(57)【要約】【課題】簡易に白とびの発生を防止することのできる撮像装置を得る。【解決手段】被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた高感度信号を出力する複数の受光素子と、被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた低感度信号を出力する複数の受光素子とを備えたＣＣＤ１８を備えると共に、合成処理回路３６によって高感度信号と予め設定された重みｗｌが加味された低感度信号とを上記重みｗｌが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように合成して全体的な合成信号を生成するに当たり、制御回路５０では、ＣＣＤ１８による撮像時においてストロボ６０が使用されるときに測距センサ３２により得られる被写体までの距離が短くなるほど大きくなるように上記重みｗｌを設定する。【選択図】        図１
2004173044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像信号を出力する複数の第１受光素子と、被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像信号を出力する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子と、
前記撮像素子による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボと、
前記第１画像信号と予め設定された重みが加味された前記第２画像信号とを前記重みが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように合成して全体的な画像信号を生成する合成手段と、
前記被写体までの距離を検出する検出手段と、
前記撮像素子による撮像時において前記ストロボが使用されるときに前記距離が短くなるほど大きくなるように前記重みを設定する設定手段と、
を備えた撮像装置。
【請求項２】
前記合成手段は、前記第１画像信号の信号レベルが合成開始レベルを示す所定レベル未満であるときは当該第１画像信号を前記全体的な画像信号とし、前記第１画像信号の信号レベルが前記所定レベル以上であるときは前記第１画像信号の信号レベルと、前記所定レベルだけ嵩上げした状態の前記第２画像信号の信号レベルとの加重平均をとることにより前記全体的な画像信号を生成する
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記重みを複数段階で設定する
請求項１又は請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記被写体に接近した状態で撮像するモードであるマクロ撮影モードを設定するためのマクロ設定手段を更に備え、
前記検出手段は、前記マクロ設定手段により前記マクロ撮影モードが設定されたか否かに基づいて前記被写体までの距離を検出する
請求項３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、撮像装置に係り、特に、感度の異なる画像信号を合成することでダイナミックレンジを拡大する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在広く普及しているデジタルカメラ等の撮像装置におけるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子のダイナミックレンジは、写真フィルムに比べると一般的に狭い。このため、高輝度の被写体を撮影する場合には、受光量がダイナミックレンジを超え、撮像素子の出力信号が飽和してしまい、被写体の情報が欠落してしまう。
【０００３】
このような問題を解決するため、従来、撮影により得られた高感度の画像信号と低感度の画像信号とを合成することにより、ダイナミックレンジの拡大を図る技術がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この技術では、マスクを用いて、１つの画像中で部分毎に高感度の画像を低感度の画像に置き換えて合成画像を生成している。
【０００５】
ところで、通常、暗いところで撮影を行う場合にはストロボを使用する。しかしながら、ストロボを使用したときの撮影によって得られた画像はコントラストの高い画像となる。従って、人物等を近距離で撮影した場合や、マクロ撮影を行う場合等では、ストロボの調光が十分になされていても、ハイライト側の階調表現がフラットとなる、所謂白とびが発生しやすい。
【０００６】
例えば、模式的に図１０に示すように、デジタルカメラ９５によりストロボ９６を発光させた状態で人物である被写体９７を近距離にて撮影した場合、これによって得られた撮影画像９８における被写体像９９の顔の部分が白とび気味の画像になってしまう。
【０００７】
このような問題点を解決するために適用できる技術として、従来、ラインごとに交互に感度の異なる画像信号が出力される撮像素子を備え、高感度の画像信号と、当該画像信号と同一のレンジにするためのゲインがかけられた低感度の画像信号と、をライン毎に切替えて合成することにより１画像分の画像信号を生成する技術がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
