(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記受光面の各画素の前面側に複数色のフィルタからなる色分解フィルタが配置された撮像素子と、
前記複数色のうちの特定色のフィルタが配置された画素からの出力が所定の飽和レベルに達している場合に、当該画素の周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力と、前記特定色のフィルタの感度特性と前記特定色以外のフィルタの感度特性との比率とに基づいて、補正係数を算出する補正係数算出手段と、
前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力と、前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力とを含むＲＧＢデータを、輝度データと色差データとからなるＹＵＶデータに変換する第１の変換手段と、
前記ＹＵＶデータの輝度データに対して前記補正係数を乗算し、当該輝度データを第１のビット数のデータから第２のビット数のデータに拡張する補正処理手段と、
前記第２のビット数のデータに拡張された前記輝度データを、前記第１のビット数のデータに圧縮する階調圧縮手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記圧縮が行われた輝度データと前記色差データとからなるＹＵＶデータをＲＧＢデータに変換する第２の変換手段をさらに備え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】
前記補正係数算出手段は、前記補正係数を乗算した前記輝度データの値が、前記補正係数を乗算する前の値以上となるように、前記補正係数を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記補正処理手段は、前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記飽和レベルに達していない場合は、前記輝度データを、階調値を維持したまま前記第１のビット数のデータから前記第２のビット数のデータに拡張し、
前記階調圧縮手段は、前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記飽和レベルに達している場合の前記輝度データに対する圧縮率よりも、前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記飽和レベルに達していない場合の前記輝度データに対する圧縮率を小さくして圧縮することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記階調圧縮手段は、前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記飽和レベルに達していない場合の前記輝度データに対する圧縮率を、前記輝度データの階調値が圧縮前と圧縮後で略同じ値となる圧縮率とすることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記補正係数算出手段は、前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力が前記飽和レベルに達している場合に、当該画素の周囲の前記特定色以外のフィルタであって同色のフィルタが配置された複数の画素からの出力の平均値と、前記特定色のフィルタの感度特性と前記特定色以外のフィルタとの感度特性との比率とに基づいて、補正係数を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
ダイナミックレンジの拡大率を設定する拡大率設定手段をさらに備え、
前記階調圧縮手段は、前記拡大率設定手段により設定されたダイナミックレンジの拡大率に対応した圧縮率で、前記第２のビット数のデータに拡張された前記輝度データを、前記第１のビット数のデータに圧縮することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記階調圧縮手段は、前記第２のビット数のデータと前記第１のビット数のデータとを対応づけた圧縮変換特性を、複数のダイナミンクレンジの拡大率それぞれに対応付けて複数保持し、前記拡大率設定手段により設定されたダイナミックレンジの拡大率に対応した前記圧縮変換特性に従って、前記第２のビット数のデータに拡張された前記輝度データを、前記第１のビット数のデータに圧縮することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
ダイナミックレンジの拡大率を指定するユーザ操作を受け付けるユーザインタフェースをさらに備え、
前記拡大率設定手段は、前記ユーザインタフェースが受け付けたユーザ操作に従ってダイナミックレンジの拡大率を設定することを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
画像の低輝度から最大輝度間における画素の発生頻度を表したヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段をさらに備え、
前記拡大率設定手段は、前記ヒストグラムに対し最大輝度側から低輝度側に向けて画素の発生頻度を検出したときに、画素の発生頻度が予め定めた規定値以上になる位置を前記ヒストグラムの新たな最大輝度位置とするように、ダイナミックレンジの拡大率を設定することを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
【請求項１１】
画像の低輝度から最大輝度間における画素の発生頻度を表したヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段をさらに備え、
前記拡大率設定手段は、前記ヒストグラムに対し低輝度側から最大輝度側に向けてカウントした画素の発生頻度のカウント値が、全ての輝度領域についてカウントした全カウント値に対して予め定めた割合に達する位置を前記ヒストグラムの新たな最大輝度位置とするように、ダイナミックレンジの拡大率を設定することを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
【請求項１２】
光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記受光面の各画素の前面側に複数色のフィルタからなる色分解フィルタが配置された撮像素子を備えた撮像装置において実行される撮像方法であって、
前記複数色のうちの特定色のフィルタが配置された画素からの出力が所定の飽和レベルに達している場合に、当該画素の周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力と、前記特定色のフィルタの感度特性と前記特定色以外のフィルタの感度特性との比率とに基づいて、補正係数を算出するステップと、
前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力と、前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力とを含むＲＧＢデータを、輝度データと色差データとからなるＹＵＶデータに変換するステップと、
前記ＹＵＶデータの輝度データに対して前記補正係数を乗算し、当該輝度データを第１のビット数のデータから第２のビット数のデータに拡張するステップと、
前記第２のビット数のデータに拡張された前記輝度データを、前記第１のビット数のデータに圧縮するステップと、を含むことを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影画像のダイナミックレンジを拡大することができる撮像装置および撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイナミックレンジを拡大することができる撮像装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の撮像装置は、ＲＧＢ原色フィルタが配置された各画素からの出力のうち、Ｇフィルタが配置された画素の出力が所定の飽和レベル以上に達していると判定した場合に、その周囲の飽和していないＲ、Ｂフィルタが配置された画素からの出力に基づいて、飽和レベル領域以上における画素出力を予測補間することで、ダイナミックレンジの拡大を実現している。
【０００３】
特許文献１に記載の撮像装置によれば、露光量を変えて撮影した複数の画像を合成することでダイナミックレンジが拡大された画像を得る方法に比べ、１回の撮影によってダイナミックレンジの拡大を実現することができるので、被写体が移動物体であっても被写体のぶれなどを生じさせず、黒つぶれや白とびのない高品位な撮影画像を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、入力されるＲＧＢデータのＧ成分のみを補正する構成であるため、補正後のＲＧＢデータにおいて、彩度バランスの崩れが生じる場合があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、彩度バランスの崩れを招くことなく、１回の撮影によるダイナミックレンジの拡大を実現し、高品位な撮影画像を得ることができる撮像装置および撮像方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記受光面の各画素の前面側に複数色のフィルタからなる色分解フィルタが配置された撮像素子と、前記複数色のうちの特定色のフィルタが配置された画素からの出力が所定の飽和レベルに達している場合に、当該画素の周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力と、前記特定色のフィルタの感度特性と前記特定色以外のフィルタの感度特性との比率とに基づいて、補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力と、前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