(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、適切なダイナミックレンジ設定が行え、常に最適な画像を得ることのできる撮像装置を提供すること。【解決手段】  リニアログセンサのような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、撮像素子の撮像時の撮像特性と、画像信号のヒストグラムとを表示することにより、撮像素子の撮像特性と被写体の輝度分布とを定量的に把握することができ、Ｄレンジの設定が的確にかつ容易に行え、常に最適な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。【選択図】        図１
2007060492.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し、被写体を撮像して画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像特性を制御する撮像制御手段と、
前記撮像素子から出力された画像信号を処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段で処理された画像信号に基づいて表示を行う表示手段と、
前記表示手段への表示を制御する表示制御手段とを備えた撮像装置において、
前記撮像素子から出力された画像信号のヒストグラムを演算するヒストグラム演算手段を備え、
前記表示制御手段は、前記撮像素子の撮像時の撮像特性と、前記ヒストグラム演算手段で演算されたヒストグラムとを、前記表示手段に表示することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子の撮像特性の変更を指示するための撮像特性変更手段を有し、前記表示制御手段は、前記撮像特性変更手段により撮像特性の変更が指示された場合の変更後の撮像特性も、合わせて表示す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】
前記撮像特性は、前記撮像素子の光電変換特性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】
前記撮像特性は、前記撮像素子の複数の異なる光電変換特性の切り替わり点と、前記撮像素子で撮像された画像の最大ダイナミックレンジ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５】
前記複数の異なる光電変換特性は、被写体が低輝度の場合は線形特性、被写体が高輝度の場合は対数特性の光電変換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】
前記表示制御手段は、撮像特性とヒストグラムとを表示する際に、横軸を対数軸として表示することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記表示制御手段は、撮像特性とヒストグラムとの表示を、予備撮像後と本撮像後の少なくとも一方または両方に行うことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記表示制御手段は、前記表示手段に、前記画像処理手段で処理された画像とともに、撮像特性とヒストグラムとを表示することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記画像処理手段は、広ダイナミックレンジ画像の高コントラスト化処理を行う高コントラスト化処理手段を備え、
前記ヒストグラム演算手段によるヒストグラム演算は、前記高コントラスト化処理手段による高コントラスト化処理を施す前の画像信号を用いることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
【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る撮像装置であって、撮像素子の撮像時の撮像特性と、画像のヒストグラムとを表示する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等の撮像装置に用いられる撮像素子は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）等の線形特性を持ったものが主で、そのダイナミックレンジ（以後、Ｄレンジと言う）は撮像される被写体のＤレンジに比べて非常に狭く、撮像画像のＤレンジが不足して満足な画像が得られないのが常であった。
【０００３】
そこで、高感度画像と低感度画像の２枚の画像を同時に撮像できる撮像素子を用い、撮像された画像を見て、その結果からＤレンジを指定して、２枚の画像を合成することにより、所望のＤレンジを得る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、本件出願人により、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て、Ｄレンジを飛躍的に拡大できる対数変換型撮像素子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、同じく本件出願人により、特許文献２で提案されたような対数変換型撮像素子において、ＭＯＳＦＥＴに特定のリセット電圧を与えることで、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特性状態と、前述の対数特性状態とを自動的に切り替えることが可能な対数変換型撮像素子（以下、リニアログセンサと言う。例えば、特許文献３参照）、あるいは、線形特性状態から対数特性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（例えば、特許文献４参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２２１９２８号公報
【特許文献２】特開平１１−２９８７９８号公報
【特許文献３】特開２００２−７７７３３号公報
【特許文献４】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】
【０００６】
