(57)【要約】【課題】ＣＣＤ−ＲＡＷ記録時の画像データの画質を劣化させることなく、記録容量を低減させる。【解決手段】ＣＰＵ３２は、主画素データ、あるいは副画素データで表現される輝度値が閾値以下である画素に対しては、副画素データを記録せずに主画素データのみをＳＤＲＡＭ３６に書き戻す。主画素データ、あるいは副画素データで表現される輝度値が閾値以上である画素に対しては、この画素の位置を検出し、検出した位置データと副画素データとを主画素データと関連付けてＳＤＲＡＭ３６に書き戻す。位置データが付加された副画素データは、ＳＤＲＡＭ３６でサムネイル画像、プレビュー画像、および主画素データとともに１つの画像ファイルとしてメモリカード１８に記録される。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低輝度域から中輝度域までの階調を表現する高感度信号を出力する主感光部と、
この主感光部よりも相対的に小さい受光面積をもち、高輝度域の階調を表現する低感度信号を出力する副感光部とからなる画素が、所定のピッチで複数配列された撮像素子を有する撮像装置において、
前記高感度信号、あるいは低感度信号で表現される階調値が、予め設定された閾値以下である画素に対しては、前記高感度信号のみを記録し、
前記階調値が前記閾値以上である画素に対しては、前記低感度信号と前記高感度信号とを記録する記録手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記高感度信号、あるいは低感度信号で表現される階調値と、予め設定された閾値とを比較する比較手段と、前記画素の位置を検出して、その位置データを出力する位置検出手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記閾値を自動的に設定する閾値自動設定手段を設けた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】
前記閾値を選択的に設定する閾値選択設定手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記記録手段は、前記階調値が前記閾値以上である画素に対して、この画素の低感度信号と高感度信号、およびこの画素の周辺にある周辺画素の低感度信号をともに記録することを特徴とする請求項１乃至４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記記録手段は、前記階調値が前記閾値以上である画素、および前記周辺画素のうちの１つの画素の位置データと、前記階調値が前記閾値以上である画素の低感度信号と、前記周辺画素の低感度信号とをデータパック化して記録することを特徴とする請求項１乃至５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記データパックの構成を選択的に設定するパック構成選択設定手段を設けたことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低輝度域から中輝度域までの階調を表現する高感度信号を出力する主感光部と、この主感光部よりも相対的に小さい受光面積をもち、高輝度域の階調を表現する低感度信号を出力する副感光部とからなる画素が、所定のピッチで複数配列された撮像素子を有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラに搭載されるＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子は、画面の最も明るい部分から最も暗い部分までの階調を再現する能力、いわゆるダイナミックレンジが写真フイルムと比較して狭いため、明暗差の大きいシーンを撮影した場合には、高輝度域が白飛びしたり、低輝度域が黒く潰れてしまうという問題があった。
【０００３】
上記のような問題を解決するために、本発明者は、図１４に示すようなＣＣＤ１００を用いて、広いダイナミックレンジをもつ画像を得る方法を考案した。このＣＣＤ１００には、八角形の画素１０１が所定のピッチでハニカム状に複数配列されている。画素１０１は、主感光部１０１ａと、この主感光部１０１ａよりも受光面積が小さい副感光部１０１ｂとからなる。ＣＣＤ１００は、主感光部１０１ａと副感光部１０１ｂの信号電荷を個別に読み出せるように構成されている。
【０００４】