この技術では、高感度側の画像信号が飽和したか否かを判断することにより当該画像信号において白とびが発生したか否かを判断し、白とびが発生した場合には当該画像信号を隣接する上下のラインに対応する低感度側の画像信号によって補間することにより、当該高感度側の画像信号における白とびを補正していた。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３０７９６３号公報
【特許文献２】
特開平７−７９３７２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に記載の技術では、高感度側の画像信号が飽和したか否かに基づいて当該画像信号における白とびの発生の有無を判断すると共に、白とびの発生した画像信号を低感度側の画像信号を用いた補間処理によって補正しているので、処理が複雑である、という問題点があった。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、簡易に白とびの発生を防止することのできる撮像装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像信号を出力する複数の第１受光素子と、被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像信号を出力する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子と、前記撮像素子による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボと、前記第１画像信号と予め設定された重みが加味された前記第２画像信号とを前記重みが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように合成して全体的な画像信号を生成する合成手段と、前記被写体までの距離を検出する検出手段と、前記撮像素子による撮像時において前記ストロボが使用されるときに前記距離が短くなるほど大きくなるように前記重みを設定する設定手段と、が備えられている。
【００１３】
請求項１記載の発明の撮像装置には、被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像信号を出力する複数の第１受光素子と、被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像信号を出力する複数の第２受光素子とが備えられた撮像素子が設けられると共に、当該撮像素子による撮像時の周囲の光量不足を補うためのストロボが設けられている。ここで、上記撮像素子の第２受光素子は、第１受光素子間に位置するよう設けられていてもよいし、チャネルストッパ等の受光量の混合を防止する手段を備えた第１受光素子上に設けられていてもよく、特に限定されない。
【００１４】
また、本発明では、合成手段により、第１画像信号と、予め設定された重みが加味された第２画像信号と、が上記重みが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように合成されて全体的な画像信号が生成される。これによって、撮像素子のダイナミックレンジを拡大することができる。
【００１５】
ここで、本発明の撮像装置では、設定手段により、撮像素子による撮像時において当該ストロボが使用されるときに検出手段によって検出された被写体までの距離が短くなるほど大きくなるように上記重みが設定される。
【００１６】
すなわち、ストロボを使用したときの撮影によって得られた画像はコントラストの高い画像となるため、ストロボを使用した状態で被写体を近距離にて撮影した場合や、マクロ撮影を行う場合には、白とびが発生しやすくなるのは前述の通りであり、この傾向は被写体までの距離が短くなるほど顕著となる。
【００１７】
この性質を利用して、本発明では、大きくなるほど合成後の画像信号によるダイナミックレンジを拡大することのできる重みを、被写体までの距離が短くなるほど大きくなるように設定するようにしており、これによってストロボ使用時における白とびの発生を未然に防止するようにしている。
【００１８】
また、本発明では、上記の性質を利用することにより、白とびの発生の有無を直接判断することなく白とびの発生を未然に防止するようにしており、画像信号が飽和したか否かに基づいて当該画像信号における白とびの発生の有無を判断して白とびの発生した画像信号を補正する従来の技術に比較して、簡易に白とびの発生を防止することができる。
【００１９】
更に、本発明では、低感度側の画像信号に加味する重みの調整のみによって白とびの発生を防止しているので、白とびの発生した画像信号を低感度側の画像信号を用いた補間処理によって補正する従来の技術に比較して、簡易に白とびの発生を防止することができる。
【００２０】
