(57)【要約】【課題】  複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いる撮像装置において、撮像画面中のユーザが選択したエリアを、異なる光電変換特性のうちのどの特性で撮像するかをユーザが指定することで、ユーザが画像の仕上がり具合をイメージして自らの意図を反映させた撮像を行うことのできる撮像装置を提供すること。【解決手段】  ユーザの選択に合わせて、複数の異なる光電変換特性の接続点を設定することで、撮像画面中のユーザが選択したエリアを、ユーザが指定した光電変換特性で撮像することのできる撮像装置が提供できる。【選択図】        図３
2007028167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像画面内を測光して測光信号を出力する測光手段とを備えた撮像装置において、
ユーザが前記撮像画面内の所望のエリアを選択するために用いられ、当該選択が行われた場合にエリア選択信号を出力するエリア選択手段と、
前記エリア選択手段を用いて選択されたエリアを、ユーザが前記複数の異なる光電変換特性のどの特性で撮像するかを指定するために用いられ、当該指定が行われた場合に指定信号を出力する光電変換特性指定手段と、
前記測光信号と、前記エリア選択信号と、前記指定信号とを基に、前記撮像素子の制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、
前記制御パラメータに基づいて前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記測光信号に基づいてシャッタ速度と絞り値を演算する露出演算手段と、
前記シャッタ速度と絞り値に基づいて露出を制御する露出制御手段とを有し、
前記露出演算手段により演算されたシャッタ速度と絞り値を変更することなく、前記エリア選択手段を用いて選択されたエリアを、前記光電変換特性指定手段を用いて前記複数の異なる光電変換特性の内の所望の特性に指定可能であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像素子は、前記複数の異なる光電変換特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の異なる光電変換特性の内、低輝度部の光電変換特性は、高輝度部の光電変換特性よりも高い階調性を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の異なる光電変換特性の内、低輝度部の光電変換特性は線形特性であり、高輝度部の光電変換特性は対数特性であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子はマトリクス上に２次元配列された画素を有し、前記画素は、光電変換部、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタを有し、前記リセットトランジスタのゲートの電位を制御することにより前記線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子はマトリクス上に２次元配列された画素を有し、前記画素は、光電変換部、転送ゲート、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタを有し、前記転送ゲートの電位を制御することにより前記線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子はマトリクス上に２次元配列された画素を有し、前記画素は、光電変換部、転送ゲート、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタを有し、前記リセットトランジスタのゲートの電位を制御することにより前記線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用い、撮像画面中のユーザが指定したエリアを、異なる光電変換特性の内のどの特性で撮像するかを、ユーザが選択可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等の撮像装置において、撮像の主たる対象である主被写体を、撮像された画像上に、ユーザの意図する露出と階調性で再現するための方法が、多数提案されてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１によれば、画面内に有効測光枠を設定してその大きさを可変にすることで、ユーザが有効測光枠の範囲を指定することができるようにし、有効測光枠外の測光出力に重み付けしてから有効測光枠内の測光出力と加算することで、被写体の大きさに対応した良好な自動露出制御を行う方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２によれば、大きさの異なる２つの光電変換部を有する画素を有する固体撮像素子を用いて撮像を行い、得られた高感度画像データと低感度画像データを重み付けをして加算、抑圧処理することで広ダイナミックレンジ合成画像を得る方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２７６３６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１９２８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、特許文献１の方法では、ユーザが選択したエリア全体が適正露出となるように動作するので、選択したエリア全体の平均輝度に対して適性露出となっていた。ところが実際には選択したエリア内には主被写体とそうでない部分が混在する場合が多く、例えば主被写体と主被写体よりも明るい輝度のエリアをユーザが選択した場合、特許文献１の方法では両者の平均輝度に対して適性露出となるように撮像する為、結果として主被写体に対しては露出不足となってしまう、という不具合がある。
【０００６】
また、特許文献２の方法では、得られた高感度画像データと低感度画像データを重み付けをして加算、抑圧処理することで画像を合成するので、ユーザはどの輝度範囲が高階調な光電変換特性となるか把握できず、出来上がった画像で所望する階調特性が確保されているかを確認しなければならないし、また、得られた高感度画像データと低感度画像データをユーザが後加工する煩わしさがある。また撮像装置としては、画像合成に必要な大容量のメモリを有する必要があり、装置のコストアップにつながる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いる撮像装置において、撮像画面中のユーザが選択したエリアを、異なる光電変換特性のうちのどの特性で撮像するかをユーザが指定することで、ユーザが画像の仕上がり具合をイメージして自らの意図を反映させた撮像を行うことのできる撮像装置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】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【０００９】
