(57)【要約】【課題】画像合成機能を持たない再生装置でも、高感度画素から得られた高感度画像データと低感度画素から得られた低感度画像データを画像合成することなく撮像画像を再生することができるようにする。【解決手段】高感度画素と低感度画素を有する固体撮像素子１０と、高感度画素から得られた高感度画像データと低感度画素から得られた低感度画像データとをＲＡＷデータで記録媒体に記録すると共に高感度画像データと低感度画像データとを合成した合成画像データをＲＡＷデータで記録媒体に記録するＲＡＷデータ記録手段１８とをデジタルカメラに設ける。画像合成機能を持たない再生装置は、合成画像データを読み込むことで、撮像画像の再生が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高感度画素と低感度画素を有する固体撮像素子と、前記高感度画素から得られた高感度画像データと前記低感度画素から得られた低感度画像データとをＲＡＷデータで記録媒体に記録すると共に前記高感度画像データと前記低感度画像データとを合成した合成画像データをＲＡＷデータで前記記録媒体に記録するＲＡＷデータ記録手段とを備えることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
前記ＲＡＷデータ記録手段は、前記高感度画像データをＲＡＷデータで記録するときに該高感度画像データを該高感度画像データと前記合成画像データの差分情報で記録することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
【請求項３】
固体撮像素子の高感度画素から得られた高感度画像データと前記固体撮像素子の低感度画素から得られた低感度画像データとをＲＡＷデータで記録媒体に記録すると共に前記高感度画像データと前記低感度画像データとを合成した合成画像データをＲＡＷデータで前記記録媒体に記録することを特徴とするデジタルカメラの撮像画像データ記録方法。
【請求項４】
前記高感度画像データをＲＡＷデータで記録するときに該高感度画像データを該高感度画像データと前記合成画像データの差分情報で記録することを特徴とする請求項３に記載のデジタルカメラの撮像画像データ記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低感度画像と高感度画像の両方を撮像するデジタルカメラとその撮像画像データ記録方法に係り、特に、撮像画像データをＲＡＷデータ（固体撮像素子から出力された撮像画像データで未加工のままの生データ）でメモリに記録するデジタルカメラ及びその撮像画像データ記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のデジタルカメラでは、固体撮像素子の各画素を構成するフォトダイオードに蓄積される電荷の飽和量が高画素化すなわちフォトダイオードの微細化に伴って小さくなり、撮像画像のダイナミックレンジが狭くなってしまうという欠点を有している。
【０００３】
この欠点を克服するため、例えば特開２００１―８１０４号公報記載の従来技術では、固体撮像素子に、高感度画素と低感度画素の２種類の画素を設け、高感度画素から得られた撮像画像データと、低感度画素から得られた撮像画像データとを合成することで、撮像画像のダイナミックレンジを広げるようにしている。
【０００４】
また、その一方で、近年の様に固体撮像素子の高画素化が進展してくると、銀塩カメラと同等の画像が撮像されるようになり、このため、固体撮像素子から出力される撮像画像データを、ホワイトバランス補正やガンマ補正，ＪＰＥＧ圧縮などせずに未加工のままＲＡＷデータでメモリに保存し、パーソナルコンピュータ等でこの画像データを読み取り、ホワイトバランス補正やガンマ補正，色調補正などを自分の好みに応じて行いたいというユーザの要望が高くなってきている。このため、デジタルカメラには、ＲＡＷデータで画像データを記録するものが増えてきている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１―８１０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように低感度画像と高感度画像の両方を撮像するデジタルカメラでは、撮像画像データをＲＡＷデータでメモリに記録する場合、低感度画像の撮像画像データと高感度画像の撮像画像データの両方を記録する様になっている。そして、これらの撮像画像データをメモリから読み出してプリントするプリンタ等の再生装置は、メモリから読み出した高感度画像データと低感度画像データとを合成して広ダイナミックレンジの撮像画像データを生成し、プリント等することになる。
【０００７】
