(57)【要約】【課題】線形変換由来の電気信号と対数変換由来の電気信号の混在する電気信号から小規模の演算回路により高精度の信号取り出しタイミング用のパラメータを算出し、そのパラメータに基づいて高精度の露出制御を迅速に実現できる撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像調整手段と、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、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からなる光電変換特性を持つ撮像素子と、露光処理制御部と、制御部と、線形化部と圧縮部とを備える信号処理部と、伸長部と、粗調整用輝度値算出部と、微調整用輝度値算出部と、粗調整用パラメータ算出部と、微調整用パラメータ算出部と、パラメータ選択部と、を備える撮像装置であって、前記パラメータ選択部で選択された信号取り出しタイミング用パラメータを前記制御部は前記露光処理制御部に設定する。【選択図】図１
2006211030.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に対して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、前記撮像調整手段を介して入射される入射光量に対して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からなる光電変換特性を持つ撮像素子と、
前記撮像素子の信号取り出しタイミングを制御する露光処理制御部と、
前記露光処理制御部に信号取り出しタイミング用パラメータを設定する制御部と、
前記撮像素子から出力される対数特性領域の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長部と、
前記伸長部において伸張された電気信号から粗調整用輝度値を算出する粗調整用輝度値算出部と、
前記伸長部において伸張された電気信号から微調整用輝度値を算出する微調整用輝度値算出部と、
前記粗調整用輝度値算出部から算出される粗調整用輝度値に基づいて前記撮像素子における微調整用パラメータを算出する粗調整用パラメータ算出部と、
前記微調整用輝度値算出部から算出される粗調整用輝度値に基づいて前記撮像素子における微調整用パラメータを算出する微調整用パラメータ算出部と、
前記粗調整用輝度値算出部から算出される粗調整用輝度値に基づいて、粗調整用パラメータと、微調整用パラメータのいずれかを選択するパラメータ選択部と、
を備える撮像装置であって、
前記パラメータ選択部で選択された信号取り出しタイミング用パラメータを前記制御部は前記露光処理制御部に設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記粗調整用輝度値算出部は、前記露光処理制御部に設定された信号取り出しタイミング用パラメータに基づいて取得された画像データについて、前記伸張部において線形変換由来の状態に統一された電気信号の任意の上位ビットを選択し、その画像データについて任意の大きさの画素の領域に分割して平均輝度値を下記の式（１）より算出し、算出された平均輝度値を用いて下記の式（２）より粗調整用輝度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。
Yl＝AveRl×Ｋ１ ＋ AveGl×Ｋ２＋ AveBl×Ｋ３・・・式（１）
Ｙsuml＝Yl１×Ｋ１＋Yl２×Ｋ２＋・・・＋Yln×Ｋｎ／n・・・式（２）
【請求項３】
前記微調整用輝度値算出部は、前記露光処理制御部に設定された微調整用パラメータに基づいて取得された画像データについて、前記伸張部において線形変換由来の状態に統一された電気信号の任意の下位ビットを選択し、その画像データについて任意の大きさの画素の領域に分割して平均輝度値を下記の式（４）より算出し、算出された平均輝度値を用いて下記の式（５）より微調整用輝度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。
Ys＝AveRs×Ｋ１＋ AveGs×Ｋ２＋ AveBs×Ｋ３・・・式（４）
Ｙsums＝Ys１×Ｋ１＋Ys２×Ｋ２＋・・・＋Ysn×Ｋｎ／n・・・式（５）
【請求項４】
前記粗調整用パラメータ算出部は、前記粗調整用輝度値算出部により算出された粗調整用輝度値を用いて下記の式（３）により粗調整用パラメータ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。
Ｓ１＝Ｓ０×（Ｙgl／Ｙsuml）・・・式（３）
【請求項５】
前記微調整用パラメータ算出部は、前記微調整用輝度値算出部により算出された微調整用輝度値を用いて下記の式（６）により微調整用パラメータ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。
Ｓ２＝Ｓ１×（Ｙgs／Ｙsums）・・・式（６）
【請求項６】