このように、請求項１に記載の撮像装置によれば、被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像信号を出力する複数の第１受光素子と、被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像信号を出力する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子を備えると共に、第１画像信号と予め設定された重みが加味された第２画像信号とを上記重みが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように合成して全体的な画像信号を生成するに当たり、撮像素子による撮像時においてストロボが使用されるときに被写体までの距離が短くなるほど大きくなるように上記重みを設定しているので、簡易に白とびの発生を防止することができる。
【００２１】
なお、本発明の検出手段には、赤外線測距センサ、超音波測距センサ等の測距センサを含めることができる。近年の撮像装置では、測距センサの搭載されたものが多数存在するため、これを本発明の検出手段として利用することにより、本発明を低コストで実現することができる。
【００２２】
なお、本発明の前記合成手段は、請求項２記載の発明のように、前記第１画像信号の信号レベルが合成開始レベルを示す所定レベル未満であるときは当該第１画像信号を前記全体的な画像信号とし、前記第１画像信号の信号レベルが前記所定レベル以上であるときは前記第１画像信号の信号レベルと、前記所定レベルだけ嵩上げした状態の前記第２画像信号の信号レベルとの加重平均をとることにより前記全体的な画像信号を生成することが好ましい。
【００２３】
これによって、上記所定レベルを白とびの発生が開始される以前のレベルとすることにより、第１画像信号の信号レベルが上記所定レベル未満である場合には高感度の信号である第１画像信号のみが適用された高感度な画像信号を得ることができ、第１画像信号の信号レベルが上記所定レベル以上である場合には当該第１画像信号と低感度の信号である第２画像信号とが合成されることにより白とびの発生が防止された画像信号を得ることができる。
【００２４】
一方、本発明の設定手段は、必ずしも被写体までの距離に応じて連続的に重みを設定する必要はなく、請求項３に記載の発明のように、前記重みを複数段階で設定するものとすることもできる。
【００２５】
更に、請求項３に記載の発明は、請求項４記載の発明のように、前記被写体に接近した状態で撮像するモードであるマクロ撮影モードを設定するためのマクロ設定手段を更に備え、前記検出手段は、前記マクロ設定手段により前記マクロ撮影モードが設定されたか否かに基づいて前記被写体までの距離を検出するものとすることもできる。
【００２６】
本発明によれば、検出手段により、マクロ撮影モードが設定されたか否かに基づいて被写体までの距離が検出される。
【００２７】
すなわち、マクロ撮影モードが設定されたか否かのみでは被写体までの正確な距離は判らないものの、被写体に接近した状態とされているか否かは判る。従って、マクロ撮影モードが設定された場合の被写体までの距離を、設定されていない場合より短いものと見なすことにより、本発明の重みを２段階で設定することができる。
【００２８】
近年の撮像装置では、マクロ撮影モードが設定できるものが多数存在するため、これを本発明のマクロ設定手段として利用することにより、本発明を低コストで実現することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では、本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明する。
【００３０】
〔第１実施形態〕
まず、図１を参照して、本第１実施形態に係るデジタルカメラ１０の構成を説明する。同図に示されるように、第１実施形態に係るデジタルカメラ１０には、光学レンズ１２と、光学レンズ１２を通過する光量を調整する絞り１４と、光の通過時間を調整するシャッタ１６と、光学レンズ１２、絞り１４及びシャッタ１６を通過した被写体像を示す入射光に基づき、被写体を高感度及び低感度のそれぞれの受光素子により撮像して被写体像を示すＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３色のカラーアナログ画像信号を出力する撮像素子としてのＣＣＤ１８と、が設けられている。
【００３１】
ＣＣＤ１８には、ＣＣＤ１８により入力された高感度及び低感度の信号に対して所定のアナログ信号処理を施すアナログ信号処理部２０と、アナログ信号処理部２０から入力された高感度及び低感度のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」という。）２２と、が順に接続されている。
【００３２】
