(57)【要約】  カメラは、行列状に配置された撮像素子の配列から成るイメージセンサを備える。また、カメラは、視野をイメージセンサ上に結像するレンズと、各撮像素子の積分期間を制御するタイミング回路とを備える。積分期間は、撮像素子への入射光に応じて各撮像素子が電荷を得る時間を表す。さらに、カメラは、視野内に規定された地平線より上の撮像素子の積分期間を地平線より下の撮像素子の積分期間に対して調整するために、タイミング回路に作動的に結合されるグレーフィルタ回路を備える。【選択図】図６
2011511513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された撮像素子の配列を備えたイメージセンサと、
視野を前記イメージセンサ上に結像するレンズと、
前記撮像素子の各々の積分期間を制御するタイミング回路であって、前記積分期間は前記撮像素子への入射光に応じて前記撮像素子が電荷を得る時間を表す、タイミング回路と、
前記タイミング回路に作動的に結合されるグレーフィルタ回路であって、前記視野内に規定された地平線より上の前記撮像素子の積分期間を前記地平線より下の前記撮像素子の積分期間に対して調整するグレーフィルタ回路と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項２】
前記撮像素子の各々の前記積分期間は、前記タイミング回路がリセット制御信号を前記撮像素子に供給した時点と読み出し制御信号を前記撮像素子に供給する時点との間の期間によって規定されることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記地平線は、通常、前記撮像素子の固定された行または行群によって規定されることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項４】
前記地平線は、通常、前記撮像素子の行または行群によって規定され、前記特定の行または行群は選択可能であることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項５】
前記特定の行または行群はユーザ入力によって選択可能であることを特徴とする請求項４に記載のカメラ。
【請求項６】
前記特定の行または行群を自動的に選択する地平線検出回路をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のカメラ。
【請求項７】
前記特定の行または行群を自動的に選択するために、前記地平線検出回路は前記撮像素子が受光した相対光量を事前に分析することを特徴とする請求項６に記載のカメラ。
【請求項８】
前記グレーフィルタ回路は、前記地平線より下の前記撮像素子の前記積分期間より時間が短くなるように前記地平線より上の前記撮像素子の前記積分期間を調整することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項９】
前記地平線より上の前記撮像素子の前記積分期間は、前記地平線より下の前記撮像素子の前記積分期間に対して徐々に変化することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項１０】
前記積分期間は直線的に変化することを特徴とする請求項９に記載のカメラ。
【請求項１１】
前記積分期間は非直線的に変化することを特徴とする請求項９に記載のカメラ。
【請求項１２】
前記地平線より上の前記撮像素子の前記積分期間は、前記地平線より下の前記撮像素子の前記積分期間に対して行単位で変化することを特徴とする請求項９に記載のカメラ。
【請求項１３】
前記地平線より上の前記撮像素子の前記積分期間は、前記地平線より下の前記撮像素子の前記積分期間に対して急激に変化することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項１４】
前記グレーフィルタ回路はユーザ入力によって手動で選択的に有効にされることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項１５】
前記グレーフィルタ回路は自動で選択的に有効にされることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項１６】
前記グレーフィルタ回路は、前記地平線より下の前記撮像素子の前記積分期間より時間が長くなるように前記地平線より上の前記撮像素子の前記積分期間を調整することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項１７】