（請求項１）
複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像画面内を測光して測光信号を出力する測光手段とを備えた撮像装置において、
ユーザが前記撮像画面内の所望のエリアを選択するために用いられ、当該選択が行われた場合にエリア選択信号を出力するエリア選択手段と、
前記エリア選択手段を用いて選択されたエリアを、ユーザが前記複数の異なる光電変換特性のどの特性で撮像するかを指定するために用いられ、当該指定が行われた場合に指定信号を出力する光電変換特性指定手段と、
前記測光信号と、前記エリア選択信号と、前記指定信号とを基に、前記撮像素子の制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、
前記制御パラメータに基づいて前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【００１０】
（請求項２）
前記測光信号に基づいてシャッタ速度と絞り値を演算する露出演算手段と、
前記シャッタ速度と絞り値に基づいて露出を制御する露出制御手段とを有し、
前記露出演算手段により演算されたシャッタ速度と絞り値を変更することなく、前記エリア選択手段を用いて選択されたエリアを、前記光電変換特性指定手段を用いて前記複数の異なる光電変換特性の内の所望の特性に指定可能であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【００１１】
（請求項３）
前記撮像素子は、前記複数の異なる光電変換特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【００１２】
（請求項４）
前記複数の異なる光電変換特性の内、低輝度部の光電変換特性は、高輝度部の光電変換特性よりも高い階調性を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
【００１３】
（請求項５）
前記複数の異なる光電変換特性の内、低輝度部の光電変換特性は線形特性であり、高輝度部の光電変換特性は対数特性であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
【００１４】
（請求項６）
前記撮像素子はマトリクス上に２次元配列された画素を有し、前記画素は、光電変換部、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタを有し、前記リセットトランジスタのゲートの電位を制御することにより前記線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【００１５】
（請求項７）
前記撮像素子はマトリクス上に２次元配列された画素を有し、前記画素は、光電変換部、転送ゲート、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタを有し、前記転送ゲートの電位を制御することにより前記線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【００１６】
（請求項８）
前記撮像素子はマトリクス上に２次元配列された画素を有し、前記画素は、光電変換部、転送ゲート、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタを有し、前記リセットトランジスタのゲートの電位を制御することにより前記線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、ユーザが撮像画面内の所望のエリアを選択し、そのエリアの光電変換特性を指定することで、ユーザが画像の仕上がり具合をイメージして撮像を行うことのできる撮像装置を提供することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、通常の露出演算から算出されるシャッタ速度と絞り値を変更することなく、画面内のエリアの光電変換特性を所望の特性に指定できるので、ユーザが従来の経験に基づく画像の仕上がり具合をイメージして撮像を行うことのできる撮像装置を提供することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、異なる光電変換特性の接続点を任意に設定可能な撮像素子を用いることで、画面内のエリアの光電変換特性を所望の特性に指定できるので、ユーザの意図に合った画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、低輝度側の光電変換特性が高輝度側の光電変換特性よりも高階調である撮像素子を用いて画面内のエリアの光電変換特性を所望の特性に指定することで、低輝度側の階調性を高くし、かつダイナミックレンジを広くとることができ、ユーザの意図に合った画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、低輝度側が線形特性、高輝度側が対数特性の撮像素子を用いて画面内の所望のエリアの光電変換特性を指定することで、低輝度側の階調性を高くし、かつダイナミックレンジを広くとることができ、ユーザの意図に合った画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。
【００２２】
請求項６乃至８に記載の発明によれば、画素のリセットトランジスタあるいは転送ゲートの電位を制御することによって線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能となした撮像素子を用いて、画面内の所望のエリアの光電変換特性を指定することで、低輝度側の階調性を高くし、かつダイナミックレンジを広くとることができ、ユーザの意図に合った画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラ１の外観模式図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は背面図である。
【００２５】
図１（ａ）で、ボディ１０の正面には、交換レンズ２０が取り付けれられている。ボディ１０の上面には、撮像のための操作部材であるレリーズボタン１０１が設置されており、ボディ１０の内部でレリーズボタン１０１の下部には、レリーズボタン１０１の押し込みの１段目で動作するＡＦスイッチ１０１ａと、レリーズボタンの押し込みの２段目で動作するレリーズスイッチ１０１ｂを構成する２段スイッチが配置されている。また、ボディ１０の上部には、フラッシュ１０２が内蔵され、デジタルカメラ１の動作モードを設定するモード設定ダイアル１１２が配置されている。