また、光学レンズ１２を駆動するための駆動部２４と、絞り１４を駆動するための駆動部２６と、シャッタ１６を駆動するための駆動部２８と、ＣＣＤ１８に対する撮影時のタイミング制御を行うＣＣＤ制御部３０と、ストロボ６０の発光の制御を行うストロボ制御部５８と、シャッタスイッチ等のカメラ操作部６２と、が設けられている。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器２２から出力された高感度及び低感度のデジタル信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタル値）は、設定手段としての制御回路５０（詳細は後述）に入力されると共に、デジタル信号処理回路３４に入力される。デジタル信号処理回路３４は、合成手段としての合成処理回路３６と、Ｋｎｅｅ処理回路３８と、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理回路４０と、ガンマ処理回路４２と、メモリ４４と、を含んで構成されている。
【００３４】
合成処理回路３６は、制御回路５０から低感度のデジタル信号の重みを示す信号（詳細は後述）が入力され、Ａ／Ｄ変換器２２から入力された高感度及び低感度の信号を後述するように合成する。Ｋｎｅｅ処理回路３８は、必要に応じて高輝度側の入出力特性を変更する。ＷＢ調整処理回路４０は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタル値の各々にゲインを乗算して増減するための３つの乗算器（図示省略）を含んで構成されており、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号は、各乗算器にそれぞれ入力される。更に、乗算器には、ホワイトバランスを制御するためのゲイン値Ｒｇ、Ｇｇ、Ｂｇが制御回路５０より入力され、乗算器の各々はこれら２入力を乗算する。この乗算によりホワイトバランスが調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号はガンマ処理回路４２に入力される。
【００３５】
ガンマ処理回路４２は、ホワイトバランスが調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号が所定のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、また、１０ビットの信号が８ビットの信号となるように変更し、メモリ４４に格納する。
【００３６】
デジタル信号処理回路３４のメモリ４４から出力されたＲＧＢ信号はスマートメディアやメモリスティック等の図示しない取り外し可能な記録メディアに記録されると共に、図示しない液晶ディスプレイに画像（被写体像）として表示される。
【００３７】
上記構成に加え、デジタルカメラ１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５２と、ＲＯＭ５４と、ＲＡＭ５６と、を備えたマイクロ・コンピュータで構成された制御回路５０を備えている。
【００３８】
制御回路５０は、デジタルカメラ１０全体の動作を制御する。ＲＯＭ５４には、被写体までの距離が短くなるほど大きくなるように低感度のデジタル信号の重みを決定して当該重みを示す信号をデジタル信号処理回路３４の合成処理回路３６に出力する重み設定処理を実行する処理ルーチンのプログラムが記憶されている。
【００３９】
更に、デジタルカメラ１０は、被写体までの距離を検出する検出手段としての測距センサ３２を備えている。測距センサ３２で検出された被写体までの距離を示す信号は、制御回路５０に入力される。シャッタスイッチが半押しされると、制御回路５０により、測距センサ３２で得られた被写体までの距離に基づいてＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）機能が働いて合焦制御される。
【００４０】
ここで、本実施の形態に係るＣＣＤ１８の構造について説明する。ＣＣＤ１８には、図２に示すようなハニカムＣＣＤを採用することができる。
【００４１】
このＣＣＤ１８の撮像部は、図２に示すように、１画素の１色について１つずつ割り当てられると共に、所定の配列ピッチ（水平配列ピッチ＝Ｐｈ（μｍ）、垂直配列ピッチ＝Ｐｖ（μｍ））で、かつ隣接する受光素子ＰＤ１が垂直方向及び水平方向にずらされて２次元配置された複数の受光素子ＰＤ１と、この受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰを迂回するように配置され、かつ受光素子ＰＤ１からの信号（電荷）を取り出して垂直方向に転送する垂直転送電極ＶＥＬと、垂直方向最下に位置する垂直転送電極ＶＥＬの垂直方向下側に配置され、垂直転送電極ＶＥＬから転送されてきた信号を外部へ転送する水平転送電極ＨＥＬと、を備えている。なお、同図に示す例では、開口部ＡＰを八角形のハニカム形状に形成している。
【００４２】