力とを含むＲＧＢデータを、輝度データと色差データとからなるＹＵＶデータに変換する第１の変換手段と、前記ＹＵＶデータの輝度データに対して前記補正係数を乗算し、当該輝度データを第１のビット数のデータから第２のビット数のデータに拡張する補正処理手段と、前記第２のビット数のデータに拡張された前記輝度データを、前記第１のビット数のデータに圧縮する階調圧縮手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る撮像方法は、光学系を通して入射される被写体像を複数の画素を有する受光面に受光して電気信号に変換するとともに、前記受光面の各画素の前面側に複数色のフィルタからなる色分解フィルタが配置された撮像素子を備えた撮像装置において実行される撮像方法であって、前記複数色のうちの特定色のフィルタが配置された画素からの出力が所定の飽和レベルに達している場合に、当該画素の周囲の前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力と、前記特定色のフィルタの感度特性と前記特定色以外のフィルタの感度特性との比率とに基づいて、補正係数を算出するステップと、前記特定色のフィルタが配置された画素からの出力と、前記特定色以外のフィルタが配置された画素からの出力とを含むＲＧＢデータを、輝度データと色差データとからなるＹＵＶデータに変換するステップと、前記ＹＵＶデータの輝度データに対して前記補正係数を乗算し、当該輝度データを第１のビット数のデータから第２のビット数のデータに拡張するステップと、前記第２のビット数のデータに拡張された前記輝度データを、前記第１のビット数のデータに圧縮するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＲＧＢデータをＹＵＶデータに変換して、ＹＵＶデータの輝度データを補正してダイナミックレンジの拡大を図るようにしているので、彩度バランスの崩れを招くことなく、１回の撮影によるダイナミックレンジの拡大を実現し、高品位な撮影画像を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１−１】図１−１は、デジタルカメラの上面図である。
【図１−２】図１−２は、デジタルカメラの正面図である。
【図１−３】図１−３は、デジタルカメラの裏面図である。
【図２】図２は、デジタルカメラの制御系の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、ベイヤ配列の色分解フィルタを説明する図である。
【図４】図４は、色分解フィルタの各色の感度の違いと画素出力との関係を示す図である。
【図５】図５は、メニュースイッチの押圧操作によりＬＣＤモニタに表示される撮影設定画面の一例を示す図である。
【図６】図６は、第２のＣＣＤ信号処理ブロック内部の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図７】図７は、Ｄレンジ拡大処理部の詳細を示すブロック図である。
【図８】図８は、階調圧縮部による輝度（Ｙ）データの圧縮に用いる変換特性の一例を示す図である。
【図９】図９は、単位画素ブロックの他の例を説明する図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態を説明する図であり、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、ＬＣＤモニタに表示される撮影設定画面の画面遷移例を示す図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態を説明する図であり、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態を説明する図であり、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る撮像装置および撮像方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、ここではデジタルスチルカメラ（以下、単に「デジタルカメラ」という。）に本発明を適用した例について説明するが、本発明は、受光面の各画素の前面側に複数色の色分解フィルタが配置された撮像素子を備える撮像装置に対して広く適用することができる。
【００１１】
［第１の実施形態］
（デジタルカメラの構成）
図１は、本実施形態に係るデジタルカメラの外観の一例を示す図であり、図１−１は同デジタルカメラの上面図、図１−２は同デジタルカメラの正面図、図１−３は同デジタルカメラの裏面図である。
【００１２】
本実施形態に係るデジタルカメラは、図１−１に示すように、その上面に、静止画撮影が可能な枚数などを表示するサブ液晶ディスプレイ（以下、液晶ディスプレイを「ＬＣＤ」という。）１と、静止画撮影の際に押圧操作されるレリーズシャッタＳＷ１と、画像を記録する記録（撮影）モードや記録された画像を再生する再生モード、カメラ設定のためのＳＥＴＵＰモードなどの各種モードの切り替えの際に操作されるモードダイアルＳＷ２を有する。
【００１３】
また、本実施形態に係るデジタルカメラは、図１−２に示すように、その正面に、ストロボを発光させるストロボ発光部２と、図示しないリモコン端末からの赤外線信号を受信するリモコン受光部３と、鏡胴ユニット４と、光学ファインダ（正面）５を有する。また、本実施形態に係るデジタルカメラの側面には、後述するメモリカードを挿入するメモリカードスロットルや電池を収容する電池収容部が設けられており、これらメモリカードスロットルや電池収容部は蓋体６により閉塞されている。
【００１４】
また、本実施形態に係るデジタルカメラは、図１−３に示すように、その裏面に、ＡＦ動作時に点灯するＡＦＬＥＤ７と、ストロボ発光時に点灯するストロボＬＥＤ８と、各種設定画面の表示や再生画像の表示および撮影時の電子ファインダとして用いられるＬＣＤモニタ９と、光学ファインダ（裏面）１０と、電源スイッチ１１とを有する。
【００１５】
さらに、本実施形態に係るデジタルカメラの裏面には、広角側ズーム時に操作されるズーム（ＷＩＤＥ）スイッチＳＷ３、望遠側ズーム時に操作されるズーム（ＴＥＬＥ）スイッチＳＷ４、セルフタイマの作動時に操作されるセルフタイマ／削除スイッチＳＷ５、メニュー選択の際に操作されるメニュースイッチＳＷ６、ストロボのモード（自動、強制発光、赤目低減など）を切り替える際に操作されるとともにＬＣＤモニタ９上のカーソルを上移動させる場合等に操作される上／ストロボスイッチＳＷ７、ＬＣＤモニタ９上のカーソルを右移動させる場合等に操作される右スイッチＳＷ８、ＬＣＤモニタ９の表示の切り替え時に操作されるディスプレイスイッチＳＷ９、マクロ撮影を行う際に操作されるとともにＬＣＤモニタ９上のカーソルを下移動させる場合等に操作される下／マクロスイッチＳＷ１０、撮影した画像をＬＣＤモニタ９で確認する際に操作されるとともにＬＣＤモニタ９上のカーソルを左移動させる場合等に操作される左／画像確認スイッチＳＷ１１、選択した事項を確定させる際に操作されるＯＫスイッチＳＷ１２、登録したメニューを選択する際に操作されるクイックアクセススイッチＳＷ１３の各種スイッチが設けられている。
【００１６】
図２は、本実施形態に係るデジタルカメラの制御系の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るデジタルカメラは、上述した鏡胴ユニット４を介して入射した光を光電変換して電気信号として出力するＣＣＤ１０１と、ＣＣＤ１０１から出力されるアナログの電気信号を前処理してデジタル信号として出力するＦ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ１０２と、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２からのデジタル信号を処理してデジタルカメラの各種動作を実行制御するデジタルスチルカメラプロセッサ（以下、単に「プロセッサ」という。）１０４とを備える。
【００１７】
鏡胴ユニット４は、被写体の光学画像を取り込むためのズームレンズ４１ａ及びズームモータ４１ｂからなるズーム光学系４１、フォーカスレンズ４２ａ及びフォーカスモータ４２ｂからなるフォーカス光学系４２、絞り４３ａ及び絞りモータ４３ｂからなる絞りユニット４３、メカシャッタ４４ａ及びメカシャッタモータ４４ｂからなるメカシャッタユニット４４、各モータを駆動するモータドライバ４５を有する。モータドライバ４５は、プロセッサ１０４内の後述するＣＰＵブロック１０４３からの駆動指令によって駆動制御される。
【００１８】
ＣＣＤ１０１は、鏡胴ユニット４を介して入射した光を受光し、その光学画像を光電変換して光学画像に対応した画像データを出力する固体撮像素子である。なお、本実施形態に係るデジタルカメラでは、撮像素子としてＣＣＤ１０１を用いているが、ＣＣＤ１０１の代わりにＣＭＯＳイメージセンサなどの他の撮像素子を用いるようにしてもよい。
【００１９】
Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は、画像ノイズ除去用相関二重サンプリングを行うＣＤＳ１０２１、利得調整を行うＡＧＣ１０２２、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ１０２３、プロセッサ１０４内の後述する第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４１から供給される垂直同期信号（ＶＤ信号）及び水平同期信号（ＨＤ信号）に基づいてＣＣＤ１０１やＣＤＳ１０２１、ＡＧＣ１０２２、Ａ／Ｄ１０２３の駆動タイミング信号を発生するＴＧ（Timing  Generator）１０２４を有する。このＦ／Ｅ−ＩＣ１０２における各部の動作は、プロセッサ１０４内の後述するＣＰＵブロック１０４３によって制御される。
【００２０】
