(57)【要約】【課題】  撮像センサの線形特性領域及び対数特性領域の変曲点が常時変化する場合においても、的確な階調変換処理を行うことができる撮像装置を提供する。【解決手段】  線形特性領域と対数特性領域とを備える撮像センサと画像信号を階調変換する階調変換部４０９とを有する撮像装置において、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を切り替わり点とする、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性と、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性との少なくとも２種類の階調変換情報を記憶する階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２手段を具備させる。そして、前記変曲点が変化された場合に、変化後の変曲点に合わせて前記切り替わり点を変更した新たな階調変換情報に書き換える階調変換情報書換え部４０９４を設ける。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、
前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を切り替わり点とする、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性と、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性との少なくとも２種類の階調変換情報を記憶する階調変換情報記憶手段と、
前記撮像センサにより撮影された画像信号を、前記階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報に基づいて階調変換する階調変換手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性が、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性よりも階調変換度合いが高い階調変換特性を有していることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性が、階調変換度合いが他の部分よりも高い高階調変換特性部を有していることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御する変曲点制御手段と、
該変曲点制御手段により変曲点が変化された場合に、前記階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報を、変化後の変曲点に合わせて前記切り替わり点を変更した新たな階調変換情報に書き換える階調変換情報書換え手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
変曲点制御手段が、露出制御用の被写体輝度に相当する撮像センサの出力が線形特性領域から得られるよう変曲点を制御する露出制御手段であることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
被写体の輝度を、主被写体輝度と周辺被写体輝度とに分けて検出する輝度検出手段を備え、
階調変換情報書換え手段は、前記輝度検出手段が検出する主被写体の輝度情報に基づいて、階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報の主被写体輝度範囲部分に相当する部分を、階調変換度合いが比較的高い第３の階調変換特性に書き換えることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項７】
変曲点制御手段が、露出制御用の被写体輝度に相当する撮像センサの出力が線形特性領域から得られるよう変曲点を制御する露出制御手段であり、前記露出制御用の被写体輝度が前記主被写体輝度範囲部分とされることで、主被写体が撮像センサの線形特性領域内で撮像されるものであって、
階調変換情報書換え手段は、少なくとも線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性のうち、前記主被写体輝度範囲部分に相当する部分を、前記第３の階調変換特性に部分的に書き換えることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項８】
露出制御手段が、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段であることを特徴とする請求項５又は７記載の撮像装置。
【請求項９】
露出制御手段が、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段であることを特徴とする請求項５又は７記載の撮像装置。
【請求項１０】
入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御する変曲点制御手段とを具備する撮像装置と、
前記撮像センサにより撮像された画像信号と、前記変曲点制御手段により制御された変曲点情報とを、前記撮像装置から外部へ伝送する情報伝送手段と、
前記情報伝送手段から前記画像信号と変曲点情報とを取得すると共に、取得された画像信号に所定の階調変換を施して再生用画像信号を生成する画像信号取得手段とを備え、
前記画像信号取得手段は、
前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を切り替わり点とする、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性と、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性との少なくとも２種類の階調変換情報を記憶する階調変換情報記憶部と、
取得された画像信号を、前記階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報に基づいて階調変換する階調変換部と
を具備することを特徴とする撮像システム。
【請求項１１】
撮像装置が備える変曲点制御手段により変曲点が変化され、この変化された変曲点情報が画像信号取得手段により取得された場合に、前記階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報を、変化後の変曲点に合わせて前記切り替わり点を変更した新たな階調変換情報に書き換える階調変換情報書換え部が、前記画像信号取得手段に備えられていることを特徴とする請求項１０記載の撮像システム。
【請求項１２】
情報伝送手段が、通信ケーブル若しくは有線又は無線の通信ネットワークからなることを特徴とする請求項１０記載の撮像システム。
【請求項１３】
情報伝送手段が、撮像装置及び画像信号取得手段に装着可能な情報記録媒体からなることを特徴とする請求項１０記載の撮像システム。
【請求項１４】
入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御する変曲点制御手段とを具備する撮像装置と、
前記撮像センサにより撮像された画像信号と、前記変曲点制御手段により制御された変曲点情報とを、前記撮像装置から外部へ伝送する情報伝送手段と、
前記情報伝送手段から前記画像信号と変曲点情報とを取得すると共に、取得された画像信号に所定の階調変換を施して再生用画像信号を生成する画像信号取得手段とを備え、
前記画像信号取得手段は、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を切り替わり点とする、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性と、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性との少なくとも２種類の階調変換情報を記憶する階調変換情報記憶部と、取得された画像信号を、前記階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報に基づいて階調変換する階調変換部とを具備する撮像システムの動作を可能とする撮像システム動作プログラムであって、
前記撮像装置から情報伝送手段を介して変曲点情報を前記画像信号取得手段に取得させると共に、前記階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報を、画像信号取得手段の取得した変曲点情報に基づいて前記切り替わり点を変更した新たな階調変換情報に書き換える動作を行わせることを特徴とする撮像システム動作プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光量に応じた電気信号を発生する撮像センサを具備する撮像装置に関し、特に、その光電変換特性として入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備えている（線形特性の動作と対数特性の動作とが切り替え可能とされている）撮像センサを用いた撮像装置、撮像システム及び撮像システム動作プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォトダイオード等の光電変換素子をマトリクス状に配置してなる固体撮像素子に、ＭＯＳＦＥＴ等を備えた対数変換回路を付加し、前記ＭＯＳＦＥＴのサブスレッショルド特性を利用することで、固体撮像素子の出力特性を入射光量に対して電気信号が対数的に変換されるようにした撮像センサ（「ＬＯＧセンサ」とも呼ばれている）が知られている。このような撮像センサにおいて、固体撮像素子本来の出力特性、すなわち入射光量に応じて電気信号が線形的に変換されて出力される線形動作状態と、前述の対数動作状態とを切り替えることが可能とされた撮像センサが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１では、ＭＯＳＦＥＴに特定のリセット電圧を与えることで、線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、前記各画素の前記切り替え点を等しくした撮像装置が開示されている。また特許文献２にも、線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすると共に、ＭＯＳＦＥＴのリセット時間を調整することでＭＯＳＦＥＴのポテンシャル状態を調整可能とした撮像装置が開示されている。
【０００４】
ところで、撮像センサを線形動作状態で用いた場合、光電変換素子で発生した電荷量に比例した出力が得られることから、低輝度の被写体でも高コントラストな画像信号が得られる等の利点がある反面、ダイナミックレンジが狭くなってしまうという不都合がある。一方、撮像センサを対数動作状態で用いた場合、入射光量に対して自然対数的に変換された出力が得られることから、広いダイナミックレンジが確保できるという利点がある反面、画像信号が対数圧縮されることからコントラスト性が悪くなるという不都合がある。
【特許文献１】特開２００２−７７７３３号公報
【特許文献２】特開２００２−３００４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、デジタル撮像装置においては、撮像センサにより取得された画像信号に対し、ホワイトバランス補正処理、色補間処理、或いは階調変換処理といった各種のデジタル信号処理が施される。ここで、前記階調変換処理とは、色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号の階調特性（γカーブやデジタルゲイン）を、当該デジタル撮像装置が備えているＬＣＤ表示部や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性にマッチするよう補正するものである。
【０００６】
しかしながら、上記のように線形特性領域と対数特性領域とを備えた撮像センサを用いた場合、当該撮像センサの撮像可能領域全体に亘って画一的に階調変換すると、被写体輝度に忠実な階調変換処理が行えないという問題がある。すなわち、対数特性領域においては、撮像センサへの入射光量に対して自然対数的に変換して出力されることから、入射輝度に対して階調圧縮して撮像されることとなり、線形特性領域とは元々異なる階調特性で撮像されることになるからである。特に、線形特性領域及び対数特性領域の長所並びに短所に鑑みた場合、それぞれの動作状態が備える長所を積極的に活用して撮像動作を行わせる構成とすることが望ましく、例えば自動露光制御を行う場合においても、ターゲットとなる被写体の輝度と、撮像センサの線形動作状態から対数動作状態への切り替り点とを関連付けてその制御を行えば、専ら各動作状態が備える長所を活用した最適な自動露光制御を行い得る可能性があるが、この場合線形特性領域及び対数特性領域の切り替わり点（変曲点）を常時変化させ得る制御が不可避になることから、被写体輝度に応じた最適な階調変換処理が一層困難性を帯びることになる。前記特許文献１及び特許文献２に係る撮像装置は、撮像センサを線形動作状態から対数動作状態へ自動的に切り替え可能とすることを開示しているに止まり、このような階調変換処理に関して言及されていない。
【０００７】
従って本発明は、線形特性領域と対数特性領域とを備える撮像センサを用いた撮像装置において、前記線形特性領域及び対数特性領域に応じた階調変換処理が施すことができ、さらに線形特性領域及び対数特性領域の変曲点が常時変化し得る場合においても、的確な階調変換処理を行うことができる撮像装置、撮像システム及び撮像システム動作プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１にかかる撮像装置は、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を切り替わり点とする、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性と、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性との少なくとも２種類の階調変換情報を記憶する階調変換情報記憶手段と、前記撮像センサにより撮影された画像信号を、前記階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報に基づいて階調変換する階調変換手段とを具備することを特徴とする。この構成によれば、撮像センサの線形特性領域については階調変換情報記憶手段に記憶されている第1の階調変換特性にて階調変換が為され、また対数特性領域については第２の階調変換特性にて階調変換が為されることから、撮像センサそれぞれの特性領域に応じて第1の階調変換特性及び第２の階調変換特性を定めておくことで、被写体輝度に応じた適切な階調変換処理を行うことが可能となる。
【０００９】
上記構成において、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性が、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性よりも階調変換度合いが高い階調変換特性を有する構成とすることが望ましい（請求項２）。かかる構成によれば、線形特性領域に比較して階調圧縮して撮像されることとなる対数特性領域における画像信号を、階調伸長された態様で出力させることができ、これにより前記階調圧縮の分を復元させることができるようになる。
【００１０】
また、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性が、階調変換度合いが他の部分よりも高い高階調変換特性部を有するよう構成することが望ましい（請求項３）。この構成によれば、第1の階調変換特性を例えば単調な線形特性に設定する場合に比べ、前記高階調変換特性部をコントラストの強調したい輝度範囲部分（例えば主被写体の輝度範囲部分）に割り当てることで、当該輝度範囲部分を階調性豊かにした画像信号とすることができるようになる。
【００１１】
請求項４にかかる撮像装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御する変曲点制御手段と、該変曲点制御手段により変曲点が変化された場合に、前記階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報を、変化後の変曲点に合わせて前記切り替わり点を変更した新たな階調変換情報に書き換える階調変換情報書換え手段とをさらに具備することを特徴とする。この構成によれば、撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点が変化された場合でも、変化後の変曲点に合わせて階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報が、階調変換情報書換え手段により新たな階調変換情報に書き換え更新されるようになる。
【００１２】
請求項４にかかる構成において、変曲点制御手段を、露出制御用の被写体輝度に相当する撮像センサの出力が線形特性領域から得られるよう変曲点を制御する露出制御手段にて構成することができる（請求項５）。この構成によれば、露出制御により撮像センサの光電変換特性（変曲点）が変化された場合、その変化に応じて階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報が、階調変換情報書換え手段により新たな階調変換情報に書き換え更新される。
【００１３】
また請求項４にかかる構成において、被写体の輝度を、主被写体輝度と周辺被写体輝度とに分けて検出する輝度検出手段を備え、階調変換情報書換え手段は、前記輝度検出手段が検出する主被写体の輝度情報に基づいて、階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報の主被写体輝度範囲部分に相当する部分を、階調変換度合いが比較的高い第３の階調変換特性に書き換えるようにすることが好ましい（請求項６）。この構成によれば、主被写体輝度範囲部分に相当する部分が、階調変換度合いが比較的高い第３の階調変換特性により高コントラストとされた画像信号を生成することが可能となる。
【００１４】
さらに、変曲点制御手段が、露出制御用の被写体輝度に相当する撮像センサの出力が線形特性領域から得られるよう変曲点を制御する露出制御手段であり、前記露出制御用の被写体輝度が前記主被写体輝度範囲部分とされることで、主被写体が撮像センサの線形特性領域内で撮像されるものであって、階調変換情報書換え手段は、少なくとも線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性のうち、前記主被写体輝度範囲部分に相当する部分を、前記第３の階調変換特性に部分的に書き換えるようにすることが好ましい（請求項７）。この構成によれば、主被写体は本来的にコントラスト性に優れる線形特性領域で撮像されると共に、前記第３の階調変換特性により高い階調変換度合いで階調変換されるので、主被写体のコントラストが一層強調された画像信号が得られるようになる。
【００１５】
上記構成において、露出制御手段を、撮像センサに対する露光量を制御する露光量制御手段とすることができる（請求項８）。また、露出制御手段を、撮像センサの光電変換特性を制御するダイナミックレンジ制御手段とすることができる（請求項９）。
【００１６】
ここで、本発明で言う「露出制御（以下、「ＡＥ制御」とも言う）」の概念に関する定義につき、図７に基づいて説明しておく。いわゆる銀塩カメラと異なり、デジタルカメラやデジタルムービィ等の撮像装置においては、ＡＥ制御のための制御要素としては、撮像センサの光電変換特性に関連づけて（光電変換特性を作為的に変化させて）制御する方法と、撮像センサの撮像面に届く光の総量と光電変換後の光電流の積分時間を調整する方法とがある。本明細書では、前者を「ダイナミックレンジ制御」と呼び、後者を「露光量制御」と呼ぶものとする。なお、前記「ダイナミックレンジ制御」は、例えば撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との切り替わり点（以下、「変曲点」という）を制御することで実行される。また、前記「露光量制御」は、例えば絞りの開口量調整や、或いはメカニカルシャッタのシャッタスピードの調整、又は撮像センサに対するリセット動作の制御による電荷の積分時間制御により実行される。
【００１７】
本発明の請求項１０にかかる撮像システムは、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御する変曲点制御手段とを具備する撮像装置と、前記撮像センサにより撮像された画像信号と、前記変曲点制御手段により制御された変曲点情報とを、前記撮像装置から外部へ伝送する情報伝送手段と、前記情報伝送手段から前記画像信号と変曲点情報とを取得すると共に、取得された画像信号に所定の階調変換を施して再生用画像信号を生成する画像信号取得手段とを備え、前記画像信号取得手段は、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を切り替わり点とする、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性と、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性との少なくとも２種類の階調変換情報を記憶する階調変換情報記憶部と、取得された画像信号を、前記階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報に基づいて階調変換する階調変換部とを具備することを特徴とする。この構成によれば、撮像装置にネットワーク等の情報伝送手段を介して外部接続された画像信号取得手段により、所望の階調変換処理を施した上で画像表示や画像記録等を行うことができるようになる。
【００１８】
上記構成において、撮像装置が備える変曲点制御手段により変曲点が変化され、この変化された変曲点情報が画像信号取得手段により取得された場合に、前記階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報を、変化後の変曲点に合わせて前記切り替わり点を変更した新たな階調変換情報に書き換える階調変換情報書換え部が、前記画像信号取得手段に備えられているよう構成することが望ましい（請求項１１）。この構成によれば、撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点が変化された場合でも、変化後の変曲点に合わせて画像信号取得手段の階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報が、階調変換情報書換え手段により新たな階調変換情報に書き換え更新されるようになる。
【００１９】
上記撮像システムにおいて、前記情報伝送手段を、通信ケーブル若しくは有線又は無線の通信ネットワークにて構成することができる（請求項１２）。或いは、前記情報伝送手段を、撮像装置及び画像信号取得手段に装着可能な情報記録媒体にて構成することができる（請求項１３）。
【００２０】
