(57)【要約】【課題】撮像装置の撮像素子の精度と異なる精度の出力機器に画像データを出力する場合でも短時間で処理を行うことが可能であることを可能とする低コストの撮像装置を提供する。【解決手段】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基づいて切り換える複数の画素を有する撮像素子と、前記撮像素子の信号出力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、を備える撮像装置であって、前記変曲点変更部は、前記撮像装置から出力される画像データを取得する出力機器の種類に応じ変曲点を変更する。【選択図】図９
2006340293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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基づいて切り換える複数の画素を有する撮像素子と、
前記撮像素子の信号出力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、
を備える撮像装置であって、
前記変曲点変更部は、前記撮像装置から出力される画像データを取得する出力機器の種類に応じ変曲点を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
出力機器の種類毎に変曲点変更情報が記憶されている記憶部が備えられていると共に、
前記変曲点変更部は、前記出力機器が前記撮像装置に接続された際に取得された前記出力機器の種類に関する情報に応じて変曲点を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
変曲点変更部に任意の変曲点に変更する指示を出すことができる変曲点変更指示手段が備えられていると共に、
前記変曲点変更部は前記変曲点変更指示手段から出力された指示信号に応じて変曲点を変更することを特徴とする請求項１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、撮像装置に係り、特に、入射光量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替え可能な複数の画素を有する撮像素子を備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子から得られた画像信号から、出力機器例えばカメラに内蔵されているモニタ用に画像処理を行って表示用画像データを生成する場合、そのモニタの性能がＲ，Ｇ，Ｂをそれぞれ１０ビットでカラーを表現されるものであるタイプにおいては、カメラ撮像素子で得られた画像信号を、１０ビットの精度で画像データを表現できるように演算処理するようになっている。
【０００３】
これに対して外付けタイプのモニタは多種にわたり、必ずしも１０bitの精度で画像データを表現するものばかりでなく、８bitや６bitの精度で表示するもの等も存在する。このことは、モニタ以外の出力機器であるプリンタにおいても同様である。
【０００４】
そのため、精度の異なる出力機器に出力する場合には、撮像装置に画像データのビット数を変換するための処理回路やソフトウェアを備えて、撮像素子で撮影した画像データのビット数を出力機器の精度に合わせて変換した後に対象の出力機器に出力していた。
【０００５】
このように、処理回路やソフトウェアを用いて画像データのビット数を変換すると撮像装置から出力機器に出力するまでの処理がビット数を変換しない場合と比較して時間がかかる。また、このような処理回路やソフトウェアを搭載することは撮像装置の製造工程の増加及び製造コストの上昇にもつながる。
【０００６】
ところで、近年、入射光量に基づいて電気信号への変換モードを切り換える撮像素子であるリニアログセンサが用いられるようになってきている。より詳細には、このリニアログセンサは、入射光を電気信号に線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるようになっている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００２−０７７７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−０８８３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、リニアログセンサを用いた場合であっても、出力機器の精度を考慮することなく、リニアログセンサを用いて画像データを取得すると、出力機器に出力するに際して画像データのビット数を変換する必要が生じるため、出力するまでの処理がビット数を変換しない場合と比較して時間がかかり、また、ビット数を変換するための処理回路やソフトウェアを搭載する必要が生じ撮像装置の製造工程の増加及び製造コストの上昇にもつながるという問題が生じることとなる。
【０００８】
本発明の課題は、撮像装置の撮像素子の精度と異なる精度の出力機器に画像データを出力する場合でも短時間で処理を行うことが可能であることを可能とする低コストの撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、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入射光量に基づいて切り換える複数の画素を有する撮像素子と、前記撮像素子の信号出力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、を備える撮像装置であって、前記変曲点変更部は、前記撮像装置から出力される画像データを取得する出力機器の種類に応じ変曲点を変更することを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、画像データのビット数を変換する処理回路やソフトウェアを用いなくても、精度の異なる出力機器の精度に併せた画像データを出力することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、出力機器の種類毎に変曲点変更情報が記憶されている記憶部が備えられていると共に、前記変曲点変更部は、前記出力機器が前記撮像装置に接続された際に取得された前記出力機器の種類に関する情報に応じて変曲点を変更することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、撮像装置により取得された画像データを出力する出力機器から出力機器の精度に関する情報を取得し、その情報に基づいて出力機器の精度に合わせた精度の画像データを出力機器に出力することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、変曲点変更部に任意の変曲点に変更する指示を出すことができる変曲点変更指示手段が備えられていると共に、前記変曲点変更部は前記変曲点変更指示手段から出力された指示信号に応じて変曲点を変更することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、ユーザの操作に応じて、出力機器の精度に合わせた精度の画像データを出力機器に出力することができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、変曲点を変更することで撮像装置の撮像素子の精度と異なる精度の出力機器に画像データを出力する場合でも短時間で処理を行うことが可能であることを可能とする撮像装置を提供することができる。
