(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量に基づいて入射光を複数の特性で電気信号に変換する複数の画素を有する撮像素子と、電気信号に信号処理を行う信号処理部と、前記信号処理部から出力される電気信号に基づいて演算処理を行う演算処理部とを備え、
前記信号処理部は、
前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部と、
前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を１／２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に圧縮する圧縮部とを有し、
前記信号処理部と前記演算処理部との間に、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長部を介在させたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、前記複数の特性の一つは、線形特性であることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像装置において、前記複数の特性の一つは、対数特性であることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像装置において、前記複数の特性は、線形特性及び対数特性であることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の撮像装置において、前記圧縮部は、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定信号値以上の高域成分を圧縮することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、前記撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータを備え、前記所定信号値は、前記ＡＤコンバータの最大出力値であることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の撮像装置において、前記撮像素子は、入射光量に基づいて、入射光を電気信号に線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換え、前記線形化部は、対数変換によって生成された電気信号を、線形変換によって生成された状態に変換することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の撮像装置において、前記圧縮部は、圧縮後の前記所定域成分を２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に伸長した場合に、伸長後の電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となるように、前記所定域成分を圧縮することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の撮像装置において、前記圧縮部は、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか一項に記載の撮像装置において、前記信号処理部は、前記線形化部及び前記圧縮部として、前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換するとともに、変換後の前記所定域成分を圧縮するルックアップテーブルを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の撮像装置において、前記伸長部は、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分をビットシフトによって２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に伸長することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の撮像装置において、前記演算処理部の演算結果に基づいて、前記撮像素子に対する露光量を調節する露光制御処理部を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載の撮像装置において、前記演算処理部の演算結果に基づいて、撮影画像のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス処理部を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
光量に基づいて入射光を複数の特性で電気信号に変換する複数の画素を有する撮像素子によって各画素に対する入射光を電気信号に光電変換する光電変換工程と、
電気信号に信号処理を行う信号処理工程と、
前記信号処理工程で信号処理された電気信号に基づいて演算処理を行う演算処理工程とを備え、
前記信号処理工程は、
前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化工程と、
前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を１／２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に圧縮する圧縮工程とを備え、
前記信号処理工程と前記演算処理工程との間で、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長工程を行うことを特徴とする撮像方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の撮像方法において、前記複数の特性の一つは、線形特性であることを特徴とする撮像方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の撮像方法において、前記複数の特性の一つは、対数特性であることを特徴とする撮像方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の撮像方法において、前記複数の特性は、線形特性及び対数特性であることを特徴とする撮像方法。
【請求項１８】
請求項１４〜１７の何れか一項に記載の撮像方法において、前記圧縮工程では、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定信号値以上の高域成分を圧縮することを特徴とする撮像方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の撮像方法において、ＡＤコンバータを用いて、前記撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換工程を備え、前記圧縮工程では、前記所定信号値として前記ＡＤコンバータの最大出力値を用いることを特徴とする撮像方法。
【請求項２０】
請求項１４〜１９の何れか一項に記載の撮像方法において、前記撮像素子として、入射光量に基づいて、入射光を電気信号に線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるものを用い、前記線形化工程では、対数変換によって生成された電気信号を、線形変換によって生成された状態に変換することを特徴とする撮像方法。