本発明の請求項１４にかかる撮像システム動作プログラムは、入射光量に応じた電気信号を発生すると共に、その光電変換特性が入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサと、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を制御する変曲点制御手段とを具備する撮像装置と、前記撮像センサにより撮像された画像信号と、前記変曲点制御手段により制御された変曲点情報とを、前記撮像装置から外部へ伝送する情報伝送手段と、前記情報伝送手段から前記画像信号と変曲点情報とを取得すると共に、取得された画像信号に所定の階調変換を施して再生用画像信号を生成する画像信号取得手段とを備え、前記画像信号取得手段は、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を切り替わり点とする、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性と、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性との少なくとも２種類の階調変換情報を記憶する階調変換情報記憶部と、取得された画像信号を、前記階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報に基づいて階調変換する階調変換部とを具備する撮像システムの動作を可能とする撮像システム動作プログラムであって、前記撮像装置から情報伝送手段を介して変曲点情報を前記画像信号取得手段に取得させると共に、前記階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報を、画像信号取得手段の取得した変曲点情報に基づいて前記切り替わり点を変更した新たな階調変換情報に書き換える動作を行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１にかかる撮像装置によれば、撮像センサそれぞれの特性領域に応じて第1の階調変換特性及び第２の階調変換特性を定めておくことで、入射輝度に対して階調性の異なる撮像動作が行われることになる線形特性領域及び対数特性領域を備える撮像センサを採用した撮像装置であっても、それぞれの特性領域で撮像された画像信号を被写体輝度に応じた最適な階調特性を有する画像信号に変換して、或いはそれぞれの特性領域の特徴を生かした任意の階調特性を有する画像信号に変換して出力できるようになる。すなわち、線形特性領域及び対数特性領域それぞれの特徴を考慮した様々な階調変換が可能となり、階調変換の自由度に優れる撮像装置を提供できるという効果を奏する。
【００２２】
請求項２にかかる撮像装置によれば、線形特性領域に比較して階調圧縮して撮像されることとなる対数特性領域における画像信号を、階調伸長された態様で出力させることができ、これにより前記階調圧縮の分を復元させることができることから、対数特性領域において撮像された被写体輝度範囲について、被写体輝度階調に対して忠実に階調変換できるようになる。
【００２３】
請求項３にかかる撮像装置によれば、コントラストを強調したい輝度範囲部分（例えば主被写体の輝度範囲部分）に高階調変換特性部を割り当てることで、当該輝度範囲部分を階調性豊かにした画像信号として階調変換出力することができるので、被写体の任意の輝度範囲部分につきコントラストの重み付けをした出力画像信号を生成することが可能となり、階調変換の自由度が向上するという利点がある。
【００２４】
請求項４にかかる撮像装置によれば、撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点が変化された場合でも、変化後の変曲点に合わせて階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報が、階調変換情報書換え手段により新たな階調変換情報に書き換えられることから、前記変曲点が入射輝度や各種制御目的で変更された場合であっても、これに追従して新たな階調変換情報に随時更新されることとなる。従って、変曲点が常時変更される場合であっても、常に最適な（意図する）階調変換特性に基づいて階調変換させることが可能となる。
【００２５】
請求項５にかかる撮像装置によれば、露出制御により撮像センサの光電変換特性が変化された場合、その変化に応じて階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報が、階調変換情報書換え手段により新たな階調変換情報に書き換え更新されることから、露出制御に伴い変動する光電変換特性（変曲点）連動して、例えば第1の階調変換特性と第２の階調変換特性との変曲点も変化させることが可能となる。従って、露出制御に追従した最適な階調変換出力、つまり被写体輝度に的確に追従した階調変換出力が得られるという効果を奏する。
【００２６】
請求項６にかかる撮像装置によれば、主被写体輝度範囲部分に相当する部分につき、階調変換度合いが比較的高い第３の階調変換特性により高コントラストとされた画像信号を生成することが可能となるので、特に主被写体のコントラストを重視した階調変換出力を得ることができるようになる。
【００２７】
請求項７にかかる撮像装置によれば、主被写体は本来的にコントラスト性に優れる線形特性領域で撮像されると共に、当該主被写体輝度範囲部分が第３の階調変換特性により高い階調変換度合いで階調変換されるので、主被写体のコントラストが一層強調された画像信号を得ることができるという効果を奏する。
【００２８】
請求項８にかかる撮像装置によれば、撮像センサの露光時間、絞りの開口面積及びシャッタスピード等が、露光量制御のために撮像センサの光電変換特性に基づき制御されるのに伴い、階調変換特性が随時書き換えられるようになり、従って露光量制御に追従した最適な階調変換出力が得られるようになる。
【００２９】
請求項９にかかる撮像装置によれば、撮像センサの光電変換特性が、ダイナミックレンジ制御のために制御されるのに伴い、階調変換特性が随時書き換えられるようになり、従ってダイナミックレンジ制御に追従した最適な階調変換出力が得られるようになる
【００３０】
請求項１０にかかる撮像システムによれば、撮像装置にネットワーク等の情報伝送手段を介して外部接続された画像信号取得手段により、所望の階調変換処理を施した上で画像表示や画像記録等を行うことができるようになる。すなわち、撮像装置により撮影された画像信号を、ネットワーク等を介してパソコン等の画像信号取得手段に取り込み、該画像信号取得手段において適宜な階調変換処理を施すことができるので、撮像装置が備える撮像センサを画像信号取得手段とする拡張的なシステムを構築することができる。また撮像装置に、少なくとも２種類の階調変換情報を記憶する階調変換情報記憶手段が備えられていない場合であっても、画像信号取得手段側において所期の階調変換出力を得ることができるという利点もある。
【００３１】
請求項１１にかかる撮像システムによれば、撮像装置の撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点が変化された場合でも、変化後の変曲点に合わせて画像信号取得手段が備えている階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報が、階調変換情報書換え部により新たな階調変換情報に書き換えられることから、前記変曲点が入射輝度や各種制御目的で変更された場合であっても、これに追従して新たな階調変換情報に随時更新されることとなる。従って、変曲点が常時変更される場合であっても、画像信号取得手段側において常に最適な（意図する）階調変換特性に基づいて階調変換させることが可能となる。
【００３２】
請求項１２にかかる撮像システムによれば、情報伝送手段を、通信ケーブル若しくは有線又は無線の通信ネットワークにて構成するので、撮像装置による静止画像信号やライブビュー画像信号をリアルタイムに画像信号取得手段へ入力し、これに所定の階調変換処理を施した上で画像表示等を行わせることが可能となる。
【００３３】
請求項１３にかかる撮像システムによれば、情報伝送手段を、撮像装置及び画像信号取得手段に装着可能な例えばストレージメディア等の情報記録媒体にて構成するので、ストレージメディア等に一時的に画像信号及び変曲点情報を記憶させて自在に持ち運べるようになり、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００３４】
請求項１４にかかる撮像システム動作プログラムによれば、撮像装置の撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点が変化された場合でも、変化後の変曲点に合わせて画像信号取得手段が備えている階調変換情報記憶部に記憶されている階調変換情報が、階調変換情報書換え部により新たな階調変換情報に書き換えられ、而して前記変曲点が入射輝度や各種制御目的で変更された場合であっても、これに追従して新たな階調変換情報に随時更新されるよう撮像システムを動作させることができる。従って、変曲点が常時変更される場合であっても、画像信号取得手段側において常に最適な（意図する）階調変換特性に基づいて階調変換させる撮像システムを運用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（撮像装置の外観構造の説明）
図１は、本発明にかかる撮像装置が好適に適用される小型のデジタルカメラ１の外観を示す図であって、図１（ａ）はその上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図をそれぞれ示している。このデジタルカメラ（撮像装置）１は、カメラ本体ボディ１０の頂面には電源スイッチ１０１及びレリーズスイッチ１０２等が、正面側にはフラッシュ発光部１０３及び撮影レンズ窓１０４等が、また背面側にはモード設定スイッチ１０５などの各種の操作ボタンや液晶モニター（ＬＣＤ）からなるＬＣＤ表示部１０６等がそれぞれ配置されている。そして本体ボディ１０の内部には、各種本体機器のほか、屈曲型の鏡胴２０が配置されている。
【００３６】
電源スイッチ１０１は、カメラ１の電源をＯＮ（起動）、ＯＦＦ（起動停止）するための押下スイッチであり、押下動作によりカメラ電源のＯＮ、ＯＦＦが順次繰り返される。またモード設定スイッチ１０５は、静止画を撮影する静止画撮影モードと、動画を撮影する動画撮影モードとの２つのモードを設定するためのものである。
【００３７】
レリーズスイッチ１０２は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。例えば前記静止画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ１０２が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（後述の自動露出制御や自動焦点制御等の準備動作）が実行され、レリーズスイッチ１０２が全押しされると、撮影動作（後述する撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作）が実行される。また、前記動画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ１０２が全押しされると、所定の動画撮影動作が実行され、再度レリーズスイッチ１０２が全押しされると、動画撮影動作が終了される。
【００３８】
フラッシュ発光部１０３は、レリーズスイッチ１０２が半押しされている状態（静止画撮影モード）において、被写体像が暗い場合に発光して被写体を照明する。撮影レンズ窓１０４は、被写体の光学像を、本体ボディ１０の内部に配置された屈曲型鏡胴２０へ取り入れるための開口部である。また表示部１０６は、内蔵する記録媒体に記録された記録画像を再生表示させたり、撮影待機中や動画撮影モードにおいてビデオ撮影された被写体のスルー画像（ライブビュー画像）を表示させたりするものである。なお、前記モード設定スイッチ１０５以外に、ズームスイッチ、メニュー選択スイッチ、選択決定スイッチ等のプッシュスイッチ群が備えられている。
【００３９】
屈曲型の鏡胴２０は、前記撮影レンズ窓１０４を通して被写体像を取り入れ、本体ボディ１０の内部に配置されている撮像センサ３０へ導く撮影レンズ系を構成するものである。この鏡胴２０は、ズーミングやフォーカシング駆動時においてもその長さ変動しない、つまり本体ボディ１０から外部に突出することのない鏡胴である。この鏡胴２０の内部には、光軸に沿って直列的に配置されるズームレンズブロックや固定レンズブロックからなる撮影光学系を構成するレンズ群２１（図２参照）と、このレンズ群２１の適所に配置される絞り２２とが備えられている。さらに前記レンズ群２１の適所にはシャッタ２３が配置されており、該シャッタ２３の開閉動作により撮影光学系の光路が遮光若しくは通光されるようになっている。すなわち、絞り２２の開口面積設定度合い及びシャッタ２３の開閉動作制御等により、撮像センサ３０の露光量が制御されるものである。
【００４０】
（撮像装置の電気的構成の全体的な説明）
図２は、本実施形態に係るデジタルカメラ１による撮像処理ブロック図である。このデジタルカメラ１は、操作部１００、上述した屈曲型の鏡胴２０、撮像センサ３０、信号処理部４０、全体制御部５０、及び駆動部６０などを備えている。なお操作部１００は、前記で説明した電源スイッチ１０１、レリーズスイッチ１０２及びモード設定スイッチ１０５などからなる。
【００４１】
撮像センサ３０は、鏡胴２０内のレンズ群２１により結像された被写体光像の光量に応じ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各成分の画像信号（撮像センサ３０の各画素で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換して信号処理部４０へ出力するものである。本実施形態においては、この撮像センサ３０として、入射光量に対して出力画素信号（光電変換により発生する出力電気信号）が線形的ではなく対数的に変換されて出力される対数変換型固体撮像素子が用いられる。なお当該撮像センサ３０は、入射光量が少ない場合は、出力画素信号が線形的に変換されて出力される特性を有しており、その光電変換特性が線形的である領域（線形特性領域＝暗時）と対数的である領域（対数特性領域＝明時）とを備えている。さらに前記線形特性領域と対数特性領域との切り替り点（変曲点）が、特定の制御信号（後述するダイナミックレンジ制御信号）により任意に制御可能とされている。この撮像センサ３０の構成、動作等については後に詳述する。
【００４２】
タイミング生成回路（タイミングジェネレータ）３１は、撮像センサ３０による撮影動作（露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出し等）を制御するものである。タイミング生成回路３１は、全体制御部５０からの撮影制御信号に基づいて所定のタイミングパルス（画素駆動信号、水平同期信号、垂直同期信号、水平走査回路駆動信号、垂直走査回路駆動信号等）を生成して撮像センサ３０に出力し、動画撮影モード時（スルー画表示モード時）には、例えば１／３０（秒）毎にフレーム画像を取り込み、順次信号処理部４０に出力させる。また、静止画撮影モード時の露光中には撮像センサ３０の露光動作に連動して電荷を蓄積させ（すなわち、被写体光像を画像信号に光電変換させ）、その蓄積電荷を信号処理部４０に出力させる。さらにタイミング生成回路３１は、後述のＡ／Ｄ変換器４０２において用いられるＡ／Ｄ変換用のクロックも生成する。
【００４３】
信号処理部４０は、撮像センサ３０から送出される画像信号に所定のアナログ信号処理およびデジタル信号処理を施すもので、前記画像信号の信号処理は、該画像信号を構成するそれぞれの画素信号ごとに行われる。この信号処理部４０は、アナログ信号処理部４０１、Ａ／Ｄ変換器４０２、黒基準補正部４０３、ＦＰＮ補正部４０４、評価値検出部４０５、ホワイトバランス制御部４０６、色補間部４０７、３×３色補正部４０８、階調変換部４０９、ノイズキャンセル部４１０及び画像メモリ４１１を備えている。後記で詳述するが、これら信号処理部４０の構成のうち、本実施形態においては階調変換部４０９にて、上記線形特性領域と対数特性領域とを備える撮像センサ３０に対応した階調変換を行わせる点に特徴がある。
【００４４】
アナログ信号処理部４０１は、撮像センサ３０から出力される画像信号（撮像センサ３０の各画素で受光されたアナログ信号群）に所定のアナログ信号処理を施すもので、アナログ画像信号に含まれるリセット雑音を低減するＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）と、アナログ画像信号のレベルを補正するＡＧＣ回路（オートゲインコントロール回路）とを備えている。なおＡＧＣ回路は、適正露出が得られなかった場合等に、後段のＡ／Ｄ変換器４０２の入力電圧範囲に合うよう、アナログ画像信号を適正な増幅率で増幅して撮影画像のレベル不足を補償するアンプ機能も有している。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換器４０２は、アナログ信号処理部４０１から出力されるアナログ画像信号を、例えば１２ビットのデジタル画像信号（画像データ）に変換する役目を果たす。このＡ／Ｄ変換器４０２は、前記タイミング生成回路３１から入力されるＡ／Ｄ変換用のクロックに基づいて、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。
【００４６】
黒基準補正部４０３は、Ａ／Ｄ変換器４０２から入力されるデジタル画像信号の黒レベル（暗黒時の画像信号レベル）を基準の値（例えば、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号レベルで０）に補正するために、Ａ／Ｄ変換器４０２から入力される画像信号レベルをＳＤ１とし、また暗黒時の画像信号レベルをＳＤ２とするときに、
ＳＤ１−ＳＤ２
の演算を行う。なお、かかる黒基準補正は、全体制御部５０から入力される撮像センサ３０の光電変換特性に対応した撮像ダイナミックレンジ情報に基づいて行われる。これは、本実施形態にかかるデジタルカメラ１においては、撮像センサ３０の光電変換特性が制御可能とされており、従ってＡ／Ｄ変換器４０２から入力されるデジタル画像信号の暗黒時における画像信号レベルが、撮像センサ３０の光電変換特性の変化により変動することから、その変動に追従した正確な黒基準補正が行えるようにするためである。
【００４７】
ＦＰＮ（Fixed  Pattern  Noise）補正部４０４は、黒基準補正部４０３から入力される画像信号のＦＰＮ（固定パターンノイズ）を除去するためのものである。固定パターンノイズとは、撮像センサ３０の各画素回路が備えるＦＥＴの閾値バラツキ等が要因となって生じる、各画素が発生する画像信号の出力値のバラツキに起因するノイズである。ＦＰＮ補正部４０４は、黒基準補正部４０３から入力される画像信号レベルをＳＤ３とし、また黒基準補正部４０３から入力される画像信号の固定パターン成分をＳＤ４とするとき、
ＳＤ３−ＳＤ４
の演算を行う。
【００４８】
評価値検出部４０５は、撮像センサ３０で実際に撮影された画像信号から、自動露出制御（ＡＥ）、自動焦点制御（ＡＦ；オートフォーカス）、或いはホワイトバランス制御等を行うに際してのベース値となる評価値、すなわちＡＥ評価値、ＡＦ評価値、ホワイトバランス評価値（以降、ＷＢ評価値という）等を検出する。例えばＡＥ制御を行う場合、
（１）撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベル及び輝度範囲を計測し、
（２）その輝度レベル及び輝度範囲に適合する出力が撮像センサから得られるよう、必要な露出制御量を算出し、
（３）前記算出結果に基づいて露光量等を具体的に調整し、本撮像に臨む、
というステップが一般的に採られるが、この評価値検出部４０５においては、前記ステップ（１）の役目を担うべく、撮像センサ３０で実際に撮影された画像信号から被写体の輝度レベル及び輝度範囲が求められ、これがＡＥ評価値として全体制御部５０へ出力され、後段ステップにおけるＡＥ制御動作用に供される。
【００４９】
またＡＦ制御の場合は、例えばフォーカスレンズ（レンズ群２１）の光軸方向の駆動と撮像センサ３０による撮像動作とを交互に行いながら、その撮像動作により得た画像のコントラストが最大となるフォーカスレンズの位置が求められ（所謂山登り検出方式）、これがＡＦ評価値として全体制御部５０へ出力され、後段ステップにおけるＡＦ制御動作の用に供される。さらにホワイトバランス制御は、出力画像の色を被写体の光源色に適したものに補正することを目的とするもので、この場合、前段のＦＰＮ補正部４０４から入力される画像信号に基づいてＲ、Ｇ、Ｂ各色の輝度比及び輝度差が評価値検出部４０５で算出され、これがＷＢ評価値として全体制御部５０へ出力されるものである。これら評価値の具体的な取得方法等については、後に詳述する。
【００５０】
ホワイトバランス制御部４０６は、全体制御部５０から与えられる撮像ダイナミックレンジ情報と前記ＷＢ評価値とに基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスになるよう、各色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素データのレベルを変換する補正を行う。なお本実施形態では、撮像センサ３０として線形特性領域と対数特性領域とを備えるものを用いることから、線形特性領域及び対数特性領域ごとにＷＢ評価値を取得し、各々の領域に適したホワイトバランス補正を行うようにすることが望ましい。
【００５１】
色補間部４０７は、ホワイトバランス制御部４０６から入力される画像信号の各色成分Ｒ、Ｇ、Ｂごとに、フレーム画像の不足する画素位置のデータを補間するものである。すなわち、本実施形態で用いられる対数変換型の撮像センサ３０のカラーフィルタ構造は、Ｇが市松状でＲ、Ｂが線順次配列された所謂ベイヤー方式が採用されている関係上、色情報が不足していることから、色補間部４０７は、実在する複数の画素データを用いて実在しない画素位置の画素データを補間するものである。
【００５２】
具体的には色補間部４０７は、高帯域まで画素を持つＧの色成分のフレーム画像については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、メディアン（中間値）フィルターを用いて、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データのうち、最大値と最小値とを除去した画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。また、Ｒ，Ｂの色成分については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。
【００５３】
図３に、撮像センサ３０のカラーフィルタ構造の一例を示す。かかるカラーフィルタ構造において、前記色補間による各画素における色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号は、例えば以下のようにして生成される。
（イ）アドレス１１（Ｂ１１）の色補間式
Ｒ１１＝（Ｒ００＋Ｒ２０＋Ｒ０２＋Ｒ２２）／４
Ｇ１１＝（Ｇｒ１０＋Ｇｂ０１＋Ｇｂ２１＋Ｇｒ１２）／４
Ｂ１１＝Ｂ１１
（ロ）アドレス１１（Ｇｒ１２）の色補間式
Ｒ１２＝（Ｒ０２＋Ｒ２２）／２
Ｇ１２＝Ｇｒ１２
Ｂ１２＝（Ｂ１１＋Ｂ１３）／２
（ハ）アドレス２１（Ｇｂ２１）の色補間式
Ｒ２１＝（Ｒ２０＋Ｒ２２）／２
