(57)【要約】【課題】ストロボなどの補助光源を使用して撮影を行う場合において、ノイズによる画質の低下の防止を可能とする撮像装置及び撮像方法を提供する。【解決手段】撮像装置において、入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子５と、被写体の予備撮影において光を予備照射する照射部１１と、前記予備撮影により得られた画像データから主要被写体の輝度分布を抽出し、前記主要被写体の輝度分布が前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収まるように前記撮像素子の出力信号の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１３と、を設ける。【選択図】図６
2006319725.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応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子と、
被写体の予備撮影において光を予備照射する照射部と、
前記予備撮影により得られた画像データから主要被写体の輝度分布を抽出し、前記主要被写体の輝度分布が前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収まるように前記撮像素子の出力信号の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、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記予備撮影により得られた画像データから被写体の輝度値のヒストグラムを作成するヒストグラム作成部を備え、前記変曲点変更部は前記ヒストグラムによって撮影画像全体における前記主要被写体の輝度分布の領域を判断し、その領域に基づいて前記変曲点を変更することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記変曲点変更部は前記撮像素子の出力信号が対数変換される割合が多くなるように又は前記撮像素子の出力信号がすべて対数変換されるように、前記予備撮影前に前記変曲点を変更することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記変曲点変更部は被写体の輝度分布が最も少なくなる輝度値に対応する位置に前記変曲点の位置を変更することによって、前記主要被写体の輝度分布を前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収めることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記変曲点変更部は前記撮像素子の画素に印加する電圧値を変更することにより前記変曲点を変更することを特徴とする請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子を使用した撮像方法であって、
被写体に光を予備照射して予備撮影を行う予備撮影工程と、
前記予備撮影工程において得られた画像データから主要被写体の輝度分布を抽出する輝度分布抽出工程と、
前記輝度分布抽出工程で抽出された前記主要被写体の輝度分布が前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収まるように前記撮像素子の出力信号の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工程と、
を備えることを特徴とする撮像方法。
【請求項７】
前記予備撮影工程で得られた画像データから被写体の輝度値のヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程を備え、前記変曲点変更工程において前記ヒストグラムによって撮影画像全体における前記主要被写体の輝度分布の領域を判断し、その領域に基づいて前記変曲点を変更することを特徴とする請求項６記載の撮像方法。
【請求項８】
前記撮像素子の出力信号が対数変換される割合が多くなるように又は前記撮像素子の出力信号がすべて対数変換されるように、前記予備撮影前に前記変曲点を変更する対数領域調整工程を備えることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の撮像方法。
【請求項９】
前記変曲点変更工程において被写体の輝度分布が最も少なくなる輝度値に対応する位置に前記変曲点の位置を変更することによって、前記主要被写体の輝度分布を前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収めることを特徴とする請求項６〜請求項８いずれか一項に記載の撮像方法。
【請求項１０】
前記変曲点変更工程において前記撮像素子の画素に印加する電圧値を変更することにより前記変曲点を変更することを特徴とする請求項６〜請求項９いずれか一項に記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置及び撮像方法に係り、特に、対数変換動作及び線形変換動作の切り換えが可能な撮像素子を有する撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルカメラや、車載カメラなどに組み込まれるカメラユニットなどの撮像装置には、入射光を電気信号に光電変換する撮像素子が設けられている。また、近年では、入射光量に応じて電気信号の線形変換動作及び対数変換動作の切り換えを可能にした撮像素子（リニアログセンサ）が提案されている（特許文献１，特許文献２参照）。
【０００３】
このリニアログセンサによれば、線形変換動作のみを行う撮像素子（リニアセンサ）と比較すると、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も全輝度情報を電気信号で表現することができる。
【０００４】
また、対数変換動作のみを行う撮像素子（ログセンサ）と比較すると、所定の輝度範囲に対するデータが少なくなるという問題を回避できることから、被写体のコントラストを十分に得ることができる。
