(57)【要約】【課題】簡易な演算処理で迅速に最適な露光条件を決定できる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像調整手段と、前記撮像調整手段を介して入射される入射光量を電気信号に対数変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力される電気信号を、線形変換された状態に変換する線形化部と所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部とを備える信号処理部と、前記信号処理部から出力される電気信号に基づいて前記圧縮部において圧縮された電気信号の前記所定領域を伸張して圧縮前の状態に変換する伸張部と、目標値が記憶されている記憶部と、前記伸張部で伸張された電気信号からＡＥ評価値を算出して目標値との比を決定するＡＥ評価値算出部が備えられている演算処理部と、決定された比に基づいて露光条件を決定する露光処理制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置。【選択図】図１
2006197000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像調整手段と、
前記撮像調整手段を介して入射される入射光量を電気信号に対数変換する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される電気信号を入射光量から線形変換された状態に変換する線形化部と、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部とを備える信号処理部と、
前記信号処理部から出力される電気信号に基づいて前記圧縮部で圧縮された電気信号の前記所定領域を伸張して圧縮前の状態に変換する伸張部と、目標値が記憶されている記憶部と、前記伸張部において伸張された電気信号からＡＥ評価値を算出するとともに算出したＡＥ評価値と目標値の比を決定するＡＥ評価値算出部が備えられている演算処理部と、
前記ＡＥ評価値算出部で決定された比に基づいて露光条件を決定する露光処理制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ＡＥ評価値算出部は、前記信号処理部から出力されてきた電気信号に基づいて前記撮像素子を構成する画素の輝度値の平均値を算出し、その算出した値をＡＥ評価値と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】
前記記憶部には、撮像データを複数の領域に分割した際の各領域の重み付け係数が記録されているとともに、
前記ＡＥ評価値算出部は、前記電気信号処理部から出力されてきた電気信号について複数の撮像領域に分割し、各領域で算出した輝度値の平均値と前記記憶部に記録されている各領域の重み付け係数を用いてＡＥ評価値を算出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４】
前記ＡＥ評価値算出部は、以下の式（１）又は式（２）のいずれか一つを用いてＡＥ評価値を算出することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【数１】
2006197000.tif 000007
【数２】
2006197000.tif 000008
【請求項５】
前記記憶部にはルックアップテーブルが格納されているとともに、
前記ＡＥ評価値算出部はルックアップテーブルを用いて目標値とＡＥ評価値の比を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像調整手段と、
前記撮像調整手段を介して入射される入射光量を電気信号に対数変換する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光量から線形変換された状態に変換する線形化部と、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部とを備える信号処理部と、
前記信号処理部から出力される電気信号に基づいて前記圧縮部において圧縮された電気信号の前記所定領域を伸張して圧縮前の状態に変換する伸張部と、目標値が記憶されている記憶部と、前記伸張部において伸張された電気信号からＡＥ評価値を算出するとともに算出したＡＥ評価値と目標値の比を決定するＡＥ評価値算出部と、前記ＡＥ評価値算出部において算出されたＡＥ評価値が目標エリア、緩衝エリア、微調整エリア又は即時調整エリアのいずれに位置しているかを判定する判定部とが備えられている演算処理部と
