(57)【要約】【課題】  線形特性領域と対数特性領域とを備え、且つ非積分型の画素構成を有する撮像センサを具備する撮像装置において、対数特性領域におけるフリッカの影響を除去する。【解決手段】  線形特性領域と対数特性領域とを備える撮像センサと、非積分型の画素検出回路とを有する撮像装置において、前記撮像センサによる撮影環境のフリッカを検出するフリッカ検出手段を設ける。このフリッカ検出手段によりフリッカが検出されたときに、撮像センサの光電変換特性８０１を、線形特性領域が支配的になるような光電変換特性８０２に変化させる。線形特性領域では寄生容量の作用でフリッカの影響を受けないので、フリッカが発生してもその影響を除去して撮影を行うことができる。【選択図】  図２４
2006013593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサであって、前記対数特性領域において入射光量に対して対数的に変換される電気信号が非積分型の画素回路を経て出力される撮像センサと、
前記撮像センサによる撮影環境のフリッカを検出するフリッカ検出手段と、
前記フリッカ検出手段によりフリッカが検出されたときに、撮像センサの光電変換特性を前記線形特性領域が支配的になるよう変化させる光電変換特性変化手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
光電変換特性変化手段は、前記線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御することで、光電変換特性を変化させるものであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
撮像センサによる撮影画像から抽出される画像信号に基づいて、撮像センサの線形特性領域と対数特性領域とのそれぞれにおいて、被写体輝度についての評価値を検出する評価値検出手段を備え、
フリッカ検出手段は、前記評価値検出手段が対数特性領域から検出する被写体輝度評価値の変移に基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像センサのシャッタ方式がローリングシャッタ方式であって、
評価値検出手段は、撮像センサにより撮影された１つのフレーム画像信号の中から、撮像センサが備える画素ライン単位で、少なくとも２行以上の被写体輝度評価値をそれぞれ検出し、
フリッカ検出手段は、検出された画素ライン単位の被写体輝度評価値の変移に基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
評価値検出手段は、各画素ラインの平均出力値を順次被写体輝度評価値として検出するものであり、
フリッカ検出手段は、検出された画素ライン順の被写体輝度評価値のゆらぎ度合いに基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像センサのシャッタ方式がグローバルシャッタ方式であって、
評価値検出手段は、撮像センサにより撮影された少なくとも２以上のフレーム画像信号から、フレーム画像単位で被写体輝度評価値をそれぞれ検出し、
フリッカ検出手段は、検出されたフレーム画像単位の被写体輝度評価値の変移に基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像センサのシャッタ方式がローリングシャッタ方式であって、
評価値検出手段は、撮像センサにより撮影された少なくとも２以上のフレーム画像信号の中から、フレーム画像単位で被写体輝度評価値をそれぞれ検出し、
フリッカ検出手段は、検出されたフレーム画像単位の被写体輝度評価値の変移に基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項８】
評価値検出手段は、連続的に各フレーム画像の平均出力値を被写体輝度評価値として検出するものであり、
フリッカ検出手段は、検出されたフレーム画像順の被写体輝度評価値のゆらぎ度合いに基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする請求項６又は７記載の撮像装置。
【請求項９】
フリッカ検出手段によりフリッカが検出され、光電変換特性変化手段により光電変換特性が変化された後の所定期間内に、フリッカ検出手段にフリッカの有無を再度検出させる動作を行わせ、
フリッカが検出されなかった場合に、前記光電変換特性変化手段に対して光電変換特性の変更指令を出力する復元制御部を有することを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光量に応じた電気信号を発生する撮像センサを具備する撮像装置に関し、特に、その光電変換特性として入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備えている（線形特性の動作と対数特性の動作とが切り替え可能とされている）撮像センサを用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォトダイオード等の光電変換素子をマトリクス状に配置してなる固体撮像素子に、ＭＯＳＦＥＴ等を備えた対数変換回路を画素内に付加し、前記ＭＯＳＦＥＴのサブスレッショルド特性を利用することで、固体撮像素子の出力特性を入射光量に対して電気信号が対数的に変換されるようにした撮像センサ（「ＬＯＧセンサ」とも呼ばれている）が知られている。このような撮像センサにおいて、固体撮像素子本来の出力特性、すなわち入射光量に応じて電気信号が線形的に変換されて出力される線形動作状態と、前述の対数動作状態とを切り替えることが可能とされた撮像センサが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１では、ＭＯＳＦＥＴに特定のリセット電圧を与えることで、線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、前記各画素の前記切り替え点を等しくした撮像装置が開示されている。また特許文献２にも、線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、ＭＯＳＦＥＴのリセット時間を調整することでＭＯＳＦＥＴのポテンシャル状態を調整可能とした撮像装置が開示されている。なお、撮像センサを線形動作状態（線形特性領域）で用いた場合、光電変換素子で発生した電荷量に比例した出力が得られることから、低輝度の被写体でも高コントラストな画像信号が得られる等の利点がある反面、ダイナミックレンジが狭くなってしまうという不都合がある。一方、撮像センサを対数動作状態（対数特性領域）で用いた場合、入射光量に対して自然対数的に変換された出力が得られることから、広いダイナミックレンジが確保できるという利点がある反面、画像信号が対数圧縮されることからコントラスト性が悪くなるという不都合がある。
【０００４】
ところで、入射光量に対して電気信号が対数的に変換される撮像センサとしては、フォトダイオードが感知した光電流を積分するための、トランジスタ及びキャパシタ等からなる積分回路を備えた積分型の画素回路を経て出力を得るタイプのもの（積分型）と、そのような積分回路を備えない非積分型の画素回路を経て出力を得るタイプのもの（非積分型）とがある。この非積分型の画素回路の場合、積分回路用のトランジスタ等を省略できることから画素回路構成が簡略化でき、従ってフォトダイオードの開口率（一つの画素におけるフォトダイオードの占積率）を大きくできるという利点がある。
【特許文献１】特開２００２−７７７３３号公報
【特許文献２】特開２００２−３００４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記非積分型のＬＯＧセンサの場合、電荷の読み出しタイミングにおける露光量に応じた信号が出力されることとなる。従って、非積分型のＬＯＧセンサあっては、入射光量に対して対数的に変化する出力を得るときは積分動作が行われないという挙動を示すことになる。
【０００６】
このような撮像センサを具備する撮像装置により撮影を行うと、撮影環境にフリッカが存在している場合、例えば被写体の光源が蛍光灯の如く一定周期でゆらいでいるような場合、当該光源のゆらぎに呼応したフリッカが、画像信号に発生するようになる。かかるフリッカを内包して撮像が行われると、例えば再生動画像に「ちらつき」となって現れてしまうことから、何らかの対策が必要となる。
【０００７】
従って本発明は、線形特性領域と対数特性領域とを備え、且つ対数特性領域において入射光量に対して対数的に変換される電気信号が非積分型の画素回路を経て出力される撮像センサを具備する撮像装置において、フリッカの影響を除去することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１にかかる撮像装置は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサであって、前記対数特性領域において入射光量に対して対数的に変換される電気信号が非積分型の画素回路を経て出力される撮像センサと、前記撮像センサによる撮影環境のフリッカを検出するフリッカ検出手段と、前記フリッカ検出手段によりフリッカが検出されたときに、撮像センサの光電変換特性を前記線形特性領域が支配的になるよう変化させる光電変換特性変化手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、フリッカ検出手段は、当該撮像装置による撮影が行われる環境のフリッカ、つまり被写体の輝度が一定周期で変動するような状態を検知可能なセンシング要素であれば良く、各種の光センサが適用可能である。また「光電変換特性を線形特性領域が支配的になるよう変化させる」とは、撮影対象となる被写体（特に、主となる被写体）が専ら線形特性領域にて撮影される状態に変化させることを意味し、撮影領域の全てを線形特性領域に変化させることを含む。このような構成によれば、フリッカ検出手段によりフリッカが検出された場合、光電変換特性変化手段により線形特性領域が支配的な光電変換特性に変化されることから、被写体の撮像は専ら、積分動作が行われない対数特性領域を回避し、例えば回路の寄生容量等の作用により積分動作が行われる線形特性領域において行われることになる。
【００１０】
上記構成において、光電変換特性変化手段は、前記線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御することで、光電変換特性を変化させる構成とすることが好ましい（請求項２）。この構成によれば、フリッカ検出手段によるフリッカ検出に応じて変曲点が制御され、これにより光電変換特性が、線形特性領域が支配的である特性に変化される。
【００１１】
請求項３にかかる撮像装置は、請求項１又は２において、撮像センサによる撮影画像から抽出される画像信号に基づいて、撮像センサの線形特性領域と対数特性領域とのそれぞれにおいて、被写体輝度についての評価値を検出する評価値検出手段を備え、フリッカ検出手段は、前記評価値検出手段が対数特性領域から検出する被写体輝度評価値の変移に基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする。この構成によれば、撮像センサ自体がフリッカ検出のためのセンシング要素として用いられることになる。つまり、積分動作が行われない対数特性領域の画像信号は、被写体にフリッカが存在する場合はこれに呼応してフリッカを内包する画像信号として出力されることから、かかる対数特性領域の画像信号から被写体輝度評価値を取得し、その変移状態を確認することにより被写体のフリッカを検出できるようになる。
【００１２】
請求項４にかかる撮像装置は、請求項３において、撮像センサのシャッタ方式がローリングシャッタ方式であって、評価値検出手段は、撮像センサにより撮影された１つのフレーム画像信号の中から、撮像センサが備える画素ライン単位で、少なくとも２行以上の被写体輝度評価値をそれぞれ検出し、フリッカ検出手段は、検出された画素ライン単位の被写体輝度評価値の変移に基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする。ローリングシャッタ方式の撮像センサの場合、撮像センサの各画素の配列順に上行から下行へ露光が順次行われると共に、読み出しも各画素の配列順に順次行われる。つまり、画素ラインによって露光タイミングが相違することから、もし被写体にフリッカが存在している場合は、画素ラインにより出力レベルが変移することとなる。従って、少なくとも２行以上画素ラインから被写体輝度評価値をそれぞれ検出し、評価値の値を比較する等してその変移を確認することにより、フリッカの有無が検知可能となる。
【００１３】
上記構成において、評価値検出手段は、各画素ラインの平均出力値を順次被写体輝度評価値として検出するものであり、フリッカ検出手段は、検出された画素ライン順の被写体輝度評価値のゆらぎ度合いに基づいて、フリッカの有無を検出する構成とすることが望ましい（請求項５）。この構成によれば、各画素ラインの平均出力値を順次被写体輝度評価値として検出することから、被写体にフリッカが存在している場合においては、得られた評価値を画素ライン順に並べたときに前記フリッカに起因する規則的なゆらぎが検知されるようになる。
【００１４】
請求項６にかかる撮像装置は、請求項３において、撮像センサのシャッタ方式がグローバルシャッタ方式であって、評価値検出手段は、撮像センサにより撮影された少なくとも２以上のフレーム画像信号から、フレーム画像単位で被写体輝度評価値をそれぞれ検出し、フリッカ検出手段は、検出されたフレーム画像単位の被写体輝度評価値の変移に基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする。グローバルシャッタ方式の撮像センサの場合、撮像センサの全画素が同時に露光されると共に、読み出しも全画素同時に行われる。つまり、撮影されるフレーム画像毎に露光タイミングが相違することから、もし被写体にフリッカが存在している場合は、フレーム画像単位で出力レベルが変移することとなる。従って、少なくとも２以上のフレーム画像信号から被写体輝度評価値をそれぞれ検出し、評価値の値を比較する等してその変移を確認することにより、フリッカの有無が検知可能となる。
【００１５】
請求項７にかかる撮像装置は、請求項３において、撮像センサのシャッタ方式がローリングシャッタ方式であって、評価値検出手段は、撮像センサにより撮影された少なくとも２以上のフレーム画像信号の中から、フレーム画像単位で被写体輝度評価値をそれぞれ検出し、フリッカ検出手段は、検出されたフレーム画像単位の被写体輝度評価値の変移に基づいて、フリッカの有無を検出することを特徴とする。この構成であれば、ローリングシャッタ方式においても、上記請求項６の構成と同様に、フレーム画像単位で評価値を取得してフリッカの有無が検知できるようになる。
【００１６】
上記構成において、評価値検出手段は、連続的に各フレーム画像の平均出力値を被写体輝度評価値として検出するものであり、フリッカ検出手段は、検出されたフレーム画像順の被写体輝度評価値のゆらぎ度合いに基づいて、フリッカの有無を検出することが望ましい（請求項８）。この構成によれば、各フレーム画像の平均出力値を順次被写体輝度評価値として検出することから、被写体にフリッカが存在している場合においては、得られた評価値を撮像されたフレーム画像順に並べたときに前記フリッカに起因する規則的なゆらぎが検知されるようになる。
【００１７】
請求項９にかかる撮像装置は、請求項１〜７いずれかにおいて、フリッカ検出手段によりフリッカが検出され、光電変換特性変化手段により光電変換特性が変化された後の所定期間内に、フリッカ検出手段にフリッカの有無を再度検出させる動作を行わせ、フリッカが検出されなかった場合に、前記光電変換特性変化手段に対して光電変換特性の変更指令を出力する復元制御部を有することを特徴とする。この構成によれば、撮影環境のフリッカが存在しなくなった場合、前記光電変換特性を例えば変更前の状態に、自動的に復元させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１にかかる撮像装置によれば、撮影環境にフリッカが生じている際の被写体の撮像は、専ら撮像センサの線形特性領域において行われるようになるので、当該線形特性領域における撮像の場合に機能する積分動作により露光期間中に光電流の積分が行われることから、前記積分動作によりフリッカは平滑化されるようになる。従って、撮影された動画像等を再生した場合に、「ちらつき」等の画質劣化が発生することはなく、画像の高品質化を図ることができるという効果を奏する。
【００１９】
請求項２にかかる撮像装置によれば、フリッカ検出手段によるフリッカ検出に応じて変曲点が制御され、これにより光電変換特性が、線形特性領域が支配的である特性に変化されることから、撮像センサの駆動条件を変動させるだけで所期の光電変換特性とすることができ、特段装置構成の複雑化を招来することなく、本発明の目的を達成できるようになる。