【００２６】
図１（ｂ）で、ボディ１０の背面には、デジタルカメラ１の電源をオン／オフするための電源スイッチ１１１、デジタルカメラ１の各種設定条件を変更するための変更ダイアル１１３、上下左右と中央の５つのスイッチから成り、デジタルカメラ１の各動作モードでの各種設定を行うためのジョグダイアル１１５、ファインダ接眼レンズ１２１ａ、記録された画像や各種情報等を表示するための画像表示手段１３１が配置されている。
【００２７】
図２は、図１に示したデジタルカメラ１の回路の一例を示すブロック図である。図中、図１と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００２８】
デジタルカメラ１の制御を行うカメラ制御手段１５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）１５１、ワークメモリ１５２、記憶手段１５３等から構成され、記憶手段１５３に記憶されているプログラムをワークメモリ１５２に読み出し、当該プログラムに従ってデジタルカメラ１の各部を集中制御する。
【００２９】
また、カメラ制御手段１５０は、電源スイッチ１１１、モード設定ダイアル１１２、変更ダイアル１１３、ジョグダイアル１１５、ＡＦスイッチ１０１ａ、レリーズスイッチ１０１ｂ等からの入力を受信し、光学ファインダ１２１上の測光モジュール１２２と交信することで測光動作を制御し、ＡＦモジュール１４４と交信することでＡＦ動作を制御し、ミラー駆動手段１４３を介してレフレックスミラー１４１及びサブミラー１４２を駆動し、シャッタ駆動手段１４６を介してメカニカルシャッタ１４５を制御し、フラッシュ１０２を制御する。すなわち、カメラ制御手段１５０は、本発明における露出演算手段、露出制御手段および制御パラメータ算出手段として機能する。また、測光モジュール１２２及びカメラ制御手段１５０は、本発明における測光手段として機能する。
【００３０】
さらに、カメラ制御手段１５０は、ボディ１０と交換レンズ２０の間の交信手段として機能する、マウント（ボディ側）１７１上に設けられたＢＬ交信手段（ボディ側）１７２と、マウント（レンズ側）２７１上に設けられたＢＬ交信手段（レンズ側）２７２を介して、交換レンズ２０のレンズインターフェース２５１経由で、レンズ２１１のフォーカスとズームを制御するレンズ制御手段２４１、絞り２２１の制御を行う絞り制御手段２２２、交換レンズ２０の固有情報を格納しているレンズ情報記憶手段２３１と交信を行うことで、交換レンズ２０全体を制御する。
【００３１】
交換レンズ２０のレンズ２１１によって結像される画像は、撮像素子１６２で光電変換された後、アンプ１６３で増幅され、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換手段１６４でデジタルデータに変換され、画像処理手段１６５で既定の画像処理を施したデジタル画像データに変換され、一旦画像メモリ１８１に記録された後、最終的にはメモリカード１８２に記録される。これらの動作は、カメラ制御手段１５０の制御下で、撮像制御手段１６１によって制御される。撮像制御手段１６１、アンプ１６３、Ａ／Ｄ変換手段１６４および画像処理手段１６５は、撮像回路１６０を構成する。
【００３２】
また、カメラ制御手段１５０は、撮像された画像データや各種情報を画像表示手段１３１に表示し、インファインダ表示手段１３２に各種情報を表示する。すなわち、カメラ制御手段１５０、画像表示手段１３１、インファインダ表示手段１３２およびジョグダイアル１１５は、本発明におけるエリア選択手段および光電変換特性指定手段として機能する。
【００３３】
次に、本発明における撮像素子１６２の一例を、図３乃至図５を用いて説明する。
【００３４】
図３は、撮像素子１６２を構成する各構成要素の配置の一例を示す模式図である。
【００３５】
撮像素子１６２は、撮像面１６２ａ上に、水平と垂直に配列された複数の画素１６２ｂと、垂直走査回路１６２ｃ、サンプルホールド回路１６２ｄ、出力回路１６２ｅ、出力アンプ１６２ｇ、水平走査回路１６２ｆ、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６２ｈ等の構成要素を備え、画素１６２ｂの各水平行毎の並びと垂直走査回路１６２ｃとは行選択線１６２ｉで結ばれ、画素１６２ｂの各垂直列毎の並びとサンプルホールド回路１６２ｄとは垂直信号線１６２ｊで結ばれている。
【００３６】
撮像素子１６２の撮像動作は、撮像制御手段１６１からの制御に従って、タイミングジェネレータ１６２ｈによって制御され、撮像素子１６２の出力である画像データ１６２ｋは、アンプ１６３に入力される。
【００３７】
図４は、撮像素子１６２を構成する画素１６２ｂの回路の第一の例を示す回路図である。
【００３８】
画素１６２ｂは、埋め込み型フォトダイオードＰＤ（以下、ＰＤ部という）、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ：以下、トランジスタという）Ｑ１乃至Ｑ４から構成されている。トランジスタＱ１のドレインとＱ２のソースの接続部は、フローティングディフュージョンＦＤ（以下、ＦＤ部という）で構成されている。φＲＳＢ、φＲＳＴ、φＴＸ、φＶは、各トランジスタに対する信号（電位）を示し、ＶＤＤは電源、ＧＮＤは接地を示している。
【００３９】
ＰＤ部は光電変換部であり、被写体からの入射光量に応じた光電流ＩＰＤを発生する。ＰＤ部は、光電変換された光電流ＩＰＤを直接取り出せないため、光電流ＩＰＤがＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに電荷ＱＰＤとして蓄積され、蓄積された信号電荷ＱＰＤが転送ゲートと呼ばれるトランジスタＱ１（以後、転送ゲートＱ１と記す）によってＦＤ部に完全転送されることで出力される。転送された信号電荷ＱＰＤは、ＦＤ部の寄生容量ＣＦＤに蓄積される。
【００４０】
トランジスタＱ２はリセットトランジスタと呼ばれ（以後、リセットトランジスタＱ２と記す）、オンすることによってＦＤ部を既定の電位（φＲＳＢ）にリセットする。このリセット動作の際に、リセットノイズと呼ばれる、リセット動作を行う度毎にＦＤ部の電位がφＲＳＢに対してばらつくノイズが発生することがある。
【００４１】
トランジスタＱ３は、ソースフォロワ増幅回路を構成するものであり、ＦＤ部の電位ＶＦＤに対する電流増幅を行うことで、出力インピーダンスを下げる働きをする。
【００４２】
トランジスタＱ４は、信号読み出し用のトランジスタであり、ゲートは、上述した行選択線１６２ｉに接続されており、垂直走査回路１６２ｃによって印加される信号φＶに応じてオン、オフされるスイッチとして動作する。トランジスタＱ４のソースは、垂直信号線１６２ｊに接続されており、トランジスタＱ４がオンされると、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴとして、垂直信号線１６２ｊへ導出される。