ここで、水平方向に直線状に並んで配置された複数の垂直転送電極ＶＥＬにより構成される垂直転送電極群には、各々垂直転送駆動信号Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８の何れか１つを同時に印加することができるように構成されている。なお、同図に示す例では、１段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ３が、２段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ４が、３段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ５が、４段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ６が、５段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ７が、６段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ８が、７段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ１が、８段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号Ｖ２が、各々印加できるように構成されている。
【００４３】
一方、各受光素子ＰＤ１は隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対し転送ゲートＴＧを介して電気的に接続されるように構成されている。同図に示す例では、各受光素子ＰＤ１が右下に隣接する垂直転送電極ＶＥＬに転送ゲートＴＧを介して接続されるように構成されている。
【００４４】
なお、同図において‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは赤色の光を透過する色分離フィルタ（カラーフィルタ）で覆われており、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは緑色の光を透過する色分離フィルタで覆われており、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１の前面に形成された開口部ＡＰは青色の光を透過する色分離フィルタで覆われている。すなわち、‘Ｒ’が記入された受光素子ＰＤ１は赤色光を、‘Ｇ’が記入された受光素子ＰＤ１は緑色光を、‘Ｂ’が記入された受光素子ＰＤ１は青色光を、各々受光し、受光した光量に応じたアナログ信号を各々出力する。
【００４５】
ＣＣＤ１８は、更に、上述の受光素子ＰＤ１に比較して低感度な受光素子ＰＤ２を備えている。受光素子ＰＤ２は図２に示される如く、複数の受光素子ＰＤ１間に設けられている。この受光素子ＰＤ２も受光素子ＰＤ１と同様に、その前面に受光素子ＰＤ１の開口部より面積が小さい開口部ＡＰが形成され、隣接する１つの垂直転送電極ＶＥＬに対して転送ゲートＴＧにより電気的に接続されている。また、この受光素子ＰＤ２には、その前面に形成された開口部ＡＰに、受光素子ＰＤ１と同様にＲ、Ｇ、Ｂ何れかのカラーフィルタが装着されている。このように、受光素子ＰＤ２の受光面積を受光素子ＰＤ１の受光面積より小さくしているので、受光素子ＰＤ１に比較して低感度なＲ、Ｇ、Ｂ信号が得られる。
【００４６】
なお、受光素子ＰＤ２の転送ゲートＴＧが接続される電極は、隣接する受光素子ＰＤ１の転送ゲートＴＧが接続される電極とは異なるように設けられている。
また、本実施の形態においては、先に受光素子ＰＤ１の電荷を読み出してから受光素子ＰＤ２の電荷を読み出すようにしている。
【００４７】
本実施の形態の受光素子ＰＤ１が本発明における第１受光素子に、受光素子ＰＤ２が本発明における第２受光素子に、各々対応する。
【００４８】
以下、以上のような構成のデジタルカメラ１０の制御回路５０により実行される重み設定処理ルーチンについて、図３のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００４９】
まず、光学レンズ１２、絞り１４、及びシャッタ１６を通過した被写体像を示す入射光は、ＣＣＤ１８の感度の異なる受光素子ＰＤ１及びＰＤ２の双方により受光され、被写体像を示すアナログ画像信号としてアナログ信号処理部２０に出力される。また、操作者がデジタルカメラ１０にて被写体を撮影するためにシャッタスイッチを半押しすると、図３のステップ１００において、このシャッタスイッチ半押し時に測距センサ３２から入力された信号に基づいて被写体までの距離Ｔが導出され、駆動部２４の制御の下にＡＦ機能が働いて合焦制御される。
【００５０】
アナログ信号処理部２０は、ＣＣＤ１８から入力された高感度及び低感度の双方の信号に対して所定のアナログ信号処理を施す。このアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２２により各々デジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２２から出力されたデジタル信号は、デジタル信号処理回路３４及び制御回路５０に入力される。
【００５１】
次のステップ１０２では、このとき、ストロボ６０が使用される条件となっているか否かが判定され、肯定判定の場合はステップ１０４に移行する。なお、ストロボ６０が使用される条件としては、図示しない受光素子から出力された信号により示される撮影環境の明るさがストロボ６０を発光させるべき明るさである、という条件や、ストロボ６０を強制的に発光させるモードがユーザによって指定されている、という条件等が例示できる。
【００５２】
