JP4114707B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

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。

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）が提案されている（特許文献１，特許文献２参照）。

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全輝度情報を電気信号で表現することができる。

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。

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い。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いて十分なデータを得て画像処理を行うことが望ましい。
特開２００２−２２３３９２号公報 特開２００４−０８８３１２号公報

しかしながら、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いる場合だけでなく、画面の端部付近に存在している場合もある。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い可能性がある。

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ついて、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。

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。

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。

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化させることが可能となる。

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。

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ついて対数変換動作の利点を生か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。

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。

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。

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。

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つい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十分に得ることができる。

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。

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。

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。

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、ユー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。

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。

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。

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。

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。

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つい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。

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。

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つい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きる。

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。

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、ユー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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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 レリーズスイッチ
１７ 電源スイッチ
１８ ＵＳＢ端子
２２ 変曲点変更部
２７ アンプ
２８ Ａ／Ｄ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

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

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が、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。

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ユニット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が設けられている。

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。

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。

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っている。

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Ｗ１２（Ｗｉｄｅ：広角）及びズームボタンＴ１３（Ｔｅｌｅｐｈｏｔｏ：望遠）が設けられている。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の背面側から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。

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や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。

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、シャッタレリーズを行うためのレリーズスイッチ１６が設けられている。レリーズスイッチ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。

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）とする電源スイッチ１７が設けられている。

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。

次に、図３に撮像装置１の機能的構成を示す。

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 Ｍｅｍｏｒｙ）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。

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っている。

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、絞りシャッタ制御部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。

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ッタ部から構成されている。

絞りシャッタ制御部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ッタ部を駆動制御するようになっている。すなわち、絞りシャッタ制御部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ッタ部を開口させてから所定の露光時間の経過後にシャッタ部を閉塞させ、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いる。

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いる。

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_ｍｎ（但し、ｎ，ｍは１以上の整数）を有している。

各画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎ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。これら画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎ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っている。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。

画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎ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）のうち何れか１色のフィルタ（図示せず）が配設されている。また、画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎ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_Ａ１〜Ｌ_Ａｎ，Ｌ_Ｂ１〜Ｌ_Ｂｎ，Ｌ_Ｃ１〜Ｌ_Ｃｎ、信号読出ラインＬ_Ｄ１〜Ｌ_Ｄｍが接続されている。なお、画素Ｇ_１１〜Ｇ_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４ではこれらの図示を省略している。

信号印加ラインＬ_Ａ１〜Ｌ_Ａｎ，Ｌ_Ｂ１〜Ｌ_Ｂｎ，Ｌ_Ｃ１〜Ｌ_Ｃｎは画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎに対して信号φ_ｖ，φ_ＶＤ，φ_ＶＰＳ（図５，図６参照）を与えるようになっている。これら信号印加ラインＬ_Ａ１〜Ｌ_Ａｎ，Ｌ_Ｂ１〜Ｌ_Ｂｎ，Ｌ_Ｃ１〜Ｌ_Ｃｎには、垂直走査回路２４が接続されている。この垂直走査回路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加ラインＬ_Ａ１〜Ｌ_Ａｎ，Ｌ_Ｂ１〜Ｌ_Ｂｎ，Ｌ_Ｃ１〜Ｌ_Ｃｎ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加ラインＬ_Ａ１〜Ｌ_Ａｎ，Ｌ_Ｂ１〜Ｌ_Ｂｎ，Ｌ_Ｃ１〜Ｌ_ＣｎをＸ方向に順次切り換えるようになっている。

信号読出ラインＬ_Ｄ１〜Ｌ_Ｄｍには、各画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎで生成された電気信号が導出されるようになっている。これら信号読出ラインＬ_Ｄ１〜Ｌ_Ｄｍには定電流源Ｄ_１〜Ｄ_ｍ及び選択回路Ｓ_１〜Ｓ_ｍが接続されている。また、定電流源Ｄ_１〜Ｄ_ｍの一端（図中下側の端部）には、直流電圧Ｖ_ＰＳが印加されるようになっている。

選択回路Ｓ_１〜Ｓ_ｍは、各信号読出ラインＬ_Ｄ１〜Ｌ_Ｄｍを介して画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎから与え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_１〜Ｓ_ｍには、水平走査回路２５及び補正回路２６が接続されている。水平走査回路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_１〜Ｓ_ｍ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_１〜Ｓ_ｍ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イズ信号を除去するものである。