前記パラメータ選択部は、前記粗調整用輝度値算出部より算出した粗調整用輝度値が、前記圧縮部が圧縮した所定の信号値域に対応する所定域内にある場合は、前記粗調整用パラメータを選択し、前記粗調整用輝度値算出部より算出した粗調整用輝度値が、前記圧縮部が圧縮した所定の信号値域に対応する所定域外にある場合は、前記微調整用パラメータとから信号取り出しタイミング用パラメータを選択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、入射光を電気信号に対数変換する撮像素子を備える撮像装置に係り、特に撮像素子の信号取り出しタイミングにより露光調整を行うこと撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等の撮像装置には、露光量を電気信号に変換する撮像素子が設けられている。この撮像素子は、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、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（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
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２００２−７７７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−８８３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、撮像素子においては露光制御を精度よく行うために露光処理制御部は光電変換した電気信号に基づいて信号取り出しタイミング値を制御して撮像素子の露光制御を行っている。
【０００５】
被写体に応じた信号取り出しタイミング値を算出するにあたり、従来用いられている演算回路を用いて対数変換由来の電気信号と線形変換由来の電気信号が混在した電気信号より信号取り出しタイミング値を算出しようとすると、その後にデジタル信号処理する場合の演算回路が複雑になり、信号処理回路が大型化してしまう。
【０００６】
このことは、線形変換由来の電気信号を対数変換由来の状態に変換し直し、電気信号全体を対数変換由来の状態に統一する場合も同一である。
【０００７】
または、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換し直し、電気信号全体を線形変換由来の状態に統一した場合は、その後デジタル信号処理する場合のビット幅が広くなってしまい、信号処理回路が大型化してしまう。
【０００８】
本発明の課題は、線形変換由来の電気信号と対数変換由来の電気信号の混在する電気信号から小規模の演算回路により高精度の信号取り出しタイミング値を算出し、この値に基づいて高精度の露出制御を迅速に実現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】
【０００９】
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に対して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、前記撮像調整手段を介して入射される入射光量に対して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からなる光電変換特性を持つ撮像素子と、前記撮像素子の信号取り出しタイミングを制御する露光処理制御部と、前記露光処理制御部に信号取り出しタイミング用パラメータを設定する制御部と、前記撮像素子から出力される対数特性領域の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長部と、前記伸長部において伸張された電気信号から粗調整用輝度値を算出する粗調整用輝度値算出部と、前記伸長部において伸張された電気信号から微調整用輝度値を算出する微調整用輝度値算出部と、前記粗調整用輝度値算出部から算出される粗調整用輝度値に基づいて前記撮像素子における微調整用パラメータを算出する粗調整用パラメータ算出部と、前記微調整用輝度値算出部から算出される粗調整用輝度値に基づいて前記撮像素子における微調整用パラメータを算出する微調整用パラメータ算出部と、前記粗調整用輝度値算出部から算出される粗調整用輝度値に基づいて、粗調整用パラメータと、微調整用パラメータのいずれかを選択するパラメータ選択部と、を備える撮像装置であって、前記パラメータ選択部で選択された信号取り出しタイミング用パラメータを前記制御部は前記露光処理制御部に設定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、パラメータ選択部が選択した信号取り出しタイミング用パラメータに基づいて撮像調整手段に露光量を調整させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置であって、前記粗調整用輝度値算出部は、前記露光処理制御部に設定された信号取り出しタイミング用パラメータに基づいて取得された画像データについて、前記伸張部において線形変換由来の状態に統一された電気信号の任意の上位ビットを選択し、その画像データについて任意の大きさの画素の領域に分割して平均輝度値を下記の式（１）より算出し、算出された平均輝度値を用いて下記の式（２）より粗調整用輝度値を算出することを特徴とする。