【００４３】
図５は、図４に示した画素１６２ｂの駆動方式とその特性を示す図であり、図５（ａ）は、転送ゲートＱ１の電位を制御する形式の駆動方法を示すタイミングチャート、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す駆動方法で駆動した場合の光電変換特性を示す模式図、図５（ｃ）は、リセットトランジスタＱ２の電位を制御する形式の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００４４】
図５（ａ）は、いわゆるグローバルシャッタ方式と呼ばれる駆動方式で、メカニカルシャッタ１４５は撮像動作中は開放されている。タイミングＴ１１で、リセットトランジスタＱ２のゲート電位φＲＳＴとドレイン電位φＲＳＢ、および転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸが高電位（Ｈ）にされることで、ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに残っている電荷ＱＰＤがＦＤ部に完全転送されてリセットされ、ＦＤ部もφＲＳＢの電位にリセットされる。
【００４５】
タイミングＴ１２（撮像のタイミング）で、φＴＸが中電位（Ｍ）にされることで、被写体からの光がＰＤ部で光電変換されて光電流ＩＰＤとなり、光電流ＩＰＤが少ない場合は線形特性、多い場合は対数特性に変換されて（以後、線形／対数特性と呼ぶ）ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積される。線形特性と対数特性の接続点は、φＴＸの中電位（Ｍ）のレベル設定によって任意に変更できる。また、タイミングＴ１２の間はφＲＳＴとφＲＳＢは常時高電位となっており（リセットトランジスタＱ２が常にオン状態）、対数特性時に転送ゲートＱ１を流れる電流を供給する。
【００４６】
タイミングＴ１３の最初にφＲＳＴが低電位にされるとともにφＴＸが高電位（Ｈ）にされることでＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積された電荷がＦＤ部に完全転送され（ＶＦＤ）、タイミングＴ１４の最初でメカニカルシャッタ１４５が閉じられてφＶが高電位にされることで、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ（この場合は撮像信号ＳＩＧＮＡＬ）として、垂直信号線１６２ｊへ導出されて、サンプルホールド回路１６２ｄに保持される。
【００４７】
タイミングＴ１５でφＲＳＴとφＲＳＢが高電位にされて、ＦＤ部がφＲＳＢの電位にリセットされる。本例では、この時にφＴＸも高電位にされてＰＤ部も同時にリセットされるようにしているが、これは必須ではない。タイミングＴ１６でφＶが高電位にされることで、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ（この場合はノイズ信号ＮＯＩＳＥ）として、垂直信号線１６２ｊへ導出されて、サンプルホールド回路１６２ｄに保持される。
【００４８】
サンプルホールド回路１６２ｄでは、例えば保持されている撮像信号ＳＩＧＮＡＬとノイズ信号ＮＯＩＳＥの差分をアナログ的にとることでノイズ除去が可能である（いわゆるＣＤＳ法：相関二重サンプリング法である）。もちろん、ノイズ除去は後段のＡ／Ｄ変換手段でデジタルデータに変換した撮像信号ＳＩＧＮＡＬとノイズ信号ＮＯＩＳＥとの差分をデジタル的にとってもよい。
【００４９】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す駆動方法で駆動した場合の光電変換特性であり、横軸に被写体の輝度Ｂを、縦軸に画素出力ＶＯＵＴを共に線形軸でとってある。
【００５０】
上述したように転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸを中電位（Ｍ）に制御した場合、被写体輝度Ｂが低い場合には画素出力は線形特性５０１を示し、被写体輝度Ｂが高い場合には中電位Ｍの設定次第で対数特性を示す。例えばφＴＸの電位Ｍ＝Ｍ３とした場合には、線形特性５０１と対数特性５２３の接続点５１３は画素出力ＶＯＵＴ＝Ｖｔｈ３の点となる。同様にＭ＝Ｍ２とした場合は接続点５１２はＶＯＵＴ＝Ｖｔｈ２となり、図５（ｂ）に示した例では、Ｍ＝Ｍ１とした場合は、接続点５１１はＶＯＵＴ＝Ｖｔｈ１＝Ｖｍａｘ（画素出力の最大値＝飽和値）となる。
【００５１】
従って、Ｍ＝Ｍ１とした場合は、被写体輝度Ｂ１までは線形特性５０１を示し、被写体輝度がＢ１を超えると画素出力ＶＯＵＴ＝Ｖｍａｘの飽和信号５２４を示すことになる。つまり、この場合のダイナミックレンジは、暗黒から被写体輝度Ｂ１までのＤ１ということになる。同様に、Ｍ＝Ｍ２とした場合は、被写体輝度Ｂ２１までは線形特性５０１を示し、被写体輝度Ｂ２１からＢ２までは対数特性５２２を示し、被写体輝度Ｂ２以上は飽和信号５２４を示すことになり、ダイナミックレンジは被写体輝度Ｂ２までのＤ２となる。Ｍ＝Ｍ３の場合は、被写体輝度Ｂ３１までは線形特性５０１を示し、被写体輝度Ｂ３１以上では対数特性５２２を示すことになり、ダイナミックレンジは、図５（ｂ）に示した範囲には上限のないＤ３となる。
【００５２】
このように、転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸの中電位（Ｍ）を制御することで、階調性が豊かな線形特性とダイナミックレンジの広い対数特性の接続点を自由に設定することができるため、被写体の状況や作画意図を自由に反映させることが可能となり、さらに、画素出力ＶＯＵＴの飽和値Ｖｍａｘを利用することで、画像の中の任意の部分を白飛びさせることも可能となる。
【００５３】
図５（ｃ）も、図５（ａ）と同じく、いわゆるグローバルシャッタ方式と呼ばれる駆動方式で、メカニカルシャッタ１４５は撮像動作中は開放されている。図５（ａ）との違いは、光電変換特性の接続点の設定を、転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸの制御ではなく、リセットトランジスタＱ２のゲート電位φＲＳＴを制御することで行う点である。
【００５４】
タイミングＴ２１で、リセットトランジスタＱ２のゲート電位φＲＳＴとドレイン電位φＲＳＢ、および転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸが高電位（Ｈ）にされることで、ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに残っている電荷ＱＰＤがＦＤ部に完全転送されてリセットされ、ＦＤ部もφＲＳＢの電位にリセットされる。
【００５５】