なお、選択回路Ｓ_１〜Ｓ_ｍ及び補正回路２６としては、特開平２００１−２２３９４８号公報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_ｍ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_１〜Ｓ_ｍ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。

続いて、撮像素子４が備える画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎについて説明する。

各画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎ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_１〜Ｔ_６及びキャパシタＣを備えている。なお、トランジスタＴ_１〜Ｔ_６は、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタである。

フォトダイオードＰには、レンズユニット３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ＰのカソードＰ_ｋには直流電圧Ｖ_ＰＤが印加されており、アノードＰ_ＡにはトランジスタＴ_１のドレインＴ_１Ｄが接続されている。

トランジスタＴ_１のゲートＴ_１Ｇには信号φ_Ｓが入力されるようになっており、ソースＴ_１ＳにはトランジスタＴ_２のゲートＴ_２Ｇ及びドレインＴ_２Ｄが接続されている。

このトランジスタＴ_２のソースＴ_２Ｓには信号印加ラインＬ_Ｃ（図４のＬ_Ｃ１〜Ｌ_Ｃｎに相当）が接続されており、この信号印加ラインＬ_Ｃから信号φ_ＶＰＳが入力されるようになっている。ここで、図６に示すように、信号φ_ＶＰＳは２値の電圧信号であり、より詳細には、入射光量が所定入射光量ｔｈを超えたときにトランジスタＴ_２をサブスレッショルド領域で動作させるための電圧値ＶＬと、トランジスタＴ_２を導通状態にする電圧値ＶＨとの２つの値をとるようになっている。

また、トランジスタＴ_１のソースＴ_１ＳにはトランジスタＴ_３のゲートＴ_３Ｇが接続されている。このトランジスタＴ_３のドレインＴ_３Ｄには、直流電圧Ｖ_ＰＤが印加されるようになっている。また、トランジスタＴ_３のソースＴ_３Ｓには、キャパシタＣの一端と、トランジスタＴ_５のドレインＴ_５Ｄと、トランジスタＴ_４のゲートＴ_４Ｇとが接続されている。

キャパシタＣの他端には、信号印加ラインＬ_Ｂ（図４のＬ_Ｂ１〜Ｌ_Ｂｎに相当）が接続されており、この信号印加ラインＬ_Ｂから信号φ_ＶＤが与えられるようになっている。ここで、図６に示すように、信号φ_ＶＤ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Ｖｌとの３つの値をとるようになっている。

トランジスタＴ_５のソースＴ_５Ｓには直流電圧Ｖ_ＲＧが、ゲートＴ_５Ｇには信号φ_ＲＳが入力されるようになっている。

トランジスタＴ_４のドレインＴ_４Ｄには、トランジスタＴ_３のドレインＴ_３Ｄと同様に直流電圧Ｖ_ＰＤが印加されるようになっており、ソースＴ_４Ｓには、トランジスタＴ_６のドレインＴ_６Ｄが接続されている。

このトランジスタＴ_６のソースＴ_６Ｓには、信号読出ラインＬ_Ｄ（図４のＬ_Ｄ１〜Ｌ_Ｄｍに相当）が接続されており、ゲートＴ_６Ｇには、信号印加ラインＬ_Ａ（図４のＬ_Ａ１〜Ｌ_Ａｎに相当）から信号φ_Ｖが入力されるようになっている。

このような回路構成をとることにより、各画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎは以下のリセット動作を行うようになっている。

まず、図６に示すように、垂直走査回路２４が画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎのリセット動作を行うようになっている。具体的には、信号φ_ＳがＬｏｗ、信号φ_ＶがＨｉ、信号φ_ＶＰＳがＶＬ、信号φ_ＲＳがＨｉ、信号φ_ＶＤがＶｈとなっている状態から、垂直走査回路２４が、パルス信号φ_Ｖと、電圧値Ｖｍのパルス信号φ_ＶＤとを画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎに与えて電気信号を信号読出ラインＬ_Ｄに出力させた後、信号φ_ＳをＨｉとしてトランジスタＴ_１をＯＦＦとするようになっている。

次に、垂直走査回路２４が信号φ_ＶＰＳをＶＨとすることで、トランジスタＴ_２のゲートＴ_２Ｇ及びドレインＴ_２Ｄ、並びにトランジスタＴ_３のゲートＴ_３Ｇに蓄積された負の電荷を速やかに再結合させるようになっている。また、垂直走査回路２４が信号φ_ＲＳをＬｏｗとしてトランジスタＴ_５をＯＮにすることにより、キャパシタＣとトランジスタＴ_４のゲートＴ_４Ｇとの接続ノードの電圧を初期化するようになっている。