前記グレーフィルタ回路は、ルックアップテーブルと前記地平線より上および下に対応する個別の自動露出ループとのうちの少なくとも１つを用いて前記相対積分期間を調整することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項１８】
カメラにおいてフィルタリングを実行する方法であって、前記カメラは、
行列状に配置された撮像素子の配列を備えたイメージセンサと、
視野を前記イメージセンサ上に結像するレンズと、
前記撮像素子の各々の積分期間を制御するタイミング回路であって、前記積分期間は前記撮像素子への入射光に応じて前記撮像素子が電荷を得る時間を表す、タイミング回路と、を備え、前記方法は、
前記視野内に規定された地平線より上の前記撮像素子の積分期間を前記地平線より下の前記撮像素子の積分期間に対して調整するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記撮像素子の各々の前記積分期間は、前記タイミング回路がリセット制御信号を前記撮像素子に供給した時点と読み出し制御信号を前記撮像素子に供給する時点との間の期間によって規定されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記地平線より上の前記撮像素子の調整後の積分期間が前記地平線より下の前記撮像素子の調整後の積分期間に対して徐々に変化するように、前記積分期間を調整するステップを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記地平線より上の前記撮像素子の前記積分期間が前記地平線より下の前記撮像素子の前記積分期間に対して行単位で変化するように、前記地平線より上の前記撮像素子の前記積分期間を調整するステップを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記地平線を自動で選択的に規定するステップを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラに関し、特に、イメージセンサを用いたデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な風景写真は、大半のカメラにとって難題である。空と地面の間の輝度比は、通常、カメラのダイナミックレンジよりはるかに大きい。多くの場合、得られた写真は、極めて明るいか極めて暗いかのどちらかである。例えば、図１は、カメラの設定が主に空１０の明るさに基づき調整された場合を示す。この結果、地平線１４より下の陸地１２は、過度に暗くなる、すなわち露出不足になる傾向がある。逆に、図２は、カメラの設定が主に陸地１２の明るさに基づき調整された場合を示す。この結果、地平線１４より上の空１０は過度に明るい、すなわち露出過多である。これは、ウェットフィルムカメラにもデジタルカメラにも当てはまる。
【０００３】
このような問題に対して、従来においては視野の半分のみを覆う減光フィルタを用いて対処してきた。空１０が占める領域にこのフィルタをかけることによって、シーンの輝度をカメラのダイナミックレンジ内に維持することができる。ただし、このような減光フィルタはそれ自体が問題になる。例えば、追加のフィルタは、特に携帯電話のカメラなどの全自動型カメラの場合、煩わしくかつ比較的高価である。
【０００４】
したがって、当技術分野においては、カメラの限られたダイナミックレンジという上記問題に対する解決策が強く必要とされている。特に、煩わしくなく、および／または高価でもない解決策が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面によると、カメラは、行列状に配置された撮像素子の配列から成るイメージセンサを備える。また、カメラは、視野をイメージセンサ上に結像するレンズと、各撮像素子の積分期間を制御するタイミング回路とを備える。積分期間は、撮像素子への入射光に応じて撮像素子が電荷を得る時間を表す。さらに、カメラは、視野内に規定された地平線より上の撮像素子の積分期間を地平線より下の撮像素子の積分期間に対して調整するために、タイミング回路に作動的に結合されるグレーフィルタ回路を備える。
【０００６】
一実施形態において、各撮像素子の積分期間は、タイミング回路がリセット制御信号を撮像素子に供給した時点と読み出し制御信号を撮像素子に供給する時点との間の期間によって規定される。
【０００７】
別の実施形態において、地平線は、通常、撮像素子の固定された行または行群によって規定される。
【０００８】
別の実施形態によると、地平線は、通常、撮像素子の行または行群によって規定され、この特定の行または行群は選択可能である。
【０００９】
さらに別の実施形態によると、特定の行または行群は、ユーザ入力によって選択可能である。