【請求項２１】
請求項１４〜２０の何れか一項に記載の撮像方法において、前記圧縮工程では、圧縮後の前記所定域成分を２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に伸長した場合に、伸長後の電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となるように、前記所定域成分を圧縮することを特徴とする撮像方法。
【請求項２２】
請求項１４〜２１の何れか一項に記載の撮像方法において、前記圧縮工程では、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することを特徴とする撮像方法。
【請求項２３】
請求項１４〜２１の何れか一項に記載の撮像方法において、前記信号処理工程では、前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換するとともに、変換後の前記所定域成分を圧縮するルックアップテーブルを用いて、前記線形化工程及び前記圧縮工程を行うことを特徴とする撮像方法。
【請求項２４】
請求項１４〜２３の何れか一項に記載の撮像方法において、前記伸長工程では、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分をビットシフトによって２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に伸長することを特徴とする撮像方法。
【請求項２５】
請求項１４〜２３の何れか一項に記載の撮像方法において、前記演算処理工程の演算結果に基づいて、前記撮像素子に対する露光量を調節する露光制御処理工程を備えることを特徴とする撮像方法。
【請求項２６】
請求項１４〜２５の何れか一項に記載の撮像方法において、前記演算処理工程の演算結果に基づいて、撮影画像のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス処理工程を備えることを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を電気信号に変換する撮像素子を有する撮像装置と、撮像素子を用いた撮像方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等の撮像装置には、入射光を電気信号に変換する撮像素子が設けられている。この撮像素子は、入射光量に基づいて電気信号への変換モードを切り換えるようになっており、より詳細には、入射光を電気信号に線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるようになっている（例えば、特許文献１，２参照）。【０００３】
このような撮像素子によれば、線形変換モードのみを行う撮像素子と比較して電気信号のダイナミックレンジが広くなるため、輝度範囲の広い被写体を撮影した場合であっても、全輝度情報を電気信号で表現することができる。【０００４】
ところで、撮像素子から出力される電気信号の処理を容易化する観点からは、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換し直し、電気信号全体を線形変換由来の状態に統一してから処理を行うことが好ましい。
【特許文献１】特開２００２−７７７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−８８３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、単純に対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換すると、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅が広くなってしまい、信号処理回路が大型化してしまう。【０００６】
本発明の課題は、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる撮像装置及び撮像方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、撮像装置において、
光量に基づいて入射光を複数の特性で電気信号に変換する複数の画素を有する撮像素子と、電気信号に信号処理を行う信号処理部と、前記信号処理部から出力される電気信号に基づいて演算処理を行う演算処理部とを備え、
前記信号処理部は、
前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部と、
前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を１／２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に圧縮する圧縮部とを有し、
前記信号処理部と前記演算処理部との間に、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長部を介在させたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、撮像素子から出力される複数の特性変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部を備えるので、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を１／２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。さらに、圧縮部は１／２Ｎ倍に圧縮するので圧縮にビットシフトを用いることができる。従って、２のべき数とは異なる数で所定域成分を割る場合と比較して、圧縮を容易化するとともに、圧縮部を小型化することができる。さらにまた、信号処理部と演算処理部との間には、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長部が介在するので、演算処理部で処理される電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となる。従って、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができるため、演算処理部での演算処理を容易化するとともに、演算処理部を小型化することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記複数の特性の一つは、線形特性であることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、撮像素子から出力される複数の線形変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部を備えるので、複数の線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、複数の線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記複数の特性の一つは、対数特性であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、撮像素子から出力される対数変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部を備えるので、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求の範囲第１項記載の撮像装置において、前記複数の特性は、線形特性及び対数特性であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、撮像素子から出力される線形変換及び対数変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化部を備えるので、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮する圧縮部を備えるので、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の撮像装置において、前記圧縮部は、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定信号値以上の高域成分を圧縮することを特徴とする。