次に、垂直走査回路２４が信号φ_ＶＰＳをＶＬとすることで、トランジスタＴ_２のポテンシャル状態を基の状態に戻した後、信号φ_ＲＳをＨｉにして、トランジスタＴ_５をＯＦＦにする。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_４のゲートＴ_４Ｇ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_２のゲート電圧に応じたものとなる。

次に、垂直走査回路２４がパルス信号φ_ＶをトランジスタＴ_６のゲートＴ_６Ｇに与えることでトランジスタＴ_６をＯＮにするとともに、電圧値Ｖｌのパルス信号φ_ＶＤをキャパシタＣに印加するようになっている。このとき、トランジスタＴ_４がソースフォロワ型のＭＯＳトランジスタとして動作するため、信号読出ラインＬ_Ｄにはノイズ信号が電圧信号として現れる。

そして、垂直走査回路２４がパルス信号φ_ＲＳをトランジスタＴ_５のゲートＴ_５Ｇに与えてキャパシタＣとトランジスタＴ_４のゲートＴ_４Ｇとの接続ノードの電圧をリセットした後、信号φ_ＳをＬｏｗにしてトランジスタＴ_１をＯＮとするようになっている。これにより、リセット動作が完了し、画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎが撮像可能状態となる。

また、各画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎは以下の撮像動作を行うようになっている。

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_２に流れ込むと、光電荷がトランジスタＴ_２のゲートＴ_２Ｇに蓄積されるようになっている。

ここで、被写体の輝度が低く、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_２はカットオフ状態であるので、トランジスタＴ_２のゲートＴ_２Ｇに蓄積された光電荷量に応じた電圧が当該ゲートＴ_２Ｇに現れる。そのため、トランジスタＴ_３のゲートＴ_３Ｇには、入射光を線形変換した電圧が現れるようになっている。
一方、被写体の輝度が高く、フォトダイオードＰに対する入射光量が前記所定入射光量ｔｈよりも多い場合には、トランジスタＴ_２がサブスレッショルド領域で動作を行うようになっている。そのため、トランジスタＴ_３のゲートＴ_３Ｇには、入射光を自然対数で対数変換した電圧が現れる。

なお、本実施の形態においては、画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎの間で前記所定値の値は等しくなっている。

トランジスタＴ_３のゲートＴ_３Ｇに電圧が現れると、その電圧量に応じてキャパシタＣからトランジスタＴ_３のドレインＴ_３Ｄに流れる電流が増幅されるようになっている。そのため、トランジスタＴ_４のゲートＴ_４Ｇ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換した電圧が現れる。

次に、垂直走査回路２４が信号φ_ＶＤの電圧値をＶｍとするとともに、信号φ_ＶをＬｏｗとするようになっている。これにより、トランジスタＴ_４のゲート電圧に応じたソース電流が、トランジスタＴ_６を介して信号読出ラインＬ_Ｄへ流れる。このとき、トランジスタＴ_４がソースフォロワ型のＭＯＳトランジスタとして動作するため、信号読出ラインＬ_Ｄには撮像時の電気信号が電圧信号として現れるようになっている。ここで、トランジスタＴ_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Ｔ_４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。

そして、垂直走査回路２４が信号φ_ＶＤの電圧値をＶｈとするとともに、信号φ_ＶをＨｉとすることにより、撮像動作が終了するようになっている。

このように動作するとき、撮像時の信号φ_ＶＰＳの電圧値ＶＬが低くなり、リセット時の信号φ_ＶＰＳの電圧値ＶＨとの差を大きくするほど、トランジスタＴ_２のゲート・ソース間におけるポテンシャル差が大きくなって、トランジスタＴ_２がカットオフ状態で動作する被写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。

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。

このように動作する撮像素子４の画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎに与える信号φ_ＶＰＳの電圧値ＶＬの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_ＶＰＳの電圧値ＶＬの値を切り換えることによって、画素Ｇ_１１〜Ｇ_ｍｎ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とができるようになっている。

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く、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。

また、本実施形態においては撮像時の信号φ_ＶＰＳの電圧値ＶＬを変更することで線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。

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が、シアン（Ｃｙａｎ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）など他の色フィルタを備えるものとしてもよい。

図３に戻り、信号処理部８はアンプ２７、Ａ／Ｄコンバータ２８、黒基準補正部２９、ＡＥ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から構成されている。