Ｇ２１＝Ｇｂ１２
Ｂ２１＝（Ｂ１１＋Ｂ３１）／２
（ニ）アドレス２２（Ｒ２２）の色補間式
Ｒ２２＝Ｒ２２
Ｇ２２＝（Ｇｂ２１＋Ｇｒ１２＋Ｇｒ３２＋Ｇｂ２３）／４
Ｂ２２＝（Ｂ１１＋Ｂ３１＋Ｂ１３＋Ｂ３３）／４
【００５４】
３×３色補正部４０８は、色補間部４０７から入力される色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号の彩度を補正（色合いを補正）するものである。３×３色補正部４０８は、色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号のレベル比を変換する３種類の変換係数を有し、撮影シーンに応じた変換係数で前記レベル比を変換して画像データの彩度を補正する。例えば、ａ１〜ｃ３の合計９個の変換係数を用い、次のように画像信号を線形変換する。
Ｒ´＝ａ１＊Ｒ＋ａ２＊Ｇ＋ａ３＊Ｂ
Ｇ´＝ｂ１＊Ｒ＋ｂ２＊Ｇ＋ｂ３＊Ｂ
Ｂ´＝ｃ１＊Ｒ＋ｃ２＊Ｇ＋ｃ３＊Ｂ
【００５５】
階調変換部４０９は、３×３色補正部４０８から入力される色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号が適切な出力レベルになるよう、画像信号のレベルを色成分毎に所定のガンマ特性を用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。すなわち階調変換部４０９は、基本動作としてホワイトバランス調整及び色補正がなされた画像信号の階調特性（γカーブやデジタルゲイン）を、ＬＣＤ表示部１０６や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性に補正する動作を行うものである。階調変換部４０９においては、全体制御部５０から入力されるダイナミックレンジ情報と、評価値検出部４０５で検出されたＡＥ評価値等に基づいて、画像信号の階調特性を変化させる。
【００５６】
本実施形態における階調変換部４０９は、前記撮像センサ３０の線形特性領域と対数特性領域との変曲点を切り替わり点とする、線形特性領域用の階調変換情報である第1の階調変換特性と、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性との少なくとも２種類の階調変換情報を記憶する階調変換情報記憶手段と、３×３色補正部４０８から入力される画像信号を、前記階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報に基づいて階調変換する階調変換手段と、前記変曲点が変化された場合に、前記階調変換情報記憶手段に記憶されている階調変換情報を、変化後の変曲点に合わせて前記切り替わり点を変更した新たな階調変換情報に書き換える階調変換情報書換え手段などを備えて構成される。この階調変換部４０９の具体的構成、及び動作等については後記で詳述する。
【００５７】
ノイズキャンセル部４１０は、階調変換部４０９から入力される画像信号のノイズ成分を除去すると共に、エッジ成分のみを抽出・強調することで、画像のシャープネスを良好な状態に補正するものである。ノイズキャンセル部４１０は、全体制御部５０から入力されるダイナミックレンジ情報に基づいて、コアリング係数（画像信号のノイズ成分のみを除去し、エッジ成分を抽出する係数及び強調する係数）を変化させることで、適正な補正を行う。
【００５８】
画像メモリ部４１１は、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリからなり、信号処理部４０での信号処理を終えた画像データを一時的に保存するもので、例えば１フレーム分の画像データを記憶し得る容量を有している。
【００５９】
メモリカードＩ／Ｆ部４１２は、信号処理部４０で生成されたメモリカード記録用画像データを、メモリカード１０７に記録させるべく出力するためのインターフェイスである。またメモリカード１０７は、静止画像や動画像などの画像データを記録して保存しておくためのメモリであって、デジタルカメラ１に対して取り外し自在とされており、外部の記録媒体との画像データ交換を可能とするものである。ＬＣＤ表示Ｉ／Ｆ部４１３は、信号処理部４０で生成されたＬＣＤ表示用画像データを、例えばＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式の画像信号に変換してＬＣＤ表示部１０６に出力するためのインターフェイスである。
【００６０】
全体制御部５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、デジタルカメラ１の撮影動作を集中制御するものである。すなわち全体制御部５０は、前記信号処理部４０の各部から送られてくる情報（前述のＡＥ評価値、ＡＦ評価値、ＷＢ評価値等）と、本デジタルカメラ１の動作モード等に基づき、信号処理部４０の各部が必要とするパラメータ等の動作情報を算出して送信することで、各処理部の動作を制御する。このほか全体制御部５０は、撮影動作のためのタイミング生成回路３１の制御、レンズ群２１のズーミングやフォーカシング駆動、並びに絞り２２及びシャッタ２３の駆動のための駆動部６０の制御、画像信号の出力制御などを行う。
【００６１】
図４は、全体制御部５０の機能を説明するための機能ブロック図である。全体制御部５０は、情報受信部５０１及び情報送信部５０２、メモリ部５１５を具備する演算部５１０、制御信号発生部５２０及び入出力部５３０を備えている。
【００６２】
情報受信部５０１は、信号処理部４０の評価値検出部４０５にて検出されるＡＥ評価値、ＡＦ評価値及びＷＢ評価値を取得し、これらを演算部５１０が備える各パラメータ算出部へ振り分けて送信する。一方、情報送信部５０２は、信号処理部４０において必要とされる情報（ダイナミックレンジ情報やコアリング係数等）をメモリ部５１５から適宜取り出し、信号処理部４０の各処理部に適時振り分けて送信する。
【００６３】
演算部５１０は、前記情報受信部５０１から与えられる評価値に基づいて制御パラメータを算出する動作を為すもので、露光量制御パラメータ算出部５１１及びダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２からなるＡＥ制御パラメータ算出部５１１０、ＡＦ制御パラメータ算出部５１３、ホワイトバランス制御パラメータ算出部５１４及びメモリ部５１５を備えている。
【００６４】
前記メモリ部５１５はＲＯＭやＲＡＭ等からなり、撮像センサ３０のダイナミックレンジ情報、すなわち光電変換特性の設定値を記憶する光電変換特性情報記憶部５１６、ノイズキャンセル部４１０において用いられるコアリング係数の設置位置を記憶するコアリング係数記憶部５１７、撮像センサ３０の線形特性領域と対数特性領域とで得られたデータを相互変換するＬＵＴ（Look Up Table）等を記憶するＬＵＴ記憶部５１８等から構成されている。なお、光電変換特性情報記憶部５１６には、光電変換特性そのもの（後述する図１２に示すような光電変換特性曲線）が記憶される構成であってもよい。また、ＬＵＴ記憶部５１８は、上記ＬＵＴの他に、後述する露光時間や絞りの開口面積の値と露光時間設定値や絞り設定値とのデータ変換を行うＬＵＴ、光電変換特性の変曲点の値（出力レベル）と光電変換特性設定値とのデータ変換を行うＬＵＴ、飽和画素数の値と変曲点変化量の値とのデータ変換を行うＬＵＴ、最大輝度レベルから光電変換設定値を出力するＬＵＴ若しくは最大輝度出力レベルの変化量から光電変換設定値の変化量を出力するＬＵＴ等、種々のデータ変換用のＬＵＴを記憶している。また、上述した通り、光電変換特性情報記憶部５１６、コアリング係数記憶部５１７及びＬＵＴ記憶部５１８に記憶されているデータ値は、適宜情報送信部５０２から信号処理部４０の適所へ送信されるようになっている。
【００６５】
ＡＥ制御パラメータ算出部５１１０は、被写体の輝度に応じた露出制御（ＡＥ制御）を行うべく、撮影の際の最適な露光量と撮像センサ３０の光電変換特性とに設定するための制御パラメータを算出する。すなわち、ＡＥ制御パラメータ算出部５１１０の露光量制御パラメータ算出部５１１は、露光時間や絞りを最適化するための制御パラメータを算出するもので、露光量制御パラメータ算出部５１１は評価値検出部４０５にて検出されるＡＥ評価値と、前記光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている前記ＡＥ評価値取得時点における撮像センサ３０のダイナミックレンジ情報（光電変換特性）とに基づいて、被写体輝度に応じた露光時間設定値や絞り設定値を算出する。
【００６６】
またダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２は、被写体輝度に応じ撮像センサ３０の光電変換特性を最適化するための制御パラメータを算出するものである。ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２は、例えばダイナミックレンジ設定用の被写体輝度が、当該撮像センサ３０における所望の飽和出力レベルになるような光電変換特性設定値を算出する。この算出に際しても、光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている前記ＡＥ評価値取得時点における撮像センサ３０のダイナミックレンジ情報が参照される。このＡＥ制御パラメータ算出部５１１０の動作等については、後に詳述する。
【００６７】
ＡＦ制御パラメータ算出部５１３は、評価値検出部４０５にて検出されるＡＦ評価値に基づいて、被写体の撮影にあたり最適な焦点距離に設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、参照するＡＦ評価値を、撮像センサ３０の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域の特徴を活用して粗測距（対数特性領域から得たＡＦ評価値）用、詳測距（線形特性領域から得たＡＦ評価値）用の制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。
【００６８】
ホワイトバランス制御パラメータ算出部５１４は、評価値検出部４０５にて検出されるＷＢ評価値に基づいて、画像信号の色バランスが所定の色バランスに設定するための制御パラメータを算出する。この制御パラメータの算出にあたり、同様に参照するＷＢ評価値を、撮像センサ３０の対数特性領域及び線形特性領域のそれぞれで取得し、それぞれの特性領域に応じた制御パラメータを算出するよう構成することが好ましい。
【００６９】
制御信号発生部５２０は、前記演算部５１０で算出された各種の制御パラメータに応じて、各制御動作要素を駆動させるための制御信号を生成するもので、該制御信号発生部５２０は、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１、センサ露光時間制御信号発生部５２２、シャッタ制御信号発生部５２３、ズーム／フォーカス制御信号発生部５２４及び絞り制御信号発生部５２５を備えて構成されている。
【００７０】
ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、前記ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２において算出された撮像センサ３０の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替える出力レベルポイント（変曲点）を調整する撮像センサ３０の駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。タイミング生成回路３１は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ３０のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を駆動させる。具体的には、後述するように撮像センサ３０の光電変換特性は、当該撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳ（φＶＰＳにおける電圧ＶＰＨの高さ、あるいは時間ΔＴの長さ）を制御することでその変曲点が変動することから、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、光電変換特性設定値に応じて、前記信号φＶＰＳを制御するためのタイミング生成回路３１に対する駆動信号を制御することで、撮像センサ３０のダイナミックレンジを被写体の輝度に適するよう制御する。
【００７１】
センサ露光時間制御信号発生部５２２は、撮像センサ３０の露光時間（積分時間）を、絞り２２やシャッタ２３等のメカ操作に依らず、電子回路的な制御動作により制御するための制御信号を発生するものである。センサ露光時間制御信号発生部５２２は、前記露光量制御パラメータ算出部５１１にて算出された最適な露光量に基づいて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ３０の駆動信号（具体的には、後述するように撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳが中電位Ｍとなる時間ΔＳを制御する信号）を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。タイミング生成回路３１は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ３０の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を駆動させる。
【００７２】
シャッタ制御信号発生部５２３は、同様に露光量制御パラメータ算出部５１１にて算出された最適な露光量に基づいて、シャッタ２３のシャッタスピードを露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。またズーム／フォーカス制御信号発生部５２４は、前記ＡＦ制御パラメータ算出部５１３にて算出された最適な焦点距離に基づいて、レンズ群２１を駆動させるための制御信号を生成する。さらに絞り制御信号発生部５２５は、前記露光量制御パラメータ算出部５１１にて算出された最適な露光量に基づいて、絞り２２の開口面積を設定する制御信号を生成する。これらシャッタ制御信号発生部５２３、ズーム／フォーカス制御信号発生部５２４及び絞り制御信号発生部５２５にて生成された制御信号は、駆動部６０の対応箇所へそれぞれ送信される。
【００７３】
入出力部５３０は、メモリカードＩ／Ｆ部４１２及びＬＣＤ表示Ｉ／Ｆ部４１３と接続され、操作部１００からの指示信号等に対応して、撮影画像に対して所定の画像処理を行った後、その撮影画像信号をメモリカード１０７に記録させたり、ＬＣＤ表示部１０６に表示させたり、或いは逆にメモリカード１０７から画像信号を取り入れたりする出入力作用を為す。
【００７４】
図２に戻って、駆動部６０は、前記制御信号発生部５２０で生成された制御信号に基づいて、実際に当該デジタルカメラ１が具備するメカ駆動部を動作させるもので、シャッタ駆動部６１、ズーム／フォーカス駆動部６２及び絞り駆動部６３を備えている。
【００７５】
シャッタ駆動部６１は、前記シャッタ制御信号発生部５２３から与えられる制御信号に応じて、シャッタ２３が所定時間開放されるようシャッタ２３を開閉駆動する。ズーム／フォーカス制御部６２は、ズーム／フォーカス制御信号発生部５２４から与えられる制御信号に応じて、レンズ群２１のズームレンズブロックまたはフォーカスレンズブロックを動作させるモータ等を動作させ、前記レンズブロックを焦点位置に移動させる。さらに絞り駆動部６３は、絞り制御信号発生部５２５から与えられる制御信号に応じ、絞り２２を駆動し、所定の開口量に絞りを設定するものである。
【００７６】
（階調変換部４０９についての詳細説明）
続いて、本実施形態の特徴部分である階調変換部４０９について詳細に説明する。図５は、階調変換部４０９の機能を説明するための機能ブロック図である。階調変換部４０９は、階調変換演算部４０９１、階調変換ＬＵＴ記憶部（階調変換情報記憶手段）４０９２、ＬＵＴパターン記憶部４０９３、階調変換情報書換え部（階調変換情報書換え手段）４０９４及び変曲点変化情報受信部４０９５から構成されている。
【００７７】
階調変換演算部４０９１は、階調変換部４０９へ入力された画像信号（３×３色補正部４０８から入力される色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号）の階調特性を、当該画像信号に基づく画像を表示させるべき表示部（ＬＣＤ表示部１０６や外部出力されるモニターテレビ等）が備える階調特性にマッチさせるべく諧調変換するための演算処理を行う。かかる演算処理に際しては、階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶されている階調変換ＬＵＴが参照される。
【００７８】
階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２は、ＲＯＭ又はＲＡＭ等からなり、上述の通り階調変換演算処理に供する階調変換ＬＵＴが記憶されている。ここでの階調変換ＬＵＴは、前記撮像センサの線形特性領域と対数特性領域との変曲点を切り替わり点とする、線形特性領域用の階調変換情報である第１の階調変換特性と、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性との少なくとも２種類の階調変換特性を有するＬＵＴである。例えば階調変換特性が線形な特性とされている場合は、傾きが異なる２種類の線形テーブルが前記変曲点を境界点として連接された階調変換特性となり、その一方が第1の階調変換特性に、他方が第２の階調変換特性とされることとなる。
【００７９】
上記階調変換ＬＵＴは、対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性が、線形特性領域用の階調変換情報である第１の階調変換特性よりも階調変換度合いが高い階調変換特性を有する構成とすることが望ましい。すなわち、対数特性領域にあっては、線形特性領域に比較して階調圧縮して撮像されることから、第２の階調変換特性につき階調変換度合い高く設定することで、対数特性領域における画像信号を階調伸長された態様で出力させることができ、これにより前記階調圧縮の分を復元させることができるようになるからである。
【００８０】
この点につき、階調変換ＬＵＴの一例を示すグラフ図である図６に基づいて説明する。線形特性領域用の階調変換情報である第１の階調変換特性は傾きｈ１を持った線形の階調変換特性であり、一方対数特性領域用の階調変換情報である第２の階調変換特性は、前記傾きｈ１よりも大きな傾きｈ２を持った線形の階調変換特性である。そして、第１の階調変換特性から第２の階調変換特性の切り替わり点Ｐは、撮像センサ３０の線形特性領域と対数特性領域との変曲点に相当する出力レベル（画像信号入力レベル）Ｖｔｈに設定されている。従って、画像信号入力レベルがＶｔｈ以下の場合は第１の階調変換特性にて諧調変換処理がなされ、一方Ｖｔｈ以上の場合は第２の階調変換特性にて諧調変換処理がなされ、階調変換出力が生成されることとなる。
【００８１】
ここで第１の階調変換特性部分については、傾きｈ１が比較的小さいことから、特定の輝度範囲に相当する出力レベルΔＶａ１について考えると、階調変換度合いが比較的低い階調変換出力ΔＶａ２が生成されることになる。これに対し第２の階調変換特性部分については、傾きｈ２が比較的大きいことから、同様に特定の輝度範囲に相当する出力レベルΔＶｂ１について考えると、階調変換度合いが比較的高い階調変換出力ΔＶｂ２が生成されることになる。これにより、対数特性領域における画像信号を階調伸長させた形で階調変換出力させることができるものである。
【００８２】
ＬＵＴパターン記憶部４０９３は、ＲＯＭ又はＲＡＭ等からなり、例えば第１の階調変換特性用、及び第２の階調変換特性用として用いられる複数の階調変換ＬＵＴパターンが記憶されている。第１及び第２の階調変換特性用として、それぞれ複数種の階調変換ＬＵＴパターンを記憶させておくことが望ましく、また後記の第３の階調変換特性用、或いはそれ以外の階調変換特性用の階調変換ＬＵＴパターンを記憶させておくことが望ましい。これら階調変換ＬＵＴパターンは、図６に示すような傾きの異なる線形なＬＵＴパターンとすることができるが、非線形なＬＵＴパターンとしても良い。
【００８３】
階調変換情報書換え部４０９４は、前記階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶されている階調変換ＬＵＴを、撮像センサ３０の光電変換特性の変化に伴う変曲点の変動に連動して、変動後の変曲点に応じた新たな階調変換ＬＵＴに書き換える。例えば、ＬＵＴパターン記憶部４０９３に図６に示すような傾きｈ１を有する第１の階調変換特性用の階調変換ＬＵＴパターンと、傾きｈ２を有する第２の階調変換特性用の階調変換ＬＵＴパターンが記憶されているとして、階調変換情報書換え部４０９４は変曲点の変動情報を取得したときに、変動後の変曲点に対応するよう第１の階調変換特性と第２の階調変換特性との切り替わり点Ｐを変更した新たな階調変換ＬＵＴを作成し、階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶されている階調変換ＬＵＴを、新たに作成された階調変換ＬＵＴに書き換える。
【００８４】
変曲点変化情報受信部４０９５は、例えば全体制御部５０の光電変換特性情報記憶部５１６から光電変換特性の更新情報（変曲点の変化情報）を受け取り、その変化情報を前記階調変換情報書換え部４０９４へ入力する。階調変換情報書換え部４０９４は、変曲点変化情報受信部４０９５からの変化情報の入力があった場合に、上述の階調変換ＬＵＴ書換え動作を行うよう構成されている。なお、上記光電変換特性情報記憶部５１６及びＬＵＴパターン記憶部４０９３等は、全体制御部５０のメモリ部５１５に設けるようにしても良い。
【００８５】
（動作の全体的なフローの説明）
以上の通り構成された本実施形態にかかるデジタルカメラ１の動作につき、先ず全体的なフローを説明する。図８は、本実施形態に係るデジタルカメラ１の全体的な動作の一例を示すフローチャートである。図示する通り、動作を大略的に区分すると、ＡＥ評価値、ＡＦ評価値、及びＷＢ評価値等の評価値を検出する評価値検出ステップ（ステップＳ１）と、得られた評価値に基づき各種パラメータを算出する制御パラメータ算出ステップ（ステップＳ２）と、算出された各種パラメータを該当するデジタルカメラ１各部に設定し、当該パラメータに応じた撮影状態となるようにデジタルカメラ１各部を駆動する制御パラメータを設定する制御パラメータ設定ステップ（ステップＳ３）と、設定された制御パラメータに応じて階調変換ＬＵＴを設定する階調変換ＬＵＴ設定ステップ（ステップＳ４）とからなる。
【００８６】
このような動作フローにあって、本実施形態においては、ステップＳ１で検出されたＡＥ評価値等の各種評価値に基づいて、ステップＳ２において各種制御のための制御パラメータ算出を行い、しかる後ステップＳ３で撮像制御パラメータを設定した後、ステッブＳ４として階調変換部４０９に当該撮像センサ３０の線形特性領域及び対数特性領域に応じた第１及び第２の階調変換特性が設定される点に特徴を有し、特に第１の階調変換特性と第２の階調変換特性との切り替わり点が、ＡＥ制御等に基づく光電変換特性の変曲点の変動に連動して変化するよう制御する点に特徴がある。かかる特徴点を適宜強調しつつ、以下、前記各ステップＳ１〜Ｓ４を順次説明する。