しかし、高感度画像と低感度画像の両方を撮像するデジタルカメラが普及する前の既存のプリンタは、高感度画像と低感度画像とを合成する機能を搭載していないため、低感度画像データと高感度画像データとが夫々ＲＡＷデータでメモリに記録されていてもそれを利用して広ダイナミックレンジの撮像画像をプリントすることができないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、画像合成機能を搭載していない再生装置でも広ダイナミックレンジの撮像画像を再生することが可能な撮像画像データをＲＡＷデータで記録するデジタルカメラとその撮像画像データ記録方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のデジタルカメラは、高感度画素と低感度画素を有する固体撮像素子と、前記高感度画素から得られた高感度画像データと前記低感度画素から得られた低感度画像データとをＲＡＷデータで記録媒体に記録すると共に前記高感度画像データと前記低感度画像データとを合成した合成画像データをＲＡＷデータで前記記録媒体に記録するＲＡＷデータ記録手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成により、画像合成機能を持つ再生装置は、高感度画像データと低感度画像データを読み出して画像合成することで撮像画像を再生でき、画像合成機能を持たない再生装置は、合成画像データを読み込むことで撮像画像を再生することができる。
【００１１】
本発明のデジタルカメラの前記ＲＡＷデータ記録手段は、前記高感度画像データをＲＡＷデータで記録するときに該高感度画像データを該高感度画像データと前記合成画像データの差分情報で記録することを特徴とする。
【００１２】
この構成により、高感度画像データを可逆的に圧縮して記録するため、情報量を損なうことなく記録媒体の必要メモリ容量を削減でき、また、同一記録媒体に記録可能な撮像画像の枚数を多くすることができる。
【００１３】
上記目的を達成する本発明のデジタルカメラの撮像画像データ記録方法は、固体撮像素子の高感度画素から得られた高感度画像データと前記固体撮像素子の低感度画素から得られた低感度画像データとをＲＡＷデータで記録媒体に記録すると共に前記高感度画像データと前記低感度画像データとを合成した合成画像データをＲＡＷデータで前記記録媒体に記録することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、画像合成機能を持つ再生装置は、高感度画像データと低感度画像データを読み出して画像合成することで撮像画像を再生でき、画像合成機能を持たない再生装置は、合成画像データを読み込むことで撮像画像を再生することができる。
【００１５】
本発明のデジタルカメラの撮像画像データ記録方法は、更に、前記高感度画像データをＲＡＷデータで記録するときに該高感度画像データを該高感度画像データと前記合成画像データの差分情報で記録することを特徴とする。
【００１６】
この構成により、高感度画像データを可逆的に圧縮して記録するため、情報量を損なうことなく記録媒体の必要メモリ容量を削減でき、また、同一記録媒体に記録可能な撮像画像の枚数を多くすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック構成図である。このデジタルスチルカメラは、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子１０を備える。
【００１９】
図２は、この固体撮像素子１０の表面模式図である。固体撮像素子１０の表面には多数の画素１がアレイ状に配置され、偶数行の各画素１に対して奇数行の各画素１が水平方向に１／２ピッチずらして配置され、各画素１から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路（図示せず）が、垂直方向の各画素１を避けるように蛇行配置される構成をとっている。
【００２０】
そして、本実施形態に係る固体撮像素子の各画素１は、図示する例では、画素１の面積の約１／４を占める低感度画素２と、残りの約３／４の面積を占める高感度画素３とに分割して設けられ、各低感度画素２の信号電荷と、各高感度画素３の信号電荷とを区別して上記垂直転送路に読み出し転送することができるようになっている。尚、画素１をどのような割合、どの様な位置で分割するかは設計的に決められるものであり、図２は単なる例示に過ぎない。
【００２１】
図１に戻り、本実施形態に係るデジタルスチルカメラは、固体撮像素子１０の他に、固体撮像素子１０から出力されるアナログの高感度画像信号をこの例では１０ビットのデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１１と、固体撮像素子１０から出力されるアナログの低感度画像信号をこの例では８ビットのデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１２と、各Ａ／Ｄ変換器１１，１２から夫々出力される高感度画像データＨと低感度画像データＬとを合成して広ダイナミックレンジの画像データＣ’を生成する合成回路１３と、合成した撮像画像データＣ’中のハイライト部分を圧縮するハイライト圧縮処理回路１４とを備える。