【００１２】
Yl＝AveRl×Ｋ１ ＋ AveGl×Ｋ２＋ AveBl×Ｋ３・・・式（１）
【００１３】
Ｙsuml＝Yl１×Ｋ１＋Yl２×Ｋ２＋・・・＋Yln×Ｋｎ／n・・・式（２）
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、微調整用輝度値を算出することができる。
【００１５】
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、前記微調整用輝度値算出部は、前記露光処理制御部に設定された微調整用パラメータに基づいて取得された画像データについて、前記伸張部において線形変換由来の状態に統一された電気信号の任意の下位ビットを選択し、その画像データについて任意の大きさの画素の領域に分割して平均輝度値を下記の式（４）より算出し、算出された平均輝度値を用いて下記の式（５）より微調整用輝度値を算出することを特徴とする。
【００１６】
Ys＝AveRs×Ｋ１＋ AveGs×Ｋ２＋ AveBs×Ｋ３・・・式（４）
【００１７】
Ｙsums＝Ys１×Ｋ１＋Ys２×Ｋ２＋・・・＋Ysn×Ｋｎ／n・・・式（５）
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、微調整用輝度値を算出することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記粗調整用パラメータ算出部は、前記粗調整用輝度値算出部により算出された粗調整用輝度値を用いて下記の式（３）により粗調整用パラメータを算出することを特徴とする。
【００２０】
Ｓ１＝Ｓ０×（Ｙgl／Ｙsuml）・・・式（３）
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、粗調整用の信号取り出しタイミング用パラメータを算出することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記微調整用パラメータ算出部は、前記微調整用輝度値算出部により算出された微調整用輝度値を用いて下記の式（６）により微調整用パラメータを算出することを特徴とする。
【００２３】
Ｓ２＝Ｓ１×（Ｙgs／Ｙsums）・・・式（６）
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、微調整用の信号取り出しタイミング用パラメータを算出することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記パラメータ選択部は、前記粗調整用輝度値算出部より算出した粗調整用輝度値が、前記圧縮部が圧縮した所定の信号値域に対応する所定域内にある場合は、前記粗調整用パラメータを選択し、前記粗調整用輝度値算出部より算出した粗調整用輝度値が、前記圧縮部が圧縮した所定の信号値域に対応する所定域外にある場合は、前記微調整用パラメータとから信号取り出しタイミング用パラメータを選択することを特徴とする。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、微調整用パラメータ又は粗調整用パラメータのいずれかを選択することができる。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、線形変換由来の電気信号と対数変換由来の電気信号の混在する電気信号から小規模の演算回路により高精度の信号取り出しタイミング用パラメータを算出し、そのパラメータに基づいて高精度の露出制御を迅速に実現できる。
【００２８】
また、請求項１に記載の発明によれば、最適な露光条件を設定して高画質の画像を得ることができる。
【００２９】
また、請求項１に記載の発明によれば、少ないビット幅の輝度値を用いて高精度の信号取り出しタイミング用パラメータを算出することができるため、小規模な回路で高精度な露出制御を迅速に実現することができる。
【００３０】
請求項２に記載の発明によれば、粗調整用の信号取り出しタイミング用パラメータを設定した撮像素子からの撮像データから粗調整用輝度値を算出することが可能となる。
【００３１】
請求項３に記載の発明によれば、微調整用の信号取り出しタイミング用パラメータを設定した撮像素子からの撮像データより微調整用輝度値を算出することが可能となる。
【００３２】
請求項４に記載の発明によれば、租調整用輝度値から粗調整用の信号取り出しタイミング用パラメータを算出することが可能とする。
【００３３】
請求項５に記載の発明によれば、微調整用輝度値から微調整用の信号取り出しタイミング用パラメータを算出することが可能となる。
【００３４】
請求項６に記載の発明によれば、粗調整用又は微調整用の信号取り出しタイミング用パラメータを選択し、最適な露光条件を設定し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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。これら画素は、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。