【００８７】
前記各ステップＳ１〜Ｓ４においては、具体的には以下の処理が行われる。
先ず、評価値検出ステップＳ１では、各種の制御のベースとなる評価値情報を取得し、該評価値情報に基づいて評価値を算出する。ＡＥ制御の場合は、撮像ターゲットとなる被写体の輝度レベルが計測（検出）され、この計測値からＡＥ評価値が算出されることとなる。前記輝度レベル及び輝度範囲の検出に際しては、撮像センサ３０により実際に撮像された撮影画像から求めることが合理的であり、撮像センサ３０は静止画及び動画の撮像が可能であることから、
（ステップＳ１−１）静止画からの検出：撮像センサ３０により、評価値検出用の画像を本撮影前の静止画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する。
（ステップＳ１−２）動画からの計測：撮像センサ３０により、評価値検出用の画像を本撮影前の動画にて取得して輝度レベル及び輝度範囲を計測する。
という２通りの輝度情報の取得ステップを例示することができる。しかる後、
（ステップＳ１−３）評価値の算出：取得した画像の輝度情報に基づいてＡＥ評価値を含む各種評価値を評価値検出部４０５により算出する。
というステップが行われる。
【００８８】
次にステップＳ２では、評価値に基づき各種パラメータが算出されるが、ＡＥ制御の場合は、露光量又はダイナミックレンジがＡＥ制御の要素となることから、これらの制御パラメータが、前記ＡＥ評価値に基づいて算出される。すなわちステップＳ２としては、
（ステップＳ２−１）露光量制御パラメータの算出：全体制御部５０により、ＡＥ評価値に基づいて露光量制御パラメータを算出する。
（ステップＳ２−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの算出：全体制御部５０により、ＡＥ評価値に基づいてダイナミックレンジ制御パラメータを算出する。
という２通りのパラメータ算出ステップを例示することができる。
【００８９】
そしてステップＳ３では、デジタルカメラ１各部を駆動する制御パラメータの設定が為される。ＡＥ制御の場合は、前記（ステップ２−１）又は（ステップ２−２）に基づく制御パラメータの設定が行われる、すなわちステップＳ３としては、
（ステップＳ３−１）露光量制御パラメータの設定：算出された露光量制御パラメータに基づいてメモリ部５１５や制御信号発生部５２０等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路３１や駆動部６０を動作させる。
（ステップＳ３−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの設定：算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに基づいて、メモリ部５１５や制御信号発生部５２０等に当該パラメータを設定し、タイミング生成回路３１を動作させる。
という２通りのパラメータ設定ステップが併合的に、或いは独立的に行われる。
【００９０】
最後に本実施形態においては、上述の通り、設定された制御パラメータに応じて階調変換ＬＵＴを設定すべく、
（ステップＳ４）階調変換ＬＵＴ設定ステップ
が行われるものである。
【００９１】
（本実施形態で用いる撮像センサの基本的特性について）
以下、上述した各ステップにつき順次詳述するが、本実施形態においては、その光電変換特性として入射光量に対して前記電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、入射光量に対して前記電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性領域とを備える撮像センサ３０を用いることが前提とされている関係上、先ず本実施形態で用いられる撮像センサ３０の基本的特性について、その具体的な一例を詳述する。
【００９２】
図９は、撮像センサ３０の一例である二次元のＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成図である。同図において、Ｇ１１〜Ｇｍｎは、行列（マトリクス）配列された画素を示している。この画素Ｇ１１〜Ｇｍｎからなる画素部の外周縁部近傍には、垂直走査回路３０１と水平走査回路３０２とが配設されている。垂直走査回路３０１は、行のライン（信号線）３０４−１、３０４−２、・・・３０４−ｎ（これらを纏めて行ライン３０４という）を順次走査する。水平走査回路３０２は、各画素から出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍ（これらを纏めて出力信号線３０６という）に導出された光電変換信号を画素毎に水平方向に順次読み出す。なお、各画素は電源ライン３０５により電力供給がなされている。各画素には、前記各ラインや出力信号線だけでなく、他のライン（例えばクロックライン）も接続されているが、図９では図示を省略している。
【００９３】
出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍには、それぞれ、後述のトランジスタＴ５と対になって増幅回路を構成する定電流源３０７−１、３０７−２、・・・３０７−ｍ（これらを纏めて定電流源３０７という）が設けられている。ただし、この増幅回路として、定電流源３０７に代えて抵抗やトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）を設けてもよい。この出力信号線３０６を介して出力される各画素の撮像時の画像データ及びリセット時の補正データが、順次、選択回路（サンプルホールド回路）３０８−１、３０８−２、・・・３０８−ｍ（これらを纏めて選択回路３０８という）に出力される。この選択回路３０８に対して、行毎に画像データ及び補正データが出力されてサンプルホールドされる。サンプルホールドされた画像データ及び補正データは、列毎に、補正回路３０９に出力され、補正回路３０９において、感度バラツキによるノイズ成分が除去されるように、補正データに基づいて画像データの補正が行われる。そして、補正回路３０９から各画素の感度バラツキが補正された画像データが、各画素毎にシリアルに出力される。
【００９４】
図１０は、図９に示す各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎの回路構成例を示している。同図に示すように、画素は、フォトダイオードＰＤ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）としてのトランジスタＴ１〜Ｔ６、及び積分用のコンデンサとしてのキャパシタＣから構成されている。トランジスタＴ１〜Ｔ６は、ここではＰチャンネルＭＯＳＦＥＴが採用されている。φＶＤ、φＶ、φＶＰＳ、φＲＳＴ、φＳ及びＲＳＢは、各トランジスタやキャパシタＣに対する信号（電圧）を示し、ＧＮＤは接地を示している。
【００９５】
フォトダイオードＰＤは、感光部（光電変換部）であり、被写体からの入射光量に応じた電気信号（光電流ＩＰＤ）を出力する。トランジスタＴ５は、図９に示す定電流源３０７と対になってソースフォロワ増幅用の増幅回路（ソースフォロワアンプ）を構成するものであり、後述する電圧ＶＯＵＴに対する増幅（電流増幅）を行う。トランジスタＴ６は、ゲートに印加する電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する信号読み出し用のトランジスタである。すなわち、トランジスタＴ６のソースは、図９に示す出力信号線３０６に接続されており、オンした場合、トランジスタＴ５で増幅された電流を出力電流として出力信号線３０６へ導出する。
【００９６】
トランジスタＴ２は、同トランジスタのゲートに、光電流ＩＰＤに対して線形変換又は対数変換した電圧を発生させる。ところで、ＭＯＳＦＥＴでは、ゲート電圧が閾値以下の時に、サブスレッショルド電流と呼ばれる微小電流が流れるが、トランジスタＴ２はこのサブスレッショルド特性を利用して前記線形変換又は対数変換を行う。
【００９７】
具体的には、撮像する被写体の輝度が低い（被写体が暗い）場合、すなわち、フォトダイオードＰＤに入射される入射光量が少ない場合には、トランジスタＴ２のゲート電位が同トランジスタのソース電位より高くなっており、トランジスタＴ２が所謂カットオフ状態でありトランジスタＴ２にサブスレッショルド電流が流れず（トランジスタＴ２がサブスレッショルド領域で動作せず）、フォトダイオードＰＤで発生する光電流がフォトダイオードＰＤの寄生容量に流れて電荷が蓄積され、蓄積電荷量に応じた電圧が発生する。このときＴ１はオンされているので、上記の寄生容量に蓄積された電荷の量に応じた電圧が、電圧ＶＧとしてトランジスタＴ２、Ｔ３のゲートに発生する。この電圧ＶＧにより、トランジスタＴ３に電流が流れ、この電圧ＶＧに比例した量の電荷がキャパシタＣに蓄積される（トランジスタＴ３とキャパシタＣとで積分回路を構成している）。そして、トランジスタＴ３とキャパシタＣとの接続ノードａ、すなわち出力ＶＯＵＴには、光電流ＩＰＤの積分値に対して線形的に比例した電圧が現れる。このときトランジスタＴ４はオフ状態である。そして、トランジスタＴ６がオンされると、キャパシタＣに蓄積された電荷がトランジスタＴ５を介して出力電流として出力信号線３０６に導出される。この出力電流は、光電流ＩＰＤの積分値を線形的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ３０の、線形特性領域における動作である。
【００９８】
一方、撮像する被写体の輝度が高く（被写体が明るく）、フォトダイオードＰＤに入射される入射光量が多い場合には、トランジスタＴ２のゲート電位が同トランジスタのソース電位以下となり、トランジスタＴ２にサブスレッショルド電流が流れ（トランジスタＴ２がサブスレッショルド領域で動作し）、光電流ＩＰＤを自然対数的に変換した値の電圧ＶＧがトランジスタＴ２、Ｔ３のゲートに発生する。そして、この電圧ＶＧにより、トランジスタＴ３に電流が流れ、キャパシタＣに、光電流ＩＰＤの積分値を自然対数的に変換した値と同等の電荷が蓄積される。これにより、キャパシタＣとトランジスタＴ３との接続ノードａ（出力ＶＯＵＴ）には、光電流ＩＰＤの積分値を自然対数的に変換した値に比例した電圧が生じる。このときトランジスタＴ４はオフ状態である。そして、トランジスタＴ６がオンされると、キャパシタＣに蓄積された電荷がトランジスタＴ５を介して出力電流として出力信号線３０６に導出される。この出力電流は、光電流ＩＰＤの積分値を自然対数的に変換した値となっている。これが当該撮像センサ３０の、対数特性領域における動作である。以上のように、各画素によって、入射光量（被写体輝度）に応じて線形的又は自然対数的に比例した電圧が出力される。
【００９９】
トランジスタＴ１は、リセット時のノイズデータ（トランジスタＴ２の製造バラツキに起因して発生するノイズ信号）を取り出す際に用いるスイッチである。トランジスタＴ１は、リセット時以外にはオン状態とされており、トランジスタＴ２（のドレイン）及びフォトダイオードＰＤ間に光電流ＩＰＤが流れるようになっている。リセット時には、オフ状態となりフォトダイオードＰＤの光電流ＩＰＤが遮断され、前記のバラツキ分だけが取り出される。この取り出されたバラツキ分（ノイズ信号）は、後述の映像信号から減算される。
【０１００】
トランジスタＴ４は、該トランジスタＴ４のゲートに印加される電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する、キャパシタＣをリセットするためのトランジスタである。トランジスタＴ４がオンされるとリセット電圧（前記信号ＲＳＢの電圧）が印加され、キャパシタＣに蓄積されていた電荷（電荷量）が元の状態、すなわち積分開始前の状態に戻される。
【０１０１】
図１１は、撮像センサ３０（画素）の撮像動作に関するタイミングチャートの一例である。ここではＰチャンネルＭＯＳＦＥＴの極性上、以下のようにＨｉ（ハイ）でオフ、Ｌｏｗ（ロー）でオンとなる。先ず、信号φＶが符号３１１に示す位置でＬｏｗとなり、トランジスタＴ６がオンされ、映像信号が読み出される、すなわちキャパシタＣに蓄積されている電荷が出力電流（映像信号）として出力信号線３０６に導出される。次に信号φＳが符号３１２に示す位置でＨｉとなり、トランジスタＴ１がオフされてフォトダイオードＰＤが切り離される。次に信号φＶＰＳが符号３１３に示す位置でＨｉとなり、トランジスタＴ２のリセットが行われる。また、トランジスタＴ２がリセットされるのと同時に、信号φＲＳＴが符号３１４に示す位置でＬｏｗとなり、トランジスタＴ４がオンされ、キャパシタＣ（接続ノードａ）に信号ＲＳＢによるリセット電圧が印加されて（接続ノードａの電位がＲＳＢの電位（ＶＲＳＢ）となり）、キャパシタＣの（電荷の）リセットが行われる。このようにトランジスタＴ２及びキャパシタＣがリセットされた後、符号３１５に示す位置で信号φＶが再度ＬｏｗとなってトランジスタＴ６がオンされ、出力信号線３０６にノイズ信号が導出される。
【０１０２】
次に、信号φＳが符号３１６に示す位置でＬｏｗになり（トランジスタＴ１がオンされ）、フォトダイオードＰＤの切り離しが解除される。そして、信号φＶＰＳが符号３１８に示す位置で中電位Ｍとなって、残像低減のためにフォトダイオードＰＤの寄生容量のリセットを行う。また、次フレームの積分開始電圧を一定にするために、信号φＲＳＴが符号３１７に示す位置で再度ＬｏｗとなってトランジスタＴ４がオンされ、キャパシタＣのリセットが再度行われる。
【０１０３】
その後、信号φＶＰＳが符号３１９に示す位置でＬｏｗになり、フォトダイオードＰＤの寄生容量のリセットが終了する。併せて、信号φＲＳＴもＨｉとなりキャパシタＣのリセット動作も終了される。このときの時刻ｔ１からキャパシタＣの積分が開始され、信号φＶの符号３１１に示す位置、すなわち次フレームにおける映像信号の読み出しが開始される時刻ｔ２までの間、当該積分が継続される。この時刻ｔ１、ｔ２間の時間がキャパシタＣの積分時間、すなわち撮像における露光時間となる。この露光時間は、前記中電位Ｍとなる信号φＶＰＳを与える時間ΔＳ（長さ）を制御することで制御される。この時間ΔＳは、タイミング生成回路３１を介したセンサ露光時間制御信号発生部５２２によって制御される。
【０１０４】
信号φＶＤは、前記増幅回路（ソースフォロワアンプ）の動作範囲に合わせ込むべく、あるいは映像信号やノイズ信号に発生するオフセットの調整を行うべく電位操作を行うものである。信号φＶＤのＶｈ、Ｖｍ及びＶｌは、それぞれ高電位、中電位及び低電位を示している。
【０１０５】
撮像センサ３０は、上述のように被写体の輝度に応じて線形変換又は対数変換した出力信号を得ることが可能であり、図１２に示すような光電変換特性３２０を有している。同図に示すように、光電変換特性３２０は、変曲点３２１を境にして線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この変曲点３２１は、線形特性領域から対数特性領域へ切り替わる点であり、この変曲点３２１のセンサ出力の値をＶｔｈで示している。一般的に、線形特性領域では、幅広い輝度範囲の被写体の撮像は不可能であるものの（ダイナミックレンジが狭い）、画像全体の階調性を高くすることができ（高いコントラストを得ることができ）、暗い被写体（例えば曇天時や日陰での被写体）であっても階調性豊かな高品位な画像を得ることができる。一方、対数特性領域では、高輝度での階調性は乏しくなるが、幅広い輝度範囲の被写体の撮像が可能であり（ダイナミックレンジが広い）、明るい被写体（例えば直射日光が照射されていたり、直射日光が背後に存在したりする被写体）であっても、暗い部分も含め、奥行きのある高品位な画像を得ることができる。
【０１０６】
ところで、この光電変換特性３２０（変曲点３２１）は、トランジスタＴ２のソースに入力されている信号φＶＰＳの、Ｈｉ及びＬｏｗの電圧の差を変化させることにより変化（移動）させることができる。すなわち、当該Ｈｉ時の電圧をＶＰＨとし、Ｌｏｗ時の電圧をＶＰＬとすると、電圧の差ΔＶＰＳ（＝ＶＰＨ−ＶＰＬ）（図１１参照）を変化させることにより、図１３に示すように、光電変換特性３２０（変曲点３２１）から、光電変換特性３２２（変曲点３２４）や光電変換特性３２３（変曲点３２５）へ任意に変化させることができる。このように光電変換特性が変化することにより、線形特性領域と対数特性領域との比率が変化し、光電変換特性３２２に示すように線形特性領域の割合が大きな光電変換特性、あるいは光電変換特性３２３に示すように対数特性領域の割合が大きな光電変換特性を得ることができる。この場合、光電変換特性の全てが線形特性領域又は対数特性領域となるように変化させてもよい。
【０１０７】
本実施形態では、電圧ＶＰＨを変化させることによりΔＶＰＳを変化させ、撮像センサ３０の光電変換特性を変化させている。図１３では、ＶＰＨが高くなるほど（ΔＶＰＳが大きくなるほど）、線形特性領域の割合が増えて光電変換特性３２２側へ変化し、ＶＰＨが低くなるほど（ΔＶＰＳが小さくなるほど）、対数特性領域の割合が増えて光電変換特性３２３側へ変化する。この電圧ＶＰＨは、タイミング生成回路３１を介したダイナミックレンジ制御信号発生部５２１によって制御される。
【０１０８】
なお、光電変換特性を上述のように変化させるために、電圧ＶＰＨとなる信号φＶＰＳを与える時間ΔＴを変化させてもよい。この場合、時間ΔＴを長いほど線形特性領域の割合が大きくなり、短いほど対数特性領域の割合が大きくなるように光電変換特性が変化する。図１３では、前記時間ΔＴが長い場合が光電変換特性３２２に、時間ΔＴが短い場合が光電変換特性３２３に相当する。
【０１０９】
（評価値検出ステップＳ１）
続いて、信号処理部４０の評価値検出部４０５におけるＡＥ評価値等の評価値の具体的な取得方法について説明する。
（ステップＳ１−１）静止画からの評価値検出例
図１４は、上述した撮像センサ３０が実際に撮像した静止画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。すなわち、本実施形態にかかるデジタルカメラ１で静止画を撮影（本撮影）する場合において、その本撮影の前にＡＥ評価値を取得するための静止画を撮影（予備撮影）し、該予備撮影画像に基づいてＡＥ評価値を算出するフローを示している。この評価値検出手法は、デジタル一眼レフカメラ等の、撮影準備段階において被写体光像が光学ファインダに入射され撮像センサ３０には入光しないタイプの撮像装置に好適な手法である。
【０１１０】
先ず、本デジタルカメラ１の電源スイッチ１０１が押下され電源ＯＮとされている状態において、撮影開始の操作が為されたかが確認され（ステップＳ１１１）、レリーズスイッチ１０２が操作（例えば半押し操作）されると（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、予備撮影準備の動作が開始される（ステップＳ１１２）。
【０１１１】
ステップＳ１１２では、ＡＥ評価値を算出するために予備撮影を行うに当り、当該予備撮影のためのダイナミックレンジ制御が行われる。ここでのダイナミックレンジ制御は、被写体の輝度を広い範囲で感知できるよう、撮像センサ３０が最大のダイナミックレンジを備えるように制御される。つまり、デジタル一眼レフカメラ等においては、予備撮影のチャンスは本撮影の前の１回しかないことから、いかなる被写体であってもその輝度を確実に検出できるよう、広いダイナミックレンジに設定される。
【０１１２】
このため、撮像センサ３０が全領域において対数変換出力動作をなすよう、撮像センサ３０の動作状態が制御される。具体的には、レリーズスイッチ１０２が半押しされると、全体制御部５０から予備撮影モードへの移行指示が各部に出され、これを受けてダイナミックレンジ制御信号発生部５２１が、例えば図１０に示すトランジスタＴ２のソースに入力されている信号φＶＰＳの、Ｈｉ及びＬｏｗの電圧の差を変化させる（この場合、前述のΔＶＰＳを小さくする。図１１参照）信号を発生し、これにより撮像センサ３０の対数領域の割合が増加されるよう制御される。なお、広いダイナミックレンジを確保するという観点からは全領域を対数領域とすることが望ましいが、必ずしも全領域を対数領域に変換せずとも良く、ある程度線形領域が残存していても良い。
【０１１３】
続いて、予備撮影のための露出制御が行われ、予備撮影が行われる（ステップＳ１１３）。具体的には、例えばセンサ露光時間制御信号発生部５２２が、前記信号φＶＰＳが中電位Ｍとなる時間ΔＳの長さを所定の露光時間に合わせて設定する駆動信号を生成し、これをタイミング生成回路３１に送ることで撮像センサ３０の予備撮影用露出制御（露光量制御）が行われる。この他、シャッタ制御信号発生部５２３によって生成された制御信号に基づくシャッタ駆動部６１によるシャッタ２３のシャッタスピードの調整、及び絞り制御信号発生部５２５によって生成された制御信号に基づく絞り制御部６３により絞り２２の調整によっても露出制御が行われる。このような露出制御が為された上で、静止画の予備撮影が行われる。そして、撮影された予備撮影画像に基づいて、評価値検出部４０５によりＡＥ評価値が算出される（ステップＳ１１４）。このＡＥ評価値算出ステップについては、後記で詳述する。ＡＥ評価値が算出されると予備撮影は終了し（ステップＳ１１５）、当該ＡＥ評価値に基づく露出制御が行われた上で本撮影が開始されることとなる（ステップＳ１１６）。なお、以上はＡＥ評価値を取得する場合について説明したが、ＡＦ評価値やホワイトバランス評価値についても同様にして取得することができる。
【０１１４】
（ステップＳ１−２）動画からの評価値検出例
図１５は、撮像センサ３０が継続的に撮像している動画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。すなわち、本デジタルカメラ１が撮影待機中にある場合や、動画撮影モードにある場合、或いは本実施形態の撮像装置をデジタルムービィに適用した場合において、撮像センサ３０が撮像している全てのフレーム画像を用いて、ＡＥ評価値を算出するフローを示している。
【０１１５】
先ず、撮影開始の操作が為されたかが確認され（ステップＳ１２１）、例えばモード設定スイッチ１０５が操作されて動画撮影モードに移行され撮影開始が確認されると（ステップＳ１２１でＹｅｓ）、動画の撮影が開始される（ステップＳ１２２）。この撮影開始時における撮像ダイナミックレンジ、露光時間、及び絞り等の各制御値は、初期設定値とされる。
【０１１６】
続いて、ステップＳ１２２において撮像された画像に基づいて、評価値検出部４０５によりＡＥ評価値が算出される（ステップＳ１２３）。そして検出されたＡＥ評価値に基づいて、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１により信号φＶＰＳの設定を変化させてダイナミックレンジを制御し、またシャッタ駆動信号発生部５２３及び絞り制御信号発生部５２５にて生成される制御信号により絞りを制御する等して、所定の撮像ＡＥ制御が行われる（ステップＳ１２４）。
【０１１７】
そして撮影が終了したかが確認され（ステップＳ１２５）、撮影の終了指令が無い場合は（ステップＳ１２５でＮｏ）、前記ステップＳ１２３に戻り同様なＡＥ評価値算出、及びステップＳ１２４の撮像ＡＥ制御が繰り返されるものである。すなわち、動画撮影が行われているときに、その撮影画像の全てがＡＥ評価値検出のための評価画像として活用され、得られたＡＥ評価値に基づいて次の撮影のための撮像ＡＥ制御が行われるというサイクルが繰り返されるものである。なお、撮影画像の全てを評価画像とせず、撮影画像の一部（例えば撮影画像の数フレームに１枚の割合）を評価画像とし、該評価画像からＡＥ評価値を取得するようにしても良い。
