(57)【要約】【課題】高いヒストグラム検出能力を備えつつ、計算負荷が少ないヒストグラム検出方法、ヒストグラム検出回路、及びその信号処理回路を用いた撮像装置を提供する。【解決手段】ヒストグラム算出回路は、第１のデジタル信号の信号強度分布を示す第１のヒストグラムを作成する第１ヒストグラム作成手段と、前記第１のデジタル信号に対応する第２のデジタル信号の信号強度分布を示す第２のヒストグラムを作成する第２ヒストグラム作成手段と、を備えている。前記第１のヒストグラムと前記第２のヒストグラムは、それぞれ異なる階調検出精度で作成される。【選択図】  図６
2004242015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のデジタル信号の信号強度分布を示す第１のヒストグラムを作成するステップと、
前記第１のデジタル信号に対応する第２のデジタル信号の信号強度分布を示す第２のヒストグラムを作成するステップと、を備え、
前記第１のヒストグラムと前記第２のヒストグラムは、それぞれ異なる階調検出精度で作成されることを特徴とするヒストグラム算出方法。
【請求項２】
前記第２のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出ステップを備え、
前記第２のヒストグラムは、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて作成されることを特徴とする請求項１記載のヒストグラム検出方法。
【請求項３】
第１のデジタル信号の信号強度分布を示す第１のヒストグラムを作成する第１ヒストグラム作成手段と、前記第１のデジタル信号に対応する第２のデジタル信号の信号強度分布を示す第２のヒストグラムを作成する第２ヒストグラム作成手段と、を備え、
前記第１のヒストグラムと前記第２のヒストグラムは、それぞれ異なる階調検出精度で作成されることを特徴とするヒストグラム算出回路。
【請求項４】
前記第２のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出手段を備え、
前記第２ヒストグラム作成手段は、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて前記第２のヒストグラムを作成することを特徴とする請求項３記載のヒストグラム検出回路。
【請求項５】
それぞれ異なる感度を有する第１の受光領域及び第２の受光領域からそれぞれ構成される複数の受光素子を有する撮像素子と、
前記第１の受光素子の各々から出力される複数の出力信号から構成される第１のアナログ信号と、前記第２の受光素子の各々から出力される複数の出力信号から構成される第２のアナログ信号とをそれぞれＡ／Ｄ変換して第１のデジタル信号及び第２のデジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換回路と、
前記第１のデジタル信号及び第２のデジタル信号に複数の処理を施し、画像データを生成する信号処理回路と、を備え、
前記信号処理回路は、前記第１のデジタル信号の信号強度分布を示す第１のヒストグラムを作成する第１ヒストグラム作成手段と、前記第２のデジタル信号の信号強度分布を示す第２のヒストグラムを作成する第２ヒストグラム作成手段とを有し、前記第１のヒストグラムと前記第２のヒストグラムをそれぞれ異なる階調検出精度で作成するヒストグラム検出回路を備え、
前記信号処理回路は、前記第１のヒストグラム及び第２のヒストグラムに応じて前記第１のデジタル信号及び前記第２のデジタル信号の最適化及び合成を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記ヒストグラム検出回路は、前記第２のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出手段を備え、
