれば、ユーザが操作部を操作して表示部のゥインドウを移動すること又はウィンドウの指定範囲を変更することによって、ユーザの所望の被写体を容易に指定することが可能となる。

[0023] 請求の範囲第 8項に記載の発明は、請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれか一項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、前記撮像素子の画素に設定する電圧値を変更することによって前記変曲点を変更することを特徴とする。

[0024] 請求の範囲第 8項に記載の発明によれば、撮像素子の出力信号の変曲点を変更することが可能となる。

発明の効果

[0025] 請求の範囲第 1項に記載の発明によれば、ユーザが指定した領域の被写体の画像データの評価結果に基づいて変曲点を変更することから、ユーザのニーズに応じて撮像素子の光電変換特性を変化させることにより、ユーザの意図した撮影画像を得ることが可能となる。

[0026] 請求の範囲第 2項に記載の発明によれば、ユーザが指定する被写体にっ、て対数変換動作の利点を生カゝした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、ダイナミックレンジを確保して被写体の広い輝度範囲を電気信号で表現することにより、直射日光が背後に存在する明るい被写体などであっても、暗い部分も含めて高品位な画像を得ることができる。 [0027] 請求の範囲第 3項に記載の発明によれば、ユーザが指定する被写体の撮像に際して撮像素子に対数変換動作を行わせることによって、ダイナミックレンジを確保して、ユーザが指定した被写体の白とびを防止することができる。

[0028] 請求の範囲第 4項に記載の発明によれば、ユーザが指定する被写体にっ、て線形変換動作の利点を生カゝした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを十分に得ることにより、曇天時や日陰にある暗い被写体などであっても、階調性豊かで高品位な画像を得ることがでさる。

[0029] 請求の範囲第 5項に記載の発明によれば、ユーザが指定する被写体の撮像に際して撮像素子に線形変換動作を行わせることによって、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを十分に得ることができる。

[0030] 請求の範囲第 6項に記載の発明によれば、表示部に表示されたウィンドウにより、ュ一ザが指定する被写体の範囲を容易に目視することが可能となる。

[0031] 請求の範囲第 7項に記載の発明によれば、ユーザが操作部を操作して表示部のゥインドウを移動すること又はウィンドウの指定範囲を変更することによって、ユーザの所望の被写体を容易に指定することが可能となる。

[0032] 請求の範囲第 8項に記載の発明によれば、撮像素子の出力信号の変曲点を変更することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0033] [図 1]本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す正面図である。

[図 2]本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す背面図である。

[図 3]本発明の実施形態に係る撮像装置の機能的構成を示すブロック図である。

[図 4]本発明の実施形態に係る撮像素子の構成を示すブロック図である。

[図 5]本発明の実施形態に係る撮像素子が備える画素の構成を示す回路図である。

[図 6]本発明の実施形態に係る撮像素子が備える画素の動作を示すタイムチャートである。

[図 7]本発明の実施形態に係る撮像素子の入射光量に対する出力を示すグラフである。 [図 8]本発明の実施形態に係る表示部における表示画面の一例である。

[図 9]本発明の実施形態に係る表示部における表示画面の他の例である。

[図 10]本発明の実施形態に係る撮像素子の変曲点の変化を示すグラフである。

[図 11]本発明の実施形態に係る撮像素子の変曲点の変化を示すグラフである。

[図 12]本発明の実施形態に係る撮像方法を示すフローチャートである。

[図 13]本発明の実施形態に係る表示部における変曲点変化前の表示画面を示す図である。

[図 14]本発明の実施形態に係る表示部における変曲点変化後の表示画面を示す図である。

符号の説明

1 撮像装置

2 筐体

3 レンズユニット

4 撮像素子

5 照射部

6 調光センサ

7 システム制御部

8 信号処理部

9 電池

10 記録媒体

11 モニタ

12 ズームボタン W

13 ズームボタン T

14 光学式ファインダ

15 選択用十字キー

16 レリーズスィッチ

17 電源スィッチ

18 USB端子 22 変曲点変更部

27 アンプ

28 AZDコンバータ

29 黒基準補正部

30 AE評価値算出部

31 WB処理部

32 色補間部

33 色補正部

34 階調変換部

35 色空間変換部

発明を実施するための最良の形態

[0035] 本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

[0036] 本実施形態に係る撮像装置 1はコンパクトタイプのデジタルカメラである力本発明の撮像装置には、一眼レフタイプのデジタルカメラ、カメラ付携帯電話、車載カメラなどの撮影機能を備えた電子機器の他、携帯電話、車載カメラなどの電子機器に組み込まれるカメラユニットなども含まれる。

[0037] 図 1に示すように、撮像装置 1が備える筐体 2の前面中央部付近には、被写体の画像光を所定の焦点に集光させるレンズユニット 3が、レンズユニット 3の光軸が筐体 2 の前面に直交するように設けられている。そして、筐体 2の内部であってレンズュ-ット 3の後方には、レンズユニット 3を介して入射した被写体の反射光を電気信号に光電変換する撮像素子 4が設けられてヽる。

[0038] また、筐体 2の前面上端部付近には撮影時に光を照射する照射部 5が備えられている。本実施形態の照射部 5は撮像装置 1に内蔵されたストロボ装置によって構成されているが、外付けのストロボ又は高輝度 LEDによって構成してもよい。また、筐体 2 の前面であってレンズユニット 3の上部付近には、調光センサ 6が設けられており、この調光センサ 6は、照射部 5から照射された光が被写体で反射されて、その反射した光を受光するものである。