【００２２】
このデジタルスチルカメラは、更に、ハイライト圧縮処理回路１４から出力される広ダイナミックレンジの合成画像データＣに対してホワイトバランスゲイン補正やガンマ補正を行うゲイン・ガンマ処理回路１５と、これら補正後の画像データに対して同時化処理や色差マトリクス演算処理等を行う信号処理回路１６と、信号処理回路１６の処理後の画像データを例えばＪＰＥＧ圧縮する等して記録媒体２０に記録する記録回路１７とを備える。ここまでの構成は、高感度画素と低感度画素を有する固体撮像素子を搭載したデジタルスチルカメラの通常の構成である。
【００２３】
本実施形態のデジタルスチルカメラは、ＪＰＥＧ圧縮した撮像画像データの他に、ＲＡＷデータでも記録媒体２０に画像データを記録できる様にしている。そのため、ゲイン・ガンマ処理前の、Ａ／Ｄ変換器１１から出力される高感度画像データＨと、Ａ／Ｄ変換器１２から出力される低感度画像データＬと、ハイライト圧縮処理回路１４から出力される合成画像データＣとを取り込んで記録媒体２０に記録する記録回路１８を備えている。
【００２４】
斯かる構成のデジタルスチルカメラでは、デジタルスチルカメラに設けられた手操作スイッチ等（図示せず）でユーザが完成画像記録モードを選択すれば、記録回路１７が動作し、広ダイナミックレンジの合成画像データＣがゲイン補正，ガンマ補正等された後、ＪＰＥＧ圧縮されて記録媒体２０に記録される。この記録モードのときは、記録回路１８は動作せず、ＲＡＷデータは記録されない。
【００２５】
ユーザがＲＡＷデータ記録モードを選択すると、ＪＰＥＧ圧縮した画像データの記録は行われず、上述した３種類のＲＡＷデータが、図３に示す様に、記録媒体２０に記録される。
【００２６】
図３は、ＲＡＷデータで撮像画像データを記録媒体２０に記録したときの記録媒体２０のデータ構成図である。撮像画像データをＲＡＷデータで記録媒体２０に記録するときは、その撮像画像データを示すファイル番号等のファイル情報２１と、撮像したときの露光量やシャッタ速度等の撮影情報２２と、ハイライト圧縮処理回路１４から出力されたゲイン・ガンマ補正処理前のＲＡＷデータである合成画像データ（Ｃ）２３と、Ａ／Ｄ変換器１１から出力された高感度画像データ（Ｈ）２４と、Ａ／Ｄ変換器１２から出力された低感度画像データ（Ｌ）２５とが関連付けられて記録される。
【００２７】
図４は、画像合成機能付き再生装置の構成図である。この再生装置は、記録媒体２０の記録情報を読み取る読取り回路３０と、読取り回路３０が読み取った高感度画像データ（Ｈ）２４（図３参照）及び低感度画像データ（Ｌ）２５を合成する合成回路３１と、合成回路３１の合成した合成画像データ（Ｃ’）からハイライト部分を圧縮するハイライト圧縮処理回路３２と、ハイライト圧縮処理回路３２から出力される合成画像データ（Ｃ）に対してホワイトバランスゲイン補正やガンマ補正を行うゲイン・ガンマ処理回路３３と、ゲイン・ガンマ処理回路３３から出力される画像データに対して同時化処理や色差マトリクス演算処理等を行う信号処理回路３４と、信号処理回路３４で処理された画像データをプリント４０として印刷する出力回路３５とを備えて構成される。
【００２８】
この画像合成機能付き再生装置は、機能としては図１に示すデジタルスチルカメラの合成回路１３、ハイライト圧縮処理回路１４、ゲイン・ガンマ処理回路１５、信号処理回路１６と同一機能を備えるが、デジタルスチルカメラに比べて各回路が高機能で複雑な処理をより高速に処理することが可能となっており、また、ユーザが任意にゲイン量やガンマ値、色差マトリクスの係数値などのパラメータを操作可能となっている。
【００２９】
この様に、記録媒体２０に高感度画像データ（Ｈ）と低感度画像データ（Ｌ）のＲＡＷデータが記録されている場合には、それらのＲＡＷデータを読取り回路３０が読み出し、デジタルスチルカメラよりも高機能な合成回路３１が合成し、ユーザが所望の補正処理を行って撮像画像をプリントアウトすることができる。
【００３０】
図５は、画像合成機能を有さない再生装置の構成図である。この再生装置は、記録媒体２０に記録されているＲＡＷデータを読み出す読取り回路３６と、読取り回路３６の読み取ったＲＡＷデータをゲイン補正やガンマ補正するゲイン・ガンマ処理回路３７と、これらの補正後の画像データに対して同時化処理などを行う信号処理回路３８と、信号処理後の画像データをプリント４０として印刷する出力回路３９とを備える。
【００３１】
この再生装置は、通常のＲＡＷデータ（高感度画像データと低感度画像データに分けた画像データではなく、１つの標準感度画像データだけのＲＡＷデータ）を読み出してプリントアウトする機能を持つが、記録媒体２０に記録されたＲＡＷデータが、高感度画像データと低感度画像データに分けられ、且つ、それ以外のＲＡＷデータがない場合には、プリントアウト処理が不能である。
【００３２】