【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】
【０００５】
しかし、上述のリニアログセンサで線形変換動作と対数変換動作との境界点を自動的に切り換えて撮影した場合、主要被写体の輝度分布がリニアログセンサの出力信号の線形領域及び対数領域の双方にまたがることがあった。このようにリニアログセンサの出力信号が双方の領域にまたがると、例えば対数変換された電気信号を線形化したとしても、特に線形変換動作と対数変換動作との境界点付近において画像情報に誤差が生じやすく、ノイズにより画質が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
一方、撮影時に主要被写体の輝度分布がリニアログセンサの出力信号の線形領域及び対数領域の双方にまたがることのないように、露出制御を行うことも考えられる。しかし、ストロボなどの補助光源を使用して撮影を行う場合は、補助光源を使用して撮影を行った後でなければ撮影画像全体における主要被写体の輝度分布の領域などについて判断することができず、また、補助光源の照射時は露出条件が固定されるため、露出制御を行うこともできなかった。
【０００７】
本発明の課題は、補助光源を使用して撮影を行う場合において、ノイズによる画質の低下の防止を可能とする撮像装置及び撮像方法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に請求項１記載の発明は、撮像装置であって、入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子と、被写体の予備撮影において光を予備照射する照射部と、前記予備撮影により得られた画像データから主要被写体の輝度分布を抽出し、前記主要被写体の輝度分布が前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収まるように前記撮像素子の出力信号の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、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、予備撮影を行って予備照射に対する主要被写体の反射光量を把握することにより、本撮影で本照射した場合の主要被写体の反射光量を予測することが可能となる。これにより、ストロボなどの照射部を使用して撮影を行う場合でも、主要被写体の輝度分布に応じた変曲点の制御を本撮影前に行うことが可能となる。また、主要被写体の輝度分布が前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収まるようにすることから、主要被写体の輝度分布が線形領域と対数領域との境界である変曲点をまたぐことはなくなる。したがって、例えば、画像処理を行う段階で対数変換された電気信号を線形化したとしても画像情報に誤差が生じることはなく、画像信号が両領域を含むことによる変曲点近傍でのノイズを防止することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の撮像装置であって、前記予備撮影により得られた画像データから被写体の輝度値のヒストグラムを作成するヒストグラム作成部を備え、前記変曲点変更部は前記ヒストグラムによって撮影画像全体における前記主要被写体の輝度分布の領域を判断し、その領域に基づいて前記変曲点を変更することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、ヒストグラムにより撮影画像全体における主要被写体の輝度分布の領域を把握した上で、変曲点を変更することが可能となる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は前記撮像素子の出力信号が対数変換される割合が多くなるように又は前記撮像素子の出力信号がすべて対数変換されるように、前記予備撮影前に前記変曲点を変更することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、撮像素子の出力信号の対数領域を多くすることにより、予備撮影時にダイナミックレンジを広く確保して、撮像素子の出力信号の飽和により被写体の輝度分布を抽出するための画像情報が少なくなるのを最小限に抑えることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は被写体の輝度分布が最も少なくなる輝度値に対応する位置に前記変曲点の位置を変更することによって、前記主要被写体の輝度分布を前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収めることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、被写体の輝度分布が最も少なくなる輝度値に対応する位置に撮像素子の出力信号の線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を位置させることから、線形領域及び対数領域の境界付近における画像情報の誤差が主要被写体の撮影画像に及ぼす影響を最小限にすることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は前記撮像素子の画素に印加する電圧値を変更することにより前記変曲点を変更することを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、撮像素子の画素に印加する電圧値の変更により変曲点が変更される。
【００１８】