ステップ１０４では、ステップ１００で導出された距離Ｔが短くなるほど大きくなるように後述する低感度信号の重みｗｌが演算される。なお、本実施の形態では、一例として、重みｗｌの取り得る値が０．０から１．０までの範囲内とされており、距離Ｔが１．８ｍであるときに中央値である０．５となり、距離Ｔが１．８ｍより短くなるに従って０．５より大きくなっていき、距離Ｔが１．８ｍより長くなるに従って０．５より小さくなっていくように演算する。より具体的には、例えば、距離Ｔが１．８ｍから０．１ｍずつ短くなる毎に０．５から０．１ずつ大きくなり、距離Ｔが１．８ｍから０．１ｍずつ長くなる毎に０．５から０．１ずつ小さくなるように演算する。
【００５３】
そして、次のステップ１０６では、上記ステップ１０４の処理によって得られた重みｗｌを示す重み信号と合成の実行を指示する合成指示信号が合成処理回路３６に出力され、本重み設定処理ルーチンを終了する。
【００５４】
重み信号及び合成指示信号が入力されると、合成処理回路３６は、Ａ／Ｄ変換器２２から入力された高感度信号と低感度信号を、真数加算方式を用いて次の（１）式に示すように合成する。
【００５５】
【数１】
2004173044.tif 000003
【００５６】
ここで、Ｓは、高感度信号と低感度信号の比（感度比）を示すものであり、その値は１以上となる。ｔｈは、画像形成において合成信号ｄａｔａ（本発明の「全体的な画像信号」に相当。）の合成開始レベルを示す閾値である。また、ｈｉｇｈは、高感度信号の値であり、ｗｈは、高感度信号の重みを示す値である。ｌｏｗは、低感度信号の値であり、ｗｌは、制御回路５０から入力された重み信号により示される低感度信号の重みを示す値である。
【００５７】
なお、本実施の形態では、重みｗｈと重みｗｌの合計値を１．０とするものとされている。従って、重みｗｈの値は、制御回路５０から合成処理回路３６に入力された重み信号により示される重みｗｌの値に応じて一意に決定される。例えば、重みｗｌの値が０．５であれば重みｗｈの値も０．５となり、重みｗｌの値が０．７であれば重みｗｈの値は０．３となる。
【００５８】
（１）式で示されるように、本実施の形態に係る合成処理回路３６では、高感度信号の信号レベルが合成開始レベルを示す閾値ｔｈ未満であるときは当該高感度信号を合成信号ｄａｔａとし、高感度信号の信号レベルが閾値ｔｈ以上であるときは高感度信号の信号レベルと、閾値ｔｈだけ嵩上げした状態の低感度信号の信号レベルとの加重平均をとることにより合成信号ｄａｔａを生成するものとされている。
【００５９】
なお、上記閾値ｔｈは、高感度信号により示される階調値が当該値未満であれば当該高感度信号により示される被写体像に白とびが発生しないと見なすことのできる値として、実際のＣＣＤ１８を用いた実験や、ＣＣＤ１８の設計仕様に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られた値等を適用する。
【００６０】
図４は、このとき、合成処理回路３６によって、被写体からの光を受光して得られた高感度信号と、その高感度信号に低感度信号を上述のように合成して得られた合成信号との関係を示した図である。図中の細線が合成前の高感度信号であり、太線が合成処理により得られた合成信号である。また、被写体輝度において、Ｘ１は合成処理を行わない場合に表現可能な被写体輝度の最大値を示しており、Ｘ２は合成後に表現可能となった被写体輝度の最大値を示している。この場合の撮影対象である被写体の輝度Ｘ２はＸ１のレベルより高い。なお、本図は、Ｒ、Ｇ、Ｂ何れか１色についてのデータを示している。
【００６１】
図から明らかなように、上述した合成処理により表現可能な被写体輝度のレベルはＸ１からＸ２まで拡大されている。このため、被写体がＸ１のレベルより高い輝度を有する場合には、合成処理を施すことにより好適にダイナミックレンジが拡大され、表現可能な領域を拡大することができる。
【００６２】
そして、図５に示すように、低輝度信号の重みｗｌの値が大きくなるほどダイナミックレンジは拡大されることになる。
【００６３】
合成処理後は、高感度信号及び図中の太実線で示された合成信号の双方を用いて被写体の画像が形成され、Ｋｎｅｅ処理回路３８に出力される。
【００６４】
一方、ステップ１０２において否定判定であった場合、すなわち、ストロボ６０が使用される条件となっていない場合には、合成信号により示される被写体像に白とびが発生することはないものと見なしてステップ１０８に移行し、低感度信号の重みｗｌの値が通常値（本実施の形態では、‘０．５’）とされて当該重みｗｌを示す重み信号と合成の実行を指示する合成指示信号が合成処理回路３６に出力され、本重み設定処理ルーチンを終了する。
【００６５】
Ｋｎｅｅ処理回路３８での処理後、ＷＢ調整処理回路４０及びγ処理回路４２で所定の処理が行われ、スルー画像等として液晶ディスプレイに表示される。また、シャッタスイッチが全押しされて撮影が行われた場合には、メモリ４４に格納されると共に、スマートメディアやメモリスティック等の取り外し可能な記録媒体に記録される。