【００１０】
さらに別の実施形態において、カメラは、特定の行または行群を自動的に選択する地平線検出回路をさらに備える。
【００１１】
さらに別の実施形態において、地平線検出回路は、特定の行または行群を自動的に選択するために、各撮像素子によって受光される相対的な光量を事前に分析する。
【００１２】
別の実施形態によると、グレーフィルタ回路は、地平線より下の撮像素子の積分期間より時間が短くなるように、地平線より上の撮像素子の積分期間を調整する。
【００１３】
別の実施形態において、地平線より上の撮像素子の積分期間は、地平線より下の撮像素子の積分期間に対して徐々に変化する。
【００１４】
さらに別の実施形態において、積分期間は直線的に増加する。
【００１５】
さらに別の実施形態では、積分期間は非直線的に変化する。
【００１６】
さらに別の実施形態によると、地平線より上の撮像素子の積分期間は、地平線より下の撮像素子の積分期間に対して行単位で変化する。
【００１７】
別の実施形態によると、地平線より上の撮像素子の積分期間は、地平線より下の撮像素子の積分期間に対して階段関数として変化する。
【００１８】
別の実施形態において、グレーフィルタ回路はユーザ入力によって手動で選択的に有効にされる。
【００１９】
別の実施形態によると、グレーフィルタ回路は自動で選択的に有効にされる。
【００２０】
別の実施形態によると、グレーフィルタ回路は、地平線より下の撮像素子の積分期間より時間が長くなるように、地平線より上の撮像素子の積分期間を調整する。
【００２１】
さらに別の実施形態において、グレーフィルタ回路は、ルックアップテーブルと地平線より上および下に対応する独立した自動露出ループとのうちの少なくとも１つを用いて相対的な積分期間を調整する。
【００２２】
本発明の別の側面によると、カメラにおいてフィルタリングを実行する方法が提供される。カメラは、行列状に配置された撮像素子の配列を有するイメージセンサと、視野をイメージセンサ上に結像するレンズと、各撮像素子の積分期間を制御するタイミング回路とを備え、積分期間は、撮像素子への入射光に応じて撮像素子が電荷を得る時間を表す。本方法は、視野内に規定された地平線より上の撮像素子の積分期間を地平線より下の撮像素子の積分期間に対して調整するステップを含む。
【００２３】
一実施形態によると、各撮像素子の積分期間は、タイミング回路がリセット制御信号を撮像素子に供給した時点と読み出し制御信号を撮像素子に供給する時点との間の期間によって規定される。
【００２４】
別の実施形態によると、地平線より上の撮像素子の調整後の積分期間が地平線より下の撮像素子の調整後の積分期間に対して徐々に変化するように、積分期間が調整される。
【００２５】
別の実施形態において、地平線より上の撮像素子の積分期間は、地平線より下の撮像素子の積分期間に対して行単位で調整される。
【００２６】
別の実施形態によると、本方法は、地平線を自動で選択的に規定するステップを含む。
【００２７】
上記および関連の目的を達成するために、本発明は、以下に詳細に説明し、かつ特許請求の範囲で具体的に指摘する特徴を備える。以下の説明および添付図面は、本発明の特定の例示的実施形態を詳細に説明している。ただし、これらの実施形態は、本発明の原理を採用しうるさまざまな方法のうちの一部を示しているに過ぎない。本発明の他の目的、利点、および新規な特徴は、本発明の以下の詳細説明を図面と併せて考慮されることにより明らかになるであろう。
【００２８】
用語「備える／備えた、含む／含んだ（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は本願明細書で使われた場合、記載されている特徴、整数、ステップ、または構成要素の存在を明示するものと解釈されるべきであり、他の１つ以上の特徴、整数、ステップ、構成要素、またはこれらの群の存在または追加を妨げるものではないことを重要視すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】下部が露出不足を示している写真を表す。
【図２】下部が露出過多を示している写真を表す。
【図３】本発明の例示的一実施形態によるカメラを組み込んだ携帯電話を示す。
【図４】本発明の例示的実施形態によるカメラを組み込んだ携帯電話を示す。
【図５】本発明の例示的実施形態によるカメラを組み込んだ図３および図４の携帯電話のブロック図である。
【図６】本発明の例示的実施形態によるカメラのブロック図である。
【図７】本発明の例示的実施形態によるカメラの内部に備えられたイメージセンサのブロック図である。
【図８】本発明の例示的実施形態によるカメラの内部で地平線が自動的に規定されうる方法を示す。