前記第２ヒストグラム作成手段は、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて前記第２のヒストグラムを作成することを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号処理方法、信号処理回路及び撮像装置に係り、特に高感度信号と低感度信号を出力可能な撮像素子を搭載したデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置、並びにそれに用いられる信号処理回路及び信号処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置は、内蔵される撮像素子の電荷蓄積容量により決定される固有のダイナミックレンジを有している。この撮像素子のダイナミックレンジは、銀塩フィルムを用いるカメラによって得られる銀塩ネガフィルムのダイナミックレンジよりも狭い。
【０００３】
そのため、室内から室外を撮影する等、極めて明るい（高輝度）被写体と相対的に暗い（低輝度）被写体が混在するような場面を撮像する場合には、高輝度被写体もしくは低輝度被写体のいずれか一方が適正レベルとなるように露光時間を制御している。このような制御の下では、低輝度被写体を適正レベルとして設定すると高輝度部分が白とびし、高輝度被写体を適正レベルとして設定すると低輝度部分が黒つぶれしてしまう等、不適切な画像しか得られない場合も想定される。
【０００４】
このような問題を解決するために、一つのシーンに対し、互いにダイナミックレンジの異なる高感度信号と低感度信号の２種類の画像信号または映像信号を取得し、２種類の画像信号を最適化して合成処理することにより、広いダイナミックレンジを持つ信号を得る撮像装置が開発されている（特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、どんなシーンにおいても、一様な最適化処理を行ってしまうと、撮像シーンによってはかえって画質が劣化してしまうことも考えられるため、特許文献１記載のような広いダイナミックレンジを有する信号を合成するにあたっては、シーンに応じて適応的な最適化処理を行うことが望まれる。
【０００６】
この適応的な制御を行うためには、被写体のコントラスト（ハイライト）等の情報を基に階調設計する必要がある。一般に、この被写体のコントラスト（ハイライト）情報を得るためには、撮像された画像のヒストグラムを用いることが考えられる（特許文献２参照）。ここでヒストグラムを作成する場合には、検出する画像の分解精度と同等のヒストグラムの階調分解能を設けることが望ましい。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−９４９９９
【特許文献２】
特開２００１−８１０４
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２種類の画像信号のそれぞれに対して検出画像の分解精度と同等の階調分解能を有するヒストグラムを作成する場合には、１種類の画像信号のみを撮像する装置に比べて、容量が２倍の記憶装置を設ける必要がある。例えば、１信号の検出データが１２ビット階調である場合には、１信号に対するヒストグラムの階調分解能も１２ビット階調（＝４０９６階調）となり、２信号分では、４０９６階調の２倍である８１９２階調分のデータを保存する領域を設ける必要がある。また、ヒストグラムのデータ数が多いと比較判定時の演算量も多くなり、演算回路に多大な負荷がかかってしまう。
【０００９】
これを解決するために、ヒストグラムの分解能を落とすことが考えられるが、ヒストグラムの分解能を低下させるとヒストグラムの検出精度が低下してしまい、画像の最適化が適切に行われず、画質の高い画像データが得られないという問題もある。
【００１０】
本発明は、上記諸問題を鑑みて為されたものであり、高いヒストグラム検出能力を備えつつも、計算負荷が少ないヒストグラム検出方法、ヒストグラム検出回路、及びその信号処理回路を用いた撮像装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、以下の方法により達成される。
（１）  第１のデジタル信号の信号強度分布を示す第１のヒストグラムを作成するステップと、
前記第１のデジタル信号に対応する第２のデジタル信号の信号強度分布を示す第２のヒストグラムを作成するステップと、を備え、
前記第１のヒストグラムと前記第２のヒストグラムは、それぞれ異なる階調検出精度で作成されることを特徴とするヒストグラム算出方法。