プロセッサ１０４は、第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４１、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２、ＣＰＵブロック１０４３、ローカルＳＲＡＭ１０４４、ＵＳＢブロック１０４５、シリアルブロック１０４６、ＪＰＥＧ・ＣＯＤＥＣブロック１０４７、ＲＥＳＩＺＥブロック１０４８、ＴＶ信号表示ブロック１０４９、メモリカードコントローラブロック１０４１０を有している。プロセッサ１０４における上記各部は、相互にバスラインで接続されている。
【００２１】
第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４１は、画像データのタイミングを制御する上述したＶＤ信号およびＨＤ信号をＴＧ１０２４に供給し、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２から画像データ（ＲＡＷ−ＲＧＢデータ）を取り込む。第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２は、入力されたＲＡＷ−ＲＧＢデータに対して、ダイナミックレンジ拡大処理、ホワイトバランス制御、ガンマ補正（トーン変換）などを行うとともに、ＹＵＶ形式のデータ（ＹＵＶデータ）への変換を行う。なお、ＹＵＶデータは、輝度（Ｙ）データと、色差（Ｕ：輝度データと青色（Ｂ）成分データの差分、Ｖ：輝度データと赤色（Ｒ）成分データの差分）データとで画像を表現するものである。
【００２２】
ＣＰＵブロック１０４３は、本実施形態に係るデジタルカメラの各部の動作制御を司るものである。具体的には、ＣＰＵブロック１０４３は、音声記録回路１１５１による音声記録動作を制御する。音声記録回路１１５１は、マイク１１５３で変換されてマイクアンプ１１５２により増幅された音声信号を、ＣＰＵブロック１０４３からの指令に応じて記録する。また、ＣＰＵブロック１０４３は、音声再生回路１１６１による音声再生動作も制御する。音声再生回路１１６１は、ＣＰＵブロック１０４３からの指令により、適宜のメモリに記録されている音声信号を再生してオーディオアンプ１１６２に入力し、スピーカ１１６３から音声を出力させる。また、ＣＰＵブロック１０４３は、ストロボ回路１１４の動作を制御することによって、ストロボ発光部２から照明光を発光させる。
【００２３】
ＣＰＵブロック１０４３は、プロセッサ１０４の外部に配置されたサブＣＰＵ１０９と接続されている。サブＣＰＵ１０９は、ＬＣＤドライバ１１１を介してサブＬＣＤ１による表示を制御する。また、サブＣＰＵ１０９は、ＡＦＬＥＤ７、ストロボＬＥＤ８、リモコン受光部３、ブザー１１３、前記スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３からなる操作キーユニットに接続されており、操作キーユニットやリモコン受光部３からの出力信号をユーザの操作情報として、ユーザ操作情報に応じてＡＦＬＥＤ７、ストロボＬＥＤ８、ブザー１１３の動作を制御し、また、ユーザ操作情報をプロセッサ１０４内のＣＰＵブロック１０４３に伝達する。
【００２４】
ローカルＳＲＡＭ１０４４は、制御に必要なデータ等を一時的に保存するメモリである。ＵＳＢブロック１０４５は、ＵＳＢコネクタ１２２に接続されたコンピュータ端末などの外部機器との間でＵＳＢ通信を行う。また、シリアルブロック１０４６は、ＲＳ−２３２Ｃコネクタ１２３２に接続されたコンピュータ端末などの外部機器との間で、シリアルドライバ回路１２３１を介してシリアル通信を行う。
【００２５】
ＪＰＥＧ・ＣＯＤＥＣブロック１０４７は、撮影された画像データをＪＰＥＧ形式で圧縮し、またＪＰＥＧ形式で圧縮された記録画像のデータ（ＪＰＥＧデータ）を伸長する処理を行う。また、ＲＥＳＩＺＥブロック１０４８は、画像データのサイズを補間処理によって拡大・縮小する処理を行う。
【００２６】
ＴＶ信号表示ブロック１０４９は、画像データをＬＣＤモニタ９やＴＶなどの外部表示機器に表示させるためのビデオ信号に変換する。ＴＶ信号表示ブロック１０４９にはＬＣＤドライバ１１７が接続されており、ＬＣＤドライバ１１７により駆動されるＬＣＤモニタ９に画像を表示させる。また、ＴＶ信号表示ブロック１０４９にはビデオＡＭＰ１１８が接続されており、ビデオジャック１１９がＴＶなどの外部表示機器に接続されている場合に、この外部表示機器に画像を表示させる。
【００２７】
メモリカードコントローラブロック１０４１０は、メモリカードスロットル１２１に接続され、このメモリカードスロットル１２１に挿入されたメモリカードや汎用のＰＣＭＣＩＡなどの制御を行う。
【００２８】
また、プロセッサ１０４の外部には、ＳＤＲＡＭ１０３、ＲＡＭ１０７、ＲＯＭ１０８、内蔵メモリ１２０が配置されており、これらはプロセッサ１０４とバスラインによって接続されている。
【００２９】
ＳＤＲＡＭ１０３は、プロセッサ１０４で画像処理を施す際に画像データを一時的に保存するメモリである。保存される画像データは、例えば、第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４１によりＦ／Ｅ−ＩＣ１０２から取り込まれたＲＡＷ−ＲＧＢデータや、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２でＹＵＶ形式に変換されたＹＵＶデータ、ＪＰＥＧ・ＣＯＤＥＣブロック１０４７でＪＰＥＧ形式に圧縮されたＪＰＥＧデータなどである。
【００３０】
ＲＯＭ１０８には、ＣＰＵブロック１０４３にて解読可能なコードで記述された制御プログラムや制御のためのパラメータが格納されている。なお、これらのパラメータは内蔵メモリ１２０に格納されていてもよい。デジタルカメラの電源がオン状態になると、プログラムは不図示のメインメモリにロードされ、ＣＰＵブロック１０４３はそのプログラムに従って各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を一時的にＲＡＭ１０７及びプロセッサ１０４内のローカルＳＲＡＭ１０４４に保存する。このＲＯＭ１０８として書き換え可能なフラッシュＲＯＭを用いるようにすれば、制御プログラムや制御のためのパラメータを変更することが可能となり、機能のバージョンアップを容易に行うことが可能となる。
【００３１】
内蔵メモリ１２０は、メモリカードスロットル１２１にメモリカードが挿入されていない場合に、撮影した画像データを記録しておくためのメモリである。また、ＲＡＭ１０７は、ＣＰＵブロック１０４３が制御プログラムを実行する際のワークエリアとして利用されるメモリである。
【００３２】
（デジタルカメラの動作概要）
次に、以上のように構成されるデジタルカメラの動作の概要を説明する。本実施形態に係るデジタルカメラの動作モードには、静止画を撮影して記録するモードである撮影モードや、記録した画像を再生する再生モードがあり、これらの動作モードは、モードダイアルＳＷ２の操作により切り替えられる。
【００３３】
撮影者がモードダイアルＳＷ２を撮影モードに設定して電源スイッチ１１をオンすることで、デジタルカメラは撮影モードで起動する。デジタルカメラが撮影モードで起動すると、ＲＯＭ１０８内の制御プログラムを実行するＣＰＵブロック１０４３からモータドライバ４５に制御信号が出力され、鏡胴ユニット４が撮影可能位置に移動する。また、ＣＣＤ１０１や、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２、プロセッサ１０４等が起動して、デジタルカメラは撮影可能な状態となる。
【００３４】
この状態で、撮影者が鏡胴ユニット４を被写体に向けることにより、被写体像がＣＣＤ１０１の複数の画素を有する受光面上に結像され、電気信号に変換されてＣＣＤ１０１から出力される。ＣＣＤ１０１より出力された電気信号（アナログＲＧＢ画像信号）は、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２のＡ／Ｄ１０２３により１２ビット（１画素出力あたり１２ビットの階調値）のＲＡＷ−ＲＧＢデータに変換される。
【００３５】
このＲＡＷ−ＲＧＢデータは、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４１に取り込まれ、ＳＤＲＡＭ１０３に保存される。そして、ＳＤＲＡＭ１０３から読み出されたＲＡＷ−ＲＧＢデータは、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２にて表示可能な形式であるＹＵＶ形式のＹＵＶデータに変換され、このＹＵＶデータがＳＤＲＡＭ１０３に保存される。
【００３６】
その後、ＳＤＲＡＭ１０３から読み出されたＹＵＶデータは、ＴＶ信号表示ブロック１０４９を介してＬＣＤドライバ１１７に送られ、ＬＣＤモニタ９に画像が表示される。このＬＣＤモニタ９に画像を表示しているモニタリング時においては、第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４１による画素数の間引き処理により、１／３０秒の時間で１フレームを読み出している。ここでいうモニタリングとは、電子ファインダとして機能するＬＣＤモニタ９に画像が表示されているだけで、撮影者によるレリーズシャッタＳＷ１の操作が行われていない状態である。
【００３７】
このＬＣＤモニタ９への画像の表示により、撮影者は被写体像を確認しながら構図などを決めることができる。なお、ＹＵＶデータは、ＴＶ信号表示ブロック１０４９からビデオＡＭＰ１１８にも送られており、ビデオジャック１１９がケーブル等を介してＴＶなどの外部表示機器に接続されている場合には、この外部表示機器に画像を表示させることもできる。
【００３８】
第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４１は、プロセッサ１０４内に取り込まれたＲＡＷ−ＲＧＢデータにより、ＡＦ（自動合焦）評価値、ＡＥ（自動露出）評価値、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）評価値を算出する処理を行っている。
【００３９】