【図９】本発明の例示的実施形態によるカメラの内部で水平線を手動で規定しうる方法を示す。
【図１０】従来のカメラによるイメージセンサ内のそれぞれの行の撮像素子の積分期間を表す。
【図１１】本発明の対応する例示的実施形態によるイメージセンサ内のそれぞれの行の撮像素子の積分期間の変化を示す。
【図１２】本発明の対応する例示的実施形態によるイメージセンサ内のそれぞれの行の撮像素子の積分期間の変化を示す。
【図１３】本発明の対応する例示的実施形態によるイメージセンサ内のそれぞれの行の撮像素子の積分期間の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、図面を参照しながら本発明を説明する。この説明全体にわたって、同様の参照符号は同様の要素を指す。
【００３１】
最初に図３および図４を参照すると、本発明の例示的一実施形態による携帯電話１６が示されている。携帯電話１６は、今日では一般的になっているように、携帯電話１６をカメラとしても機能させることができるカメラ機能を備える。ただし、本発明は、独立型カメラであるか、電話機など他の種類の装置に組み込まれたカメラであるかを問わず、何れのカメラにも適用されることを当業者は理解されるであろう。
【００３２】
本発明によると、カメラは、風景写真に伴う上記の問題を回避する。すなわち、カメラはイメージセンサと、視野をイメージセンサ上に結像するためのレンズとを備える。イメージセンサは撮像素子の配列から成り、各撮像素子は写真撮影時に各撮像素子に入射した光量に基づく電荷を得る。各撮像素子は、写真撮影に伴う積分期間中に電荷を得る。以下により詳細に説明するように、カメラは、カメラのダイナミックレンジの限界を補うグレーフィルタ回路を備える。この回路は、具体的には風景写真の場合、それぞれの撮像素子の積分期間を調整する。本例示的実施形態において、グレーフィルタ回路は、地平線１４より上の撮像素子の積分期間が地平線１４より下の撮像素子の積分期間より短くなるように、積分期間を調整する。
【００３３】
このため、空１０と陸地１２とにより得られる信号レベルの差が縮まるため、それぞれの撮像素子の出力がカメラのダイナミックレンジ内に留まりやすくなる。結果として、カメラはより高品質の写真を生成し、過度に明るいか過度に暗い写真の生成が回避される。
【００３４】
また、以下により詳細に説明するように、視野内の地平線１４の位置を固定することも、調整可能にすることもできる。一実施形態において、地平線１４の位置は、視野の最上部と最下部の間のほぼ中間にある水平線に沿った位置など、視野内の所定位置に固定される。別の実施形態において、カメラは、写真撮影前に撮像素子によって検出された光の強さのばらつきを分析することによって地平線１４を自動的に検出する地平線検出回路を備える。別の実施形態によると、ユーザが視野内の地平線１４を手動で特定することもできる。
【００３５】
グレーフィルタ回路は、各撮像素子の積分期間を地平線１４を跨いで徐々に推移させることが好ましい。徐々に推移させることによって、得られた写真におけるフィルタリングによる変化が人間の目に感知されにくくなる。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、この推移をより急激にすることもできる。
【００３６】
引き続き図３および図４を参照すると、携帯電話１６は、従来どおり、表示部１８とキーパッド２０とを備える。表示部１８は、携帯電話１６の操作に有用なさまざまな情報、例えば、メニュー、連絡先、および他の各種情報、メディアなど、を表示しうる。これも従来どおり、カメラとしての動作中、表示部１８はファインダとして機能しうる。キーパッド２０およびタッチセンシティブディスプレイ１８の場合は、ユーザによるデータ、メニュー選択、機能コマンドなどの入力を可能にする。
【００３７】
携帯電話１６のカメラ部はカメラレンズ２２を備える。カメラレンズ２２を通して、ユーザは写真を撮影しうる。さらに、携帯電話１６は、携帯電話１６を操作するための個別ボタン２４、２６を１つ以上備えうる。例えば、カメラ動作中に、ボタン２４はシャッターとして機能し、ボタン２６はズーム制御をもたらしうる。さらに、携帯電話１６が他の種類の動作を（例えば、電話機、メディアプレーヤ、パーソナルプランナなどとして）実行するときは、これらのボタンに他の機能（例えば、音量調節、メニュー選択など）を割り当てることもできる。
【００３８】
図５は、携帯電話１６の簡略ブロック図である。携帯電話１６は、本願明細書に記載のさまざまな操作に関連して電話機全体を制御するようにプログラムされた制御装置３０を備える。例えば、制御装置３０は、本願明細書に記載のカメラ機能群３４ばかりでなく、従来の携帯電話機能群３２も提供するようにプログラムされる。プログラミング技術分野の当業者は、本願明細書に記載の操作を提供するために制御装置３０をさまざまな方法でプログラムしうることを理解されるであろう。具体的なプログラミングは本発明には密接に関係しないので、簡略化のために省かれている。