【００２０】
請求項３にかかる撮像装置によれば、撮像センサ自体をフリッカ検出のためのセンシング要素として用いるので、別途フリッカ検出用のセンサ等を設置する必要がなく、撮像装置の構成のシンプル化を図ることができる。
【００２１】
請求項４にかかる撮像装置によれば、画素ラインによって露光タイミングが相違するというローリングシャッタ方式の特性を活用し、被写体のフリッカを容易に検出することができるようになる。
【００２２】
請求項５にかかる撮像装置によれば、被写体にフリッカが存在している場合に、得られた評価値を画素ライン順に並べるとフリッカに起因する規則的な出力レベルのゆらぎが検知されることから、フリッカを高精度に検出できるようになり、従って撮影画像のフリッカを正確に抑制できるという効果を奏する。
【００２３】
請求項６にかかる撮像装置によれば、フレーム画像毎に露光タイミングが相違するというグローバルシャッタ方式の特性を活用し、被写体のフリッカを容易に検出することができるようになる。
【００２４】
請求項７にかかる撮像装置によれば、ローリングシャッタ方式を採用した場合でも、フレーム画像毎に被写体輝度評価値を検出する方式で、被写体のフリッカを容易に検出することができるようになる。
【００２５】
請求項８にかかる撮像装置によれば、被写体にフリッカが存在している場合に、得られた評価値をフレーム画像順に並べるとフリッカに起因する規則的な出力レベルのゆらぎが検知されることから、フリッカを高精度に検出できるようになり、従って撮影画像のフリッカを正確に抑制できるという効果を奏する。
【００２６】
請求項９にかかる撮像装置によれば、撮影環境のフリッカが存在しなくなった場合、前記光電変換特性を例えば変更前の状態に、自動的に復元させることができるようになることから、撮影完了に至るまでフリッカの有無に応じた光電変換特性の自動制御が行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（撮像装置の外観構造の説明）
図１は、本発明にかかる撮像装置が好適に適用される小型のデジタルカメラ１の外観を示す図であって、図１（ａ）はその上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図をそれぞれ示している。このデジタルカメラ（撮像装置）１は、カメラ本体ボディ１０の頂面には電源スイッチ１０１及びレリーズスイッチ１０２等が、正面側にはフラッシュ発光部１０３及び撮影レンズ窓１０４等が、また背面側にはモード設定スイッチ１０５などの各種の操作ボタンや液晶モニター（ＬＣＤ）からなるＬＣＤ表示部１０６等がそれぞれ配置されている。そして本体ボディ１０の内部には、各種本体機器のほか、屈曲型の鏡胴２０が配置されている。
【００２８】
電源スイッチ１０１は、カメラ１の電源をＯＮ（起動）、ＯＦＦ（起動停止）するための押下スイッチであり、押下動作によりカメラ電源のＯＮ、ＯＦＦが順次繰り返される。またモード設定スイッチ１０５は、静止画を撮影する静止画撮影モードと、動画を撮影する動画撮影モードとの２つのモードを設定するためのものである。
【００２９】
レリーズスイッチ１０２は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。例えば前記静止画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ１０２が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（後述の自動露出制御や自動焦点制御等の準備動作）が実行され、レリーズスイッチ１０２が全押しされると、撮影動作（後述する撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作）が実行される。また、前記動画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ１０２が全押しされると、所定の動画撮影動作が実行され、再度レリーズスイッチ１０２が全押しされると、動画撮影動作が終了される。
【００３０】
フラッシュ発光部１０３は、レリーズスイッチ１０２が半押しされている状態（静止画撮影モード）において、被写体像が暗い場合に発光して被写体を照明する。撮影レンズ窓１０４は、被写体の光学像を、本体ボディ１０の内部に配置された屈曲型鏡胴２０へ取り入れるための開口部である。また表示部１０６は、内蔵する記録媒体に記録された記録画像を再生表示させたり、撮影待機中や動画撮影モードにおいてビデオ撮影された被写体のスルー画像（ライブビュー画像）を表示させたりするものである。なお、前記モード設定スイッチ１０５以外に、ズームスイッチ、メニュー選択スイッチ、選択決定スイッチ等のプッシュスイッチ群が備えられている。
【００３１】
屈曲型の鏡胴２０は、前記撮影レンズ窓１０４を通して被写体像を取り入れ、本体ボディ１０の内部に配置されている撮像センサ３０へ導く撮影レンズ系を構成するものである。この鏡胴２０は、ズーミングやフォーカシング駆動時においてもその長さが変動しない、つまり本体ボディ１０から外部に突出することのない鏡胴である。この鏡胴２０の内部には、光軸に沿って直列的に配置されるズームレンズブロックや固定レンズブロックからなる撮影光学系を構成するレンズ群２１（図２参照）と、このレンズ群２１の適所に配置される絞り２２とが備えられている。さらに前記レンズ群２１の適所にはシャッタ２３が配置されており、該シャッタ２３の開閉動作により撮影光学系の光路が遮光若しくは通光されるようになっている。すなわち、絞り２２の開口面積設定度合い及びシャッタ２３の開閉動作制御等により、撮像センサ３０の露光量が制御されるものである。
【００３２】
（撮像装置の電気的構成の全体的な説明）
図２は、本実施形態に係るデジタルカメラ１による撮像処理ブロック図である。このデジタルカメラ１は、操作部１００、上述した屈曲型の鏡胴２０、撮像センサ３０、信号処理部４０、全体制御部５０、及び駆動部６０などを備えている。なお操作部１００は、前記で説明した電源スイッチ１０１、レリーズスイッチ１０２及びモード設定スイッチ１０５などからなる。
【００３３】
撮像センサ３０は、鏡胴２０内のレンズ群２１により結像された被写体光像の光量に応じ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各成分の画像信号（撮像センサ３０の各画素で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換して信号処理部４０へ出力するものである。本発明においては、この撮像センサ３０として、入射光量に対して出力画素信号（光電変換により発生する出力電気信号）が線形的ではなく対数的に変換されて出力される対数変換型固体撮像素子が用いられる。なお当該撮像センサ３０は、入射光量が少ない場合は、出力画素信号が線形的に変換されて出力される特性を有しており、その光電変換特性が線形的である領域（線形特性領域＝暗時）と対数的である領域（対数特性領域＝明時）とを備えている。さらに前記線形特性領域と対数特性領域との切り替り点（変曲点）が、特定の制御信号（光電変換特性変化手段による制御信号）により任意に制御可能とされている。また、撮像センサ３０の各画素は、非積分型の画素出力検出回路（上述の非積分型の画素回路）を備えている。この撮像センサ３０の構成、動作等については後に詳述する。
【００３４】
タイミング生成回路（タイミングジェネレータ）３１は、撮像センサ３０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等）を制御するものである。タイミング生成回路３１は、全体制御部５０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等）を生成して撮像センサ３０に出力し、動画撮影モード時（スルー画表示モード時）には、例えば１／３０（秒）毎にフレーム画像を取り込み、順次信号処理部４０に出力させる。また、静止画撮影モード時の露光中には撮像センサ３０の露光動作に連動して電荷を蓄積させ（すなわち、被写体光像を画像信号に光電変換させ）、その蓄積電荷を信号処理部４０に出力させる。さらにタイミング生成回路３１は、後述のＡ／Ｄ変換器４０２において用いられるＡ／Ｄ変換用のクロックも生成する。
【００３５】
このタイミング生成回路３１は、撮像センサ３０がローリングシャッタ方式のものである場合、撮像センサ３０の各画素の配列順に上行から下行へ露光が順次行われるようにすると共に、各画素からの電荷の読み出しも各画素の配列順に順次行われるような動作信号を撮像センサ３０に与える。また、撮像センサ３０がグローバルシャッタ方式のものである場合、撮像センサ３０の全画素が同時に露光されるようにする一方で、各画素からの電荷の読み出しは、各画素の配列順に順次行われるような動作信号を撮像センサ３０に与える。
【００３６】
信号処理部４０は、撮像センサ３０から送出される画像信号に所定のアナログ信号処理およびデジタル信号処理を施すもので、前記画像信号の信号処理は、該画像信号を構成するそれぞれの画素信号ごとに行われる。この信号処理部４０は、アナログ信号処理部４０１、Ａ／Ｄ変換器４０２、黒基準補正部４０３、ＦＰＮ補正部４０４、評価値検出部４０５、ホワイトバランス制御部４０６、色補間部４０７、３×３色補正部４０８、階調変換部４０９、ノイズキャンセル部４１０及び画像メモリ４１１を備えている。
【００３７】
アナログ信号処理部４０１は、撮像センサ３０から出力される画像信号（撮像センサ３０の各画素で受光されたアナログ信号群）に所定のアナログ信号処理を施すもので、アナログ画像信号に含まれるリセット雑音を低減するＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）と、アナログ画像信号のレベルを補正するＡＧＣ回路（オートゲインコントロール回路）とを備えている。なおＡＧＣ回路は、適正露出が得られなかった場合等に、後段のＡ／Ｄ変換器４０２の入力電圧範囲に合うよう、アナログ画像信号を適正な増幅率で増幅して撮影画像のレベル不足を補償するアンプ機能も有している。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器４０２は、アナログ信号処理部４０１から出力されるアナログ画像信号を、例えば１２ビットのデジタル画像信号（画像データ）に変換する役目を果たす。このＡ／Ｄ変換器４０２は、前記タイミング生成回路３１から入力されるＡ／Ｄ変換用のクロックに基づいて、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。
【００３９】
黒基準補正部４０３は、Ａ／Ｄ変換器４０２から入力されるデジタル画像信号の黒レベル（暗黒時の画像信号レベル）を基準の値（例えば、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号レベルで０）に補正するために、Ａ／Ｄ変換器４０２から入力される画像信号レベルをＳＤ１とし、また暗黒時の画像信号レベルをＳＤ２とするときに、
ＳＤ１−ＳＤ２
の演算を行う。なお、かかる黒基準補正は、全体制御部５０から入力される撮像センサ３０の光電変換特性に対応した撮像ダイナミックレンジ情報に基づいて行われる。これは、本発明にかかるデジタルカメラ１においては、撮像センサ３０の光電変換特性が制御可能とされており、従ってＡ／Ｄ変換器４０２から入力されるデジタル画像信号の暗黒時における画像信号レベルが、撮像センサ３０の光電変換特性の変化により変動することから、その変動に追従した正確な黒基準補正が行えるようにするためである。
【００４０】
ＦＰＮ（Fixed  Pattern  Noise）補正部４０４は、黒基準補正部４０３から入力される画像信号のＦＰＮ（固定パターンノイズ）を除去するためのものである。固定パターンノイズとは、撮像センサ３０の各画素回路が備えるＦＥＴの閾値バラツキ等が要因となって生じる、各画素が発生する画像信号の出力値のバラツキに起因するノイズである。ＦＰＮ補正部４０４は、黒基準補正部４０３から入力される画像信号レベルをＳＤ３とし、また黒基準補正部４０３から入力される画像信号の固定パターン成分をＳＤ４とするとき、
ＳＤ３−ＳＤ４
の演算を行う。
【００４１】
評価値検出部４０５は、撮像センサ３０で実際に撮影された画像信号から、自動露出制御（ＡＥ）、自動焦点制御（ＡＦ；オートフォーカス）、或いはホワイトバランス制御等を行うに際してのベース値となる評価値、すなわちＡＥ評価値、ＡＦ評価値、ホワイトバランス評価値（以降、ＷＢ評価値という）等を検出する。例えばＡＥ制御を行う場合、
（１）撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベル及び輝度範囲を計測し、
（２）その輝度レベル及び輝度範囲に適合する出力が撮像センサから得られるよう、必要な露出制御量を算出し、
（３）前記算出結果に基づいて露光量等を具体的に調整し、本撮像に臨む、
というステップが一般的に採られるが、この評価値検出部４０５においては、前記ステップ（１）の役目を担うべく、撮像センサ３０で実際に撮影された画像信号から被写体の輝度レベル及び輝度範囲が求められ、これがＡＥ評価値として全体制御部５０へ出力され、後段ステップにおけるＡＥ制御動作用に供される。
【００４２】
上記に加え、前記評価値検出部４０５は、当該デジタルカメラ１による撮影環境のフリッカを検出するに際しての、フリッカ評価値（被写体輝度評価値）も検出する。このフリッカ評価値は、積分動作が行われない撮像センサ３０の対数特性領域から取得される。そして、撮像センサ３０がローリングシャッタ方式のものである場合は、画素ライン単位で、少なくとも２行以上の画素ラインについて、好ましくは全ての画素ラインについて取得される。一方、撮像センサ３０がグローバルシャッタ方式のものである場合は、フレーム画像単位で、少なくとも２以上のフレーム画像について、好ましくは所定時間内の連続的なフレーム画像について取得される。かかるフリッカ評価値も全体制御部５０へ出力され、光電変換特性の制御用に供される。
【００４３】
またＡＦ制御の場合は、例えばフォーカスレンズ（レンズ群２１）の光軸方向の駆動と撮像センサ３０による撮像動作とを交互に行いながら、その撮像動作により得た画像のコントラストが最大となるフォーカスレンズの位置が求められ（所謂山登り検出方式）、これがＡＦ評価値として全体制御部５０へ出力され、後段ステップにおけるＡＦ制御動作の用に供される。さらにホワイトバランス制御は、出力画像の色を被写体の光源色に適したものに補正することを目的とするもので、この場合、前段のＦＰＮ補正部４０４から入力される画像信号に基づいてＲ、Ｇ、Ｂ各色の輝度比及び輝度差が評価値検出部４０５で算出され、これがＷＢ評価値として全体制御部５０へ出力されるものである。これら評価値の具体的な取得方法等については、後に詳述する。
【００４４】
ホワイトバランス制御部４０６は、全体制御部５０から与えられる撮像ダイナミックレンジ情報と前記ＷＢ評価値とに基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスになるよう、各色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素データのレベルを変換する補正を行う。なお本発明では、撮像センサ３０として線形特性領域と対数特性領域とを備えるものを用いることから、線形特性領域及び対数特性領域ごとにＷＢ評価値を取得し、各々の領域に適したホワイトバランス補正を行うようにすることが望ましい。
【００４５】
色補間部４０７は、ホワイトバランス制御部４０６から入力される画像信号の各色成分Ｒ、Ｇ、Ｂごとに、フレーム画像の不足する画素位置のデータを補間するものである。すなわち、本発明で用いられる対数変換型の撮像センサ３０のカラーフィルタ構造は、Ｇが市松状でＲ、Ｂが線順次配列された所謂ベイヤー方式が採用されている関係上、色情報が不足していることから、色補間部４０７は、実在する複数の画素データを用いて実在しない画素位置の画素データを補間するものである。
【００４６】
具体的には色補間部４０７は、高帯域まで画素を持つＧの色成分のフレーム画像については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、メディアン（中間値）フィルターを用いて、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データのうち、最大値と最小値とを除去した画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。また、Ｒ，Ｂの色成分については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。