【００１６】
また、請求項１に記載の発明によれば、画像データのビット数を変換する処理回路やソフトウェアを撮像装置に搭載する必要が無いので、撮像装置に製造コストを低減させることができる。
【００１７】
また、請求項１に記載の発明によれば、撮像装置の製造工程において画像データのビット数を変換する処理回路やソフトウェアを搭載する工程を省くことができ、製造工程の効率化を図ることができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、出力機器から取得したその出力機器の精度の情報に応じて画像データのビット数を自動的に変更して撮像装置から出力機器に出力機器の精度に応じた画像データを出力することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、ユーザの操作に応じて画像データのビット数を出力機器の精度に合わせて変更して、撮像装置から出力機器に出力機器の精度に応じた画像データを出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
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も含まれる。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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憶部１０が装填されている。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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ための通信部１８が設けられている。
【００３１】
次に、図３に撮像装置１の機能的構成を示す。
【００３２】
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。
【００３３】
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、記憶部１０、照射部５、調光センサ６、モニタ１１、通信部１８、操作部２１及び変曲点変更部２２が接続されている。
【００３４】
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部から構成されている。
【００３５】
絞り制御部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部を駆動制御するようになっている。すなわち、絞り制御部１９は、システム制御部７から入力される制御値に基づき、撮像素子４の撮像動作開始直前に絞り部を開口させてから所定の露光時間の経過後に絞り部を閉塞させ、また、非撮像時は撮像素子４への入射光を遮断することによって、入射光量を制御するようになっている。例えば、後述する動画記録モードが選択された場合には、露光条件（例えば、絞り、シャッタ、ゲイン）をリアルタイムで変更するようになっている
【００３６】
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。
【００３７】
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Ｇ11〜Ｇmn（但し、ｎ，ｍは１以上の整数）を有している。
【００３８】
各画素Ｇ11〜Ｇmn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Ｇ11〜Ｇmn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。
【００３９】
画素Ｇ11〜Ｇmn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Ｇ11〜Ｇmnには、図４に示すように、電源ライン２３や信号印加ラインＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCn、信号読出ラインＬD1〜ＬDmが接続されている。なお、画素Ｇ11〜Ｇmn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。
【００４０】
信号印加ラインＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCnは画素Ｇ11〜Ｇmnに対して信号φv，φVD，φVPS（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ＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCn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ＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCn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ＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCnをＸ方向に順次切り換えるようになっている。
【００４１】
信号読出ラインＬD1〜ＬDmには、各画素Ｇ11〜Ｇmn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ＬD1〜ＬDmには定電流源Ｄ1〜Ｄm及び選択回路Ｓ1〜Ｓmが接続されている。また、定電流源Ｄ1〜Ｄmの一端（図中下側の端部）には、直流電圧ＶPSが印加されるようになっている。
【００４２】
選択回路Ｓ1〜Ｓmは、各信号読出ラインＬD1〜ＬDmを介して画素Ｇ11〜Ｇmn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Ｓ1〜Ｓm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Ｓ1〜Ｓm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Ｓ1〜Ｓm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。