請求の範囲第５項記載の発明によれば、圧縮部は高域成分を圧縮するので、中域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮すべき成分が取り出し易くなる分、圧縮を容易化することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータを備え、前記所定信号値は、前記ＡＤコンバータの最大出力値であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、ＡＤコンバータのビット幅以上の成分が圧縮されるので、例えば電気信号のうち、線形変換由来の成分と対数変換由来の成分との境界点以上で圧縮を行う場合と異なり、圧縮されていない成分と、圧縮されている成分との境界点が一定となる。従って、圧縮後の電気信号に対する処理を容易化することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の撮像装置において、前記撮像素子は、入射光量に基づいて、入射光を電気信号に線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換え、前記線形化部は、対数変換によって生成された電気信号を、線形変換によって生成された状態に変換することを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、撮像素子が入射光量に基づいて、入射光を線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるものであっても、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の撮像装置において、前記圧縮部は、圧縮後の前記所定域成分を２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に伸長した場合に、電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となるように、前記所定域成分を圧縮することを特徴とする。
ここで、電気信号と入射光との線形係数とは、電気信号と入射光との関係を示す直線の傾きのことである。
請求項８に記載の発明によれば、圧縮後の前記所定域成分を２Ｎ倍に伸長した場合に、電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となるので、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができる。従って、伸長後の処理を容易化することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の撮像装置において、前記圧縮部は、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することを特徴とする。
請求項９に記載の発明によれば、圧縮部はビットシフトによって前記所定域成分を圧縮するので、ビットシフトとは異なる手法で所定域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮を容易化するとともに、圧縮部を小型化することができる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の撮像装置において、前記信号処理部は、前記線形化部及び前記圧縮部として、前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換するとともに、変換後の前記所定域成分を圧縮するルックアップテーブルを備えることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明によれば、信号処理部は線形化部及び圧縮部としてルックアップテーブルを備えるので、線形化部及び圧縮部としてそれぞれ演算回路を備える等の場合と比較して、信号処理部を小型化することができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０の何れか一項に記載の撮像装置において、前記伸長部は、前記圧縮部によって圧縮された前記所定域成分をビットシフトによって２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に伸長することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明によれば、請請求項１１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の撮像装置において、前記演算処理部の演算結果に基づいて、前記撮像素子に対する露光量を調節する露光制御処理部を備えることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明によれば、撮像素子に対する露光量を調節するための評価値を演算処理部で算出する場合であっても、請求項１〜１１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２の何れか一項に記載の撮像装置において、前記演算処理部の演算結果に基づいて、撮影画像のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス処理部を備えることを特徴とする。
請求項１３記載の発明によれば、ホワイトバランス処理を行うための評価値を演算処理部で算出する場合であっても、請求項１〜１２の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
請求項１４に記載の発明は、撮像方法において、
光量に基づいて入射光を複数の特性で電気信号に変換する複数の画素を有する撮像素子によって各画素に対する入射光を電気信号に光電変換する光電変換工程と、
電気信号に信号処理を行う信号処理工程と、
前記信号処理工程で信号処理された電気信号に基づいて演算処理を行う演算処理工程とを備え、
前記信号処理工程は、
前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換する線形化工程と、
前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を１／２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に圧縮する圧縮工程とを備え、