【００４７】
図３に、撮像センサ３０のカラーフィルタ構造の一例を示す。かかるカラーフィルタ構造において、前記色補間による各画素における色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号は、例えば以下のようにして生成される。
（イ）アドレス１１（Ｂ１１）の色補間式
Ｒ１１＝（Ｒ００＋Ｒ２０＋Ｒ０２＋Ｒ２２）／４
Ｇ１１＝（Ｇｒ１０＋Ｇｂ０１＋Ｇｂ２１＋Ｇｒ１２）／４
Ｂ１１＝Ｂ１１
（ロ）アドレス１１（Ｇｒ１２）の色補間式
Ｒ１２＝（Ｒ０２＋Ｒ２２）／２
Ｇ１２＝Ｇｒ１２
Ｂ１２＝（Ｂ１１＋Ｂ１３）／２
（ハ）アドレス２１（Ｇｂ２１）の色補間式
Ｒ２１＝（Ｒ２０＋Ｒ２２）／２
Ｇ２１＝Ｇｂ１２
Ｂ２１＝（Ｂ１１＋Ｂ３１）／２
（ニ）アドレス２２（Ｒ２２）の色補間式
Ｒ２２＝Ｒ２２
Ｇ２２＝（Ｇｂ２１＋Ｇｒ１２＋Ｇｒ３２＋Ｇｂ２３）／４
Ｂ２２＝（Ｂ１１＋Ｂ３１＋Ｂ１３＋Ｂ３３）／４
【００４８】
３×３色補正部４０８は、色補間部４０７から入力される色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号の彩度を補正（色合いを補正）するものである。３×３色補正部４０８は、色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号のレベル比を変換する３種類の変換係数を有し、撮影シーンに応じた変換係数で前記レベル比を変換して画像データの彩度を補正する。例えば、ａ１〜ｃ３の合計９個の変換係数を用い、次のように画像信号を線形変換する。
Ｒ´＝ａ１＊Ｒ＋ａ２＊Ｇ＋ａ３＊Ｂ
Ｇ´＝ｂ１＊Ｒ＋ｂ２＊Ｇ＋ｂ３＊Ｂ
Ｂ´＝ｃ１＊Ｒ＋ｃ２＊Ｇ＋ｃ３＊Ｂ
【００４９】
階調変換部４０９は、３×３色補正部４０８から入力される色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号が適切な出力レベルになるよう、画像信号のレベルを色成分毎に所定のガンマ特性を用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。すなわち階調変換部４０９は、ホワイトバランス調整及び色補正がなされた画像信号の階調特性（γカーブやデジタルゲイン）を、ＬＣＤ表示部１０６や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性に補正するものである。階調変換部４０９においては、全体制御部５０から入力されるダイナミックレンジ情報と、評価値検出部４０５で検出されたＡＥ評価値等に基づいて、画像信号の階調特性を変化させる。
【００５０】
ノイズキャンセル部４１０は、階調変換部４０９から入力される画像信号のノイズ成分を除去すると共に、エッジ成分のみを抽出・強調することで、画像のシャープネスを良好な状態に補正するものである。ノイズキャンセル部４１０は、全体制御部５０から入力されるダイナミックレンジ情報に基づいて、コアリング係数（画像信号のノイズ成分のみを除去し、エッジ成分を抽出する係数及び強調する係数）を変化させることで、適正な補正を行う。
【００５１】
画像メモリ４１１は、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリからなり、信号処理部４０での信号処理を終えた画像データを一時的に保存するもので、例えば１フレーム分の画像データを記憶し得る容量を有している。
【００５２】
メモリカードＩ／Ｆ部４１２は、信号処理部４０で生成されたメモリカード記録用画像データを、メモリカード１０７に記録させるべく出力するためのインターフェイスである。またメモリカード１０７は、静止画像や動画像などの画像データを記録して保存しておくためのメモリであって、デジタルカメラ１に対して取り外し自在とされており、外部の記録媒体との画像データ交換を可能とするものである。ＬＣＤ表示Ｉ／Ｆ部４１３は、信号処理部４０で生成されたＬＣＤ表示用画像データを、例えばＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式の画像信号に変換してＬＣＤ表示部１０６に出力するためのインターフェイスである。
【００５３】
全体制御部５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、デジタルカメラ１の撮影動作を集中制御するものである。すなわち全体制御部５０は、前記信号処理部４０の各部から送られてくる情報（前述のＡＥ評価値、ＡＦ評価値、ＷＢ評価値等）と、本デジタルカメラ１の動作モード等に基づき、信号処理部４０の各部が必要とするパラメータ等の動作情報を算出して送信することで、各処理部の動作を制御する。このほか全体制御部５０は、撮影動作のためのタイミング生成回路３１の制御、レンズ群２１のズーミングやフォーカシング駆動、並びに絞り２２及びシャッタ２３の駆動のための駆動部６０の制御、画像信号の出力制御などを行う。
【００５４】
図４は、全体制御部５０の機能を説明するための機能ブロック図である。全体制御部５０は、情報受信部５０１及び情報送信部５０２、メモリ部５１５を具備する演算部５１０、制御信号発生部５２０、フリッカ検出部５３０及び入出力部５４０を備えている。
【００５５】
情報受信部５０１は、信号処理部４０の評価値検出部４０５にて検出されるＡＥ評価値、ＡＦ評価値及びＷＢ評価値を取得し、これらを演算部５１０が備える各パラメータ算出部へ振り分けて送信する。一方、情報送信部５０２は、信号処理部４０において必要とされる情報（ダイナミックレンジ情報やコアリング係数等）をメモリ部５１５から適宜取り出し、信号処理部４０の各処理部に適時振り分けて送信する。
【００５６】
演算部５１０は、前記情報受信部５０１から与えられる評価値に基づいて制御パラメータを算出する動作を為すもので、露光量制御パラメータ算出部５１１及びダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２からなるＡＥ制御パラメータ算出部５１１０、ＡＦ制御パラメータ算出部５１３、ホワイトバランス制御パラメータ算出部５１４及びメモリ部５１５を備えている。
【００５７】
前記メモリ部５１５はＲＯＭやＲＡＭ等からなり、撮像センサ３０のダイナミックレンジ情報、すなわち光電変換特性の設定値を記憶する光電変換特性情報記憶部５１６、ノイズキャンセル部４１０において用いられるコアリング係数の設置位置を記憶するコアリング係数記憶部５１７、撮像センサ３０の線形特性領域と対数特性領域とで得られたデータを相互変換するＬＵＴ（Look Up Table）等を記憶するＬＵＴ記憶部５１８等から構成されている。なお、光電変換特性情報記憶部５１６には、光電変換特性そのもの（後述する図１０に示すような光電変換特性曲線）が記憶される構成であってもよい。また、ＬＵＴ記憶部５１８は、上記ＬＵＴの他に、後述する露光時間や絞りの開口面積の値と露光時間設定値や絞り設定値とのデータ変換を行うＬＵＴ、光電変換特性の変曲点の値（出力レベル）と光電変換特性設定値とのデータ変換を行うＬＵＴ、飽和画素数の値と変曲点変化量の値とのデータ変換を行うＬＵＴ、最大輝度レベルから光電変換設定値を出力するＬＵＴ若しくは最大輝度出力レベルの変化量から光電変換設定値の変化量を出力するＬＵＴ等、種々のデータ変換用のＬＵＴを記憶している。また、上述した通り、光電変換特性情報記憶部５１６、コアリング係数記憶部５１７及びＬＵＴ記憶部５１８に記憶されているデータ値は、適宜情報送信部５０２から信号処理部４０の適所へ送信されるようになっている。
【００５８】
ＡＥ制御パラメータ算出部５１１０は、被写体の輝度に応じた露出制御（ＡＥ制御）を行うべく、撮影の際の最適な露光量と撮像センサ３０の光電変換特性とに設定するための制御パラメータを算出する。すなわち、ＡＥ制御パラメータ算出部５１１０の露光量制御パラメータ算出部５１１は、露光時間や絞りを最適化するための制御パラメータを算出するもので、露光量制御パラメータ算出部５１１は評価値検出部４０５にて検出されるＡＥ評価値と、前記光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている前記ＡＥ評価値取得時点における撮像センサ３０のダイナミックレンジ情報（光電変換特性）とに基づいて、被写体輝度に応じた露光時間設定値や絞り設定値を算出する。
【００５９】
またダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２は、被写体輝度に応じ撮像センサ３０の光電変換特性を最適化するための制御パラメータを算出するものである。ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２は、例えばダイナミックレンジ設定用の被写体輝度が、当該撮像センサ３０における所望の飽和出力レベルになるような光電変換特性設定値を算出する。この算出に際しても、光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている前記ＡＥ評価値取得時点における撮像センサ３０のダイナミックレンジ情報が参照される。このＡＥ制御パラメータ算出部５１１０の動作等については、後に詳述する。
【００６０】
ＡＦ制御パラメータ算出部５１３は、評価値検出部４０５にて検出されるＡＦ評価値に基づいて、被写体の撮影にあたり最適な焦点距離に設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、参照するＡＦ評価値を、撮像センサ３０の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域の特徴を活用して粗測距（対数特性領域から得たＡＦ評価値）用、詳測距（線形特性領域から得たＡＦ評価値）用の制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。
【００６１】
ホワイトバランス制御パラメータ算出部５１４は、評価値検出部４０５にて検出されるＷＢ評価値に基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスに設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、同様に参照するＷＢ評価値を、撮像センサ３０の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域に応じた制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。
【００６２】
制御信号発生部５２０は、前記演算部５１０で算出された各種の制御パラメータに応じて、各制御動作要素を駆動させるための制御信号を生成するもので、該制御信号発生部５２０は、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１、センサ露光時間制御信号発生部５２２、シャッタ制御信号発生部５２３、ズーム／フォーカス制御信号発生部５２４及び絞り制御信号発生部５２５を備えて構成されている。
【００６３】
ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、前記ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２において算出された撮像センサ３０の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替える出力レベルポイント（変曲点）を調整する撮像センサ３０の駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。タイミング生成回路３１は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ３０のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を駆動させる。具体的には、後述するように撮像センサ３０の光電変換特性は、当該撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳ（φＶＰＳにおける電圧ＶＰＨの高さ、あるいは時間ΔＴの長さ）を制御することでその変曲点が変動することから、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、光電変換特性設定値に応じて、前記信号φＶＰＳを制御するためのタイミング生成回路３１に対する駆動信号を制御することで、撮像センサ３０のダイナミックレンジを被写体の輝度に適するよう制御する。
【００６４】
このような動作に加え、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、撮影環境のフリッカが検出されたときに、撮像センサの光電変換特性を線形特性領域が支配的になるよう変化させる光電変換特性変化手段としても機能する。すなわち、光電変換特性変化手段としてのダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、フリッカ検出手段によりフリッカが検出された場合に、例えば前記信号φＶＰＳを制御する等して、撮像センサ３０の線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御し、フリッカ発生時における光電変換特性を線形特性領域が支配的になるよう変化させて撮像動作を行わせる。
【００６５】
センサ露光時間制御信号発生部５２２は、撮像センサ３０の露光時間（積分時間）を、絞り２２やシャッタ２３等のメカ操作に依らず、電子回路的な制御動作により制御するための制御信号を発生するものである。センサ露光時間制御信号発生部５２２は、前記露光量制御パラメータ算出部５１１にて算出された最適な露光量に基づいて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ３０の駆動信号（具体的には、後述するように撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳが中電位Ｍとなる時間ΔＳを制御する信号）を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。タイミング生成回路３１は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ３０の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を駆動させる。
【００６６】
シャッタ制御信号発生部５２３は、同様に露光量制御パラメータ算出部５１１にて算出された最適な露光量に基づいて、シャッタ２３のシャッタスピードを露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。またズーム／フォーカス制御信号発生部５２４は、前記ＡＦ制御パラメータ算出部５１３にて算出された最適な焦点距離に基づいて、レンズ群２１を駆動させるための制御信号を生成する。さらに絞り制御信号発生部５２５は、前記露光量制御パラメータ算出部５１１にて算出された最適な露光量に基づいて、絞り２２の開口面積を設定する制御信号を生成する。これらシャッタ制御信号発生部５２３、ズーム／フォーカス制御信号発生部５２４及び絞り制御信号発生部５２５にて生成された制御信号は、駆動部６０の対応箇所へそれぞれ送信される。
【００６７】
フリッカ検出部（フリッカ検出手段）５３０は、前記評価値検出部４０５で検出されるフリッカ評価値（露出制御用としても用いられる被写体輝度に関する評価値）に基づいて、撮影環境のフリッカの有無を検出する。すなわち、評価値検出部４０５が撮像センサ３０の対数特性領域から検出するフリッカ評価値の変移に基づいて、フリッカの有無を検出する。つまり、積分動作が行われない対数特性領域の画像信号は、被写体にフリッカが存在する場合はこれに呼応してフリッカを内包する画像信号として出力され、これに対応してフリッカ評価値も変移することから、フリッカ検出部５３０は評価値検出部４０５で検出されるフリッカ評価値を常時監視し、該フリッカ評価値に所定の変移状態が発生したか否かにより、被写体のフリッカを検出する。このフリッカ検出部５３０の詳細構成については、後に詳述する。
【００６８】
入出力部５４０は、メモリカードＩ／Ｆ部４１２及びＬＣＤ表示Ｉ／Ｆ部４１３と接続され、操作部１００からの指示信号等に対応して、撮影画像に対して所定の画像処理を行った後、その撮影画像信号をメモリカード１０７に記録させたり、ＬＣＤ表示部１０６に表示させたり、或いは逆にメモリカード１０７から画像信号を取り入れたりする出入力作用を為す。
【００６９】
図２に戻って、駆動部６０は、前記制御信号発生部５２０で生成された制御信号に基づいて、実際に当該デジタルカメラ１が具備するメカ駆動部を動作させるもので、シャッタ駆動部６１、ズーム／フォーカス駆動部６２及び絞り駆動部６３を備えている。