【０１１８】
（ステップＳ１−３）評価値の算出
次に、上記のフローにおける評価値算出のステップ（上記ステップＳ１１３、Ｓ１２３）について詳述する。図１６は、評価値検出部４０５のブロック図である。評価値検出部４０５は、分割測光部４０５１、ヒストグラム算出部４０５２及び飽和判別部４０５５を備えている。
【０１１９】
分割測光部４０５１は、被写体に対する分割測光（マルチパターン測光）方式による測光を行うものである。すなわち、分割測光部４０５１は、撮像センサ３０による撮像によって得られた撮影画像を所定数の領域（及び区画）に分割し、当該撮影画像（各領域や区画）における輝度を画像信号（画像データ）から検出するものである。図１７は、分割測光における撮像領域（測光範囲）の分割の状態を示す図である。符号３３０は、撮像センサ３０による撮像によって得られた撮像領域（撮像領域３３０）であり、この撮像領域３３０において被写体が撮影（撮像）される。この撮像領域３３０には撮像センサ３０を構成する撮像素子に対応した多数の画素情報、すなわち被写体の輝度情報が含まれている。撮像領域３３０は、例えば撮像領域３３０の中央部である中央領域と、この中央領域の周辺部である周辺領域とに区分されており、さらに中央領域及び周辺領域はそれぞれ所定数の検出ブロック（検出区画）に分割されている。中央領域は、例えばＡ、Ｂ、Ｃ、・・・Ｚ、ＡＡ、ＡＢ、・・・ＡＪブロック（Ａ〜ＡＪブロック）といった３６個の検出ブロックに分割されており、周辺領域は、例えば第１〜第１６ブロックといった１６個の検出ブロックに分割されている。本実施形態では、この中央領域に撮像されている被写体を主被写体とし（以降、中央領域のことを主被写体領域３３１という）、周辺領域に撮像されている被写体を周辺被写体と称する（以降、周辺領域のことを周辺被写体領域３３２という）。なお、主被写体領域３３１の中央部におけるＯ、Ｐ、Ｕ及びＶブロックから形成される領域は、フォーカス制御のためのＡＦ評価値の検出が行われるＡＦ領域（ＡＦ領域３３３）となっている。また、主被写体領域３３１における（撮影画像の）輝度を主被写体輝度、周辺被写体領域における輝度を周辺被写体輝度という。
【０１２０】
ヒストグラム算出部４０５２は、各Ａ〜ＡＪブロック毎の主被写体輝度ヒストグラム（分布）を算出すると共に、このＡ〜ＡＪブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図１８（ａ）に示すような主被写体領域３３１全体における主被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。また、各第１〜第１６ブロック毎の周辺被写体輝度ヒストグラムを算出すると共に、この第１〜第１６ブロック毎の主被写体輝度ヒストグラムを用いて、図１８（ｂ）に示すような周辺被写体領域３３２全体における周辺被写体全体輝度ヒストグラムを算出する。
【０１２１】
また、ヒストグラム算出部４０５２は、前記算出した主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムを用いて、主被写体全体の輝度範囲及び周辺被写体全体の輝度範囲を算出する。この算出の際、所定の閾値を用いて足切りを行う。すなわち、主被写体においては、図１８（ａ）に示すように閾値Ｄ１にて足切りを行い、Ｄ１以上の度数を有する輝度の最小値Ｌ１〜最大値Ｌ８の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。同様に、周辺被写体においては、図１８（ｂ）に示すように閾値Ｄ２にて足切りを行い、Ｄ２以上の度数を有する輝度の最小値Ｌ１２〜最大値Ｌ１９の範囲を主被写体全体輝度範囲とする。この閾値による「足切り」は、ノイズ等による誤差を低減するために行われる。なお、図１８の各輝度ヒストグラムの輝度（画像（輝度）データ）は、ここでは説明の便宜上、Ｌ１〜Ｌ１９などとしているが、実際には、例えば８ビットでの画像データを扱う場合には、２５６段階（階調）で表し、例えばＬ１〜Ｌ２５６となる。
【０１２２】
ヒストグラム算出部４０５２は、平均輝度算出部４０５３及び最大／最小輝度算出部４０５４を備えている。平均輝度算出部４０５３は、各Ａ〜ＡＪブロック毎の主被写体の平均輝度、及び各第１〜第１６ブロック毎の周辺被写体の平均輝度を算出する。この平均輝度は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対して算出される。当該平均輝度の算出においては、各Ａ〜ＡＪブロック及び各第１〜第１６ブロック毎にそれぞれ主被写体輝度ヒストグラム及び周辺被写体輝度ヒストグラムを算出し、前記と同様に所定の閾値を設定して「足切り」を行い、この足切り後の各輝度値を平均することにより各平均輝度を得る。
【０１２３】
最大／最小輝度算出部４０５４は、各Ａ〜ＡＪブロック毎の主被写体の最大／最小輝度、及び各第１〜第１６ブロック毎の周辺被写体の最大／最小輝度を算出する。この場合も同様に、各ブロック毎に算出した主被写体輝度ヒストグラム又は周辺被写体輝度ヒストグラムに対して所定の閾値での「足切り」を行い、足切り後の各輝度値（輝度範囲）から最大又は最小輝度を算出する。
【０１２４】
なお、ヒストグラム算出部４０５２は、後述の飽和判別部４０５５による飽和判別に用いるべく、主被写体全体輝度ヒストグラム及び周辺被写体全体輝度ヒストグラムから、さらにこれらを合わせた全領域（撮像領域３３０）での全領域輝度ヒストグラムを算出する。飽和判別部４０５５は、前記ヒストグラム算出部４０５２によって算出された全領域輝度ヒストグラムに基づいて、ＡＥ（ＡＦ、ＷＢ）評価値検出時に撮像センサ３０の出力が飽和しているか否かを判別するものである。
【０１２５】
図１９は、飽和時の全領域輝度ヒストグラムの一例を示している。同図中におけるＰｍａｘは、撮像センサ３０が飽和出力レベルＶｍａｘ（撮像センサ３０の出力レベルの物理的な最大値）となっているときのセンサ入射輝度（飽和輝度）を示し、Ｐｍａｘｔｈは、飽和／非飽和の判別を行うべく所定の閾値として設定されたセンサ出力Ｖｍａｘｔｈに対するセンサ入射輝度（輝度閾値）を示している。また、Ｄｔｈは、同様に飽和／非飽和の判別を行うべく予め閾値として設定された度数（度数閾値）を示している。
【０１２６】
飽和判別部４０５５は、全領域輝度ヒストグラム３４１において、輝度閾値Ｐｍａｘｔｈ以上及び度数閾値Ｄｔｈ以上となる同図中の符号３４２に示す斜線領域（飽和領域３４２という）における総度数、すなわち総画素数（飽和領域での総画素数を飽和画素数という）を算出し、該飽和画素数が所定数以上である場合に、撮像センサ３０の出力レベルが飽和していると判別する（所定数より少ない場合は飽和していないと判別する）。なお、飽和／非飽和の判別は、飽和輝度Ｐｍａｘの度数（画素数）のみを用いて行ってもよい。
【０１２７】
評価値検出部４０５は、上述のように、分割測光を行い、主被写体及び周辺被写体領域の各検出ブロックにおける輝度情報（画像データ）から、平均輝度、最大／最小輝度、輝度ヒストグラムあるいは輝度範囲等の情報をＡＥ（ＡＦ、ＷＢ）評価値として検出する。この評価値データは、情報受信部５０１を介して演算部５１０の各種評価値に対応するパラメータ算出部、例えばＡＥ評価値であればＡＥ制御パラメータ算出部５１１０に、ＡＦ評価値であればＡＦ制御パラメータ算出部５１３に、ＷＢ評価値であればＷＢ制御パラメータ算出部５１４に出力され、当該各算出部においてこの評価値に基づき各種制御パラメータが算出される。
【０１２８】
（ＡＥ制御パラメータ算出ステップＳ２）
続いて、撮像センサ３０の光電変換特性に基づいた露光量制御及びダイナミックレンジ制御によるＡＥ制御について以下に詳述する。図２０は、ＡＥ制御を行う場合において、撮像センサ３０の光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図であり、（ａ）は、露光量制御を行う場合の変化を示し、（ｂ）は、ダイナミックレンジ制御を行う場合の変化を示す図である。図２０（ａ）、（ｂ）は、横軸がセンサ入射輝度、縦軸がセンサ出力であり、横軸は対数座標（センサ入射輝度の対数値）となっている。ただし、センサ入射輝度とは、撮像センサ３０に入射された被写体の輝度を示しており、以降、単に輝度という。
【０１２９】
このＡＥ制御は、光電変換特性に基づく露光量の制御（露光量制御）、及び光電変換特性に基づくダイナミックレンジの制御（ダイナミックレンジ制御）によって行うことができる。具体的には、以下（Ａ）、（Ｂ）の各制御に基づいてＡＥ制御が行われる。
（Ａ）シャッタ２３及び／又は撮像センサ３０における露光時間、すなわちシャッタ２３の開放時間及び／又はは撮像センサ３０の積分時間、及び／又は絞り２３の開口面積の制御に基づく露光量制御。
（Ｂ）撮像センサ３０の光電変換特性の制御（具体的には、光電変換特性の変曲点位置の制御；図２４参照）に基づくダイナミックレンジ制御。
【０１３０】
（ステップＳ２−１）露光量制御パラメータの算出
先ず（Ａ）の場合の露光量制御について図２０（ａ）を用いて説明する。光電変換特性６０１は、ＡＥ評価値取得時点において光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている撮像センサ３０の光電変換特性である。光電変換特性６０１は変曲点６０３（このときのセンサ出力はＶｔｈ）を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。この光電変換特性６０１が、露光量設定用の所定の輝度（露光量設定用輝度）に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性６０２へ変化する露光量を得るための露光量制御パラメータ（露光量設定値）、すなわち前記露光時間を制御するための露光時間設定値及び絞りの開口面積を制御するための絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部５１１によって算出される。つまり、ＡＥ評価値に基づく露出設定用の被写体輝度と、前記光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている光電変換特性６０１とに基づいて露光量制御パラメータが算出される。
【０１３１】
ここでは、光電変換特性６０１の線形特性領域における所定の輝度Ｌｔ１（前記露光量設定用輝度に相当）に対するセンサ出力の値（対数特性領域の点６０５でのセンサ出力）が、Ｖｔａｒｇｅｔ（線形特性領域の点６０６でのセンサ出力）となるような光電変換特性６０２を算出する。換言すれば、光電変換特性６０１が、点６０６を通る光電変換特性６０２となるように符合６０８に示す矢印方向（矢印６０８方向）に向けて変化（移動）させる（このとき、変曲点６０３は変曲点６０４へ平行移動され、センサ出力Ｖｔｈの値は変化しない）ことにより、グラフ図的に表現すると光電変換特性６０１の状況下にあっては対数特性領域において交差している輝度Ｌｔ１のセンサ出力（点６０５）が、線形特性領域において交差されるよう（その交差点が点６０６）、新たな光電変換特性６０２が算出されるものである。なお、Ｖｔａｒｇｅｔとは、センサ出力の或る目標となるターゲット出力であり、予め設定された値である。このＶｔａｒｇｅｔは露光量制御パラメータ算出部５１１等に記憶されている。
【０１３２】
この場合、輝度Ｌｔ１におけるセンサ出力が、光電変換特性６０１の点６０５でのセンサ出力から光電変換特性６０２の点６０６でのセンサ出力（Ｖｔａｒｇｅｔ）まで増加するように、すなわち同じ大きさの輝度に対するセンサ出力が増加するように、露光量の増加を図ることができる露光時間設定値や絞り設定値が算出される。別の見方をすれば、Ｖｔａｒｇｅｔに相当する輝度がＬｔ２（点６０７での輝度）からＬｔ１へ変化し、すなわちＶｔａｒｇｅｔのセンサ出力を得るための輝度がＬｔ２より小さいＬｔ１で済むように当該露光量が増加される露光時間設定値や絞り設定値が、露光量制御パラメータ算出部５１１によって算出される。このとき、当該露光時間設定値や絞り設定値に基づいて、シャッタ２３の開放時間又は撮像センサ３０による積分時間が増加され、また、絞り２３の開口面積が増加されるように制御される。
【０１３３】
なお、光電変換特性６０１から光電変換特性６０２へ変化する場合、Ｖｍａｘにおける輝度がＬｍ２からＬｍ１まで変化（低下）し、ダイナミックレンジは低下する。Ｖｍａｘとは、撮像センサ３０におけるセンサ出力の最大値、すなわち飽和出力レベルである。ただし、当該Ｖｍａｘは、物理的な最大出力レベルとしての飽和出力レベルとしてもよいし、任意に設定した（例えばこの物理的な最大出力レベルより幾分低く設定された出力レベルとしての）飽和出力レベルとしてもよい。
【０１３４】
また、図２０（ａ）の場合では、露光量設定用輝度（Ｌｔ１）に対してＶｔａｒｇｅｔを得るために、光電変換特性を矢印６０８方向に変化させているが、矢印６０８方向と逆方向（右方向）に向けて変化（移動）させてもよい。また、ＡＥ評価値取得時における光電変換特性が、既に上述のように露光量設定用輝度に対してＶｔａｒｇｅｔが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化（移動）されない。ただし、この場合、前回のＡＥ評価値取得時における露光時間設定値や絞り設定値と同じ値になったとしても、今回における露光時間設定値や絞り設定値の算出が行われる構成であってもよい。
【０１３５】
（ステップＳ２−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの算出
次に、前記（Ｂ）の場合のダイナミックレンジ制御について図２０（ｂ）を用いて説明する。光電変換特性７０１は、ＡＥ評価値取得時において光電変換特性情報記憶部５１６に記憶されている撮像センサ３０の光電変換特性である。光電変換特性７０１は変曲点７０３（このときのセンサ出力はＶｔｈ１）を境として線形特性領域と対数特性領域とに分かれている。ダイナミックレンジ制御パラメータ（光電変換特性設定値）は、この光電変換特性７０１が、ダイナミックレンジ設定用の所定の輝度（ダイナミックレンジ設定用輝度）に対して所定のセンサ出力が得られる光電変換特性７０２へと変化されるような光電変換特性の制御値、具体的には、変化後の光電変換特性（７０２）における変曲点（変曲点７０４）の位置（該変曲点に対する出力レベル）に関する設定値として求められる。この光電変換特性設定値はダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２により算出される。
【０１３６】
ここでは、ダイナミックレンジにおける最大輝度として設定した輝度Ｌｍ２０をダイナミックレンジ設定用輝度とし、該輝度Ｌｍ２０に対するセンサ出力の値が、撮像センサ３０の飽和出力レベルであるＶｍａｘ（図２０（ａ）に示すＶｍａｘと同様）となるように光電変換特性曲線７０２を算出する。換言すれば、光電変換特性７０１を、点７０４を通る光電変換特性７０２となるように、符合７０５に示す矢印方向（矢印７０５方向）に向けて変化させる。このとき、変曲点７０３は変曲点７０４へ移り、該変曲点に対するセンサ出力もＶｔｈ１からＶｔｈ２へ変化する。
【０１３７】
この場合、輝度Ｌｍ２０におけるセンサ出力が、点７０６でのセンサ出力（Ｖｏｖｅｒ：Ｖｍａｘを超えるセンサ出力値）から点７０７でのセンサ出力（Ｖｍａｘ）まで減少されるような光電変換特性設定値が算出される。別の見方をすれば、センサ出力Ｖｍａｘを得ることが可能な最大輝度がＬｍ１０（点７０８での輝度）からＬｍ２０へと大きくなるような（ダイナミックレンジを広げるような）光電変換特性設定値が、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２によって算出される。
【０１３８】
なお、光電変換特性７０１から光電変換特性７０２へ変化する場合、Ｖｔａｒｇｅｔにおける輝度はＬｔ１０からＬｔ２０まで変化（増加）し、露光量は低下する。ただし、この図２０（ｂ）に示すＶｔａｒｇｅｔは、露光量の変化について説明するために設定したものであり、図２０（ａ）に示すＶｔａｒｇｅｔの値とは異なっていてもよい。
【０１３９】
また、図２０（ｂ）の場合では、ダイナミックレンジ設定用輝度（Ｌｍ２０）に対してＶｍａｘを得るために、光電変換特性を矢印７０５方向に変化させているが、矢印７０５方向と逆方向（上方向）に向けて変化させてもよい。また、ＡＥ評価値取得時点における光電変換特性が、上述のようにダイナミックレンジ設定用輝度に対してＶｍａｘが得られるものとなっている場合には、光電変換特性は変化されない。ただし、この場合、前回のＡＥ評価値取得時における光電変換特性設定値と同じ値になったとしても今回における光電変換特性設定値の算出が行われる構成であってもよい。
【０１４０】
このように前記（Ａ）の露光量制御、及び（Ｂ）のダイナミックレンジ制御によるＡＥ制御により、露光量設定用輝度を光電変換特性の線形特性領域で撮影し、且つ所定のセンサ出力レベルで出力すると共に、ダイナミックレンジ設定用輝度（ここでは被写体の最大輝度；ダイナミックレンジにおける最大輝度）がセンサ飽和出力レベル以下となるようにして撮影することが可能となる。
【０１４１】
（露光量制御パラメータの算出方法の詳細説明）
ここで、前記図２０（ａ）の露光量制御の場合における、評価値検出部４０５によって検出されたＡＥ評価値に基づく、露光量制御パラメータ算出部５１１による露光量制御パラメータ（露光時間設定値及び絞り設定値）の算出について、より具体的に説明する。
【０１４２】
図２１は、図２０（ａ）における輝度Ｌｔ１（露光量設定用輝度）に対するセンサ出力の値がＶｔａｒｇｅｔとなるようにするための演算方法の一例について説明する図である。同図における光電変換特性α１は、ＡＥ評価値取得時における光電変換特性であり、変曲点６２１（これに対するセンサ出力はＶｔｈ）を境として線形特性領域６２２と対数特性領域６２３とに分かれている。光電変換特性β１は、光電変換特性α１における対数特性領域６２３を線形特性（線形特性領域６２４）に変換した場合の、すなわち全て線形特性領域となる光電変換特性を示している。
【０１４３】
図２１に示すＡ点におけるＬｔＬｉｎは、光電変換特性α１の線形特性領域６２２における平均輝度（線形特性領域平均輝度）であり、この輝度ＬｔＬｉｎに対するセンサ出力がＶｔＬｉｎとなっている。また、Ｂ点におけるＬｔＬｏｇは、光電変換特性α１の対数特性領域６２３における平均輝度（対数特性領域平均輝度）であり、この輝度ＬｔＬｏｇに対するセンサ出力がＶｔＬｏｇとなっている。先ず、この光電変換特性α１の対数特性領域６２３におけるＬｔＬｏｇに対するＢ点が、線形特性領域６２４上のＣ点に移るように、すなわち対数特性領域６２３におけるＬｔＬｏｇに対するセンサ出力の値（ＶｔＬｏｇ）が線形特性領域６２４での値（ＶｔＬｏｇＬｉｎ）となるようにデータ変換が行われる（これにより、光電変換特性α１での各データを線形特性領域でのデータに統一して扱えるようになる）。前記対数特性領域６２３（光電変換特性α１）から線形特性領域６２４（光電変換特性β１）へのデータ変換は、ＬＵＴ記憶部５１８に記憶されているＬＵＴを用いて行われる。そして、Ａ点でのＶｔＬｉｎとＣ点でのＶｔＬｏｇＬｉｎとから、以下の式により、Ｄ点でのセンサ出力ＶｔＡｖｅが算出される。なお、ＶｔＡｖｅにおける輝度ＬｔＡｖｅが、図２０（ａ）に示す露光量設定用輝度としてのＬｔ１に相当する。
【０１４４】
ＶｔＡｖｅ＝（ＶｔＬｉｎ＊ｋ１）＋（ＶｔＬｏｇＬｉｎ＊（１−ｋ１））
ただし、ｋ１＝ｍ／（ｍ＋ｎ）
ｍ：Ａ点の輝度ＬｔＬｉｎの算出時に用いた総画素数
ｎ：Ｂ点の輝度ＬｔＬｏｇの算出時に用いた総画素数
このように、ＬｔＬｉｎ及びＬｔＬｏｇの値から、ＶｔＬｉｎ及びＶｔＬｏｇＬｉｎの値を算出し、ＶｔＬｉｎ及びＶｔＬｏｇＬｉｎの値からＶｔＡｖｅを算出する。
【０１４５】
次に、このＶｔＡｖｅが、図２０（ａ）に示すＶｔａｒｇｅｔとなるような露光量の増幅率Ｇａｉｎ（ゲイン）、この露光量の増幅率Ｇａｉｎに基づく露光時間の増幅率Ｇｔ及び絞りの増幅率Ｇｓ、さらに、増幅率Ｇｔ及びＧｓに基づくそれぞれ露光時間Ｔ２及び絞りの開口面積Ｓ２を以下の式により算出する。
Ｇａｉｎ＝Ｖｔａｒｇｅｔ／ＶｔＡｖｅ
Ｇｔ＊Ｇｓ＝Ｇａｉｎ
ただし、当該各式を用いたＧｔ及びＧｓの値の算出は、以下の図２２に示すフローチャートによる場合分けによって決定される。
【０１４６】
≪露光時間に関する増幅率を算出する式≫
Ｔｍａｘ／Ｔ１＝Ｇｔｍａｘ（露光時間の最大増幅率）
Ｔｍｉｎ／Ｔ１＝Ｇｔｍｉｎ（露光時間の最小増幅率）
Ｇａｉｎ／Ｇｔｍａｘ＝ＧＧｔｍａｘ（最大増幅率での不足分を補うための増幅率）
Ｇａｉｎ／Ｇｔｍｉｎ＝ＧＧｔｍｉｎ（最小増幅率での不足分を補うための増幅率）
Ｔ２＝Ｔ１＊Ｇｔ
ただし、Ｔ１：ＡＥ評価値検出時の露光時間
Ｔ２：ＡＥ補正後の露光時間
Ｔｍａｘ：撮像センサ３０の最大露光時間
Ｔｍｉｎ：撮像センサ３０の最小露光時間
【０１４７】
≪絞りに関する増幅率を算出する式≫
Ｓｍａｘ／Ｓ１＝Ｇｓｍａｘ（絞りの最大増幅率）
Ｓｍｉｎ／Ｓ１＝Ｇｓｍｉｎ（絞りの最小増幅率）
Ｇａｉｎ／Ｇｓｍａｘ＝ＧＧｓｍａｘ（最大増幅率での不足分を補うための増幅率）
Ｇａｉｎ／Ｇｓｍｉｎ＝ＧＧｓｍｉｎ（最小増幅率での不足分を補うための増幅率）
Ｓ２＝Ｓ１＊Ｇｓ
ただし、Ｓ１：ＡＥ評価値検出時の絞りの開口面積
Ｓ２：ＡＥ補正後の絞りの開口面積
Ｓｍａｘ：絞り２３の最大開口率
Ｓｍｉｎ：絞り２３の最小開口率
【０１４８】
図２２のフローチャートに示すように、先ず、ＶｔＡｖｅがＶｔａｒｇｅｔの値と同じ値である場合、すなわち露光量の増幅率Ｇａｉｎ＝１．０であり、露光量の制御（露光量制御パラメータの変更）が必要ない場合には（ステップＳｅ１でＹｅｓ）、露光時間の増幅率Ｇｔ＝１．０及び絞りの増幅率Ｇｓ＝１．０となり（ステップＳｅ２）、露光時間及び絞りの開口面積は変更されない。増幅率Ｇａｉｎ＝１．０でなく（ステップＳｅ１でＮｏ）、また、Ｇａｉｎ＞１．０であり（ステップＳｅ３でＹｅｓ）、且つＧａｉｎ＞Ｇｔｍａｘでない場合には（ステップＳｅ４でＮｏ）、すなわちＧａｉｎが１．０より大きく、露光量の制御が必要であり、露光量の増幅率Ｇａｉｎが露光時間の増幅率Ｇｔ（最大増幅率Ｇｔｍａｘ以下の増幅率Ｇｔ）にて対応できる場合には、Ｇｔ＝Ｇａｉｎ及びＧｓ＝１．０となる（ステップＳｅ５）。
【０１４９】
前記ステップＳｅ３において、Ｇａｉｎ＞１．０でなく（ステップＳｅ３でＮｏ）、且つＧａｉｎ＜Ｇｔｍｉｎでない場合には（ステップＳｅ６でＮｏ）、前記ステップＳｅ５の場合と同様に、Ｇａｉｎが１．０より小さく露光量の制御が必要であり、露光量の増幅率Ｇａｉｎが、露光時間の増幅率Ｇｔ（最小増幅率Ｇｔｍｉｎ以上の増幅率Ｇｔ）にて対応できるため、Ｇｔ＝Ｇａｉｎ及びＧｓ＝１．０となる（ステップＳｅ７）。
【０１５０】
前記ステップＳｅ４において、Ｇａｉｎ＞Ｇｔｍａｘであり（ステップＳｅ４でＹｅｓ）、且つＧｓｍａｘ＞ＧＧｔｍａｘである場合には（ステップＳｅ８でＹｅｓ）、Ｇｔ＝Ｇｔｍａｘ及びＧｓ＝ＧＧｔｍａｘとなる（ステップＳｅ９）。このステップＳｅ９では、露光量の増幅率Ｇａｉｎが、露光時間の最大増幅率Ｇｔｍａｘよりも大きな値となってしまい、絞りの増幅率Ｇｓを変化させることなく（Ｇｓ＝１．０）、露光時間の増幅率Ｇｔだけで対応することできないため、当該Ｇａｉｎに対するＧｔの増幅率の不足分を、絞りの増幅率Ｇｓを変化させることで対応（補充）している。ただし、この絞りの増幅率Ｇｓの値としては、露光時間の最大増幅率Ｇｔｍａｘでの不足分を補うための増幅率ＧＧｔｍａｘが用いられる。これは、増幅率ＧＧｔｍａｘが、絞りの最大増幅率Ｇｓｍａｘよりも小さい値であるため（絞りの最大増幅率Ｇｓｍａｘを用いる必要がなく）、露光時間に関する増幅率ＧＧｔｍａｘを用いている。これにより、絞りを制御するための値（増幅率）を、前記絞りに関する増幅率を算出する式を用いて算出する手間が省かれる。