請求項６記載の発明は、撮像方法であって、入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子を使用した撮像方法であって、被写体に光を予備照射して予備撮影を行う予備撮影工程と、前記予備撮影工程において得られた画像データから主要被写体の輝度分布を抽出する輝度分布抽出工程と、前記輝度分布抽出工程で抽出された前記主要被写体の輝度分布が前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収まるように前記撮像素子の出力信号の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工程と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、予備撮影を行って予備照射に対する主要被写体の反射光量を把握することにより、本撮影で本照射した場合の主要被写体の反射光量を予測することが可能となる。これにより、ストロボなどの照射部を使用して撮影を行う場合でも、主要被写体の輝度分布に応じた変曲点の制御を本撮影前に行うことが可能となる。また、主要被写体の輝度分布が前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収まるようにすることから、主要被写体の輝度分布が線形領域と対数領域との境界である変曲点をまたぐことはなくなる。したがって、例えば、画像処理を行う段階で対数変換された電気信号を線形化したとしても画像情報に誤差が生じることはなく、画像信号が両領域を含むことによる変曲点近傍でのノイズを防止することができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の撮像方法であって、前記予備撮影工程で得られた画像データから被写体の輝度値のヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程を備え、前記変曲点変更工程において前記ヒストグラムによって撮影画像全体における前記主要被写体の輝度分布の領域を判断し、その領域に基づいて前記変曲点を変更することを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、ヒストグラムにより撮影画像全体における主要被写体の輝度分布の領域を把握した上で、変曲点を変更することが可能となる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項６又は請求項７記載の撮像方法であって、前記撮像素子の出力信号が対数変換される割合が多くなるように又は前記撮像素子の出力信号がすべて対数変換されるように、前記予備撮影前に前記変曲点を変更する対数領域調整工程を備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、撮像素子の出力信号の対数領域を多くすることにより、予備撮影時にダイナミックレンジを広く確保して、撮像素子の出力信号の飽和により被写体の輝度分布を抽出するための画像情報が少なくなるのを最小限に抑えることができる。
【００２４】
請求項９記載の発明は、請求項６〜請求項８いずれか一項に記載の撮像方法であって、前記変曲点変更工程において被写体の輝度分布が最も少なくなる輝度値に対応する位置に前記変曲点の位置を変更することによって、前記主要被写体の輝度分布を前記撮像素子の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収めることを特徴とする。
【００２５】
請求項９記載の発明によれば、被写体の輝度分布が最も少なくなる輝度値に対応する位置に撮像素子の出力信号の線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を位置させることから、線形領域及び対数領域の境界付近における画像情報の誤差が主要被写体の撮影画像に及ぼす影響を最小限にすることができる。
【００２６】
請求項１０記載の発明は、請求項６〜請求項９いずれか一項に記載の撮像方法であって、前記変曲点変更工程において前記撮像素子の画素に印加する電圧値を変更することにより前記変曲点を変更することを特徴とする。
【００２７】
請求項１０記載の発明によれば、撮像素子の画素に印加する電圧値の変更により変曲点が変更される。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１記載の発明によれば、ストロボなどの照射部を使用して撮影を行う場合でも、変曲点の制御によって画像信号のノイズを防ぎ、主要被写体の画質を向上させることが可能となる。
【００２９】
請求項２記載の発明によれば、変曲点をどの位置に変更するか判断することが容易となる。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、被写体の画像情報を最大限得ることが可能となる。
【００３１】
請求項４記載の発明によれば、画像情報の誤差の影響をなくして主要被写体の画質を向上させることができる。
【００３２】
請求項５記載の発明によれば、変曲点を変更することが可能となる。
【００３３】
請求項６記載の発明によれば、ストロボなどの照射部を使用して撮影を行う場合でも、変曲点の制御によって画像信号のノイズを防ぎ、主要被写体の画質を向上させることが可能となる。
【００３４】
請求項７記載の発明によれば、変曲点をどの位置に変更するか判断することが容易となる。
【００３５】
請求項８記載の発明によれば、被写体の画像情報を最大限得ることが可能となる。
【００３６】
請求項９記載の発明によれば、画像情報の誤差の影響をなくして主要被写体の画質を向上させることができる。
【００３７】
請求項１０記載の発明によれば、変曲点を変更することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３９】
図１に、本実施形態に係る撮像装置１の機能的構成を示す。
【００４０】
撮像装置１はシステム制御部２を備えている。システム制御部２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。
【００４１】
また、システム制御部２には撮像装置１の各構成部分が接続されており、システム制御部２は、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによりこの処理プログラムを実行することにより、これらの各構成部分を駆動制御するようになっている。
【００４２】