（２）前記第２のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出ステップを備え、
前記第２のヒストグラムは、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて作成されることを特徴とする（１）のヒストグラム検出方法。
（３）  第１のデジタル信号の信号強度分布を示す第１のヒストグラムを作成する第１ヒストグラム作成手段と、前記第１のデジタル信号に対応する第２のデジタル信号の信号強度分布を示す第２のヒストグラムを作成する第２ヒストグラム作成手段と、を備え、
前記第１のヒストグラムと前記第２のヒストグラムは、それぞれ異なる階調検出精度で作成されることを特徴とするヒストグラム算出回路。
（４）  前記第２のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出手段を備え、
前記第２ヒストグラム作成手段は、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて前記第２のヒストグラムを作成することを特徴とする（３）記載のヒストグラム検出回路。
（５）  それぞれ異なる感度を有する第１の受光領域及び第２の受光領域からそれぞれ構成される複数の受光素子を有する撮像素子と、
前記第１の受光素子の各々から出力される複数の出力信号から構成される第１のアナログ信号と、前記第２の受光素子の各々から出力される複数の出力信号から構成される第２のアナログ信号とをそれぞれＡ／Ｄ変換して第１のデジタル信号及び第２のデジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換回路と、
前記第１のデジタル信号及び第２のデジタル信号に複数の処理を施し、画像データを生成する信号処理回路と、を備え、
前記信号処理回路は、前記第１のデジタル信号の信号強度分布を示す第１のヒストグラムを作成する第１ヒストグラム作成手段と、前記第２のデジタル信号の信号強度分布を示す第２のヒストグラムを作成する第２ヒストグラム作成手段とを有し、前記第１のヒストグラムと前記第２のヒストグラムをそれぞれ異なる階調検出精度で作成するヒストグラム検出回路を備え、
前記信号処理回路は、前記第１のヒストグラム及び第２のヒストグラムに応じて前記第１のデジタル信号及び前記第２のデジタル信号の最適化及び合成を行うことを特徴とする撮像装置。
（６）  前記ヒストグラム検出回路は、前記第２のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出手段を備え、
前記第２ヒストグラム作成手段は、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて前記第２のヒストグラムを作成することを特徴とする（５）記載の撮像装置。
【００１２】
上記によれば、ヒストグラムの階調検出精度が第１のヒストグラムと第２のヒストグラムで異なっている。また、第２のヒストグラムの階調検出精度は、第２のデジタル信号の信号特性に応じて決定される。したがって、ヒストグラムの階調分解能を落とす際に、検出信号の特性に応じて、検出するダイナミックレンジを変更することによって、回路構成の簡素化を図り、ＬＳＩなどハード化する際のコストアップを抑えつつ、検出精度の向上を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラを詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態のデジタルカメラ１を示すブロック図である。デジタルカメラ１は、光学系１０と、撮像部２０と、Ａ／Ｄ撮像処理部３０と、駆動制御部４０と、信号処理回路５０と、画像データ記録部６０と、表示部７０と、制御部８０と、メモリ９０と、画像記録再生部１００とを備えている。
【００１５】
光学系１０は、外部からの光が入射する一枚のレンズまたは複数のレンズを組み合わせて構成される単焦点レンズ、ズームレンズ等のレンズ、外部からの光量を制限するしぼり等を備えており、外部からの入射光を後段の撮像部２０の撮像素子上に焦点をあわせる収光部材である。光学系１０では、駆動制御部４０からの駆動信号に従って、被写体とカメラとの距離に応じたピント調節や、ズーム動作による画角の調整等が行われる。