【００４３】
なお、選択回路Ｓ1〜Ｓm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Ｓ1〜Ｓm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Ｓ1〜Ｓm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。
【００４４】
続いて、撮像素子４が備える画素Ｇ11〜Ｇmnについて説明する。各画素Ｇ11〜Ｇmnは、図５に示すように、フォトダイオードＰ、トランジスタＴ1〜Ｔ6及びキャパシタＣを備えている。なお、トランジスタＴ1〜Ｔ6は、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタである。
【００４５】
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のアノードＰAには直流電圧ＶPDが印加されており、カソードＰkにはトランジスタＴ1のドレインＴ1Dが接続されている。
【００４６】
トランジスタＴ1のゲートＴ1Gには信号φSが入力されるようになっており、ソースＴ1SにはトランジスタＴ2のゲートＴ2G及びドレインＴ2Dが接続されている。
【００４７】
このトランジスタＴ2のソースＴ2Sには信号印加ラインＬC（図４のＬC1〜ＬCnに相当）が接続されており、この信号印加ラインＬCから信号φVPS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φVPS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Ｔ2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Ｔ2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。
【００４８】
また、トランジスタＴ1のソースＴ1SにはトランジスタＴ3のゲートＴ3Gが接続されている。このトランジスタＴ3のドレインＴ3Dには、直流電圧ＶPDが印加されるようになっている。また、トランジスタＴ3のソースＴ3Sには、キャパシタＣの一端と、トランジスタＴ5のドレインＴ5Dと、トランジスタＴ4のゲートＴ4Gとが接続されている。
【００４９】
キャパシタＣの他端には、信号印加ラインＬB（図４のＬB1〜ＬBnに相当）が接続されており、この信号印加ラインＬBから信号φVD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φVD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。
【００５０】
トランジスタＴ5のソースＴ5Sには直流電圧ＶRGが、ゲートＴ5Gには信号φRSが入力されるようになっている。
【００５１】
トランジスタＴ4のドレインＴ4Dには、トランジスタＴ3のドレインＴ3Dと同様に直流電圧ＶPDが印加されるようになっており、ソースＴ4Sには、トランジスタＴ6のドレインＴ6Dが接続されている。
【００５２】
このトランジスタＴ6のソースＴ6Sには、信号読出ラインＬD（図４のＬD1〜ＬDmに相当）が接続されており、ゲートＴ6Gには、信号印加ラインＬA（図４のＬA1〜ＬAnに相当）から信号φVが入力されるようになっている。
【００５３】
このような回路構成をとることにより、各画素Ｇ11〜Ｇmnは以下のリセット動作を行うようになっている。
【００５４】
まず、図６に示すように、垂直走査回路２４が画素Ｇ11〜Ｇmn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φSがＬｏｗ、信号φVがＨｉ、信号φVPSがＶＬ、信号φRSがＨｉ、信号φVD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φVと、電圧値Ｖｍのパルス信号φVDとを画素Ｇ11〜Ｇmnに与えて電気信号を信号読出ラインＬDに出力させた後、信号φSをＨｉとしてトランジスタＴ1をＯＦＦとするようになっている。
【００５５】
次に、垂直走査回路２４が信号φVPSをＶＨとすることで、トランジスタＴ2のゲートＴ2G及びドレインＴ2D、並びにトランジスタＴ3のゲートＴ3G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φRSをＬｏｗとしてトランジスタＴ5をＯＮにすることにより、キャパシタＣとトランジスタＴ4のゲートＴ4Gとの接続ノードの電圧を初期化するようになっている。
【００５６】
次に、垂直走査回路２４が信号φVPSをＶＬとすることで、トランジスタＴ2のポテンシャル状態を基の状態に戻した後、信号φRSをＨｉにして、トランジスタＴ5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Ｔ4のゲートＴ4Gとの接続ノードの電圧が、リセットされたトランジスタＴ2のゲート電圧に応じたものとなる。
【００５７】
次に、垂直走査回路２４がパルス信号φVをトランジスタＴ6のゲートＴ6Gに与えることでトランジスタＴ6をＯＮにするとともに、電圧値Ｖｌのパルス信号φVD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Ｔ4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ＬDにはノイズ信号が電圧信号として現れる。
【００５８】
そして、垂直走査回路２４がパルス信号φRSをトランジスタＴ5のゲートＴ5Gに与えてキャパシタＣとトランジスタＴ4のゲートＴ4Gとの接続ノードの電圧をリセットした後、信号φSをＬｏｗにしてトランジスタＴ1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Ｇ11〜Ｇmnが撮像可能状態となる。
【００５９】
また、各画素Ｇ11〜Ｇmnは以下の撮像動作を行うようになっている。
【００６０】
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Ｔ2に流れ込むと、光電荷がトランジスタＴ2のゲートＴ2Gに蓄積されるようになっている。
【００６１】
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Ｔ2はカットオフ状態であるので、トランジスタＴ2のゲートＴ2Gに蓄積された光電荷量に応じた電圧が当該ゲートＴ2Gに現れる。そのため、トランジスタＴ3のゲートＴ3G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。