図１に示すように、システム制御部２には、レンズユニット３、絞り制御部４、撮像素子５、信号処理部６、記録部７、タイミング生成部８、ヒストグラム算出部９、ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部１０、照射部１１、照射制御回路１２及び変曲点変更部１３が接続されている。
【００４３】
レンズユニット３は、被写体光像を撮像素子５の撮像面に結像する複数のレンズ及びそのレンズによって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。
【００４４】
絞り制御部４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４は、システム制御部２から入力される制御値に基づき、撮像素子５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５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。
【００４５】
撮像素子５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。
【００４６】
図２に示すように、撮像素子５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。
【００４７】
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。
【００４８】
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２に示すように、電源ライン１４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２ではこれらの図示を省略している。
【００４９】
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３，図４参照）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１５が接続されている。この垂直走査回路１５は、タイミング生成部８（図１参照）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。
【００５０】
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、電気信号を増幅する定電流源Ｄ1〜Ｄmと、選択回路Ｓ1〜Ｓmとが接続されている。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。
【００５１】
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１６及び補正回路１７が接続されている。水平走査回路１６は、電気信号をサンプルホールドして補正回路１７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１７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。
【００５２】
なお、選択回路Ｓ1〜Ｓm及び補正回路１７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１７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１７を１つずつ設けることとしても良い。
【００５３】
続いて、撮像素子５が備える画素Ｇ11〜Ｇmnについて説明する。
【００５４】
各画素Ｇ11〜Ｇmnは、図３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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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２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４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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
キャパシタＣの他端には、信号印加ラインＬB（図２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４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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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２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２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。
【００６４】
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。
【００６５】
まず、図４に示すように、垂直走査回路１５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１５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。
【００６６】
次に、垂直走査回路１５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１５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。
【００６７】
次に、垂直走査回路１５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。
【００６８】
次に、垂直走査回路１５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。