しかしながら、例えばリニアログセンサのような複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いて広Ｄレンジの撮像を行う場合に、操作者がＤレンジの設定を行うにあたって、的確にかつ容易にＤレンジの設定が行えるように考慮された提案は無く、特許文献１に示されたようなＤレンジ調整ボリューム等での手段が提案されているのみであった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、特許文献３および４において提案されたリニアログセンサのような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、撮像時の撮像素子の撮像特性と、画像の輝度分布のヒストグラムとを表示することにより、撮像素子の撮像特性と被写体の輝度分布とを定量的に把握することができ、Ｄレンジの設定が的確にかつ容易に行え、常に最適な画像を得る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】
（１）  複数の異なる光電変換特性を有し、被写体を撮像して画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像特性を制御する撮像制御手段と、
前記撮像素子から出力された画像信号を処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段で処理された画像信号に基づいて表示を行う表示手段と、
前記表示手段への表示を制御する表示制御手段とを備えた撮像装置において、
前記撮像素子から出力された画像信号のヒストグラムを演算するヒストグラム演算手段を備え、
前記表示制御手段は、前記撮像素子の撮像時の撮像特性と、前記ヒストグラム演算手段で演算されたヒストグラムとを、前記表示手段に表示することを特徴とする撮像装置。
【０００９】
（２）  前記撮像素子の撮像特性の変更を指示するための撮像特性変更手段を有し、前記表示制御手段は、前記撮像特性変更手段により撮像特性の変更が指示された場合の変更後の撮像特性も、合わせて表示することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
【００１０】
（３）  前記撮像特性は、前記撮像素子の光電変換特性であることを特徴とする（１）または（２）に記載の撮像装置。
【００１１】
（４）  前記撮像特性は、前記撮像素子の複数の異なる光電変換特性の切り替わり点と、前記撮像素子で撮像された画像の最大ダイナミックレンジであることを特徴とする（１）または（２）に記載の撮像装置。
【００１２】
（５）  前記複数の異なる光電変換特性は、被写体が低輝度の場合は線形特性、被写体が高輝度の場合は対数特性の光電変換特性であることを特徴とする（１）乃至（４）の何れか１項に記載の撮像装置。
【００１３】
（６）  前記表示制御手段は、撮像特性とヒストグラムとを表示する際に、横軸を対数軸として表示することを特徴とする（１）乃至（５）の何れか１項に記載の撮像装置。
【００１４】
（７）  前記表示制御手段は、撮像特性とヒストグラムとの表示を、予備撮像後と本撮像後の少なくとも一方または両方に行うことを特徴とする（１）乃至（６）の何れか１項に記載の撮像装置。
【００１５】
（８）  前記表示制御手段は、前記表示手段に、前記画像処理手段で処理された画像とともに、撮像特性とヒストグラムとを表示することを特徴とする（１）乃至（７）の何れか１項に記載の撮像装置。
【００１６】
（９）  前記画像処理手段は、広ダイナミックレンジ画像の高コントラスト化処理を行う高コントラスト化処理手段を備え、
前記ヒストグラム演算手段によるヒストグラム演算は、前記高コントラスト化処理手段による高コントラスト化処理を施す前の画像信号を用いることを特徴とする（１）乃至（８）の何れか１項に記載の撮像装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、例えばリニアログセンサのような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、撮像時の撮像素子の撮像特性と、画像の輝度分布のヒストグラムとを表示することにより、撮像素子の撮像特性と被写体の輝度分布とを定量的に把握することができ、Ｄレンジの設定が的確にかつ容易に行え、常に最適な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】
【００１８】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
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。
【００２０】
ボディ１０の正面には、交換レンズ２０が取り付けられている。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。
【００２１】
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、上下左右と中央の５つのスイッチから成り、モード設定ダイアル１１２で設定されるデジタルカメラ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、記録された画像を表示するための表示手段１３１が配置されている。
【００２２】
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。
【００２３】
デジタルカメラ１の制御手段であるカメラ制御手段１５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）１５１、ワークメモリ１５２、記憶部１５３等から構成され、記憶部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。
【００２４】
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、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上の測光素子１２２と交信することで測光動作を制御し、ＡＦモジュール１４４と交信することで合焦動作を制御し、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を介してシャッタ１４５を制御し、フラッシュ制御手段１４７を介してフラッシュ１０２を制御し、撮像制御手段１６１と交信することで撮像動作を制御すると共に、撮像された画像データや各種情報を表示手段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。ここに、カメラ制御手段１５０は、表示制御手段として機能する。
【００２５】
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。
【００２６】