[0039] 更に、撮像装置 1が備える筐体 2の内部には、システム制御部 7及び信号処理部 8 ( いずれも図 3参照)などの回路を含む回路基板（図示略)が設けられている。また、筐体 2の内部には電池 9が内蔵されていると共に、メモリカードなどの記録部 10が装填されている。

[0040] また、図 2に示すように、筐体 2の背面には、画像表示用のモニタ 11が設けられている。モニタ 11は LCD (Liquid Crystal Display)、 CRT (Cathode Ray Tube )などによって構成されており、被写体のプレビュー画面や撮影画像を表示することができるようになつている。

[0041] また、撮像装置 1の背面上端部付近には、ズームを調整するためのズームボタン W 12 (Wide：広角）及びズームボタン T13 (Telephoto：望遠）が設けられて!/、る。また、撮像装置 1の背面であってレンズユニット 3が設けられている位置の上方には、筐体 2の背面側力も被写体を確認するための光学式ファインダ 14が配置されている。

[0042] 更に、撮像装置 1の背面中央部付近には、モニタ 11の画面上に表示されたカーソルゃウィンドウの移動又はウィンドウの指定範囲の変更をするための十字キーを備えた選択用十字キー 15が設けられている。また、選択用十字キー 15の中心部分には、カーソルやウィンドウによって指定した内容を確定するための確定キーが備えられている。

[0043] また、撮像装置 1の上面であって電池 9とレンズユニット 3との間には、シャツタレリーズを行うためのレリーズスィッチ 16が設けられている。レリーズスィッチ 16は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、更に押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされている。

[0044] また、筐体 2の上面端部付近には、押下により撮像装置 1の電源を ON (起動）又は

OFF (起動停止）とする電源スィッチ 17が設けられている。

[0045] なお、筐体 2の一側面上端部付近には、撮像装置 1をパーソナルコンピュータなどに接続する USBケーブルを接続するための USB端子 18が設けられている。

[0046] 次に、図 3に撮像装置 1の機能的構成を示す。

[0047] 上述のように、撮像装置 1は筐体 2の内部の回路基板上にシステム制御部 7を備えている。システム制御部 7は、 CPU (Central Processing Unit)、書き換え可能な半導体素子で構成される RAM (Random Access Memorv)及び不揮発性の半導体メモリで構成される ROM (Read Only Memory)から構成されている。

[0048] また、システム制御部 7には撮像装置 1の各構成部分が接続されており、システム制御部 7は、 ROMに記録された処理プログラムを RAMに展開して CPUによりこの処理プログラムを実行することにより、これらの各構成部分を駆動制御するようになつている。

[0049] 図 3に示すように、システム制御部 7には、レンズユニット 3、絞りシャツタ制御部 19、撮像素子 4、信号処理部 8、タイミング生成部 20、記録部 10、照射部 5、調光センサ 6 、モニタ 11、操作部 21及び変曲点変更部 22が接続されている。

[0050] レンズユニット 3は、被写体光像を撮像素子 4の撮像面に結像する複数のレンズ及びレンズにより集光される光の量を調整する絞りシャツタ部力構成されている。

[0051] 絞りシャツタ制御部 19は、レンズユニット 3においてレンズにより集光される光の量を調整する絞りシャツタ部を駆動制御するようになっている。すなわち、絞りシャツタ制御部 19は、システム制御部 7から入力される制御値に基づき、絞りを所定の絞り値にすると共に、撮像素子 4の撮像動作開始直前にはシャツタ部を開口させて力も所定の露光時間の経過後にシャツタ部を閉塞させ、また、非撮像時は撮像素子 4への入射光を遮断するようになって！/、る。

[0052] 撮像素子 4は、被写体光像である R, G, Bの各色成分の入射光を電気信号に光電変換して取り込むようになって!/、る。

[0053] 図 4に示すように、撮像素子 4は、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、る。

mn

[0054] 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

11 mn

ら画素 G 〜G は、入射光量に応じた電気信号の変換動作の切り換えが可能とな

11 mn

つており、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動作と、対数変換する対数変換動作とを切り換えるようになつている。なお、本実施形態において、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線形的に変化するような電気信号に変換することや、対数的に変化するような電気信号に対数変換することである。

[0055] 画素 G 〜G のレンズユニット 3側には、それぞれレッド（Red)、グリーン（Green) 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 4に示すように、電源ライン 23や信号印加ライン L 〜L , L

11 mn Al An

〜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 〜

Bl Bn CI Cn Dl Dm 11

G 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力図 4で mn

はこれらの図示を省略して!/、る。

[0056] 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

Al An Bl Bn CI Cn 11 mn v

, , (図 5,図 6参照）を与えるようになつている。これら信号印加ライン L 〜

VD VPS Al

L , L 〜L , L 〜L 〖こは、垂直走査回路 24が接続されている。この垂直走査

An Bl Bn CI Cn

回路 24は、タイミング生成部 20 (図 3参照）からの信号に基づいて信号印力!]ライン L

A

〜L , 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

1 An Bl Bn CI Cn

信号印加ライン L 〜L , L 〜L , L 〜L を X方向に順次切り換えるようになつ

Al An Bl Bn CI Cn

ている。

[0057] 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

Dl Dm 11 mn

れ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

Dl Dm 1 m 択回路 S〜S が接続されている。また、定電流源 D〜Dの一端（図中下側の端部

1 m 1 m

)には、直流電圧 V が印加されるようになって、る。

PS

[0058] 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

1 m Dl Dm 11 mn

ら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 25及び補正回路 26が接続されている。水平走

1 m

查回路 25は、電気信号をサンプルホールドして補正回路 26に送信する選択回路 S 〜S を、 Y方向に順次切り換えるものである。また、補正回路 26は、選択回路 S〜S m 1 か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ィズ信号を除去するものである。