【００３９】
図６〜図１３に関して以下により詳細に説明するように、携帯電話１６は、本発明の各特徴を組み込んだカメラ３６を備える。また、携帯電話１６は、例えば、携帯電話１６が従来の無線通信を携帯電話網、無線ローカルエリア網（ＷＬＡＮ）などを介して実施できるようにする無線回路３８と無線インタフェース４０（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）とを備える。携帯電話１６は、電話通信、音声の再生および記録などを可能にするスピーカ４２とマイクロフォン４４とをさらに備える。さらに、携帯電話１６は、上記の表示部１８とキーパッド２０（任意の他のキーまたはボタン２４、２６などを含む）とを備える。携帯電話において一般的となってきた位置情報を取得するためのＧＰＳ受信機４６が設けられる。電池４８は動作電力を携帯電話１６に供給し、入出力インタフェース５０は携帯電話１６と外部装置（図示せず）との間でのデータおよび／または電力の転送を可能にする。最後に、携帯電話１６は、プログラミングコード、データなどを従来どおり格納するメモリ５２を備える。
【００４０】
次に図６に移ると、本発明の例示的一実施形態によるカメラ３６が示されている。カメラ３６は、上記のレンズ２２を備えている。レンズ２２は、単一のレンズ素子によって表されているが、カメラにおける従来どおりのレンズ構成を表しうることは理解されるであろう。さらに、レンズ２２は、例えば、ズームレンズ構成を備えうる。レンズ２２は視野を有し、レンズ２２はこの視野をカメラ３６に設けられたイメージセンサ３８上に結像する。
【００４１】
イメージセンサ３８は、行列状に配置された撮像素子の配列を備えた従来のイメージセンサでもよい。例えば、イメージセンサ３８は、ＣＭＯＳアクティブピクセルデジタルイメージセンサでもよく、あるいは画像データを選択的に読み出しうる他の任意のイメージセンサでもよい。具体的な例として、イメージセンサ３８は、マイクロン・テクノロジー社から入手可能なＭＩ−ＭＶ４０デジタルイメージセンサでもよいが、適切なイメージセンサであれば他の如何なるイメージセンサでも本発明の範囲から逸脱することなく使用しうる。
【００４２】
カメラ３６は、各撮像素子の積分期間を制御するタイミング回路４０をさらに備える。積分期間は、特定の撮像素子への入射光に応じてその撮像素子が電荷を得る時間を表す。本発明の本例示的実施形態によると、タイミング回路４０は、撮像素子の積分期間を行単位で制御する。具体的には、タイミング回路４０は、行選択／リセット制御信号をイメージセンサ３８内の各行の撮像素子に選択的に供給する。選択された行の撮像素子の積分期間は、その行が直前にリセットされた（リセット）時点と画像データがその行から読み出される（行選択）時点との間の期間によって規定される。
【００４３】
そのため、タイミング回路４０は、それぞれの行に供給される行選択／リセット制御信号のタイミングを制御することによって、イメージセンサ３８内の各行の撮像素子の積分期間を規定することができる。各行の望ましい積分期間は、カメラ３６に備えられた画像処理装置４２によって決められる。すなわち、画像処理装置４２は、画像データの従来の処理に加え、グレーフィルタ回路４４を備える。グレーフィルタ回路４４はタイミング回路４０に作動的に結合され、レンズ２２の視野内に規定された地平線より上の撮像素子の積分期間を地平線より下の撮像素子の積分期間に対して調整する機能を果たす。以下により詳細に説明するように、任意の各種手法により視野内の地平線を検出してもよい。このような手法は、通常、画像処理装置４２内に備えられた地平線検出回路４６によって代表されている。
【００４４】
ユーザがカメラ３６を用いて写真を撮影するとき、ユーザは一般にシャッターボタン（例えば、２４）を押すことになる。このようなとき、レンズ２２はその視野をイメージセンサ３８上に結像する。図７を簡単に参照すると、撮影された写真を構成する画像データを読み出すために、タイミング回路４０は行選択／リセット制御信号をイメージセンサ３８内の各行の撮像素子に供給する。本例示的実施形態において、タイミング回路４０は行選択／リセット制御信号をイメージセンサ３８の行１から行Ｎに順に供給する。行１は、イメージセンサ３８上に撮像された視野の最上行に対応し、したがって地平線１４より上の空１０の最上部に対応する（図１および図２を参照）。行Ｎは、視野の最下行に対応し、したがって地平線１４より下の１２の最下部に対応する。タイミング回路４０は、地平線１４より上の行の撮像素子の積分期間が調整されて地平線１４より下の行の撮像素子の積分期間より短くなるように、行選択／リセット制御信号のタイミングを与える。このため、カメラ３６は、カメラのダイナミックレンジの限界を補うこともできる。具体的には、風景写真の場合、それぞれの撮像素子の積分期間を調整することによって補うこともできる。