【００６２】
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Ｔ2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Ｔ3のゲートＴ3G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Ｇ11〜Ｇmnの間で前記所定値の値は等しくなっている。
【００６３】
トランジスタＴ3のゲートＴ3G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Ｔ3のドレインＴ3D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Ｔ4のゲートＴ4G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
【００６４】
次に、垂直走査回路２４が信号φVDの電圧値をＶｍとするとともに、信号φVをＬｏｗとするようになっている。これにより、トランジスタＴ4のゲート電圧に応じたソース電流が、トランジスタＴ6を介して信号読出ラインＬDへ流れる。このとき、トランジスタＴ4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ＬD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Ｔ4，Ｔ6を介して出力される電気信号の信号値はトランジスタＴ4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。
【００６５】
そして、垂直走査回路２４が信号φVDの電圧値をＶｈとするとともに、信号φV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。
【００６６】
このように動作するとき、撮像時の信号φVPSの電圧値ＶＬが低くなり、リセット時の信号φVPSの電圧値ＶＨとの差を大きくするほど、トランジスタＴ2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Ｔ2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。従って、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の信号出力は、入射光量に応じて線形領域及び対数領域が連続的に変化するようになっている。
【００６７】
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。
【００６８】
このように動作する撮像素子４の画素Ｇ11〜Ｇmnに与える信号φVPS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７が信号φVPSの電圧値ＶＬの値を切り換えることによって、画素Ｇ11〜Ｇmn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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
記憶部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。記憶部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、ハードディスク又はフロッピー（登録商標）ディスクなどの磁気記録媒体などであってもよい。
【００８３】
記憶部１０には、撮像装置１から出力された画像データを取得する出力機器のデータを出力する精度（bit）に応じて変更すべき変曲点の位置情報（以下、適宜「変曲点変更情報」という）が記憶されている。即ち、記憶部１０には、例えば、図８に示すように、製品Ａ（高精細プリンタ）の最大信号出力値は１０２３（１０bit）、製品B（普及型プリンタ）の最大信号出力値は２５５（８bit）、製品Ｃ（低価格プリンタ）の最大信号出力値は６３（６bit）、製品D（高精度モニタ）の最大信号出力値は１０２３（１０bit）及び製品E（普及型モニタ）の最大信号出力値は２５５（８bit）のように出力機器の種類毎の最大信号出力値が記憶されている。
【００８４】
なお、変曲点変更情報は、撮像装置１の製造の際、又は撮像装置１の出荷の際に記憶部１０に記憶させられるようになっている。また、変曲点変更情報は、撮像装置１をユーザが購入後に、記憶部１０に記憶されていない種類の出力機器の変曲点変更情報を、例えば通信部１８から取得して更新できるようにしてもよい。
【００８５】
また、変曲点変更情報は、必ずしも撮像装置１に記憶させておく必要は無く、出力機器に記憶させておいても良い。その場合においては、撮像装置１と出力機器の通信が確立した時点において、変曲点変更情報がシステム制御部７を介して変曲点変更部２２に送られるようになっている。
【００８６】
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。
【００８７】
調光センサ６は、照射部５の照射量を調光させるために、照射部５から照射された光量を検出して、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。
【００８８】
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、プレビュー画面上に変曲点を選択するためのウィンドウを表示するようになっている。
【００８９】
通信部１８には、例えば、ＵＳＢ端子又は無線ＬＡＮの端末を用いることができる。即ち、撮像装置１と出力機器との間の画像データ等の情報の送受信は、有線又は無線のいずれによることとしてもよい。そして、通信部１８にＵＳＢ端子を用いた場合には、図３に示すように、通信ケーブルにより外部の出力機器Ｘと撮像装置１を接続するようになっており、出力機器Ｘは通信ケーブルを介して画像データを取得するようになっている。
【００９０】
また、通信部１８は、変曲点変更情報が出力機器Ｘに記憶されている場合には、通信部１８が出力機器Ｘから変曲点変更情報を取得し、取得した変曲点変更情報はシステム制御部７を介して変曲点変更部２２に送るようになっている。なお、撮像装置１から画像データを出力する出力機器Ｘとしては、例えば、プリンタや外部モニタが挙げられる。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