[0059] なお、選択回路 S〜S及び補正回路 26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〜

S の全体に対して補正回路 26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 26を 1つずつ設けることとしても良い。

[0060] 続いて、撮像素子 4が備える画素 G 〜G について説明する。 [0061] 各画素 G 〜G は、図 5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

1 6

スタである。

[0062] フォトダイオード Ρには、レンズユニット 3を通過した光が当たるようになつている。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、アノード Ρ に k PD A はトランジスタ Tのドレイン T が接続されている。

1 1D

[0063] トランジスタ Τのゲート Τ には信号 φ が入力されるようになっており、ソース Τ に

1 1G S 1S はトランジスタ Τのゲート Τ 及びドレイン Τ が接続されている。

2 2G 2D

[0064] 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 4の L 〜L に相当）が

2 2S C CI Cn

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

C VPS

。ここで、図 6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

VPS

光量が所定入射光量 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

2

作させるための電圧値 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

2

値をとるようになっている _c

[0065] 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

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

3 3S 5 ン 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

[0066] キャパシタ Cの他端には、信号印加ライン L (図 4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 6

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。

[0067] 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

5 5S RG 5G RS れるようになっている。

[0068] 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

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

PD 4S 6 6D されている。 [0069] 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 4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 4の L 〜L に相当）から信

6G A Al An

号 Φ が入力されるようになっている。

V

[0070] このような回路構成をとることにより、各画素 G 〜G は以下のリセット動作を行うよ

11 mn

うになつている。

[0071] まず、図 6に示すように、垂直走査回路 24が画素 G 〜G のリセット動作を行うよう

11 mn

になっている。具体的には、信号 φ 力 ow、信号 φ が Hi、信号 φ が VL、信号

S V VPS

φ が Hi、信号 φ が Vhとなって、る状態から、垂直走査回路 24が、パルス信号 φ

RS VD

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

V VD 11 mn

ライン L に出力させた後、信号 φ を Hiとしてトランジスタ Tを OFFとするようになつ

D S 1

ている。

[0072] 次に、垂直走査回路 24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

に再結合させるようになって、る。また、垂直走査回路 24が信号 φ を Lowとしてトラ

RS

ンジスタ Tを ON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

5 4 4G ノードの電圧を初期化するようになって!/、る。

[0073] 次に、垂直走査回路 24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

VPS 2

ル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。

RS 5

次に、キャパシタ Cが積分動作を行うようになっている。これにより、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が、リセットされたトランジスタ Tのゲート

4 4G 2 電圧に応じたものとなる。

[0074] 次に、垂直走査回路 24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

印加するようになっている。このとき、トランジスタ Tがソースフォロワ型の MOSトラン

4

ジスタとして動作するため、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

D

る。

[0075] そして、垂直走査回路 24がパルス信号 φ をトランジスタ Tのゲート T に与えて

RS 5 5G ート τ との接続ノードの電圧をリセットした後、信号

4G φ を Lowにしてトランジスタ Tを ONとするようになつている。これにより、リセット動作

S 1

が完了し、画素 G 〜G が撮像可能状態となる。

11 mn

[0076] また、各画素 G 〜G は以下の撮像動作を行うようになっている。

11 mn

[0077] 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 τに流れ込むと、光

2

電荷がトランジスタ Tのゲート T に蓄積されるようになっている。

2 2G

[0078] 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 Tのゲート T には、入射光を線形変換した電圧が現れるよう〖こ

3 3G

なっている。

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ように

2

なっている。そのため、トランジスタ Tのゲート T には、入射光を自然対数で対数変

3 3G

換した電圧が現れる。

[0079] 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丄 1 mn

つている。

[0080] 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ようになっている。そのため、

3 3D

トランジスタ Tのゲート T には、フォトダイオード Pの入射光を線形変換又は対数変

4 4G

換した電圧が現れる。

[0081] 次に、垂直走査回路 24が信号 φ の電圧値を Vmとするとともに、信号 φ を Low

VD

とするようになつている。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 II

1S トランジスタ Tを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

6 D 4 一スフォロワ型の MOS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

D

時の電気信号が電圧信号として現れるようになつている。ここで、トランジスタ τ 4 , T 6 を介して出力される電気信号の信号値はトランジスタ τのゲート電圧に比例した値と

4

なるため、当該信号値はフォトダイオード Pの入射光を線形変換又は対数変換した値となる。 [0082] そして、垂直走査回路 24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ようになって!/、る。

[0083] このように動作するとき、撮像時の信号 φ の電圧値 VLが低くなり、リセット時の信

VPS

号 φ の電圧値 VHとの差を大きくするほど、トランジスタ Tのゲート'ソース間にお

VPS 2

けるポテンシャル差が大きくなつて、トランジスタ Tがカットオフ状態で動作する被写

2

体輝度の割合が大きくなる。したがって、図 7に示すように、電圧値 VLが低いほど、線形変換する被写体輝度の割合が大きくなる。このように、本実施形態に係る撮像素子 4の出力信号は、入射光量に応じて線形領域から対数領域へと連続的に変化するようになっている。

[0084] そこで、例えば、被写体の輝度範囲が狭い場合は電圧値 VLを低くして線形変換する輝度範囲を広くし、また、被写体の輝度範囲が広い場合は電圧値 VLを高くして対数変換する輝度範囲を広くすることで、被写体の特性に合った光電変換特性とすることができる。なお、電圧値 VLを最小とするとき、常に線形変換する状態とし、また、電圧値 VHを最大とするとき、常に対数変換する状態とすることもできる。