撮像素子１６２は、例えばリニアログセンサのような複数の異なる光電変換特性を有し、複数の異なる光電変換特性の切り替わり点（以後、変曲点と言う）が制御可能となっており、これを制御することで複数の異なる光電変換特性領域の範囲（Ｄレンジ）を自由に設定可能である。
【００２７】
前述した測光素子１２２の出力に基づいて、露光量と変曲点の制御値がＣＰＵ１５１で算出され、絞り値ＡＶ、シャッタ速度ＳＳおよび変曲点ＴＰがそれぞれ設定される。
【００２８】
被写体像は、交換レンズ２０のレンズ２１１によって撮像素子１６２上に結像され、撮像素子１６２で光電変換されて撮像信号として出力され、アンプ１６３で増幅され、アナログ／デジタル変換手段（以後、Ａ／Ｄ変換手段と言う）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に記録されるとともに表示手段１３１に表示される。
【００２９】
さらに、画像処理手段１６５からの画像データを基に、ヒストグラム演算手段１６６によりヒストグラム演算が行われ、さらに、変曲点情報を用いて撮像特性演算が行われ、画像メモリ１８１に記憶されるとともに、表示手段１３１に表示される。変曲点ＴＰは、撮像特性変更手段として機能するジョグダイアル１１５等を用いて変更が可能で、変更の操作がなされると、ＣＰＵ１５１で変更後の撮像特性演算が行われて画像メモリ１８１に記憶され、変更前の撮像特性とともに表示手段１３１に表示される。
【００３０】
一旦画像メモリ１８１に記録されたデジタル画像データ、ヒストグラムおよび撮像特性は、最終的にはメモリカード１８２に記録される。
【００３１】
以上の一連の撮像動作は、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。
【００３２】
また、画像メモリ１８１またはメモリカード１８２に記録されたデジタル画像データは、図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯情報端末（ＰＤＡ）等に取り込まれることによって、ＰＣやＰＤＡ上のソフトウェアによって更なる画像処理を施されることも可能である。これによって、デジタルカメラ１に搭載されているＣＰＵ１５１よりも強力な処理能力を持つＰＣ等での更に高性能な画像処理が可能となり、更なる高画質化が図れる。
【００３３】
次に、本発明における、複数の異なる光電変換特性を有し、変曲点が制御可能となっており、これを制御することで複数の異なる光電変換特性領域の範囲（Ｄレンジ）を自由に設定可能な撮像素子の一例として、リニアログセンサについて、図３乃至図５を用いて説明する。
【００３４】
図３は、撮像素子１６２の内部構成を示すブロック図である。図中、図２と同じ部分には同じ番号を付与した。撮像素子１６２上には、画素１６２ａが２次元的に配列されている。垂直走査回路１６２ｂによって選択された水平行の画素１６２ａの光電変換出力ＶＰは、垂直信号線１６２ｇに出力され、サンプルホールド回路１６２ｃに１行分同時にホールドされ、水平走査回路１６２ｅの走査により、出力回路１６２ｄから画像出力３０７として順次出力され、アンプ１６３に入力される。撮像素子１６２の各動作は、撮像制御手段１６１からの撮像制御信号１６１ａに従って、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６２ｆにより制御される。
【００３５】
図４は、撮像素子１６２を構成する、低輝度部が線形特性で、高輝度部が対数特性の光電変換特性を有する画素１６２ａの回路の一例を示す回路図である。
【００３６】
画素１６２ａ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、本例では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。
【００３７】
フォトダイオードＰＤ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を出力する。
【００３８】
トランジスタＴ１は、トランジスタＴ２の製造バラツキに起因して発生する画素間の誤差成分を示す画素バラツキ信号を取り出す際に用いるスイッチであり、通常はオン状態とされており、トランジスタＴ２とフォトダイオードＰＤ間に光電流ＩＰＤが流れるようになっている。画素バラツキ信号を取り出す際には、トランジスタＴ１が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、前記の画素バラツキ信号だけが取り出される。
【００３９】
トランジスタＴ２は、ゲートとドレインが接続されており、ＭＯＳＦＥＴにおけるサブスレッショルド特性（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特性）を利用して、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働きをする。
【００４０】
具体的には、撮像される被写体が暗い場合、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いるために、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、フォトダイオードＰＤで発生する光電流ＩＰＤがフォトダイオードＰＤの寄生容量ＣＰＤに流れて光電流ＩＰＤが積分され、積分電荷量に応じた電圧が発生する。
【００４１】
このときＴ１はオンされているので、寄生容量ＣＰＤに積分された光電流ＩＰＤ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。これが線形特性領域における動作である。
【００４２】
一方、撮像される被写体が明るく、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がサブスレッショルド領域で動作するためにサブスレッショルド電流が流れ、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。これが当該撮像素子１６２０の、対数特性領域における動作である。
【００４３】
上述したように、画素１６２ａの動作が線形特性となるか対数特性となるかは、トランジスタＴ２のゲート電位ＶＧとソース電位φＶＰＳの高低の関係によって決まる。ゲート電位ＶＧは上述のように光電流ＩＰＤによって決まるので、ソース電位φＶＰＳを制御することで線形特性と対数特性の変曲点を制御することができる。
【００４４】
以上のように、被写体の明るさ、すなわち入射光量に応じて、各画素毎に、光電流ＩＰＤの積分値に線形的又は自然対数的に比例した電圧が発生される。
【００４５】
