(57)【要約】【課題】撮影条件に応じた好適な画像を得ることができる撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子１０２は複数の相異なる撮影条件で被写体を撮影し、画像を生成する。画像処理装置１０３は、異なる撮影条件で撮影された複数の画像のうち、一部の画像を対象として所定の画像処理を実行する。画像記憶装置１０５は、画像処理装置１０３により所定の画像処理が実行された画像と、画像処理装置１０３により所定の画像処理が実行されなかった画像とを記憶する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の被写体に対して異なる撮影条件で撮影を行う撮像装置であって、
光学系および固体撮像素子を備え、複数の相異なる撮影条件で前記被写体を撮影し、画像を生成する撮影手段と、
前記撮影手段によって異なる撮影条件で撮影された複数の画像のうち、一部の画像を対象として所定の画像処理を実行する画像処理手段と、
前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行された画像と、前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行されなかった画像とを記憶する記憶手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記所定の画像処理は階調補正処理であ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】
前記複数の相異なる撮影条件として、前記固体撮像素子の露光時間、前記光学系の絞り値、およびISO感度のうち１つ以上が含まれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行された画像と、前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行されなかった画像とを同時または連続で表示する表示手段と、
前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行された画像と、前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行されなかった画像とのうち一方を選択する指示を撮影者が入力するための入力手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮影者によって選択されなかった画像を圧縮または削除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】
前記複数の相異なる撮影条件として、前記固体撮像素子の露光時間が異なる複数の画像を１回の撮影で取得することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を用いて被写体を撮像するデジタルカメラなどの撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
明るい部分と暗い部分が混在するシーンをデジタルカメラで撮影する場合は、露出値を調整する必要がある。この露出値は、カメラの光学系の絞り値、露光時間、およびISO感度の組み合わせで決められる。例えば絞り値とISO感度を一定にした場合に露光時間が短すぎると出力画像が全体的に暗くなる。一方、露光時間が長すぎると固体撮像素子の電荷蓄積可能容量をこえて飽和してしまい、階調が得られなくなる。
【０００３】
このような欠点を解決するために特許文献１に記載された技術では、露光を開始してから固体撮像素子に信号電荷が蓄積されていく間に、異なる露光時間に対応したタイミングで蓄積電荷の情報を読み出すことにより、固体撮像素子で蓄積された電荷の情報を破壊することなく画像信号を連続して取得している。この結果、実質的に同一のシーンについて露出値が異なる複数の画像を取得することができる。
【特許文献１】特開２０００−２７８５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術では、撮影者が希望する露光状態の画像を選択できるように露光時間の制御を行っているが、露光時間が短いと、出力画像において特に暗い部分で十分な階調を得られないことがある。一方、露光時間が長いと、暗い部分で階調は得られるものの、手振れや動きの早い被写体による像ぶれを誘発することがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、撮影条件に応じた好適な画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、同一の被写体に対して異なる撮影条件で撮影を行う撮像装置であって、光学系および固体撮像素子を備え、複数の相異なる撮影条件で前記被写体を撮影し、画像を生成する撮影手段と、前記撮影手段によって異なる撮影条件で撮影された複数の画像のうち、一部の画像を対象として所定の画像処理を実行する画像処理手段と、前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行された画像と、前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行されなかった画像とを記憶する記憶手段とを有することを特徴とする撮像装置である。
【０００７】