図１５に示すように、主感光部１０１ａの信号出力は、副感光部１０１ｂと比較して少ない入射光量で飽和する。これにより、主感光部１０１ａからは、主として低輝度域から中輝度域の階調を表現する高感度信号Ｈが取り込まれ、副感光部１０１ｂからは、高感度信号Ｈでは表現できない高輝度域の階調を表現する低感度信号Ｌが取り込まれる。これら主副感光部１０１ａ、１０１ｂで得られた高感度信号Ｈおよび低感度信号Ｌは、合成・圧縮処理を施され、広いダイナミックレンジをもつ１画素分の画像データとして取り扱われる。
【０００５】
ところで、デジタルカメラでは、撮影した画像データを記録する記憶媒体として、カメラ本体に着脱自在に装填されるメモリカードや内蔵メモリが用いられているが、記録する画像データの容量が大きいと、記録可能な枚数が減少してしまう。このような問題に対して、シェーディング補正データなどの補正データを圧縮してメモリカードに記録することで、補正データを記録するのに必要な容量をできるだけ小さくした撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
一方、ＣＣＤで出力されたアナログの撮像信号をデジタルデータに変換し、このデジタルデータ（ＣＣＤ−ＲＡＷデータ）をメモリカードに直接記録（ＣＣＤ−ＲＡＷ記録）する画像撮影装置が提案されている（特許文献２参照）。また、ＣＣＤ−ＲＡＷ記録を行う際に、ＣＣＤ−ＲＡＷデータをＪＰＥＧ圧縮、あるいはハフマン符号化して可逆圧縮することにより、データの記録容量を低減させた画像処理装置が提案されている（特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２１７２５３号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２３９７９号公報
【特許文献３】
特開２００１−６０８７６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示すＣＣＤ１００を用いた撮像装置でＣＣＤ−ＲＡＷ記録を行う場合には、高感度信号Ｈと低感度信号Ｌとを全画素分記録する必要がある。このため、従来と比較して２倍のデータを記録することとなり、膨大な記録容量が必要となるおそれがある。また、記憶媒体への書き込み、あるいは記憶媒体からの読み出しに掛かる時間が長くなるという問題が生じる。これらの問題は、特許文献１〜３に記載される装置を以てしても、解決することができない。
【０００９】
本発明は、ＣＣＤ−ＲＡＷ記録時の画像データの画質を劣化させることなく、記録容量を低減させることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、低輝度域から中輝度域までの階調を表現する高感度信号を出力する主感光部と、この主感光部よりも相対的に小さい受光面積をもち、高輝度域の階調を表現する低感度信号を出力する副感光部とからなる画素が、所定のピッチで複数配列された撮像素子を有する撮像装置において、前記高感度信号、あるいは低感度信号で表現される階調値が、予め設定された閾値以下である画素に対しては、前記高感度信号のみを記録し、前記階調値が前記閾値以上である画素に対しては、前記低感度信号と前記高感度信号とを記録する記録手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
なお、前記高感度信号、あるいは低感度信号で表現される階調値と、予め設定された閾値とを比較する比較手段と、前記画素の位置を検出して、その位置データを出力する位置検出手段とを備えることが好ましい。また、前記閾値を自動的に設定する閾値自動設定手段、前記閾値を選択的に設定する閾値選択設定手段を設けることが好ましい。
【００１２】
前記記録手段は、前記階調値が前記閾値以上である画素に対して、この画素の低感度信号と高感度信号、およびこの画素の周辺にある周辺画素の低感度信号をともに記録する。また、前記記録手段は、前記階調値が前記閾値以上である画素、および前記周辺画素のうちの１つの画素の位置データと、前記階調値が前記閾値以上である画素の低感度信号と、前記周辺画素の低感度信号とをデータパック化して記録する。なお、前記データパックの構成を選択的に設定するパック構成選択設定手段を設けることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１および図２において、デジタルカメラ２には、撮像レンズ１０が組み込まれたレンズ鏡胴１１、光学ファインダを構成するファインダ対物窓１２とファインダ接眼窓１３、およびストロボ発光部１４が設けられている。側面および上面には、グリップ部１５、モードダイヤル１６、およびレリーズボタン１７が設けられ、他方の側面には、メモリカード１８が着脱自在に装填されるメモリカードスロット１９が設けられている。