【０１５１】
また、前記ステップＳｅ６において、Ｇａｉｎ＜Ｇｔｍｉｎであり（ステップＳｅ６でＹｅｓ）、且つＧｓｍｉｎ＜ＧＧｔｍｉｎである場合には（ステップＳｅ１１でＹｅｓ）、Ｇｔ＝Ｇｔｍｉｎ及びＧｓ＝ＧＧｔｍｉｎとなる（ステップＳｅ１２）。この場合も前記ステップＳｅ９と同様に、露光量の増幅率Ｇａｉｎが、露光時間の最小増幅率Ｇｔｍｉｎよりも小さな値となってしまい、絞りの増幅率Ｇｓを変化させることなく（Ｇｓ＝１．０）、露光時間の増幅率Ｇｔだけで対応することできないため、Ｇａｉｎに対するＧｔの増幅率の不足分を、絞りの増幅率Ｇｓを変化させることで対応している。ただし、この絞りの増幅率Ｇｓの値としては、露光時間の最小増幅率Ｇｔｍｉｎでの不足分を補うための増幅率ＧＧｔｍｉｎが用いられる。これは、増幅率ＧＧｔｍｉｎが、絞りの最小増幅率Ｇｓｍｉｎよりも小さい値であるため（絞りの最小増幅率Ｇｓｍｉｎを用いる必要がなく）、露光時間に関する増幅率ＧＧｔｍｉｎを用いている。この場合も同様に、絞りを制御するための値（増幅率）を、前記絞りに関する増幅率を算出する式を用いて算出する手間が省かれる。
【０１５２】
前記ステップＳｅ８において、Ｇｓｍａｘ＞ＧＧｔｍａｘでない場合には（ステップＳｅ８でＮｏ）、Ｇｔ＝Ｇｔｍａｘ及びＧｓ＝Ｇｓｍａｘとなる（ステップＳｅ１０）。また、前記ステップＳｅ１１において、Ｇｓｍｉｎ＜ＧＧｔｍｉｎでない場合には（ステップＳｅ１１でＮｏ）、Ｇｔ＝Ｇｔｍｉｎ及びＧｓ＝Ｇｓｍｉｎとなる（ステップＳｅ１３）。前記ステップＳｅ１０においては、増幅率ＧＧｔｍａｘが、絞りの最大増幅率Ｇｓｍａｘ以上の値となる場合に、絞りの増幅率Ｇｓの値として最大増幅率Ｇｓｍａｘが用いられている。同様に、前記ステップＳｅ１３においては、増幅率ＧＧｔｍｉｎが、絞りの最小増幅率Ｇｓｍｉｎ以下の値となる場合に、絞りの増幅率Ｇｓの値として最小増幅率Ｇｓｍｉｎが用いられている。
【０１５３】
なお、本実施形態では、図２２のフローチャートに示すように、露光量の増幅率Ｇａｉｎを得るための制御パラメータを選択する際、露光時間の増幅率Ｇｔを優先させている（露光時間の制御を優先させている）が、絞りの増幅率Ｇｓを優先させる（絞りの制御を優先させる）構成であってもよい。また、本実施形態では、１つの露光量設定用輝度（Ｌｔ１）に対して、増幅率Ｇｔ及びＧｓの算出を行っているが、２つ以上の露光量設定用輝度に対して同様の算出を行ってもよく、この場合には、それぞれで算出した増幅率（Ｇｔ、Ｇｓ）の平均値、あるいは最大値や最小値を用いる構成であってもよい。
【０１５４】
このようにして増幅率Ｇｔ、Ｇｓが算出され、このＧｔ、ＧｓからそれぞれＡＥ補正後の露光時間Ｔ２、ＡＥ補正後の絞りの開口面積Ｓ２が算出される。そして、これらＴ２及びＳ２に応じた撮像センサ３０やシャッタ２３に対する設定値（露光時間設定値）、あるいは絞り２２に対する設定値（絞り設定値）が、それぞれＬＵＴを用いたデータ変換によって算出される。そして、当該データ変換によって得られた露光時間設定値や絞り設定値は、光電変換特性情報記憶部５１６に記憶される（あるいは前回のＡＥ評価値取得時点における露光時間設定値や絞り設定値を、当該新たに得られた同設定値で更新する構成であってもよい。以下の光電変換特性設定値に対しても同様である）。
【０１５５】
なお、シャッタ制御信号発生部５２３及び絞り制御信号発生部５２５は、それぞれ露光量制御パラメータ算出部５１１で算出された露光時間設定値及び絞り設定値に基づいて、撮像センサ３０やシャッタ２３による露光時間（積分時間）が前記Ｔ２となるような、あるいは絞り２２の開口面積が前記Ｓ２となるような、シャッタ駆動部６１及び絞り駆動部６３に対する制御信号を発生させる。
【０１５６】
続いて、前記図２１に示す線形特性領域平均輝度ＬｔＬｉｎに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｉｎ及び対数特性領域平均輝度ＬｔＬｏｇに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｏｇの具体的な算出方法について説明する。先ず、線形特性領域平均輝度ＬｔＬｉｎに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｉｎ及び対数特性領域平均輝度ＬｔＬｏｇの具体的な算出方法について説明する。図１７に示す主被写体領域３３１における各検出ブロック（Ａ〜ＡＪブロック）によって検出した被写体の輝度情報を基に、当該各検出ブロック毎の線形特性領域での平均輝度（ブロック線形平均輝度という）を算出する。このブロック線形平均輝度の算出は、Ｒ、Ｇ及びＢの３色それぞれの線形特性領域の平均値（色線形平均値という）を用いて行う。すなわち、Ａ〜ＡＪブロックから得られるＲ色の色線形平均値をそれぞれＡｖｅＲＡ、ＡｖｅＲＢ、・・・ＡｖｅＲＡＪとして算出し、同様に、Ｇ色、及びＢ色の色線形平均値をそれぞれＡｖｅＧＡ、ＡｖｅＧＢ、・・・ＡｖｅＧＡＪ、及びＡｖｅＢＡ、ＡｖｅＢＢ、・・・ＡｖｅＢＡＪとして算出する。そして、これらＲＧＢ各色の色線形平均値を用いて、以下の色空間変換を行う式により、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック線形平均輝度を算出する。例えばＡブロックに対するブロック線形平均輝度をＡｖｅＹＡとすると、ＡｖｅＹＡは次式にて求めることができる。
ＡｖｅＹＡ＝ＡｖｅＲＡ＊Ｋ１＋ＡｖｅＧＡ＊Ｋ２＋ＡｖｅＢＡ＊Ｋ３
ただし、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３：ＲＧＢからＹＣｂＣｒへの色空間変換に用いる係数であり、例えばＫ１＝０．２９８９、Ｋ２＝０．５８６６、Ｋ３＝０．１１４５である。
【０１５７】
他のＢ〜ＡＪブロックに対しても同様に演算し、この結果、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック線形平均輝度ＡｖｅＹＡ、ＡｖｅＹＢ、・・・ＡｖｅＹＡＪを算出する。そして、さらにこれらブロック線形平均輝度ＡｖｅＹＡ、ＡｖｅＹＢ、・・・ＡｖｅＹＡＪ全体での平均値を算出する。この平均値のことをＭａｉｎＹとすると、ＭａｉｎＹが前記線形特性領域平均輝度ＬｔＬｉｎに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｉｎとなる。
【０１５８】
一方、対数特性領域平均輝度ＬｔＬｏｇに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｏｇの算出も、前記ＶｔＬｉｎの場合と同様にして行う。すなわち、図１７に示す主被写体領域３３１におけるＡ〜ＡＪブロックによって検出した被写体の輝度情報を基に、当該各検出ブロック毎の対数特性領域での平均輝度（ブロック対数平均輝度という）を算出する。このブロック対数平均輝度の算出は、Ｒ、Ｇ及びＢの３色それぞれの対数特性領域の平均値（色対数平均値という）を用いて行う。すなわち、Ａ〜ＡＪブロックから得られるＲ色の色対数平均値をそれぞれＡｖｅＲＬｏｇＡ、ＡｖｅＲＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＲＬｏｇＡＪとして算出し、同様に、Ｇ色、及びＢ色の色対数平均値をそれぞれＡｖｅＧＬｏｇＡ、ＡｖｅＧＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＧＬｏｇＡＪ、及びＡｖｅＢＬｏｇＡ、ＡｖｅＢＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＢＬｏｇＡＪとして算出する。
【０１５９】
ところで、これら対数特性領域でのＲＧＢ各色の色対数平均値は、一旦、ＬＵＴ記憶部５１８に記憶されているＬＵＴを用いて線形特性領域での値に変換して線形データとしておき、この線形データに変換された値を用いて前記と同様に色空間変換の式を用い、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック対数平均輝度ＡｖｅＹＬｏｇＡ、ＡｖｅＹＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＹＬｏｇＡＪを算出する。そして、さらにこれらブロック対数平均輝度ＡｖｅＹＬｏｇＡ、ＡｖｅＹＬｏｇＢ、・・・ＡｖｅＹＬｏｇＡＪ全体での平均値を算出する。この平均値のことをＭａｉｎＹＬｏｇとすると、ＭａｉｎＹＬｏｇが前記線形特性領域平均輝度ＬｔＬｏｇに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｏｇＬｉｎとなる。なお、前記各Ａ〜ＡＪブロックでの各色の色線形平均値（色対数平均値）は、当該各Ａ〜ＡＪブロック毎の線形特性領域（対数特性領域）での輝度ヒストグラムを算出すると共に輝度ヒストグラムの「足切り」を行い、該足切り後の各輝度値を平均することにより算出してもよい。
【０１６０】
前記図２１及び図２２において説明した増幅率Ｇａｉｎ（露光量制御パラメータ）の具体的な算出方法は、以下に示すものであってもよい。先ず、主被写体領域３３１における各Ａ〜ＡＪブロックでのＲＧＢ各色における輝度の最大値（色最大値という）を算出する。すなわち、Ｒ色の最大値をそれぞれＭａｘＲＡ、ＭａｘＲＢ、・・・ＭａｘＲＡＪとして算出し、同様に、Ｇ色、及びＢ色の最大値をそれぞれＭａｘＧＡ、ＭａｘＧＢ、・・・ＭａｘＧＡＪ、及びＭａｘＢＡ、ＭａｘＢＢ、・・・ＭａｘＢＡＪとして算出する。そして、これら各色毎の輝度の最大値を用いて、以下の色空間変換を行う式により、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック最大輝度を算出する。例えばＡブロックに対するブロック最大輝度をＭａｘＹＡとすると、ＭａｘＹＡは次式にて求めることができる。
ＭａｘＹＡ＝ＭａｘＲＡ＊Ｋ１＋ＭａｘＧＡ＊Ｋ２＋ＭａｘＢＡ＊Ｋ３
ただし、前記と同様に例えばＫ１＝０．２９８９、Ｋ２＝０．５８６６、Ｋ３＝０．１１４５である。
【０１６１】
他のＢ〜ＡＪブロックに対しても同様に演算し、この結果、Ａ〜ＡＪブロック毎のブロック最大輝度ＭａｘＹＡ、ＭａｘＹＢ、・・・ＭａｘＹＡＪを算出する。そして、さらにこれらブロック最大輝度ＭａｘＹＡ、ＭａｘＹＢ、・・・ＭａｘＹＡＪ全体での最大値（主被写体領域３３１での最大輝度値という）を算出する。この最大輝度値のことをＭａｘＹとすると、ＭａｘＹが、図２３に示す輝度Ｌｔｍａｘに対応するセンサ出力レベルＶｔＡｖｅ２となる。
【０１６２】
同様に、各Ａ〜ＡＪブロックでのＲＧＢ各色における輝度の最小値（色最小値）を、それぞれＭｉｎＲＡ、ＭｉｎＲＢ、・・・ＭｉｎＲＡＪ、及びＭｉｎＧＡ、ＭｉｎＧＢ、・・・ＭｉｎＧＡＪ、及びＭｉｎＢＡ、ＭｉｎＢＢ、・・・ＭｉｎＢＡＪとして算出し、これらの最小値を用いて前記と同様の色空間変換の式によりＡ〜ＡＪブロック毎のブロック最小輝度ＭｉｎＹＡ、ＭｉｎＹＢ、・・・ＭｉｎＹＡＪを算出する。そして、さらにこれらブロック最小輝度ＭｉｎＹＡ、ＭｉｎＹＢ、・・・ＭｉｎＹＡＪ全体での最小値（主被写体領域ａ２での最小輝度値という）を算出する。この最小輝度値のことをＭｉｎＹとすると、ＭｉｎＹが、図２３に示す輝度Ｌｔｍｉｎに対応するセンサ出力レベルＶｔＡｖｅ１となる。
【０１６３】
ただし、前記色最大値及び色最小値のうちで対数特性領域での値であるものに対しては、同様にＬＵＴを用いての線形特性領域への変換を行った後に色空間変換を行う。また、各Ａ〜ＡＪブロックでの各色の色最大値及び色最小値は、当該各Ａ〜ＡＪブロック毎に輝度ヒストグラムを算出すると共に輝度ヒストグラムの「足切り」を行い、該足切り後の各輝度値から算出してもよい。
【０１６４】
そして、図２３に示すように、輝度Ｌｔｍｉｎに対するセンサ出力値ＶｔＡｖｅ１が、予め設定されたターゲット出力値であるＶｔａｒｇｅｔ１となるような増幅率（Ｖｔａｒｇｅｔ１／ＶｔＡｖｅ１；第１増幅率という）を算出すると共に、輝度Ｌｔｍａｘに対するセンサ出力値ＶｔＡｖｅ２が、予め設定されたターゲット出力値であるＶｔａｒｇｅｔ２となるような増幅率（Ｖｔａｒｇｅｔ２／ＶｔＡｖｅ２；第２増幅率という）を算出し、これら２つの増幅率のうちの小さい方の増幅率を選択し、当該選択された増幅率を前記露光量の増幅率Ｇａｉｎとして、前記図２２に示すように場合分けを行い、露光時間の増幅率Ｇｔ及び絞りの増幅率Ｇｓを算出する構成であってもよい。
【０１６５】
なお、上述のように第１及び第２増幅率のうちの大きい方を選択してもよく、あるいは、第１及び第２増幅率を比較して一方を選択するのではなく、第１又は第２増幅率のみを算出して用いる構成であってもよい。また、これら第１及び第２増幅率を平均したものを用いる構成であってもよい。また、上記Ｖｔａｒｇｅｔ１やＶｔａｒｇｅｔ２の値は、露光量制御パラメータ算出部５１１等に記憶されている。
【０１６６】
また、前記最小輝度値ＭｉｎＹ及び最大輝度値ＭａｘＹは、各Ａ〜ＡＪブロックの輝度ヒストグラムを纏めてなるＡ〜ＡＪブロック全体での全体輝度ヒストグラムから算出してもよい。この場合、同様に「足切り」を行うことで当該全体輝度ヒストグラムにおける輝度範囲を算出し、この輝度範囲から最小輝度値ＭｉｎＹ及び最大輝度値ＭａｘＹを算出する。なお、当該算出時に、最小輝度値ＭｉｎＹ＝最大輝度値ＭａｘＹ−輝度範囲、あるいは最大輝度値ＭａｘＹ＝最小輝度値ＭｉｎＹ＋輝度範囲というように、最小又は最大輝度値の一方の輝度値と輝度範囲とから、他方の輝度値を求めてもよい。
【０１６７】
（ダイナミックレンジ制御パラメータの算出方法の詳細説明）
次に、前記図２０（ｂ）の露光量制御の場合における、評価値検出部４０５によって検出されたＡＥ評価値に基づく、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２によるダイナミックレンジ制御パラメータ（光電変換特性設定値）の算出についてより具体的に説明する。
【０１６８】
図２４は、変化後の光電変換特性における変曲点の位置の算出方法について説明する図であり、（ａ）は、輝度Ｌｍａｘに対して所定のセンサ出力となるように光電変換特性を変化させた場合の図であり、（ｂ）は、光電変換特性をモデル化した場合の図である。先ず、図２４（ａ）において、輝度Ｌｍａｘは、ダイナミックレンジ設定用輝度であり、例えば図２０（ｂ）に示すＬｍ２０に相当するものとする。光電変換特性α２は変曲点７１１を有する変化前の光電変換特性、光電変換特性β２は変曲点７１２を有する変化後の光電変換特性を示している。Ｖｍａｘ２は、撮像センサ３０の飽和出力レベル（最大出力レベル）を示している。輝度Ｌｍａｘに対するセンサ出力の値が、光電変換特性α２上のＥ点でのＶｍａｘ１から光電変換特性β２上のＦ点でのＶｍａｘ２へ移るように光電変換特性を変化させる。この場合、光電変換特性α２は、変曲点７１１でのセンサ出力Ｖｔｈ１から変曲点７１２でのセンサ出力Ｖｔｈ２となる変曲点の変化量ΔＶｔｈに応じて光電変換特性β２の状態へ変化する。
【０１６９】
ところで、前記Ｖｔｈ２は、Ｅ、Ｆ点間のセンサ出力ΔＶｍａｘ（＝Ｖｍａｘ２−Ｖｍａｘ１）から算出される。これについて説明する。図２４（ｂ）に示すように、光電変換特性α２、β２における線形特性領域及び対数特性領域をそれぞれモデル化（グラフ化）して関数（数式）で表すと、以下のように表される。
線形特性領域をモデル化した関数：Ｖ＝Ｋ２＊Ｌ（光電変換特性α２、β２で共通）
対数特性領域をモデル化した関数：Ｖ＝Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗα（光電変換特性α２）
：Ｖ＝Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗβ（光電変換特性β２）
ただし、Ｋ１、Ｋ２は定数、Ｌはセンサ入射輝度（図２４の横軸座標）、Ｗα及びＷβは切片を示している。
【０１７０】
ここで、ΔＶｍａｘは、ΔＶｍａｘ＝Ｗβ−Ｗαと表されるので、前記Ｖ＝Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗβの数式は、
Ｖ＝Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗα＋ΔＶｍａｘ
と表される。この数式と、前記Ｖ＝Ｋ２＊Ｌの数式との交点７１３におけるセンサ出力値がＶｔｈ２となる。したがって、交点７１３（の座標）を算出するための、当該２つの数式の連立式；
Ｋ１＊ｌｎ（Ｌ）＋Ｗα＋ΔＶｍａｘ＝Ｋ２＊Ｌ
を満たす「Ｌ」の値、すなわち図２４（ｂ）に示す輝度Ｌを求めることによって、該輝度Ｌに対応するセンサ出力のＶｔｈ２が算出される。ただし、算出された出力レベルＶｔｈ２が飽和出力レベルＶｍａｘ２より大きくなる場合には、撮像センサ３０は、対数特性領域の無い線形特性領域のみの光電変換特性を有することとなる。
【０１７１】
そして、上述のように算出したＶｔｈ２に応じた撮像センサ３０に対する設定値、すなわち、光電変換特性の変曲点がＶｔｈ２の位置となるように光電変換特性を変化させるための設定値（光電変換特性設定値）が、ＬＵＴを用いた当該Ｖｔｈ２のデータ変換によって算出される。而して、当該データ変換によって得られた変曲点Ｖｔｈ２に対応する光電変換特性設定値は、光電変換特性情報記憶部５１６に記憶される。なお、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２で算出された光電変換特性設定値に基づいて、撮像センサ３０の光電変換特性（の変曲点位置）が上述のように変化するような、タイミング生成回路３１に対する制御信号を発生させる。
【０１７２】
ところで、前記図２４に示すダイナミックレンジ設定用輝度である輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力レベルＶｍａｘ１の具体的な算出方法は以下の通りである。先ず、前記図２１における対数特性領域平均輝度ＬｔＬｏｇに対応するセンサ出力レベルＶｔＬｏｇの算出と同様に、図１７に示す主被写体領域３３１（Ａ〜ＡＪブロック）での対数特性領域平均輝度を算出すると共に、周辺被写体領域３３２（第１〜第１６ブロック）での対数特性領域平均輝度を、主被写体領域３３１での場合と同様に算出する。そして、これら主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２で算出した対数特性領域平均輝度を比較して大きな方の対数特性領域平均輝度を選択し、該選択した対数特性領域平均輝度に対応するセンサ出力レベルをＶｍａｘ１とする。
【０１７３】
なお、主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２において、前記対数特性領域平均輝度だけでなく、図２１における線形特性領域平均輝度ＬｔＬｉｎと同様の線形特性領域平均輝度に対応するセンサ出力も算出し、主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２毎にこれら線形特性領域平均輝度と対数特性領域平均輝度とを平均した全特性領域平均輝度を算出し、これら各領域における全特性領域平均輝度のうちの大きな方を輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力とする構成であってもよい。ただし、当該輝度が同じ大きさであった場合には、いずれの輝度値を輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力としてもよい（以降も同様）。
【０１７４】
また、主被写体領域３３１のみでの対数特性領域平均輝度（あるいは線形特性領域平均輝度と合わせた全特性領域平均輝度）から輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力を得る構成であってもよいし、周辺被写体領域３３２のみでの対数特性領域平均輝度（あるいは線形特性領域平均輝度と合わせた全特性領域平均輝度）から輝度Ｌｍａｘを得る構成であってもよい。
【０１７５】
さらに、輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力の具体的な算出方法は、以下に示すものであってもよい。すなわち、先ず、前記図２３における最大輝度値Ｌｔｍａｘ（ＭａｘＹ）に対応するセンサ出力の算出と同様に、主被写体領域３３１での最大輝度値を算出すると共に、周辺被写体領域３３２での最大輝度値を、主被写体領域３３１での場合と同様に算出する。そして、これら主被写体領域３３１及び周辺被写体領域３３２で算出した最大輝度値を比較して大きな方の最大輝度値を選択し、該選択した最大輝度値に対応するセンサ出力レベルを求め、この出力レベルに対応する輝度をＬｍａｘとする。なお、主被写体領域３３１のみでの最大輝度値から輝度Ｌｍａｘに対応するセンサ出力を得る構成であってもよいし、周辺被写体領域３３２のみでの最大輝度値から輝度Ｌｍａｘを得る構成であってもよい。
【０１７６】
ところで、図２４に示すような、光電変換特性設定値に基づく光電変換特性（変曲点位置）の制御は、実際には、前記図１９で説明したように、飽和判別部４０５５（図１６参照）によって撮像センサ３０の出力レベルが飽和していないと判別された場合に行われ、該出力レベルが飽和していると判別された場合には、飽和画素数に応じて、図２５（ａ）に示すようにΔＶｔｈ分だけ変曲点での出力レベルを低下させるように、すなわち、撮像センサ３０によって、より高輝度側での撮影を可能とするべくダイナミックレンジを広げるように光電変換特性を変化させる。ここでは、光電変換特性α３から光電変換特性β３へ変化させる。ただし、このΔＶｔｈの値は、図２５（ｂ）に示すように、飽和画素数が増加するにつれて増加するように設定されており、該飽和画素数に対応するΔＶｔｈの算出は、ＬＵＴによるデータ変換によって行われる構成となっている。そして、この算出されたΔＶｔｈを、ＡＥ評価値時算出時における光電変換特性α３の変曲点７２１での出力レベルＶｔｈ１から減算することにより、変化後の光電変換特性β３（光電変換特性α３と比較してダイナミックレンジが広くなる特性）の変曲点７２２での出力レベルＶｔｈ２が得られる。さらに、当該得られたＶｔｈ２に応じた撮像センサ３０に対する設定値（光電変換特性設定値）が、ＬＵＴによるデータ変換によって算出される。そして、当該データ変換によって得られた変曲点Ｖｔｈ２に対応する光電変換特性設定値は、光電変換特性情報記憶部５１６に記憶される。
【０１７７】
（ステップＳ３−１）露光量制御パラメータの設定
上記ステップＳ２−１で説明したような手法でＡＥ制御のための露光量制御パラメータが算出されたならば、該露光量制御パラメータに基づいて露光量制御が行われる。すなわち、静止画像を撮影する場合は、予備撮影画像より取得されたＡＥ評価値に基づいたＡＥ制御がなされた上で本撮影が行われる。また、動画像を撮影する場合は、例えば直前に撮影された撮影画像より取得されたＡＥ評価値に基づいたＡＥ制御がなされた上で順次動画撮影が行われる。
【０１７８】