[0085] このように動作する撮像素子 4の画素 G 〜G に与える信号 φ の電圧値 VLの

11 mn VPS

値を切り換えることによって、ダイナミックレンジを切り換えることが可能となっている。すなわち、システム制御部 2が信号 φ の電圧値 VLの値を切り換えることによって、

VPS

画素 G 〜G の線形変換動作から対数変換動作に切り換わる変曲点を変更するこ

11 mn

とができるようになって!/、る。

[0086] なお、本実施形態に係る撮像素子 4は線形変換動作と対数変換動作とを各画素において自動的に切り換えるものであればよぐ図 5とは異なる構成の画素を備えた撮像素子 4であってもよい。

[0087] また、本実施形態にぉヽては撮像時の信号 φ の電圧値 VLを変更することで線

VPS

形変換動作と対数変換動作とを切り換えることとしたが、リセット時の信号 Φ

VPSの電圧値 VHを変更することで線形変換動作と対数変換動作との変曲点を変更してもよい。更に、リセット時間を変更することで線形変換動作と対数変換動作との変曲点を変更してもよい。

[0088] また、本実施形態の撮像素子 4は各画素に RGBフィルタを備えるものとした力シアン（Cyan)、マゼンタ（Magenta)、イェロー（Yellow)など他の色フィルタを備えるちのとしてちよい。

[0089] 図 3に戻り、信号処理部 8はアンプ 27、 AZDコンバータ 28、黒基準補正部 29、 A

E評価値算出部 30、 WB処理部 31、色補間部 32、色補正部 33、階調変換部 34及び色空間変換部 35から構成されて、る。

[0090] このうち、アンプ 27は、撮像素子 4から出力された電気信号を所定の規定レベルに増幅して撮影画像のレベル不足を補償するようになって!/、る。

[0091] また、 AZDコンバータ 28 (ADC)は、アンプ 27において増幅された電気信号をァナログ信号からデジタル信号に変換するようになってヽる。

[0092] また、黒基準補正部 29は、最低輝度値となる黒レベルを、基準値に補正するようになっている。すなわち、撮像素子 4のダイナミックレンジにより黒レベルが異なるため、 AZDコンバータ 28から出力される RGB各信号の信号レベルに対して、黒レベルとなる信号レベルを減算することで黒基準補正が行われるようになって、る。

[0093] また、 AE評価値算出部 30は、黒基準補正後の電気信号から AE (自動露出）のために必要な評価値を検出するようになっている。すなわち、 RGBの各原色成分から成る電気信号の輝度値を確認することにより、被写体の輝度範囲を表す輝度の平均値分布範囲を算出して、入射光量を設定する AE評価値としてシステム制御部 7に出力するようになっている。

[0094] また、 WB処理部 31は、黒基準補正後の電気信号から補正係数を算出すること〖こよって、撮像画像の R, G, Bの各色成分のレベル比 (RZG, BZG)を調整して白色を正しく表示するようになって!/ヽる。

[0095] また、色補間部 32は、撮像素子 4の画素において得られる信号が原色のうち一つあるいは二つだけである場合に、各画素について R, G, Bの各色成分値を求めることができるように、欠落する色成分を画素ごとに補間する色補間処理を行うようになつている。

[0096] また、色補正部 33は、色補間部 32から入力する画像データの画素ごとの色成分値を補正して、各画素の色合!ヽを強調した画像を生成するようになって!/、る。

[0097] また、階調変換部 34は、画像を忠実に再現すベぐ画像の入力から最終出力までにおヽてガンマを 1として理想階調再現特性を実現するために、画像の階調の応答特性を撮像装置 1のガンマ値に応じた最適のカーブに補正するガンマ補正処理を行うようになっている。

[0098] また、色空間変換部 35は、色空間を RGB力も YUVに変換するようになっている。

YUVは、輝度 (Y)信号と青の色差 (U、 Cb)と赤の色差 (V、 Cr)の 2つの色度で色を表現する色空間の管理方法であり、色空間を YUVに変換することにより、色差信号

、やすくなる。

[0099] 次に、タイミング生成部 20は、撮像素子 4による撮影動作 (露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出しなど）を制御するようになっている。すなわち、システム制御部 7 からの撮影制御信号に基づ!ヽて所定のタイミングパルス (画素駆動信号、水平同期信号、垂直同期信号、水平走査回路駆動信号、垂直走査回路駆動信号など)を生成して撮像素子 4に出力するようになっている。また、タイミング生成部 20は、 AZD コンバータ 28において用いられる AZD変換用のクロックも生成する。

[0100] 記録部 10は、半導体メモリなど力もなる記録用のメモリであり、信号処理部 8から入力された画像データを記録する画像データ記録領域を有している。記録部 10は、例えばフラッシュメモリなどの内蔵型メモリや、着脱可能なメモリカードやメモリスティックであってもよぐまた、ハードディスクなどの磁気記録媒体などであってもよい。

[0101] 照射部 5としてのストロボは、被写体の撮影時に検出された周囲環境の輝度が不足する場合に、システム制御部 7の制御によって所定の照射タイミング及び照射量により被写体にストロボ光を照射するようになって、る。

[0102] 調光センサ 6は、照射部 5の照射量を調光するために、照射部 5から照射された光の被写体力の反射光量を検出して、検出結果をシステム制御部 7に出力するようになっている。