前記判定部の判定結果に応じて露光条件を決定する露光処理制御部と、が備えられている演算処理部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記露光処理制御部は、前記判定部が前記信号処理部から出力されてくる電気信号からなる画像データのＡＥ評価値が目標エリア又は緩衝エリアから微調整エリアに遷移したと判断した場合には、前記信号処理部から出力されてくる画像データのＡＥ評価値が目標エリアに遷移するまで露光条件の微調整を行うことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記露光処理制御部は、前記判定部が前記信号処理部から出力されてくる電気信号からなる画像データのＡＥ評価値が緩衝エリア内を遷移していると判断した場合には露光条件の変更を行わないことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記露光処理制御部は、前記判定部が前記信号処理部から出力されてくる電気信号からなる画像データのＡＥ評価値が即時調整エリア内に位置すると判断したし場合にはＡＥ評価値と目標値の比を用いて露光条件の即時調整を行うことを特徴とする請求項６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ＡＥ評価値と目標値を用いて最適な露光条件を設定する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像素子のうち例えばＣＣＤは、受光部(フォトダイオード)に入射した光を、その光量に比例した量の電子に変換、即ち線形変換し、それをフォトダイオード部で積分して、順次出力するようになっている。ＣＣＤのダイナミックレンジはフォトダイオードの容量によって制限されるため、一回の撮影によって取得した画像データによっては適正な露光条件を判断することができなかった。
【０００３】
そのため、目標被写体の輝度レベルに合致した露光条件を割り出すために、露光時間や絞り等の制御を繰り返しながら、目標被写体の輝度レベルを推定し、最適露光条件を決定する必要があった。そのため、最適露光条件を決定するまでには複数の画像データを利用する必要があり、目標被写体を撮影するまでに長時間を要していた。
【０００４】
そこで、露光量に基づいて電気信号への変換モードを切り換えるようになっており、より詳細には、露光量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撮像素子が提案されている。
【０００５】
このような撮像素子によれば、線形変換モードのみを行う撮像素子と比較して電気信号のダイナミックレンジが広くなるため、輝度範囲の広い被写体を撮影した場合であっても、全輝度情報を電気信号で表現することができる。
【特許文献１】特開２０００−０７７７３３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】
【０００６】
しかし、線形変換モード及び対数変換モードを用いた画像データには線形領域と対数領域とが混在し、混在した状態で電気信号の処理を行うと演算処理が複雑となり、露光条件の決定に時間がかかることとなってしまう。
【０００７】
本発明の課題は、簡易な演算処理で迅速に最適な露光条件を決定できる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の撮像装置は、撮像調整手段と、前記撮像調整手段を介して入射される入射光量を電気信号に対数変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力される電気信号を入射光量から線形変換された状態に変換する線形化部と、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部とを備える信号処理部と、前記信号処理部から出力される電気信号に基づいて前記圧縮部で圧縮された電気信号の前記所定領域を伸張して圧縮前の状態に変換する伸張部と、目標値が記憶されている記憶部と、前記伸張部において伸張された電気信号からＡＥ評価値を算出するとともに算出したＡＥ評価値と目標値の比を決定するＡＥ評価値算出部が備えられている演算処理部と、前記ＡＥ評価値算出部で決定された比に基づいて露光条件を決定する露光処理制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、低輝度から高輝度まで広い範囲の信号を飽和することなく一度に取得することが可能な入射光量を電気信号に対数変換する撮像素子を用いることで、最適な露光条件を１つの画像データから取得することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００１０】
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、前記ＡＥ評価値算出部は、前記信号処理部から出力されてきた電気信号に基づいて前記撮像素子を構成する画素の輝度値の平均値を算出し、その算出した値をＡＥ評価値とすることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、被写体を撮影するのに適した露光条件を得ることができる。