【００４１】
また、画素の表面には図示しないＲＧＢカラーフィルタが配設されており、撮像素子６の各画素には赤色、緑色または青色のいずれかの色のフィルタがかけられている。
【００４２】
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９から出力されるデジタル信号は１２ビットとなっている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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及び第一圧縮部１３が備えられている。
【００４７】
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は図３に示すような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。
【００４８】
第一圧縮部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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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いて、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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とを備えている。
【００５４】
伸長部２１は、信号処理部１１の第一圧縮部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。
【００５５】
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及び記憶部２６が備えられている。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。
【００５６】
第二圧縮部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例えば、ビットシフトによって１／２16倍するようになっている。
【００５７】
ＡＥ評価値算出部２５は、後述する露光処理制御部４０での露光処理（ＡＥ処理）に用いられる微調整用信号取り出しタイミング値を算出するものである。ＡＥ評価値算出部２５には、図４に示すように粗調整用輝度値算出部２５１、粗調整用パラメータ算出部２５２、微調整用輝度値算出部２５３、微調整用パラメータ算出部２５４及び信号取り出しパラメータ算出部２５５が備えられている。
【００５８】
粗調整用輝度値算出部２５１は、後述する粗調整用信号取り出しタイミング値を導き出すための値である粗調整用輝度値を導き出すようになっている。粗調整用輝度値は以下のように算出されるようになっている。
【００５９】
まず、初期設定の信号取り出しタイミング用パラメータ（以下「初期設定パラメータ」という）に基づいて撮影を行い、それによって得られた画像データであって、伸長部２１において線形変換由来の状態に統一された電気信号の任意の上位ビットを選択して粗調整用データとする（例えば、２４ビット中１６ビット）。この際、上位何ビットを選択するかについては特に定めはない。
【００６０】
次に、この粗調整用データによる画像データを図５に示すように任意の大きさの画素の領域（例えば１０画素×１０画素の領域）に分割した後、分割した各領域に重み付け係数を割り当てる。
【００６１】
具体的には、例えば図５に示すように撮像領域をＡ〜Ｅの５つの領域に分割し、領域毎の平均輝度値を算出する。その後記憶部２６から例えば領域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のように、各領域に記憶部２６から読み出した重み付け係数を割り当てる。
【００６２】
次に、各領域内における赤色（＝Ｒ）、緑色（＝Ｇ）及び青色（＝Ｂ）の画素の平均輝度値を導き出し、導き出した各色の画素の平均輝度値に記憶部２６に記憶されている所定の重み付け係数を乗じ、得られた積を合算して各領域の平均輝度値（＝「Yl」）を導き出す。具体的には下記の式（１）により導き出される。
【００６３】
なお、以下の式において「AveRl」とは領域内における赤色の光を発する画素の平均輝度値を、「AveGl」とは領域内における緑色の光を発する画素の平均輝度値を、「AveBl」とは領域内における青色の光を発する画素の平均輝度値を意味する。また、「Ｋ１」は「AveRl」の重み付け係数を、「Ｋ２」は「AveGl」の重み付け係数を、「Ｋ３」は「AveBl」の重み付け係数を意味する。重み付け係数は、その撮像素子によって良好な映像がえられるように定められるものであり、撮像素子の種類によって異なるものであり、例えば、Ｋ１＝０．３、Ｋ２＝０．６、Ｋ３＝０．１のように定められる。
【００６４】
Yl＝AveRl×Ｋ１ ＋ AveGl×Ｋ２＋ AveBl×Ｋ３・・・式（１）