タイミングＴ２２（撮像のタイミング）の最初でφＴＸが高電位にされることで、ＰＤ部の光電流ＩＰＤによる電荷がＦＤ部に完全転送される状態となり、同時にφＲＳＴが中電位（Ｍ）にされることで、光電流ＩＰＤが少ない場合は線形特性、多い場合は対数特性に変換されてＦＤ部に蓄積される。線形特性と対数特性の接続点は、φＲＳＴの中電位（Ｍ）のレベル設定によって任意に変更できる。タイミングＴ２２の最後でφＴＸとφＲＳＴが低電位（Ｌ）にされることで撮像が終了され、メカニカルシャッタ１４５が閉じられる。
【００５６】
タイミングＴ２２の最後の時点で、ＦＤ部には撮像による電荷が蓄積されているので、タイミングＴ２３でφＶが高電位にされることで、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ（この場合は撮像信号ＳＩＧＮＡＬ）として、垂直信号線１６２ｊへ導出されて、サンプルホールド回路１６２ｄに保持される。
【００５７】
タイミングＴ２４以降については、図５（ａ）と同じであるので、説明は省略する。また、図５（ｃ）に示す駆動方法で駆動した場合の光電変換特性についても、図５（ｂ）と同じである。
【００５８】
以上に述べたように、転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸあるいはリセットトランジスタＱ２のゲート電位φＲＳＴを制御することで、階調性が豊かな線形特性とダイナミックレンジの広い対数特性の接続点を自由に設定することができる。
【００５９】
次に、本発明におけるエリア選択方法の一例を、図６と図７を用いて説明する。
【００６０】
図６は、被写体と選択エリアの一例を示す模式図である。図６（ａ）は被写体の一例で、画面６０１の右に主被写体である人物６０２がおり、左に家６０３が、左上部に雲６０４がある。図６（ｂ）はエリアの一例を示す模式図で、本例では、測光手段として機能する測光モジュール１２２の測光素子１２２ａの測光エリアをそのまま示している。測光エリアは、六角形の部分測光エリアＡ１からＡ１３と、部分測光エリアを除く全体の測光エリアＡ０の１４の測光エリアからなる。本例では、これがそのまま光電変換特性を指定する選択エリアとなる。もちろん、光電変換特性を指定する選択エリアは測光素子１２２ａの測光エリアに限るわけではなく、複数の測光エリアを結合したものであってもよいし、測光手段として撮像素子１６２を用いる場合には、極論すれば、画素ひとつひとつを選択エリアとしてもよいし、ユーザが任意に設定できるようになしてもよい。
【００６１】
図６（ｃ）は、図６（ａ）の画面に図６（ｂ）を重ねて表示したものである。エリアＡ４、Ａ８、Ａ９、Ａ１３が人物６０２と重なっており、エリアＡ１、Ａ２、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ１０、Ａ１１が家６０３と重なっている。雲６０４は、エリアＡ０の一部と重なっている。後述するように、選択エリアの光電変換特性を指定する場合には、選択エリアが、ファインダ１２２あるいは画像表示手段１３１上に図６（ｃ）のように表示される。
【００６２】
図７は、各選択エリアの光電変換特性の指定方法を示す模式図で、図７（ａ）は各エリアの光電変換特性を指定したときの図、図７（ｂ）はその時の輝度分布を示す図である。
【００６３】
図７（ａ）で、主被写体である人物６０２に重なっているエリアＡ４、Ａ８、Ａ９、Ａ１３を線形特性エリア７０１に指定し、家６０３と重なっているエリアの内、壁と重なっているＡ１、Ａ２、Ａ５、Ａ７を対数特性エリア７０２に指定したとする。この時、図７（ｂ）で、図５（ｂ）のＭ＝Ｍ２のような設定にすることで、線形特性５０１と対数特性５２２の接続点を画素出力ＶＯＵＴのＶｔｈ２の点とすると、線形特性に指定されたエリア７０１および対数特性に指定されたエリア７０２の各輝度は、各々、図７（ｂ）の７０１ａと７０２ａの各範囲に分布していることになる。また、雲６０４の輝度は、図７（ｂ）の７０３ａとなり、画素出力ＶＯＵＴの飽和値Ｖｍａｘを超えるため白飛びすることが分かる。
【００６４】
このように、撮像画面内のエリアを選択し、その光電変換特性を指定することで、ユーザが画像の仕上がり具合をイメージして、その意図を反映して撮像を行うことが可能となる。
【００６５】
なお、ここでは低輝度側が線形特性、高輝度側が対数特性の撮像素子を用いた例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、複数の異なる光電変換特性、例えば、図７（ｃ）に模式図を示す、低輝度側が被写体輝度に対する画素出力の傾きの大きな線形特性７１１を備え、高輝度側が被写体輝度に対する画素出力の傾きの小さな線形特性７１２を備えるような撮像素子、あるいは図７（ｄ）に模式図を示す、低輝度側が線形特性７２１を備え、高輝度側が既知の非線形特性７２２を備えるような撮像素子等においても成り立つものである。
【００６６】
続いて、本発明におけるエリア選択方法の動作の流れの一例について、図８乃至図１５を用いて説明する。図８乃至図１４は、エリア選択の動作の流れの一例を示すフローチャートであり、図８がメインルーチン、図９乃至図１４がサブルーチン、図１５は図１１における接続点演算を説明するための模式図である。
【００６７】
図８で、最初に、ステップＳ１０１でデジタルカメラ１の動作モードが確認される。ここでは、例えばモード設定ダイアル１１２を用いてカメラモードに設定されているとして（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、カメラモードで起動される。カメラモード以外の動作モード（例えば、再生モード）に設定されている場合は（ステップＳ１０１；ＮＯ）、それぞれのモードでの制御に進む。説明は省略する。
【００６８】
ステップＳ１１１で、各エリアの光電変換特性を指定する「光電変換特性指定モード」に設定されているか否かが確認される。ここでは、例えばジョグダイアル１１５を用いて光電変換特性指定モードに設定されているとして（ステップＳ１１１；ＹＥＳ）、ステップＳ１２１に進む。光電変換特性指定モードに設定されていない場合、つまり通常の撮像モードに設定されている場合は、通常撮像の制御に進む。説明は省略する。
【００６９】
ステップＳ１２１で、各エリアの光電変換特性をファインダ１２１を覗いて指定するか否かが確認される。ファインダ１２１内で指定する場合は（ステップＳ１２１；ＹＥＳ）、ステップＳ１３１で、ファインダ内の焦点板１２１ｃ上に、例えばカラー液晶からなるインファインダ表示手段１３２等を用いて、例えば図６（ｃ）に示したように選択エリアＡ０からＡ１３を表示し、ステップＳ１３２で、ＡＦモジュールおよび測光モジュールを用いてＡＦと測光を開始する。
【００７０】