【００１６】
撮像部２０は、光学系１０の後段に配置され、光学系１０を介してデジタルカメラ１内に入射した光を入射位置毎に光電変換して電気信号として取り出すものである。本実施形態において、撮像部２０は、ＷハニカムＣＣＤと呼ばれる固体撮像素子２１から構成されるものであり、感度の異なる２種類の信号を一度の撮像で取得可能である。
【００１７】
図２は、この固体撮像素子２１の部分拡大平面図である。固体撮像素子２１は、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子であって、半導体基板表面に行方向（矢印Ｘで示す方向）とこれに直交する列方向（矢印Ｙで示す方向）に配設された複数の受光素子２２（図では一部のみに番号を付してある）、垂直転送部２４、水平転送部２６、及び出力部２８を含む。複数の受光素子２２のうち奇数列のものは、偶数列のものに対して隣接する光受光素子間の列方向ピッチの略１／２だけ列方向にずれており、また、奇数行の受光素子は、偶数行の受光素子対して隣接する受光素子間の行方向ピッチの略１／２だけ行方向にずれて配置される。なお、図２では、５行８列の受光素子が示されているが、実際には、さらに多くの受光素子が設けられる。
【００１８】
受光素子２２は、入射光量に対応した信号電荷を発生し、蓄積するもので、例えばフォトダイオードである。受光素子２２の各々は、相対的に広い受光面積を有する主領域ｍと相対的に狭い受光面積を有する副領域ｓを有している。主領域ｍ及び副領域ｓは、それぞれ所定の分光感度の光に対応する信号電荷を発生し、蓄積する。副領域ｓは、主領域ｍよりも受光感度が低く、蓄積される信号電荷の量も主領域ｍと比べて少ない。
【００１９】
各受光素子２２の上方には、赤（Ｒで示す。）、緑（Ｇで示す。）、又は青（Ｂで示す。）のカラーフィルタ（図示せず）の何れか一つが設けられている。ここで、同一受光素子２２内の主領域ｍと副領域ｓは、同一のカラーフィルタが設けられている。各受光素子２２の受光領域ｍ，ｓは、それぞれの色の光に対応する信号電荷を発生し、蓄積する。
【００２０】
垂直転送部２４は、各受光素子２２から信号電荷を読み出し、列方向に転送するものであり、受光素子２２の列に対応してその側方にそれぞれ設けられる。垂直転送部２４は、主領域ｍの信号電荷と副領域ｓの信号電荷をそれぞれ独立に列方向に読み出し、水平転送部２６に転送する。水平転送部２６は、複数の垂直転送部２４からの信号電荷が転送され、転送された信号電荷を行方向に転送するものである。出力部４００は、水平転送部２６から転送された信号電荷量に応じた電圧信号を出力する。以下、複数の主領域ｍからの複数の電荷信号を基に作られた複数の電圧信号をまとめて高感度信号Ｈと、そして複数の副領域ｓからの複数の電荷信号を基に作られた複数の電圧信号を低感度信号Ｌと呼ぶこととする。高感度信号Ｈ及び低感度信号Ｌは、ともにＡ／Ｄ撮像処理部３０に送られる。
【００２１】
Ａ／Ｄ撮像処理部３０は、高感度信号Ｈ及び低感度信号Ｌのバイアス調整、ゲイン調整等の所定のアナログ信号処理を行った後、Ａ／Ｄ変換を行い各信号をデジタル化するものである。ここでは、高感度信号Ｈ及び低感度信号Ｌは、それぞれ独立に１２ビット階調でデジタル変換され、高感度デジタル信号Ｈａ及び低感度デジタル信号Ｈｂがそれぞれ生成される。生成された高感度デジタル信号Ｈａ及び低感度デジタル信号Ｈｂは、信号処理部５０に送られる。
【００２２】
駆動制御部４０は、制御部８０からの指示に基づき、光学系１０のレンズの駆動、撮像部２０で生成された電荷信号を転送する転送タイミング信号、及びＡ／Ｄ撮像処理部３０の駆動タイミング等を出力し、各部を統括制御する。フォーカス制御及び撮像時の制御は、制御部からの指示に基づき、この駆動制御部４０により駆動タイミングが決定され、撮像後に生成された各信号は順次信号処理部５０に送られる。
【００２３】