【００１２】
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、前記記憶部には、撮像データを複数の領域に分割した際の各領域の重み付け係数が記録されているとともに、前記ＡＥ評価値算出部は、前記電気信号処理部から出力されてきた電気信号について複数の撮像領域に分割し、各領域で算出した輝度値の平均値と前記記憶部に記録されている各領域の重み付け係数を用いてＡＥ評価値を算出することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、被写体を重視した露光条件を得ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の撮像装置において、前記ＡＥ評価値算出部は、以下の式（１）又は式（２）のいずれか一つを用いてＡＥ評価値を算出することを特徴とする。
【数１】
2006197000.tif 000003
【数２】
2006197000.tif 000004
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、式（１）又は式（２）のいずれか一つを用いて被写体を重視した露光条件を得ることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記記憶部にはルックアップテーブルが格納されているとともに、前記ＡＥ評価値算出部はルックアップテーブルを用いて目標値とＡＥ評価値の比を算出することを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、信号処理部は線形化部及び圧縮部としてルックアップテーブルを備えるので、線形化部及び圧縮部としてそれぞれ演算回路を備える等の場合と比較して、信号処理部を小型化することができる。
【００１８】
請求項６に記載の撮像装置は、撮像調整手段と、前記撮像調整手段を介して入射される入射光量を電気信号に対数変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光量から線形変換された状態に変換する線形化部と、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部とを備える信号処理部と、前記信号処理部から出力される電気信号に基づいて前記圧縮部において圧縮された電気信号の前記所定領域を伸張して圧縮前の状態に変換する伸張部と、目標値が記憶されている記憶部と、前記伸張部において伸張された電気信号からＡＥ評価値を算出するとともに算出したＡＥ評価値と目標値の比を決定するＡＥ評価値算出部が備えられている演算処理部と、前記ＡＥ評価値算出部において算出されたＡＥ評価値が目標エリア、緩衝エリア、微調整エリア又は即時調整エリアのいずれに位置しているかを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じて露光条件を決定する露光処理制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、動画を撮影する場合の露光制御を最初の画像データから得て最適な露光条件を得ることができるとともに、その後微調整を行いつつ露光制御を行うことができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００２０】
請求項７に記載の撮像装置は、請求項６に記載の撮像装置において、前記露光処理制御部は、前記判定部が前記信号処理部から出力されてくる電気信号からなる画像データのＡＥ評価値が目標エリア又は緩衝エリアから微調整エリアに遷移したと判断した場合には、前記信号処理部から出力されてくる画像データのＡＥ評価値が目標エリアに遷移するまで露光条件の微調整を行うことを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、微調整による露光条件を変更することで急峻な画像の変化を防ぐことができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の撮像装置において、前記露光処理制御部は、前記判定部が前記信号処理部から出力されてくる電気信号からなる画像データのＡＥ評価値が緩衝エリア内を遷移していると判断した場合には露光条件の変更を行わないことを特徴とする。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、露光条件を画像データ毎に変更すると画像のちらつきが発生するので、その画像にちらつきが発生することを防止することができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の撮像装置において、前記露光処理制御部は、前記判定部が前記信号処理部から出力されてくる電気信号からなる画像データのＡＥ評価値が即時調整エリア内に位置すると判断したし場合にはＡＥ評価値と目標値の比を用いて露光条件の即時調整を行うことを特徴とする。