【００７０】
シャッタ駆動部６１は、前記シャッタ制御信号発生部５２３から与えられる制御信号に応じて、シャッタ２３が所定時間開放されるようシャッタ２３を開閉駆動する。ズーム／フォーカス制御部６２は、ズーム／フォーカス制御信号発生部５２４から与えられる制御信号に応じて、レンズ群２１のズームレンズブロックまたはフォーカスレンズブロックを動作させるモータ等を動作させ、前記レンズブロックを焦点位置に移動させる。さらに絞り駆動部６３は、絞り制御信号発生部５２５から与えられる制御信号に応じ、絞り２２を駆動し、所定の開口量に絞りを設定するものである。
【００７１】
（撮像センサについての説明）
本実施形態においては、非積分型の画素検出回路を有し、その光電変換特性として入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサ３０を用いることが前提とされている関係上、先ず撮像センサ３０の基本的特性について、その具体的な一例を詳述する。
【００７２】
図５は、撮像センサ３０の一例である二次元のＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成図である。同図において、Ｇ１１〜Ｇｍｎは、行列（マトリクス）配列された画素を示している。この画素Ｇ１１〜Ｇｍｎからなる画素部の外周縁部近傍には、垂直走査回路３０１と水平走査回路３０２とが配設されている。垂直走査回路３０１は、行のライン（信号線）３０４−１、３０４−２、・・・３０４−ｎ（これらを纏めて行ライン３０４という）を順次走査する。水平走査回路３０２は、各画素から出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍ（これらを纏めて出力信号線３０６という）に導出された光電変換信号を画素毎に水平方向に順次読み出す。なお、各画素は電源ライン３０５により電力供給がなされている。各画素には、前記各ラインや出力信号線だけでなく、他のライン（例えばクロックライン）も接続されているが、図５では図示を省略している。
【００７３】
出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍには、それぞれ、後述のトランジスタＴ５と対になって増幅回路を構成する定電流源３０７−１、３０７−２、・・・３０７−ｍ（これらを纏めて定電流源３０７という）が設けられている。ただし、この増幅回路として、定電流源３０７に代えて抵抗やトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）を設けてもよい。この出力信号線３０６を介して出力される各画素の撮像時の画像データ及びリセット時の補正データが、順次、選択回路（サンプルホールド回路）３０８−１、３０８−２、・・・３０８−ｍ（これらを纏めて選択回路３０８という）に出力される。この選択回路３０８に対して、行毎に画像データ及び補正データが出力されてサンプルホールドされる。サンプルホールドされた画像データ及び補正データは、列毎に、補正回路３０９に出力され、補正回路３０９において、感度バラツキによるノイズ成分が除去されるように、補正データに基づいて画像データの補正が行われる。そして、補正回路３０９から各画素の感度バラツキが補正された画像データが、各画素毎にシリアルに出力される。
【００７４】
図６は、図５に示す各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎの回路構成（画素回路＝画素構成）例を示している。同図に示すように、画素は、フォトダイオードＰＤと、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）としてのトランジスタＴ１〜Ｔ４とから構成され、線形特性領域と対数特性領域とを有する光電変換特性を示すと共に、対数特性領域において入射光量に対して対数的に変換される電気信号が非積分型の画素回路を経て出力される（すなわち、積分されずに出力される）ように構成されている。トランジスタＴ１〜Ｔ４は、ここではＰチャンネルＭＯＳＦＥＴが採用されている。φＶ、φＶＰＳ及びφＳは、各トランジスタに対する信号（電圧）を示し、フォトダイオードＰＤのアノード及びトランジスタＴ３のソースには直流電圧ＶＰＤが印加されるようになっている。このような非積分型の画素構成であると、フォトダイオードＰＤの開口率を大きくできるという利点がある。
【００７５】
フォトダイオードＰＤは、感光部（光電変換部）であり、被写体からの入射光量に応じた電気信号（光電流ＩＰＤ）を出力する。トランジスタＴ３は、図５に示す定電流源３０７と対になってソースフォロワ増幅用の増幅回路（ソースフォロワアンプ）を構成するものであり、後述する電圧ＶＯＵＴに対する増幅（電流増幅）を行う。トランジスタＴ４は、ゲートに印加する電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する信号読み出し用のトランジスタである。すなわち、トランジスタＴ４のソースは、図５に示す出力信号線３０６に接続されており、オンした場合、トランジスタＴ３で増幅された電流を出力電流として出力信号線３０６へ導出する。
【００７６】
トランジスタＴ２は、同トランジスタのゲートに、光電流ＩＰＤに対して線形変換又は対数変換した電圧を発生させる。ところで、ＭＯＳＦＥＴでは、ゲート電圧が閾値以下の時に、サブスレッショルド電流と呼ばれる微小電流が流れるが、トランジスタＴ２はこのサブスレッショルド特性を利用して前記線形変換又は対数変換を行う。
【００７７】
具体的には、撮像する被写体の輝度が低い（被写体が暗い）場合、すなわち、フォトダイオードＰＤに入射される入射光量が少ない場合には、トランジスタＴ２のゲート電位が同トランジスタのソース電位より高くなっており、トランジスタＴ２が所謂カットオフ状態でありトランジスタＴ２にサブスレッショルド電流が流れず（トランジスタＴ２がサブスレッショルド領域で動作せず）、トランジスタＴ２のゲートには、線形イメージセンサと同一のメカニズムで光電流ＩＰＤに応じた電荷（ここではＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、この電荷は負電荷となる）の蓄積が行われる（このときトランジスタＴ１はオンされている。また、トランジスタＴ２のゲート、ソース間は接続されている）。そして、このトランジスタＴ２のゲートに蓄積された電荷量に応じた電圧ＶＧ、すなわち、光電流ＩＰＤの積分値に比例した値の電圧ＶＧがトランジスタＴ２、Ｔ３のゲートに発生する。この電圧ＶＧが出力Ｖｏｕｔとなるのであるが、この出力Ｖｏｕｔは光電流ＩＰＤの積分値に対して線形的に比例した電圧となる。そして、トランジスタＴ４がオンされると、前記出力Ｖｏｕｔに相当する出力電流が、トランジスタＴ３を介して出力信号線３０６に導出される。この出力電流は、光電流ＩＰＤの積分値を線形的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ３０の、線形特性領域における動作である。
【００７８】
一方、撮像する被写体の輝度が高く（被写体が明るく）、フォトダイオードＰＤに入射される入射光量が多い場合には、トランジスタＴ２のゲート電位が同トランジスタのソース電位以下となり、トランジスタＴ２にサブスレッショルド電流が流れ（トランジスタＴ２がサブスレッショルド領域で動作し）、光電流ＩＰＤを自然対数的に変換した値の電圧ＶＧがトランジスタＴ２、Ｔ３のゲートに発生する。この電圧ＶＧが出力Ｖｏｕｔとなるのであるが、この出力Ｖｏｕｔは光電流ＩＰＤをトランジスタＴ２のサブスレッショルド特性を用いた電圧−電流変換により自然対数的に変換した電圧となる。そして、トランジスタＴ４がオンされると、前記出力Ｖｏｕｔに相当する出力電流が、トランジスタＴ３を介して出力信号線３０６に導出される。この出力電流は、光電流ＩＰＤを自然対数的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ３０の、対数特性領域における動作である。以上のように、各画素によって、入射光量（被写体輝度）に応じて線形的又は自然対数的に比例した電圧が出力される。
【００７９】
ところで、本実施形態の画素構成では、対数特性領域においては露光期間内に積分が行われず、読み出しタイミング（トランジスタＴ４がオンとなるタイミング）における露光量に応じた信号が出力されることになる。しかしながら、線形特性領域においては、フォトダイオードＰＤの寄生容量が積分回路的な作用を果たすことから、前記露光期間内に積分が行われる（つまり前記電圧ＶＧに比例した電荷がフォトダイオードＰＤの寄生容量に蓄積される）。
【００８０】
従って、前記線形特性領域では前記寄生容量の寄与により露光期間中に積分動作が行われる一方で、対数特性領域では積分動作が行われないという挙動を示すことになる。つまり、このような撮像センサ３０により撮影を行うと、撮影環境にフリッカが存在している場合、例えば被写体の光源が蛍光灯の如く一定周期でゆらいでいるような場合、当該光源のゆらぎに呼応したフリッカが、対数特性領域から得られる画像信号に発生することとなる。一方、線形特性領域では前記寄生容量の作用により積分がなされることから、フリッカを内包しない画像信号を得ることができる。
【００８１】
なおトランジスタＴ１は、リセット時のノイズデータ（トランジスタＴ２の製造バラツキに起因して発生するノイズ信号）を取り出すためのスイッチである。トランジスタＴ１は、リセット時以外にはオン状態とされており、トランジスタＴ２（のドレイン）及びフォトダイオードＰＤ間に光電流ＩＰＤが流れるようになっている。リセット時には、オフ状態となりフォトダイオードＰＤの光電流ＩＰＤが遮断され、前記のバラツキ分だけが取り出される。この取り出されたバラツキ分（ノイズ信号）は、後述の映像信号から減算される。
【００８２】
図７は、撮像センサ３０（画素）の撮像動作に関するタイミングチャートの一例である。ここではＰチャンネルＭＯＳＦＥＴの極性上、以下のようにＨｉ（ハイ）でオフ、Ｌｏｗ（ロー）でオンとなる。先ず、信号φＶが時刻ｔ１１でＬｏｗとなり、トランジスタＴ４がオンされ、映像信号が読み出される。すなわち各画素の露光量に応じた電荷が出力電流（映像信号）として出力信号線３０６に導出される（映像信号の読み出し）。次に信号φＳが時刻ｔ１２でＨｉとなり、トランジスタＴ１がオフされてフォトダイオードＰＤが切り離される。次に信号φＶＰＳが時刻ｔ１３でＨｉとなり、トランジスタＴ２のリセットが行われる。この信号φＶＰＳは、時刻ｔ１４でＬｏｗとなり、続いて時刻ｔ１５で信号φＶが再度ＬｏｗとなってトランジスタＴ４がオンされ、出力信号線３０６にノイズ信号が導出される（ノイズ信号の読み出し）。
【００８３】
その後、時刻ｔ１６において信号φＳがＬｏｗになり（トランジスタＴ１がオンされ）、フォトダイオードＰＤの切り離しが解除される。そして信号φＶが時刻ｔ１７で再びＬｏｗとなり、トランジスタＴ４がオンされ、次フレームの映像信号が読み出される。時刻ｔ１８は、φＶがＨｉとなる時刻である。
【００８４】
上記のような画素構成を備える撮像センサ３０においては、読み出しタイミング（時刻ｔ１１，時刻ｔ１７）において、トランジスタＴ２のゲートに現れる、光電流ＩＰＤを自然対数的に変換した値の電圧ＶＧ、つまり出力Ｖｏｕｔに相応する電流がトランジスタＴ４から出力される。しかしながら、線形特性領域で動作する場合、すなわちトランジスタＴ２にサブスレッショルド電流が流れない状態で動作する場合においては、フォトダイオードＰＤの寄生容量の作用により積分動作が行われる。従って、線形特性領域ではトランジスタＴ２のゲートに発生する光電流ＩＰＤの積分値に比例した値の電圧ＶＧに対応する量の電荷が、前記寄生容量のキャパシタＣに蓄積され（積分され）、出力Ｖｏｕｔには光電流ＩＰＤの積分値に対して線形的に比例した電圧が現れる。一方、対数特性領域では、光電流ＩＰＤを自然対数的に変換した値の電圧ＶＧがトランジスタＴ２、Ｔ３のゲートに発生し、これが積分されることなく読み出しタイミングにおいて出力されることとなる。
【００８５】
従って、図７のタイミングチャートにおいて、信号φＶＰＳが時刻ｔ１４でＨｉからＬｏｗに変化したときに実質的に露光が開始され、信号φＶが時刻ｔ１８でＬｏｗからＨｉに変化したときに実質的に露光が終了することになり、結果的に時刻ｔ１４から時刻ｔ１８までの間が露光時間となる。この露光時間は信号φＶＰＳや信号φＶのＨｉ−Ｌｏｗタイミングを制御することで調整可能であり、このような制御はタイミング生成回路３１を介したセンサ露光時間制御信号発生部５２２によって行われる。
【００８６】
なお、グローバルシャッタ方式を採用する場合は、メカシャッタ（シャッタ２３）と関連づけた動作が必要となる。図８は、グローバルシャッタ方式におけるタイミングチャートの一例である。先ず、信号φＶが時刻ｔ２１でＬｏｗとなり、トランジスタＴ４がオンされ、映像信号が読み出される（映像信号の読み出し）。このとき、メカシャッタは「閉」とされている。次に信号φＳが時刻ｔ２２でＨｉとなり、トランジスタＴ１がオフされてフォトダイオードＰＤが切り離される。次に信号φＶＰＳが時刻ｔ２３でＨｉとなり、トランジスタＴ２のリセットが行われる。そして、時刻ｔ２４において、メカシャッタが「開」とされ、続いて信号φＶＰＳが、時刻ｔ２５でＬｏｗとなる。このトランジスタＴ２のリセット完了時刻である時刻ｔ２５から、実質的に露光が開始されるようになる。
【００８７】
その後、時刻ｔ２６で信号φＶが再度ＬｏｗとなってトランジスタＴ４がオンされ、出力信号線３０６にノイズ信号が導出される（ノイズ信号の読み出し）。続いて、時刻ｔ２７において信号φＳがＬｏｗになり（トランジスタＴ１がオンされ）、フォトダイオードＰＤの切り離しが解除される。そして時刻ｔ２８でメカシャッタが「閉」とされ、露光が完了する（時刻ｔ２５〜時刻ｔ２８が露光時間）ものである。続いて信号φＶが時刻ｔ２９で再びＬｏｗとなり、トランジスタＴ４がオンされ、次フレームの映像信号が読み出される。時刻ｔ３０は、φＶがＨｉとなる時刻である。
【００８８】
撮像センサ３０は、上述のように被写体の輝度に応じて線形変換又は対数変換した出力信号を得ることが可能であり、図９に示すような光電変換特性３２０を有している。同図に示すように、光電変換特性３２０は、変曲点３２１を境にして線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この変曲点３２１は、線形特性領域から対数特性領域へ切り替わる点であり、この変曲点３２１のセンサ出力の値をＶｔｈで示している。一般的に、線形特性領域では、幅広い輝度範囲の被写体の撮像は不可能であるものの（ダイナミックレンジが狭い）、画像全体の階調性を高くすることができ（高いコントラストを得ることができ）、暗い被写体（例えば曇天時や日陰での被写体）であっても階調性豊かな高品位な画像を得ることができる。一方、対数特性領域では、高輝度での階調性は乏しくなるが、幅広い輝度範囲の被写体の撮像が可能であり（ダイナミックレンジが広い）、明るい被写体（例えば直射日光が照射されていたり、直射日光が背後に存在したりする被写体）であっても、暗い部分も含め、奥行きのある高品位な画像を得ることができる。
【００８９】
ところで、この光電変換特性３２０（変曲点３２１）は、トランジスタＴ２のソースに入力されている信号φＶＰＳの、Ｈｉ及びＬｏｗの電圧の差を変化させることにより変化（移動）させることができる。すなわち、当該Ｈｉ時の電圧をＶＰＨとし、Ｌｏｗ時の電圧をＶＰＬとすると、電圧の差ΔＶＰＳ（＝ＶＰＨ−ＶＰＬ）（図７参照）を変化させることにより、図１０に示すように、光電変換特性３２０（変曲点３２１）から、光電変換特性３２２（変曲点３２４）や光電変換特性３２３（変曲点３２５）へ任意に変化させることができる。このように光電変換特性が変化することにより、線形特性領域と対数特性領域との比率が変化し、光電変換特性３２２に示すように線形特性領域の割合が大きな光電変換特性、あるいは光電変換特性３２３に示すように対数特性領域の割合が大きな光電変換特性を得ることができる。この場合、光電変換特性の全てが線形特性領域又は対数特性領域となるように変化させてもよい。
【００９０】
本実施形態では、電圧ＶＰＨを変化させることによりΔＶＰＳを変化させ、撮像センサ３０の光電変換特性を変化させている。図１０では、ＶＰＨが高くなるほど（ΔＶＰＳが大きくなるほど）、線形特性領域の割合が増えて光電変換特性３２２側へ変化し、ＶＰＨが低くなるほど（ΔＶＰＳが小さくなるほど）、対数特性領域の割合が増えて光電変換特性３２３側へ変化する。この電圧ＶＰＨは、タイミング生成回路３１を介したダイナミックレンジ制御信号発生部５２１によって制御される。
【００９１】
なお、光電変換特性を上述のように変化させるために、電圧ＶＰＨとなる信号φＶＰＳを与える時間ΔＴを変化させてもよい。この場合、時間ΔＴを長いほど線形特性領域の割合が大きくなり、短いほど対数特性領域の割合が大きくなるように光電変換特性が変化する。図１０では、前記時間ΔＴが長い場合が光電変換特性３２２に、時間ΔＴが短い場合が光電変換特性３２３に相当する。