前記信号処理工程と前記演算処理工程との間で、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長工程を行うことを特徴とする。
【００３８】
請求項１４に記載の発明によれば、撮像素子から出力される複数の特性変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換することにより、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮することにより、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
また、圧縮工程では、前記所定域成分を１／２Ｎ倍に圧縮することにより、圧縮にビットシフトを用いることができる。従って、２のべき数とは異なる数で所定域成分を割る場合と比較して、圧縮を容易化するとともに、圧縮用の装置を小型化することができる。
さらにまた、信号処理工程と演算処理工程との間で、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長工程を行うことにより、演算処理工程で処理される電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となる。従って、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができるため、演算処理工程での演算処理を容易化するとともに、演算処理用の装置を小型化することができる。
【００３９】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の撮像方法において、前記複数の特性の一つは、線形特性であることを特徴とする。
請求項１５に記載の発明によれば、撮像素子から出力される複数の線形変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換することにより、複数の線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮することにより、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、複数の線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００４１】
請求項１６に記載の発明は、請求項１４に記載の撮像方法において、前記複数の特性の一つは、対数特性であることを特徴とする。
請求項１６に記載の発明によれば、撮像素子から出力される対数変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換することにより、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮することにより、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００４３】
請求項１７に記載の発明は、請求項１４に記載の撮像方法において、前記複数の特性は、線形特性及び対数特性であることを特徴とする。
請求項１８に記載の発明によれば、撮像素子から出力される線形変換及び対数変換由来の電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換することにより、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、撮像素子から出力される電気信号の所定域成分を圧縮することにより、圧縮を行わない従来の場合と比較して、その後にデジタル信号処理する場合のビット幅を少なくすることができる。従って、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００４５】
請求項１８に記載の発明は、請求項１４〜１７の何れか一項に記載の撮像方法において、前記圧縮工程では、前記撮像素子から出力される電気信号のうち、所定信号値以上の高域成分を圧縮することを特徴とする。
請求項１８に記載の発明によれば、圧縮部は高域成分を圧縮するので、中域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮すべき成分が取り出し易くなる分、圧縮を容易化することができる。
【００４７】
請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載の撮像方法において、ＡＤコンバータを用いて、前記撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換工程を備え、前記圧縮工程では、前記所定信号値として前記ＡＤコンバータの最大出力値を用いることを特徴とすることを特徴とする。
請求項２０に記載の発明によれば、ＡＤコンバータのビット幅以上の成分を圧縮することにより、例えば電気信号のうち、線形変換由来の成分と対数変換由来の成分との境界点以上で圧縮を行う場合と異なり、圧縮されていない成分と、圧縮されている成分との境界点が一定となる。従って、圧縮後の電気信号に対する処理を容易化することができる。
【００４９】
請求項２０に記載の発明は、請求項１４〜１９の何れか一項に記載の撮像方法において、前記撮像素子として、入射光量に基づいて、入射光を電気信号に線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるものを用い、前記線形化工程では、対数変換によって生成された電気信号を、線形変換によって生成された状態に変換することを特徴とする。
請求項２０に記載の発明によれば、入射光量に基づいて、入射光を線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるものを撮像素子として用いる場合であっても、請求項１４〜１９の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
請求項２１に記載の発明は、請求項１４〜２０の何れか一項に記載の撮像方法において、前記圧縮工程では、圧縮後の前記所定域成分を２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に伸長した場合に、電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となるように、前記所定域成分を圧縮することを特徴とする。
請求項２１に記載の発明によれば、圧縮後の前記所定域成分を２Ｎ倍に伸長した場合に、電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となる。従って、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができるため、伸長後の処理を容易化することができる。
【００５４】
請求項２２に記載の発明は、請求項１４〜２１の何れか一項に記載の撮像方法において、前記圧縮工程では、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することを特徴とする。
請求項２２に記載の発明によれば、ビットシフトによって前記所定域成分を圧縮することにより、ビットシフトとは異なる手法で所定域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮を容易化するとともに、圧縮用の装置を小型化することができる。