【００６５】
次に、各領域の平均輝度値Ylに上述した各領域に割り当てられた重み付け係数を乗じ、得られた積を合算する。合算して導き出された値を分割した領域の数で除して粗調整用輝度値（＝「Ｙsuml」）を導き出すようになっている。具体的には下記の式（２）により導き出されるようになっている。
【００６６】
Ｙsuml＝Yl１×Ｋ１＋Yl２×Ｋ２＋・・・＋Yln×Ｋｎ／n・・・式（２）
【００６７】
このように各領域に重み付けを行うことで、例えば、人物が被写体の場合においては、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、中心付近の領域の輝度データに対し、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。
【００６８】
粗調整用パラメータ算出部２５２は、粗調整用輝度値Ｙsumlを記憶部２６に記憶されている粗調整用目標輝度値（＝「Ｙgl」）に近づけるようにするために、粗調整用目標輝度値Ｙglを粗調整用輝度値Ｙsumlで除して導き出した値に初期設定の信号取り出し用タイミングパラメータ（＝「Ｓ０」）を乗じて粗調整用の信号取り出し用パラメータ（以下「粗調整用パラメータ」という）（＝「Ｓ１」）を導き出すようになっている。具体的には下記の式（３）により導き出されるようになっている。導き出された粗調整用パラメータＳ１は記憶部２６に記憶されるようになっている。
【００６９】
Ｓ１＝Ｓ０×（Ｙgl／Ｙsuml）・・・式(３)
【００７０】
微調整用輝度値算出部２５３は、後述する微調整用信号取り出しタイミング値を導き出すための値である微調整用輝度値を導き出すようになっている。具体的には、微調整用輝度値は以下のように算出されるようになっている。
【００７１】
まず、粗調整用パラメータに基づいて撮影を行い、それによって得られた画像データであって、伸長部２１において線形変換由来の状態に統一された電気信号の任意の下位ビットを選択して微調整用データとする（例えば、２４ビット中１６ビット）。この際、下位何ビットを選択するかについては特に定めはない。
【００７２】
次に、この微調整用データによる画像データを先の粗調整用データを図５に示したのと同様の領域に分割した後に、分割した各領域に先の粗調整用データに下のと同様に重み付け係数を割り当てる。
【００７３】
次に、各領域内における赤色（＝Ｒ）、緑色（＝Ｇ）及び青色（＝Ｂ）の画素の平均輝度値を導き出し、導き出した各色の画素の平均輝度値に記憶部２６に記憶されている所定の重み付け係数を乗じ、得られた積を合算して各領域の平均輝度値（＝「Yl」）を導き出す。具体的には下記の式（４）により導き出される。
【００７４】
なお、以下の式において「AveRs」とは領域内における赤色の光を発する画素の平均輝度値を、「AveGs」とは領域内における緑色の光を発する画素の平均輝度値を、「AveBs」とは領域内における青色の光を発する画素の平均輝度値を意味する。また、「Ｋ１」は「AveRs」の重み付け係数を、「Ｋ２」は「AveGs」の重み付け係数を、「Ｋ３」は「AveBs」の重み付け係数を意味する。重み付け係数は、その撮像素子によって良好な映像がえられるように定められるものであり、撮像素子の種類によって異なるものであり、例えば、Ｋ１＝０．３、Ｋ２＝０．６、Ｋ３＝０．１のように定められている。
【００７５】
Ys＝AveRs×Ｋ１ ＋ AveGs×Ｋ２＋ AveBs×Ｋ３・・・式（４）
【００７６】
次に、各領域の平均輝度値Ysに上述した各領域に割り当てられた重み付け係数を乗じ、得られた積を合算する。合算して導き出された値を分割した領域の数で除して微調整用輝度値（＝「Ｙsums」）を導き出すようになっている。具体的には下記の式（４）により導き出されるようになっている。
【００７７】
Ｙsums＝Ys１×Ｋ１＋Ys２×Ｋ２＋・・・＋Ysn×Ｋｎ／n・・・式（５）
【００７８】
微調整用パラメータ算出部２５４は、微調整用輝度値Ｙsumsに記憶部２６に記憶されている微調整用目標輝度値（＝「Ｙgs」）に近づけるようにするために、微調整用目標輝度値Ｙgsを微調整用評価輝度Ｙsumsで除して導き出した値に粗調整用パラメータＳ１を乗じて微調整用の信号取り出しタイミング用パラメータ（以下「微調整用パラメータ」という）（＝「Ｓ２」）を導き出すようになっている。具体的には下記の式（６）により導き出されるようになっている。導き出された微調整用パラメータＳ２は記憶部２６に記憶されるようになっている。
【００７９】
Ｓ２＝Ｓ1×（Ｙgs／Ｙsums）・・・式（６）
【００８０】
パラメータ選択部２５５は、粗調整用パラメータ及び微調整用パラメータが記憶部２６に記憶された後に取得された画像データについて、その画像データについて粗調整用輝度値算出部２５１が算出した粗調整用輝度値が、図２（ａ）に示す第一圧縮部１３が圧縮した信号値域内に位置する場合は、粗調整用パラメータを選択するようになっている。
【００８１】
また、パラメータ選択部２５５は粗調整用輝度値が、図２（ａ）に示す第一圧縮部１３が圧縮した信号値域外にある場合には、微調整用信号取り出しパラメータを選択するようになっている。
【００８２】