信号処理部５０は、高感度デジタル信号Ｈａ及び低感度デジタル信号Ｈｂの最適化処理を行い、最適化された高感度デジタル信号Ｈａ及び低感度デジタル信号Ｈｂを一つに合成して、画像データを生成するものである。信号処理部５０は、バス１１０に接続されており、生成された画像データは、圧縮処理部６０またはバス１１０を介して画像記録再生部１００に接続された記録媒体１０５に記録される。この信号処理部５０については、後ほど詳述する。
【００２４】
圧縮処理部６０は、バスライン１１０に接続されており、信号処理部５０により生成された画像データにＴＩＦＦ、ＪＰＥＧ等の所定の画像フォーマットに従った圧縮処理を施し、画像データのデータ量を変化させる。データ圧縮を行うかどうかは、ユーザ設定に依存しており、データの圧縮処理を行わない場合には、信号処理部５０から直接記録媒体１０５に画像データが書き込まれるように構成してもよい。
【００２５】
表示部７０は、バスライン１１０に接続され、液晶等を素材としたディスプレイを有している。表示部７０は、このディスプレイ上に撮像前に取得される被写体画像や撮像終了後の画像データを表示したり、ユーザにデジタルカメラの設定等を表示したりする。
【００２６】
制御部８０は、高速演算を行うＣＰＵを備え、図示せぬシャッタボタンからの撮像指示に基づき各種演算を行い、デジタルカメラ１の各部の撮像動作全体を撮像動作全体を総括制御する。また撮像時には、オートフォーカス、自動露光制御、オートホワイトバランス等の制御や必要に応じて各処理部の演算補助を行う等特定制御の一部として機能する。
【００２７】
メモリ９０は、デジタルカメラの諸設定値の保存、及び各部で演算された演算結果等を一時的な記録を行う内蔵記録手段である。デジタルカメラの各部は、必要であればメモリを介してデータの受け渡し等を行う。
【００２８】
画像記録再生部１００は、スマートメディア、ｘＤ−Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｃａｒｄ等の外部記録媒体１０５が接続可能とされており、作成された画像データをこの外部記録媒体１０５に記録し保存する。また、画像記録再生部１００は、画像の再生時に外部記録媒体１０５からデータが読み出して表示部７０に出力し、表示部７０のディスプレー上に画像を表示可能に構成されている。
【００２９】
図３は、信号処理部５０における処理の詳細を示すブロック図である。信号処理部５０は、ヒストグラム検出部５１と、ゲイン調整部５３と、階調補正部５４と、合成処理部５５と、ＹＣ処理部５６とを備えている。信号処理部５０に入力される高感度デジタル信号Ｈａ及び低感度デジタル信号Ｈｂの両者は、ヒストグラム検出部５１及びゲイン調整部５３に送られる。
【００３０】
ヒストグラム検出部５１は、高感度デジタル信号Ｈａ及び低感度デジタル信号ＬａをそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの色毎に積算し、色別のヒストグラムや色別の平均積算値を算出する。ヒストグラム検出部５１は、高感度信号積算部１５１と、信号レベル検出部１５２と、低感度信号積算部１５３とを有している。
【００３１】
ゲイン調整部５３は、ホワイトバランス調整等のデジタル信号のゲイン調整を行う乗算回路である。ホワイトバランス調整とは、白い被写体が白として撮像されるように、光源の発色（色温度）に応じてカラーバランスを補正する処理である。一般に、ホワイトバランスを調整しない場合には、色温度の違いにより、蛍光灯の元では得られる画像が緑色っぽく、また白熱電灯の元では得られる画像が赤味を帯びてしまう傾向がある。
【００３２】
ゲイン調整部５３は、具体的なホワイトバランス調整において、高感度デジタル信号Ｈａについて信号積算部５１により得られたＲ，Ｇ，Ｂの信号の積算値Ｒｓｕｍ，Ｇｓｕｍ，Ｂｓｕｍを基に、Ｇｓｕｍと他の信号Ｒｓｕｍ，Ｂｓｕｍの比Ｒｓｕｍ／Ｇｓｕｍ、Ｂｓｕｍ／Ｇｓｕｍを計算する。そして、求められた比に従って計算された各色毎のゲイン補正係数を信号Ｒ，Ｂの信号にそれぞれ乗算することにより、ＲＧＢ間の色レベルを調整する。ここでは、高感度デジタル信号Ｈａより得られたゲイン補正係数を、高感度デジタル信号ＨａのＲ，Ｂ信号及び低感度デジタル信号ＬａのＲ，Ｂ信号にかけ合わせ各デジタル信号Ｈａ，Ｌａのホワイトバランスを調整する。
【００３３】