【００５６】
請求項２３に記載の発明は、請求項１４〜２１の何れか一項に記載の撮像方法において、前記信号処理工程では、前記撮像素子から出力される電気信号を、入射光から線形変換された状態に変換するとともに、変換後の前記所定域成分を圧縮するルックアップテーブルを用いて前記線形化工程及び前記圧縮工程を行うことを特徴とする。
請求項２３に記載の発明によれば、ルックアップテーブルを用いて線形化工程及び圧縮工程を行うことにより、線形化工程及び圧縮工程にそれぞれ演算回路を用いる等の場合と比較して、信号処理用の装置を小型化することができる。
【００６０】
請求項２４に記載の発明は、請求項１４〜２３の何れか一項に記載の撮像方法において、前記伸長工程では、前記圧縮工程で圧縮された前記所定域成分をビットシフトによって２Ｎ（Ｎは１以上の整数）倍に伸長することを特徴とする。
請求項２４に記載の発明によれば、請求項２５に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
請求項２５に記載の発明は、請求項１４〜２３の何れか一項に記載の撮像方法において、前記演算処理工程の演算結果に基づいて、前記撮像素子に対する露光量を調節する露光制御処理工程を備えることを特徴とする。
請求項２５に記載の発明によれば、撮像素子に対する露光量を調節するための評価値を演算処理工程で算出する場合であっても、請求項１４〜２３の何れか一項記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
請求項２６に記載の発明は、請求項１４〜２５の何れか一項に記載の撮像方法において、前記演算処理工程の演算結果に基づいて、撮影画像のホワイトバランス処理を行うホワイトバランス処理工程を備えることを特徴とする。
請求項２６に記載の発明によれば、ホワイトバランス処理を行うための評価値を演算処理工程で算出する場合であっても、請求項１４〜２５の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００６６】
請求項１、１４に記載の発明によれば、複数の特性変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができ、さらに圧縮部や演算処理部を小型化できる。
【００６７】
請求項２、１５に記載の発明によれば、線形変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００６８】
請求項３、１６に記載の発明によれば、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
請求項４、１７に記載の発明によれば、線形変換及び対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、装置の大型化を防止することができる。
【００６９】
請求項５、１８に記載の発明によれば、請求項１〜４の何れか一項、請求項１４〜１７の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、圧縮を容易化することができる。
【００７０】
請求項６、１９に記載の発明によれば、請求項５、１８に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、圧縮後の電気信号に対する処理を容易化することができる。
【００７１】
請求項７、２０に記載の発明によれば、請求項１〜６の何れか一項、請求項１４〜１９の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、圧縮後の電気信号に対する処理を容易化することができる。
【００７３】
請求項８、２１に記載の発明によれば、請求項１〜７の何れか一項、請求項１４〜２０の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、伸長後の処理を容易化することができる。
【００７４】
請求項９、２２に記載の発明によれば、請求項１〜８の何れか一項、請求項１４〜２１の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、圧縮を容易化するとともに、圧縮用の装置（圧縮部）を小型化することができる。
【００７５】
請求項１０、２３に記載の発明によれば、請求項１〜９の何れか一項、請求項１４〜２１の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、信号処理用の装置（信号処理部）を小型化することができる。
【００７６】
請求項１１、２４に記載の発明によれば、請求項１〜１０の何れか一項、請求項１４〜２３の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、演算処理工程での演算処理を容易化するとともに、演算処理用の装置（演算処理部）を小型化することができる。
【００７７】
請求項１２、１３、請求項２５、２６に記載の発明によれば、請求項１、１４に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】撮像素子の構成を示すブロック図である。
【図３】画素及び信号処理部の動作を説明するための図である。
【図４】画素の構成を示す回路図である。
【図５】画素のリセット動作を示すタイミングチャートである。
【図６】評価値算出部の動作を説明するための図である。
【図７】信号φVPSの差と変換モードとの関係を示す図である。
【図８】信号処理部からの出力信号に対する処理を示す図である。
【図９】ルックアップテーブルを示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  撮像装置
２  撮像素子
３  信号処理部
１３  ＡＤコンバータ
３０  線形化部
３１  圧縮部
４０  ＡＷＢ処理部（ホワイトバランス処理部）
４７  露光制御処理部
５０  伸長部
５１  演算処理部
Ｇ11〜Ｇmn  画素
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
［実施の形態］
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。【００８１】
図１は、本発明に係る撮像装置１の概略構成を示すブロック図である。【００８２】
この図に示すように、撮像装置１は、レンズ群１０及び絞り１１を介して入射光を受光する撮像素子２を備えている。これらレンズ群１０及び絞り１１としては、従来より公知のものが用いられている。【００８３】
撮像素子２は、図２に示すように、行列配置（マトリクス配置）された複数の画素Ｇ11〜Ｇmn（但し、ｎ，ｍは１以上の整数）を有している。【００８４】
各画素Ｇ11〜Ｇmnは、入射光を光電変換して電気信号を出力するものである。これら画素Ｇ11〜Ｇmnは、入射光量に基づいて電気信号への変換モードを切り換えるようになっており、より詳細には、入射光を電気信号に線形変換する線形変換モードと、対数変換する対数変換モードとを切り換えるようになっている。本実施の形態においては、図３（ａ）に示すように、各画素Ｇ11〜Ｇmnは、所定入射光量ｔｈ未満の入射光量に対しては線形変換モードを、所定入射光量ｔｈ以上の入射光量に対しては対数変換モードを行うようになっている。なお、本実施の形態においては、入射光を電気信号に線形変換や対数変換するとは、光量の時間積分値を電気信号に線形変換や対数変換することである。【００８５】