【００６９】
そして、垂直走査回路１５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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
次に、垂直走査回路１５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。
【００７７】
そして、垂直走査回路１５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。
【００７８】
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。したがって、図５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。図５において、グラフ（１）では撮像素子の出力信号がすべて線形領域となっており、グラフ（２）では撮像素子の出力信号がすべて対数領域となっている。また、グラフ（３）〜グラフ（５）では低輝度領域が線形領域となっており、高輝度領域が対数領域となっている。このように、本実施形態に係る撮像素子５の出力信号は、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。
【００７９】
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。
【００８０】
このように動作する撮像素子５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２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。
【００８１】
なお、本実施形態に係る撮像素子５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、例えば、特許文献１などに記載された画素によって構成された撮像素子であってもよい。
【００８２】
また、本実施形態では撮像時の信号φVPSの電圧値ＶＬを変更することで線形変換動作と対数変換動作とを切り換える構成としたが、リセット時の信号φVPSの電圧値ＶＨを変更することで線形変換動作と対数変換動作との変極点を変更してもよい。更に、リセット時間を変更することで線形変換動作と対数変換動作との変極点を変更してもよい。
【００８３】
また、本実施形態の撮像素子５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。
【００８４】
図１に戻り、信号処理部６はアンプ１８、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１９、黒基準補正部２０、ＡＷＢ制御部２１、色補間部２２、色補正部２３、階調変換部２４及び色空間変換部２５から構成されている。
【００８５】
このうち、アンプ１８は、撮像素子５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。
【００８６】
また、ＡＤコンバータ１９は、アンプ１８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。
【００８７】
また、黒基準補正部２０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５のダイナミックレンジにより黒レベルが異なるため、ＡＤコンバータ１９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を行うようになっている。
【００８８】
また、ＡＷＢ制御部２１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。
【００８９】
また、色補間部２２は、撮像素子５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。
【００９０】
また、色補正部２３は、色補間部２２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。
【００９１】
また、階調変換部２４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
【００９２】
また、色空間変換部２５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。
【００９３】
次に、記録部７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６から入力された画像データを記録する画像データ記録領域を有している。記録部７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。
【００９４】
タイミング生成部８は、撮像素子５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２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５に出力するようになっている。また、タイミング生成部８は、ＡＤ変換用のタイミング信号及び照射制御用のタイミング信号も生成するようになっている。
【００９５】
ヒストグラム算出部９は、黒基準補正部２０において黒基準補正された電気信号から、図示しない撮影画面内の画像を８×８画素あるいは１６×１６画素といった所定の小ブロックに分割し、その小ブロック毎にＲ，Ｇ，Ｂ各信号の平均値Ｒav，Ｇav，Ｂavを算出して、下記式（１）により被写体の輝度値Ｙを算出するようになっている。
【００９６】
【数１】
2006319725.tif 000003
【００９７】
そして、算出した被写体の輝度値Ｙに基づいて、図６に示すような撮影画面全体の輝度値のヒストグラム（ｃ）を作成するようになっている。なお、図６に示すヒストグラム（ｃ）における縦軸は「画素数」、横軸は「輝度」となっている。
【００９８】
ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部１０は、黒基準補正部２０において黒基準補正された電気信号から、自動露出制御（ＡＥ）及び自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）を行うためのそれぞれの評価値を検出するようになっている。
【００９９】
照射部１１は、「撮影時照射モード」において、予備撮影時に本照射の１／ｎの光量で予備照射を行うようになっている。また、本撮影時に周囲環境の輝度が不足する場合は、所定の照射タイミング及び照射量により本照射を行うようになっている。
【０１００】
照射制御回路１２は、照射部１１から光を照射させるために電荷を蓄え、タイミング生成部８からのタイミング信号に基づき、照射部１１に光を照射させるようになっている。
【０１０１】
変曲点変更部１３は、「撮影時照射モード」において、照射部１１による予備照射の前に、撮像素子５の出力信号の線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を所定値まで下げるようになっている。これにより、撮像素子５の出力信号のうち対数領域を多くしてダイナミックレンジを極力広く確保することにより、ヒストグラム（ｃ）を作成するための被写体の輝度情報を最大限得ることが可能となる。例えば、図６において、撮像素子５の出力信号の変曲点を所定値まで下げると、グラフ（ａ）に示すように対数領域が多くなり、ダイナミックレンジを広く確保することが可能となる。また、出力信号をすべて対数領域とすることも可能である。
【０１０２】
また、変曲点変更部１３は、予備撮影により得られた画像データから主要被写体の輝度分布を抽出した上で、撮影画像全体における主要被写体の輝度分布の領域を判断するようになっている。本実施形態では、ヒストグラム算出部９において求められた被写体の輝度値のヒストグラム（ｃ）において、撮影画像全体における主要被写体の輝度分布の領域を判断するようになっている。なお、本実施形態では撮影画面内の中心付近の被写体を主要被写体として自動的に決定するようになっているが、ユーザが撮影画面上で指定した主要被写体の輝度分布を推定する構成としてもよい。
【０１０３】
また、変曲点変更部１３は、主要被写体の輝度分布の領域を判断すると、主要被写体の輝度分布がリニアログセンサの出力信号の線形領域及び対数領域の双方にまたがらないように線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を位置させるための変曲点を決定するようになっている。
【０１０４】
ここで、本発明では主要被写体の輝度分布が線形領域及び対数領域の双方にまたがらないように変曲点を位置させればよく、具体的には、主要被写体の輝度分布が高輝度領域を含めて線形領域に収まるように変曲点を位置させるか、主要被写体の輝度分布が低輝度領域を含めて対数領域に収まるように変曲点を位置させる。
【０１０５】
例えば、図６に示す被写体の輝度値のヒストグラム（ｃ）において、主要被写体の輝度分布の領域が斜線部分であると判断した場合は、変曲点αを変曲点βに変更することによって、撮像素子５の出力信号はグラフ（ｂ）に示すようになり、主要被写体の輝度分布は高輝度領域も含めてグラフ（ｂ）の線形領域に収まる。これにより、主要被写体の撮影画像のＳ／Ｎ比及びコントラストを高くすることが可能となる。
【０１０６】
このようにして、主要被写体の輝度分布を線形領域に収めた場合は、主要被写体の撮影画像のＳ／Ｎ比及びコントラストを高くすることが可能となる。一方、主要被写体の輝度分布を対数領域に収めた場合は、主要被写体について広いダイナミックレンジを確保しながら白とびを防止することが可能となる。
【０１０７】
また、変曲点変更部１３は、被写体の輝度分布が最も少なくなる輝度値に対応する位置に変曲点の位置を変更することによって、主要被写体の輝度分布を線形領域内又は対数領域内のいずれかに収めるようになっている。すなわち、図６において、変更後の変曲点βは、ヒストグラム（ｃ）のうち被写体の輝度分布がゼロに近い輝度値における出力信号に対応している。このように、被写体の輝度分布が最も少なくなる位置に変曲点を位置させることによって、線形領域及び対数領域の境界付近における画像情報の誤差が主要被写体の撮影画像に及ぼす影響を最小限にしている。
【０１０８】
なお、主要被写体の輝度分布を線形領域又は対数領域のどちらに位置させるかは、予め撮像装置１において初期設定しておくことも可能であり、また、ユーザが図示しない操作部においていずれかを使用するモードを選択する構成とすることも可能である。
【０１０９】
また、変曲点変更部１３は、撮像素子５の変曲点を決定した変曲点に変更するために、撮像素子５に印加する電圧値ＶＬを算出して設定するようになっている。
【０１１０】
上述したように、本実施形態の撮像素子５は、図２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。
【０１１１】
ここで、撮像素子５の出力信号の特性として、電圧値ＶＬが低いほど線形変換する被写体輝度の割合が多くなる。したがって、変曲点を上げる場合、すなわち主要被写体の輝度分布を線形領域に収める場合は、電圧値ＶＬを減少させればよい。一方、変曲点を下げる場合、すなわち主要被写体の輝度分布を対数領域に収める場合は、電圧値ＶＬを増加させればよい。このようにして、変曲点変更部１３は、撮像素子５の変曲点を決定した変曲点に変更するために画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに与える信号φＶＰＳの電圧値ＶＬを算出するようになっている。
【０１１２】
更に、変曲点変更部１３はＤＡコンバータを備えており、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５の画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに入力することにより、撮像素子５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。
【０１１３】