【００９２】
（フリッカ検出部５３０についての詳細説明）
続いて、本実施形態の特徴部分であるフリッカ検出部５３０について詳細に説明する。図１１は、フリッカ検出部５３０の機能を説明するための機能ブロック図である。フリッカ検出部５３０は、フリッカ評価値取得部５３０１、評価データ作成部５３０２、データ補正部５３０３、フリッカ情報設定部５３０４、判定部５３０５、フリッカ制御信号生成部５３０６及び復元制御部５３０７から構成されている。
【００９３】
フリッカ評価値取得部５３０１は、評価値検出部４０５が検出する被写体輝度評価値の中から、撮影環境のフリッカを検出するために必要な評価値（フリッカ評価値）を適宜取得する。なお、このフリッカ評価値は、前述の通り積分が行われない対数特性領域から取得される。該フリッカ評価値取得部５３０１が取得するフリッカ評価値は、撮像センサ３０がローリングシャッタ方式のものである場合は、画素ライン単位で、少なくとも２行以上の画素ラインについて、好ましくは全ての画素ラインについての評価値である。一方、撮像センサ３０がグローバルシャッタ方式のものである場合は、フレーム画像単位で、少なくとも２以上のフレーム画像について、好ましくは所定時間内の連続的なフレーム画像についての評価値である。
【００９４】
図１２（ａ）は、ローリングシャッタ方式の露光方法を説明するための模式図である。ローリングシャッタ方式の撮像センサ３０の場合、１つのフレーム画像Ｆ内において、撮像センサ３０の各画素の配列順に上行から下行へ露光が順次行われると共に、読み出しも各画素の配列順に順次行われる。従って、画素単位で露光タイミングが異なることとなり、これを１つのフレーム画像中の画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎ単位という画素集合体で見た場合も、各画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎによって露光タイミングが相違することになる。このため、もし被写体にフリッカが存在している場合は、例えば画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎを各々構成する画素の平均出力レベルを比較すると、図１２（ｂ）に示すように、フリッカに応じた画素ライン出力の変移が確認されるようになる。従って、少なくとも２行以上画素ライン（例えば、画素ラインＣ１とＣ３）から被写体輝度評価値（例えば、画素ラインＣ１及びＣ３の平均出力レベル値）をそれぞれ検出し、該評価値の値を比較する等してその変移を確認することにより、フリッカの有無が検知可能となる。
【００９５】
図１３（ａ）は、グローバルシャッタ方式の露光方法を説明するための模式図である。グローバルシャッタ方式の撮像センサ３０の場合、撮像センサの全画素が同時に露光される（但し、読み出しは画素配列順に順次に行われる）。従って、撮影されるフレーム画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎ毎によって露光タイミングが相違することになる。このため、もし被写体にフリッカが存在している場合は、例えばフレーム画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎ単位でその平均出力レベルを比較すると、図１３（ｂ）に示すように、フリッカに応じた出力レベルの変移が確認されるようになる。従って、少なくとも２以上のフレーム画像信号（例えば、フレーム画像Ｆ１とＦ３）から被写体輝度評価値（例えば、フレーム画像Ｆ１及びＦ３の平均出力レベル値）をそれぞれ検出し、該評価値の値を比較する等してその変移を確認することにより、フリッカの有無が検知可能となる。
【００９６】
上記フリッカ評価値は、ローリングシャッタ方式の場合は、画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎ単位において、平均輝度、最大輝度或いは最小輝度等のいずれか一つ又は複数をそれぞれの単位で算出したものを用いることができる。中でも、各画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎの平均出力レベル値を順次フリッカ評価値として取得することが好ましい。すなわち、フリッカは被写体の光源強度が一定周期でゆらぐ性質があることから、最大輝度や最小輝度といったポイント的な評価値よりも、一定の画素集合体単位（画素ライン単位）でその平均値で評価すると、光源のゆらぎに呼応した評価値が得られ易くなるからである。
【００９７】
また、グローバルシャッタ方式の場合も、フレーム画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎ単位において、平均輝度、最大輝度或いは最小輝度等のいずれか一つ又は複数をそれぞれの単位で算出したものを用いることができる。そして上記と同様な理由で、各フレーム画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎの平均出力レベル値を順次フリッカ評価値として取得することが好ましい。
【００９８】
図１１に戻って、評価データ作成部５３０２は、フリッカ評価値取得部５３０１が取得したフリッカ評価値に基づいて、例えば図１４（ａ）に示すようなフリッカの有無の判定ベースとなる評価テーブル等を作成する。すなわち図１４（ａ）は、上記のように各画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎ単位若しくはフレーム画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎ単位の平均出力レベル値でフリッカ評価値が取得された場合、各々の評価値を画素ライン配列順若しくはフレーム画像配列順に整理したものであるが、このような評価テーブルが評価データ作成部５３０２により作成される。
【００９９】
ここで被写体にフリッカが存在しない場合、図１４（ａ）の特性ｊ０で示すように、ローリングシャッタ方式の場合は、一つのフレーム画像における被写体輝度分布に応じ、各画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎの平均出力レベル値は緩やかに変移するに過ぎない。つまり、画素ラインという微細な単位で被写体の輝度が大きく変わることはなく、ゆえに隣接する画素の平均出力レベル値は大きく相違することはないことから、これをグラフ化すると比較的低周波のゆらぎが生じるに止まる。一方、フリッカが存在する場合は、当該フリッカに応じた各画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎの出力ゆらぎが重畳されることとなり、図１４（ａ）の特性ｊ１で示すように、比較的高周波のゆらぎが現れるようになる。
【０１００】
同様にグローバルシャッタ方式の場合も、被写体にフリッカが存在しないときは、通常フレーム画像取得単位（例えば１／３０ｓｅｃ単位）という微小時間で被写体の輝度が大きく変わることはなく、上記特性ｊ０のような比較的低周波のゆらぎが生じるに止まる。一方、フリッカが存在する場合は、当該フリッカに応じた各フレーム画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎの出力ゆらぎが重畳されることとなり、上記特性ｊ１で示すように、比較的高周波のゆらぎが現れるようになる。このように評価データ作成部５３０２は、所定範囲の画素ライン若しくはフレーム画像に関するフリッカ評価値を抽出し、これを画素ライン配列若しくはフレーム画像配列の順に整理し、図１４（ａ）に示すような評価テーブルを作成する。
【０１０１】
データ補正部５３０３は、評価データ作成部５３０２により作成された評価テーブルから、フリッカに基づかない被写体輝度の変移に対応する部分を除去し、純粋なフリッカ成分を抽出する機能を果たす。すなわち、図１４（ａ）に示した評価テーブルから、被写体の輝度に依存する比較的低周波のゆらぎ特性ｊ０の成分を取り除くハイパスフィルタの機能を果たす。従って、このデータ補正部５３０３の出力は、フリッカが存在する場合にあっては、図１４（ｂ）に示すようにフリッカ成分を示す上記特性ｊ１のみが抽出された、比較的高周波のゆらぎ出力（脈流出力）となる。なお、フリッカが存在していない場合は、このような脈流出力は生成されない。
【０１０２】
フリッカ情報設定部５３０４は、フリッカ有無の状態判定を行うに際しての判定基準となる閾値等のフリッカ判定設定値を記憶する。すなわち、フリッカ有りと判定すべき基準として、例えば前記脈流の周期やゆらぎ度合い等に関する所定の設定値が記憶される。このフリッカ判定設定値は、ユーザが適宜変更できるようにしておくことが望ましい。
【０１０３】
判定部５３０５は、データ補正部５３０３から入力される評価テーブル情報と、フリッカ情報設定部５３０４に設定されているフリッカ判定設定値とを比較し、現状で被写体にフリッカが発生しているか否かを判定する。すなわち、前記評価テーブル情報における脈流の周期やゆらぎ度合いが、前記フリッカ判定設定値を超過しているか否かに応じて、「フリッカ有り」又は「フリッカ無し」との信号を生成し、これをフリッカ制御信号生成部５３０６へ出力する。
【０１０４】
フリッカ制御信号生成部５３０６は、前記判定部５３０５から「フリッカ有り」との信号が入力された場合に、例えば前述のダイナミックレンジ制御信号発生部５２１（図４参照）へ、撮像センサ３０の光電変換特性を全て線形変換動作状態とする、つまり撮影領域の全てを線形特性領域に変化させる（線形特性領域が支配的になるよう変化させる）ような制御信号を送信する。或いは、前述のダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２に対し、フリッカ検出時点において、当該ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２が取得しているＡＥ評価値から定められる被写体全体輝度範囲について、その全てが線形特性領域で撮像されるような制御パラメータを算出させる制御信号を送信させるよう構成しても良い。
【０１０５】
復元制御部５３０７は、フリッカ制御信号生成部５３０６から発せられた制御信号により光電変換特性が変化された後の所定期間内に、フリッカ検出手段にフリッカの有無を再度検出させる動作を行わせ、フリッカが検出されなかった場合に、フリッカ制御信号生成部５３０６を介してダイナミックレンジ制御信号発生部（光電変換特性変化手段）５２１に対して光電変換特性の変更指令を出力する。この実施形態では、撮像センサ３０の対数特性領域部分をフリッカ検出のためのセンシング要素として用いており、前述の通り光電変換特性はフリッカ検出時には線形特性領域が支配的になるよう変化されてしまっているので、そのままではフリッカを実質的に検出できない。そこで、復元制御部５３０７は、前記判定部５３０５から「フリッカ有り」との信号が入力された後、所定のタイミングで光電変換特性を定期的にフリッカ検出前の状態に復元させる（つまり、対数特性領域が存在している状態に復元させる）制御信号を発生する。
【０１０６】
具体的には、復元制御部５３０７は、ローリングシャッタ方式の場合にあっては、数フレーム〜数十フレーム画像毎に光電変換特性を復元させてフリッカ検出用のフレーム画像を取得し、該フレーム画像に基づきフリッカ検出を行わせる。またグローバルシャッタ方式の場合にあっては、０．１〜０．５ｓｅｃ毎に光電変換特性を復元させてフリッカ検出用のフレーム画像を適宜なフレーム数だけ取得し、該フレーム画像群に基づきフリッカ検出を行わせるようにする。そして、フリッカが検出されなかった場合は、線形特性領域が支配的になるよう変化されている状態を解除し、通常のＡＥ制御の状態に復元させる。これにより、撮影環境のフリッカが存在しなくなった場合、前記光電変換特性を変更前の状態（通常のＡＥ制御の状態）に、自動的に復元させることができるようになる。なお、フリッカの検出を別途設置されたセンシング要素により検出させている場合は、かかる復元制御部５３０７を省略することができる。
【０１０７】
（評価値検出部４０５の詳細説明）
本実施形態において評価値検出部４０５は、
（ａ）様々な制御のための評価値（ＡＥ評価値、ＡＦ評価値及びＷＢ評価値等）を取得すると共に、
（ｂ）フリッカ検出のためのフリッカ評価値を検出する
機能を果たす。図１５は、かかる評価値検出部４０５のブロック図である。評価値検出部４０５は、分割測光部４０５１、ヒストグラム算出部４０５２、飽和判別部４０５５及びフリッカ評価値検出部４０５６を備えている。
【０１０８】
まず、上記（ａ）の各種制御用評価値の検出機能について説明する。分割測光部４０５１は、被写体に対する分割測光（マルチパターン測光）方式による測光を行うものである。すなわち、分割測光部４０５１は、撮像センサ３０による撮像によって得られた撮影画像を所定数の領域（及び区画）に分割し、当該撮影画像（各領域や区画）における輝度を画像信号（画像データ）から検出するものである。図１６は、分割測光における撮像領域（測光範囲）の分割の状態を示す図である。符号３３０は、撮像センサ３０による撮像によって得られた撮像領域（撮像領域３３０）であり、この撮像領域３３０において被写体が撮影（撮像）される。この撮像領域３３０には撮像センサ３０を構成する撮像素子に対応した多数の画素情報、すなわち被写体の輝度情報が含まれている。撮像領域３３０は、例えば撮像領域３３０の中央部である中央領域と、この中央領域の周辺部である周辺領域とに区分されており、さらに中央領域及び周辺領域はそれぞれ所定数の検出ブロック（検出区画）に分割されている。中央領域は、例えばＡ、Ｂ、Ｃ、・・・Ｚ、ＡＡ、ＡＢ、・・・ＡＪブロック（Ａ〜ＡＪブロック）といった３６個の検出ブロックに分割されており、周辺領域は、例えば第１〜第１６ブロックといった１６個の検出ブロックに分割されている。本実施形態では、この中央領域に撮像されている被写体を主被写体とし（以降、中央領域のことを主被写体領域３３１という）、周辺領域に撮像されている被写体を周辺被写体と称する（以降、周辺領域のことを周辺被写体領域３３２という）。なお、主被写体領域３３１の中央部におけるＯ、Ｐ、Ｕ及びＶブロックから形成される領域は、フォーカス制御のためのＡＦ評価値の検出が行われるＡＦ領域（ＡＦ領域３３３）となっている。また、主被写体領域３３１における（撮影画像の）輝度を主被写体輝度、周辺被写体領域における輝度を周辺被写体輝度という。
【０１０９】
ヒストグラム算出部４０５２は、各Ａ〜ＡＪブロック毎の主被写体輝度ヒストグラム（分布）を算出すると共に、このＡ〜ＡＪブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図１７（ａ）に示すような主被写体領域３３１全体における主被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。また、各第１〜第１６ブロック毎の周辺被写体輝度ヒストグラムを算出すると共に、この第１〜第１６ブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図１７（ｂ）に示すような周辺被写体領域３３２全体における周辺被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。
【０１１０】
また、ヒストグラム算出部４０５２は、前記算出した主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムを用いて、主被写体全体の輝度範囲及び周辺被写体全体の輝度範囲を算出する。この算出の際、所定の閾値を用いて足切りを行う。すなわち、主被写体においては、図１７（ａ）に示すように閾値Ｄ１にて足切りを行い、Ｄ１以上の度数を有する輝度の最小値Ｌ１〜最大値Ｌ８の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。同様に、周辺被写体においては、図１７（ｂ）に示すように閾値Ｄ２にて足切りを行い、Ｄ２以上の度数を有する輝度の最小値Ｌ１２〜最大値Ｌ１９の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。この閾値による「足切り」は、ノイズ等による誤差を低減するために行われる。なお、図１７の各輝度ヒストグラムの輝度（画像（輝度）データ）は、ここでは説明の便宜上、Ｌ１〜Ｌ１９などとしているが、実際には、例えば８ビットでの画像データを扱う場合には、２５６段階（階調）で表し、例えばＬ１〜Ｌ２５６となる。
【０１１１】