これら画素Ｇ11〜Ｇmnのレンズ群１０側には、それぞれレッド（Red）、グリーン（Green）及びブルー（Blue）のうち何れか１色のフィルタ（図示せず）が配設されている。また、画素Ｇ11〜Ｇmnには、図２に示すように、電源ライン２０や信号印加ラインＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCn、信号読出ラインＬD1〜ＬDmが接続されている。なお、画素Ｇ11〜Ｇmnには、クロックラインやバイアス供給ライン等のラインも接続されているが、図２ではこれらの図示を省略している。【００８６】
信号印加ラインＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCnは画素Ｇ11〜Ｇmnに対して信号φv，φVD，φVPS（図４，図５参照）を与えるようになっている。これら信号印加ラインＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCnには、垂直走査回路２１が接続されている。この垂直走査回路２１は、後述の信号生成部４８（図１参照）からの信号に基づいて信号印加ラインＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCnに信号を印加するものであり、信号を印加する対象の信号印加ラインＬA1〜ＬAn，ＬB1〜ＬBn，ＬC1〜ＬCnをＸ方向に順次切り換えるようになっている。【００８７】
信号読出ラインＬD1〜ＬDmには、各画素Ｇ11〜Ｇmnで生成された電気信号が導出されるようになっている。これら信号読出ラインＬD1〜ＬDmには定電流源Ｄ1〜Ｄm及び選択回路Ｓ1〜Ｓmが接続されている。【００８８】
定電流源Ｄ1〜Ｄmの一端（図中下側の端部）には、直流電圧ＶPSが印加されるようになっている。【００８９】
選択回路Ｓ1〜Ｓmは、各信号読出ラインＬD1〜ＬDmを介して画素Ｇ11〜Ｇmnから与えられるノイズ信号と撮像時の電気信号とをサンプルホールドするものである。これら選択回路Ｓ1〜Ｓmには、水平走査回路２２及び補正回路２３が接続されている。水平走査回路２２は、電気信号をサンプルホールドして補正回路２３に送信する選択回路Ｓ1〜Ｓmを、Ｙ方向に順次切り換えるものである。また、補正回路２３は、選択回路Ｓ1〜Ｓmから送信されるノイズ信号及び撮像時の電気信号に基づき、当該電気信号からノイズ信号を除去するものである。【００９０】
なお、選択回路Ｓ1〜Ｓm及び補正回路２３としては、特開平２００１−２２３９４８号公報に開示のものを用いることができる。また、本実施の形態においては、選択回路Ｓ1〜Ｓmの全体に対して補正回路２３を１つのみ設けることとして説明するが、選択回路Ｓ1〜Ｓmのそれぞれに対して補正回路２３を１つずつ設けることとしても良い。【００９１】
以上の撮像素子２には、図１に示すように、アンプ１２及びＡＤコンバータ１３を介して、黒基準設定部１４及び信号処理部３がこの順に接続されている。なお、本実施の形態においては、図３（ａ）に示すように、ＡＤコンバータから出力されるデジタル信号は１２ビット幅となっている。【００９２】
黒基準設定部１４は、デジタル信号の最低レベルを設定するものである。【００９３】
信号処理部３は、各画素Ｇ11〜Ｇmnからの電気信号に対して信号処理を行うものであり、線形化部３０及び圧縮部３１を備えている。【００９４】
線形化部３０は、図３（ａ）に矢印Ｚで示すように、撮像素子２から出力される電気信号のうち、対数変換によって生成された電気信号を、入射光から線形変換された状態、つまり線形変換由来の状態に変換するものである。なお、線形化部３０はルックアップテーブルを用いて変換を行うこととしてもよいし、指数変換する等の演算によって変換を行うこととしてもよい。また、本実施の形態においては、線形化部３０で処理された電気信号は全２４ビット幅となっている。【００９５】
圧縮部３１は、図３（ａ）に矢印Ｗで示すように、線形化部３０から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分、本実施の形態においてはＡＤコンバータ１３のビット幅以上の高域成分を圧縮するものである。【００９６】
この信号処理部３には、図１に示すように、画像処理部４が接続されている。【００９７】
画像処理部４は、画素Ｇ11〜Ｇmnからの電気信号全体によって構成される画像データに対して画像処理を行うものであり、ＡＷＢ（Auto White Balance）処理部４０、色補間部４１、色補正部４２、階調変換部４３及び色空間変換部４４を備えている。これらＡＷＢ処理部４０、色補間部４１、色補正部４２、階調変換部４３及び色空間変換部４４は、信号処理部３に対してこの順に接続されている。【００９８】
ＡＷＢ処理部４０は画像データに対してホワイトバランス処理を行うものであり、色補間部４１は、同色の前記フィルタが設けられた複数の近接画素からの電気信号に基づいて、これら近接画素間に位置する画素について、この色の電気信号を補間演算するものである。色補正部４２は画像データの色合いを補正するものであり、より詳細には、各色の電気信号を他の色の電気信号に基づき画素毎に補正するものである。階調変換部４３は画像データの階調変換を行うものであり、色空間変換部４４はＲＧＢ信号をＹＣｂＣｒ信号に変換するものである。【００９９】
また、信号処理部３には、評価値算出部５及び制御装置４６がこの順に接続されている。【０１００】
評価値算出部５は伸長部５０と演算処理部５１とを備えている。【０１０１】
伸長部５０は、図６に示すように、信号処理部３の圧縮部３１によって圧縮された前記高域成分を伸長して圧縮前の状態に戻すものである。なお、この伸長部５０から出力される伸長後の高域成分と、伸長部５０に伸長されない低域成分とは、伸長部５０と演算処理部５１との間で結合されるようになっている。【０１０２】
演算処理部５１は、ＡＷＢ評価値算出回路５２、圧縮部５３及びＡＥ評価値算出回路５４を有している。【０１０３】
ＡＷＢ評価値算出回路５２は、ＡＷＢ処理部４０でのホワイトバランス処理（ＡＷＢ処理）に用いられるＡＷＢ評価値を算出するものである。圧縮部５３は、電気信号を圧縮するものであり、本実施の形態においては電気信号をビットシフトによって１／２16倍するようになっている。ＡＥ評価値算出回路５４は、露光制御処理部４７での露出制御処理（ＡＥ処理）に用いられるＡＥ評価値を算出するものである。【０１０４】
制御装置４６は、撮像装置１の各部を制御するものであり、図１に示すように、上述のアンプ１２、黒基準設定部１４、ＡＷＢ処理部４０、色補間部４１、色補正部４２、階調変換部４３及び色空間変換部４４と接続されている。また、制御装置４６は、露光制御処理部４７を介して絞り１１と接続され、信号生成部４８を介して撮像素子２及びＡＤコンバータ１３と接続されている。【０１０５】
続いて、本実施の形態における画素Ｇ11〜Ｇmnについて説明する。【０１０６】
各画素Ｇ11〜Ｇmnは、図４に示すように、フォトダイオードＰ、トランジスタＴ1〜Ｔ6及びキャパシタＣを備えている。なお、トランジスタＴ1〜Ｔ6は、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタである。【０１０７】
フォトダイオードＰには、レンズ群１０及び絞り１１を通過した光が当たるようになっている。このフォトダイオードＰのカソードＰkには直流電圧ＶPDが印加されており、アノードＰAにはトランジスタＴ1のドレインＴ1Dが接続されている。【０１０８】