【００１４】
デジタルカメラ２の背面には、液晶表示器（ＬＣＤ）２０と、操作部２１とが設けられている。ＬＣＤ２０には、撮影した画像やいわゆるスルー画像、各種設定画面が表示される。操作部２１は、電源のオン／オフ切替えを行う電源ボタン、撮像レンズ１０のズームレンズをワイド側、テレ側に変倍するズーム操作ボタン、ＬＣＤ２０に表示されるメニュー画面内でカーソルを移動させるカーソル操作板などから構成される。
【００１５】
デジタルカメラ２では、静止画撮影を行う静止画撮影モード、撮影した画像をＬＣＤ２０に表示する再生モード、および各種設定を行うセットアップモードが選択可能となっている。これらのモードの切り替えは、モードダイヤル１６を回動操作させることで行われる。
【００１６】
デジタルカメラ２の電気的構成を示す図３において、撮像レンズ１０の背後には、撮像レンズ１０から入射する被写体光を撮像信号に変換するＣＣＤが配置されている。デジタルカメラ２では、ＣＣＤとして、図１４に示す前述のＣＣＤ１００を用いている。このＣＣＤ１００は、主副感光部１０１ａ、１０１ｂで受光した被写体光を信号電荷に変換するフォトダイオード５０ａ、５０ｂ（図４参照）上に、図示しないＲＧＢカラーフィルタやマイクロレンズが積層された構造を有する。
【００１７】
図４に示すように、各画素１０１のフォトダイオード５０ａ、５０ｂには、転送電極５１が接続されている。この転送電極５１は、画素１０１の各列に沿って形成され、垂直方向Ｖの電荷転送を制御する垂直転送路５２を構成している。垂直転送路５２に送り出された信号電荷は、１行分の信号電荷が蓄積される水平転送路５３に順次転送される。水平転送路５３は、１行分の信号電荷を水平方向Ｈに順次転送する。
【００１８】
図３において、ＣＣＤ１００で変換された撮像信号は、相関二重サンプリング回路（図示せず）に入力され、ＣＣＤ１００の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ、Ｇ、Ｂの画像データとして出力される。相関二重サンプリング回路から出力された画像データは、増幅器（図示せず）で増幅され、Ａ／Ｄ変換器３０でデジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器３０から出力された画像データは、画像信号処理回路３１に送信される。画像信号処理回路３１は、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理を画像データに施す。
【００１９】
ＣＰＵ３２は、システムバス３３を介して各部に接続し、デジタルカメラ２全体の動作を統括制御する。システムバス３３には、圧縮伸長処理回路３４、ＹＣ処理回路３５、ＳＤＲＡＭ３６、外部Ｉ／Ｆ３７、カードＩ／Ｆ３８、およびＬＣＤドライバ３９が接続されている。
【００２０】
画像信号処理回路３１で各種処理を施された画像データは、ＹＣ処理回路３５により輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに変換される。圧縮伸長処理回路３４は、この変換された画像データに対して、所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す。
【００２１】
圧縮伸長処理回路３４により圧縮された画像データは、外部Ｉ／Ｆ３７を介してパーソナルコンピュータなどの外部機器に送信される。または、カードＩ／Ｆ３８を介してメモリカード１８に保存される。あるいは、ＬＣＤドライバ３９によりコンポジット信号に変換され、ＬＣＤ２０に表示される。
【００２２】
ＣＰＵ３２には、前述のレリーズボタン１７、操作部２１の他に、ＥＥＰＲＯＭ４０、測光・測距回路４１が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ４０には、各種制御用のプログラムや設定情報などが記録されている。ＣＰＵ３２は、これらの情報をＥＥＰＲＯＭ４０から作業用メモリであるＳＤＲＡＭ３６に読み出して、各種処理を実行する。