【００６６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０は、被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた高感度信号を出力する複数の受光素子ＰＤ１と、被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた低感度信号を出力する複数の受光素子ＰＤ２とを備えたＣＣＤ１８を備えると共に、高感度信号と予め設定された重みｗｌが加味された低感度信号とを上記重みｗｌが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるものとして合成して全体的な合成信号を生成するに当たり、ＣＣＤ１８による撮像時においてストロボ６０が使用されるときに被写体までの距離が短くなるほど大きくなるように上記重みｗｌを設定しているので、簡易に白とびの発生を防止することができる。
【００６７】
また、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０は、高感度信号の信号レベルが合成開始レベルを示す閾値ｔｈ未満であるときは当該高感度信号を合成信号ｄａｔａとし、高感度信号の信号レベルが閾値ｔｈ以上であるときは高感度信号の信号レベルと、閾値ｔｈだけ嵩上げした状態の低感度信号の信号レベルとの加重平均をとることにより合成信号ｄａｔａを生成するものとされているので、閾値ｔｈを白とびの発生が開始される以前のレベルとすることにより、高感度信号の信号レベルが閾値ｔｈ未満である場合には高感度信号のみが適用された高感度な合成信号を得ることができ、高感度信号の信号レベルが閾値ｔｈ以上である場合には当該高感度信号と低感度信号とが合成されることにより白とびの発生が防止された合成信号を得ることができる。
【００６８】
〔第２実施形態〕
本第２実施形態では、撮像装置としてのデジタルカメラにマクロ撮影モードが搭載されており、当該マクロ撮影モードが設定されたか否かに応じてＣＣＤ１８から出力された低感度信号の重みｗｌを設定する場合の形態について説明する。
なお、本第２実施形態に係るデジタルカメラの構成は上記第１実施形態に係るデジタルカメラ１０と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６９】
ところで、本第２実施形態に係るデジタルカメラ１０には、被写体に接近した状態で撮像するモードであるマクロ撮影モードが搭載されているが、このマクロ撮影モードに設定するには、図６に示すようなプルダウン・メニューをデジタルカメラ１０に設けられている表示部４６（本発明の「マクロ設定手段」に相当。
）に表示させ、当該メニューにおける「マクロ」を「ＯＮ」とすることにより行われる。
【００７０】
以下、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の制御回路５０により実行される重み設定処理ルーチンについて、図７のフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、図７における図３と同一の処理を行うステップには図３と同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。
【００７１】
同図のステップ１０２において肯定判定された場合、すなわち、ストロボ６０が使用される条件となっている場合はステップ１０３に移行してユーザによりマクロ撮影モードに設定されているか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０５Ａに移行して低感度信号の重みｗｌを所定値Ｔ１に設定した後にステップ１０６に移行する。
【００７２】
一方、上記ステップ１０３において否定判定された場合にはステップ１０５Ｂに移行して低感度信号の重みｗｌを所定値Ｔ２に設定した後にステップ１０６に移行する。
【００７３】
ここで、所定値Ｔ１は所定値Ｔ２より大きく、かつ所定値Ｔ２はステップ１０８で設定される通常時の値（本実施の形態では、‘０．５’）以上の値（本実施の形態では、所定値Ｔ１＝０．７、所定値Ｔ２＝０．６）とされている。
【００７４】
すなわち、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、マクロ撮影モードが設定された場合の被写体までの距離を、設定されていない場合より短いものと見なして、このときの低感度信号の重みｗｌをマクロ撮影モードが設定されていない場合より大きな値としており、これによってマクロ撮影モード設定時における白とびの発生を防止するようにしている。
【００７５】
近年の撮像装置では、マクロ撮影モードが設定できるものが多数存在するため、これを利用することによって本発明を低コストで実現することができる。
【００７６】
なお、上述した第１、第２実施形態では、合成処理回路３６によって、Ａ／Ｄ変換器２２から入力された高感度信号及び低感度信号を、ホワイトバランス調整やγ補正を行う前に合成する例について説明したが、以下では、合成前にホワイトバランス調整及びガンマ補正を高感度信号及び低感度信号のそれぞれに対して行い、その後に対数加算方式により合成処理する形態について説明する。
【００７７】