トランジスタＴ1のゲートＴ1Gには信号φSが入力されるようになっており、ソースＴ1SにはトランジスタＴ2のゲートＴ2G及びドレインＴ2Dが接続されている。【０１０９】
このトランジスタＴ2のソースＴ2Sには信号印加ラインＬC（図２のＬC1〜ＬCnに相当）が接続されており、この信号印加ラインＬCから信号φVPSが入力されるようになっている。ここで、図５に示すように、信号φVPSは２値の電圧信号であり、より詳細には、入射光量が所定入射光量ｔｈを超えたときにトランジスタＴ2をサブスレッショルド領域で動作させるための電圧値ＶＬと、トランジスタＴ2を導通状態にする電圧値ＶＨとの２つの値をとるようになっている。【０１１０】
また、トランジスタＴ1のソースＴ1SにはトランジスタＴ3のゲートＴ3Gが接続されている。【０１１１】
このトランジスタＴ3のドレインＴ3Dには、直流電圧ＶPDが印加されるようになっている。また、トランジスタＴ3のソースＴ3Sには、キャパシタＣの一端と、トランジスタＴ5のドレインＴ5Dと、トランジスタＴ4のゲートＴ4Gとが接続されている。【０１１２】
キャパシタＣの他端には、信号印加ラインＬB（図２のＬB1〜ＬBnに相当）が接続されており、この信号印加ラインＬBから信号φVDが与えられるようになっている。ここで、図５に示すように、信号φVDは３値の電圧信号であり、より詳細には、キャパシタＣを積分動作させる際の電圧値Ｖｈと、光電変換された電気信号読み出し時の電圧値Ｖｍと、ノイズ信号読み出し時の電圧値Ｖｌとの３つの値をとるようになっている。【０１１３】
トランジスタＴ5のソースＴ5Sには直流電圧ＶRGが、ゲートＴ5Gには信号φRSが入力されるようになっている。【０１１４】
トランジスタＴ4のドレインＴ4Dには、トランジスタＴ3のドレインＴ3Dと同様に直流電圧ＶPDが印加されるようになっており、ソースＴ4Sには、トランジスタＴ6のドレインＴ6Dが接続されている。【０１１５】
このトランジスタＴ6のソースＴ6Sには、信号読出ラインＬD（図２のＬD1〜ＬDmに相当）が接続されており、ゲートＴ6Gには、信号印加ラインＬA（図２のＬA1〜ＬAnに相当）から信号φVが入力されるようになっている。【０１１６】
続いて、各画素Ｇ11〜Ｇmn及び垂直走査回路２１の動作について説明する。【０１１７】
まず、図５に示すように、垂直走査回路２１が画素Ｇ11〜Ｇmnのリセット動作を行う。【０１１８】
具体的には、信号φSがＬｏｗ、信号φVがＨｉ、信号φVPSがＶＬ、信号φRSがＨｉ、信号φVDがＶｈとなっている状態から、垂直走査回路２１が、パルス信号φVと、電圧値Ｖｍのパルス信号φVDとを画素Ｇ11〜Ｇmnに与えて電気信号を信号読出ラインＬDに出力させた後、信号φSをＨｉとしてトランジスタＴ1をＯＦＦにする。【０１１９】
次に、垂直走査回路２１が信号φVPSをＶＨとすることで、トランジスタＴ2のゲートＴ2G及びドレインＴ2D、並びにトランジスタＴ3のゲートＴ3Gに蓄積された負の電荷を速やかに再結合させる。また、垂直走査回路２１が信号φRSをＬｏｗとしてトランジスタＴ5をＯＮにすることにより、キャパシタＣとトランジスタＴ4のゲートＴ4Gとの接続ノードの電圧を初期化する。【０１２０】
次に、垂直走査回路２１が信号φVPSをＶＬとすることでトランジスタＴ2のポテンシャル状態を基の状態に戻した後、信号φRSをＨｉにして、トランジスタＴ5をＯＦＦにする。次に、キャパシタＣが積分動作を行う。これにより、キャパシタＣとトランジスタＴ4のゲートＴ4Gとの接続ノードの電圧が、リセットされたトランジスタＴ2のゲート電圧に応じたものとなる。【０１２１】
次に、垂直走査回路２１がパルス信号φVをトランジスタＴ6のゲートＴ6Gに与えることでトランジスタＴ6をＯＮにするとともに、電圧値Ｖｌのパルス信号φVDをキャパシタＣに印加する。このとき、トランジスタＴ4がソースフォロワ型のＭＯＳトランジスタとして動作するため、信号読出ラインＬDにはノイズ信号が電圧信号として現れる。【０１２２】
そして、垂直走査回路２１がパルス信号φRSをトランジスタＴ5のゲートＴ5Gに与えてキャパシタＣとトランジスタＴ4のゲートＴ4Gとの接続ノードの電圧をリセットした後、信号φSをＬｏｗにしてトランジスタＴ1をＯＮにする。これにより、リセット動作が完了し、画素Ｇ11〜Ｇmnが撮像可能状態となる。【０１２３】
次に、画素Ｇ11〜Ｇmnが撮像動作を行う。【０１２４】
具体的には、フォトダイオードＰより入射光量に応じた光電荷がトランジスタＴ2に流れ込むと、光電荷がトランジスタＴ2のゲートＴ2Gに蓄積される。【０１２５】
ここで、被写体の輝度が低く、フォトダイオードＰに対する入射光量が前記所定入射光量ｔｈよりも少ない場合には、トランジスタＴ2はカットオフ状態であるので、トランジスタＴ2のゲートＴ2Gに蓄積された光電荷量に応じた電圧が当該ゲートＴ2Gに現れる。そのため、トランジスタＴ3のゲートＴ3Gには、入射光を線形変換した電圧が現れる。【０１２６】
一方、被写体の輝度が高く、フォトダイオードＰに対する入射光量が前記所定入射光量ｔｈよりも多い場合には、トランジスタＴ2がサブスレッショルド領域で動作を行う。そのため、トランジスタＴ3のゲートＴ3Gには、入射光を自然対数で対数変換した電圧が現れる。【０１２７】
なお、本実施の形態においては、画素Ｇ11〜Ｇmnの間で前記所定値の値は等しくなっている。【０１２８】
トランジスタＴ3のゲートＴ3Gに電圧が現れると、その電圧量に応じてキャパシタＣからトランジスタＴ3のドレインＴ3Dに流れる電流が増幅される。そのため、トランジスタＴ4のゲートＴ4Gには、フォトダイオードＰの入射光を線形変換または対数変換した電圧が現れる。【０１２９】
次に、垂直走査回路２１が信号φVDの電圧値をＶｍとするとともに、信号φVをＬｏｗとする。これにより、トランジスタＴ4のゲート電圧に応じたソース電流が、トランジスタＴ6を介して信号読出ラインＬDへ流れる。このとき、トランジスタＴ4がソースフォロワ型のＭＯＳトランジスタとして動作するため、信号読出ラインＬDには撮像時の電気信号が電圧信号として現れる。ここで、トランジスタＴ4，Ｔ6を介して出力される電気信号の信号値はトランジスタＴ4のゲート電圧に比例した値となるため、当該信号値はフォトダイオードＰの入射光を線形変換または対数変換した値となる。【０１３０】
そして、垂直走査回路２１が信号φVDの電圧値をＶｈとするとともに、信号φVをＨｉとすることにより、撮像動作が終了する。【０１３１】
なお、画素Ｇ11〜Ｇmnが上記のように動作するとき、図７に示すように、信号φVPSの撮像時の電圧値ＶＬとリセット時の電圧値ＶＨとの差が大きくなるほど、また、リセットの終了から撮像の開始までの時間が短くなるほど、図中「Ｉ」〜「Ｖ」の順にトランジスタＴ2のゲートＴ2GとソースＴ2Sとの間のポテンシャルの差が大きくなり、トランジスタＴ2がカットオフ状態で動作する被写体輝度の割合、つまり線形変換する被写体輝度の割合が大きくなる。なお、図７のグラフは、縦軸が対数の片対数グラフである。【０１３２】
そのため、信号φVPSの電圧値ＶＬや電圧値ＶＨの値、リセットの終了から撮像の開始までの時間の長さを変化させることによって、画像信号のダイナミックレンジや、線形変換モードと対数変換モードとの境界となる変極点、即ち前記所定入射光量ｔｈを制御することができる。具体的には、例えば、被写体の輝度範囲が狭い場合には電圧値ＶＬを低くして線形変換する輝度範囲を広くするとともに、被写体の輝度範囲が広い場合には電圧値ＶＬを高くして対数変換する輝度範囲を広くすることで、画素Ｇ11〜Ｇmnの光電変換特性を被写体の特性に合わせることができる。更に、電圧値ＶＬを最小とするときには常に画素Ｇ11〜Ｇmnを線形変換する状態（図７中「Ｉ」参照）とし、電圧値ＶＬを最大とするときには常に画素Ｇ11〜Ｇmnを対数変換する状態（図７中「Ｖ」参照）とすることもできる。【０１３３】