次に、ステップＳ１４０の「光電変換特性指定サブルーチン」に進み、光電変換特性を指定する。各選択エリアの光電変換特性の指定が完了すると、ステップＳ１５０の「１コマ撮像サブルーチン」で１コマの撮像を行い、ステップＳ１６０の「接続点（Ｖｔｈ）演算サブルーチン」で、ステップＳ１４０で指定された光電変換特性を満足する接続点を演算する。演算ができた場合はステップＳ１７０の「撮像Ａサブルーチン」で撮像を行い、一連の動作が完了する。ステップ１６０で演算ができなかった場合は、ファインダ１２１内に「指定不可」の警告を表示して、ステップ１４０に戻って光電変換特性の再指定を行う。
【００７１】
ステップＳ１２１で各エリアの光電変換特性をファインダ１２１を覗いて指定しない、すなわち画像表示手段１３１を用いて指定する場合は（ステップＳ１２１；ＮＯ）、ステップＳ１８０の「画像表示手段にエリア表示サブルーチン」に進んで画像表示手段１３１上にライブビュー画像と選択エリアを表示し、ステップ１４０の「光電変換特性指定サブルーチン」に進み、光電変換特性を指定する。
【００７２】
各選択エリアの光電変換特性の指定が完了すると、ステップＳ１６０の「接続点（Ｖｔｈ）演算サブルーチン」で、ステップＳ１４０で指定された光電変換特性を満足する接続点を演算する。演算ができた場合はステップＳ１９０の「撮像Ｂサブルーチン」で撮像を行い、一連の動作が完了する。ステップ１６０で演算ができなかった場合は、画像表示手段１３１上に「指定不可」の警告を表示して、ステップ１４０に戻って光電変換特性の再指定を行う。
【００７３】
図９はステップ１４０の「光電変換特性指定サブルーチン」のフローチャートである。ステップＳ４０１で、選択エリアの中で線形特性に指定したいエリアを、例えばジョグダイアルの上下左右キーを用いてエリア選択し、中央キーを用いて決定する等の方法で指定する。ステップＳ４０２で、ステップＳ４０１で指定された線形特性エリアを、インファインダ表示手段１３２に、例えば青色で表示する。
【００７４】
ステップＳ４０３で、ステップＳ４０１と同様にして対数特性に指定したいエリアを選択して指定し、ステップＳ４０４で、インファインダ表示手段１３２に、例えば赤色で表示する。さらに、ステップＳ４０５で白飛びエリアに指定したいエリアを選択して指定し、ステップＳ４０６で、インファインダ表示手段１３２に、例えば白色で表示し、メインルーチンに戻る。
【００７５】
図１０はステップＳ１５０の「１コマ撮像サブルーチン」のフローチャートである。ステップＳ５０１で撮像素子１６２の光電変換特性（φＴＸのＭ電位）を既定の標準特性に設定し、ステップＳ５０２で、図８のステップＳ１３２あるいは後述する図１３のステップＳ８０５の測光結果から、交換レンズ２０の絞り２２１の絞り値を設定し、ステップＳ５０３でレフレックスミラー１４１及びサブミラー１４２をミラーアップし、ステップＳ５０４でメカニカルシャッタ１４５を開放し、ステップＳ５０５で撮像素子１６２の電子シャッタ機能を用いて撮像を開始し、ステップＳ５０６で撮像素子１６２の電子シャッタ機能を用いて撮像を終了し、ステップＳ５０７でメカニカルシャッタ１４５を閉じ、ステップＳ５０８でレフレックスミラー１４１及びサブミラー１４２をミラーダウンし、ステップＳ５０９で撮像素子１６２から後段の撮像回路１５０に画像データを転送し、メインルーチンに戻る。ステップＳ５０４からＳ５０７までの動作は、図５（ａ）のタイミングＴ１１からＴ１３と同じである。
【００７６】
図１１はステップＳ１６０の「接続点（Ｖｔｈ）演算サブルーチン」のフローチャートである。ステップＳ６０１で、図８のステップＳ１３２あるいは後述する図１３のステップＳ８０５の測光結果から算出される各選択エリアの輝度を基にして、ステップＳ１４０の「光電変換特性指定サブルーチン」での指定で対数特性に指定されたエリアの輝度が、線形特性に指定されたエリアの輝度よりも全て高輝度か否かが判断される。すべて高輝度の場合、つまり線形特性と対数特性で輝度の逆転が無い場合は（ステップＳ６０１；ＹＥＳ）、ステップＳ６１１に進む。
【００７７】
線形特性と対数特性で輝度の逆転がある場合は（ステップＳ６０１；ＮＯ）、ステップＳ６０２で、逆転しているエリアの指定内容を対数特性から線形特性に変更し、ステップＳ６０３で、インファインダ表示部１３２あるいは画像表示手段１３１に色分けして表示されているエリアの内、指定内容を変更したエリアの（対数特性を示す）赤色表示を、（線形特性を示す）青色表示に変更して、ユーザーに指定内容の変更を告知し、ステップＳ６１１に進む。必要ならば、指定内容を変更したエリアを一定時間点滅させることで、より強調して告知してもよい。
【００７８】
なお、ここでは、できるだけ階調性の高い画像とするために、逆転部分の対数特性に指定されているエリアを線形特性に指定変更するとして説明したが、もちろん、対数特性に指定されているエリアよりも高輝度の線形特性に指定されているエリアを、対数特性に指定変更することでもよいし、逆転部分をインファインダ表示部１３２あるいは画像表示手段１３１に表示して、再度ユーザに指定し直してもらうことでもよい。
【００７９】
ステップＳ６１１で、各選択エリアの指定内容と測光結果から、指定内容を満足する線形特性と対数特性の接続点のＶｔｈを算出する。ステップＳ６１１では、測光結果を基に、通常の露出演算（ＡＰＥＸ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）演算と呼ばれる）で算出されたＥｖ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｖａｌｕｅ）値から決定される露出制御値（絞り２２１の絞り値と撮像素子１６２の電子シャッタ時間）を変更せずに、指定された各エリアの光電変換特性を満足する接続点の画素出力Ｖｔｈを算出する。
【００８０】
これは、通常の露出演算が主被写体を適正露出にすることを目的とした演算であるので、（通常は階調性の高い線形特性の領域に指定される）主被写体の露出を適正露出に保ったまま、光電変換特性を操作して、ユーザの指定内容を満足する線形特性と対数特性の接続点のＶｔｈを算出することを意味している。
【００８１】
図１５（ａ）にこの関係を図示した。主被写体の露出を適正露出に保ったまま、すなわち線形特性５０１の傾きは一定のままとして、線形特性５０１と対数特性６１２の接続点６１３の位置を変更することで線形特性と対数特性の指定内容を満足する接続点のＶｔｈを算出する。図７（ｂ）と同様に、主被写体を含む線形特性に指定されたエリアの輝度分布７０１と対数特性に指定されたエリアの輝度分布７０２を満足する接続点５１２の画素出力は、Ｖｔｈ２となる。
【００８２】
次に、ステップＳ６２１で、ステップＳ６１１の算出が可能であったか否かが確認される。算出可能であった場合（ステップＳ６２１；ＹＥＳ）、ステップＳ６４１に進み、線形特性の傾き（すなわち絞り２２１の絞り値と撮像素子１６２の電子シャッタ時間）と、接続点のＶｔｈを決定しメインルーチンに戻る。
【００８３】
ステップＳ６２１で、ステップＳ６１１の算出が不可能であった場合（ステップＳ６２１；ＮＯ）、ステップＳ６２２で線形特性の傾き（すなわち絞り２２１の絞り値と撮像素子１６２の電子シャッタ時間）も変更することで、より設定の自由度を増して、指定内容を満足する線形特性と対数特性の接続点のＶｔｈを算出する。