具体的には、全体制御部５０の露光量制御パラメータ算出部５１１で算出された露光量制御パラメータは制御信号発生部５２０に入力され、実際の露光量制御動作を行わせる駆動信号を生成するタイミング生成回路３１や駆動部６０を動作させるための制御信号が制御信号発生部５２０の各部で生成される。すなわち、制御信号発生部５２０のセンサ露光時間制御信号発生部５２２は、前記露光量制御パラメータに応じて、所期の露光時間が確保されるよう撮像センサ３０の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。ここでの制御信号は、例えば図１１に示すタイミングチャートにおいて、撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳが中電位Ｍとなる時間ΔＳを、露光量制御パラメータに応じて適宜な時間に設定する信号（つまり、フォトダイオードＰＤの寄生容量のリセット動作終了時刻ｔ１から次フレームの映像信号読み出しが開始される時刻ｔ２までの積分時間を適宜な時間に設定する信号）である。タイミング生成回路３１は、入力された駆動信号に応じて、撮像センサ３０の露光時間を制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を駆動させる。
【０１７９】
またシャッタ制御信号発生部５２３は、同様に露光量制御パラメータに基づいて、シャッタ２３のシャッタスピード（シャッタ開放時間）を露光時間に合わせて設定する制御信号を生成する。この制御信号は駆動部６０のシャッタ駆動部６１へ送られ、シャッタ駆動部６１は該制御信号に基づいてシャッタ２３の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じたシャッタ２３のシャッタ開放動作を行わせる。
【０１８０】
さらに絞り制御信号発生部５２５も、同様に露光量制御パラメータに基づいて、絞り２２の開口面積を設定する制御信号を生成する。この制御信号は絞り駆動部６３へ送られ、絞り駆動部６３は該制御信号に基づいて絞り２２の駆動信号を生成し、露光量制御パラメータに応じた絞り２２の開口面積設定動作を行わせる。
【０１８１】
以上のように、露光量制御（積分時間の制御）の要素としては、タイミング生成回路３１のよる撮像センサ３０の駆動制御、シャッタスピード制御及び絞り制御があり、これら３つの制御を全て行うようにしても良いが、高速に制御を達成する観点からは、図２２のフローチャートに基づいて説明したように、タイミング生成回路３１による電子回路的な露光量制御を優先させるようにすることが望ましい。
【０１８２】
（ステップＳ３−２）ダイナミックレンジ制御パラメータの設定
一方、上記ステップＳ２−２で説明したような手法でＡＥ制御のためのダイナミックレンジ制御パラメータが算出されたならば、該ダイナミックレンジ制御パラメータに基づいてダイナミックレンジ制御が行われる。具体的には、全体制御部５０のダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２で算出されたダイナミックレンジ制御パラメータは制御信号発生部５２０に入力され、そのダイナミックレンジ制御信号発生部５２１において、実際のダイナミックレンジ制御動作を行わせる制御信号が生成される。
【０１８３】
すなわちダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部５１２において算出された撮像センサ３０の光電変換特性設定値に応じて、光電変換特性が線形特性領域から対数特性領域に切り替わる出力レベルポイント（変曲点）を調整する撮像センサ３０の制御信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。ここでの制御信号は、例えば図１１に示すタイミングチャートにおいて、撮像センサ３０に対する信号φＶＰＳを、算出されたダイナミックレンジ制御パラメータに応じて適宜設定する制御信号である。
【０１８４】
つまり、前記φＶＰＳにおける電圧ＶＰＨの高さ、あるいは時間ΔＴの長さを制御することでその変曲点が変動されることから、ダイナミックレンジ制御信号発生部５２１は、ダイナミックレンジ制御パラメータに基づいてφＶＰＳを制御する制御信号を生成し、これをタイミング生成回路３１へ送信する。そしてタイミング生成回路３１は、入力された制御信号に応じて、撮像センサ３０のダイナミックレンジを制御するタイミング信号を生成して撮像センサ３０を、所定の光電変換特性の状態として実際に駆動させるものである。
【０１８５】
以上、ＡＥ制御を中心に説明したが、実際のデジタルカメラ１においては、ＡＦ制御やＷＢ制御等も行われる。ＡＦ制御の場合も同様に、撮像センサ３０の撮影画像から取得したＡＦ評価値に基づいて制御を行うことができる。例えば、図１７に示した主被写体領域３３１のＯ、Ｐ、Ｕ及びＶブロックから検出される輝度ヒストグラムを活用し、評価値検出部４０５にて隣接輝度とのコントラストが最大となるポイントを求める所謂「山登り法」等によってＡＦ評価値を算出することができる。この場合、撮像センサ３０の線形特性領域及び対数特性領域の各々からＡＦ評価値を検出し、それぞれの特性領域の特徴を生かし、例えば対数特性領域から得られるＡＦ評価値を、ＡＦ制御に際しての粗測距用として用い、また線形特性領域から得られるＡＦ評価値を、詳測距用として用いるようにすることが望ましい。
【０１８６】
このようにして評価値検出部４０５で検出されたＡＦ評価値は、全体制御部５０のＡＦ制御パラメータ算出部５１３へ送られる。ＡＦ制御パラメータ算出部５１３は、該ＡＦ評価値に応じたＡＦ制御パラメータを算出し、これをズーム／フォーカス制御信号発生部５２３へ送信する。該ズーム／フォーカス制御信号発生部５２３にて、入力されたＡＦ制御パラメータに応じた制御信号が生成され、これがズーム／フォーカス駆動部６２へ送信される。そして、ズーム／フォーカス駆動部６２により前記制御信号に応じた駆動信号が生成され、該駆動信号により鏡胴２０のレンズ群２１がフォーカス駆動されるものである。
【０１８７】
またＷＢ制御についても、撮像センサ３０の撮影画像から取得したＷＢ評価値に基づいて制御を行うことができる。この場合も、撮像センサ３０の線形特性領域及び対数特性領域の各々からＷＢ評価値を検出することが望ましい。すなわち、撮影画像に基づきニュートラルな画像によるＷＢ評価値検出を行うものとし、前記ニュートラル画像として線形特性領域と対数特性領域との２種類の画像に基づき、各ＲＧＢレベル（Ｒ−Ｌｏｇ，Ｇ−Ｌｏｇ，Ｂ−Ｌｏｇ，Ｒ−Ｌｉｎ，Ｇ−Ｌｉｎ，Ｂ−Ｌｉｎ）を検出するよう構成することが望ましい。評価値検出部４０５はこのようなＷＢ評価値を検出し、該ＷＢ評価値をホワイトバランス制御部４０６へ送り、ホワイトバランス制御部４０６により適宜な色バランスとなるようホワイトバランス補正が行われるものである。
【０１８８】
このようなＡＥ制御を行う本実施形態にかかるデジタルカメラ１によれば、被写体の輝度情報に基づいて、被写体を撮像するに際しての露出の制御に関する露出評価値が露出評価値検出手段によって検出される。そして、この露出評価値を用いて、撮像センサの光電変換特性に基づいて露光量制御手段によって露光量の制御が行われると共に、この露出評価値を用いて、撮像センサの光電変換特性に基づいてダイナミックレンジ制御手段によってダイナミックレンジの制御が行われる。このように、撮像装置が備える撮像センサの光電変換特性と関連付けて、露光量制御手段による露光量制御とダイナミックレンジ制御手段によるダイナミックレンジ制御とを行うことによって撮像装置の露出制御を行うことができるため、被写体輝度に応じて、被写体を最適な露光状態で、且つ所定のダイナミックレンジを確保した状態で撮像することができる。
【０１８９】
（階調変換ＬＵＴ設定ステップＳ４）
上記のようにしてＡＥ制御等の制御パラメータの設定がなされ、これにより光電変換特性に変化が生じた場合、信号処理部４０の階調変換部４０９において、変化後の光電変換特性に応じた新たな階調変換ＬＵＴに基づいて、撮像された画像信号に対して階調変換処理がなされる。つまり、ステップＳ１〜Ｓ３までの撮像のための制御に合わせて、画像信号処理の１要素である階調変換処理の設定が制御される。
【０１９０】
具体的には、図２０（ａ）に示すように、露光量制御によって光電変換特性６０１（変曲点６０３）が露光量を増加させるべく新たな光電変換特性６０２（変曲点６０４）に変更されるような設定が為された場合、或いは図２０（ｂ）に示すように、ダイナミックレンジ制御によって光電変換特性７０１（変曲点７０３）がダイナミックレンジを広げるべく新たな光電変換特性７０２（変曲点７０４）に変更されるような設定が為された場合、これら変更後の光電変換特性６０２、７０２に応じた階調変換処理を、階調変換部４０９が行う。
【０１９１】
さらに詳述すると、上記のように光電変換特性に変更が生じることとなった場合、その変更後の光電変換特性設定値は、全体制御部５０が備える光電変換特性情報記憶部５１６（図４参照）に記憶されるが、このように光電変換特性情報記憶部５１６に新たな設定値が記憶されたとき、階調変換部４０９の変曲点変化情報受信部４０９５（図５参照）は、その光電変換特性の設定値情報を取り出し、これを階調変換情報書換え部４０９４に送信する。これを受けて階調変換情報書換え部４０９４は、新たな光電変換特性（変曲点）に応じて、階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶されている階調変換ＬＵＴを、新たな階調変換ＬＵＴに書き換える。
【０１９２】
なお、図２０（ａ）に示す露光量制御のみによってＡＥ制御が完了した場合、Ｖｔａｒｇｅｔのセンサ出力を得るための輝度がＬｔ２からＬｔ１へ小さくなるだけで、変曲点に対するセンサ出力Ｖｔｈは変動しない。従って、この場合は、階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶されている階調変換ＬＵＴを書き換えないようにしても良い。勿論、この場合でも入射輝度に対する感度が変更されることとなるので、その感度変更に合わせたＬＵＴパターンをＬＵＴパターン記憶部４０９３に記憶させておき、新たな階調変換ＬＵＴに書き換えるようにしても良い。
【０１９３】
次に階調変換ＬＵＴ制御の具体例につき説明する。図２６は、撮像センサ３０の出力（光電変換特性３２０´）と、階調変換部４０９における階調変換特性とを関連づけて表したグラフ図である。なお本図では、これまでの他図とは異なり光電変換特性３２０´を線形スケールで描いている（図２６の右側のグラフ図）。この光電変換特性３２０´は、変曲点３２１（このときのセンサ出力はＶｔｈ）を境として低輝度側が線形特性領域、高輝度側が対数特性領域とされている。一方階調変換ＬＵＴ８０１（図２６の左側のグラフ図）は、線形特性領域については傾きｈ１を持った線形の第１の階調変換特性とされ、また対数特性領域については前記傾きｈ１よりも大きな傾きｈ２を持った線形の第２の階調変換特性とされている。そして、前記変曲点３２１の出力レベルＶｔｈに対応する階調変換出力（変曲点３２１の入射輝度に対応する階調変換出力ＶｔｈＯｕｔ）ポイントが、第１の階調変換特性と第２の階調変換特性との切り替わり点Ｐとされている。このように、傾きｈ１＜ｈ２とするのは、先に図６に基づいて説明した通り、線形特性領域に比較して階調圧縮して撮像されている対数特性領域の画像信号を、階調伸長した形で出力させるようにするためである。
【０１９４】
前記階調変換ＬＵＴ８０１は、ＡＥ制御等によって光電変換特性３２０´に変更が生じるような設定がなされた場合、例えば変曲点３２１が変動した場合、その変動に合わせて階調変換情報書換え部４０９４により前記切り替わり点Ｐが変化された新たな階調変換ＬＵＴに書換えられ、この書換え後の階調変換ＬＵＴが階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶される。そして階調変換演算部４０９１は、当該新たな階調変換ＬＵＴを参照して、３×３色補正部４０８から入力される画像信号に対して階調変換処理を施すものである。階調変換ＬＵＴは固定的なものとしても良いが、この実施形態のように変曲点３２１の変動に連動して最適な階調変換ＬＵＴに書き換えるよう構成することで、常に被写体輝度に応じた最適な階調変換処理が行えるので好ましい。
【０１９５】
図２７は、階調変換ＬＵＴ制御の他の具体例を示すグラフ図である。この例では、線形特性領域に対応する第１の階調変換特性部分を、主被写体の輝度範囲部分についてコントラストを強調すべく部分的に異なる階調変換特性（第３の階調変換特性）とする場合を示している。例えば前述のＡＥ制御においては、階調性豊かに主被写体を撮像するため、主被写体の輝度範囲が撮像センサ３０の線形特性領域にて撮影されるよう制御がなされるが、主被写体のコントラストをより強調するために、線形特性領域における主被写体の輝度範囲に相当するセンサ出力を、階調変換度合いが比較的高い第３の階調変換特性にて階調変換すべく、第１の階調変換特性部分の一部を第３の階調変換特性に置換した例を示すのが、図２７に示す階調変換ＬＵＴ８０２である。
【０１９６】
さらに詳述すると、いま前記ヒストグラム算出部４０５２の最大／最少輝度算出部４０５４（図１６参照）で求められる主被写体の輝度範囲（図１８参照）の、出力レベル下限輝度に相当する点３２６に対応する出力レベルをＶｍｉｎとし、出力レベル上限輝度に相当する点３２７に対応する出力レベルをＶｍａｘとする。このＶｍｉｎからＶｍａｘの範囲、つまり主被写体の輝度範囲に対応する部分については、階調変換度合いが比較的高い第３の階調変換特性にて階調変換させる。つまり、第１の階調変換特性は単調な線形特性ではなく、出力レベルが低い方から順に、傾きｈ１１を持った階調変換特性部分、傾きｈ１２を持った階調変換特性部分（第３の階調変換特性）及び傾きｈ１３を持った階調変換特性部分に区画されている。これら３つの階調特性の切り替わり点は、それぞれＶｍｉｎ（点３２６）に対応する切り替わり点Ｐ１１（このときの階調変換出力はＶｍｉｎＯ）、及びＶｍａｘ（点３２７）に対応する切り替わり点Ｐ１２（このときの階調変換出力はＶｍａｘＯ）とされている。
【０１９７】
図２７に示す例では、主被写体のコントラストを重視する観点から、前記傾きｈ１１〜ｈ１３及びｈ２の大小関係につき、
ｈ１２＞ｈ２＞ｈ１３＞ｈ１１（ｈ１３＝ｈ１１としても良い）
という条件に設定されている。もし対数特性部分の階調伸長をより優先する場合は、
ｈ２＞ｈ１２＞ｈ１３＞ｈ１１（ｈ１３＝ｈ１１としても良い）
と設定しても良く、傾きは適宜に設定することができる。
【０１９８】
上記のような階調変換ＬＵＴ８０２は、固定的なものとしても良いが、主被写体の輝度範囲の変動に連動して、常時書き換えるようにすることが好ましい。すなわち、主被写体の輝度範囲は、評価値検出部４０５にて検出されるＡＥ評価値に基づいて算出されるが、この場合、かかる主被写体輝度範囲の変動についての情報を、前記変曲点変化情報受信部４０９５が、光電変換特性の設定値情報と共に全体制御部５０から取り出し、これらの情報を階調変換情報書換え部４０９４に送信するよう構成する。そしてＬＵＴパターン記憶部４０９３には、前記第３の階調変換特性に相当するＬＵＴパターンを記憶させておく。
【０１９９】
そしてＡＥ制御等によって光電変換特性３２０´に変更が生じるような設定がなされた場合並びに主被写体の輝度範囲に変動があった場合、その変動に合わせて階調変換情報書換え部４０９４により前記切り替わり点Ｐが変化されると共に、第３の階調変換特性の領域を区画する切り替わり点Ｐ１１及びＰ１２が変化された新たな階調変換ＬＵＴに書換えられ、この書換え後の階調変換ＬＵＴが階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶される。而して階調変換演算部４０９１は、当該新たな階調変換ＬＵＴを参照して、３×３色補正部４０８から入力される画像信号に対して階調変換処理を施すものである。この実施形態のように変曲点３２１の変動並びに主被写体の輝度範囲に連動して最適な階調変換ＬＵＴに書き換えるよう構成することで、主被写体のコントラストを強調しつつ被写体輝度に応じた最適な階調変換処理が行えるようになる。
【０２００】
なお、上記では主被写体の輝度範囲を、最大／最少輝度算出部４０５４により求められる輝度範囲に基づいて設定する場合について説明したが、ヒストグラム算出部４０５２の平均輝度算出部４０５３で算出される主被写体の平均輝度をベースとし、該平均輝度を中心とする一定範囲を主被写体の輝度範囲として定め、当該輝度範囲部分に相当する出力レベル範囲を第３の階調変換特性にて階調変換処理を行うようにしても良い。
【０２０１】
このような階調変換部４０９の動作を、図２８に示すフローチャートに基づいて説明する。いま、撮像センサ３０による撮像動作で得られた画像信号が、特定の光電変換特性に対応する階調変換ＬＵＴに基づく階調変換処理がなされている状態を考える（ステップＳ４１）。この状態において、ＡＥ制御等が行われることにより光電変換特性の変動（変曲点の変化）が生じたか否かが確認され（ステップＳ４２）、特に光電変換特性の変動がない場合（ステップＳ４２でＮｏ）、階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶されている階調変換ＬＵＴは書き換えられることなく、そのままの階調変換ＬＵＴを用いた階調変換処理が階調変換演算部４０９１により継続される。
【０２０２】
これに対し、光電変換特性の変動があった場合（ステップＳ４２でＹｅｓ）、階調変換ＬＵＴが階調変換情報書換え部４０９４により書き換えられることになるのであるが、その前に、主被写体のコントラストを強調する設定が為されているか否かが確認される（ステップＳ４３）。そのような設定が為されていない場合（ステップＳ４３でＮｏ）、階調変換情報書換え部４０９４により第１の階調変換特性と第２の階調変換特性との切り替わり点が、変更後の変曲点に対応するように設定された新たな階調変換ＬＵＴが生成され、この新たな階調変換ＬＵＴが階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶される（ステップＳ４４）。そして撮影終了の指令がない限り（ステップＳ４６でＮｏ）、この新たな階調変換ＬＵＴにより階調変換処理が行われる（ステップＳ４１）。
【０２０３】
主被写体のコントラストを強調する設定が為されている場合（ステップＳ４３でＹｅｓ）、階調変換情報書換え部４０９４により第１の階調変換特性と第２の階調変換特性との切り替わり点と、主被写体の輝度範囲に対応する第３の階調変換特性の範囲とが、光電変換特性変更後の変曲点並びに変更後の主被写体の輝度範囲に対応するように設定された新たな階調変換ＬＵＴが生成され、この新たな階調変換ＬＵＴが階調変換ＬＵＴ記憶部４０９２に記憶される（ステップＳ４５）。そして撮影終了の指令がない限り（ステップＳ４６でＮｏ）、この新たな階調変換ＬＵＴにより階調変換処理が行われる（ステップＳ４１）ものである。
【０２０４】
以上のような階調変換処理を含む信号処理が為されたならば、その信号処理済みの画像信号は、画像メモリに一時的に記録されたり、或いはメモリカード４１２に記録されたりする。若しくは、ＬＣＤ表示部１０６にモニター画像として表示されたりする。このようにして、当該デジタルカメラ１による撮像動作は完了する。
【０２０５】
（撮像システムとしての実施形態）
以上、本実施形態をデジタルカメラ等の単独撮像装置で実現する場合について説明したが、続いて本実施形態をデジタルカメラ等とパーソナルコンピュータ等をリンクさせた撮像システムとして実現する場合の実施形態について説明する。なお、以下は撮像システムについて説明するが、当該撮像システムを動作させる動作プログラムとしてのとしての説明も兼ねるものとする。
【０２０６】
図２９は、本実施形態にかかる撮像システムＳの一例を示すブロック図である。この撮像システムは、上記の実施形態で説明した撮像装置としてのデジタルカメラ１と、該デジタルカメラ１から画像信号等を取得して画像情報の表示や記録を行うホスト（画像信号取得手段）９０と、デジタルカメラ１とホスト９０との間の情報伝送を行う情報伝送手段４２とから構成されている。
【０２０７】
デジタルカメラ１は、上記で説明した撮像センサ３０、信号処理部４０及び全体制御部５０等のほか、外部装置との通信端末部となるＩ／Ｏ（入力／出力）部４１４と、ストレージメディア１０７等の情報記録媒体が装着されるメディアポート４１５とを備えている。ホスト９０からの指令信号は、前記Ｉ／Ｏ部４１４を介して全体制御部５０へ伝達され、また信号処理部４０で各種の信号処理がなされた画像信号と、全体制御部５０の光電変換特性情報記憶部５１６（図４参照）に記憶されている撮像センサ３０の光電変換特性（変曲点）に関する情報とが、前記Ｉ／Ｏ部４１４を介してホスト９０へ伝送されるようになっている。また、前記画像信号及び光電変換特性（変曲点）情報は、メディアポート４１５に装着されるストレージメディア１０７に記録可能とされている。なお、信号処理部４０は、前述の階調変換部４０９を具備していても良いが、デジタルカメラ１を本撮像システムＳの構成アイテムとして動作する場合は、当該階調変換部４０９における階調変換処理を行わないようにする。
【０２０８】
ホスト９０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）やＰＤＡ（携帯情報端末）等からなり、画像信号取得部９０１、変曲点情報取得部９０２、階調変換部９０３、メモリ部９０４、操作部９１１、表示部９１２及びメディアポート９１３を備えている。
【０２０９】
画像信号取得部９０１は、デジタルカメラ１で撮影された画像信号を取得する。この画像信号取得部９０１が取得する画像信号は、例えば階調変換前の状態で画像メモリ４１１に記憶された画像信号を、全体制御部５０によりＪＰＥＧ（Joint Photographic Coding Experts Group）方式により圧縮された圧縮画像（以下、ＪＰＥＧ画像という）やＭＰＥＧMoving Picture Experts Group）方式により圧縮された圧縮画像（以下、ＭＰＥＧ画像という）等のフォーマットに変換したものや、或いは撮像センサ３０から得られる画像データをそのまま記録したＲＡＷフォーマット（この場合、前記信号処理部４０と同等の機能をホスト９０にも具備させる）のものである。
【０２１０】
変曲点情報取得部９０２は、撮像センサ３０の光電変換特性（変曲点）に関する情報、つまり全体制御部５０の光電変換特性情報記憶部５１６に記憶（設定）されている光電変換特性情報を取得する。この変曲点情報取得部９０２が取得する光電変換特性情報は、例えば下記の何れかである。
（１）線形特性領域と対数特性領域との変曲点に相当する出力レベルＶｔｈ
（２）光電変換特性として、予め定められた複数パターンを準備し、ＡＥ制御等に応じて適宜な光電変換特性を当てはめる方式を採用している場合は、その光電変換特性のモード番号
（３）光電変換特性は、例えば線形特性領域においてはｙ＝ａ（ｘ）＋ｂ、対数特性領域についてはｙ＝αｌｏｇ１０（ｘ）＋βの近似式で表すことができので、これら近似式における変数ａ、ｂ、α、β
（４）図１１に示したリセット電圧ΔＶＰＳの値、或いは露光時間や絞りの値等のデジタルカメラ１の内部情報
【０２１１】
階調変換部９０３は、前記画像信号取得部９０１が取得した画像信号に対して所定の階調変換処理を施す。この階調変換部９０３は、図５に基づいて説明した信号処理部４０における階調変換部４０９と同様な構成を採用できる。すなわち階調変換部９０３は、変曲点情報取得部９０２により取得された光電変換特性情報に基づいて所定の階調変換ＬＵＴを作成し、該階調変換ＬＵＴによりホスト９０が取得した画像信号に対して階調変換処理を施す。
【０２１２】