【００２５】
請求項９に記載の発明によれば、被写体の輝度の大きな変化に対応して露光条件の変更を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、一つの画像データから最適な露光条件を得て高画質の画像を得ることができる。また、装置の大型化を防止することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、被写体を撮影するのに適した露光条件の下において高画質の画像を得ることができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、被写体を重視した露光条件の下において高画質の画像を得ることができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、式（１）又は式（２）のいずれか一つを用いることで被写体を重視した露光条件の下において高画質の画像を得ることができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明によれば、演算処理部を小型化することができるとともに、目標値とＡＥ評価値の比を容易に決定することができるため迅速に最適な露光条件を得ることができる。
【００３１】
請求項６に記載の発明によれば、ＡＥ評価値がいずれのエリアに属するかによって露光条件を迅速に定めることができ、それにより高画質の動画を得ることができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明によれば、急峻な画像の変化を防ぐことで見た目の柔らかさを備える高画質の画像を得ることができる。
【００３３】
請求項８に記載の発明によれば、画像のちらつきが発生するのを防止して高画質の画像を得ることができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明によれば、被写体の輝度の大きな変化に即座に対応して最適な露光条件を得て高画質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下において、図を用いて本実施の形態について説明する。
【００３６】
図１に示すように、撮像装置１は、撮像調整手段２を介して入射光を受光する撮像素子６を備えている。撮像調整手段２には、例えばレンズ群３、絞り４及びシャッタ５が備えられている。
【００３７】
レンズ群３は、例えばフォーカシングレンズやズームレンズ等の従来より公知のレンズにより構成されている。絞り４は、複数枚の板により構成され，これらの板を用いて撮像素子の感光部にあたる光の量を調整するようになっている。シャッタ５は、公知のシャッタ機構を用いることができる。
【００３８】
撮像素子６は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）が用いられ、レンズ群３を透過して結像された被写体光を光電変換するようになっている。撮像素子６は、行列配置（マトリクス配置）された複数の画素を有している。
【００３９】
撮像素子６の各画素は、入射光を光電変換して電気信号を出力するものである。撮像素子６は、露光量に基づいて電気信号への変換モードを切り換えるようになっており、より詳細には、当該露光量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。本実施の形態においては、図２（a）に示すように、各画素は、所定露光量ｔｈ未満の露光量に対しては線形変換モードを、所定露光量ｔｈ以上の露光量に対しては対数変換モードを行うようになっている。
【００４０】
また、画素の表面には例えば、図示しないＲＧＢカラーフィルタを配設し、撮像素子６の各画素には赤色、緑色またや青色のいずれかの色のフィルタがかけることとしてよい。また、画素の表面にはＹＭＣＫカラーフィルタを配設することとしてもよい。なお、画素の表面にはフィルタを配設しなくてもよく、フィルタが配設されない場合には後述するホワイトバランス処理は不要となる。
【００４１】
以上の撮像素子６には、図１に示すように、アンプ８及びＡＤコンバータ９を介して、黒基準設定部１０及び信号処理部１１がこの順に接続されている。なお、本実施の形態においては、図２（ａ）に示すように、ＡＤコンバータから出力されるデジタル信号は１２ビットとなっている。なお、ＡＤコンバータから出力されるデジタル信号の大きさを１２ビットとすることは一例であり、これに限定されるものではない。
【００４２】
アンプ８は、従来より公知のものが用いられるようになっており、撮像素子６により光電変換された信号を増幅するようになっている。ＡＤコンバータ９は、アンプ８により増幅されたアナログ画像信号についてＡ／Ｄ変換をデジタル画像信号に変換するようになっている。
【００４３】