【００２３】
測光・測距回路４１は、被写体の輝度および撮像レンズ１０との距離を検出し、ＣＰＵ３２に検出結果を送信する。ＣＰＵ３２は、この検出結果に基づいて、適正な露光量および焦点距離となるように、撮像レンズ１０の各種パラメータを調整する。測光・測距回路４１は、ＣＰＵ３２からフィードバックされる調整信号を元に、撮像レンズ１０、およびストロボ装置４２を制御するストロボ制御回路４３を駆動させる。
【００２４】
デジタルカメラ２は、Ａ／Ｄ変換器３０から出力されたデジタルデータ（ＣＣＤ−ＲＡＷデータ）を、メモリカード１８に直接記録するＣＣＤ−ＲＡＷ記録モードを備えている。このＣＣＤ−ＲＡＷ記録モードでは、図５に示すようなＬＣＤ２１のモード設定画面で、低感度信号Ｌで表される副画素（副感光部）データを画像データに付加するか否かを選択することができ、付加を選択した場合（ＯＮ）は、圧縮、混合、分離、および輝度検出の４つの付加モードが選択可能となっている。
【００２５】
分離モードが選択された場合は、主画素データと副画素データとをそのままメモリカード１８に記録する。圧縮モードが選択された場合は、図６のフローチャートに示すように、ＣＣＤ１００から出力された撮像信号をＡ／Ｄ変換器３０でＣＣＤ−ＲＡＷデータに変換し、このＣＣＤ−ＲＡＷデータをＳＤＲＡＭ３６に格納した後、ＹＣ処理回路３５に副画素データのみを読み出してＹＣ変換を施し、ＹＣ変換された副画素データに対して、圧縮伸長処理回路３４で例えば１／５の圧縮率で圧縮を施し、ＳＤＲＡＭ３６に格納する。
【００２６】
図７に示すように、圧縮された副画素データは、ＳＤＲＡＭ３６でサムネイル画像、プレビュー画像、および高感度信号Ｈで表される主画素（主感光部）データに添付され、１つの画像ファイル６０としてメモリカード１８に記録される。なお、副画素データの圧縮率は、上記１／５に限定されず、デジタルカメラ２の仕様に応じて適宜変更可能であり、操作部２１でユーザーが選択可能なようにしてもよい。
【００２７】
混合モードが選択された場合は、図８のフローチャートに示すように、サムネイル、プレビュー画像を作成して各画像をＳＤＲＡＭ３６に格納した後、主画素データに副画素データを追記して混合する。
【００２８】
ここで、図９に示すように、１画素分の主画素データは、２ｂｙｔｅのうちの１０ｂｉｔ分を使用して表現され、残りの６ｂｉｔ分は空き領域となるため、混合モードが選択された場合は、この空き領域に副画素データを追記する。副画素データが混合された主画素データは、サムネイル画像、プレビュー画像データとともに１つの画像ファイルとしてメモリカード１８に記録される。
【００２９】
上記のような構成であると、主画素データの記録領域に副画素データも合わせて記録することができ、通常のＣＣＤ−ＲＡＷデータと同等のデータ量にすることができる。なお、主画素データを記録する領域を１１ｂｉｔとして、副画素データを追記する空き領域を５ｂｉｔ分としてもよく、この空き領域を操作部２１でユーザーが選択することができるようにしてもよい。
【００３０】
輝度検出モードが選択された場合は、図１０および図１１のフローチャートに示すように、主画素データをＳＤＲＡＭ３６に格納した後、１画素分の主画素データをＣＰＵ３２に順次読み出し、主画素データで表現される輝度値と、予め設定された閾値とを比較する。
【００３１】
ＣＰＵ３２は、主画素データで表現される輝度値が閾値以下である画素に対しては、副画素データを記録せずに主画素データのみをＳＤＲＡＭ３６に書き戻す。主画素データで表現される輝度値が閾値以上である画素に対しては、この画素の位置を検出し、検出した位置データと副画素データとを主画素データと関連付けてＳＤＲＡＭ３６に書き戻す。ＣＰＵ３２は、これら一連の処理を全主画素データ分繰り返し行う。位置データが付加された副画素データは、ＳＤＲＡＭ３６でサムネイル画像、プレビュー画像、および主画素データとともに１つの画像ファイルとしてメモリカード１８に記録される。ここで、主画素データで表現される輝度値ではなく、副画素データで表現される輝度値と閾値とを比較し、この比較結果を元にして上記一連の処理を行ってもよい。
【００３２】
なお、図１２および図１３に示すように、主画素データで表現される輝度値が閾値以上である画素Ｅ（該当画素）、およびこの画素Ｅの周辺にある画素Ａ〜Ｄ、Ｆ〜Ｉ（周辺画素）のうちの１つの画素、例えば図１３において副画素データの先頭に記録される画素Ａの位置データと、該当画素の副画素データと、周辺画素の副画素データとをデータパック化して記録してもよい。