[0103] モニタ 11は、表示部としての機能を果たすものであり、被写体のプレビュー画像を表示し、システム制御部 7の制御に基づヽて信号処理部 8で画像処理された撮影画像を表示する他、ユーザが機能選択するためのメニュー画面などのテキスト画面を表示するようになっている。すなわち、モニタ 11は、静止画撮影モード又は動画撮影モードを選択する撮影モード選択画面や、オートモード、オフモード又はオンモードの V、ずれかを選択するストロボモード選択画面などを表示するようになってヽる。また、撮影モードとして「変曲点選択撮影モード」が選択されると、図 8に示すように、プレビユー画面上にウィンドウ aを表示するようになって!/、る。

[0104] 操作部 21は、ズームボタン W12、ズームボタン T13、選択用十字キー 15、レリーズスィッチ 16及び電源スィッチ 17から構成されており、ユーザが操作部 21を操作することにより、各ボタン又はスィッチの機能に対応した指示信号がシステム制御部 7に送信され、この指示信号に従って撮像装置 1の各構成部分が駆動制御されるようになつている。

[0105] このうち、選択用十字キー 15は、十字キーの押下によりモニタ 11の画面上でカーソルゃウィンドウを移動させる機能を果たすと共に、中心部分の確定キーの押下によりカーソルやウィンドウによる選択内容を確定させる機能を果たしている。

[0106] すなわち、選択用十字キー 15の十字キーを押下することによりモニタ 11に表示されたカーソルを移動させて、メニュー画面力も撮影モードの選択画面を開き、更に撮影モードの選択画面上で所望の撮影モードボタンにカーソルを移動させて、確定キ一を押下すると、撮影モードを決定することができるようになって、る。

[0107] そして、撮影モードとして「変曲点選択撮影モード」が選択され、図 8に示すようにモユタ 11のプレビュー画面上にウィンドウ aが表示されると、選択用十字キー 15は十字キーの押下により、モニタ 11の画面上でウィンドウ aを上下左右に移動させることができるようになつている。また、ウィンドウ aにより指定する範囲は、選択用十字キー 15を用いた範囲指定操作によって変更できるようになつている。このように、ユーザがウインドウ aの位置又は大きさを変更することによって、ユーザ自らが被写体の対象及びその範囲を指定することができるようになって、る。

[0108] なお、例えばモニタ 11を 2つの表示画面に分割し、一方をプレビュー画面として、そのプレビュー画面上でウィンドウにより指定された範囲を他方の画面に拡大表示する構成とすることなども可能である。

[0109] 更に、本実施形態においては、図 9に示すように、複数のウィンドウ a及びウィンドウ bを表示させることも可能となっている。このような構成により、ユーザは複数の被写体を個別に指定することが可能となっている。 [0110] また、ズームボタン W12は押下によりズームを調整して被写体を小さく写す機能を果たし、また、ズームボタン T13は押下によりズームを調整して被写体を大きく写す機能を果たしている。

[0111] また、レリーズスィッチ 16は、静止画撮影モードにおいて「半押し」により撮影の準備動作を開始し、また、「全押し」により撮像素子 4を露光して、その露光によって得られた電気信号に所定の信号処理を施して記録部 10に記録する t 、う一連の撮影動作が実行されるようになってヽる。

[0112] また、電源スィッチ 17は、押下により撮像装置 1の ON、 OFFを順次繰り返すようになっている。

[0113] 次に、変曲点変更部 22は、モニタ 11の画面上でユーザにより指定された領域の被写体の撮像素子力の出力信号を評価した上で、その評価結果に基づき、指定された領域の被写体を表示及び撮影するために最適な撮像素子 4の変曲点を決定するようになっている。

[0114] すなわち、本実施形態では、ユーザによって指定された範囲内の画像データとなる、指定された範囲に相当する撮像素子力の出力信号値の分布を算出し、その指定範囲内で最も分布の多力つた出力信号値を、指定された被写体における出力信号値とするようになつている。そして、この指定された被写体における出力信号値に基づヽて変曲点を決定するようになって!/、る。

[0115] なお、指定された領域の被写体の出力信号の評価は上記に示したものに限らず、例えば、ユーザによる指定範囲内の出力信号値の平均値を求めることとしてもよい。また、ユーザが指定した領域における特定の画素の出力信号値データをそのまま用いて変曲点を決定することなども、本実施形態における出力信号の評価に含まれる。

[0116] 以下に、変曲点の変更を行う場合の動作について具体的に説明する。

[0117] 図 10に示すように、ユーザが指定した被写体の撮像素子力もの出力信号値が、同図に示すグラフ（a)上の点 A1のように飽和レベル領域にある場合、該被写体は白とびした撮影画像となる。

[0118] このような場合、グラフ（a)の変曲点 oc を、グラフ (b)で示す変曲点 β に変更すると、飽和レベルにあった点 A1の出力信号値は、グラフ (b)上の対数変換領域上の点 Blで示す出力信号値にすることができる。このように変曲点 aェを変曲点 j8ェに下げることによって、ユーザが指定した被写体の出力信号値はグラフ（a)の飽和レベル領域力もグラフ (b)の画像として再現できる撮像素子出力値となり、出力信号を飽和レベルより下げることができ、ダイナミックレンジを確保して、ユーザの指定した被写体の白とびを防ぐことができる。なお、この場合の変曲点は、指定した被写体の出力信号が飽和しない範囲で、可能な限り大きな出力信号値となるように変曲点を決定することが望ましい。これにより、出力信号の線形領域を最大限確保することによって、コントラストを犠牲にすることなく白とびを防ぐことができる。