階調補正部５４は、ゲイン調整後の高感度デジタル信号Ｈａ及び低感度デジタル信号Ｌａの階調を所定の係数を用いてそれぞれ独立に１２ｂｉｔから８ｂｉｔに階調補正する。この階調補正には、マトリクス形式の高感度デジタル信号階調補正ＬＵＴと低感度デジタル信号階調補正ＬＵＴが用いられる。各階調補正用ＬＵＴは、高感度デジタル信号Ｈａ及び低感度デジタル信号Ｌａが入力されると、信号の値に応じてデータを出力し、階調変換を行い、階調補正後の高感度デジタル信号Ｈｂ及び低感度デジタル信号Ｌｂを出力する。これらの階調補正用ＬＵＴは、予め制御部８０のメモリ領域やメモリ９０に保存されたものであってもよいし、またユーザ設定、デジタル信号のヒストグラム等を基に行われる演算により適応的に求められるものであってもよい。
【００３４】
合成処理部５５は、階調補正後の高感度デジタル信号Ｈｂと低感度デジタル信号Ｌｂを各Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に合成し、Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号からなる合成デジタル信号Ｓを生成する。ここでは、一例として以下のような式を用いて合成が行われる。
【００３５】
【数１】
2004242015.tif 000003
【００３６】
ここで、式（１），（２），（３）において、パラメータｐは、加算されたデジタル信号全体に対するゲインであり、これによって加算後のデータに対するダイナミックレンジの制御を行う。この値が小さいほど、ダイナミックレンジは広く、逆に大きいほど、ダイナミックレンジは狭くなる。具体的には、コントラストの高いシーン（真夏の晴天など）では０．８に、曇りや日陰では０．８６、室内蛍光灯下では０．９といったようにシーンに応じてこの値を変化させてやることにより、８ｂｉｔの階調値を有効に使用することが可能となる。
【００３７】
パラメータｔｈは、高感度デジタル信号Ｈｂに対し低感度デジタル信号Ｌｂをどの程度混ぜ合わせるかの比率を表すものであり、高感度デジタル信号Ｈｂと低感度デジタル信号Ｌｂの信号強度に応じて予め決定することができる。実際の合成処理においては、高感度デジタル信号Ｈｂと、パラメータｔｈ，  ｐと、上記式（２）及び（３）に従い決定されるｈ＿ｇａｉｎ及びｌ＿ｇａｉｎを算出し、高感度デジタル信号Ｈｂ及び低感度デジタル信号Ｌｂに、それぞれｈ＿ｇａｉｎ及びｌ＿ｇａｉｎを乗算して、各信号を加算することにより、合成デジタル信号Ｓを生成する。一例として、ｔｈを固定とし、ｐをシーンに応じて可変とすることで処理を実行することが可能である。
【００３８】
ＹＣ処理部５６は、所定の同時化処理を行い、合成信号ＳのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号から輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ，Ｃｂとを作成する回路である。また、ＹＣ処理部５６は、生成した輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ，Ｃｂに対し、ノイズ低減等の各処理を施し、非圧縮状態の画像データを生成する。生成された画像データは、圧縮される場合には圧縮処理部６０で圧縮された後に、また非圧縮のままの場合には、直接画像記録再生部１００に送られ、記録媒体１０５に記録される。
【００３９】
以下、ヒストグラム検出部５１について詳述する。
【００４０】
高感度信号積算部１５１は、高感度デジタル信号ＨａをそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの色毎に積算し、色毎のヒストグラム及び累積頻度を作成するものである。ここで、高感度信号積算部１５１は、１２ビット階調の高感度デジタル信号Ｈａを６ビットシフトし、６ビット換算のデータ（６４階調）としてヒストグラムを求める。図４は、高感度デジタル信号ＨａのＧについて作成されたヒストグラムの例を示す。
【００４１】
信号レベル検出部１５２は、低感度デジタル信号Ｌａの各色Ｒ，Ｇ，Ｂ信号レベルの特性を算出し、後段に設けられた低感度信号積算部１５３に出力するものである。ここで、信号レベル検出部１５２が検出する信号レベルの特性とは、信号のレベルの大まかな分布状態、一例として、１２ビット階調で表されている各色Ｒ，Ｇ，Ｂの信号が、ハイライト側にどの程度信号成分を含んでいるかを検出する。