黒基準設定部１０は、撮像素子６に設けられた光学的に遮光された光学的黒画素（オプティカルブラック画素）領域から得られる黒基準の基準値に基づいて画像信号の黒基準の基準値の設定即ち、デジタル信号の最低レベルを設定するようになっている。信号処理部１１は、撮像素子６の各画素からの電気信号に対して信号処理を行うものであり、線形化部１２及び圧縮部１３を備えられている。
【００４４】
線形化部１２は、図２（a）に矢印Ｚで示すように撮像素子６から出力される電気信号のうち、対数変換によって生成された電気信号を、露光量から線形変換された状態、つまり線形変換由来の状態に変換するものである。なお、線形化部１２はルックアップテーブルを用いて変換を行うこととしてもよいし、指数変換する等の演算によって変換を行うこととしてもよい。また、本実施の形態においては、線形化部１２で処理された電気信号は全２４ビットとなっている。
【００４５】
圧縮部１３は、図２（a）に矢印Ｗで示すように、線形化部１２から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する。いかなる領域の成分を圧縮について制限は無く、本実施の形態においてはＡＤコンバータ９のビット幅以上の高域成分を圧縮するものである。
【００４６】
この信号処理部１１には、図１に示すように、画像処理部７が接続されている。画像処理部７は、撮像素子６の画素からの電気信号全体によって構成される画像データに対して画像処理を行うものであり、ＡＷＢ（Auto White Balance）処理部７１、色補間部７２、色補正部７３、階調変換部７４及び色空間変換部７５を備えている。これらＡＷＢ処理部７１、色補間部７２、色補正部７３、階調変換部７４及び色空間変換部７５は、信号処理部１１に対してこの順に接続されている。
【００４７】
ＡＷＢ処理部７１は画像データに対してホワイトバランス処理を行うようになっている。色補間部７２は、同色の前記フィルタが設けられた複数の近接画素からの電気信号に基づき、これら近接画素間に位置する画素について、この色の電気信号を補間演算するようになっている。
【００４８】
色補正部７３は画像データの色合いを補正するものであり、より詳細には、各色の電気信号を他の色の電気信号に基づき画素毎に補正するものである。階調変換部７４は画像データの階調変換を行うものである。色空間変換部７５はＲＧＢ信号をＹＣｂＣｒ信号に変換するものである。
【００４９】
また、信号処理部１１には、評価値算出部２０及び制御部３０がこの順に接続されている。評価値算出部２０は伸長部２１と演算処理部２２とを備えられている。
【００５０】
伸長部２１は、信号処理部１１の圧縮部１３によって圧縮された前記高域成分を伸長して圧縮前の状態に戻すものである。なお、この伸長部２１から出力される伸長後の高域成分と、伸長部２１に伸長されない低域成分とは、伸長部２１と演算処理部２２との間で結合されるようになっている。
【００５１】
演算処理部２２は、ＡＷＢ評価値算出部２３、圧縮部２４、ＡＥ評価値算出部２５、記憶部２６及び判定部２７を備えられている。
【００５２】
ＡＷＢ評価値算出部２３は、ＡＷＢ処理部７１でのホワイトバランス処理（ＡＷＢ処理）に用いられるＡＷＢ評価値を算出するものである。圧縮部２４は、電気信号を圧縮するものであり、本実施の形態においては電気信号をビットシフトによって１／２16倍するようになっている。
【００５３】
ＡＥ評価値算出部２５は、露光処理制御部４０での露出処理（ＡＥ処理）に用いられるＡＥ評価値を算出するようになっている。ＡＥ評価値は、例えば、撮像素子６を構成する画素のそれぞれの輝度値の平均値をＡＥ評価値とする。また、ＡＥ評価値の算出は、撮像領域を例えば図３に示すように複数の領域に分割して、領域毎に重み付けを行うこととしてもよい。
【００５４】
この場合のＡＥ評価値の算出の仕方の一例としては、まず、撮像領域３の撮像領域を複数の領域に分割し、各領域に含まれる画素の輝度値の和を平均した値（Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙn）を算出する。その後、記憶部２６から重み付け係数（Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃn）を読み出し、読み出した重み付け係数を対応する領域の輝度値の和を平均して算出した値に乗算する。そして、乗算して導き出された各領域の値の和を各領域の重み付け係数の和で除算した値をＡＥ評価値とする。即ち、以下の式（１）により導き出されるものである。
【数３】
2006197000.tif 000005
【００５５】