トランジスタＴ４は、キャパシタＣをリセットするためのトランジスタであり、該トランジスタＴ４のゲートに印加される電圧φＲＳＴ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Ｔ４がオンされると、キャパシタＣにリセット電圧ＲＳＢが印加され、蓄積されていた電荷が積分開始前の状態に戻される。
【００４６】
トランジスタＴ５は、ソースフォロワ増幅回路を構成するものであり、前述した出力ＶＯＵＴ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。
【００４７】
トランジスタＴ６は、信号読み出し用のトランジスタであり、ゲートに印加される電圧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Ｔ６のソースは、垂直信号線１６２ｇに接続されており、トランジスタＴ６がオンされると、トランジスタＴ５で電流増幅されて低インピーダンス化された光電変換出力ＶＰを、垂直信号線１６２ｇへ導出する。
【００４８】
図５は、図４に示した画素１６２ａの回路の光電変換特性を示すグラフである。横軸には、被写体輝度を対数軸でとってあり、縦軸には光電変換出力を線形軸でとってある。上述したように、図４のトランジスタＴ２のソース電圧φＶＰＳの制御によって、図５の特性４０１に示すような対数特性から、特性４０２に示す線形特性までを切り換えることが可能である。特性４０３は、被写体輝度が低輝度の場合は特性４０２と同じ線形特性、被写体輝度が高輝度の場合は特性４０１と同じ傾きの対数特性を示す線形／対数特性（リニア／ログ特性とも言う）であり、線形特性と対数特性の変曲点４０４は、上述のトランジスタＴ２のソース電位φＶＰＳの制御によって任意に設定可能である。
【００４９】
次に、撮像素子１６２の露光量制御と、変曲点の制御について説明する。
【００５０】
本実施の形態においては、測光素子１２２は、被写体の輝度を複数の受光素子にて分割して測光する。測光素子１２２による分割測光値を処理することで、主被写体輝度と周辺被写体輝度の測光値を算出することが可能である。その方法については、例えば、本件出願人が別途特許出願した特願２００４−１５９７６０号に詳述してあるので、説明は省略する。
【００５１】
また、特願２００４−１５９７６０号には、測光素子を用いない他の実施の形態として「撮影前に、Ｄレンジを広くした設定で測光用の撮影を行い、撮像センサから得られた画像を分割して評価値を算出し、主被写体輝度とその他の周辺被写体輝度をそれぞれ求める方法」についても記載されているが、その方法を用いても構わない。どちらの方法を用いても、主被写体輝度と周辺被写体輝度の測光値を算出することが可能である。
【００５２】
上述の方法で得られた主被写体輝度の測光値から、主被写体部が、線形特性領域で適正露光となるように、デジタルカメラ１の絞りとシャッタ速度を設定し、主被写体輝度の測光値と周辺被写体輝度の測光値の最大値（最大輝度部の測光値）から、最大輝度部がＡ／Ｄ変換後の最大値以下となるよう変曲点を設定する。これを、図６を用いて説明する。
【００５３】
図６は、撮像素子１６２の光電変換特性を示す模式図で、横軸に被写体輝度（ｘ）を対数軸で、縦軸に撮像素子の出力（ｙ）をとってある。
【００５４】
図６に実線（６０１と６０３）で示した光電変換特性は、主被写体輝度の測光値Ｂｏ、最大輝度部の測光値Ｂｍ、固定値であるＡ／Ｄ変換の最大出力Ａｍ、主被写体適正露光出力Ａｏ、センサー固有のＬｏｇ係数（図６の対数特性領域の光電変換特性の傾き）ｋを用いて、
線形特性領域６０１は、
ｙ＝（Ａｏ／Ｂｏ）・ｘ      ・・・（式１）
対数特性領域は、
ｙ＝ｋ・ｌｏｇ（ｘ）＋Ａｍ−ｋ・ｌｏｇ（Ｂｍ）      ・・・（式２）
と表される。
【００５５】
変曲点  Ａｔは、（式１）と（式２）から、
Ａｔ＝ｋ・ｌｏｇ（（Ｂｏ／Ａｏ）・Ａｔ）＋Ａｍ−ｋ・ｌｏｇ（Ｂｍ）
を満たすＡｔである。
【００５６】
主被写体輝度の測光値が、例えばＢｏからＢｏ’に変化した場合は、矢印６２１で示したように、線形特性領域の光電変換特性６０１を６１１に変更することで、主被写体輝度Ｂｏ’を主被写体適正露光出力Ａｏとして再現できる。線形特性領域の光電変換特性の変更は、デジタルカメラ１の絞りやシャッタ速度の変更により達成できる。
【００５７】
また、最大輝度部の測光値ＢｍがＢｍ’に変化した場合は、矢印６２３で示したように、対数特性領域の光電変換特性６０３を６１３に変更することで、最大輝度部も白つぶれすることなく再現できる。対数特性領域の光電変換特性の変更は、線形特性と対数特性の切り替わり点すなわち変曲点の変更により達成できる。変曲点の変更は、図３から図５の説明で述べたように、撮像素子１６２の画素１６２ａを構成するトランジスタＴ２のソース電位φＶＰＳを制御することにより行える。
【００５８】
デジタルカメラ１の絞り、シャッタ速度、変曲点は、例えば、撮影者がジョグダイアル１１５を操作することで設定することも可能となっており、その場合は、撮影者の操作による設定が優先され、上述した露光量制御、変曲点制御に反映される。
【００５９】
続いて、図２に示した回路ブロック図の内、画像処理手段１６５の構成について、図７を用いて説明する。図７は、画像処理手段１６５の回路構成の一例を示す回路ブロック図である。
【００６０】
前述したように、撮像素子１６２で光電変換された画像信号は、アンプ１６３で増幅され、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。Ａ／Ｄ変換手段１６４から画像処理手段１６５に入力されたデジタルデータ５０１はホワイトバランス処理部５０２に入力され、ホワイトバランス処理されたＷＢ出力データ５０２ａは高コントラスト化処理手段５０３に入力され、高コントラスト化処理されたＨＣ出力データ５０３ａは色補間部５０４に入力される。
【００６１】
色補間出力データ５０４ａは色補正部５０５に入力され、色補正出力データ５０５ａはγ補正部５０６でγ補正され、γ補正出力データ５０６ａは色空間変換部５０７でＲＧＢデータからＹＣｒＣｂデータ５０７ａに変換され、ＹＣｒＣｂデータ５０７ａは出力部５０８に入力され、デジタル画像データ５１０として撮像制御手段１６１に出力される。
【００６２】
一方、ＷＢ出力データ５０２ａは、ヒストグラム演算手段１６６に入力され、ヒストグラム演算が行われる。ヒストグラム演算については、図１０の説明で詳述する。
【００６３】