【００４２】
具体的に、信号レベル検出部１５２は、１２ビット階調で表現された各色信号が、（１）階調レベル２０４８〜４０９５の成分（１２ビット目が１）、（２）階調レベル１０２４〜２０４７の成分、（３）階調レベル５１２〜１０２３の成分、そして５１１以下の成分をそれぞれいくつ含むかをカウントする。以下、具体的な算出方法を図５のフローチャートを基に説明する。
【００４３】
まず、信号レベル検出部１５２は、低感度デジタル信号Ｌａを受領すると（ステップＳ１）、受け取った信号の各色毎の各信号成分の１２ビット目が１であるかどうかを確認する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、１２ビット目が１である場合には、その成分は、２０４８〜４０９５の内の何れかの大きさを持つ（最大で４０９５）としてカウントを行い（ステップＳ３）、０である場合には、１１ビット目が１であるかどうかを確認する（ステップＳ４）。
【００４４】
ステップＳ４において、１１ビット目が１である場合には、その成分は、１０２４〜２０４７の内の何れかの大きさを持つ（最大で２０４７）としてカウントを行い（ステップＳ５）、０である場合には、１０ビット目が１であるかどうかを確認する（ステップＳ６）。
【００４５】
ステップＳ６において、１０ビット目が１である場合には、その成分は、５１２〜１０２３の内の何れかの大きさを持つ（最大で１０２３）としてカウントを行い（ステップＳ７）、０である場合には、その成分は、５１１以下の何れかの大きさを持つ（最大で５１１）としてカウントを行う（ステップＳ８）。１成分についてのカウント終了後、次の成分があるかどうかを確認し、次成分が存在するのであれば、ステップＳ２に戻り、次成分について同様のカウントを行う（ステップＳ９）。次成分が無ければ、カウントを終了する。
【００４６】
信号レベル検出部１５２は、カウントが終了すると、各成分毎のカウント数を確認し、信号レベルを決定する（ステップＳ１０、ステップＳ１１）。まず、階調レベル２０４８〜４０９５の成分についてのカウント数が予め定められた所定値以上であるかどうかを確認し、所定値以上であれば信号レベル１であるとする。ここで、所定値より小さければ、１０２４〜２０４７の成分が予め定められた所定値以上であるかどうかを確認し、所定値以上であれば信号レベル２であるとする。さらにここで、所定値より小さければ、５１２〜１０２３の成分が予め定められた所定値以上であるかどうかを確認し、所定値以上であれば信号レベル３であるとし、所定値より小さければ信号レベル４であるとする。
【００４７】
低感度信号積算部１５３は、信号レベル検出部１５２によって確認された信号レベルを基に、低感度デジタル信号ＬａをそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの色毎に積算し、色毎のヒストグラム及び累積頻度を作成するものである。ここで、信号レベルに応じてとは、１２ビット階調の高感度デジタル信号Ｈａをレベルに応じてシフトするビット数を変更することを意味する。
【００４８】
図６は、信号レベルと、ヒストグラム作成時の階調分割の関係を示す図である。低感度信号積算部１５３では、信号レベル１の場合には、１２ビット階調の信号を６ビットシフトし、信号成分を積算することにより、１２ビットのダイナミックレンジ幅分を６４階調で表現する。一方、信号レベル２の場合には、１２ビット階調の信号を５ビットシフトしかつ１２ビット目を無視して、信号成分を積算することにより、１１ビットのダイナミックレンジ幅分を６４階調で表現する。同様に、信号レベル３の場合には、１２ビット階調の信号を４ビットシフトし、１２ビット目及び１１ビット目を無視することにより、信号成分を積算し、１０ビットのダイナミックレンジ幅分を６４階調で表現する。最後に、信号レベル４の場合には、１２ビット階調の信号を３ビットシフトし、１０〜１２ビット目を無視して信号成分を積算することにより、９ビットのダイナミックレンジ幅分を６４階調で表現する。
【００４９】