また、選択用十字キー１５は変曲点変更指示手段としても用いられ、選択用十字キー１５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、メニュー画面から変曲点変更情報の選択画面を開き、更に変曲点の位置を選択画面上で所望の位置にカーソルを移動させて、確定キーを押下すると、変曲点の位置を決定することができるようになっている。また、変曲点変更情報の選択画面に出力機器の種類を表示させ、その選択画面上で所望の出力機器の位置にカーソルを移動させて確定キーを押下することで変曲点の位置を決定することとしてもよい。
【００９５】
また、選択用十字キー１５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、メニュー画面から印刷開始の選択画面を開き、確定キーを押下すると、撮像装置１から出力機器Ｘに画像データが出力されるようになっており、出力機器Ｘがプリンタである場合には印刷が開始され、出力機器Ｘが外部モニタである場合にはその外部モニタに画像が表示されるようになっている。
【００９６】
変曲点変更部２２は、記憶部１０又は出力機器Ｘに記憶されている変曲点変更情報に基づいて出力機器の種類に応じた変曲点に変更するようになっている。
【００９７】
例えば、図９に示すように、撮像素子４の最大信号出力値が１０２３、即ち１０bitであって、初期設定の最大信号出力値が２５５、即ち８bitである場合に、図８に示す、製品Ａ（高精細プリンタ）が接続されると変曲点変更部２２は撮像素子４の最大信号出力値を１０２３、即ち１０bitになるように変曲点を変更するようになっている。また、図８に示す製品Ｂ（普及型プリンタ）が接続された場合には、変曲点変更部２２は、変曲点は変更されない。また、さらに、図８に示す製品Ｃ（低価格プリンタ）が接続されると変曲点変更部２２は撮像素子４の最大信号出力値が６３、即ち６bitになるように変曲点を変更するようになっている。なお、変曲点の位置は、被写体の輝度範囲をカバーしながら出力飽和が起こらないような位置に設定されるようになっている。
【００９８】
例えば、通信部１８に通信ケーブルが接続され、撮像装置１と出力機器Ｘとの通信が確立すると、システム制御部７から接続された出力機器Ｘの種類が変曲点変更部２２に伝達されるようになっており、変曲点変更部２２は、伝達された出力機器Ｘの種類に応じた変曲点変更情報を記憶部１０から読み出し、撮像素子４の変曲点を接続された出力機器Ｘに対応する変曲点に変更するようになっている。
【００９９】
また、変曲点変更部２２は、ユーザが選択用十字キー１５を操作することにより発せられた変曲点を変更する旨の指示信号に応じて変曲点を変更することとしても良い。
【０１００】
また、変曲点変更部２２は、所定の撮影モードの変曲点となるように、撮像素子４に設定する電圧値ＶＬを算出するようになっている。
【０１０１】
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φＶＰＳ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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
次に本実施の形態の撮像装置１の作用について図１０のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の場合は、静止画を撮影する場合であって、変曲点はユーザが予め出力機器であるプリンタを選択することで変曲点変更部２２が変曲点の位置を変更するものとする。
【０１０４】
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（ステップＳ１）、モニタ１１には被写体のプレビュー画面が表示される（ステップＳ２）。
【０１０５】
そして、ユーザが選択用十字キー１５を押下することにより静止画撮影モードを選択すると共に、画像データを出力するプリンタの種類を選択する（ステップＳ３）。変曲点変更部２２は、その操作により発せられた指示信号に応じて、記憶部１０から接続されたプリンタに関する変曲点変更情報を読み出し、選択されたプリンタの種類に応じた最大信号出力値になるように変曲点を変更する（ステップＳ４）。
【０１０６】
次いで、ユーザがレリーズスイッチ１６を押下すると、撮影が開始され（ステップＳ５）、それによって取得された画像データは一旦記憶部１０に記憶される（ステップＳ６）。そして、ユーザが通信ケーブルにより撮像装置１とプリンタを接続し（ステップＳ７）、その後、選択用十字キー１５を操作してモニタ１１に印刷開始の選択画面を開き、確定キーを押下すると、記憶部１０に記憶されている画像データが通信ケーブルを通じてプリンタに出力され（ステップＳ８）、プリンタにおいて印刷が行われる（ステップＳ９）。
【０１０７】
以上のように、本実施の形態に係る発明によれば、変曲点を変更することで撮像装置の撮像素子の精度と異なる精度の出力機器に画像データを出力する場合でも短時間で処理を行うことが可能であることを可能とする撮像装置１を提供することができる。
【０１０８】
また、画像データのビット数を変換する処理回路やソフトウェアを撮像装置に搭載する必要が無いので、撮像装置に製造コストを低減させることができる。
【０１０９】
また、撮像装置の製造工程において画像データのビット数を変換する処理回路やソフトウェアを搭載する工程を省くことができ、製造工程の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【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】記憶部に記憶されている出力機器とその最大信号出力値を表す表である。
【図９】縦軸を信号出力値とし、横軸を入所光量とした変曲点を変更する状態を示したグラフである。
【図１０】本発明にかかる撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１１】
１  撮像装置
２  筐体
３  レンズユニット
４  撮像素子
７  システム制御部
８  信号処理部
１０  記憶部
１１  モニタ
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  通信部
１９  絞り制御部
２１  操作部
２２  変曲点変更部
【図１】
2006340293.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006340293.tif 000006
【図５】
2006340293.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006340293.tif 000009
【図８】
2006340293.tif 000010
【図９】
2006340293.tif 000011
【図１０】
2006340293.tif 000012