ＡＦ評価値は、例えば高周波成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって算出される。被写体像が合焦状態にあるときは、被写体のエッジ部分がはっきりとしているため、高周波成分が一番高くなる。これを利用して、ＡＦ動作時（合焦検出動作時）には、フォーカス光学系４２のフォーカスレンズ４２ａを光軸方向に移動させながら各位置におけるＡＦ評価値を取得し、高周波成分が一番高くなる点を合焦検出位置として、ＡＦ動作が実行される。
【００４０】
ＡＥ評価値とＡＷＢ評価値は、ＲＡＷ−ＲＧＢデータにおけるＲＧＢ値（画素出力）のそれぞれの積分値から算出される。例えば、ＣＣＤ１０１の全画素に対応した画面を２５６エリアに等分割（水平１６分割、垂直１６分割）し、それぞれのエリアのＲＧＢ積算を算出する。そして、ＲＯＭ１０８内の制御プログラムを実行するＣＰＵブロック１０４３が、算出されたＲＧＢ積算値を読み出し、ＡＥ処理では、画面のそれぞれのエリアの輝度を算出して、輝度分布から適正な露光量を決定する。そして、決定した露光量に基づいて、露光条件（ＣＣＤ１０１の電子シャッタ回数、絞り４３ａの絞り値等）を設定する。また、ＡＷＢ処理では、ＲＧＢの分布から被写体の光源の色に合わせた制御値を決定する。このＡＷＢ処理により、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２でＲＡＷ−ＲＧＢデータをＹＵＶデータに変換するときのホワイトバランスをあわせている。なお、上記のＡＥ処理とＡＷＢ処理は、モニタリング時には連続的に実行されている。
【００４１】
モニタリング動作時にレリーズシャッタＳＷ１が押圧（半押しから全押し）操作されると、静止画撮影動作が開始され、合焦位置検出動作であるＡＦ動作と静止画記録処理が行われる。すなわち、ＲＯＭ１０８内の制御プログラムを実行しているＣＰＵブロック１０４３からモータドライバ４５への駆動指令により、フォーカスレンズ４２ａが合焦位置へと移動する。そして、被写体像に焦点が合った状態でＡＥ処理が行われ、露光開始時点で、ＣＰＵブロック１０４３からモータドライバ４５への駆動指令により、メカシャッタ４４ａが閉じられる。そして、ＣＣＤ１０１から静止画用のアナログＲＧＢ画像信号が出力され、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２のＡ／Ｄ１０２３によりＲＡＷ−ＲＧＢデータに変換される。
【００４２】
このＲＡＷ−ＲＧＢデータは、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４１により取り込まれ、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２でＹＵＶデータに変換されてＳＤＲＡＭ１０３に保存される。そして、このＹＵＶデータは、ＳＤＲＡＭ１０３から読み出されて、ＲＥＳＩＺＥブロック１０４８で記録画素数に対応するサイズに変換され、ＪＰＥＧ・ＣＯＤＥＣブロック１０４７でＪＰＥＧデータに圧縮される。圧縮されたＪＰＥＧデータは、ＳＤＲＡＭ１０３に書き戻された後、メモリカードコントローラブロック１０４１０を介して、メモリカードスロットル１２１に装着されたメモリカード等のメディアに保存される。
【００４３】
（ダイナミックレンジ拡大処理）
本実施形態に係るデジタルカメラの第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２は、ダイナミックレンジを拡大するためのダイナミックレンジ拡大処理機能を有している。
【００４４】
デジタルカメラのＣＣＤ１０１を構成する各画素上には、図３に示すようにＲＧＢ各色のフィルタが並んだベイヤ配列の色分解フィルタが配置されている。このベイヤ配列の色分解フィルタは、太陽光のように広い波長帯域を持つ光に対して、ＲＧＢそれぞれのフィルタの輝度に対する感度が異なっている。ここでは、Ｇ（グリーン）フィルタが、Ｒ（レッド）フィルタ、Ｂ（ブルー）フィルタの２倍程度の感度を有する色分解フィルタを用いているものとして説明する。
【００４５】
図４は、色分解フィルタの各色の感度の違いと画素出力との関係を示す図である。図中のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは、それぞれ、太陽光のように広い波長帯域を持つ光が色分解フィルタに入射したときのＲＧＢごとの画素出力を示しており、ａからｅへと順に入射光量が大きくなっている。なお、図中のＴは画素出力の飽和レベルであり、ｆはＧフィルタの感度特性、ｇはＲフィルタおよびＢフィルタの感度特性である。
【００４６】
この図４から分かるように、太陽光のように広い波長帯域を持つ光が色分解フィルタに入射したときに、Ｒフィルタが配置された画素（以下、「Ｒ画素」という。）や、Ｂフィルタが配置された画素（以下、「Ｂ画素」という。）の画素出力よりも、Ｇフィルタが配置された画素（以下、「Ｇ画素」という。）の画素出力の方が先に飽和レベルＴに達することになる（図４のｃの斜線部分）。ここで、感度の高いＧ画素の画素出力が飽和レベルＴに達するまでの範囲（図４のａ，ｂ，ｃ）に合わせてダイナミックレンジを設定すると、Ｒ画素出力やＢ画素出力は飽和レベルＴの１／２程度に制限されることになる。
【００４７】
そこで、本実施形態に係るデジタルカメラでは、感度の高いＧ画素の画素出力が飽和レベルＴを超えていても、その周囲のＲ画素やＢ画素の画素出力と、Ｇフィルタの感度特性とＲフィルタやＢフィルタの感度特性との比率とに基づいて補正係数を算出し、この補正係数を、ＲＡＷ−ＲＧＢデータから変換したＹＵＶデータの輝度（Ｙ）データに乗算して、実質的にＧ画素の画素出力の飽和レベルＴを超えた部分が予測補間されたかたちのデータとすることで、ダイナミックレンジの拡大を実現するようにした。図４中のｈ，ｉが、Ｇ画素の画素出力の飽和レベルＴを超えた部分の予測補間された階調値に相当する。
【００４８】
以下、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２により実行されるダイナミックレンジ拡大処理の詳細について説明する。本実施形態に係るデジタルカメラでは、撮影者がメニュースイッチＳＷ６を押圧操作することにより、例えば図５に示すような撮影設定画面がＬＣＤモニタ９に表示される。そして、この表示画面から「ダイナミックレンジ２倍」の項目を選択することにより、ＣＰＵブロック１０４３から第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２へ制御信号が出力され、ダイナミックレンジを２倍に拡大する処理動作が実行される。
【００４９】
例えば、被写体の背景の一部に極端に明るい部分がある場合などに、撮影者の判断によりメニュースイッチＳＷ６を押圧操作して「ダイナミックレンジ２倍」の項目を選択することにより、ダイナミックレンジの拡大処理が行われる。なお、本実施形態では、上述したように、ＧフィルタがＲフィルタやＢフィルタの２倍程度の感度を有していることを前提としているため、極端に赤い光源下や青い光源下では、Ｇ画素の画素出力よりもＲ画素やＢ画素の画素出力の方が先に飽和してしまう場合がある。このような状況下でダイナミックレンジ拡大処理を行うと正確な階調および色再現が得られないので、このような場合には撮影者の判断により、「ダイナミックレンジ２倍」の項目を選択しないようにする。
【００５０】
図６は、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２内部の機能構成を示す機能ブロック図である。第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２は、図６に示すように、ダイナミックレンジ拡大処理部（以下、「Ｄレンジ拡大処理部」という）５１と、ホワイトバランス制御部５２と、同時化部５３と、トーンカーブ変換部５４と、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部５５と、画像サイズコンバータ部５６と、輝度ヒストグラム生成部５７と、エッジエンハンス部５８とを備えている。
【００５１】
Ｄレンジ拡大処理部５１は、ＲＡＷ−ＲＧＢデータを入力してダイナミックレンジの拡大処理を実行し、処理したＲＧＢデータをホワイトバランス制御部５２に出力する。なお、このＤレンジ拡大処理部５１の詳細については後述する。
【００５２】
ホワイトバランス制御部５２は、入力されるＲＧＢデータのＲＧＢ値を増幅する。この際、ＣＰＵブロック１０４３は、第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４１で算出されたＡＷＢ評価値に基づいてホワイトバランスを合わせるための補正値を算出し、算出した補正値をホワイトバランス制御部５２に出力する。ホワイトバランス制御部５２は、入力される補正値に基づいてホワイトバランスを合わせる。
【００５３】
同時化部５３は、１画素に１色のデータしか持っていないＲＧＢデータに対して補間演算処理を行い、１画素に対してＲＧＢの全てのデータを生成する。
【００５４】
トーンカーブ変換部５４は、１画素あたり１２ビットのＲＧＢデータを８ビットのＲＧＢデータに変換するγ変換を行って、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部５５に出力する。
【００５５】
ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部５５は、入力されるＲＧＢデータ（８ビット）をマトリックス演算によりＹＵＶデータに変換し、画像サイズコンバータ部５６に出力する。
【００５６】
画像サイズコンバータ部５６は、入力されるＹＵＶデータ（８ビット）に対して所望の画像サイズに縮小または拡大を行い、輝度ヒストグラム生成部５７およびエッジエンハンス部５８に出力する。
【００５７】
輝度ヒストグラム生成部５７は、入力されるＹＵＶデータにより輝度ヒストグラムを生成する。
【００５８】
エッジエンハンス部５８は、入力されるＹＵＶデータに対して画像に合わせたエッジ強調等の処理を行い、処理後のＹＵＶデータをＳＤＲＡＭ１０に保存する。
【００５９】