【００３３】
この場合、画素の縦横位置のアドレスを記録する領域としてそれぞれ１２ｂｉｔ分（ＣＣＤ１００の有効画素数４０９５×４０９５に対応）、合計２４ｂｉｔ分を位置データの記録領域として使用し、画素Ａ〜Ｉの副画素データを記録する領域としてそれぞれ８ｂｉｔ分、合計７２ｂｉｔ分を使用する（データ量の総計は１２ｂｙｔｅ）。したがって、１画素に対して４ｂｙｔｅ（位置データ３ｂｙｔｅ、副画素データ１ｂｙｔｅ）のデータ量となるが、該当画素の割合は、通常画像全体の１／１０〜１／８程度であるため、２／５〜１／２程度のデータ量に削減することができる。
【００３４】
なお、周辺画素の中に該当画素がある場合は、重複を避けるためにいずれかの副画素データを削除することが好ましい。また、上記に挙げた位置データおよび副画素データの記録領域は一例であり、主画素データで表現される輝度値などに応じて周辺画素の副画素データの記録領域を低減させてもよい。さらに、記録する周辺画素の範囲や副画素データの記録領域を、操作部２１でユーザーが選択可能なようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の撮像装置によれば、高感度信号、あるいは低感度信号で表現される階調値が、予め設定された閾値以下である画素に対しては、高感度信号のみを記録し、階調値が閾値以上である画素に対しては、低感度信号と高感度信号とを記録する記録手段を備えたので、ＣＣＤ−ＲＡＷ記録時の画像データの画質を劣化させることなく、記録容量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカメラの正面概観斜視図である。
【図２】デジタルカメラの背面概観斜視図である。
【図３】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】ＣＣＤの電気的構成を示す概略図である。
【図５】ＬＣＤに表示されるＣＣＤ−ＲＡＷ記録モードの設定画面を示す図である。
【図６】圧縮モードが選択された場合のＣＣＤ−ＲＡＷ記録の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】圧縮モードで記録される画像ファイルの構成を示す図である。
【図８】混合モードが選択された場合のＣＣＤ−ＲＡＷ記録の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】混合モードで記録される画像データの構成を示す図である。
【図１０】輝度検出モードが選択された場合のＣＣＤ−ＲＡＷ記録の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】輝度検出モードが選択された場合のＣＣＤ−ＲＡＷ記録の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】該当画素と周辺画素の配置の一例を示す図である。
【図１３】データパックの構成を示す図である。
【図１４】本発明者が考案したＣＣＤの概略構成を示す拡大平面図である。
【図１５】図１４に示すＣＣＤの露光量に対する高感度信号と低感度信号の出力を示すグラフである。
【符号の説明】
２  デジタルカメラ
１０  撮像レンズ
１７  レリーズボタン
１８  メモリカード
２０  液晶表示器（ＬＣＤ）
３１  画像信号処理回路
３２  ＣＰＵ
３４  圧縮伸長処理回路
３６  ＳＤＲＡＭ
５２  垂直転送路
５３  水平転送路
６０  画像ファイル
１００  ＣＣＤ
１０１  画素
１０１ａ  主感光部
１０１ｂ  副感光部
【図１】
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【図２】
2004297562.tif 000004
【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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【図１４】
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【図１５】
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