しかしながら、本実施形態に係るデジタルスチルカメラでは、ハイライト圧縮処理回路１４から出力される合成画像データ（Ｃ）２３（図３参照）も高感度画像データ（Ｈ）及び低感度画像データ（Ｌ）の各ＲＡＷデータと共に記録媒体２０に記録するため、図５に示す再生装置は、この合成画像データ（Ｃ）を標準感度画像データのＲＡＷデータとして読み取り、出力回路３９によってプリントアウトする。
【００３３】
この様に、本実施形態のデジタルスチルカメラでは、高感度画像データと低感度画像データの夫々のＲＡＷデータの他に、ゲイン補正やガンマ補正前の合成画像データもＲＡＷデータで記録媒体に記録するため、既存の画像合成機能を持たない再生装置でも撮像画像を再生することが可能となる。
【００３４】
尚、図４や図５の再生装置は、これを専用ハードウェアにて実現した再生装置であっても、また、パーソナルコンピュータ上で動作するアプリケーションソフトウェアにて実現した再生装置でもよい。
【００３５】
図６は、本発明の第２実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック構成図である。基本構成は、図１の第１実施形態と同じであるが、異なるのは、ＲＡＷデータの記録回路１８の前段に差分回路１９を設け、この差分回路１９で、Ａ／Ｄ変換器１１から出力される高感度画像データ（Ｈ）とハイライト圧縮処理回路１４の出力データ（合成画像データＣ）との差分情報（Ｈ−Ｃ）をとり、記録回路１８は、この差分情報（Ｈ−Ｃ）と、Ａ／Ｄ変換器１２から出力される低感度画像データ（Ｌ）と、ハイライト圧縮処理回路１４から出力される合成画像データ（Ｃ）を撮像画像のＲＡＷデータとして記録する様になっている。
【００３６】
図７は、図６の記録回路１８が記録媒体２０に記録したデータ構成図である。図３と比較すると、高感度画像データ（Ｈ）２６を差分情報として記録するため、メモリ容量を削減できるという利点がある。即ち、差分回路１９は、高感度画像データ（Ｈ）の可逆圧縮回路として機能する。
【００３７】
図８は、高感度画素と低感度画素を備える固体撮像素子１０から出力される信号特性を示すグラフである。低感度画素の出力データ（Ｌ）は、レベル“２５５”で飽和してしまうのに対し、高感度画素の出力データ（Ｈ）はレベル“１０２３”まで飽和しない。そして、ハイライト圧縮後の合成画像データ（Ｃ）は、合成前の高感度画像データ（Ｈ）との差が小さいため、その差分情報（Ｈ−Ｃ）の情報量は小さくて済む。
【００３８】
第２の実施形態でも、ハイライト圧縮後の合成画像データ（Ｃ）を記録媒体２０に格納するため、差分情報（Ｈ−Ｃ）を高感度画像テータ（Ｈ）に代えて記録することで、同一の記録媒体２０により多くの枚数の撮像画像を記録することが可能となる。尚、画像合成機能付き再生装置では、合成画像データ（Ｃ）と差分情報（Ｈ−Ｃ）とから高感度画像データ（Ｈ）を復元する手段が必要となる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、高感度画像データと低感度画像データを出力する固体撮像素子を搭載したデジタルスチルカメラの撮像画像をＲＡＷデータで記録媒体に記録したとき、画像合成機能を持った再生装置ではも画像合成機能を持たない再生装置でもこの撮像画像を再生することができ、汎用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック構成図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子の表面模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るデジタルスチルカメラで撮像した画像データをＲＡＷデータで記録媒体に記録したときのデータ構成図である。
【図４】画像合成機能付き再生装置の一例を示すブロック構成図である。
【図５】画像合成機能を持たない再生装置の一例を示すブロック構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るデジタルスチルカメラで撮像した画像データをＲＡＷデータで記録媒体に記録したときのデータ構成図である。
【図８】図２に示す固体撮像素子から得られる信号の特性図である。
【符号の説明】
１  画素
２  低感度画素
３  高感度画素
１０  固体撮像素子
１１  Ａ／Ｄ変換器（高感度画像のＲＡＷデータを出力）
１２  Ａ／Ｄ変換器（低感度画像のＲＡＷデータを出力）
１３  合成回路
１４  ハイライト圧縮処理回路（合成画像のＲＡＷデータを出力）
１５  ゲイン・ガンマ処理回路
１６  信号処理回路
１８  ＲＡＷデータの記録回路
１９  差分回路
２０  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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【図７】
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【図８】
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