[0119] つまり、変曲点変更部 22は、指定された被写体の出力信号値を評価した後、指定された被写体の出力信号値が飽和レベル領域であるカゝ否かを判断するようになっている。そして、指定された被写体の出力信号値が飽和レベルの場合は、白とび防止のために変曲点を下げて撮像素子 4の対数変換動作を利用すベぐ最適な変曲点を決定するようになって、る。

[0120] 一方、図 11に示すように、ユーザが指定した被写体の出力信号値が、同図に示すグラフ (c)上の点 A2のように対数変換領域上にある場合は、指定した被写体の十分なデータを得ることができないため、指定した被写体の撮影画像のコントラストは悪くなる。

[0121] このような場合、グラフ (c)の変曲点 α を、変曲点 |8 に変更すると、対数変換領域

2 2

上の点 Α2の出力信号値は、グラフ（d)上の線形変換領域上の点 B2で示す出力信号値にすることができる。このように変曲点 α

2を変曲点 j8

2に上げることによって、ュ一ザが指定した被写体の出力信号値はグラフ（C)の対数領域からグラフ (d)の線形領域の出力値になる。これにより、指定した被写体の十分なデータを得ることができるため、コントラストを改善することができる。

[0122] つまり、変曲点変更部 22は、指定された被写体の出力信号値が対数変換領域内にある場合は、コントラストを改善するために変曲点を上げて撮像素子 4の線形変換動作により得られた電気信号を用いるベぐ最適な変曲点を決定するようになって、る。

[0123] 次に、変曲点変更部 22は、ユーザに指定された被写体の出力信号値に基づいた変曲点とする、撮像素子 4に設定する電圧値 VLの算出について説明する。

[0124] 上述したように、本実施形態の撮像素子 4は、図 4に示す画素 Gl l〜Gmnに与える信号 φ の電圧値 VLの値を切り換えることにより、線形変換動作から対数変換動

VPS

作に切り換わる変曲点を変更できるようになつている。

[0125] ここで、撮像素子 4の出力信号の特性として、電圧値 VLが低いほど撮像素子出力のうち、線形変換する領域の割合が多くなる。したがって、変曲点を下げる場合、すなわち線形変換する領域の割合を少なくする場合は、電圧値 VLを増加させればよい。また、変曲点を上げる場合、すなわち線形変換する領域の割合を多くする場合は、電圧値 VLの値を減少させればよい。このようにして、変曲点変更部 22は、撮像素子 4の変曲点を最適な変曲点とするために画素 Gl l〜Gmnに与える信号 φ の

VPS

電圧値 VLを算出するようになってヽる。

[0126] なお、ユーザが指定した被写体の撮像素子出力信号値と電圧値 VLとを対応付けることにより予め作成した LUTを変曲点変更部 22に格納しておき、この LUTを利用して電圧値 VLを算出する構成としてもよい。

[0127] また、図 9のように複数のウィンドウ a及びウィンドウ bによって複数の被写体を指定し、それぞれの被写体について最適な変曲点を決定した場合は、それぞれの被写体につ、て電圧値 VLが算出されるようになって、る。

[0128] 更に、変曲点変更部 22は DAコンバータ 36を備えており、算出した電圧値 VLをァナログデータに変換して撮像素子 4の画素 Gl l〜Gmnに入力することにより、撮像素子 4の変曲点を最適な変曲点に変化させるようになつている。なお、ユーザが複数の被写体を指定して、それぞれの被写体について変曲点が決定された場合は、変曲点をそれぞれの最適な変曲点に変化させ、連続的に撮影を行うようになっている。

[0129] 次に、本実施形態の撮像装置 1を使用した撮像に関わる動作について、図 12のフローチャートを参照して説明する。

[0130] 撮像装置 1の電源スィッチ 17を押下して撮像装置 1の電源を ONとすると、モニタ 1

1には被写体のプレビュー画面が表示される。

[0131] ユーザは、また、撮像装置 1の背面に設けられたズームボタン W12又はズームボタン T13を押下することにより、ズームを調整してモニタ 11に表示される被写体の大きさを調整することがでさる。

[0132] また、電源が ONされると、モニタ 11には撮影モード選択画面が表示される。撮影モード選択画面では、静止画撮影モード又は動画撮影モードを選択することができる。そして、撮影モード選択画面において、選択用十字キー 15の十字キーを操作して「変曲点選択撮影モード」を選択し、中心部分の確定キーを押下すると、撮像装置 1は変曲点選択撮影モードとなり（ステップ S1)、画像表示工程に移行して、モニタ 1 1のプレビュー画面に被写体選択用のウィンドウが表示される（ステップ S2)。

[0133] 次に、ユーザは選択用十字キー 15の十字キーを操作してプレビュー画面上でウインドウを移動させると共に (ステップ S3)、選択用十字キー 15の範囲指定操作によりウィンドウの大きさを変更することによって (ステップ S4)、被写体の対象及び範囲を指定する。なお、ステップ S3及びステップ S4の順序は逆であってもよい。そして、図 13に示すように、ユーザが指定したい被写体上にウィンドウ cを表示した状態で選択用十字キー 15の中央部分の確定キーを押下すると、ユーザの指定する被写体が確定される (ステップ S5)。

[0134] こうしてモニタ 11のプレビュー画面上でユーザが指定した被写体が確定されると、変曲点変更部 22は指定された被写体の画像データを評価する (ステップ S6)。すなわち、本実施形態では、ユーザによって指定された範囲内の画像データとなる、指定された範囲に相当する撮像素子からの出力信号値の分布を算出し、その指定範囲内で最も分布の多カゝつた出力信号値を、指定された被写体における出力信号値とする評価を行うようになって、る。