【００４５】
イメージセンサ３８は、それぞれの撮像素子の出力を画像処理装置４２に供給されるデジタル画像データに変換するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）４８および５０を備える。次に画像処理装置４２は必要な追加の画像処理があればそれを実施し、データを従来のカメラ機能群３４（例えば、写真の表示、ラベル付け、および／または共有、その他など）により使用される写真画像データとして制御装置３０に出力する。
【００４６】
画像処理装置４２は独立した専用の処理装置にすることも、あるいは制御装置３０内に単に組み込むこともできることを理解されるであろう。さらに、タイミング回路４０、グレーフィルタ回路４４、および／または地平線検出回路４６は、個別回路、ソフトウェア、および／またはこれらの組み合わせによって実現しうることを理解されるであろう。
【００４７】
次に図８を参照すると、本発明の例示的一実施形態による地平線検出回路４６の動作が示されている。この実施形態において、ユーザがシャッターボタン（例えば、２４）を押すと、カメラ３６は最初に、視野内の地平線１４の位置を判定するために、第１の画像を取り込む。その後、カメラ３６は、第１の画像によって判定された地平線１４より上および下に対して異なる積分期間を用いることによってグレーフィルタリングを組み込んだ第２の画像を自動的に取り込む。第１の画像を取り込んだ後、地平線検出回路４６は、少なくとも所定程度の強度分布の差が視野の上部５２の行と視野の下部５４の行との間に存在するかどうかを判定するために、画像データを行単位で分析する。このような差を地平線検出回路４６が特定した場合、地平線検出回路４６は視野内の行（または行群）ＲＨＯＲＺをグレーフィルタリングのための地平線１４を構成するものとして特定する。その後、カメラ３６によって自動的に取り込まれた第２の画像において、グレーフィルタ回路４４は地平線１４より上および下のそれぞれの撮像素子に対して望ましい積分期間を判定し、このような情報をタイミング回路４０に供給する。このように、ユーザが所望した写真画像を表す第２の画像は、地平線１４より上および下に対して異なる積分期間を用いて得られる。
【００４８】
カメラ３６は、ユーザが要求した各スナップ写真に対して実際には２つの異なる画像を撮影するので、イメージセンサ３８および／または画像処理装置４２は、スナップ写真の処理を目立った遅延を発生させずに行うために十分な計算能力／速度を有することが好ましい。
【００４９】
図９は、別の実施形態による地平線検出回路４６の動作例を示す。この実施形態において、ユーザはカメラ３６のファインダに表示されたカーソル５６を移動させることによって地平線を手動で特定しうる。例えば、ユーザは、写真を撮影したいと思う画像を見ながら、電話機１０上の１つ以上のボタン（図示せず）によってカーソル５６の位置を上方または下方に調整しうる。カーソル５６は、例えば、図９に示すようにファインダ画像の左側または右側に沿って上下に移動するポインタ型アイコンでもよい。別の例として、カーソル５６は、ファインダ内の画像を横切って表示される水平線の形態でもよい。本発明の範囲を逸脱せずに他のさまざまな種類のカーソルを使用しうることが理解されるであろう。次に、地平線検出回路４６は、ユーザが写真を撮影するために次にシャッターボタンを押すと、カーソル５６によって特定された行または行群を地平線１４として受け入れる。
【００５０】
別の実施形態によると、地平線検出回路４６が視野内の所定位置に地平線１４を単に規定する。例えば、地平線１４は、風景写真における地平線の位置として統計的に特定された位置、例えば視野の最上部と最下部との間のほぼ中間、にある撮像素子の行または行群として事前に規定することもできる。このような実施形態においては、ユーザがカメラ３６を手動で風景写真モードに切り替える必要があるようにすることが好ましい。これは、電話機１６に備えられた所定の選択スイッチ（図示せず）によって、および／またはメニュー選択の一部として、行うこともできる。
【００５１】
図１０は、カメラ内の従来型イメージセンサによる各行の撮像素子に対する積分期間を示す。図示のように、所与のスナップ写真において各行１から行Ｎのデータが得られるとき、各行に対する積分期間は一定のままである。このため、従来のカメラはそのカメラのダイナミックレンジの限界による制約を受ける。