記憶部２６には、例えば、粗調整用輝度値算出部２５１及び微調整用輝度値算出部２５３において画像データを複数の領域に分割した後に各領域に対して割り当てられる重み付け係数が記憶されている。
【００８３】
また、記憶部２６には、例えば、粗調整用輝度値算出部２５１及び微調整用輝度値算出部２５３において、画像データを複数の領域に分割した後に各領域の平均輝度値を算出する際に用いる各色の重み付け係数が記憶されている。
【００８４】
また、記憶部２６には、粗調整用の目標輝度値及び微調整用の目標輝度値が記憶されるようになっている。粗調整用の目標輝度値及び微調整用の目標輝度値は、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、粗調整用の目標輝度値及び微調整用の目標輝度値は複数組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。
【００８５】
また、記憶部２６には、粗調整用パラメータ及び微調整用パラメータが記憶されるようになっている。
【００８６】
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。
【００８７】
また、制御部３０は、記憶部２６に、微調整パラメータ及び微調整用パラメータのいずれもが記憶されていない場合には、取得された画像データに基づいて粗調整用輝度値算出部２５１、粗調整用パラメータ算出部２５２、微調整用輝度値算出部２５３及び微調整用パラメータ算出部２５４にそれぞれ粗調整用輝度値、粗調整用パラメータ、微調整用輝度値及び微調整用パラメータを算出させるようになっている。即ち、制御部３０は、記憶部２６に粗調整用パラメータ及び微調整用パラメータのいずれも記憶されていない場合には、粗調整パラメータ及び微調整パラメータを算出する処理を行わせるようになっており、算出された粗調整用パラメータ及び微調整用パラメータを記憶部２６に記憶させる処理を行うようになっている。
【００８８】
また、制御部３０は、記憶部２６に粗調整用パラメータのみが記憶されている場合には、取得された画像データに基づいて粗調整用輝度値算出部２５１、粗調整用パラメータ算出部２５２、微調整用輝度値算出部２５３及び微調整用パラメータ算出部２５４にそれぞれ粗調整用輝度値、粗調整用パラメータ、微調整用輝度値及び微調整用パラメータを算出させるようになっている。即ち、制御部３０は、記憶部２６に粗調整用パラメータのみが記憶されている場合には、粗調整パラメータ及び微調整パラメータを算出する処理を行わせるようになっており、算出された微調整用パラメータのみを記憶部２６に記憶させる処理を行うようになっている。
【００８９】
また、制御部３０は、記憶部２６に粗調整用パラメータ及び微調整用パラメータの双方が記憶されている場合には、取得した画像データに基づいて粗調整用輝度値算出部２５１に粗調整用輝度値を算出させるのみで、粗調整用パラメータ算出部２５２、微調整用輝度値算出部２５３及び微調整用パラメータ算出部２５４には、それぞれ粗調整用パラメータ、微調整用輝度値及び微調整用パラメータを算出させないようになっている。即ち、制御部３０は、記憶部２６に粗調整用パラメータ及び微調整用パラメータが記憶された後に取得された画像データについては粗調整用輝度値のみを算出させるようになっている。
【００９０】
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の信号取り出し用パラメータ等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。
【００９１】
また、露光処理制御部４０は、撮像装置１の起動時においては初期設定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。
【００９２】
また、露光処理制御部４０は、初期設定パラメータを用いて撮影した直後には粗調整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。
【００９３】
また、露光処理制御部４０は、微調整用パラメータを用いて撮影した後においては、パラメータ選択部２５５において選択された粗調整用パラメータ又は微調整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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
以下において、本実施の形態の作用について説明する。なお、以下の説明においては、撮像素子６の画素への入射光量が前記所定入射光量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。
【００９８】
ユーザが撮像装置１の電源を投入すると露光処理制御部４０に初期設定用パラメータが設定される。
【００９９】
その後、ユーザが操作部５０を操作して被写体を撮影すると撮像素子６が各画素への入射光を光電変換し、対数変換由来の電気信号をアナログ信号として出力する（光電変換工程）。
【０１００】
次に、撮像素子６から出力されたアナログ信号をアンプ８が増幅した後、ＡＤコンバータ９がデジタル信号に変換する。
【０１０１】