ＡＥ評価値の算出の仕方の他の例としては、上述の場合と同様にまず、撮像領域３の撮像領域を複数の領域に分割し、各領域に含まれる画素の輝度値の和を平均した値（Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙn）を算出する。その後、記憶部２６から重み付け係数（Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃn）を読み出し、読み出した重み付け係数で対応する領域の輝度値の和を平均して算出した値を除算する。そして、除算して導き出された各領域の値の和を各領域の重み付け係数の和の逆数で除算した値をＡＥ評価値とする。即ち、以下の式（２）により導き出されるのである。
【数４】
2006197000.tif 000006
【００５６】
なお、図３においては撮像領域はＡ〜Ｅの五つの領域に分割されているが分割する領域の数は五つに限られるものではない。また、分割する領域の形状も図３に示すものに限定されるものではない。また、重み付け係数は図３においては、領域Ａ、Ｂ、Ｄ及びＥの重み付け係数を１．０、領域Ｃの重み付け係数は４．０としているが、各領域の重み付け係数はこれらに限定されるものではない。
【００５７】
図３においては、領域Ｃの重み付け係数が最も大きくなっているが、重み付け係数が最も大きい領域は中央の領域に限定されるものではなく、他の領域の重み付け係数を最も重いものとしてもよい。なお、人物が被写体の場合には、一般的な撮影の傾向として人物が画像の中央付近に位置することが多いため、図３に示すように中心付近の領域の輝度値に対し、周辺領域より大きい係数を掛けることにより、画面全体の中で中心付近をより鮮明に撮影することが可能となる。
【００５８】
また、ＡＥ評価値算出部２５は、記憶部２６に格納されているルックアップテーブルを用いてＡＥ評価値及び目標値の比を決定するようになっている。なお、ＡＥ評価値算出部２５が演算によりＡＥ評価値と目標値の比を導き出すこととしてもよい。次に、この比に基づいて現在の露光条件から、撮影しようとしている被写体を撮影するのに最適な露光条件を決定するようになっている。より詳細には、現在の露光条件を決定しているＦ値、シャッタースピード及び変曲点をＡＥ評価値と目標値から導き出した比にもとづいて変更を行い、それによって撮影しようとしている被写体の撮影に最適な露光条件を導き出すものである。
【００５９】
動画を撮影する場合においては、撮影を開始した際の最初の画像データについては静止画を撮影した場合と同様にその画像データのＡＥ評価値と目標値との比に基づいて最適の露光条件にする露光制御が行われるようになっている。最初に画像データ以降の画像データについての露光制御については、以下において図４を用いて説明する。
【００６０】
図４は画像データのＡＥ評価値の位置を表すためのグラフである。縦軸はＡＥ評価値の大きさを表し、横軸は時間を表したものであり、Ｘは目標値を表している。目標値とは画像データのＡＥ評価値の理想的な値を表したものであり、任意に定めることができる。
【００６１】
目標値Ｘの近傍には目標エリアＡが設けられている。目標値Ｘの近傍とは任意に定めることができるが例えば目標値Ｘのプラスマイナス３％の範囲である。また、目標エリアＡの外側には緩衝エリアＢが設けられている。緩衝エリアＢの範囲は任意に定めることができ、例えば目標値Ｘのプラスマイナス１０％の範囲であって目標エリアＡを除いた範囲である。また、緩衝エリアＢの外側には微調整エリアＣが設けられている。微調整エリアＣの範囲は任意に定めることができ、例えば、目標値Ｘのプラスマイナス１５％の範囲であって目標エリアＡ及び緩衝エリアＢを除いた範囲である。また微調整エリアＣの外側には即時調整エリアＤが設けられている。即時調整エリアＤの範囲は任意に定めることができる。
【００６２】
画像データのＡＥ評価値が目標値と完全に一致しなくても目標エリアＡ内に位置した場合には、露光条件の変更は行わないようになっている。また、画像データのＡＥ評価値が緩衝エリアＢに位置する場合も露光条件の変更は原則として露光条件の変更は行わないようになっている。
【００６３】
また、画像データのＡＥ評価値が微調整エリアＣに位置する場合に最適の露光条件に近づくように露光条件の微調整を行うようになっている。ＡＥ評価値が微調整エリアＣに入った画像データ以降に贈られてくる画像データについては、そのＡＥ評価値が目標エリアＡに位置する画像データが送られてくるまで常に微調整が行われるようになっている。なお、「微調整」とは例えばシャッタースピードを１パルス変化させたり、絞りの制御や対数変換する対数変換モードとを切り換える所定露光量ｔｈの値を変化させることにより行うものである。
【００６４】
これは、微調整エリアＣにＡＥ評価値が位置する画像データの後にＡＥ評価値が緩衝エリアＢに位置する画像データが送られてきた場合も同様である。即ち、微調整エリアＣにＡＥ評価値が位置する画像が送られてきた場合においては、その後目標エリアＡにＡＥ評価値が位置する画像データが送られてくるまでは、例えその間に緩衝エリアＢにＡＥ評価値が位置する画像データが送られてくるまで露光条件の微調整が繰り返し行われるようになっている。
【００６５】
即ち、緩衝エリアＢにＡＥ評価値が位置する画像データについて露光条件の微調整が行われるか否かはその画像データより以前に送られてきた画像データのＡＥ評価値により決定されることになる。