【００５２】
図１１は、本発明によるグレーフィルタ回路４４によって規定される積分期間の第１の例を示す。視野内の地平線１４は、行ＲＨＯＲＺによって表されている。ＲＨＯＲＺは、上記のように地平線検出回路４６によって判定される。グレーフィルタ回路４４は、第１の積分期間を行１から行ＲＨＯＲＺ（空１０に対応）に与え、第１の積分期間より長い第２の積分期間を行ＲＨＯＲＺから行Ｎ（陸地１２に対応）に与えるようにタイミング回路４０に指示する。このため、グレーフィルタ回路４４は、カメラ３６のダイナミックレンジを最大限に利用する、しかも超えない、それぞれの積分期間を選択しうる。
【００５３】
図１２は、グレーフィルタ回路４４によって規定される積分期間の別の例を示す。この実施形態において、地平線の行ＲＨＯＲＺより上および下の行に対する積分期間は、人間の目に感知されにくいように、徐々に変化している。図１２に示すように、グレーフィルタ回路４４は、行の積分期間をＲＨＯＲＺのすぐ上から増やし始め、行Ｎまで徐々に増やしている。この例において、積分期間は直線的に増加している。ただし、図１３に示すように、積分期間の変化を非直線的など他の形状にすることもできる。
【００５４】
図示されていないが、グレーフィルタ回路４４は、それぞれの行の撮像素子の積分期間を、本発明の範囲から逸脱せずに、他のさまざまな方法で調整しうる。例えば、視野全体（すなわち、行１から行Ｎ）にわたって積分期間を徐々に変化させることもできる。
【００５５】
本発明によると、グレーフィルタ回路４４によって実現される地平線１４より上および下の積分期間の相対的変化は、事前に規定することも、および／または動的に規定することもできる。例えば、上記の図１１から図１３の実施形態に反映されているような積分期間をメモリに格納された対応するルックアップテーブルによって実現することもできる。あるいは、例えば、グレーフィルタ回路４４は、相対的な積分期間を動的に求めるために、個々の自動露出ループを実装することもできる。グレーフィルタ回路４４は、地平線より上の撮像素子に対する積分期間を求めるために、規定された地平線１４より上の撮像素子に対して第１の自動露出ループを実行することもできる。また、グレーフィルタ回路４４は、規定された地平線１４より下の撮像素子に対して対応する積分期間を求めるために、第２の自動露出ループを実行することもできる。上記の各実施形態におけるように、地平線１４は、地平線の自動検出、地平線を規定するためのユーザによるカーソル５６の移動、視野内の固定位置などに基づくものであってもよい。
【００５６】
したがって、本発明のカメラは風景写真に伴う上記の問題を回避する。グレーフィルタ回路は、カメラのダイナミックレンジの限界を補う。具体的には、風景写真の場合、それぞれの撮像素子の積分期間を調整することによって補う。本例示的実施形態において、グレーフィルタ回路は、水平線より上の撮像素子の積分期間が水平線より下の撮像素子の積分期間より短くなるように、積分期間を調整する。
【００５７】
ただし、本発明によるグレーフィルタ回路４４は上記の方向とは反対の方向でも使用可能であることを理解されるであろう。例えば、地平線１４より下にある陸地１２が地平線より上にある空１０より明るくなりがちな状況もありうる（例えば、雪で覆われた風景の場合）。初期比較を（例えば、図８に関して上で説明したように地平線の自動検出の一部として）行うことによって、上記のような明るさが逆の条件を検出するようにグレーフィルタ回路４４を構成することもできる。次に、グレーフィルタ回路４４は、地平線より上の積分期間が地平線より下の積分期間より長くなるように、上記と反対方向に動作する。
【００５８】
用語「カメラ」は、本願明細書で使用される場合、スタンドアロン型カメラばかりでなく、カメラを組み込んだ他の如何なる種類の装置をも含む。このような装置として、ポケットカメラ、携帯電話、メディアプレーヤ、ポケットベル、電子手帳、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォンなどが挙げられるが、これだけに限定されるものではない。カメラは静止画および／または動画の撮影用でもよい。
【００５９】
特定の好適な実施形態に関して本発明を図示および説明してきたが、他の当業者が本願明細書を読まれて理解されることにより等価物および変更を思いつかれることは明らかである。本発明は、そのような等価物および変更を全て含むものとし、以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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