次に、黒基準設定部１０がデジタル信号の最低レベルを設定した後、信号処理部１１が信号処理を行う（信号処理工程）。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ビット幅の成分をビットシフトにより１／２8倍して４ビット幅に圧縮する。
【０１０２】
これにより、圧縮を行わない従来の場合と比較して、後述の処理におけるビット幅が少なくなる。また、ビットシフトとは異なる手法で高域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮が容易化されるとともに、圧縮部３１が小型化される。また、例えば電気信号のうち、前記所定入射光量ｔｈに対応する信号値以上の成分に圧縮を行う場合と異なり、圧縮されていない成分と、圧縮されている成分との境界点が一定となる。
【０１０３】
次に、図６に示すように、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ビット幅から１２ビット幅に伸長した後（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ビット幅の電気信号とは、結合されて全２４ビット幅の電気信号となる。これにより、電気信号と入射光量との線形係数が入射光量の全変域で一定となる。
【０１０４】
次に、結合後の２４ビット幅の電気信号に基づいて演算処理部２２のＡＥ評価値算出部２５が結合した画像データを粗調整用輝度値算出部２５１において図５に示すように任意の大きさの画素に分割した後に式（１）を用いて各領域内の粗調整用平均輝度値を導き出す。
【０１０５】
その後、記憶部２６より所定の重み付け係数を読み出し、式（２）を用いて粗調整用輝度値を求めた後に、粗調整用パラメータ算出部２５２において式（３）を用いて粗調整用パラメータを算出し、算出された粗調整用パラメータを露光処理制御部４０に設定すると共に記憶部２６に記憶させる。
【０１０６】
次に、最初に画像データを取得したのと同様に手順により画像データを取得し、伸長部２１より出力された画像データについて微調整用輝度値算出部２５３において図５に示すように任意の大きさの画素に分割した後に式（４）を用いて各領域内の微調整用平均輝度値を導き出す。
【０１０７】
その後、記憶部２６より所定の重み付け係数を読み出し、式（５）を用いて微調整用輝度値を求めた後に、微調整用パラメータ算出部２５４において式（６）を用いて粗調整用パラメータを算出し、算出された微調整用パラメータを露光処理制御部４０に設定すると共に記憶部２６に記憶させる。
【０１０８】
その後、取得された画像については粗調整用輝度値算出部２５１において粗調整用輝度値を算出する。パラメータ選択部２５５はその算出した粗調整用輝度値が図２（a）に示す第一圧縮部１３が圧縮した信号値域内に位置する場合は、記憶部２６に記憶されている粗調整用パラメータを選択し、制御部３０は露光処理制御部４０に粗調整用パラメータを設定するようになっている。
また、パラメータ選択部２５５はは粗調整用輝度値が、図２（ａ）に示す第一圧縮部１３が圧縮した信号値域外にある場合は、記憶部２６に記憶されている微調整用パラメータを選択し、制御部３０は露光処理制御部４０に微調整用パラメータを設定するようになっている。
【０１０９】
このように露光処理制御部４０は粗調整用パラメータ又は微調整用パラメータに基づいて、撮像素子６における信号取り出しタイミングを決定し露光量を調節させる（露光制御処理工程）。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
以上、本実施の形態によれば、線形変換由来の電気信号と対数変換由来の電気信号の混在する電気信号から小規模の演算回路により高精度の信号取り出しタイミング用のパラメータを算出し、そのパラメータに基づいて高精度の露出制御を迅速に実現できる。
【０１１３】
また、最適な露光条件を設定して高画質の画像を得ることができる。
【０１１４】
また、少ないビット幅の評価用データを用いて露出制御用の評価値を算出することができるため、小規模な回路で高精度な露出制御を迅速に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【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】圧縮部において用いるルックアップテーブルの一例である。
【図４】ＡＥ評価値算出部の概略構成を示すブロック図である。
【図５】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。
【符号の説明】
【０１１６】
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
２４   圧縮部
２５   ＡＥ評価値算出部
２６   記憶部
４０   露光処理制御部
【図１】
2006211030.tif 000003
【図２】
2006211030.tif 000004
【図３】
2006211030.tif 000005
【図４】
2006211030.tif 000006
【図５】
2006211030.tif 000007