システム制御部２は、ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部１０が検出したＡＥ評価値に基づいて被写体の輝度値が所定値以下であるか否かを判断するようになっている。その結果、被写体の輝度値が所定値以下である場合は撮影時に照射部１１を使用する「撮影時照射モード」に設定し、また、被写体の輝度値が所定値以上である場合は照射部１１を使用しない「撮影時非照射モード」に設定するようになっている。
【０１１４】
また、システム制御部２は、「撮影時照射モード」において、ＡＥ評価値に基づき本撮影時に必要な絞り値ｆ、シャッタ時間ｔ及び照射部１１による照射量ｃを算出し、また、照射量ｃを予備撮影時に設定する値に補正した照射量ｃ／ｎを算出して、これらの値を設定するようになっている。
【０１１５】
次に、本実施形態の撮像装置１を使用した本発明の撮像方法について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【０１１６】
ユーザが図示しないレリーズスイッチを押下すると（ステップＳ１）、ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部１０は、撮像素子５から入力された電気信号に基づき、ＡＥ（自動露出）のために必要な評価値を検出する（ステップＳ２）。続いて、絞り制御部４はＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部１０が算出したＡＥ評価値に基づいて露光制御を行う。
【０１１７】
次に、システム制御部２はＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部１０が検出したＡＥ評価値に基づいて被写体の輝度値が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。その結果、被写体の輝度値が所定値以下である場合は、撮影時に照射部１１を使用する「撮影時照射モード」に設定する。なお、被写体の輝度値が所定値以上である場合は、照射部１１を使用しない「撮影時非照射モード」に設定し、照射部１１を使用せずに撮影を行った上で（ステップＳ１０）、画像を保存する（ステップＳ９）。
【０１１８】
システム制御部２は、「撮影時照射モード」に設定すると、ＡＥ評価値に基づき本撮影時に必要な絞り値ｆ、シャッタ時間ｔ及び照射部１１による照射量ｃを算出し、また、照射量ｃを予備撮影時に設定する値に補正した照射量ｃ／ｎを算出して、これらの値を設定する（ステップＳ４）。
【０１１９】
更に、システム制御部２は、照射部１１による予備照射の前に、変曲点変更部１３によって撮像素子５の出力信号の線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を所定値まで下げさせる（ステップＳ４）。これにより、撮像素子５の出力信号のうち対数領域を多くしてダイナミックレンジを極力広く確保する。例えば、図６に示すように、撮像素子５の出力信号の変曲点を所定値まで下げて、グラフ（ａ）に示すように対数領域を多くする。また、出力信号をすべて対数領域とすることも可能である。
【０１２０】
次に、予備撮影工程に移行し、照射部１１は予備撮影においてシステム制御部２が設定した照射量ｃ／ｎにより予備照射を行う（ステップＳ５）。すなわち、予備撮影の露光開始後に予備照射し、所定時間経過後に露光を終了する。一方、アンプ１８は撮像素子５において光電変換された電気信号を所定の規定レベルに増幅し、ＡＤコンバータ１９はアナログ信号からデジタル信号に変換した後、黒基準補正部２０が黒基準補正を行う。
【０１２１】
続いて、輝度分布抽出工程に移行し、ヒストグラム算出部９は黒基準補正された電気信号から主要被写体の輝度分布を抽出する。更に、ヒストグラム作成工程に移行すると、ヒストグラム算出部９は図示しない撮影画面内の小ブロック毎に信号レベルを計算して、予備撮影時における撮影画面全体の輝度値のヒストグラム（ｃ）を作成した上で、ヒストグラム（ｃ）における主要被写体の輝度分布の領域を判断する（ステップＳ６）。
【０１２２】
次に、変曲点変更工程に移行し、変曲点変更部１３は、主要被写体の輝度分布の領域を判断すると、主要被写体の輝度分布がリニアログセンサの出力信号の線形領域及び対数領域の双方にまたがらないように、線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を位置させるための変曲点を決定して設定する（ステップＳ７）。
【０１２３】
ここで、本発明では主要被写体の輝度分布が線形領域及び対数領域の双方にまたがらないように変曲点を位置させればよく、具体的には、主要被写体の輝度分布が高輝度領域を含めて線形領域に収まるように変曲点を位置させるか、主要被写体の輝度分布が低輝度領域を含めて対数領域に収まるように変曲点を位置させる。
【０１２４】
例えば、図６に示すように、被写体の輝度値のヒストグラム（ｃ）において、主要被写体の輝度分布が斜線部分であると判断した場合は、変曲点αを変曲点βに変更する。これにより、撮像素子５の出力信号はグラフ（ｂ）に示すようになり、主要被写体の輝度分布は高輝度領域も含めてグラフ（ｂ）の線形領域に収まる。
【０１２５】
また、その際に変曲点変更部１３は、被写体の輝度分布が最も少なくなる輝度値に対応する位置に変曲点の位置を変更することによって、主要被写体の輝度分布を線形領域内又は対数領域内のいずれかに収める。すなわち、図６に示すように、ヒストグラム（ｃ）のうち被写体の輝度分布がゼロに近い輝度値に対応する位置に変更後の変曲点βを位置させる。このようにして、線形領域及び対数領域の境界付近における画像情報の誤差が主要被写体の撮影画像に及ぼす影響を最小限にする。
【０１２６】
なお、主要被写体の輝度分布を線形領域又は対数領域のどちらに位置させるかは、予め撮像装置１において初期設定しておくことも可能であり、また、ユーザが図示しない操作部においていずれかを使用するモードを選択する構成とすることも可能である。
【０１２７】
また、変曲点変更部１３は、撮像素子５の変曲点を決定した変曲点に変更するために、撮像素子５に印加する電圧値ＶＬを算出して設定する。