【００８４】
図１５（ｂ）にこの関係を図示した。図１５（ａ）と同様に、主被写体を含む線形特性に指定されたエリアの輝度分布７１１と対数特性に指定されたエリアの輝度分布７１２を考えると、図１５（ａ）と同じ線形特性５０１と対数特性５２２の組み合わせでは、線形特性に指定されているエリア７１１の高輝度側が対数特性になってしまう。かといって線形特性エリア７１１を全て満足する線形特性５０１と対数特性５２１の組み合わせでは、対数特性エリア７１２が画素出力の最大値Ｖｍａｘを超えてしまい、白つぶれになる。
【００８５】
そのため、線形特性を５０１から寝かせた６０１とし（具体的には、絞り２２１を少し絞るか、撮像素子１６２の電子シャッタ時間を少し短くする）、対数特性６２３との組み合わせにすることで、線形特性エリア７１１と対数特性エリア７１２の両方を満足することができる。これによって、主被写体の露出は、適正露出から若干アンダーのＶｔｈ６２３になるが、より自由度の高い光電変換特性の指定が行えるメリットがある。
【００８６】
ステップＳ６３１で、ステップＳ６２２の算出が可能であったか否かが確認される。可能であった場合（ステップＳ６３１；ＹＥＳ）、ステップＳ６４１に進み、変更された線形特性の傾き（すなわち絞り２２１の絞り値と撮像素子１６２の電子シャッタ時間）と、接続点のＶｔｈを決定しメインルーチンに戻る。
【００８７】
ステップＳ６３１で算出が不可能であった場合（ステップＳ６３１；ＮＯ）、ステップＳ６５１で、インファインダ表示部１３２あるいは画像表示手段１３１に「指定不可」を意味する何らかの警告を表示して、メインルーチンのステップ１４０に戻って光電変換特性の再指定を行う。
【００８８】
図１２はステップＳ１７０の「撮像Ａサブルーチン」のフローチャートである。ステップＳ７０１とＳ７０２で、図１１のステップＳ６４１で決定された線形特性の傾き、すなわち絞り２２１の絞り値と撮像素子１６２の電子シャッタ時間を設定し、ステップＳ７０３で、同じく図１１のステップＳ６４１で決定された接続点のＶｔｈに相当するφＴＸの中電位Ｍを設定する。
【００８９】
ステップＳ７０４でレリーズスイッチ１０１ｂがオンされるのを待ち、オンされたら（ステップＳ７０４；ＹＥＳ）、ステップＳ７１１で、絞り２２１をステップＳ７０１で設定された絞り値に制御し、ステップＳ７１２でレフレックスミラー１４１及びサブミラー１４２をミラーアップし、ステップＳ７１３でメカニカルシャッタ１４５を開放し、ステップＳ７１４で撮像素子１６２の電子シャッタ機能を用いて撮像を開始し、ステップＳ７１５で撮像素子１６２の電子シャッタ機能を用いて撮像を終了し、ステップＳ７１６でメカニカルシャッタ１４５を閉じ、ステップＳ７２１でレフレックスミラー１４１及びサブミラー１４２をミラーダウンする。
【００９０】
ステップＳ７２２で撮像素子１６２から後段の撮像回路１５０に画像データを転送し、ステップＳ７２３で画像処理手段１６５で必要な画像処理とＪＰＥＧ圧縮を施して、ステップＳ７２４でステップＳ７２３で処理されたＪＰＥＧ圧縮画像を画像メモリ１８１に一旦記録し、ステップＳ７２５で、画像メモリ１８１に記録されたＪＰＥＧ圧縮画像をメモリカード１８２に記録して、メインルーチンに戻る。
【００９１】
図１３は、ステップＳ１８０の「画像表示手段にエリア表示サブルーチン」のフローチャートである。ステップＳ８０１で撮像素子１６２の光電変換特性（φＴＸのＭ電位）を既定の標準特性に設定し、ステップＳ８０２でレフレックスミラー１４１及びサブミラー１４２をミラーアップし、ステップＳ８０３でメカニカルシャッタ１４５を開放し、ステップＳ８０４で撮像素子１６２と撮像回路１６０を駆動してライブビュー撮像（読み出し画素数を間引いたり、フレームレートを落としたりしてもよい）を開始し、ステップＳ８０５でライブビュー画像の画像出力を用いてＡＦおよび測光を開始し、ステップＳ８１１で画像表示手段１３１にライブビュー画像の表示を開始し、ステップＳ８１２でライブビュー画像に重畳して選択エリアの表示を開始する。
【００９２】
ステップＳ８１３で、ステップＳ８０１で設定された撮像素子１６２の標準の光電変換特性（φＴＸのＭ電位）で、各選択エリアの光電変換特性がどの特性になっているかを確認するために、読み出し画素数を間引いたりフレームレートを落としたりしない通常の撮像を少なくとも１コマ行い、ステップＳ８１４でステップＳ８１３で通常撮像した画像出力を用いて各選択エリアの光電変換特性を演算し、ステップＳ８１５でステップＳ８１４で演算された各選択エリアの光電変換特性の状況を、図９と同じく、線形特性を青色、対数特性を赤色、白つぶれ領域を白色で表示して、メインルーチンに戻る。
【００９３】
ステップＳ８１３で通常撮像を行っている間は、例えばその直前のライブビュー画像を再度画像表示手段１３１に表示する等の方法でライブビュー画像が途絶えることのないようにすることが望ましい。
【００９４】
図１４は、ステップＳ１９０の「撮像Ｂサブルーチン」のフローチャートである。図１２と同じ部分には同じステップ番号を付与した。図１４の「撮像Ｂサブルーチン」が図１２の「撮像Ａサブルーチン」と異なるところは、ステップＳ９１２で、ライブビュー表示のために開放されたままになっていたメカニカルシャッタ１４５を一度閉じてから、ステップＳ７１３で撮像のために再度開放する点である。また、ステップＳ９１２でメカニカルシャッタ１４５を閉じた時点で、ライブビュー表示は終了される。
【００９５】
以上のように、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いて、撮像画面内のエリアを選択し、その光電変換特性を指定することで、低輝度側の階調性とダイナミックレンジを両立させ、ユーザの意図に合った画像を得ることが可能となる。
【００９６】
次に、撮像素子１６２を構成する画素１６２ｂの第二の例について、図１６と図１７を用いて説明する。
【００９７】
図１６は、撮像素子１６２を構成する画素１６２ｂの回路の第二の例を示す回路図である。図４と同じ部分には同じ符号を付与した。図１６の画素回路が図４の画素回路と異なるところは、転送ゲートＱ１が廃止されている点である。画素１６２ｂを構成するトランジスタの数を減らすことで、画素１６２ｂの小型集積化とＰＤ部の開口率アップが計れる。本例では転送ゲートＱ１が無いため、ＰＤ部はＦＤ部と直結されており、ＰＤ部で光電変換された光電流ＩＰＤによる電荷はＦＤ部の容量ＣＦＤに蓄積される。その他は図４の例と同じであるので、説明は省略する。
【００９８】
図１７は、図１６に示した画素１６２ｂの第二の例の駆動方式を示すタイミングチャートである。本例においては、転送ゲートＱ１がないため、図５（ａ）や図５（ｃ）に示したように転送ゲートを用いて電子シャッタを実現することができない。従って、グローバルシャッタ方式は用いることができず、図１７（ａ）に示すメカニカルシャッタ１４５を用いて撮像を行うグローバルリセット方式、あるいは図１７（ｂ）に示すローリングシャッタ方式を用いることになる。グローバルリセット方式は主として静止画の撮像に、ローリングシャッタ方式は主として動画の撮像に用いられることが多い。