また、本発明の撮像装置において、前記所定の画像処理は階調補正処理であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の撮像装置において、前記複数の相異なる撮影条件として、前記固体撮像素子の露光時間、前記光学系の絞り値、およびISO感度のうち１つ以上が含まれていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の撮像装置は、前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行された画像と、前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行されなかった画像とを同時または連続で表示する表示手段と、前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行された画像と、前記画像処理手段により前記所定の画像処理が実行されなかった画像とのうち一方を選択する指示を撮影者が入力するための入力手段とをさらに有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の撮像装置は、前記撮影者によって選択されなかった画像を圧縮または削除することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の撮像装置において、前記複数の相異なる撮影条件として、前記固体撮像素子の露光時間が異なる複数の画像を１回の撮影で取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画像処理手段により所定の画像処理が実行された画像と、所定の画像処理が実行されなかった画像との両方を記憶手段に記憶させることによって、撮影条件に応じた好適な画像を得ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態による撮像装置（デジタルカメラシステム）の構成を示している。光学系１０１は被写体からの光を固体撮像素子１０２の撮像面に結像する。固体撮像素子１０２はＣＣＤやＣＭＯＳセンサで構成されており、光学系１０１を通して得られた光学像を電気信号に変換する。固体撮像素子１０２には、Bayer配列の色フィルターが貼り付けられており、Bayer配列の色情報を含む画像信号が順次出力される。
【００１４】
画像処理装置１０３は、固体撮像素子１０２から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換して得たデジタル画像信号を処理する。画像表示装置１０４は液晶モニタなどの表示装置である。画像記憶装置１０５は、撮影した画像を記録するための半導体メモリや磁気メモリなどの記憶装置である。制御装置１０６は、光学系１０１、固体撮像素子１０２、画像処理装置１０３、画像表示装置１０４、画像記憶装置１０５、操作部１０７、および発光装置１０８を制御する。操作部１０７は、撮影者（ユーザ）がカメラを操作するためのボタンやスイッチ類、タッチパネルなどで構成されている。発光装置１０８は被写体を照明する。
【００１５】
図２は画像処理装置１０３の構成を示している。プリプロセス回路２０１は、固体撮像素子１０２から出力された画像信号にＣＤＳ（Correlated Double Sampling）やゲイン調整等の処理を実行するアナログ回路で構成されている。Ａ／Ｄ変換回路２０２は、プリプロセス回路２０１で処理された画像信号をＡ／Ｄ変換する。画像処理回路２０３は、Ａ／Ｄ変換回路２０２から出力されたデジタル画像信号に対して必要な画像処理を実行するデジタル回路で構成されている。階調補正回路２０４は、画像処理回路２０３で処理されたデジタル画像信号に対して階調補正処理を実行する。
【００１６】
次に、上記のように構成された撮像装置の概略動作を説明する。まず、発光装置１０８が発光し、被写体が照射される。被写体の光学像は、光学系１０１を通して固体撮像素子１０２上に結像され、固体撮像素子１０２によって電気信号に変換される。固体撮像素子１０２から出力された画像信号はプリプロセス回路２０１によって処理された後、Ａ／Ｄ変換回路２０２によってデジタル画像信号に変換される。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換回路２０２から出力されたデジタル画像信号は画像処理回路２０３に入力される。画像処理回路２０３は、デジタル画像信号を表示や圧縮に必要な形式に変換したり、高画質化のための画像処理をデジタル画像信号に行ったりする。記録のために圧縮処理された画像データは、画像記憶装置１０５に記憶される。画像記憶装置１０５に記憶された画像データは、必要に応じて画像処理装置１０３経由で画像表示装置１０４へ出力され、画像表示装置１０４によって画像が表示される。
【００１８】
次に、図３を参照しながら、本実施形態による撮像装置の詳細動作を説明する。撮像装置は、同一の被写体に対して相異なる複数の撮影条件を設定する。本実施形態では露光量を撮影条件としている。まず、撮影者によって操作部１０７が操作され、２種類の露光量の設定条件が入力される。制御装置１０６は、操作部１０７から出力される信号に基づいて、撮影者が指定した２種類の露光量を認識する（ステップＳ３０１）。露光量の設定は、固体撮像素子１０２の露光時間、光学系１０１の絞り値、またはISO感度を設定することにより行えばよい。
【００１９】
操作部１０７が備えるレリーズボタンが操作されると、制御装置１０６は、２種類の露光量のうち少ない方の第１の露光量で撮影を行うように固体撮像素子１０２を制御し、撮影を実行させる（ステップＳ３０２）。固体撮像素子１０２から出力された画像信号は画像処理装置１０３に入力され、プリプロセス回路２０１、Ａ／Ｄ変換回路２０２、および画像処理回路２０３によって処理される。画像処理回路２０３から出力された画像データは階調補正回路２０４に入力され、階調補正処理が施される（ステップＳ３０３）。階調補正回路２０４で階調補正処理が施された画像データは、画像記憶装置１０５内にあるメモリに一時格納される（ステップＳ３０４）。