【０１２８】
なお、この段階で、変曲点の変更のみでは主要被写体の輝度分布が完全に変曲点をまたがないように制御できなかった場合は、絞りや露光時間などの露出条件を補正することによって対応することも可能である。
【０１２９】
次に、照射部１１は、システム制御部２が設定した本撮影時の照射量ｃによる本照射を行うと共に本撮影を行う（ステップＳ８）。すなわち、本撮影の露光開始後に本照射し、所定時間経過後に露光を終了する。すると、撮像素子５の画素Ｇ１１〜Ｇｍｎは変曲点変更部１３が決定した変曲点において線形変換動作と対数変換動作との切り換えを行うことにより、入射光を光電変換する。そして、光電変換によって得られた電気信号を信号処理部６に出力する。
【０１３０】
そして、信号処理部６は、光電変換により得られた電気信号に所定の画像処理を施す。すなわち、アンプ１８が撮像素子５から出力された電気信号を所定の規定レベルに増幅すると、ＡＤコンバータ１９が増幅された電気信号をデジタル信号に変換する。
【０１３１】
次に、黒基準補正部２０が最低輝度値となる黒レベルを基準値に補正する。また、ＡＥ・ＡＷＢ評価値検出部１０が黒基準補正後の電気信号からＡＥ（自動露出）のために必要な評価値を検出してシステム制御部２に送出する。一方、ＡＷＢ制御部２１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の各色成分のゲイン値を調整して白色を正しく表示する。
【０１３２】
また、色補間部２２が各画素について欠落する色成分を補間する色補間処理を行う。そして、色補正部２３が画素ごとの色成分値を補正して各画素の色合いを強調した画像を生成する。また、階調変換部２４が画像の階調の応答特性を撮像装置１のガンマ値に応じた最適のカーブに補正するガンマ補正処理を行うと、色空間変換部２５が色空間をＲＧＢからＹＵＶに変換する。
【０１３３】
そして、記録部７は、信号処理部６から出力された画像データを記録する（ステップＳ９）。
【０１３４】
以上より本実施形態によれば、予備撮影を行って予備照射に対する主要被写体の反射光量を把握することにより、本撮影で本照射した場合の主要被写体の反射光量を予測することが可能となる。これにより、照射部１１を使用して撮影を行う場合でも、主要被写体の輝度分布に応じた変曲点の制御を本撮影前に行うことが可能となる。また、主要被写体の輝度分布が撮像素子５の出力信号の線形領域内又は対数領域内のいずれかに収まるようにすることから、主要被写体の輝度分布が線形領域と対数領域との境界である変曲点をまたぐことはなくなる。したがって、例えば、画像処理を行う段階で対数変換された電気信号を線形化したとしても、画像情報に誤差が生じることはなく、画像信号が両領域を含むことによる変曲点近傍でのノイズを防止することができる。
【０１３５】
また、ヒストグラム（ｃ）により撮影画像全体における主要被写体の輝度分布の領域を把握した上で、変曲点を変更することが可能となる。
【０１３６】
また、撮像素子５の出力信号の対数領域を多くすることにより、予備撮影時にダイナミックレンジを広く確保して、撮像素子５の出力信号が飽和してヒストグラム（ｃ）作成のための画像情報が少なくなるのを最小限にすることができる。
【０１３７】
更に、被写体の輝度分布が最も少なくなる輝度値に対応する位置に撮像素子５の出力信号の線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を位置させることから、線形領域及び対数領域の境界付近における画像情報の誤差が主要被写体の撮影画像に及ぼす影響を最小限にすることができる。
【０１３８】
以上述べたように本発明の撮像装置及び撮像方法によれば、ストロボなどの補助光源を使用して撮影を行う場合でも、変曲点の制御によって画像信号のノイズを防ぎ、主要被写体の画質を向上させることが可能となる。また、主要被写体の輝度分布の把握が容易となる。また、被写体の画像情報を最大限得ることが可能となる。更に、画像情報の誤差の影響をなくして主要被写体の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】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２】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３】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４】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５】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６】本発明の実施形態に係る撮像装置の出力信号及び被写体の輝度値のヒストグラムを示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る撮像方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４０】
１     撮像装置
２     システム制御部
３     レンズユニット
４     制御部
５     撮像素子
６     信号処理部
７     記録部
８     タイミング生成部
９     ヒストグラム算出部
１０   評価値検出部
１１   照射部
１２   照射制御回路
１３   変曲点変更部
１４   電源ライン
１５   垂直走査回路
１６   水平走査回路
１７   補正回路
１８   アンプ
１９   コンバータ
２０   黒基準補正部
２１   制御部
２２   色補間部
２３   色補正部
２４   階調変換部
２５   色空間変換部
【図１】
2006319725.tif 000004
【図２】
2006319725.tif 000005
【図３】
2006319725.tif 000006
【図４】
2006319725.tif 000007
【図５】
2006319725.tif 000008
【図６】
2006319725.tif 000009
【図７】
2006319725.tif 000010