【００９９】
図１７（ａ）で、まず、メカニカルシャッタ１４５が閉じられた状態で、タイミングＴ３１でφＲＳＴとφＲＳＢが高電位にされることでリセットトランジスタＱ２がオンされ、ＦＤ部（＝ＰＤ部）がφＲＳＢの高電位にリセットされ、タイミングＴ３１の最後でφＲＳＴが中電位（Ｍ）にされることで、線形／対数特性での撮像が可能な状態に設定される。
【０１００】
次に、タイミングＴ３２でメカニカルシャッタ１４５が開閉され、撮像素子１６２への露光、つまり撮像が行われ、メカニカルシャッタ１４５が閉じられた後でφＲＳＴが低電位にされてリセットトランジスタＱ２がオフされて、ＦＤ部に撮像信号が記憶される。続いて、タイミングＴ３３でφＶが高電位にされることで、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ（この場合は撮像信号ＳＩＧＮＡＬ）として、垂直信号線１６２ｊへ導出されて、サンプルホールド回路１６２ｄに保持される。
【０１０１】
タイミングＴ３４でφＲＳＴとφＲＳＢが高電位にされて、ＦＤ部（＝ＰＤ部）がφＲＳＢの高電位にリセットされる。タイミングＴ３５でφＶが高電位にされることで、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ（この場合はノイズ信号ＮＯＩＳＥ）として、垂直信号線１６２ｊへ導出されて、サンプルホールド回路１６２ｄに保持される。以降については図５と同じであるので、説明は省略する。
【０１０２】
図１７（ｂ）では、メカニカルシャッタ１４５は動画撮像中常時開放されている。タイミングＴ４１でφＲＳＴとφＲＳＢが高電位にされることでリセットトランジスタＱ２がオンされ、ＦＤ部（＝ＰＤ部）がφＲＳＢの高電位にリセットされる。タイミングＴ４１と並行してタイミングＴ４２で、φＶが高電位にされることで、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ（この場合はノイズ信号ＮＯＩＳＥ）として、垂直信号線１６２ｊへ導出されて、サンプルホールド回路１６２ｄに保持される。タイミングＴ４１の最後で、φＲＳＴが中電位（Ｍ）にされることで、線形／対数特性での撮像が開始され、タイミングＴ４３で撮像が行われる。
【０１０３】
タイミングＴ４４でφＶが高電位にされることで、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ（この場合は撮像信号ＳＩＧＮＡＬ）として、垂直信号線１６２ｊへ導出されて、サンプルホールド回路１６２ｄに保持される。動画撮像の場合、これを繰り返す。図ではタイミングＴ４３（撮像）の時間が短く見えるが、実際にはタイミングＴ４１、Ｔ４４等は非常に高速で動作するため、Ｔ４３は長くとることが可能である。
【０１０４】
上述のように、転送ゲートＱ１を持たない画素回路でも、メカニカルシャッタとの併用によるグローバルリセット方式や、ローリングシャッタ方式で撮像することで、階調性が豊かな線形特性とダイナミックレンジの広い対数特性の接続点を自由に設定することができるため、被写体の状況や作画意図を自由に反映させることが可能となる。
【０１０５】
以上に述べたように、本発明によれば、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いる撮像装置において、撮像画面中のユーザが選択したエリアを、異なる光電変換特性のうちのどの特性で撮像するかをユーザが指定することで、ユーザが画像の仕上がり具合をイメージして自らの意図を反映させた撮像を行うことができ、かつ、低輝度側の階調性とダイナミックレンジを両立させた撮像を行うことのできる撮像装置を提供することができる。
【０１０６】
尚、本発明に係る撮像装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの外観模式図である。
【図２】図１に示したデジタルカメラの回路の一例を示すブロック図である。
【図３】撮像素子を構成する各構成要素の配置の一例を示す模式図である。
【図４】撮像素子を構成する画素の回路の第一の例を示す回路図である。
【図５】図４に示した画素の駆動方法とその特性を示す図である。
【図６】被写体と選択エリアの一例を示す模式図である。
【図７】各選択エリアの光電変換特性の指定方法を示す模式図である。
【図８】エリア選択の動作の流れの一例を示すフローチャートのメインルーチンである。
【図９】図８の「光電変換特性指定サブルーチン」のフローチャートである。
【図１０】図８の「１コマ撮像サブルーチン」のフローチャートである。
【図１１】図８の「接続点（Ｖｔｈ）演算サブルーチン」のフローチャートである。
【図１２】図８の「撮像Ａサブルーチン」のフローチャートである。
【図１３】図８の「画像表示手段にエリア表示サブルーチン」のフローチャートである。
【図１４】図８の「撮像Ｂサブルーチン」のフローチャートである。
【図１５】図１１の演算方法を示す模式図である。
【図１６】撮像素子を構成する画素の回路の第二の例を示す回路図である。
【図１７】図１６に示した画素の第二の例の駆動方式を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
１  デジタルカメラ
１０  ボディ
１０１  レリーズボタン
１０１ａ  ＡＦスイッチ
１０１ｂ  レリーズスイッチ
１１１  電源スイッチ
１１２  モード設定ダイアル
１１３  変更ダイアル
１１５  ジョグダイアル１１５
１２１  ファインダ
１２２  測光モジュール
１３１  画像表示手段
１３２  インファインダ表示手段
１４４  ＡＦモジュール
１４５  メカニカルシャッタ
１５０  カメラ制御手段
１５１  ＣＰＵ（中央処理装置）
１６０  撮像回路
１６１  撮像制御手段
１６２  撮像素子
１６２ｂ  画素
１６３  アンプ
１６４  アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換手段
１６５  画像処理手段
１８１  画像メモリ
１８２  メモリカード
２０  交換レンズ
２１１  レンズ
２２１  絞り
２２２  絞り制御手段
７０１  線形特性エリア
７０２  対数特性エリア
【図１】
2007028167.tif 000003
【図２】
2007028167.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2007028167.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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