図７は、Ｄレンジ拡大処理部５１の詳細を示すブロック図である。Ｄレンジ拡大処理部５１は、図７に示すように、補正係数算出部６１（特許請求の範囲に記載の「補正係数算出手段」に相当）と、ＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部６２（特許請求の範囲に記載の「第１の変換手段」に相当）と、補正処理部６３（特許請求の範囲に記載の「補正処理手段」に相当）と、階調圧縮部６４（特許請求の範囲に記載の「階調圧縮手段」に相当）と、ＹＵＶ−ＲＧＢ変換部６５（特許請求の範囲に記載の「第２の変換手段」に相当）とを備える。
【００６０】
上記のＲＡＷ−ＲＧＢデータは、補正係数算出部６１とＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部６２とに入力される。
【００６１】
補正係数算出部６１は、入力されるＲＡＷ−ＲＧＢデータからＲ画素の画素出力、Ｇ画素の画素出力、Ｂ画素の画素出力をそれぞれ検出するとともに、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達しているかを判定する。このとき、補正係数算出部６１は、例えば図３中の太線Ａで示す２×２画素（２つのＧ画素と、１つずつのＲ画素およびＢ画素）の集合を処理単位（以下、この処理単位とする画素の集合を「単位画素ブロック」という。）として、この単位画素ブロックに含まれるＧ画素の画素出力が飽和レベルＴに達しているか否かを判定する。そして、補正係数算出部６１は、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達している場合に、その単位画素ブロックに含まれるＲ画素やＢ画素の画素出力と、Ｇフィルタの感度特性とＲフィルタやＢフィルタの感度特性との比率とに基づいて、後述する補正係数を算出する。なお、補正係数算出部６１は、単位画素ブロックに含まれるＧ画素の画素出力が飽和レベルＴに達していない場合は、補正係数を“１”とする。
【００６２】
ＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部６２は、上記の単位画素ブロックごとに、入力されるＲＡＷ−ＲＧＢデータを、輝度（Ｙ）データと色差（Ｕ，Ｖ）データとからなるＹＵＶデータに変換する。第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２では、上述したＲＧＢ−ＹＵＶ変換部５５においてＹＵＶデータへの変換が行われるが、その前段のＤレンジ拡大処理部５１において、ＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部６２により、単位画素ブロックごとにＲＡＷ−ＲＧＢデータからＹＵＶデータへの変換が行われる。ＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部６２により変換されたＹＵＶデータは、輝度（Ｙ）データと色差（Ｕ，Ｖ）データとに分離される。そして、輝度（Ｙ）データは補正処理部６３に入力され、色差（Ｕ，Ｖ）データはＹＵＶ−ＲＧＢ変換部６５に入力される。
【００６３】
補正処理部６３は、ＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部６２から入力された輝度（Ｙ）データに対して、補正係数算出部６１で算出された補正係数を乗算することによって、輝度（Ｙ）データを補正する。このとき、補正後の輝度（Ｙ）データは１２ビット（最大値４０９５）を超えたデータになるため、補正処理部６３は、この輝度（Ｙ）データを１２ビットのデータから１４ビットのデータに拡張する。つまり、補正処理部６３は、輝度（Ｙ）データを、最大値が８１９０となる１４ビットのデータとして扱う。この１４ビットのデータに拡張された補正後の輝度（Ｙ）データは、階調圧縮部６４に入力される。
【００６４】
なお、補正処理部６３は、単位画素ブロックに含まれるＧ画素の画素出力が飽和レベルＴに達しておらず、補正係数算出部６１が算出した補正係数が“１”の場合は、輝度（Ｙ）データの階調値を維持したまま、その輝度（Ｙ）データを１４ビットのデータとして扱う。
【００６５】
階調圧縮部６４は、１４ビットのデータに拡張された輝度（Ｙ）データ（最大値８１９０）を、後述するビット圧縮変換特性に従って、１２ビットのデータ（最大値４０９５）に圧縮する。この階調圧縮部６４により１２ビットのデータに圧縮された補正後の輝度（Ｙ）データは、ＹＵＶ−ＲＧＢ変換部６５に入力される。
【００６６】
ＹＵＶ−ＲＧＢ変換部６５は、階調圧縮部６４から入力された輝度（Ｙ）データと、ＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部６２から入力された色差（Ｕ，Ｖ）データとからなるＹＵＶデータを、ＲＧＢデータに変換する。このとき、変換元のＹＵＶデータにおける色差（Ｕ，Ｖ）データは、補正処理部６３や階調圧縮部６４をバイパスしてＹＵＶ−ＲＧＢ変換部６５に入力されるため、元の階調値が維持されている。したがって、変換後のＲＧＢデータは、輝度（Ｙ）データにおいて支配的なＧ成分の輝度値が主に補正され、かつ、Ｄレンジ拡大処理部５１に入力されたＲＡＷ−ＲＧＢデータに対してＲＧＢの各色の彩度バランスが保たれたデータとなる。つまり、上記の構成によって、彩度バランスの崩れを招くことなくダイナミックレンジの拡大を実現することができる。
【００６７】
（補正係数の算出）
ここで、補正係数算出部６１による補正係数の算出の具体例について説明する。補正係数算出部６１は、例えば下記式（１）を用いて補正係数Ｋを算出する。
Ｋ＝｛ｌ×ｆ（Ｒｏ）＋ｍ×ｆ（Ｇｏ）＋ｎ×ｆ（Ｂｏ）｝／３  ・・・（１）
この式（１）において、ｌ、ｍ、ｎはＲＧＢの各フィルタの感度特性の比率から設定される係数であり、ｆ（Ｒｏ）、ｆ（Ｇｏ）、ｆ（Ｂｏ）は、下記の式（２）〜（４）で設定される係数である。
【数１】
0005803233.tif 000002
この式（２）〜（４）において、ＲｏはＲ画素の画素出力、ＴＲはＲ画素の画素出力に対して設定される飽和判定レベルであり、ＧｏはＧ画素の画素出力、ＴＧはＧ画素の画素出力に対して設定される飽和判定レベルであり、ＢｏはＢ画素の画素出力、ＴＢはＢ画素の画素出力に対して設定される飽和判定レベルである。
【００６８】
上記式（２）〜（４）における飽和判定レベルＴＲ、ＴＧ、ＴＢは、ＲＧＢの各フィルタの感度特性に応じて設定される。本実施形態においては、上述したように、Ｇフィルタの感度が、ＲフィルタおよびＢフィルタの感度の２倍程度であることを前提としているため、Ｇ画素の画素出力が上述した飽和レベルＴに達した値を飽和判定レベルＴＧとし、飽和判定レベルＴＲ、ＴＢは、ＴＧの１／２の値に設定した。この場合、上記式（１）における係数ｌ、ｎをそれぞれ３／２、ｍを０とすることで、Ｇ画素の画素出力を予測補間する補正係数Ｋが算出される。そして、この補正係数Ｋを、ＹＵＶデータにおいてＧ成分が支配的となる成分である輝度（Ｙ）データに乗算することで、彩度バランスを崩すことなく実質的にＧ画素の画素出力を補間して、ダイナミックレンジの拡大を実現することができる。
【００６９】
なお、上記式（２）〜（４）において、ＲＧＢの各画素出力が所定の飽和判定レベル（ＴＲ、ＴＧ、ＴＢ）以下の場合はｆ（Ｒｏ）、ｆ（Ｇｏ）、ｆ（Ｂｏ）が“１”となるようにしているが、これは、補正係数を乗算することで輝度（Ｙ）データの値が元の値よりも小さくならないように、つまり、補正係数を乗算した輝度（Ｙ）データの値が、補正係数を乗算する前の値以上となるようにするためである。
【００７０】
すなわち、単位画素ブロック内にあるＧ画素の画素出力が飽和レベルＴに達しているときでも、その周囲のＲ画素やＢ画素の画素出力が、Ｇ画素の画素出力に対して極端に小さい場合がある。この場合に、ＲＧＢの各画素出力が所定の飽和判定レベル（ＴＲ、ＴＧ、ＴＢ）よりも小さいときにｆ（Ｒｏ）、ｆ（Ｇｏ）、ｆ（Ｂｏ）が“１”にならないと、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達しているにも関わらず、補正係数を乗算した輝度（Ｙ）データの値を元の値よりも小さくしてしまう不具合が生じる。そこで、上記式（２）〜（４）のように、ＲＧＢの各画素出力が所定の飽和判定レベル（ＴＲ、ＴＧ、ＴＢ）よりも小さいときにはｆ（Ｒｏ）、ｆ（Ｇｏ）、ｆ（Ｂｏ）が“１”になるようにして、ダイナミックレンジ拡大処理を適切に行えるようにしている。
【００７１】
（階調圧縮の変換特性）
次に、階調圧縮部６４による輝度（Ｙ）データの圧縮に用いる変換特性について説明する。階調圧縮部６４は、例えば、図８（ａ）に示すようなビット圧縮変換特性（３箇所の節点を指定し、それらの間を直線で近似する４区間の折れ線近似特性）によって、１４ビットに拡張された輝度（Ｙ）データを１２ビットに圧縮する。なお、図８（ａ）において、ａは１２ビットの範囲であり、ｂは最大値８１９０のデータを１／２倍する単純な線形変換特性（一点鎖線部分）である。
【００７２】
本実施形態では、階調圧縮部６４が図８（ａ）の実線で示すような３つの節点を有する圧縮変換特性を用いて１４ビットのデータを１２ビットのデータに圧縮することで、単純な節点のない線形変換特性（図８（ａ）のｂ）を用いた場合には得られない以下のような効果が得られる。
【００７３】
すなわち、図８（ａ）のｂのような線形変換特性を用いた場合、図８（ａ）のａで示す１２ビットの範囲においても、１４ビットデータで表される階調値を１／２にして１２ビットデータに圧縮することになる。ここで、１４ビットデータが１２ビットで表される階調値を持つのは、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達しておらず、１２ビットの輝度（Ｙ）データを、その階調値を維持したまま１４ビットデータとして扱った場合である。つまり、図８（ａ）のａで示す１２ビットの範囲の階調値を１／２にして１２ビットデータに圧縮することは、低輝度・中輝度レベルでの階調性の悪化につながり、画像の階調感を損なう要因となる。
【００７４】