[0135] すると、変曲点変更部 22は変曲点変更工程に移行し、指定した被写体の出力信号値に基づ、て最適な変曲点を決定する (ステップ S 7)。

[0136] 次に、変曲点変更部 22は、撮像素子 4の変曲点を指定された被写体の出力信号値に基づいて電圧値 VLを算出して設定する (ステップ S8)。例えば、図 13において、指定された被写体の出力信号値が飽和レベル値の場合、指定された被写体は出力信号の飽和により白とびした撮影画像となる。そこで、図 10に示すように、撮像素子 4の出力信号における線形領域と対数領域の境界である変曲点を下げる。即ち、指定された被写体の出力信号を対数領域に位置させるように変曲点を変更することより、出力信号が飽和しないようにし、撮像素子のダイナミックレンジを確保して全画像データを所定の出力信号範囲内で表現することにより、指定された被写体の白とびを防止することができる。

[0137] 一方、指定された被写体の出力信号値が対数変換領域にある場合は、所定の輝度範囲内で表現されるデータが少なくなるため指定された被写体の撮影画像のコントラストは悪くなる。そこで、図 11に示すように、撮像素子 4の出力信号における線形領域と対数領域の境界である変曲点を上げる。即ち、指定された被写体の出力信号を線形領域に位置させるように変曲点を変更することにより、指定された被写体の十分なデータが得られコントラストを改善することができる。

[0138] すなわち、本実施形態では、ユーザによって指定された範囲内の画像データとなる、指定された範囲に相当する撮像素子力の出力信号値の分布を算出し、その指定範囲内で最も分布の多力つた出力信号値を、指定された被写体における出力信号値とするようになつている。そして、この指定された被写体における出力信号値に基づ、て最適な変曲点を決定するようになって、る。

[0139] 変曲点を下げる場合、すなわち線形変換する領域の割合を少なくする場合は、電圧値 VLを減少させればよい。また、変曲点を上げる場合、すなわち線形変換する領域の割合を多くする場合は、電圧値 VLの値を上昇させればよい。このようにして、変曲点変更部 22は、画素 Gl l〜Gmnに与える信号 φ の電圧値 VLを算出する。

VPS

[0140] なお、指定された被写体の出力信号値と電圧値 VLとを対応付けることにより予め作成した LUTを利用して、電圧値 VLを算出してもよい (ステップ S7, S8)。

[0141] また、複数のウィンドウによって複数の被写体を指定し、それぞれの被写体について最適な変曲点を決定した場合は、それぞれの被写体について電圧値 VLを算出する。

[0142] そして、変曲点変更部 22が備える DAコンバータ 36は、算出した電圧値 VLをアナログデータに変換して撮像素子 4の画素 Gl l〜Gmnに入力することにより、撮像素子 4の変曲点を変化させる。なお、図 9のように複数のウィンドウ a及びウィンドウ bによつて複数の被写体を指定した場合は、それぞれの被写体について変曲点が決定されるようになっている。 [0143] すると、モニタ 11は、図 14のように、変曲点を変化させた後の被写体のプレビュー画面を表示する（ステップ S9)。図 14では、変曲点を変化させることによって、ユーザが指定した被写体にっ、て白とびが回避されて、る。

[0144] ここで、ユーザはプレビュー画面に表示された撮影画像を目視すること〖こよって、所望の撮影画像が得られるカゝ否かを確認する (ステップ S 10)。そして、撮影画像の中で、更に白とびを防止した、被写体又は階調を改善した、被写体がある場合 (ステツプ S10 ;No)は、ステップ S3に戻り、再びモニタ 11のプレビュー画面上に表示されたウィンドウを移動し、また、ウィンドウによる指定範囲を変更して (ステップ S4)、その被写体を指定する (ステップ S5)。

[0145] そして、モニタ 11のプレビュー画面上で変曲点の変更により所望の撮影画像が得られることを確認した場合 (ステップ SIO ; Yes)は、レリーズスィッチ 16を半押しし、撮影準備動作である AF動作が行われると共に、 AE評価値を算出する。レリーズスイツチ 16を押下しな、場合は、モニタ 11に変曲点を変更した後のプレビュー画像が表示された状態のままとなる。

[0146] この後、ユーザがレリーズスィッチ 16を全押しすると、撮影が行われる。

[0147] この撮影に際し、絞りシャツタ制御部 19は、 AE評価値算出部 32が算出した AE評価値に基づき、絞りシャツタ部を駆動制御する。撮像素子 4の画素 Gl l〜Gmnは変曲点変更部 24が決定した変曲点で線形変換動作と対数変換動作との切り換えを行うことにより、入射光を光電変換する。そして、光電変換によって得られた電気信号を信号処理部 8に出力する。

[0148] そして、信号処理部 8は、光電変換により得られた電気信号に所定の画像処理を施す。すなわち、アンプ 27が撮像素子 4から出力された電気信号を所定の規定レべルに増幅すると、 AZDコンバータ 28が増幅された電気信号をデジタル信号に変換する。

[0149] 次に、黒基準補正部 29が最低輝度値となる黒レベルを基準値に補正する。また、 AE評価値算出部 30が黒基準補正後の電気信号から AE (自動露出）のために必要な評価値を検出してシステム制御部 7に送出する。一方、 WB処理部 31は黒基準補正後の電気信号力も補正係数を算出することによって、撮像画像の R, G, Bの各色成分のレベル比 (RZG, B/G)を調整して白色を正しく表示する。