ヒストグラム算出部４０５２は、平均輝度算出部４０５３及び最大／最小輝度算出部４０５４を備えている。平均輝度算出部４０５３は、各Ａ〜ＡＪブロック毎の主被写体の平均輝度、及び各第１〜第１６ブロック毎の周辺被写体の平均輝度を算出する。この平均輝度は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対して算出される。当該平均輝度の算出においては、各Ａ〜ＡＪブロック及び各第１〜第１６ブロック毎にそれぞれ主被写体輝度ヒストグラム及び周辺被写体輝度ヒストグラムを算出し、前記と同様に所定の閾値を設定して「足切り」を行い、この足切り後の各輝度値を平均することにより各平均輝度を得る。
【０１１２】
最大／最小輝度算出部４０５４は、各Ａ〜ＡＪブロック毎の主被写体の最大／最小輝度、及び各第１〜第１６ブロック毎の周辺被写体の最大／最小輝度を算出する。この場合も同様に、各ブロック毎に算出した主被写体輝度ヒストグラム又は周辺被写体輝度ヒストグラムに対して所定の閾値での「足切り」を行い、足切り後の各輝度値（輝度範囲）から最大又は最小輝度を算出する。
【０１１３】
なお、ヒストグラム算出部４０５２は、後述の飽和判別部４０５５による飽和判別に用いるべく、主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムから、さらにこれらを合わせた全領域（撮像領域３３０）での全領域輝度ヒストグラムを算出する。飽和判別部４０５５は、前記ヒストグラム算出部４０５２によって算出された全領域輝度ヒストグラムに基づいて、ＡＥ（ＡＦ、ＷＢ）評価値検出時に撮像センサ３０の出力が飽和しているか否かを判別するものである。
【０１１４】
図１８は、飽和時の全領域輝度ヒストグラムの一例を示している。同図中におけるＰｍａｘは、撮像センサ３０が飽和出力レベルＶｍａｘ（撮像センサ３０の出力レベルの物理的な最大値）となっているときのセンサ入射輝度（飽和輝度）を示し、Ｐｍａｘｔｈは、飽和／非飽和の判別を行うべく所定の閾値として設定されたセンサ出力Ｖｍａｘｔｈに対するセンサ入射輝度（輝度閾値）を示している。また、Ｄｔｈは、同様に飽和／非飽和の判別を行うべく予め閾値として設定された度数（度数閾値）を示している。
【０１１５】
飽和判別部４０５５は、全領域輝度ヒストグラム３４１において、輝度閾値Ｐｍａｘｔｈ以上及び度数閾値Ｄｔｈ以上となる同図中の符号３４２に示す斜線領域（飽和領域３４２という）における総度数、すなわち総画素数（飽和領域での総画素数を飽和画素数という）を算出し、該飽和画素数が所定数以上である場合に、撮像センサ３０の出力レベルが飽和していると判別する（所定数より少ない場合は飽和していないと判別する）。なお、飽和／非飽和の判別は、飽和輝度Ｐｍａｘの度数（画素数）のみを用いて行ってもよい。
【０１１６】
評価値検出部４０５は、上述のように、分割測光を行い、主被写体及び周辺被写体領域の各検出ブロックにおける輝度情報（画像データ）から、平均輝度、最大／最小輝度、輝度ヒストグラムあるいは輝度範囲等の情報をＡＥ（ＡＦ、ＷＢ）評価値として検出する。この評価値データは、情報受信部５０１を介して演算部５１０の各種評価値に対応するパラメータ算出部、例えばＡＥ評価値であればＡＥ制御パラメータ算出部５１１０に、ＡＦ評価値であればＡＦ制御パラメータ算出部５１３に、ＷＢ評価値であればＷＢ制御パラメータ算出部５１４に出力され、当該各算出部においてこの評価値に基づき各種制御パラメータが算出される。
【０１１７】
次に、上記（ｂ）のフリッカ検出機能を担う部位について説明する。フリッカ評価値検出部４０５６は、画素ライン測光部４０５７とライン平均輝度算出部４０５８とを備えている。なお、該フリッカ評価値検出部４０５６は、ローリングシャッタ方式の撮像センサ３０についての構成を示している。
【０１１８】
画素ライン測光部４０５７は、撮像センサ３０の画素ライン単位での測光を行うものであり、具体的には前記図１２に示したような、各画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎの単位で測光を行う。かかる測光を行うのは、撮像センサ３０の対数特性領域において取得される画像信号についてのみである。測光の区画単位は、各画素ライン単位で行うことが望ましいが、複数列を１つの区画単位としても良い。さらに、必ずしも連続的に各画素ラインにつき測光データを取得する必要はなく、例えば数列〜数十列毎に測光用画素ラインを定め、その画素ラインからデータを検出するようにしても良い。
【０１１９】
ライン平均輝度算出部４０５８は、実質的に前記平均輝度算出部４０５３と同様の演算処理を行う。すなわち、例えば各画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎ毎に輝度ヒストグラムを算出し、所定の閾値を設定して「足切り」を行い、この足切り後の各輝度値を平均することにより各々の列のライン平均輝度を得る。このライン平均輝度算出部４０５８で算出されるライン平均輝度が、フリッカ評価値として扱われ、該フリッカ評価値は全体制御部５０のフリッカ検出部５３０へ逐次送信される。
【０１２０】
なお、グローバルシャッタ方式の撮像センサ３０の場合は、画素ライン単位ではなく、フレーム画像単位での測光が必要となる。従って、上記画素ライン測光部４０５７は、前記図１３に示したような、各フレーム画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎ単位での測光を行うようなフレーム測光部に置換される。そして上記ライン平均輝度算出部４０５８は、フレーム画像単位で輝度ヒストグラムを算出し、同様に所定の閾値を設定して「足切り」を行い、この足切り後の各輝度値を平均することにより各々のフレーム画像の平均輝度を得るというようなフレーム平均輝度算出部に置換される。
【０１２１】
（動作の全体的なフローの説明）
以上の通り構成された本発明にかかるデジタルカメラ１の動作につき、先ず全体的なフローを説明する。図１９は、本発明に係るデジタルカメラ１の全体的な動作の一例を示すフローチャートである。図示する通り、動作を大略的に区分すると、ＡＥ評価値、ＡＦ評価値、及びＷＢ評価値等の評価値を検出する評価値検出ステップ（ステップＳ１）と、得られた評価値に基づき各種パラメータを算出する制御パラメータ算出ステップ（ステップＳ２）と、算出された各種パラメータを該当するデジタルカメラ１各部に設定し、当該パラメータに応じた撮影状態となるようにデジタルカメラ１各部を駆動する制御パラメータを設定する制御パラメータ設定ステップ（ステップＳ３）という通常の動作ステップと、撮影終了（ステップＳ４）に至るまで、撮影環境のフリッカの有無を常時検出（監視）するフリッカ検出ステップ（ステップＳ５）とからなる。
【０１２２】
このような動作フローにあって、本発明においては、フリッカが検出されたときに、通常の制御（ＡＥ制御）のステップ（ステップＳ１〜ステップＳ３）に優先させて、撮像センサ３０の光電変換特性を線形特性領域が支配的になるよう変化させる制御を行う点に特徴がある。以下、前記各ステップＳ１〜Ｓ４を順次説明する。
【０１２３】
（評価値検出ステップＳ１）
先ず、評価値検出ステップＳ１では、各種の制御のベースとなる評価値情報を取得し、該評価値情報に基づいて評価値を算出する。ＡＥ制御の場合は、撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベルが計測（検出）され、この計測値からＡＥ評価値が算出されることとなる。前記輝度レベル及び輝度範囲の検出に際しては、撮像センサ３０により実際に撮像された撮影画像から求めることが合理的であり、撮像センサ３０は静止画及び動画の撮像が可能であることから、撮像センサ３０により、評価値検出用の画像を本撮影前の静止画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する（静止画からの検出）方法と、撮像センサ３０により、評価値検出用の画像を本撮影前の動画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する（動画からの検出）方法との、２通りの輝度情報の取得ステップを例示することができる。しかる後、取得した画像の輝度情報に基づいてＡＥ評価値を含む各種制御用の評価値を評価値検出部４０５により算出するというステップが行われる。これに加え、本発明においては、前述のフリッカ評価値も併せて検出される。このフリッカ評価値の検出については、説明の便宜上、後記ステップＳ４において説明する。
【０１２４】
図２０は、上述した撮像センサ３０が実際に撮像した静止画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである（静止画からの評価値検出例）。すなわち、本実施形態にかかるデジタルカメラ１で静止画を撮影（本撮影）する場合において、その本撮影の前にＡＥ評価値を取得するための静止画を撮影（予備撮影）し、該予備撮影画像に基づいてＡＥ評価値を算出するフローを示している。この評価値検出手法は、デジタル一眼レフカメラ等の、撮影準備段階において被写体光像が光学ファインダに入射され撮像センサ３０には入光しないタイプの撮像装置に好適な手法である。
【０１２５】
先ず、本デジタルカメラ１の電源スイッチ１０１が押下され電源ＯＮとされている状態において、撮影開始の操作が為されたかが確認され（ステップＳ１１１）、レリーズスイッチ１０２が操作（例えば半押し操作）されると（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、予備撮影準備の動作が開始される（ステップＳ１１２）。
【０１２６】
ステップＳ１１２では、ＡＥ評価値を算出するために予備撮影を行うに当り、当該予備撮影のためのダイナミックレンジ制御が行われる。ここでのダイナミックレンジ制御は、被写体の輝度を広い範囲で感知できるよう、撮像センサ３０が最大のダイナミックレンジを備えるように制御される。つまり、デジタル一眼レフカメラ等においては、予備撮影のチャンスは本撮影の前の１回しかないことから、いかなる被写体であってもその輝度を確実に検出できるよう、広いダイナミックレンジに設定される。
【０１２７】
このため、撮像センサ３０が全領域において対数変換出力動作をなすよう、撮像センサ３０の動作状態が制御される。具体的には、レリーズスイッチ１０２が半押しされると、全体制御部５０から予備撮影モードへの移行指示が各部に出され、これを受けてダイナミックレンジ制御信号発生部５２１が、例えば図６に示すトランジスタＴ２のソースに入力されている信号φＶＰＳの、Ｈｉ及びＬｏｗの電圧の差を変化させる（この場合、前述のΔＶＰＳを小さくする。図７参照）信号を発生し、これにより撮像センサ３０の対数領域の割合が増加されるよう制御される。なお、広いダイナミックレンジを確保するという観点からは全領域を対数領域とすることが望ましいが、必ずしも全領域を対数領域に変換せずとも良く、ある程度線形領域が残存していても良い。
【０１２８】
続いて、予備撮影のための露出制御が行われ、予備撮影が行われる（ステップＳ１１３）。具体的には、例えばセンサ露光時間制御信号発生部５２２が、前記信号φＶＰＳが中電位Ｍとなる時間ΔＳの長さを所定の露光時間に合わせて設定する駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路３１に送ることで撮像センサ３０の予備撮影用露出制御（露光量制御）が行われる。この他、シャッタ駆動信号発生部５２３によって生成された制御信号に基づくシャッタ駆動部６１によるシャッタ２３のシャッタスピードの調整、及び絞り制御信号発生部５２５によって生成された制御信号に基づく絞り制御部６３により絞り２２の調整によっても露出制御が行われる。このような露出制御が為された上で、静止画の予備撮影が行われる。そして、撮影された予備撮影画像に基づいて、評価値検出部４０５によりＡＥ評価値が算出される（ステップＳ１１４）。このＡＥ評価値算出ステップについては、後記で詳述する。ＡＥ評価値が算出されると予備撮影は終了し（ステップＳ１１５）、当該ＡＥ評価値に基づく露出制御が行われた上で本撮影が開始されることとなる（ステップＳ１１６）。なお、以上はＡＥ評価値を取得する場合について説明したが、ＡＦ評価値やホワイトバランス評価値についても同様にして取得することができる。
【０１２９】
図２１は、撮像センサ３０が継続的に撮像している動画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである（動画からの評価値検出例）。すなわち、本デジタルカメラ１が撮影待機中にある場合や、動画撮影モードにある場合、或いは本発明の撮像装置をデジタルムービィに適用した場合において、撮像センサ３０が撮像している全てのフレーム画像を用いて、ＡＥ評価値を算出するフローを示している。
【０１３０】
先ず、撮影開始の操作が為されたかが確認され（ステップＳ１２１）、例えばモード設定スイッチ１０５が操作されて動画撮影モードに移行され撮影開始が確認されると（ステップＳ１２１でＹｅｓ）、動画の撮影が開始される（ステップＳ１２２）。この撮影開始時における撮像ダイナミックレンジ、露光時間、及び絞り等の各制御値は、初期設定値とされる。
【０１３１】
続いて、ステップＳ１２２において撮像された画像に基づいて、評価値検出部４０５によりＡＥ評価値が算出される（ステップＳ１２３）。そして検出されたＡＥ評価値に基づいて、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１により信号φＶＰＳの設定を変化させてダイナミックレンジを制御し、またシャッタ駆動信号発生部５２３及び絞り制御信号発生部５２５にて生成される制御信号により絞りを制御する等して、所定の撮像ＡＥ制御が行われる（ステップＳ１２４）。
【０１３２】
そして撮影が終了したかが確認され（ステップＳ１２５）、撮影の終了指令が無い場合は（ステップＳ１２５でＮｏ）、前記ステップＳ１２３に戻り同様なＡＥ評価値算出、及びステップＳ１２４の撮像ＡＥ制御が繰り返されるものである。すなわち、動画撮影が行われているときに、その撮影画像の全てがＡＥ評価値検出のための評価画像として活用され、得られたＡＥ評価値に基づいて次の撮影のための撮像ＡＥ制御が行われるというサイクルが繰り返されるものである。なお、撮影画像の全てを評価画像とせず、撮影画像の一部（例えば撮影画像の数フレームに１枚の割合）を評価画像とし、該評価画像からＡＥ評価値を取得するようにしても良い。
【０１３３】
上記のフローにおける評価値算出のステップ（上記ステップＳ１１４、Ｓ１２３）においては、先に図１５に基づいて説明した評価値検出部４０５によって、各種制御用の評価値が検出される。すなわち、分割測光部４０５１により分割測光を行い、主被写体及び周辺被写体領域の各検出ブロックにおける輝度情報に基づいて、ヒストグラム算出部４０５２により平均輝度、最大／最小輝度、輝度ヒストグラムあるいは輝度範囲等が求められ、これらの情報がＡＥ（ＡＦ、ＷＢ）評価値として検出される。
【０１３４】
（制御パラメータ算出ステップＳ２）
次にステップＳ２では、評価値に基づき各種パラメータが算出される。ここではＡＥ制御について、その一例を説明する。ＡＥ制御の場合は、露光量又はダイナミックレンジがＡＥ制御の要素となることから、これらの制御パラメータが、前記ＡＥ評価値に基づいて算出される。なお、デジタルカメラやデジタルムービィ等の撮像装置においては、ＡＥ制御のための制御要素としては、撮像センサの光電変換特性に関連づけて（光電変換特性を作為的に変化させて）制御する方法と、撮像センサの撮像面に届く光の総量を調整する方法とがある。本明細書では、前者を「ダイナミックレンジ制御」と呼び、後者を「露光量制御」と呼ぶものとする。
【０１３５】
図２２は、ＡＥ制御を行う場合において、撮像センサ３０の光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図であり、（ａ）は、露光量制御を行う場合の変化を示し、（ｂ）は、ダイナミックレンジ制御を行う場合の変化を示す図である。図２２（ａ）、（ｂ）は、横軸がセンサ入射輝度、縦軸がセンサ出力であり、横軸は対数座標（センサ入射輝度の対数値）となっている。ただし、センサ入射輝度とは、撮像センサ３０に入射された被写体の輝度を示しており、以降、単に輝度という。
【０１３６】
このＡＥ制御は、光電変換特性に基づく露光量の制御（露光量制御）、及び光電変換特性に基づくダイナミックレンジの制御（ダイナミックレンジ制御）によって行うことができる。具体的には、以下（Ａ）、（Ｂ）の各制御に基づいてＡＥ制御が行われる。
（Ａ）シャッタ２３又は撮像センサ３０における露光時間、すなわちシャッタ２３の開放時間又は撮像センサ３０の積分時間、及び／又は絞り２３の開口面積の制御に基づく露光量制御。
（Ｂ）撮像センサ３０の光電変換特性の制御（なお、フリッカ検出時にも制御対象とされる）。
【０１３７】
（ステップＳ２−１）露光量制御パラメータの算出