【００６６】
また、画像データのＡＥ評価値が即時調整エリアＤに位置した場合には、その画像データの露光条件は、静止画像の場合と同様にＡＥ評価値と目標値の比に基づいて最適の露光条件に変更されるようになっている。
【００６７】
記憶部２６には、例えば、目標値が記憶されるようになっている。目標値は、最適な露光条件を得られるように評価値がとるべき理想的な値である。また、目標値は複数備えることとしてもよく、その場合においてはユーザを操作部５０を操作して所望の目標値を設定できることしてもよい。
【００６８】
また、記憶部２６には、例えば、ＡＥ評価値を算出する際に用いる重み付け係数（Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃn）が記憶されるようになっている。重み付け係数は、分割される領域の数だけ備えられているとともに、どの領域どの重み付け係数が割り当てられるかは予め定められている。
【００６９】
判定部２７は、目標値が目標エリアＡ、緩衝エリアＢ、微調整エリアＣ又は即時調整エリアＤのいずれに位置するかを判定するものである。
【００７０】
制御部３０は、撮像装置１の各部を制御するものであり、図１に示すように、上述のアンプ８、黒基準設定部１０、ＡＷＢ処理部７１、色補間部７２、色補正部７３、階調変換部７４及び色空間変換部７５と接続されている。また、制御部３０は、露光処理制御部４０を介して撮像調整手段２及び撮像素子６と接続されている。
【００７１】
露光処理制御部４０は、ズーム制御機構、フォーカス制御機構、シャッタ制御機構、及び絞り制御機構等により構成され、ズーム位置検出信号やフォーカス位置検出信号、及びＡＥ評価値算出部２５の出力信号等のフィードバックを受けながら制御部３０からの制御信号により撮像調整手段２を制御するようになっている。
【００７２】
また、露光処理制御部４０はＡＥ評価値算出部２５において導き出された粗調整用パラメータＳ１を信号取り出しタイミング制御用パラメータを用いて撮像素子６の信号取り出しタイミング制御を行うようになっている。
【００７３】
また、露光処理制御部４０はＡＥ評価値算出部２５において導き出された微調整用パラメータＳ２を信号取り出しタイミング制御用パラメータを用いて撮像素子６の信号取り出しタイミング制御を行うようになっている。
【００７４】
制御部３０には、撮像装置１の操作を行うための操作部５０、撮影した画像データを記憶させるためのメモリカード５１を接続させるためのメモリカードＩ／Ｆ５２及び撮影した画像データを表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）５３を接続するためにＬＣＤＩ／Ｆ５４が接続されている。
【００７５】
次に本実施の形態の作用について説明する。以下の説明においては、撮像素子６の画素への露光量が前記所定露光量ｔｈよりも大きく、撮像素子６が対数変換モードで動作することとして説明する。
【００７６】
まず、静止画を撮影する場合について説明する。ユーザは操作部５０を操作して目標値、変曲点ｔｈ、目標エリアＡの範囲、緩衝エリアＢの範囲及び微調整エリアＣの範囲を設定する。その後、操作部５０を操作して被写体の撮影を行う。撮像素子６は所定の露光量ｔｈ未満の露光量に対しては線形変換モードによる光電変換を行い、所定の露光量ｔｈ以上の露光量に対して対数変換モードによる光電変換を行った後にアンプ８に出力する。アンプ８は撮像素子６から出力されてきた電気信号を増幅した後にＡ／Ｄコンバータ９に出力する。Ａ／Ｄコンバータ９においては、アンプ８から出力されてきた電気信号についてデジタル変換を行った後に黒基準設定部１０出力する。黒基準設定部１０においては出力されてきた電気信号の最低レベルの設定を行った後に信号処理部１１に出力されて信号処理が行われる。
【００７７】
具体的には、まず、図２（a）に矢印Ｚで示すように、線形化部１２が、電気信号を線形変換由来の状態に変換する。そして、図２（a）に矢印Ｗで示すように、圧縮部１３が、電気信号の前記高域成分として、ＡＤコンバータ９のビット幅以上の成分、つまり上位１２ビットの成分をビットシフトにより１／２8倍して４ビットに圧縮する。
【００７８】
次に、圧縮部１３で圧縮された前記高域成分を評価値算出部２０の伸長部２１がビットシフトにより２8倍して４ビットから１２ビットに伸長した後（伸長工程）、伸長された高域成分と、前記低域成分、つまり下位１２ビットの電気信号とは、結合されて全２４ビットの電気信号となる。これにより、電気信号と露光量との線形係数が全露光量変域で一定となる。
【００７９】
次に結合後の２４ビットの電気信号に基づいて演算処理部２２で処理が行われる。演算処理部２２の圧縮部２４において電気信号をビットシフトによって例えば、１／２16倍して８ビットの電気信号としてＡＥ評価値算出部２５に出力する。なお、圧縮部２４においてビットシフトによる圧縮を行わず２４ビットのままＡＥ評価値算出部に出力することとしてもよい。