次に、図７に示した画像処理手段１６５の各部の動作について説明する。図８は、ホワイトバランス処理部５０２での処理を示す光電変換特性のグラフである。ホワイトバランス処理は、基本的には基準色（本例ではＧ色）の光電変換特性に、補正対象（本例ではＲ色とＢ色）の光電変換特性を一致させることで成り立つ。Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光電変換特性が同じであれば、３色を合成すれば白になるからである。ところが、実際にはカラーフィルタの透過率の違い等により、例えば図８（ａ）のようにＧ色に対してＲ色が光電変換特性が高かったり、例えば図８（ｂ）のようにＧ色に対してＢ色が光電変換特性が低かったりする場合がある。
【００６４】
このような場合のホワイトバランス処理を、例えば、図８（ａ）を例にとって説明する。図８（ａ）では、被写体輝度領域５１２ａでは、Ｇ色の光電変換特性５１４ａもＲ色の光電変換特性５１３ａも線形特性である。被写体輝度領域５１２ｂでは、Ｇ色の光電変換特性５１４ａは線形特性、Ｒ色の光電変換特性５１３ｂは対数特性である。被写体輝度領域５１２ｃでは、Ｇ色の光電変換特性５１４ｃもＲ色の光電変換特性５１３ｃも対数特性である。一般に、線形特性の場合は、ホワイトバランスは、補正される色の光電変換出力に補正値を乗算することで基準色に一致させることができる。対数特性の場合は、補正される色の光電変換出力に補正値を加算することで基準色に一致させることができる。
【００６５】
そこで、本例では、まず、領域５１２ｂのＲ色の対数特性の光電変換特性５１３ｂが、演算により線形特性５１３ｄに変換されて、被写体輝度領域５１２ａの線形特性５１３ａとつなぎ合わせられる（５１３ａ＋５１３ｄ）。実際の変換にはルックアップテーブル（ＬＵＴ）等を用いて、演算に必要な時間を短縮することが行われる。しかる後に、被写体輝度領域５１２ａと５１２ｂのつなぎ合わせられた線形特性に補正値が乗算されて、線形特性領域の光電変換特性（５１３ａ＋５１３ｄ）が基準のＧ色の光電変換特性５１４ａに一致させられる。被写体輝度領域５１２ｃの対数特性５１３ｃには、補正値が加算（本例では負の補正値を加算）されて基準のＧ色の光電変換特性５１４ｃに一致させられる。これによって、Ｒ色の光電変換特性がＧ色の光電変換特性に一致させられる。
【００６６】
また、図８（ｂ）の例の場合は、被写体輝度領域５２２ａでは、Ｇ色の光電変換特５２４ａもＢ色の光電変換特性５２３ａも線形特性である。被写体輝度領域５２２ｂでは、Ｇ色の光電変換特性５２４ｃは対数特性、Ｂ色の光電変換特性５２３ｂは線形特性である。被写体輝度領域５２２ｃでは、Ｇ色の光電変換特性５２４ｃも、Ｒ色の光電変換特性５２３ｃも対数特性である。そこで、まず、領域５２２ｂのＢ色の線形特性の光電変換特性５２３ｂが、ＬＵＴ等を用いた演算により、対数特性５２３ｄに変換されて、被写体輝度領域５２２ｃの対数特性５２３ｃとつなぎ合わせられる（５２３ｄ＋５２３ｃ）。しかる後に、被写体輝度領域５２２ｂと５２２ｃのつなぎ合わせられた対数特性に補正値が加算されて、対数特性領域の光電変換特性（５２３ｄ＋５２３ｃ）が基準のＧ色に一致させられる。被写体輝度領域５２２ａの線形特性５２３ａは、補正値が乗算されて基準のＧ色の光電変換特性５２４ａに一致させられる。
【００６７】
以上に述べたように、ホワイトバランス処理部５０２では、補正対象色の光電変換特性を基準色の光電変換特性の線形特性領域と対数特性領域に合わせて同じ特性のデータに演算し、線形特性領域と対数特性領域に分けて乗算または加算により光電変換特性を一致させることが行われる。
【００６８】
次に、図７に示した高コントラスト化処理手段５０３における高コントラスト化処理（階調変換処理）について説明する。
【００６９】
高コントラスト化処理手段５０３は、撮像された画像の中で、低コントラストの部分（本発明では、高輝度部）のコントラストを強調する機能を持ち、一般的には、Ｄレンジ圧縮技術と呼ばれる技術を利用する。これらの技術は種々提案されているが、ほとんどが空間的に局所処理を行うことを特徴としている。
【００７０】
一例として、画像を照明成分と反射率成分に分解し、照明成分を圧縮した後、反射率成分と合成することで高コントラスト化を行う技術がある。この技術は、広Ｄレンジ画像は照明成分が広Ｄレンジであるので、照明成分のＤレンジを圧縮すればよい、という考え方に基づいているものである。
【００７１】
画像Ｉは、照明成分Ｌと反射率成分Ｒを用いて、次式で表すことができる。
【００７２】
Ｉ＝Ｌ・Ｒ    ・・・（式３）
ここで、一般に照明成分Ｌは低周波であるとの仮定に基づき、画像Ｉをローパスフィルタに通すことで、照明成分Ｌを求めることができる。次いで、照明成分Ｌの高輝度部を必要なレベルに下げる処理、すなわちＤレンジ圧縮を施し、圧縮後の照明成分Ｌ’を得る。このＬ’を用いてＤレンジ圧縮された画像Ｉ’が次式で得られる。
【００７３】
Ｉ’＝Ｌ’・Ｒ＝Ｉ・Ｌ’／Ｌ    ・・・（式４）
この考え方は、線形特性領域と対数特性領域があることに注意すれば、本発明におけるリニアログセンサにも適用できる。例えば、対数特性領域を線形変換し、広Ｄレンジの線形画像にしてからこの考え方を適用すればよい。詳細については、例えば、本件出願人が別途特許出願した特願２００５−１５８９３１号の段落〔００８８〕から段落〔０１１４〕に記載してある。
【００７４】
上述した高コントラスト化処理は、画像の低周波成分である照明成分のＤレンジを圧縮、すなわち画像の局所空間（ある広がりを持った領域）毎にＤレンジを圧縮しているので、異なる照明で照らされた物体間では元の画像と明暗が逆転することがある。その場合には被写体の輝度分布を表すヒストグラムが得られなくなるので、ヒストグラム演算は、高コントラスト化処理前の画像信号であるＷＢ出力データ５０２ａから行うことが望ましい。
【００７５】
図７の、高コントラスト化処理手段５０３に続く、色補間部５０４、色補正部５０５、γ補正部５０６および色空間変換部５０７における処理は、従来の一般的な色処理方法をそのまま利用することが可能である。以下に、各処理の一般的な方法を例示する。
【００７６】
色補間部５０４では、図９（ａ）に示したようなベイヤー配列の画像信号５０３ａを、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色について色補間し、各画素における各色の画像信号５０４ａを以下のように生成する。例えば、１１画素では、
Ｒ１１＝（Ｒ００＋Ｒ２０＋Ｒ０２＋Ｒ２２）／４
Ｇ１１＝（Ｇｒ１０＋Ｇｂ０１＋Ｇｂ２１＋Ｇｒ１２）／４
Ｂ１１＝Ｂ１１
２１画素では、
Ｒ２１＝（Ｒ２０＋Ｒ２２）／２
Ｇ２１＝Ｇｂ２１
Ｂ２１＝（Ｂ１１＋Ｂ３１）／２
２２画素では、
Ｒ２２＝Ｒ２２
Ｇ２２＝（Ｇｂ２１＋Ｇｒ１２＋Ｇｒ３２＋Ｇｂ２３）／４
Ｂ２２＝（Ｂ１１＋Ｂ３１＋Ｂ１３＋Ｂ３３）／４
といったように演算する。
【００７７】