なお、以上の説明では、低感度信号の信号レベルが、２０４７以上であるかどうか（信号レベル１かどうか）についても確認を行ったが、低感度信号の信号レベルが信号レベル１に実効的な数値を持たない場合には、信号レベル１であるかどうかの判断を省略し、低感度信号が信号レベル２〜４の何れに属するかを判定した後に、ヒストグラムを作成するように構成してもよい。一般に、ＷハニカムＣＣＤの場合には、低感度信号の信号レベルは、対応する高感度信号の信号レベルの１／４程度であるため、信号レベル１についての確認は不要である。
【００５０】
また、以上の説明では、各信号レベルに該当する成分の数が所定値以上であるかどうかで、ヒストグラム作成範囲を変更したが、特にこれに限られることはなく、一度１２ビット階調の信号を６ビットシフトして、ヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラムから最適な信号レベルを判断し、ヒストグラムを再作成するように構成してもよい。
【００５１】
なお、ヒストグラム検出部５１によって検出された、高感度信号Ｈａ及び低感度信号Ｌａの各ヒストグラムは、ゲイン調整部５３，階調補正部５４，合成処理部５５等におけるゲイン、補正係数、ｈ＿ｇａｉｎ及びｌ＿ｇａｉｎ等を決定するのに用いられる。
【００５２】
以上、本実施形態によれば、低感度信号Ｌａについては、その信号特性に応じてヒストグラムが作成される。一般に低感度信号Ｌａは、高感度信号Ｈａに比べてダイナミックレンジ幅が狭く、１２ビット目、１１ビット目等に実効的な信号が含まれないような場合も多々考えられる。したがって、信号の特性に応じて、検出するダイナミックレンジを変更することによって、１２ビットのダイナミックレンジ幅よりも狭いダイナミックレンジ幅について６４階調で表現することにより、１２ビットのダイナミックレンジ幅をそのまま６４階調表現していた場合と比べて、低感度信号の信号特性をよりよく表現するヒストグラムを作成することが可能である。
【００５３】
また、本実施形態によれば、検出するダイナミックレンジを変更することにより検出精度の向上を図るため、特別な回路の構成や記憶装置の追加を必要としない。したがって、ＬＳＩなどハードかする際のコストアップを抑えつつ、検出精度の向上を図ることができる。
【００５４】
なお、本実施形態においてはＷハニカムＣＣＤと呼ばれる撮像素子を備えた撮像装置として説明を行ったが、これに限らず、高感度信号及び低感度信号を取得可能な各種撮像装置に上記信号処理回路を適用しても構わない。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒストグラムの階調分解能を落とす際に、検出信号の特性に応じて、検出するダイナミックレンジを変更することによって、回路構成の簡素化を図り、ＬＳＩなどハード化する際のコストアップを抑えつつ、ヒストグラムの検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のデジタルカメラを示すブロック図である。
【図２】固体撮像素子の部分拡大平面図である。
【図３】信号処理部における処理の詳細を示すブロック図である。
【図４】高感度デジタル信号ＨａのＧについて作成されたヒストグラムの例を示す。
【図５】ヒストグラム算出処理を示すフローチャートである。
【図６】信号レベルと、ヒストグラム作成時の階調分割の関係を示す図である。
【符号の説明】
１      デジタルカメラ
１０    光学系
２０    撮像部
２１    固体撮像素子
２２    受光素子
２４    垂直転送路
２６    水平転送路
２８    出力部
３０    Ａ／Ｄ撮像処理部
４０    駆動制御部
５０    信号処理部
５１    ヒストグラム検出部
５２    最適化合成処理回路
５３    ゲイン調整部
５４    階調補正部
５５    合成処理部
５６    ＹＣ処理部
６０    圧縮処理部
７０    表示部
８０    制御部
９０    メモリ
１００  画像記録再生部
１０５  記録媒体
【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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