これに対して、図８（ａ）の実線で示すような圧縮変換特性を用いて１４ビットデータを１２ビットデータに圧縮するようにすれば、輝度（Ｙ）データの階調値の連続性を保ちながら、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達している場合の１４ビットの輝度（Ｙ）データを適切に１２ビットデータに圧縮し、且つ、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達していない場合の１４ビットの輝度（Ｙ）データを、元の１２ビットデータにできるだけ復元することが可能となる。その結果、低輝度・中輝度レベルでの階調性を維持しながら、１４ビットデータから１２ビットデータへの圧縮を適切に実施することが可能となる。
【００７５】
すなわち、図８（ａ）の実線で示すような圧縮変換特性は、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達している場合の輝度（Ｙ）データに対する圧縮率よりも、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達していない場合の輝度（Ｙ）データに対する圧縮率を小さくし、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達していない場合の輝度（Ｙ）データに対する圧縮率を、輝度（Ｙ）データの階調値が圧縮前と圧縮後でほぼ変わらないようにする変換特性である。このような圧縮変換特性を用いて１４ビットデータを１２ビットデータに圧縮することで、低輝度・中輝度レベルでの階調性を維持しながら、１４ビットデータから１２ビットデータへの圧縮を適切に実施することができる。
【００７６】
なお、図８（ａ）の実線で示す圧縮変換特性は、３つの節点を指定し、それらの間を直線で近似する４区間の折れ線近似特性であるが、この区間数は特に限定されるものではない。また、階調圧縮部６４による輝度（Ｙ）データの圧縮に用いる圧縮変換特性は、図８（ａ）のような折れ線近似特性に限らず、図８（ｂ）に示すような、複数の節点を有していない曲線による変換特性としてもよい。すなわち、図８（ａ）の４区間を有する変換特性に対して、区間数を８１９２にしたものがこの曲線による圧縮変換特性となる。なお、図８（ｂ）において、ａは１２ビットの範囲である。
【００７７】
また、上記のような圧縮変換特性を用いて１４ビットデータを１２ビットデータに圧縮する場合、入力１４ビットデータの０〜８１９２に対して、１２ビットに圧縮した後の数値データを持ったルックアップテーブルを設けておくことにより、処理を簡便且つ適切に実施することができる。
【００７８】
（実施形態の効果）
以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態に係るデジタルカメラでは、Ｄレンジ拡大処理部５１の補正係数算出部６１が、単位画素ブロックに含まれるＧ画素の画素出力が飽和レベルＴに達している場合に、その単位画素ブロックに含まれるＲ画素やＢ画素の画素出力と、Ｇフィルタの感度特性とＲフィルタやＢフィルタの感度特性との比率とに基づいて補正係数を算出する。また、ＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部６２が、入力されるＲＡＷ−ＲＧＢデータをＹＵＶデータに変換する。そして、補正処理部６３が、ＹＵＶデータの輝度（Ｙ）データに対してのみ補正係数算出部６１で算出された補正係数を乗算し、階調圧縮部６４が、１４ビットデータに拡張された輝度（Ｙ）データを１２ビットデータに圧縮している。したがって、本実施形態に係るデジタルカメラによれば、彩度バランスの崩れを招くことなくダイナミックレンジの拡大を実現することができ、撮影画像内の背景等に高輝度部分がある場合でも、白とびの発生を防止して良好な階調性を得ることが可能となる。
【００７９】
また、本実施形態に係るデジタルカメラでは、Ｄレンジ拡大処理部５１に、輝度（Ｙ）データのみを補正したＹＵＶデータをＲＧＢデータに変換するＹＵＶ−ＲＧＢ変換部６５が設けられているので、Ｄレンジ拡大処理部５１以降のホワイトバランス制御部５２や同時化部５３、トーン変換部５４での処理を従来と同様に実施することができ、汎用性が高い。
【００８０】
また、本実施形態に係るデジタルカメラでは、Ｄレンジ拡大処理部５１の補正係数算出部６１が、補正係数を乗算した輝度（Ｙ）データの値が補正係数を乗算する前の値以上となるような補正係数を算出するので、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達しているにも関わらず、補正係数を乗算した輝度（Ｙ）データの値を元の値よりも小さくしてしまうといった不具合を有効に回避して、ダイナミックレンジ拡大処理を適切に行うことができる。
【００８１】
また、本実施形態に係るデジタルカメラでは、Ｄレンジ拡大処理部５１の階調圧縮部６４が、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達している場合の輝度（Ｙ）データに対する圧縮率よりも、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達していない場合の輝度（Ｙ）データに対する圧縮率を小さくし、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴに達していない場合の輝度（Ｙ）データに対する圧縮率を、輝度（Ｙ）データの階調値が圧縮前と圧縮後で略同じ値となる圧縮率としているので、低輝度・中輝度レベルでの階調性を維持しながら、１４ビットデータから１２ビットデータへの圧縮を適切に実施することができる。
【００８２】
（変形例）
なお、上記の説明では、図３中の太線Ａで示した２×２画素の集合を、処理単位となる単位画素ブロックとしたが、より多くの画素の集合を、処理単位となる単位画素ブロックとしてもよい。例えば、図９中の太線Ｂ内の５画素（１つのＧ画素と、２つずつのＲ画素（Ｒ１、Ｒ２）およびＢ画素）の集合を単位画素ブロックとすることが考えられる。この場合、補正係数算出部６１は、単位画素ブロック内のＧ画素の画素出力が飽和レベルＴに達している場合に、その単位画素ブロックに含まれる２つのＲ画素（Ｒ１、Ｒ２）の画素出力の平均値と、２つのＢ画素（Ｂ１、Ｂ２）の画素出力の平均値とを求め、求めた平均値をそれぞれＲ画素の画素出力、Ｂ画素の画素出力として用いて、上述した補正係数を算出する。
【００８３】
すなわち、補正係数算出部６１は、例えば下記式（５）を用いて補正係数Ｋを算出する。
Ｋ＝｛ｌ×ｆ（Ｒａ）＋ｍ×ｆ（Ｇａ）＋ｎ×ｆ（Ｂａ）｝／３  ・・・（５）
この式（５）において、ｌ、ｍ、ｎはＲＧＢの各フィルタの感度特性の比率から設定される係数であり、ｆ（Ｒａ）、ｆ（Ｇａ）、ｆ（Ｂａ）は、下記の式（６）〜（８）で設定される係数である。
【数２】
0005803233.tif 000003
この式（６）〜（８）において、Ｒａは単位画素ブロック内のＲ画素の画素出力の平均値、Ｒ画素の画素出力に対して設定される飽和判定レベルであり、Ｇａは単位画素ブロック内のＧ画素の画素出力、ＴＧはＧ画素の画素出力に対して設定される飽和判定レベルであり、Ｂａは単位画素ブロック内のＢ画素の画素出力の平均値、ＴＢはＢ画素の画素出力に対して設定される飽和判定レベルである。
【００８４】
なお、上記の説明と同様に、Ｇフィルタの感度が、ＲフィルタおよびＢフィルタの感度の２倍程度である場合、ＴＧは、Ｇ画素の画素出力が上述した飽和レベルＴに達した値とし、飽和判定レベルＴＲ、ＴＢは、ＴＧの１／２の値に設定すればよい。また、この場合、係数ｌ、ｎはそれぞれ３／２、ｍは０となる。これにより、単位画素ブロックを広い領域とした場合にも、上記の説明と同様に、Ｇ画素の画素出力を予測補間する補正係数Ｋを算出することができる。
【００８５】
このように、処理単位となる単位画素ブロックを広い領域とすることで、単位画素ブロック内のＧ画素以外のＲ画素やＢ画素が持っている感度差による影響を緩和することができ、より正確なダイナミックレンジ拡大処理を実現することができる。
【００８６】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係るデジタルカメラについて説明する。本実施形態は、ダイナミックレンジの拡大率をユーザ操作に応じて変更できるようにしたものである。なお、デジタルカメラの基本構成およびダイナミックレンジ拡大処理の基本動作は第１の実施形態と同様であるため、以下、第１の実施形態と同様の部分については重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的な部分についてのみ説明する。
【００８７】
図１０（ａ）は、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴを超えたある撮影画像に対して、ダイナミックレンジを２倍にする上述したダイナミックレンジ拡大処理を実施した場合に、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムの一例を示す図である。また、図１０（ｂ）は、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴを超えた撮影画像に対して、上述したダイナミックレンジ拡大処理を行わなかった場合に、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムの一例を示す図である。 なお、図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、横軸は輝度（０〜２５５の２５６階調（８ビット））を表し、縦軸は画素の発生頻度（０〜１（＝１００％））を表している。
【００８８】
図１０（ｂ）に示すヒストグラムから分かるように、ダイナミックレンジ拡大処理を行わなかった場合には、最大輝度部分（２５５）付近に画素の発生があり、白飛びが発生している。これに対し、ダイナミックレンジ拡大処理を行った場合には、図１０（ａ）に示すヒストグラムの例から分かるように、最大輝度部分（２５５）付近では白飛びがほとんど発生していない。このように、ダイナミックレンジ拡大処理を実施することで、最大輝度部分における白飛びの発生が抑制される。
【００８９】