続いて、本発明に係る撮像方法について説明する。なお、以下の説明においては、画素Ｇ11〜Ｇmnへの入射光量が前記所定入射光量ｔｈよりも大きく、撮像素子２が対数変換モードで動作することとして説明する。【０１３４】
まず、撮像素子２が各画素Ｇ11〜Ｇmnへの入射光を光電変換し、対数変換由来の電気信号をアナログ信号として出力する（光電変換工程）。具体的には、上述のように各画素Ｇ11〜Ｇmnが信号読出ラインＬDに電気信号を出力すると、この電気信号を定電流源Ｄが増幅し、選択回路Ｓが順にサンプルホールドする。そして、サンプルホールドされた電気信号が選択回路Ｓから補正回路２３に送出されると、補正回路２３がノイズを除去して電気信号を出力する。【０１３５】
次に、撮像素子２から出力されたアナログ信号をアンプ１２が増幅した後、ＡＤコンバータ１３がデジタル信号に変換する（ＡＤ変換工程）。【０１３６】
次に、黒基準設定部１４がデジタル信号の最低レベルを設定した後、信号処理部３が信号処理を行う（信号処理工程）。具体的には、まず、図３（ａ）に矢印Ｚで示すように、線形化部３０が、電気信号を線形変換由来の状態に変換する（線形化工程）。そして、図３（ａ）に矢印Ｗで示すように、圧縮部３１が、電気信号の前記高域成分として、ＡＤコンバータ１３のビット幅以上の成分、つまり上位１２ビット幅の成分をビットシフトにより１／２8倍して４ビット幅に圧縮する（圧縮工程）。【０１３７】
これにより、圧縮を行わない従来の場合と比較して、後述の処理におけるビット幅が少なくなる。また、ビットシフトとは異なる手法で高域成分を圧縮する場合と比較して、圧縮が容易化されるとともに、圧縮部３１が小型化される。また、例えば電気信号のうち、前記所定入射光量ｔｈに対応する信号値以上の成分に圧縮を行う場合と異なり、圧縮されていない成分と、圧縮されている成分との境界点が一定となる。【０１３８】
次に、図６に示すように、圧縮部３１で圧縮された前記高域成分を評価値算出部５の伸長部５０がビットシフトにより２8倍して４ビット幅から１２ビット幅に伸長した後（伸長工程）、伸長された高域成分と、前記低域成分、つまり下位１２ビット幅の電気信号とは、結合されて全２４ビット幅の電気信号となる。これにより、電気信号と入射光との線形係数が入射光量の全変域で一定となる。【０１３９】
次に、結合後の２４ビット幅の電気信号に基づいて演算処理部５１のＡＷＢ評価値算出回路５２、圧縮部５３及びＡＥ評価値算出回路５４が前記ＡＷＢ評価値，ＡＥ評価値を算出する（演算処理工程）。【０１４０】
次に、算出されたＡＥ評価値に基づいて制御装置４６が露光制御処理部４７を制御し、撮像素子２に対する露光量を調節させる（露光制御処理工程）。【０１４１】
また、ＡＷＢ評価値や、前記黒基準設定部１４で設定された前記最低レベル等に基づいて制御装置４６がＡＷＢ処理部４０を制御し、信号処理部３から出力される画像データに対してホワイトバランス処理を行わせる（ホワイトバランス処理工程）。【０１４２】
そして、ＡＷＢ処理部４０から出力される画像データに基づいて色補間部４１、色補正部４２、階調変換部４３及び色空間変換部４４がそれぞれ画像処理を行った後、画像データを出力する。【０１４３】
以上の撮像方法によれば、線形化工程により、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換することができる。また、圧縮工程により、圧縮工程後の画像処理などにおけるビット幅を少なくすることができる。従って、対数変換由来の電気信号を線形変換由来の状態に変換するとともに、撮像装置１の大型化を防止することができる。【０１４４】
また、圧縮されていない成分と、圧縮されている成分との境界点を一定にすることができるため、圧縮後の電気信号に対する伸長工程や演算処理工程などの処理を容易化することができる。【０１４５】
また、伸長工程によって電気信号と入射光との線形係数を入射光量の全変域で一定とすることができるため、線形係数が変化する場合と異なり、伸長後の全電気信号に対して同一の処理を行うことができる。従って、伸長後の演算処理工程における処理を容易化するとともに、演算処理部５１を小型化することができる。【０１４６】
なお、上記実施の形態においては、ＡＤコンバータ１３、線形化部３０及び圧縮部３１がこの順に配設されていることとして説明したが、他の順序に配設されることとしても良い。例えば、圧縮部３１、線形化部３０及びＡＤコンバータ１３がこの順に配設される場合には、上述の圧縮工程、線形化工程及びＡＤ変換工程がこの順に行われることとなる。【０１４７】
また、信号処理部３の圧縮部３１によって圧縮される所定域成分をＡＤコンバータ１３のビット幅以上の成分、即ち上位１２ビット幅の高域成分として説明したが、図３（ｂ）に示すように、前記所定入射光量ｔｈに対応する信号値以上の高域成分としても良い。また、この所定域成分を、所定の低域成分や中域成分としても良い。【０１４８】
また、信号処理部３の圧縮部３１で前記高域成分の圧縮された電気信号を評価値算出部５の伸長部５０で伸長してからＡＷＢ評価値及びＡＥ評価値の算出処理に用いることとして説明したが、図８に示すように、他の処理に用いた後、再び高域成分を圧縮して出力することとしても良い。【０１４９】
また、画素Ｇ11〜Ｇmnは図４のような構成を有することとして説明したが、線形変換モードと対数変換モードとを切り換え可能であれば、例えば上述の特許文献１に示されるような構成を有することとしても良い。【０１５０】
更に、各画素Ｇ11〜ＧmnにＲＧＢフィルタを設けることとして説明したが、シアン（Cyan）、マゼンタ（Magenta）及びイエロー（Yellow）などの他の色フィルタを設けることとしても良い。
［実施の形態の変形例］
次に、上記実施の形態の変形例について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。【０１５１】
本変形例における信号処理部３は、線形化部３０及び圧縮部３１の代わりに、図９に示すルックアップテーブルを備えている。【０１５２】
このルックアップテーブルは、アンプ１２、ＡＤコンバータ１３及び黒基準設定部１４を介して撮像素子２から入力される電気信号のうち、線形変換由来の電気信号に対しては入力される電気信号を線形変換して出力するようになっている（図中原点から点ａ参照）。また、このルックアップテーブルは、対数変換由来の電気信号に対しては入力される電気信号を指数変換し（図中点ａから点ｃ参照）、更に、指数変換後にＡＤコンバータ１３のビット幅以上となる成分を１／２8倍に圧縮するようになっている（図中点ｂから点ｄ参照）。【０１５３】
この場合には、ルックアップテーブルによって前記線形化工程及び圧縮工程を行うことができるため、線形化部３０及び圧縮部３１としてそれぞれ演算回路を備える等の場合と比較して、信号処理部３を小型化することができる。
【図１】
0004661788.tif 000002
【図２】
0004661788.tif 000003
【図３】
0004661788.tif 000004
【図４】
0004661788.tif 000005
【図５】
0004661788.tif 000006
【図６】
0004661788.tif 000007
【図７】
0004661788.tif 000008
【図８】
0004661788.tif 000009
【図９】
0004661788.tif 000010