ここで変曲点情報取得部９０２が取得した光電変換特性情報が、上記（１）の出力レベルＶｔｈである場合は、該Ｖｔｈに基づき図２６に示したような第１の階調変換特性及び第２の階調変換特性を備える階調変換ＬＵＴが作成される。なお、主被写体の輝度範囲を考慮しコントラスト強調を行う場合は、図２７に示したような第３の階調変換特性をも含む階調変換ＬＵＴが作成される。また上記（２）の光電変換特性のモード番号の場合（この場合、同様のモード番号で管理された光電変換特性パターンをホスト９０に記憶させておく）は、当該モード番号に応じた光電変換特性に対応する階調変換ＬＵＴが作成される。上記（３）の近似式の場合は、線形特性領域の光電変換特性ｙ＝ａ（ｘ）＋ｂと、対数特性領域の光電変換特性ｙ＝αｌｏｇ１０（ｘ）＋βとの交点をＶｔｈとして、図２６に示したような階調変換ＬＵＴが作成される。さらに上記（４）のデジタルカメラ１の内部情報場合は、予め求めた上記近似式のα、ｂ、及び露光時間と絞り開口面積からａを求めると共に、ΔＶＰＳからβを求め、同様に交点をＶｔｈとする階調変換ＬＵＴが作成される。
【０２１３】
メモリ部９０４はＲＯＭやＲＡＭ等からなり、階調変換された画像信号を記憶する。操作部９１１は、操作キーやマウス等からなり、画像信号取得部９０１や変曲点情報取得部９０２に画像信号や変曲点情報を取得させるための指示を入力したり、メモリ部９０４への画像信号の書き込み、若しくは表示部９１２への画像表示をさせる指示を入力したりする部位である。また表示部９１２はＬＣＤディスプレイ等からなり、階調変換後（若しくは階調変換前）の画像信号に基づく画像を表示させる。メディアポート９１３は、ストレージメディア１０７等が装着され、ストレージメディア１０７に記録された画像信号を受け入れる端末部である。
【０２１４】
情報伝送手段４２は、デジタルカメラ１とホスト９０とを通信可能に接続する有線又は無線の通信媒体である。デジタルカメラ１とホスト９０とは、両者を直接接続する場合はＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェイスやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インターフェイス等を用い、また両者をネットワーク接続する場合はＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）や無線ＬＡＮ等を用いて通信可能に接続できる。従って情報伝送手段４２は、これらの通信を実現させるＵＳＢケーブルや光ファイバ等の信号伝送媒体及びそのインターフェイス、或いは無線機器等からなる。
【０２１５】
なお、デジタルカメラ１からホスト９０へ光電変換特性（変曲点）に関する情報を送信する手法としては、例えば静止画の画像信号を送信する場合は、該変曲点情報を画像ファイルのヘッダ部に付加して、画像信号と共に送信することができる。すなわち、通常はカメラの内部情報が記録される画像ファイルのヘッダ部分を活用し、そこに変曲点情報を書き込んで同時送信することができる。また、動画の画像信号を送信する場合は、例えばＭｏｔｉｏｎ−ＪＰＥＧ画像の場合は、当該ＪＰＥＧ画像をそのままデジタルカメラ１側から出力することとなるため、前記静止画の場合と同様に、各フレーム画像のヘッダ部分に変曲点情報を書き込んで動画出力させる方式を採用することができる。一方、ＭＰＥＧ画像の場合は、前記のようなヘッダ部分への書き込みができないことから、変曲点情報を画像信号ファイルとは別ルートでデジタルカメラ１からホスト９０へ送信させる方式を採用することができる。
【０２１６】
この他、直接接続やネットワーク接続によらず、ストレージメディア１０７等の情報記録媒体も、本発明における「情報伝送手段」として用いることができる。この場合、ストレージメディア１０７をデジタルカメラ１のメディアポート４１５に装着し、静止画像若しくは動画像の画像信号と変曲点情報とを、装着されたストレージメディア１０７に書き込むようにする。そして、該ストレージメディア１０７をデジタルカメラ１から取り外してホスト９０のメディアポート９１３に装着し、操作部９１１から読み込み指示を出すことにより、画像信号取得部９０１及び変曲点情報取得部９０２に、それぞれ画像信号及び変曲点情報を取得させるものである。
【０２１７】
以上説明したような本実施形態にかかる撮像システム（撮像システム動作プログラム）の動作につき、図３０〜図３５に示すフローチャートに基づいて説明する。これらフローチャートのうち、図３０〜図３２は、デジタルカメラ１とホスト９０とが直接接続又はネットワーク接続されている場合の動作フロー例であり、図３３〜図３５は、デジタルカメラ１とホスト９０との間の情報伝達がストレージメディア１０７で行われる場合の動作フロー例である。
【０２１８】
図３０は、デジタルカメラ１から静止画像を取得する場合の動作フローの一例である。ホスト９０の操作部９１１により画像データ取得の指示が出されると、デジタルカメラ１とホスト９０との間の通信回線が確保され（ステップＳ５１１）、デジタルカメラ１の全体制御部５０に対して所定の画像信号の出力指示が与えられる（ステップＳ５１２）。この出力指示を受けて全体制御部５０は、画像メモリ４１１（図２参照）に記憶されている静止画像の画像信号をファイル化すると共に当該画像ファイルのヘッダ部分に、前記静止画像が撮像された際の光電変換特性に関する情報（変曲点情報）を、光電変換特性情報記憶部５１６から読み出して書き込む。そして前記変曲点情報付きの画像ファイルは、Ｉ／Ｏ部４１４を介してホスト９０へ送信され、情報伝送手段４２を経由してホスト９０に取得される（ステップＳ５１３）。
【０２１９】
ホスト９０の画像信号取得部９０１では前記画像ファイルの画像信号が取り込まれ、一方変曲点情報取得部９０２では、前記画像ファイルのヘッダ部分に記録された変曲点情報が読み出される（ステップＳ５１４）。この変曲点情報に応じて、上述の手法により階調変換部９０３において、図２６に示したような第１の階調変換特性及び第２の階調変換特性を備える階調変換ＬＵＴ、若しくは図２７に示したような第３の階調変換特性をも含む階調変換ＬＵＴが作成される（ステップＳ５１５）。そして、階調変換部９０３が備える階調変換演算部により階調変換処理がなされ（ステップＳ５１６）、操作部９１１からの指示により、その諧調変換後の出力画像信号に基づく画像が表示部９１２にて表示されたり、或いはメモリ部９０４に記憶（保存）されたりする（ステップＳ５１７）。なお、前記画像表示又は保存にあたり、ホスト９０のユーザが任意に階調変換ＬＵＴを変更して、新たな階調変換出力を生成するように構成しても良い。
【０２２０】
その後、続いて送信されてくる静止画像（画像ファイル）について、変曲点に変更があるか否かが変曲点情報取得部９０２において確認され（ステップＳ５１８）、変更があった場合は（ステップＳ５１８でＹｅｓ）、前記ステップＳ５１５に戻り、変更後の変曲点に応じた階調変換ＬＵＴが作成され、当該新たな階調変換ＬＵＴに基づく階調変換処理が行われる。このような処理が、デジタルカメラ１とホスト９０との間の通信回線の切断（ステップＳ５１９）まで継続される。
【０２２１】
図３１は、動画像（Ｍｏｔｉｏｎ−ＪＰＥＧ画像）を取得する場合の動作フローの一例である。この場合、上記と同様にデジタルカメラ１とホスト９０との間の通信回線が確保されたら（ステップＳ５２１）、デジタルカメラ１の全体制御部５０に対して１フレームずつの画像信号の出力指示が与えられる（ステップＳ５２２）。この出力指示を受けて全体制御部５０は、各フレーム画像ファイルのヘッダ部分に、前記動画像が撮像された際の変曲点情報を、光電変換特性情報記憶部５１６から読み出して書き込む。そして前記変曲点情報付きのフレーム画像ファイルは、Ｉ／Ｏ部４１４を介してホスト９０へ送信され、情報伝送手段４２を経由してホスト９０に取得される（ステップＳ５２３）。
【０２２２】
ホスト９０の画像信号取得部９０１では前記画像ファイルの画像信号が取り込まれ、一方変曲点情報取得部９０２では、前記画像ファイルのヘッダ部分に記録された変曲点情報が読み出される（ステップＳ５２４）。この変曲点情報に応じて、同様に階調変換部９０３において、図２６に示したような第１の階調変換特性及び第２の階調変換特性を備える階調変換ＬＵＴ、若しくは図２７に示したような第３の階調変換特性をも含む階調変換ＬＵＴが作成される（ステップＳ５２５）。そして、階調変換部９０３によりフレーム画像の階調変換処理がなされ（ステップＳ５２６）、操作部９１１からの指示により、その諧調変換後の出力画像信号に基づく画像が表示部９１２にて表示されたり（ライブビュー表示の場合もある）、或いはメモリ部９０４に記憶（保存）されたりする（ステップＳ５２７）。
【０２２３】
その後、ストリームの終了（ホスト９０による画像信号取得動作の終了）指示があるかが確認され（ステップＳ５２８）、ストリーム終了指示がない場合は（ステップＳ５２８でＮｏ）、前記ステップＳ５２２に戻り、次のフレーム画像について同様な処理が行われる。この際、フレーム画像ファイルのヘッダ部に書き込まれている変曲点情報に変更があった場合は、前記ステップＳ５２５において、変更後の変曲点に応じた階調変換ＬＵＴが作成され、当該新たな階調変換ＬＵＴに基づく階調変換処理が行われる。このような処理が、デジタルカメラ１とホスト９０との間の通信回線の切断（ステップＳ５２９）まで継続される。
【０２２４】
図３２は、動画像（ＭＰＥＧ画像）を取得する場合の動作フローの一例である。この場合、上記と同様にデジタルカメラ１とホスト９０との間の通信回線が確保されたら（ステップＳ５３１）、先ずデジタルカメラ１の全体制御部５０に対して変曲点情報の出力指示が出され（ステップＳ５３２）、これを受けて全体制御部５０は光電変換情報記憶部５１６に記憶されている変曲点情報を読み出してホスト９０へ送信し、変曲点情報取得部９０２が当該変曲点情報を取得する（ステップＳ５３３）。なお変曲点情報は、フレーム画像のアドレス等に関連付けて記憶されている。かかる変曲点情報に応じて、予め階調変換部９０３において、図２６に示したような第１の階調変換特性及び第２の階調変換特性を備える階調変換ＬＵＴ、若しくは図２７に示したような第３の階調変換特性をも含む階調変換ＬＵＴが作成される（ステップＳ５３４）。
【０２２５】
このような準備が整ったら、デジタルカメラ１の全体制御部５０に対して１フレームずつの画像信号の出力指示が与えられ（ステップＳ５３５）、全体制御部５０によりフレーム画像ファイルは、Ｉ／Ｏ部４１４を介してホスト９０へ送信され、情報伝送手段４２を経由してホスト９０に取得される（ステップＳ５３６）。そして、予め作成されている前記階調変換ＬＵＴに基づいて、階調変換部９０３によりフレーム画像の階調変換処理がなされ（ステップＳ５３７）、操作部９１１からの指示により、その諧調変換後の出力画像信号に基づく画像が表示部９１２にて表示されたり（ライブビュー表示の場合もある）、或いはメモリ部９０４に記憶（保存）されたりする（ステップＳ５３８）。
【０２２６】
その後、ストリームの終了（ホスト９０による画像信号取得動作の終了）指示があるかが確認され（ステップＳ５３９）、ストリーム終了指示がない場合は（ステップＳ５３９でＮｏ）、前記ステップＳ５３５に戻り、次のフレーム画像について同様な処理が行われる。この際、変曲点情報に変更があった場合は、変更後の変曲点に応じた階調変換ＬＵＴが作成されるので、前記ステップＳ５３５〜ステップＳ５３８までの処理は、新たな階調変換ＬＵＴに基づく階調変換処理が行われることとなる。このような処理が、デジタルカメラ１とホスト９０との間の通信回線の切断（ステップＳ５４０）まで継続される。
【０２２７】
次に、デジタルカメラ１とホスト９０との間の情報伝達がストレージメディア１０７で行われる場合の動作フローについて、図３３〜図３５に基づいて説明する。図３３は、デジタルカメラ１により撮像された静止画像が記録されたストレージメディア１０７から、画像信号を取得する場合の動作フローの一例である。ストレージメディア１０７がホスト９０のメディアポート９１３に装着され、操作部９１１により画像データ取得の指示が出されると、ストレージメディア１０７に記憶されている静止画像の画像ファイルが取得される（ステップＳ６１１）。なお、この画像ファイルのヘッダ部分には、前記静止画像が撮像された際の光電変換特性に関する情報（変曲点情報）が書き込まれている。
【０２２８】
ホスト９０の画像信号取得部９０１では前記画像ファイルの画像信号が取り込まれ、一方変曲点情報取得部９０２では、前記画像ファイルのヘッダ部分に記録された変曲点情報が読み出される（ステップＳ６１２）。この変曲点情報に応じて、上述の手法により階調変換部９０３において、図２６に示したような第１の階調変換特性及び第２の階調変換特性を備える階調変換ＬＵＴ、若しくは図２７に示したような第３の階調変換特性をも含む階調変換ＬＵＴが作成される（ステップＳ６１３）。そして、階調変換部９０３が備える階調変換演算部により階調変換処理がなされ（ステップＳ６１４）、操作部９１１からの指示により、その諧調変換後の出力画像信号に基づく画像が表示部９１２にて表示されたり、或いはメモリ部９０４に記憶（保存）されたりする（ステップＳ６１５）。なお、前記画像表示又は保存にあたり、ホスト９０のユーザが任意に階調変換ＬＵＴを変更して、新たな階調変換出力を生成するように構成しても良い。
【０２２９】
その後、次に読み出す静止画像（画像ファイル）について、変曲点に変更があるか否かが変曲点情報取得部９０２において確認され（ステップＳ６１６）、変更があった場合は（ステップＳ６１６でＹｅｓ）、前記ステップＳ６１３に戻り、変更後の変曲点に応じた階調変換ＬＵＴが作成され、当該新たな階調変換ＬＵＴに基づく階調変換処理が行われる。このような処理が、例えばストレージメディア１０７に記録された画像ファイルの数だけ繰り返される。
【０２３０】
図３４は、動画像（Ｍｏｔｉｏｎ−ＪＰＥＧ画像）を取得する場合の動作フローの一例である。この場合、上記と同様にストレージメディア１０７に記憶されている動画像のフレーム画像ファイルが取得され（ステップＳ６２１）、画像信号取得部９０１では前記画像ファイルの画像信号が取り込まれ、一方変曲点情報取得部９０２では、前記画像ファイルのヘッダ部分に記録された変曲点情報が読み出される（ステップＳ６２２）。この変曲点情報に応じて、同様に階調変換部９０３において、図２６に示したような第１の階調変換特性及び第２の階調変換特性を備える階調変換ＬＵＴ、若しくは図２７に示したような第３の階調変換特性をも含む階調変換ＬＵＴが作成される（ステップＳ６２３）。そして、階調変換部９０３によりフレーム画像の階調変換処理がなされ（ステップＳ６２４）、操作部９１１からの指示により、その諧調変換後の出力画像信号に基づく画像が表示部９１２にて表示されたり、或いはメモリ部９０４に記憶（保存）されたりする（ステップＳ６２５）。
【０２３１】
その後、ストリームの終了（ストレージメディア１０７からの動画像信号取得動作の終了）指示があるかが確認され（ステップＳ６２６）、ストリーム終了指示がない場合は（ステップＳ６２６でＮｏ）、前記ステップＳ６２１に戻り、次のフレーム画像について同様な処理が行われる。この際、フレーム画像ファイルのヘッダ部に書き込まれている変曲点情報に変更があった場合は、前記ステップＳ６２３において、変更後の変曲点に応じた階調変換ＬＵＴが作成され、当該新たな階調変換ＬＵＴに基づく階調変換処理が行われる。このような処理が、ストリームの終了（ステップＳ６２６でＹｅｓ）まで継続される。
【０２３２】
図３５は、動画像（ＭＰＥＧ画像）を取得する場合の動作フローの一例である。この場合、ストレージメディア１０７がホスト９０のメディアポート９１３に装着されると、先ずストレージメディア１０７に記憶されている変曲点情報が読み出され、変曲点情報取得部９０２が当該変曲点情報を取得する（ステップＳ６３１）。なお変曲点情報は、フレーム画像のアドレス等に関連付けて記憶されている。かかる変曲点情報に応じて、予め階調変換部９０３において、図２６に示したような第１の階調変換特性及び第２の階調変換特性を備える階調変換ＬＵＴ、若しくは図２７に示したような第３の階調変換特性をも含む階調変換ＬＵＴが作成される（ステップＳ６３２）。
【０２３３】
このような準備が整ったら、ストレージメディア１０７から１フレームずつの画像信号が読み出され（ステップＳ６３３）、予め作成されている前記階調変換ＬＵＴに基づいて、階調変換部９０３によりフレーム画像の階調変換処理がなされる（ステップＳ６３４）。そして、操作部９１１からの指示により、その諧調変換後の出力画像信号に基づく画像が表示部９１２にて表示されたり、或いはメモリ部９０４に記憶（保存）されたりする（ステップＳ６３５）。
【０２３４】
その後、ストリームの終了（ストレージメディア１０７からの動画像信号取得動作の終了）指示があるかが確認され（ステップＳ６３６）、ストリーム終了指示がない場合は（ステップＳ６３６でＮｏ）、前記ステップＳ６３３に戻り、次のフレーム画像について同様な処理が行われる。この際、変曲点情報に変更があった場合は、変更後の変曲点に応じた階調変換ＬＵＴが作成されるので、前記ステップＳ６３３〜ステップＳ６３５までの処理は、新たな階調変換ＬＵＴに基づく階調変換処理が行われることとなる。このような処理が、ストリームの終了（ステップＳ６３６でＹｅｓ）まで継続されるものである。
【０２３５】
以上、本実施形態にかかる撮像システムＳの動作について説明したが、そのような動作を可能とする撮像システム動作プログラムを作成してＣＤ−ＲＯＭ等に記録し、例えば上述のホスト９０として用いられるパーソナルコンピュータ等に前記ＣＤ−ＲＯＭ等から当該プログラムをダウンロードさせることで、上記撮像システムＳの動作を可能とする構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本実施形態にかかる撮像装置が好適に適用されるデジタルカメラの外観を示す図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図をそれぞれ示す。
【図２】上記デジタルカメラの撮像処理ブロック図である。
【図３】上記デジタルカメラに用いられる撮像センサのカラーフィルタ構造の一例を示す模式図である。
【図４】上記デジタルカメラが備える全体制御部の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図５】本実施形態の要部である階調変換部の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図６】前記諧調変換部で用いられる階調変換ＬＵＴの一例を示すグラフ図である。
【図７】露出制御に関する用語の定義を説明するための表形式の図である。
【図８】上記デジタルカメラの全体的な動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】撮像センサの一例である、二次元のＭＯＳ型固体撮像装置の概略構成図である。
【図１０】図９に示す各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎの構成例を示す回路図である。
【図１１】撮像センサの撮像動作に関するタイミングチャートの一例である。
【図１２】撮像センサの光電変換特性を示すグラフ図である。
【図１３】上記光電変換特性の変化動作を説明するためのグラフ図である。
【図１４】撮像センサが実際に撮像した静止画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。
【図１５】撮像センサが継続的に撮像した動画像から、被写体のＡＥ評価値等を検出する場合の動作例を示すフローチャートである。
【図１６】評価値検出部の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１７】撮像センサによる分割測光に際しての撮像領域（測光範囲）の分割の状態を示す模式図である。
【図１８】上記分割測光による輝度ヒストグラムの一例を示すグラフ図であって、（ａ）は主被写体全体輝度ヒストグラムを、（ｂ）は周辺被写体全体ヒストグラムをそれぞれ示している。
【図１９】撮像センサの出力飽和時における全領域ヒストグラムの一例を示すグラフ図である。
【図２０】ＡＥ制御を行う場合において、撮像センサの光電変換特性が変化する様子を示すグラフ図であり、（ａ）は、露光量制御を行う場合の変化を示し、（ｂ）は、ダイナミックレンジ制御を行う場合の変化を示す図である。
【図２１】露光量制御パラメータ算出に際しての線形変換プロセスを説明するためのグラフ図である。
【図２２】露光量制御パラメータ算出のフローの一例を示すフローチャートである。
【図２３】露光量制御パラメータ算出に際してのプロセスを説明するためのグラフ図である。
【図２４】ダイナミックレンジ制御パラメータ算出に際しての、光電変換特性における変曲点の位置の算出方法について説明するグラフ図であり、（ａ）は、輝度Ｌｍａｘに対して所定のセンサ出力となるように光電変換特性を変化させた場合の図であり、（ｂ）は、光電変換特性をモデル化した場合の図である。
【図２５】ダイナミックレンジ制御パラメータ算出に際してのプロセスを説明するためのグラフ図である。
【図２６】撮像センサの出力（光電変換特性）と、階調変換部における階調変換特性とを関連づけて表したグラフ図である。
【図２７】撮像センサの出力（光電変換特性）と、階調変換部における階調変換特性とを関連づけて表したグラフ図である。
【図２８】階調変換部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２９】本実施形態にかかる撮像システムの一例を示すブロック図である。
【図３０】上記撮像システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３１】上記撮像システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３２】上記撮像システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３３】上記撮像システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３４】上記撮像システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３５】上記撮像システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２３７】
１        デジタルカメラ（撮像装置）
１００    操作部
１０７    ストレージメディア（情報記録媒体）
２０      鏡胴
３０      撮像センサ
３１      タイミング生成回路
４０      信号処理部
４０５    評価値検出部
４０９    階調変換部（階調変換手段）
４０９２  階調変換ＬＵＴ記憶部（階調変換情報記憶手段）
４０９４  階調変換情報書換え部（階調変換情報書換え手段）
４２      情報伝送手段
５０      全体制御部（変曲点制御手段／露出制御手段）
５１１    露光量制御パラメータ算出部（露光量制御手段）
５１２    ダイナミックレンジ制御パラメータ算出部（ダイナミックレンジ制御手段）
５１６    光電変換特性情報記憶部
６０      駆動部
９０      ホスト（画像信号取得手段）
９０１    画像信号取得部
９０２    変曲点情報取得部
９０３    階調変換部
Ｓ        撮像システム
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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