しかしながら、図１０（ａ）に示すヒストグラムでは、最大輝度部分（２５５）付近に画素が殆どない領域が存在している。これは、この最大輝度部分付近にはもともと画像データが存在しないのに、ダイナミックレンジを必要以上に広く拡大してしまったことによるものであり、ＲＧＢの８ビットで表現可能な全階調（０〜２５５の２５６階調）を有効に利用できていないことを意味する。そこで、本実施形態では、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴを超えている撮影画像に対して、ＲＧＢの８ビットで表現可能な全階調の範囲を有効に利用することができるように、ダイナミックレンジの拡大率を、例えば、上述した２倍以外に１．６倍と１．３倍に変更できるようにしている。
【００９０】
本実施形態では、ユーザ操作に従って、プロセッサ１０４内のＣＰＵブロック１０４３がダイナミックレンジの拡大率を設定する。このため、本実施形態に係るデジタルカメラは、ダイナミックレンジの拡大率を指定するユーザ操作を受け付けるユーザインタフェースを備える。
【００９１】
具体的には、本実施形態に係るデジタルカメラでは、撮影者がメニュースイッチＳＷ６を押圧操作することにより、例えば図１１（ａ）に示すような撮影設定画面がＬＣＤモニタ９に表示される。この図１１（ａ）に示す撮影設定画面では、ダイナミックレンジの拡大率を２倍に設定できる。ダイナミックレンジの拡大率を２倍に設定する場合、ユーザは、下／マクロスイッチＳＷ１０の操作と右スイッチＳＷ８の操作によりこの撮影設定画面から「ダイナミックレンジ２倍」の項目を選択し、ＯＫスイッチＳＷ１２を押圧操作して「ダイナミックレンジ２倍」をＯＮにする。これにより、ＣＰＵブロック１０４３（特許請求の範囲に記載の「拡大率設定手段」に相当）がダイナミックレンジの拡大率を２倍に設定し、ＣＰＵブロック１０４３から第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２へ制御信号が出力され、ダイナミックレンジを２倍に拡大する処理動作が実行される。
【００９２】
また、ダイナミックレンジの拡大率を２倍以外の他の倍率に設定したい場合、ユーザは、図１１（ａ）に示す撮影設定画面がＬＣＤモニタ９に表示されている状態で、例えば、左／画像確認スイッチＳＷ１１を操作する。これにより、ＬＣＤモニタ９に表示される撮影設定画面が図１１（ａ）の画面から図１１（ｂ）の画面に遷移する。この図１１（ｂ）に示す撮影設定画面では、ダイナミックレンジの拡大率を１．６倍に設定できる。ダイナミックレンジの拡大率を１．６倍に設定する場合、ユーザは、下／マクロスイッチＳＷ１０の操作と右スイッチＳＷ８の操作によりこの撮影設定画面から「ダイナミックレンジ１．６倍」の項目を選択し、ＯＫスイッチＳＷ１２を押圧操作して「ダイナミックレンジ１．６倍」をＯＮにする。これにより、ＣＰＵブロック１０４３がダイナミックレンジの拡大率を１．６倍に設定し、ＣＰＵブロック１０４３から第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２へ制御信号が出力され、ダイナミックレンジを１．６倍に拡大する処理動作が実行される。
【００９３】
また、ダイナミックレンジの拡大率を１．３倍に設定したい場合、ユーザは、図１１（ｂ）に示す撮影設定画面がＬＣＤモニタ９に表示されている状態で、例えば、左／画像確認スイッチＳＷ１１を操作する。これにより、ＬＣＤモニタ９に表示される撮影設定画面が図１１（ｂ）の画面から図１１（ｃ）の画面に遷移する。この図１１（ｃ）に示す撮影設定画面では、ダイナミックレンジの拡大率を１．３倍に設定できる。ダイナミックレンジの拡大率を１．３倍に設定する場合、ユーザは、下／マクロスイッチＳＷ１０の操作と右スイッチＳＷ８の操作によりこの撮影設定画面から「ダイナミックレンジ１．３倍」の項目を選択し、ＯＫスイッチＳＷ１２を押圧操作して「ダイナミックレンジ１．３倍」をＯＮにする。これにより、ＣＰＵブロック１０４３がダイナミックレンジの拡大率を１．３倍に設定し、ＣＰＵブロック１０４３から第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２へ制御信号が出力され、ダイナミックレンジを１．３倍に拡大する処理動作が実行される。
【００９４】
本実施形態に係るデジタルカメラでは、以上のように、ユーザ操作に応じてダイナミックレンジの拡大率を２倍、１．６倍、１．３倍と３段階で切り替えて設定できるようにしている。ただし、このような３段階の切り替えはあくまで一例であり、２段階の切り替え
であってもよいし、４段階以上の多段階の切り替えであってもよい。
【００９５】
ユーザは、例えば、撮影したい被写体の背景の一部に極端に明るい部分がある場合などには、ダイナミックレンジの拡大率を低めに設定する操作を行う。また、ユーザは、図１０（ａ）に示したような輝度ヒストグラム生成部５７が生成するヒストグラムをＬＣＤモニタ９にて確認し、現在設定されているダイナミックレンジの拡大率では最大輝度付近に画素が殆ど存在しない領域がある場合に、ダイナミックレンジの拡大率を現在設定されている拡大率よりも低い拡大率に設定する操作を行う。これにより、ＲＧＢの８ビットで表現可能な全階調の範囲を有効に利用してダイナミックレンジを拡大することができる。
【００９６】
ダイナミックレンジの拡大率が変更された場合、Ｄレンジ拡大処理部５１の階調圧縮部６４は、変更後のダイナミックレンジの拡大率に対応した圧縮率で、１４ビットのデータに拡張された輝度（Ｙ）データ（最大値８１９０）を、１２ビットのデータ（最大値４０９５）に圧縮する。
【００９７】
具体的には、図８（ａ）または図８（ｂ）に示した階調圧縮のためのビット圧縮変換特性を、設定可能な複数のダイナミックレンジの拡大率ごとに予め設定し、これら複数のビット圧縮変換特性を複数のダイナミックレンジの拡大率に対応付けて階調圧縮部６４が保持する。階調圧縮部６４は、ＣＰＵブロック１０４３によりダイナミックレンジの拡大率が設定されると、設定されたダイナミックレンジの拡大率に対応するビット圧縮変換特性を読み出して、その変換特性に従って、１４ビットのデータに拡張された輝度（Ｙ）データを１２ビットのデータに圧縮する。なお、ダイナミックレンジの拡大率１．６倍に対応するビット圧縮変換特性では、１４ビットデータにおける６８２６を、１２ビットデータの最大値である４０９５に圧縮し、ダイナミックレンジの拡大率１．３倍に対応するビット圧縮変換特性では、１４ビットデータにおける５４６１を、１２ビットデータの最大値である４０９５に圧縮する。
【００９８】
以上のように、本実施形態に係るデジタルカメラでは、ダイナミックレンジの拡大率をユーザ操作に応じて変更できるようにしているので、ＲＧＢの８ビットで表現可能な全階調の範囲を有効に利用してダイナミックレンジを拡大することができる。
【００９９】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態に係るデジタルカメラについて説明する。本実施形態は、プロセッサ１０４内のＣＰＵブロック１０４３が、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムを解析し、その結果に従ってダイナミックレンジの拡大率を自動的に（ユーザ操作によらず）設定するようにしたものである。なお、デジタルカメラの基本構成およびダイナミックレンジ拡大処理の基本動作は第１の実施形態と同様であるため、以下、第１の実施形態と同様の部分については重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的な部分についてのみ説明する。
【０１００】
本実施形態に係るデジタルカメラでは、プロセッサ１０４内のＣＰＵブロック１０４３が、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムに対し、最大輝度側から低輝度側に向けて画素の発生頻度を順次検出していく。そして、このヒストグラムにおいて画素の発生頻度が予め定めた規定値以上になる位置を特定し、この位置がヒストグラムの新たな最大輝度位置とするように、ダイナミックレンジの拡大率を設定する。
【０１０１】
図１２（ａ）は、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴを超えたある撮影画像に対して、ダイナミックレンジを２倍にする上述したダイナミックレンジ拡大処理を実施した場合に、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムの一例を示す図である。なお、図１２（ａ）において、横軸は輝度（０〜２５５の２５６階調（８ビット））を表し、縦軸は画素の発生頻度（０〜１（＝１００％））を表している。
【０１０２】
ＣＰＵブロック１０４３は、この図１２（ａ）に示すようなヒストグラムに対して、最大輝度（２５５）側から低輝度側に向けて、各輝度値を持つ画素の発生頻度をカウントしていく。そして、ＣＰＵブロック１０４３は、カウントした最大輝度（２５５）付近での画素の発生頻度が予め定めた規定値（例えば、０．０１）以上になる位置（ポイント）を、ダイナミックレンジ拡大後の新たな輝度の最大値（最大輝度）となるように、ダイナミックレンジの拡大率を設定する。すなわち、ＣＰＵブロック１０４３は、図１２（ａ）に示すようなヒストグラムに対して、最大輝度（２５５）側から低輝度側に向けて画素の発生頻度をカウントしたときに、画素の発生頻度が予め定められた規定値以上になる位置までが拡大範囲となるように、ダイナミックレンジの拡大率を設定する。
【０１０３】
図１２（ａ）のヒストグラムでは、最大輝度（２５５）付近の矢印ａで示した箇所が、画素の発生頻度が規定値以上になる位置（ポイント）である。この場合、Ｄレンジ拡大処理部５１の階調圧縮部６４は、この矢印ａで示したポイントが、１４ビットデータを１２ビットデータへ圧縮変換するときの最大値（４０９５）に変換するポイントとなるようなビット圧縮変換特性を用いて、１４ビットのデータに拡張された輝度（Ｙ）データを１２ビットのデータに圧縮する。
【０１０４】
図１２（ｂ）は、ＣＰＵブロック１０４３により新たに設定されたダイナミックレンジの拡大率に従ってダイナミックレンジ拡大処理を実施した場合に、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムの一例を示す図である。なお、図１２（ｂ）において、横軸は輝度（０〜２５５の２５６階調（８ビット））を表し、縦軸は画素の発生頻度（０〜１（＝１００％））を表している。