【００２０】
続いて、制御装置１０６は、２種類の露光量のうち多い方の第２の露光量で撮影を行うように固体撮像素子１０２を制御し、撮影を実行させる（ステップＳ３０５）。固体撮像素子１０２から出力された画像信号は画像処理装置１０３に入力され、プリプロセス回路２０１、Ａ／Ｄ変換回路２０２、および画像処理回路２０３によって処理される（ステップＳ３０６）。画像処理回路２０３から出力された画像データは、そのまま画像記憶装置１０５内にあるメモリに一時格納される（ステップＳ３０７）。
【００２１】
続いて、制御装置１０６は、上記のステップＳ３０４，Ｓ３０７で画像記憶装置１０５内のメモリに格納された２つの画像データを読み出して画像表示装置１０４へ出力する。画像表示装置１０４は、２つの画像データに基づいた２種類の画像を同時または連続で表示する。撮影者は、表示された２種類の画像を確認した上で所望の画像を選択し、操作部１０７を操作することにより画像の選択指示を入力する。制御装置１０６は、操作部１０７から出力される信号に基づいて、２つの画像データのうちのどちらが選択されたのかを認識する（ステップＳ３０８）。
【００２２】
露光量が少ない条件で撮影された画像では、階調補正が施されているため、従来のように画像が全体的に暗くなったり、暗い部分の階調が得られないという問題が軽減される。また、露光時間を短くした場合、手振れや動きの早い被写体による像ぶれが起こりにくくなる。一方、露光量が多い条件で撮影された画像では、階調補正の必要がなく、自然な画像を取得することができる。撮影者は、自分の判断により、２種類の画像の中から好適な画像を選択することができる。
【００２３】
制御装置１０６は、撮影者による選択の結果に応じて、２つの画像データのうちの一方を画像記憶装置１０５に格納する（ステップＳ３０９）。例えば、制御装置１０６は、撮影者が選択した画像データをそのまま画像記憶装置１０５に格納する一方、撮影者が選択しなかった画像データを図示せぬ圧縮回路へ出力し、その圧縮回路によって圧縮された画像データを画像記憶装置１０５に格納する。あるいは制御装置１０６は、撮影者が選択しなかった画像データを画像記憶装置１０５から削除（破棄）する。このように、不要な画像データを圧縮または削除することにより、画像記憶装置１０５の記憶容量を確保することができる。もちろん、２つの画像データを両方保存しておいて、パーソナルコンピュータなどに転送し、そのコンピュータ上で取捨選択することができるのは言うまでも無い。
【００２４】
なお、上記の動作において、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４とステップＳ３０５〜Ｓ３０７とを上記とは逆の順序で実行してもよい。また、上記では２種類の露光量を設定するようにしているが、設定する露光量は２種類よりも多くてもよい。
【００２５】
次に、本実施形態の変形例を説明する。本変形例では、固体撮像素子１０２に非破壊読み出し型固体撮像素子を用いて、露光時間が異なる複数の画像を１回の撮影で取得する。図４は、非破壊読み出し型固体撮像素子の出力特性を示している。露光時間と共に電荷蓄積量が増加していくが、読み出し動作によって蓄積電荷は破壊されない。実際の動作ではまず、第１の露光時間（図中の露光時間Ａ）で１回目の読み出しを行う。読み出した画像に対しては、画像処理回路２０３が画像処理を行うと共に、階調補正回路２０４が階調補正処理を行う。続いて、第２の露光時間（図中の露光時間Ｂ）で２回目の読み出しを行う。読み出した画像に対しては、階調補正回路２０４による階調補正処理を行うことなく、画像処理回路２０３による画像処理のみを行う。
【００２６】
図４のような特性を示す固体撮像素子を用いることにより、露光時間の短い第１の画像（階調補正回路２０４により階調補正を行う画像）と、露光時間の長い第２の画像（階調補正回路２０４により階調補正を行わない画像）とを同一シーンにて取得することができる。この結果、動きのあるシーンでも実質的に同一シーンで露光量の異なる２つの画像を得ることができる。
【００２７】
上述したように、本実施形態によれば、階調補正回路２０４により階調補正処理が実行された画像と、階調補正処理が実行されなかった画像との両方を画像記憶装置１０５に一時的に記憶させることによって、撮影条件に応じた好適な画像を得ることができる。また、画像記憶装置１０５に一時的に記憶された画像を画像表示装置１０４に表示させ、その表示を確認した撮影者が、操作部１０７を介して、所望の画像を選択する指示を入力することによって、撮影者自身の判断で好適な画像を選択することができる。
【００２８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による撮像装置が備える画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による撮像装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による非破壊読み出し型固体撮像素子の出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１０１・・・光学系（撮影手段）、１０２・・・固体撮像素子（撮影手段）、１０３・・・画像処理装置、１０４・・・画像表示装置（表示手段）、１０５・・・画像記憶装置（記憶手段）、１０６・・・制御装置、１０７・・・操作部（入力手段）、１０８・・・発光装置、２０１・・・プリプロセス回路、２０２・・・Ａ／Ｄ変換回路、２０３・・・画像処理回路、２０４・・・階調補正回路（画像処理手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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