先ず（Ａ）の場合の露光量制御について図２２（ａ）を用いて説明する。光電変換特性６０１は、ＡＥ評価値取得時点において光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている撮像センサ３０の光電変換特性である。光電変換特性６０１は変曲点６０３（このときのセンサ出力はＶｔｈ）を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この光電変換特性６０１が、露光量設定用の所定の輝度（露光量設定用輝度）に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性６０２へ変化する露光量を得るための露光量制御パラメータ（露光量設定値）、すなわち前記露光時間を制御するための露光時間設定値及び絞りの開口面積を制御するための絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部５１１によって算出される。つまり、ＡＥ評価値に基づく露出設定用の被写体輝度と、前記光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている光電変換特性６０１とに基づいて露光量制御パラメータが算出される。
【０１３８】
ここでは、光電変換特性６０１の線形特性領域における所定の輝度Ｌｔ１（前記露光量設定用輝度に相当）に対するセンサ出力の値（対数特性領域の点６０５でのセンサ出力）が、Ｖｔａｒｇｅｔ（線形特性領域の点６０６でのセンサ出力）となるような光電変換特性６０２を算出する。換言すれば、光電変換特性６０１が、点６０６を通る光電変換特性６０２となるように符合６０８に示す矢印方向（矢印６０８方向）に向けて変化（移動）させる（このとき、変曲点６０３は変曲点６０４へ平行移動され、センサ出力Ｖｔｈの値は変化しない）ことにより、グラフ図的に表現すると光電変換特性６０１の状況下にあっては対数特性領域において交差している輝度Ｌｔ１のセンサ出力（点６０５）が、線形特性領域において交差されるよう（その交差点が点６０６）、新たな光電変換特性６０２が算出されるものである。なお、Ｖｔａｒｇｅｔとは、センサ出力の或る目標となるターゲット出力であり、予め設定された値である。このＶｔａｒｇｅｔは露光量制御パラメータ算出部５１１等に記憶されている。
【０１３９】
この場合、輝度Ｌｔ１におけるセンサ出力が、光電変換特性６０１の点６０５でのセンサ出力から光電変換特性６０２の点６０６でのセンサ出力（Ｖｔａｒｇｅｔ）まで増加するように、すなわち同じ大きさの輝度に対するセンサ出力が増加するように、露光量の増加を図ることができる露光時間設定値や絞り設定値が算出される。別の見方をすれば、Ｖｔａｒｇｅｔに相当する輝度がＬｔ２（点６０７での輝度）からＬｔ１へ変化し、すなわちＶｔａｒｇｅｔのセンサ出力を得るための輝度がＬｔ２より小さいＬｔ１で済むように当該露光量が増加される露光時間設定値や絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部５１１によって算出される。このとき、当該露光時間設定値や絞り設定値に基づいて、シャッタ２３の開放時間又は撮像センサ３０による積分時間が増加され、また、絞り２３の開口面積が増加されるように制御される。
【０１４０】
なお、光電変換特性６０１から光電変換特性６０２へ変化する場合、Ｖｍａｘにおける輝度がＬｍ２からＬｍ１まで変化（低下）し、ダイナミックレンジは低下する。Ｖｍａｘとは、撮像センサ３０におけるセンサ出力の最大値、すなわち飽和出力レベルである。ただし、当該Ｖｍａｘは、物理的な最大出力レベルとしての飽和出力レベルとしてもよいし、任意に設定した（例えばこの物理的な最大出力レベルより幾分低く設定された出力レベルとしての）飽和出力レベルとしてもよい。
【０１４１】
また、図２２（ａ）の場合では、露光量設定用輝度（Ｌｔ１）に対してＶｔａｒｇｅｔを得るために、光電変換特性を矢印６０８方向に変化させているが、矢印６０８方向と逆方向（右方向）に向けて変化（移動）させてもよい。また、ＡＥ評価値取得時における光電変換特性が、既に上述のように露光量設定用輝度に対してＶｔａｒｇｅｔが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化（移動）されない。ただし、この場合、前回のＡＥ評価値取得時における露光時間設定値や絞り設定値と同じ値になったとしても、今回における露光時間設定値や絞り設定値の算出が行われる構成であってもよい。
【０１４２】
（ステップＳ２−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの算出
次に、前記（Ｂ）の場合のダイナミックレンジ制御について図２２（ｂ）を用いて説明する。光電変換特性７０１は、ＡＥ評価値取得時において光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている撮像センサ３０の光電変換特性である。光電変換特性７０１は変曲点７０３（このときのセンサ出力はＶｔｈ１）を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。ダイナミックレンジ制御パラメータ（光電変換特性設定値）は、この光電変換特性７０１が、ダイナミックレンジ設定用の所定の輝度（ダイナミックレンジ設定用輝度）に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性７０２へと変化されるような光電変換特性の制御値、具体的には、変化後の光電変換特性（７０２）における変曲点（変曲点７０４）の位置（該変曲点に対する出力レベル）に関する設定値として求められる。この光電変換特性設定値はダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２により算出される。
【０１４３】
ここでは、ダイナミックレンジにおける最大輝度として設定した輝度Ｌｍ２０をダイナミックレンジ設定用輝度とし、該輝度Ｌｍ２０に対するセンサ出力の値が、撮像センサ３０の飽和出力レベルであるＶｍａｘ（図２２（ａ）に示すＶｍａｘと同様）となるように光電変換特性曲線７０２を算出する。換言すれば、光電変換特性７０１を、点７０４を通る光電変換特性７０２となるように、符合７０５に示す矢印方向（矢印７０５方向）に向けて変化させる。このとき、変曲点７０３は変曲点７０４へ移り、該変曲点に対するセンサ出力もＶｔｈ１からＶｔｈ２へ変化する。
【０１４４】
この場合、輝度Ｌｍ２０におけるセンサ出力が、点７０６でのセンサ出力（Ｖｏｖｅｒ：Ｖｍａｘを超えるセンサ出力値）から点７０７でのセンサ出力（Ｖｍａｘ）まで減少されるような光電変換特性設定値が算出される。別の見方をすれば、センサ出力Ｖｍａｘを得ることが可能な最大輝度がＬｍ１０（点７０８での輝度）からＬｍ２０へと大きくなるような（ダイナミックレンジを広げるような）光電変換特性設定値が、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２によって算出される。
【０１４５】
なお、光電変換特性７０１から光電変換特性７０２へ変化する場合、Ｖｔａｒｇｅｔにおける輝度はＬｔ１０からＬｔ２０まで変化（増加）し、露光量は低下する。ただし、この図２１（ｂ）に示すＶｔａｒｇｅｔは、露光量の変化について説明するために設定したものであり、図２１（ａ）に示すＶｔａｒｇｅｔの値とは異なっていてもよい。
【０１４６】
また、図２２（ｂ）の場合では、ダイナミックレンジ設定用輝度（Ｌｍ２０）に対してＶｍａｘを得るために、光電変換特性を矢印７０５方向に変化させているが、矢印７０５方向と逆方向（上方向）に向けて変化させてもよい。また、ＡＥ評価値取得時点における光電変換特性が、上述のようにダイナミックレンジ設定用輝度に対してＶｍａｘが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化されない。ただし、この場合、前回のＡＥ評価値取得時における光電変換特性設定値と同じ値になったとしても今回における光電変換特性設定値の算出が行われる構成であってもよい。
【０１４７】
このように前記（Ａ）の露光量制御、及び（Ｂ）のダイナミックレンジ制御によるＡＥ制御により、露光量設定用輝度を光電変換特性の線形特性領域で撮影し、且つ所定のセンサ出力レベルで出力すると共に、ダイナミックレンジ設定用輝度（ここでは被写体の最大輝度；ダイナミックレンジにおける最大輝度）がセンサ飽和出力レベル以下となるようにして撮影することが可能となる。
【０１４８】
（制御パラメータ設定ステップＳ３）
ステップＳ３では、デジタルカメラ１各部を駆動する制御パラメータの設定が為される。ＡＥ制御の場合は、前記（ステップ２−１）又は（ステップ２−２）に基づく制御パラメータの設定が行われる、すなわちステップＳ３としては、
（イ）露光量制御パラメータの設定：算出された露光量制御パラメータに基づいてメモリ部５１５や制御信号発生部５２０等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路３１や駆動部６０を駆動する（ステップＳ３−１）、
（ロ）ダイナミックレンジ制御パラメータの設定：算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに基づいて、メモリ部５１５や制御信号発生部５２０等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路３１を駆動する（ステップＳ３−２）。
という２通りのパラメータ設定ステップが併合的に、或いは独立的に行われる。
【０１４９】
（ステップＳ３−１）露光量制御パラメータの設定
上記ステップＳ２−１で説明したような手法でＡＥ制御のための露光量制御パラメータが算出されたならば、該露光量制御パラメータに基づいて露光量制御が行われる。すなわち、静止画像を撮影する場合は、予備撮影画像より取得されたＡＥ評価値に基づいたＡＥ制御がなされた上で本撮影が行われる。また、動画像を撮影する場合は、例えば直前に撮影された撮影画像より取得されたＡＥ評価値に基づいたＡＥ制御がなされた上で順次動画撮影が行われる。
【０１５０】
具体的には、全体制御部５０の露光量制御パラメータ算出部５１１で算出された露光量制御パラメータは制御信号発生部５２０に入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路３１や駆動部６０を動作させるための制御信号が制御信号発生部５２０の各部で生成される。すなわち、制御信号発生部５２０のセンサ露光時間制御信号発生部５２２は、前記露光量制御パラメータに応じて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ３０の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。ここでの制御信号は、図７に示すタイミングチャートにおいて、例えば信号φＶによる映像信号読み出し完了タイミング（時刻ｔ１８）を調整し、露光時間となる時刻ｔ１４から時刻ｔ１８までの時間を適宜な時間に設定する信号である。タイミング生成回路３１は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ３０の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を駆動させる。
【０１５１】
またシャッタ制御信号発生部５２３は、同様に露光量制御パラメータに基づいて、シャッタ２３のシャッタスピード（シャッタ開放時間）を露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。この制御信号は駆動部６０のシャッタ駆動部６１へ送られ、シャッタ駆動部６１は該制御信号に基づいてシャッタ２３の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じたシャッタ２３のシャッタ開放動作を行わせる。
【０１５２】
さらに絞り制御信号発生部５２５も、同様に露光量制御パラメータに基づいて、絞り２２の開口面積を設定する制御信号を生成する。この制御信号は絞り駆動部６３へ送られ、絞り駆動部６３は該制御信号に基づいて絞り２２の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じた絞り２２の開口面積設定動作を行わせる。
【０１５３】
以上のように、露光量制御（積分時間の制御）の要素としては、タイミング生成回路３１のよる撮像センサ３０の駆動制御、シャッタスピード制御及び絞り制御があり、これら３つの制御を全て行うようにしても良いが、高速に制御を達成する観点からは、タイミング生成回路３１による電子回路的な露光量制御を優先させるようにすることが望ましい。
【０１５４】
（ステップＳ３−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの設定
一方、上記ステップＳ２−２で説明したような手法でＡＥ制御のためのダイナミックレンジ制御パラメータが算出されたならば、該ダイナミックレンジ制御パラメータに基づいてダイナミックレンジ制御が行われる。具体的には、全体制御部５０のダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２で算出されたダイナミックレンジ制御パラメータは制御信号発生部５２０に入力され、そのダイナミックレンジ制御信号発生部５２１において、実際のダイナミックレンジ制御動作を行わせる制御信号が生成される。
【０１５５】
すなわちダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２において算出された撮像センサ３０の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替わる出力レベルポイント（変曲点）を調整する撮像センサ３０の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。ここでの制御信号は、例えば図７に示すタイミングチャートにおいて、撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳを、算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに応じて適宜設定する制御信号である。
【０１５６】
つまり、前記φＶＰＳにおける電圧ＶＰＨの高さ、あるいは時間ΔＴの長さを制御することでその変曲点が変動されることから、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、ダイナミックレンジ制御パラメータに基づいてφＶＰＳを制御する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。そしてタイミング生成回路３１は、入力された制御信号に応じて、撮像センサ３０のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を、所定の光電変換特性の状態として実際に駆動させるものである。
【０１５７】
以上、ＡＥ制御を中心に説明したが、実際のデジタルカメラ１においては、ＡＦ制御やＷＢ制御等も行われる。ＡＦ制御の場合も同様に、撮像センサ３０の撮影画像から取得したＡＦ評価値に基づいて制御を行うことができる。例えば、図１６に示した主被写体領域３３１のＯ、Ｐ、Ｕ及びＶブロックから検出される輝度ヒストグラムを活用し、評価値検出部４０５にて隣接輝度とのコントラストが最大となるポイントを求める所謂「山登り法」等によってＡＦ評価値を算出することができる。この場合、撮像センサ３０の線形特性領域及び対数特性領域の各々からＡＦ評価値を検出し、それぞれの特性領域の特徴を生かし、例えば対数特性領域から得られるＡＦ評価値を、ＡＦ制御に際しての粗測距用として用い、また線形特性領域から得られるＡＦ評価値を、詳測距用として用いるようにすることが望ましい。
【０１５８】
このようにして評価値検出部４０５で検出されたＡＦ評価値は、全体制御部５０のＡＦ制御パラメータ算出部５１３へ送られる。ＡＦ制御パラメータ算出部５１３は、該ＡＦ評価値に応じたＡＦ制御パラメータを算出し、これをズーム／フォーカス制御信号発生部５２３へ送信する。該ズーム／フォーカス制御信号発生部５２３にて、入力されたＡＦ制御パラメータに応じた制御信号が生成され、これがズーム／フォーカス駆動部６２へ送信される。そして、ズーム／フォーカス駆動部６２により前記制御信号に応じた駆動信号が生成され、該駆動信号により鏡胴２０のレンズ群２１がフォーカス駆動されるものである。
【０１５９】