色補正部５０５では、色補間部５０４から入力されるＲ、Ｇ、Ｂ各色の画像信号５０４ａの色合いを補正するために、以下のように、ａ１からｃ３の合計９個の既定の係数を用いて、画像信号５０４ａを線形変換して、画像信号５０５ａを出力する。
【００７８】
Ｒ’＝ａ１×Ｒ＋ａ２×Ｇ＋ａ３×Ｂ
Ｇ’＝ｂ１×Ｒ＋ｂ２×Ｇ＋ｂ３×Ｂ
Ｂ’＝ｃ１×Ｒ＋ｃ２×Ｇ＋ｃ３×Ｂ
γ補正部５０６では、表示手段１３１等の画像を表示する表示メディアの非線形表示特性に応じて、画像信号５０５ａに非線形補正を行って、画像信号５０６ａを出力する。非線形補正のための補正データは、表示メディアの特性に応じたものが、例えば、ルックアップテーブルや変換式等の形で、予め記憶部１５３等に記憶されているか、メモリカード１８２等を介して外部から供給される。
【００７９】
色空間変換部５０７では、以下のように、ｄ１からｆ３の合計９個の既定の係数を用いて、画像信号５０６ａのＲＧＢ空間からＹＣｂＣｒ空間への色空間変換を行う。
【００８０】
Ｙ＝ｄ１×Ｒ＋ｄ２×Ｇ＋ｄ３×Ｂ
Ｃｒ＝ｅ１×Ｒ＋ｅ２×Ｇ＋ｅ３×Ｂ
Ｃｂ＝ｆ１×Ｒ＋ｆ２×Ｇ＋ｆ３×Ｂ
続いて、図２および図７に示したヒストグラム演算手段１６６における、被写体輝度のヒストグラム演算について、図１０を用いて説明する。
【００８１】
ここでは、上述した高コントラスト化処理前の画像信号であるＷＢ出力データ５０２ａから、輝度信号、すなわちＹ信号を生成し、Ｙ信号のヒストグラムを算出する。本実施の形態では、ＷＢ出力５０２ａは色補間前であるので、図１０（ａ）に示すように、横方向２画素と縦方向２画素のＲ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｂの４画素からなるブロックから、次式によりＹ信号を得る。
【００８２】
Ｙ＝（Ｒ＋Ｇｒ＋Ｇｂ＋Ｂ）／４    ・・・（式５）
Ａ／Ｄ変換手段１６４のビット数をｂとすると、Ｙは０〜２ｂ−１までの２ｂ個の値を取り得る。これをｎ個の区間に分割し、区間の中央値を代表値とする。例えば、ｂ＝１２ビット、ｎ＝２５６分割とすると、最初の区間は０〜１５、次の区間は１６〜３１、・・・、最後の区間は４０８０〜４０９５となり、それぞれの代表値は、８，２４，・・・，４０８８となる。ｎ個の各区間に入るＹの頻度を求め、区間の代表値とともに、例えばワークメモリ１５２等のメモリに記憶する。これによって、撮像素子１６２で撮像された画像の輝度分布がヒストグラム化されたことになる。
【００８３】
上のＹ信号は、ビットシフトによって演算可能なため高速処理が可能で、さらに、データ数が元画像の１／４になっているので、ヒストグラム演算量が少ない利点がある。
【００８４】
以上の説明では、Ｙ信号は、縦横２画素ずつの４画素から求めたが、これに限らない。たとえば、縦横４画素ずつの１６画素から求めてもよい。この場合、データ数は元の１／１６になるのでさらに演算量が少なくなる。ただし、Ｙ信号を求めるブロックを大きくすれば、ヒストグラム演算量は少なくなるが、元画像の画素数が少ない場合、ヒストグラムが粗くなる可能性がある。
【００８５】
さらに、より正確な輝度分布を表示したい場合は、ＣＣＩＲ（Ｃｏｍｉｔｅ  Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅｓ  Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）６０１規格に準じて、
Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７（Ｇｒ＋Ｇｂ）／２＋０．１１４Ｂ  ・・・（式６）
等を用いてもよい。
【００８６】
また、色毎の輝度分布を表示したい場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色それぞれのヒストグラムを求めてもよい。
【００８７】
その他、被写体輝度に限らず、被写体の強度分布がわかるものならよい。
【００８８】
上述の説明では、色補間前の信号であるＷＢ出力データ５０２ａを用いてヒストグラム演算を行うとしたが、例えば、図１０（ｃ）に示すように、高コントラスト化処理手段５０３に入力される信号が色補間部５０４で既に色補間されている色補間出力データ５０４ａである場合は、どの位置の画素も全てＲ，Ｇ，Ｂの値を持っているので、上述のようにブロックを考えなくても、ＹまたはＲ，Ｇ，Ｂのヒストグラムを求めることができる。もちろんブロックを考えて求めてもよい。
【００８９】
次に、デジタルカメラ１における、ヒストグラムと、撮像特性の表示方法について説明する。まず、表示用の撮像特性を求める。
【００９０】
撮像特性は、光電変換特性、または変曲点Ａｔと最大ＤレンジＤｍで表す。ここでは、光電変換特性を中心に説明する。
【００９１】
リニアログセンサの光電変換特性は、図６の説明で述べたように、主被写体輝度の測光値Ｂｏ、周辺被写体を含む画面全体の最大輝度部の測光値Ｂｍと、固定値である主被写体適正露光出力Ａｏ、Ａ／Ｄ変換手段の最大出力Ａｍおよび撮像素子固有のＬｏｇ係数ｋで表すことができるが、撮像素子の特性をデジタルカメラ１の表示手段１３１に表示する場合には、被写体輝度ｘの絶対値は必要なく、スケールは任意でよい。その場合、前述した特性式（式１）および（式２）を以下のように簡単化できる。
【００９２】
既知の変曲点をＡｔとすると、（式１）から、線形特性領域を、
ｙ＝ｘ      ・・・（式１−１）
と置くことで、（式２）から、対数特性領域は、
ｙ＝ｋ・ｌｏｇ（ｘ）＋Ａｔ−ｋ・ｌｏｇ（Ａｔ）      ・・・（式２−１）
と表すことができる。この式は、リニアログセンサの光電変換特性を表したものとなっている。
【００９３】
図１１に示すように、出力（ｙ）軸では、線形特性領域３０１と対数特性領域３０３の切り替わり点、すなわち変曲点はＡｔとなり、対数特性領域３０３の最大値、すなわち最大Ｄレンジは、Ａ／Ｄ変換手段の最大出力Ａｍとなる。被写体輝度（ｘ）軸では、（式１−１）から、変曲点はＡｔとなり、（式２−１）から、最大Ｄレンジは、
Ｄｍ＝ｅｘｐ｛（Ａｍ−Ａｔ＋ｋ・ｌｏｇ（Ａｔ））／ｋ｝
で求めることができる。
【００９４】
次に、ヒストグラムについて説明する。図１０で説明したように、ヒストグラム演算手段１６６で得られたヒストグラム３１１は、図１１に示すように、低輝度部が線形特性で、高輝度部が対数特性のリニアログセンサの出力から得られたものである。本実施の形態では、光電変換特性と合わせて表示するために、図１０の説明で述べた対数特性領域のヒストグラムの区間代表値を、光電変換特性と同様に、線形特性に変換する。
【００９５】
対数特性領域を線形に変換するには、対数特性領域の光電変換特性を示す（式２−１）をｘについて解いた次式を用いる。
【００９６】
ｘ＝ｅｘｐ｛（ｙ−Ａｔ＋ｋ・ｌｏｇ（Ａｔ））／ｋ｝      ・・・（式２−２）