【０１０５】
図１２（ｂ）に示すヒストグラムは、図１２（ａ）に示すヒストグラムと比較して、最大輝度（２５５）まで画素が発生しており、ＲＧＢの８ビットで表現可能な全階調の範囲を有効に利用できていることが分かる。
【０１０６】
なお、以上の説明では、画素の発生頻度に対する閾値として用いる既定値として０．０１を例示したが、既定値はこの数値に限定されるものではなく、０（ゼロ）以上としてもよい。既定値が０（ゼロ）以上ということは、ダイナミックレンジの拡大率を２倍としたときの輝度の最大値（最大輝度部分（２５５））を検出し、その検出値が最終的なダイナミックレンジの最大値となることを意味している。
【０１０７】
以上のように、本実施形態に係るデジタルカメラでは、ＣＰＵブロック１０４３がヒストグラムを解析した結果に従ってダイナミックレンジの拡大率を自動的に設定するようにしているので、ユーザの操作負担を軽減しながら、ＲＧＢの８ビットで表現可能な全階調の範囲を有効に利用してダイナミックレンジを拡大することができる。
【０１０８】
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態に係るデジタルカメラについて説明する。本実施形態は、第３の実施形態と同様に、ＣＰＵブロック１０４３が、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムを解析してダイナミックレンジの拡大率を自動的に設定するが、その具体的な手法が第３の実施形態とは異なるものである。なお、デジタルカメラの基本構成およびダイナミックレンジ拡大処理の基本動作は第１の実施形態と同様であるため、以下、第１の実施形態と同様の部分については重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的な部分についてのみ説明する。
【０１０９】
本実施形態に係るデジタルカメラでは、プロセッサ１０４内のＣＰＵブロック１０４３が、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムに対し、低輝度側から最大輝度側に向けて画素の発生頻度をカウントしていく。そして、そのカウント値が、ヒストグラムに含まれる全ての輝度領域についてカウントした場合の全カウント値に対して、予め定めた割合に達する位置を特定し、この位置がヒストグラムの新たな最大輝度位置とするように、ダイナミックレンジの拡大率を設定する。
【０１１０】
図１３（ａ）は、Ｇ画素の画素出力が飽和レベルＴを超えたある撮影画像に対して、ダイナミックレンジを２倍にする上述したダイナミックレンジ拡大処理を実施した場合に、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムの一例を示す図である。このときの撮影画像には、ごく狭いエリアに高輝度の発光体が存在する。このため、図１３（ａ）に示すヒストグラムでは、最大輝度（２５５）付近（図中のａで示した箇所）に、高輝度の発光体に対応した画素が表れている。なお、図１３（ａ）において、横軸は輝度（０〜２５５の２５６階調（８ビット））を表し、縦軸は画素の発生頻度（０〜１（＝１００％））を表している。
【０１１１】
本実施形態に係るデジタルカメラにおいて、ＣＰＵブロック１０４３は、この図１３（ａ）に示すようなヒストグラムに対して、低輝度側から最大輝度（２５５）側に向けて、各輝度値を持つ画素の発生頻度をカウントしていく。そして、ＣＰＵブロック１０４３は、低輝度側からカウントした画素の発生頻度のカウント値が、ヒストグラムに含まれる全ての輝度領域について画素の発生頻度をカウントした場合の全カウント値に対して、予め定めた割合（例えば９８％）に達する位置（ポイント）を、ダイナミックレンジ拡大後の新たな輝度の最大値（最大輝度）となるように、ダイナミックレンジの拡大率を設定する。 すなわち、ＣＰＵブロック１０４３は、図１３（ａ）に示すようなヒストグラムに対して、低輝度側からカウントした画素の発生頻度のカウント値がヒストグラム全体の全カウント値に対して予め定めた割合になる位置までが拡大範囲となるように、ダイナミックレンジの拡大率を設定する。
【０１１２】
図１３（ａ）のヒストグラムでは、図中のｂで示した箇所が、低輝度側からの画素の発生頻度のカウント値が全体の９８％に達する位置（ポイント）である。この場合、Ｄレンジ拡大処理部５１の階調圧縮部６４は、このｂで示したポイントが、１４ビットデータを１２ビットデータへ圧縮変換するときの最大値（４０９５）に変換するポイントとなるようなビット圧縮変換特性を用いて、１４ビットのデータに拡張された輝度（Ｙ）データを１２ビットのデータに圧縮する。
【０１１３】
図１３（ａ）のヒストグラムに対して、第３の実施形態で説明した方法で新たな輝度の最大値（最大輝度）を定めようとした場合、高輝度の発光体に対応した画素が表れる図中のａの位置で画素の発生頻度が大きいため、このａの位置が最大輝度の位置となる。このため、ダイナミックレンジの拡大率は２倍からほとんど変化せず、利用可能な全階調の範囲を有効利用する効果を得ることが難しい。これに対して、本実施形態の方法で新たな輝度の最大値（最大輝度）を定めるようにすれば、画像内に高輝度の発光体が含まれる場合であっても、ダイナミックレンジの拡大率を最適な値に変更し、利用可能な全階調の範囲を有効利用する効果を得ることが可能となる。
【０１１４】
図１３（ｂ）は、ＣＰＵブロック１０４３により新たに設定されたダイナミックレンジの拡大率に従ってダイナミックレンジ拡大処理を実施した場合に、輝度ヒストグラム生成部５７で生成されたヒストグラムの一例を示す図である。なお、図１３（ｂ）において、横軸は輝度（０〜２５５の２５６階調（８ビット））を表し、縦軸は画素の発生頻度（０〜１（＝１００％））を表している。
【０１１５】
図１３（ｂ）に示すヒストグラムは、図１３（ａ）に示すヒストグラムと比較して、最大輝度（２５５）まで画素が発生しており、ＲＧＢの８ビットで表現可能な全階調の範囲を有効に利用できていることが分かる。なお、図中のａで示す箇所は、高輝度の発光体を映した画素が飽和していることを表しているが、このような高輝度の発光体を映した画素は飽和しても不自然にならないため、画質の劣化は生じない。
【０１１６】
以上のように、本実施形態に係るデジタルカメラでは、ＣＰＵブロック１０４３がヒストグラムを解析した結果に従ってダイナミックレンジの拡大率を自動的に設定するようにしているので、ユーザの操作負担を軽減しながら、ＲＧＢの８ビットで表現可能な全階調の範囲を有効に利用してダイナミックレンジを拡大することができる。また、飽和しても不自然とならない高輝度の発光体などは飽和させるようにしているので、高輝度の発光体以外の範囲においてダイナミックレンジを有効に拡大することができる。
【０１１７】
なお、以上説明した第１乃至第４の本実施形態に係るデジタルカメラにおいて、Ｄレンジ拡大処理部５１の機能は、例えば、ＲＯＭ１０８に格納された制御プログラムにより実現することができる。また、Ｄレンジ拡大処理部５１の機能を実現するプログラムを、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。さらに、Ｄレンジ拡大処理部５１の機能を実現するプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、Ｄレンジ拡大処理部５１の機能を実現するプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
【０１１８】
Ｄレンジ拡大処理部５１の機能を実現するプログラムは、上述した補正係数算出部６１、ＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部６２、補正処理部６３、階調圧縮部６４およびＹＵＶ−ＲＧＢ変換部６５を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては、プロセッサ１０４内のＣＰＵブロック１０４３が、上記プログラムをＲＯＭ１０８から読み出して実行することにより、上記各部が第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４２に生成されるようになっている。
【０１１９】
以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形を加えて具体化することができる。つまり、上述したデジタルカメラの構成や動作はあくまで具体的な一例を例示したものであり、用途や目的に応じて様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
５１  Ｄレンジ拡大処理部
６１  補正係数算出部
６２  ＲＧＢ−ＹＵＶプレ変換部
６３  補正処理部
６４  階調圧縮部
６５  ＹＵＶ−ＲＧＢ変換部
１０１  ＣＣＤ
１０４  プロセッサ
１０４２  第２のＣＣＤ信号処理ブロック
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２１】
【特許文献１】特開２００９−８９３５５号公報
【図１−１】
0005803233.tif 000004
【図１−２】
0005803233.tif 000005
【図１−３】
0005803233.tif 000006
【図２】
0005803233.tif 000007
【図３】
0005803233.tif 000008
【図４】
0005803233.tif 000009
【図５】
0005803233.tif 000010
【図６】
0005803233.tif 000011
【図７】
0005803233.tif 000012
【図８】
0005803233.tif 000013
【図９】
0005803233.tif 000014
【図１０】
0005803233.tif 000015
【図１１】
0005803233.tif 000016
【図１２】
0005803233.tif 000017
【図１３】
0005803233.tif 000018