またＷＢ制御についても、撮像センサ３０の撮影画像から取得したＷＢ評価値に基づいて制御を行うことができる。この場合も、撮像センサ３０の線形特性領域及び対数特性領域の各々からＷＢ評価値を検出することが望ましい。すなわち、撮影画像に基づきニュートラルな画像によるＷＢ評価値検出を行うものとし、前記ニュートラル画像として線形特性領域と対数特性領域との２種類の画像に基づき、各ＲＧＢレベル（Ｒ−Ｌｏｇ，Ｇ−Ｌｏｇ，Ｂ−Ｌｏｇ，Ｒ−Ｌｉｎ，Ｇ−Ｌｉｎ，Ｂ−Ｌｉｎ）を検出するよう構成することが望ましい。評価値検出部４０５はこのようなＷＢ評価値を検出し、該ＷＢ評価値をホワイトバランス制御部４０６へ送り、ホワイトバランス制御部４０６により適宜な色バランスとなるようホワイトバランス補正が行われるものである。
【０１６０】
このようなＡＥ制御等を行う本実施形態にかかるデジタルカメラ１によれば、被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出の制御に関する露出評価値が露出評価値検出手段によって検出される。そして、この露出評価値を用いて、撮像センサの光電変換特性に基づいて露光量制御手段によって露光量の制御が行われると共に、この露出評価値を用いて、撮像センサの光電変換特性に基づいてダイナミックレンジ制御手段によってダイナミックレンジの制御が行われる。このように、撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連付けて、露光量制御手段による露光量制御とダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御とを行うことによって撮像装置の露出制御を行うことができるため、被写体輝度に応じて、被写体を最適な露光状態で、且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができる。
【０１６１】
（フリッカ検出ステップＳ５）
図１９のフローチャートに示したように、撮影動作中において撮影終了の指示が出されない限り（ステップＳ４でＮｏ）、撮影環境のフリッカ検出が行われ（ステップＳ５）、もしフリッカが検出されたならば、撮像センサ３０の光電変換特性を線形特性領域が支配的になるよう変化させ、画像信号にフリッカの影響が及ばないようにする制御が行われる。以下、このフリッカ検出ステップＳ５について、ローリングシャッタ方式の撮像センサ３０が採用されているものとして詳述する。
【０１６２】
図２３は、フリッカ検出に関する動作を説明するためのフローチャートである。撮影動作が為されている最中、例えば静止画撮影の待機時間中若しくは動画撮影中において、常時フリッカ検出のためのフリッカ評価値取得動作が行われる（ステップＳ５１）。このフリッカ評価値取得は、評価値検出部４０５に備えられているフリッカ評価値検出部４０５６（図１５参照）にて行われる。すなわち、フリッカ評価値検出部４０５６の画素ライン測光部４０５７により、図１２に示したような、各画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎの単位で測光が行われ、ライン平均輝度算出部４０５８により、例えば各画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎ毎に輝度ヒストグラムを算出し、各々の列のライン平均輝度が求められる。このようにしてライン平均輝度算出部４０５８で算出されるライン平均輝度が、フリッカ評価値として全体制御部５０のフリッカ検出部５３０（図１１参照）へ逐次送信される。
【０１６３】
フリッカ検出部５３０では、前記フリッカ評価値に基づいて、フリッカの有無判定が為される（ステップＳ５２）。先ず、前記フリッカ評価値検出部４０５６にて検出されたフリッカ評価値（被写体輝度情報）のうち、フリッカ評価値取得部５３０１はフリッカ有無判定に必要な情報を抽出する。すなわち、全ての画素ラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・Ｃｎについてのフリッカ評価値を用いてフリッカ有無判定を行う場合は、全ての画素ラインに関する評価値を取得し、例えば１列置きにフリッカ評価値を用いてフリッカ有無判定を行う場合は、そのように評価値が取得される。続いて、このように取得されたフリッカ評価値に基づいて、評価データ作成部５３０２により、図１４（ａ）に示すような、フリッカ有無判定のベースとなる評価テーブルが、例えば１フレーム画像単位で作成される。同図に示すように、もしフリッカが存在していたならば、かかるフリッカに呼応する脈流特性、つまりフリッカによる被写体輝度の一定周期での変動が評価テーブルに表出する。
【０１６４】
そしてデータ補正部５３０３のハイパスフィルタ機能により、被写体の輝度分布に依存する比較的低周波のゆらぎ成分特性ｊ０が除去され、図１４（ｂ）に示すような、フリッカ成分を示す脈流特性ｊ１が抽出される。この脈流特性ｊ１に関する情報は判定部５３０５へ入力され、判定部５３０５においてフリッカ情報設定部５３０４に設定されているフリッカ判定基準との比較・演算が行われ、現況におけるフリッカの有無判定がなされるものである。
【０１６５】
判定部５３０５における「フリッカ有り」又は「フリッカ無し」との判定信号は、フリッカ制御信号生成部５３０６へ入力される。そして「フリッカ有り」と判定された場合（ステップＳ５２でＹｅｓ）、フリッカ制御信号生成部５３０６において、撮像センサ３０の光電変換特性を線形特性領域が支配的になるよう制御する制御信号が生成される（ステップＳ５３）。具体的には、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１（図４参照）へ、撮像センサ３０の光電変換特性を全て線形変換動作状態とする、つまり撮影領域の全てを線形特性領域に変化させるような制御信号を送信する。そしてダイナミックレンジ制御信号発生部５２１はかかる制御信号を受け、例えば図７に示すφＶＰＳのＨｉ電圧ＶＰＨを最上位に高める制御信号をタイミング生成回路３１に与え、線形特性領域が支配的とされた光電変換特性に設定する（光電変換特性設定＝ステップＳ５４）。
【０１６６】
或いは、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２に対し、フリッカ検出時点において、当該ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２が取得しているＡＥ評価値から定められる被写体全体輝度範囲について、その全てが線形特性領域で撮像されるような制御パラメータを算出させる制御信号を送信させるようにしても良い。すなわち図２４に示すように、フリッカ検出時点において評価値検出部４０５のヒストグラム算出部４０５２で求められている主被写体及び周辺被写体を合わせた全体輝度範囲の下限輝度をＬｔｍｉｎとし、上限輝度をＬｔｍａｘとするとき、それまで露出設定用の被写体輝度（例えば主被写体の平均輝度）に基づいて光電変換特性の制御パラメータを算出していた制御を中断させ、前記下限輝度Ｌｔｍｉｎ〜上限輝度Ｌｔｍａｘに対応するセンサ出力が、全て線形特性領域から得られるよう、光電変換特性の変曲点を設定する。
【０１６７】
この点につきさらに詳述すると、図２４において、光電変換特性８０１は通常のＡＥ制御が行われている場合の光電変換特性である。光電変換特性８０１は変曲点８０３（このときのセンサ出力をＶｔｈ１とする）を境として、線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。このとき、前記下限輝度Ｌｔｍｉｎに対応するセンサ出力は光電変換特性８０１の線形特性領域から得られている（点８０５）が、上限輝度Ｌｔｍａｘに対応するセンサ出力は対数特性領域から得られている（点８０６）。
【０１６８】
そしてフリッカが検出された場合、すなわちフリッカ制御信号生成部５３０６から「フリッカ有り」の制御信号が入力された場合、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２は、現況の光電変換特性を、上限輝度Ｌｔｍａｘに対するセンサ出力が線形特性領域で得られるような変曲点８０４を備える新たな光電変換特性８０２に変更する設定値を算出する。換言すれば、光電変換特性８０１を、上限輝度Ｌｔｍａｘに対応し対数特性領域から得られているセンサ出力（点８０６）が、線形特性領域からのセンサ出力（点８０７）から得られるような光電変換特性８０２に変化させるような光電変換特性の設定値を算出する。このとき、変曲点８０３は変曲点８０４へ移り、該変曲点に対するセンサ出力もＶｔｈ１からＶｔｈ２へ変化することとなる。このような光電変換特性設定値がダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２にて算出され、これがダイナミックレンジ制御信号発生部５２１に送られることで、タイミング生成回路３１を介した光電変換特性の制御が実際に行われる。
【０１６９】
このように被写体輝度に対応するセンサ出力が、専ら撮像センサ３０の線形特性領域から得られるように制御することで、被写体にフリッカが発生している場合でも、線形特性領域が具備する積分機能により、実質的にフリッカの影響を受けない画像信号を取得できるようになる。このような制御は撮影終了とならない限り（ステップＳ５５でＮｏ）継続され、前記ステップＳ５１以下の処理が繰り返される。
【０１７０】
ところで、一旦「フリッカ有り」が検出された状態においてステップＳ５１以下の処理が繰り返えされる場合、光電変換特性を線形特性領域が支配的になるよう変更してしまっていることから、つまりフリッカ評価値を取得できる対数特性領域が実質的に消滅していることから、そのままの状態ではフリッカの有無を当該撮像センサ３０によっては検出できない状態となっている。従って、仮にフリッカが存在しない撮影環境になったとしても、その「フリッカ無し」の状態を検知できず、通常の撮影モードに復帰させることができない。
【０１７１】
つまり、一旦「フリッカ有り」の状態が検知され、光電変換特性が変更されると、ステップＳ５２においては常に「フリッカ無し」と判定してしまう（ステップＳ５２でＮｏ）。そこで本実施形態では、その復帰ループに、対数特性領域を具備するよう一時的に光電変換特性を変更（復帰）させてフリッカの有無を再検出するフリッカ再検出ステップ（ステップＳ５６）が介在されている。このフリッカ再検出は、復元制御部５３０７により行われる。すなわち復元制御部５３０７は、フリッカ制御信号生成部５３０６から発せられた制御信号により光電変換特性が変化された後の所定期間内に、光電変換特性を定期的にフリッカ検出前の状態に復元させる（つまり、対数特性領域が存在している状態に復元させる）制御信号を発生する。
【０１７２】
具体的には、復元制御部５３０７は、数フレーム〜数十フレーム画像毎に光電変換特性を復元させてフリッカ検出用のフレーム画像についてのフリッカ評価値をフリッカ評価値取得部５３０１に取得させ、評価データ作成部５３０２、データ補正部５３０３及び判定部５３０５に対して前記フレーム画像の評価値に基づきフリッカ検出を行わせる。そして、フリッカが検出されなかった場合は、線形特性領域が支配的になるよう変化されている状態を解除し、通常のＡＥ制御の状態に復元させる。以後、この復元された光電変換特性の状態で、前記ステップＳ５１〜ステップＳ５５までのフローが繰り返されるものである。一方、依然フリッカが検出されている場合は、線形特性領域が支配的にされている光電変換特性が維持されることとなる。
【０１７３】
以上、ローリングシャッタ方式の撮像センサ３０を用いた場合について説明したが、グローバルシャッタ方式の場合にあっては、ライン平均輝度算出部４０５８で算出される平均輝度が、各フレーム画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎ単位の平均輝度に変わる点、及びフリッカ再検出ステップＳ５６において例えば０．１〜０．５ｓｅｃ毎に光電変換特性を復元させてフリッカ検出用のフレーム画像を適宜なフレーム数だけ取得し、該フレーム画像群に基づきフリッカ検出を行わせる点を除けば、同様な動作がなされる。
【０１７４】
なお、上記のローリングシャッタ方式を用いる実施形態については、複数画素ライン間の出力レベル値の変化に基づいてフリッカの検出を行うものとして説明したが、これに限るものではなく、例えば、上記のグローバルシャッタ方式を用いる実施形態において用いたような複数フレーム間の出力レベルの変化に基づいてフリッカを検出するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明にかかる撮像装置が好適に適用されるデジタルカメラの外観を示す図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図をそれぞれ示す。
【図２】上記デジタルカメラの撮像処理ブロック図である。
【図３】上記デジタルカメラに用いられる撮像センサのカラーフィルタ構造の一例を示す模式図である。
【図４】上記デジタルカメラが備える全体制御部の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図５】撮像センサの一例である、二次元のＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成図である。
【図６】図５に示す各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎの構成例を示す回路図である。
【図７】撮像センサの撮像動作に関するタイミングチャートの一例である。
【図８】撮像センサの撮像動作に関するタイミングチャートの一例である。
【図９】撮像センサの光電変換特性を示すグラフ図である。
【図１０】上記光電変換特性の変化動作を説明するためのグラフ図である。
【図１１】本実施形態の要部であるフリッカ検出部の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１２】ローリングシャタ方式の撮像センサとフリッカとの関係を示す図であって、（ａ）はローリングシャタ方式の画素読み出し方法の説明図であり、（ｂ）はフリッカ検出状況を示すグラフ図である。
【図１３】グローバルシャタ方式の撮像センサとフリッカとの関係を示す図であって、（ａ）はグローバルシャッタ方式の画素読み出し方法の説明図であり、（ｂ）はフリッカ検出状況を示すグラフ図である。
【図１４】フリッカの検出状況を示すグラフ図であって、（ａ）は低周波ゆらぎの除去前の状態を、（ｂ）は低周波ゆらぎの除去後の状態をそれぞれ示している。
【図１５】評価値検出部の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１６】撮像センサによる分割測光に際しての撮像領域（測光範囲）の分割の状態を示す模式図である。
【図１７】上記分割測光による輝度ヒストグラムの一例を示すグラフ図であって、（ａ）は主被写体全体輝度ヒストグラムを、（ｂ）は周辺被写体全体ヒストグラムをそれぞれ示している。
【図１８】撮像センサの出力飽和時における全領域ヒストグラムの一例を示すグラフ図である。
【図１９】デジタルカメラの全体的な動作の一例を示すフローチャートである。
【図２０】撮像センサが実際に撮像した静止画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。
【図２１】撮像センサが継続的に撮像した動画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。
【図２２】ＡＥ制御を行う場合において、撮像センサの光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図であり、（ａ）は、露光量制御を行う場合の変化を示し、（ｂ）は、ダイナミックレンジ制御を行う場合の変化を示す図である。
【図２３】フリッカ検出の動作の一例を示すフローチャートである。
【図２４】フリッカ検出の応じた光電変換特性制御方法を説明するためのグラフ図である。
【符号の説明】
【０１７６】
１        デジタルカメラ（撮像装置）
１００    操作部
２０      鏡胴
３０      撮像センサ
３１      タイミング生成回路
４０      信号処理部
４０５    評価値検出部
４０５６  フリッカ評価値検出部
５０      全体制御部
５１１    露光量制御パラメータ算出部
５１２    ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部
５１６    光電変換特性情報記憶部
５２１    ダイナミックレンジ制御信号発生部（光電変換特性変化手段）
５３０    フリッカ検出部（フリッカ検出手段）
５３０１  フリッカ評価値取得部
５３０２  評価データ作成部
５３０３  データ補正部
５３０４  フリッカ情報設定部
５３０５  判定部
５３０６  フリッカ制御信号生成部
５３０７  復元制御部
６０      駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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