【００８０】
ＡＥ評価値算出部２５においては、圧縮部１３から出力されてきた電気信号に基づいてＡＥ評価値を算出し、算出した評価値と記憶部２６に記憶されている目標値との比を算出しその比に基づいて制御部３０が露光処理制御部４０を制御し、撮像素子６に対する露光量を調節させる。
【００８１】
また、ＡＷＢ評価値や、前記黒基準設定部１０で設定された前記最低レベル等に基づいて制御部３０がＡＷＢ処理部７１を制御し、信号処理部１１から出力される画像データに対してホワイトバランス処理を行わせる。
【００８２】
そして、ＡＷＢ処理部７１から出力される画像データに基づいて色補間部７２、色補正部７３、階調変換部７４及び色空間変換部７５がそれぞれ画像処理を行った後、画像データを出力する。
【００８３】
なお、上記実施の形態においては、ＡＤコンバータ９、線形化部１２及び圧縮部１３がこの順に配設されていることとして説明したが、他の順序に配設されることとしても良い。例えば、圧縮部１３、線形化部１２及びＡＤコンバータ９がこの順に配設される場合には、上述の圧縮工程、線形化工程及びＡＤ変換工程がこの順に行われることとなる。
【００８４】
また、信号処理部１１の圧縮部１３によって圧縮される所定域成分をＡＤコンバータ９のビット幅以上の成分、即ち上位１２ビットの高域成分として説明したが、図２（ｂ）に示すように、前記所定露光量ｔｈに対応する信号値以上の高域成分としても良い。また、この所定域成分を、所定の低域成分や中域成分としても良い。
【００８５】
次に動画を撮影する場合について説明する。なお、静止画を撮影する場合との共通点については説明を省略するので動画の撮影を開始し、そのデータがＡＥ評価値算出部２５に出力されてきた部分より説明する。
【００８６】
ＡＥ評価値算出部２５においては、圧縮部１３から出力されてきた電気信号に基づいてＡＥ評価値を算出する。図５に示すように最初に撮影された画像データの評価値Ｙ０について記憶部２６に記憶されている目標値との比を算出しその比に基づいて制御部３０が露光処理制御部４０を制御し、撮像素子６に対する露光量を調節させる。
【００８７】
続けて撮像装置１により被写体の撮影を行い、最初の画像の評価値Ｙ０であり、続けて撮影された画像データの評価値Ｙ１が目標エリアＡの範囲内にある場合には露光条件の修正は行わずそのままの条件で撮影は続けられる。
【００８８】
続けて撮影した画像データについて評価値Ｙ１から評価値Ｙ２に遷移した場合のように、評価値が目標エリアＡから緩衝エリアＢに遷移した場合には露光条件の変更を行わないようになっている。
【００８９】
撮像素子６から送られてくる画像データの評価値Ｙ２から評価値Ｙ３に遷移した場合のように、直前の評価値である評価値Ｙ２が緩衝エリアＢにあり次の画像データの評価値Ｙ３が微調整エリアＣに遷移した場合に、その後に送られてくる画像データの評価値Ｙ４やＹ５が緩衝エリアＢに位置する場合は微調整が繰り返し行われ、評価値Ｙ６のように目標エリアＡに位置する評価値が算出されて微調整が行われなくなる。
【００９０】
これに対して、図６に示す画像データの評価値Ｙ７のように評価値が即時調整エリアＤに位置した場合には即時調整が行われ、次に送られてくる画像データの評価値Ｙ８が目標エリアＡに位置するようになる。その後は、静止画像を撮影した場合と同様の処理が行われた後に画像が出力される。
【００９１】
以上の本実施の形態に係る発明によれば、静止画像を撮影した場合においては、一つの画像データから最適な露光条件を得て高画質の画像を得ることができる。また、装置の大型化を防止することができる。
【００９２】
また、動画を撮影した場合においては、ＡＥ評価値がいずれのエリアに属するかによって露光条件を迅速に定めることができ、それにより高画質の動画を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る撮像装置の概略構成を示す領域図である。
【図２】画素及び信号処理部の動作を説明するための図である。
【図３】撮像領域を分割して重み付けを行う場合の一例を表す図である。
【図４】目標エリア、緩衝エリア、微調整エリア及び即時調整エリアを表したグラフである。
【図５】評価値の遷移の一例を表すグラフである。
【図６】評価値の遷移の一例を表すグラフである。
【符号の説明】
【００９４】
１     撮像装置
２     撮像調整手段
６     撮像素子
１１   信号処理部
１２   線形化部
１３   圧縮部
２０   評価値算出部
２１   伸長部
２２   演算処理部
２３   評価値算出部
２４   圧縮部
２５   ＡＥ評価値算出部
２６   記憶部
２７   判定部
３０   制御部
４０   露光処理制御部
【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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