ヒストグラムの区間の代表値をｙｍ、変換後の代表値をｘｍとすると、
ｙｍ≦Ａｔのとき、ｘｍ＝ｙｍ
ｙｍ≧Ａｔのとき、ｘｍ＝ｅｘｐ｛（ｙｍ−Ａｔ＋ｋ・ｌｏｇ（Ａｔ））／ｋ｝
と変換することで、光電変換特性と揃えることができる。
【００９７】
そこで、図１０の説明で述べたワークメモリ１５２等のメモリに記憶されている区間代表値を、ｙｍからｘｍに変更する。
【００９８】
次に、上で求めた撮像特性（光電変換特性）とヒストグラムを表示する方法を説明する。
【００９９】
撮像特性（光電変換特性）とヒストグラムは、例えば、デジタルカメラ１の背面に設けられた表示手段１３１上に、表示エリア７００を設けて表示される。図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、表示の横軸７０１を、被写体輝度ｘ、及びヒストグラムの区間代表値ｘｍ、縦軸は、左縦軸（第１軸）７０３をヒストグラムの頻度、右縦軸（第２軸）７０５を光電変換特性の出力ｙとすれば、ヒストグラム（線形特性領域が７２１で対数特性領域が７２３）と光電変換特性（線形特性領域が７１１、対数特性領域が７１３、変曲点がＡｔ）を合わせて表示できる。
【０１００】
縦軸７０３の表示範囲は、Ａ／Ｄ変換手段の最大出力Ａｍとヒストグラムの最大値が表示できるように、横軸７０１の表示範囲は、最大ＤレンジＤｍが表示できるように設定される。あるいは、撮影者が、例えばジョグダイアル１１５等を用いて、見たい範囲を任意に設定しても良い。
【０１０１】
このとき、横軸７０１は対数軸として表示する方がよい。例えば、図１２（ａ）のように、横軸７０１を線形で表示すると、リニアログセンサの対数特性領域は、線形特性領域に比べて輝度範囲が非常に広いので、線形特性領域が非常に狭く表示されるため、線形特性領域のヒストグラム７２１の分布が分かりにくくなる。また、対数特性領域は線形に変換されているので、対数特性領域のヒストグラム７２３の区間の幅が広くなり、表示が粗くなる。
【０１０２】
それに対して、図１２（ｂ）のように、横軸７０１を対数で表示すると、線形特性領域と対数特性領域のバランスが取れて、線形特性領域のヒストグラム７２１の分布が分かりやすくなるとともに、対数特性領域のヒストグラム７２３も、表示が粗くなることもなく、分布が分かりやすくなる。
【０１０３】
次に、変曲点の変更後の撮像特性の表示について説明する。光電変換特性は、前述のように、線形特性領域（ｙ≦Ａｔ）は、
ｙ＝ｘ
対数特性領域（ｙ＞Ａｔ）は、
ｙ＝ｋ・ｌｏｇ（ｘ）＋Ａｔ−ｋ・ｌｏｇ（Ａｔ）
最大Ｄレンジは、
Ｄｍ＝ｅｘｐ｛（Ａｍ−Ａｔ＋ｋ・ｌｏｇ（Ａｔ））／ｋ｝
と表すことができる。ここに、Ａｍは、ＡＤ変換手段の最大出力である。
変曲点をＡｔからＡｔ’に変更すると
線形特性領域（ｙ≦Ａｔ’）は、
ｙ＝ｘ
対数特性領域（ｙ＞Ａｔ’）
ｙ＝ｋ・ｌｏｇ（ｘ）＋Ａｔ’−ｋ・ｌｏｇ（Ａｔ’）
最大Ｄレンジは、
Ｄｍ’＝ｅｘｐ｛（Ａｍ−Ａｔ’＋ｋ・ｌｏｇ（Ａｔ’））／ｋ｝
となる。
【０１０４】
図１３に、図１２（ｂ）に示した光電変換特性とヒストグラムの表示に加えて、変曲点変更後の光電変換特性を追加表示した状態を示す。ここに例示したのは、Ａｔ’＞Ａｔの場合で、光電変換特性の対数特性領域は７１３から７３３に変更され、変更後の最大Ｄレンジは、Ｄｍ’となる。この場合、Ｄｍ’＜Ｄｍとなるので、撮影者には、Ｄｍ’からＤｍの間にあるヒストグラムの部分７４３に属する被写体の画像は、白つぶれすることがわかる。逆に、Ａｔ’＜Ａｔの場合（図示せず）には、Ｄｍ’＞Ｄｍとなるので、対数特性で撮像される被写体部分が増えることになる。
【０１０５】
次に、上述した撮像特性（光電変換特性）とヒストグラムの表示方法について、具体例をいくつか説明する。撮像特性（光電変換特性）は、変曲点Ａｔと最大ＤレンジＤｍがわかればよいので、以下のパターンが考えられる。
【０１０６】
図１４（ａ）は、光電変換特性とともに、変曲点（ＡｔとＡｔ’）を出力軸（右縦軸）に、最大Ｄレンジ（ＤｍとＤｍ’）を被写体輝度軸（横軸）に示したものである。図１４（ｂ）は、光電変換特性とともに、変曲点（ＡｔとＡｔ’）と最大Ｄレンジ（ＤｍとＤｍ’）とを被写体輝度軸（横軸）に示したものである。図１４（ｃ）は、光電変換特性とともに、最大Ｄレンジ（ＤｍとＤｍ’）を被写体輝度軸（横軸）に、変曲点（ＡｔとＡｔ’）は出力軸（右縦軸）と被写体輝度軸（横軸）との両方に示したものである。
【０１０７】
また、図１４（ｄ）は、光電変換特性とヒストグラムのグラフのみを示したものである。光電変換特性からは、変曲点も最大Ｄレンジも読み取れるので、これでもよい。図１４（ｅ）は、光電変換特性は示さずに、変曲点（ＡｔとＡｔ’）と最大Ｄレンジ（ＤｍとＤｍ’）とを被写体輝度軸（横軸）に示したものである。いずれにおいても、変曲点の変更前後の、変曲点と最大Ｄレンジの変化が示されている。
【０１０８】
次に、上述した撮像特性とヒストグラムの表示の使用方法について説明する。撮像特性とヒストグラムの表示は、予備撮像後のプレビュー表示時に行うと効果的である。プレビュー表示は、予備撮像することで、あらかじめ撮像画角や露出などを確認することを目的としているので、このときに被写体輝度の撮像特性とヒストグラムを表示することで撮像Ｄレンジの確認も可能となり、より使いやすいものとなる。さらに、変曲点の変更操作も可能であり、変更後の最大Ｄレンジも合わせて確認できるので、本撮影時の変曲点設定が容易になり、撮影者の意図する画像が、より簡単に撮像できる。
【０１０９】
さらに、本撮像後のアフタービュー表示時に、撮像特性とヒストグラムの表示を行っても効果がある。アフタービュー表示は、画像が撮影者の意図通り撮像できたか否かを確認することを目的としているので、このときに、撮像特性とヒストグラムを表示することで、撮像Ｄレンジの確認も可能となり、撮像された画像の確認に役立つ。また、撮像された画像が、Ｄレンジにおいて意図したものとは異なる時、変曲点の変更操作も可能であり、変更後の最大Ｄレンジも合わせて確認できるので、撮り直しを行うときの変曲点設定が容易になり、撮影者の意図する画像がより簡単に撮像できる。
【０１１０】
つまり、通常の撮像では、露光量制御と変曲点制御により、被写体輝度の最大値と撮像特性の最大Ｄレンジは一致し、図１５（ｂ）の実線で示した撮像特性とヒストグラムになるが、分割測光の影響で、被写体の最大Ｄレンジがうまく求められず、Ｄレンジを狭く設定して撮像してしまう場合（図１５（ａ））や、逆に、測光素子やその他のノイズなどの影響で、撮像Ｄレンジを被写体の最大Ｄレンジより広く設定して撮影してしまう場合（図１５（ｃ））等の不具合が発生する場合がある。このような場合に、本発明を有効に活用することができる。
【０１１１】