[0150] また、色補間部 32が各画素について欠落する色成分を補間する色補間処理を行う。そして、色補正部 33が画素ごとの色成分値を補正して各画素の色合いを強調した画像を生成する。また、階調変換部 34が画像の階調の応答特性を撮像装置 1のガンマ値に応じた最適のカーブに補正するガンマ補正処理を行うと、色空間変換部 35が色空間を RGB力 YUVに変換する。

[0151] そして、信号処理部 8から出力された画像データを、記録部 10に記録する。

[0152] なお、ユーザが複数の被写体を指定して、それぞれの被写体について変曲点が決定されている場合には、変曲点をそれぞれの変曲点に変更した状態でそれぞれのプレビューを行い、複数回撮影を行うようになっている。この場合には、複数の撮影画像を共に記録してもよいし、いずれかの画像を選択して記録してもよいし、複数の撮影画像を合成して記録するようにしてもょ、。

[0153] なお、記録部 10に記録された画像データをパーソナルコンピュータなどに読み出す際には、 USB端子 18に接続した USBケーブルをパーソナルコンピュータに接続する。

[0154] 以上より本実施形態によれば、ユーザがモニタ 11に表示された被写体のプレビュ一画面を確認した上で、操作部 21にお、て自ら良好な再現をさせた、被写体範囲を指定することができる。また、ユーザが指定した被写体の出力信号値の評価結果に基づいて変曲点を変更することから、ユーザのニーズに応じて撮像素子 4の光電変換特性を変化させることが可能となる。

[0155] また、指定した被写体の撮像に際して撮像素子 4に対数変換動作を行わせることにより、指定した被写体について対数変換動作の利点を生カゝした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、ダイナミックレンジが広くなるため、輝度範囲の広い被写体を撮影した場合でも全被写体を再現可能な画像信号で表現することができる。

[0156] ここで、指定された被写体の出力信号値が飽和レベルとなって、る場合、指定された被写体の出力信号が対数変換領域となるように変曲点を変更することによって、ダイナミックレンジを確保して、指定された被写体の白とびを防止することができる。

[0157] また、指定された被写体の撮像に際して撮像素子 4に線形変換動作を行わせることにより、指定された被写体について線形変換動作の利点を生力した撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することができる。

[0158] ここで、指定された被写体の出力信号値が対数変換領域にある場合は、指定された被写体の出力信号が線形変換領域となるよう変曲点を変更することによって、指定された被写体の十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することができる。

[0159] また、モニタ 11に表示されたウィンドウにより、撮影画像のうちユーザが指定する被写体範囲を容易に目視することが可能となる。

[0160] また、ユーザが操作部 21を操作してモニタ 11のウィンドウを移動すること又はウィンドウの指定範囲を変更することによって、ユーザの所望の被写体を容易に指定することが可能となる。

[0161] 以上述べたように本発明の撮像装置によれば、ユーザが指定した被写体の出力信号値の評価結果に基づいて変曲点を変更することから、ユーザのニーズに応じて撮像素子の光電変換特性を変化させることにより、ユーザの意図した撮影画像を得ることが可能となる。

[0162] また、ユーザの指定した被写体にっヽて対数変換動作の利点を生かした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、ダイナミックレンジを確保して被写体の度情報を電気信号で表現することにより、直射日光が背後に存在する明るい被写体などであっても、喑、部分も含めて高品位な画像を得ることができる。

[0163] また、ユーザが指定した被写体の撮像に際して撮像素子に対数変換動作を行わせることによって、電気信号のダイナミックレンジを確保して、主要被写体の白とびを防止することができる。

[0164] また、ユーザが指定した被写体にっ、て線形変換動作の利点を生かした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することにより、曇天時や日陰にある暗い被写体などであつても、階調性豊かで高品位な画像を得ることができる。

[0165] また、ユーザが指定した被写体の撮像に際して撮像素子に線形変換動作を行わせることによって、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することができる。

[0166] また、表示部に表示されたウィンドウにより、ユーザが指定する被写体範囲を容易に目視することが可能となる。

[0167] また、ユーザが操作部を操作して表示部のウィンドウを移動すること又はウィンドウの指定範囲を変更することによって、ユーザの所望の被写体を容易に指定することが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子と、

前記撮像素子によって得られた画像を表示する表示部と、

前記表示部に表示された画像のうち任意の領域を指定するための操作部と、前記操作部により指定された領域の前記撮像素子の出力信号を評価し、前記出力信号の評価結果に基づいて前記撮像素子の出力信号における線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を変更する変曲点変更部と、を有することを特徴とする撮像装置。

[2] 前記変曲点変更部は、少なくとも前記指定された領域の出力信号が対数変換されるように前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の撮像装置。

[3] 前記変曲点変更部は、前記指定された領域の出力信号が所定の値以上のとき、前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の撮像装置。

[4] 前記変曲点変更部は、少なくとも前記指定された領域の出力信号が線形変換されるように前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の撮像装置。

[5] 前記変曲点変更部は、前記指定された領域の出力信号が対数変換領域のものであるとき、線形変換の出力が得られるように、前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の撮像装置。

[6] 前記表示部に任意の領域を指定するためのウィンドウが表示されることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれか一項に記載の撮像装置。

[7] 前記操作部において前記表示部における前記ウィンドウの移動及び前記ウィンドウによる指定範囲の変更が可能であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 6項のいずれか一項に記載の撮像装置。

[8] 前記変曲点変更部は、前記撮像素子の画素に設定する電圧値を変更することによつて前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれか一項に記載の撮像装置。