図８は、この形態に係るデジタル信号処理回路７０の構成を示している。デジタル信号処理回路７０は、高感度信号側のホワイトバランスを調整する高感度側ＷＢ（ホワイトバランス）調整処理回路７２と、低感度信号側のホワイトバランスを調整する低感度側ＷＢ調整処理回路７４と、高感度側ＷＢ調整処理回路７２に接続された高感度信号側のγ補正を行う高感度側γ処理回路７６と、低感度側ＷＢ調整処理回路７４に接続された低感度信号側のγ補正を行う低感度側γ処理回路７８と、合成手段としての合成処理回路８０と、メモリ８２と、を含んで構成されている。
【００７８】
図８の構成によれば、合成処理回路８０による合成処理の前に、高感度信号及び低感度信号は、高感度側ＷＢ調整処理回路７２及び低感度側ＷＢ調整処理回路７４によりそれぞれの特性に応じたホワイトバランス調整が行われ、更に高感度側γ処理回路７６及び低感度側γ処理回路７８によりそれぞれγ補正が行われて合成処理回路８０に入力される。合成処理回路８０は、上述した各実施の形態と同様、制御回路５０からの重みｗｌを示す信号を伴った合成指示を受けたときに、入力された高感度及び低感度の信号を合成する。
【００７９】
なお、上述した各実施の形態では、高感度の受光素子ＰＤ１と低感度の受光素子ＰＤ２の各々を設け、高感度信号及び低感度信号を得る例について説明したが、図９に示されるように、１つの受光素子ＰＤの受光領域をチャネルストッパ９４により高感度の受光を行う受光面積が広い高感度受光領域９２と低感度の受光を行う受光面積が狭い低感度受光領域９０とに分割し、それぞれの領域により高感度信号及び低感度信号が得られるような構成としてもよい。なお、受光素子ＰＤにはチャネルストッパ９４が設けられているため、高感度で受光された信号と低感度で受光された信号とが混合されずに、双方の信号を別々に受光することができる。
【００８０】
また、上記第２実施形態では、ストロボ使用時において、マクロ撮影モードの設定状態に応じて低感度信号の重みｗｌを設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、この形態に上記第１実施形態を組み合わせた形態、すなわち、ストロボ使用時において、マクロ撮影モードと被写体までの距離Ｔとに応じて重みｗｌを設定する形態とすることもできる。
【００８１】
この場合の形態としては、ストロボが使用され、かつマクロ撮影モードに設定されている場合に、被写体までの距離Ｔに応じて図３のステップ１０４で演算された重みｗｌをα倍（αは１超の実数。）させる形態等を例示できる。この場合も、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８２】
また、本発明は上記デジタルカメラに限られるものではなく、様々な撮像装置に適用可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明によれば、被写体からの光を第１の感度で受光し、受光した光量に応じた第１画像信号を出力する複数の第１受光素子と、被写体からの光を前記第１の感度より低い第２の感度で受光し、受光した光量に応じた第２画像信号を出力する複数の第２受光素子とを備えた撮像素子を備えると共に、第１画像信号と予め設定された重みが加味された第２画像信号とを上記重みが大きくなるほどダイナミックレンジが拡大されるように合成して全体的な画像信号を生成するに当たり、撮像素子による撮像時においてストロボが使用されるときに被写体までの距離が短くなるほど大きくなるように上記重みを設定しているので、簡易に白とびの発生を防止することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示したブロック図である。
【図２】実施の形態に係るＣＣＤの構成の概略を示した図である。
【図３】第１実施形態に係る重み設定処理ルーチンの流れを示したフローチャートである。
【図４】合成前の高感度信号と、合成処理されて得られた合成信号との関係を示すグラフである。
【図５】合成信号と低感度信号の重みｗｌとの関係を示すグラフである。
【図６】実施の形態に係るデジタルカメラのマクロ撮影モードの設定手順の説明に供する概略図である。
【図７】第２実施形態に係る重み設定処理ルーチンの流れを示したフローチャートである。
【図８】他のデジタル信号処理回路の構成を示したブロック図である。
【図９】高感度と低感度の信号の双方を受光することができる受光素子が設けられたＣＣＤの構成の概略を示した図である。
【図１０】従来の技術の問題点の説明に供する模式図である。
【符号の説明】
１０    デジタルカメラ（撮像装置）
１４    絞り
１６    シャッタ
１８    ＣＣＤ（撮像素子）
３２    測距センサ（検出手段）
３４    デジタル信号処理回路
３６    合成処理回路（合成手段）
４６    表示部（マクロ設定手段）
５０    制御回路（設定手段）
５２    ＣＰＵ
５４    ＲＯＭ
６０    ストロボ
８０    合成処理回路（合成手段）
ＰＤ１    受光素子（第１受光素子）
ＰＤ２    受光素子（第２受光素子）
【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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