具体的には、撮像Ｄレンジが被写体のＤレンジよりも狭い場合には、例えば図１５（ａ）に示すように、ヒストグラムのもっとも明るい部分８０１が最大ＤレンジＤｍに張りついた状態となっているので、ヒストグラムの形から、シーン中に最大ＤレンジＤｍより明るい被写体があることが分かる。同時に表示されている画像も確認すれば、白つぶれしている被写体があることで、シーン中に最大ＤレンジＤｍより明るい被写体があることが、より明確になる。この状態では被写体の最大Ｄレンジがどこまで広いかは不明だが、Ｄレンジを広げる方向に変更する必要があることは分かるので、変曲点をＡｔより小さい値Ａｔ’に変更して、再度撮像を行えばよい。
【０１１２】
また、逆に、撮影Ｄレンジが被写体のＤレンジより広い場合には、例えば図１５（ｃ）に示すように、被写体輝度のヒストグラムが正確に表示されているので、最大ＤレンジＤｍがヒストグラムの最大値Ｄｍ’になるよう、表示を見ながら変曲点をＡｔからＡｔ’に変更すればよい。
【０１１３】
さらに、単に撮像Ｄレンジと被写体のＤレンジを一致させるだけではなく、撮影者の意図を反映させた設定も可能である。例えば図１５（ｂ）のように、撮像Ｄレンジと被写体のＤレンジが最大ＤレンジＤｍで一致している場合であっても、例示したヒストグラムには大きな山が三つあるが、画像を確認した結果、最も明るい側の山８０３に相当する輝度を持つ画像の部分は、細部の描写は不要であると撮影者が判断した場合、最大Ｄレンジが、ヒストグラムの最も明るい側の山８０３の内側Ｄｍ’になるよう、表示を見ながら、変曲点をＡｔからＡｔ’に変更し、Ａｔ’で本撮像または再度予備撮像すれば、図１５（ａ）に実線で示したようなヒストグラムを持つ、撮影者の意図した画像が得られる。
【０１１４】
次に、上述した撮像特性とヒストグラムの、表示手段１３１への表示方法について説明する。表示手段１３１へは、画像とともに、撮像特性とヒストグラムを表示するが、表示の方法は特に問わない。
【０１１５】
例えば、図１６（ａ）のように、表示手段１３１上に画像１３１ａと、撮像特性とヒストグラムの表示エリア７００を上下に並べて表示してもよいし、図１６（ｂ）のように左右に並べて表示してもよい。また、図１６（ｃ）のように、画像１３１ａ上に表示エリア７００を重ねて表示してもよいし、図１６（ｄ）のように一部を重ねて表示してもよい。また、画像１３１ａと、撮像特性とヒストグラムの表示エリア７００を、切り替えながら表示できるようにしてもよい。
【０１１６】
本実施の形態においては、低輝度部が線形特性で高輝度部が対数特性のリニアログセンサを撮像素子として用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、可変蓄積時間型撮像素子や可変蓄積容量型撮像素子のような、所謂適応型撮像素子と呼ばれる、複数の傾きの異なる線形の光電変換特性を有する撮像素子を用いた場合においても、本発明は同様に有効である。適応型撮像素子の光電変換特性は、傾きは異なるが、線形特性であるので、撮像特性とヒストグラムを表示する場合は、図１２（ｂ）の説明のように横軸７０１を対数軸として表示するのではなく、線形軸とするのが望ましい。
【０１１７】
以上に述べたように、本発明によれば、例えばリニアログセンサのような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、撮像時の撮像素子の撮像特性と、画像の輝度分布のヒストグラムとを表示することにより、撮像素子の撮像特性と被写体の輝度分布とを定量的に把握することができ、Ｄレンジの設定が的確にかつ容易に行え、常に最適な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。
【０１１８】
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】
【０１１９】
【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】撮像素子の内部構成を示すブロック図である。
【図４】撮像素子を構成する画素の回路の一例を示す回路図である。
【図５】図４に示した画素の光電変換特性を示す模式的なグラフである。
【図６】撮像素子の光電変換特性を示す模式図である。
【図７】画像処理手段の回路構成の一例を示す回路ブロック図である。
【図８】ホワイトバランス処理部での処理を示す光電変換特性のグラフである。
【図９】ベイヤー配列の色配列を持つ画素配置を示す模式図である。
【図１０】ヒストグラム演算手段における被写体輝度のヒストグラム演算方法を説明するための模式図である。
【図１１】リニアログセンサの光電変換特性と被写体輝度のヒストグラムを示す模式的なグラフである。
【図１２】撮像特性とヒストグラムの表示を示す模式図である。
【図１３】図１２に変曲点変更後の光電変換特性を追加表示した例を示す模式図である。
【図１４】撮像特性とヒストグラムの表示方法の具体例を示す模式図である。
【図１５】撮像特性とヒストグラムの表示を有効に活用する例を示す模式図である。
【図１６】撮像特性とヒストグラムの表示手段への表示の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  デジタルカメラ
１０  ボディ
２０  交換レンズ
１０１  レリーズボタン
１０１ａ  ＡＦ／ＡＥ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
１１５  ジョグダイアル
１２１  ファインダ
１２１ａ  ファインダ接眼レンズ
１２２  測光素子
１３１  表示手段
１４５  シャッタ
１５０  カメラ制御手段
１５１  ＣＰＵ（中央処理装置）
１５２  ワークメモリ
１５３  記憶部
１６１  撮像制御手段
１６２  撮像素子
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
１６６  ヒストグラム演算手段
１７２  ＢＬ交信手段（ボディ側）
１８１  画像メモリ
１８２  メモリカード
２１１  レンズ
２２１  絞り
２７２  ＢＬ交信手段（レンズ側）
５０２  ホワイトバランス処理部
５０３  高コントラスト化処理手段
５０４  色補間部
５０５  色補正部
５０６  γ補正部
５０７  色空間変換部
５０８  出力部
５１０  デジタル画像データ
【図１】
2007060492.tif 000003
【図２】
2007060492.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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