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いる。

また、Ａ／Ｄ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アナログ信号からデジタル信号に変換するようになっている。

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、Ａ／Ｄ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いる。

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。

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によって、撮像画像のＲ，Ｇ，Ｂの各色成分のレベル比（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）を調整して白色を正しく表示するようになっている。

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っている。

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、各画素の色合いを強調した画像を生成するようになっている。

また、階調変換部３４は、画像を忠実に再現すべく、画像の入力から最終出力までにおいてガンマを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。

また、色空間変換部３５は、色空間をＲＧＢから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、色差信号のみのデータ圧縮が行いやすくなる。

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い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、Ａ／Ｄコンバータ２８において用いられるＡ／Ｄ変換用のクロックも生成する。

記録部１０は、半導体メモリなどから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く、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。

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いる。

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から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。

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の制御に基づいて信号処理部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い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いる。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、プレビュー画面上にウィンドウａを表示するようになっている。

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、レリーズスイッチ１６及び電源スイッチ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、各ボタン又はスイ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っている。

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や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。

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、メニュー画面から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、確定キーを押下すると、撮影モードを決定することができるようになっている。

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に示すようにモニタ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っている。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っている。このように、ユーザがウィンドウ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いる。

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。

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。

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。

また、レリーズスイッチ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に記録するという一連の撮影動作が実行されるようになっている。

また、電源スイッチ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。

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から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。

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かった出力信号値を、指定された被写体における出力信号値とするようになっている。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いて変曲点を決定するようになっている。

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。

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。

図１０に示すように、ユーザが指定した被写体の撮像素子からの出力信号値が、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。

このような場合、グラフ（ａ）の変曲点α_１を、グラフ（ｂ）で示す変曲点β_１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Ｂ１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_１を変曲点β_１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）の飽和レベル領域からグラフ（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。

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か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べく、最適な変曲点を決定するようになっている。

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。

このような場合、グラフ（ｃ）の変曲点α_２を、変曲点β_２に変更すると、対数変換領域上の点Ａ２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β_２に上げることによって、ユーザが指定した被写体の出力信号値はグラフ（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。

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べく、最適な変曲点を決定するようになっている。

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。

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Ｇ１１〜Ｇｍｎに与える信号φ_ＶＰＳ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作に切り換わる変曲点を変更できるようになっている。

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Ｇ１１〜Ｇｍｎに与える信号φ_ＶＰＳの電圧値ＶＬを算出するようになっている。

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。

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いて電圧値ＶＬが算出されるようになっている。

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をアナログデータに変換して撮像素子４の画素Ｇ１１〜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っている。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。

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。

撮像装置１の電源スイッチ１７を押下して撮像装置１の電源をＯＮとすると、モニタ１１には被写体のプレビュー画面が表示される。

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きる。

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１１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）。

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ィ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）。

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かった出力信号値を、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いる。

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いて最適な変曲点を決定する（ステップＳ７）。

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。

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。

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かった出力信号値を、指定された被写体における出力信号値とするようになっている。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いて最適な変曲点を決定するようになっている。

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Ｇ１１〜Ｇｍｎに与える信号φ_ＶＰＳの電圧値ＶＬを算出する。

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）。

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。

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Ｇ１１〜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によっ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。

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ついて白とびが回避されている。

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によって、所望の撮影画像が得られるか否かを確認する（ステップＳ１０）。そして、撮影画像の中で、更に白とびを防止したい被写体又は階調を改善したい被写体がある場合（ステップ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）。

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Ｓ１０；Ｙｅｓ）は、レリーズスイッチ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。レリーズスイッチ１６を押下しない場合は、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。

この後、ユーザがレリーズスイッチ１６を全押しすると、撮影が行われる。

この撮影に際し、絞りシャッタ制御部１９は、ＡＥ評価値算出部３２が算出したＡＥ評価値に基づき、絞りシャッタ部を駆動制御する。撮像素子４の画素Ｇ１１〜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。

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ベルに増幅すると、Ａ／Ｄ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。

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から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（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）を調整して白色を正しく表示する。

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からＹＵＶに変換する。

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。

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よい。

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。

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ー画面を確認した上で、操作部２１において自ら良好な再現をさせたい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。

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。

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いる場合、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。

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か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。

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。

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。

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。

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。

また、ユーザの指定した被写体につい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全輝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、暗い部分も含めて高品位な画像を得ることができる。

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。

また、ユーザが指定した被写体につい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っても、階調性豊かで高品位な画像を得ることができる。

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。

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。

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 (8)

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っ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。