(57)【要約】【課題】  変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ複数の画素からなる撮像センサを備えた撮像装置において、温度特性を含む画素の変曲点の基準特性の変曲点からのズレを補正することで、高画質化に寄与する撮像装置を提供すること。【解決手段】  変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ複数の画素からなる撮像センサを備えた撮像装置において、本撮像前あるいは本撮像中に単一の光電変換特性での撮像を行い、単一の光電変換特性での撮像データをもとに変曲点補正値を生成し、生成された変曲点補正値を用いて、ほぼリアルタイムに本撮像の撮像データに変曲点の補正を施すことで、温度特性を含めた変曲点バラツキの補正を行うことができ、温度センサを必要としないため低コストで、高画質化に寄与する撮像装置を提供することができる。【選択図】        図１
2007088560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ複数の画素からなる撮像センサと、
前記撮像センサの撮像動作を制御する撮像制御手段と、
前記撮像センサから出力される撮像データに画像処理を施す画像処理手段とを備えた撮像装置において、
前記撮像制御手段は、記録のための撮像前あるいは撮像中に前記撮像センサを前記異なる光電変換特性の内の一つの特性のみで撮像制御する単一特性モードを有し、
前記画像処理手段は、前記単一特性モードでの撮像データを用いて、基準となる光電変換特性の変曲点と前記画素の変曲点とのズレを補正するための変曲点補正値を生成する変曲点補正値生成手段と、
前記変曲点補正値生成手段で生成された変曲点補正値を用いて、前記記録のための撮像の撮像データに変曲点の補正を行う変曲点補正手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記単一特性モードでの撮像データを、前記変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ撮像データに変換する、特性変換手段を備え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】
前記異なる光電変換特性は、前記撮像センサの撮像面照度が前記変曲点での撮像面照度よりも暗いか等しい状態では線形特性で動作し、前記撮像センサの撮像面照度が変曲点での撮像面照度よりも明るい状態では対数特性で動作す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】
前記単一特性モードは、前記撮像センサの撮像面照度が前記変曲点での撮像面照度よりも暗いか等しい状態での光電変換特性のみで撮像するモードであ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】
前記単一特性モードは、前記撮像センサの撮像面照度が前記変曲点での撮像面照度よりも明るい状態での光電変換特性のみで撮像するモードであ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。
【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、変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ複数の画素からなる撮像センサを備え、基準となる光電変換特性の変曲点と画素の変曲点とのズレを補正する変曲点補正手段を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ、複数の画素からなる撮像センサ、例えば、変曲点よりも低照度側は線形の光電変換特性、高照度側は対数の光電変換特性（以後、リニアログ特性と言う）を有する撮像センサ（以後、リニアログセンサと言う）、を備えた撮像装置においては、画素を構成する半導体素子の特性バラツキに起因して、変曲点がバラつく場合があり、画質に少なからぬ悪影響を与えていた。
【０００３】
そこで、変曲点のバラツキ補正方法として、全画素の光電変換特性と標準の光電変換特性を記憶し、撮像時の全画素の撮像データを標準の光電変換特性上のデータに補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１には、全画素の周囲温度に対する温度係数と、基準温度係数との比を記憶し、温度センサが検出した周囲温度に基づき温度特性を補正する方法も記載されている。
【０００４】
さらに、対数特性領域の信号オフセットが任意のオフセットになるように補正した後に線形特性領域の信号を補正し、また、撮像センサの温度を検出して温度補正を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９８７９９号公報
【特許文献２】特開２０００−１７５１０８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、特許文献１の方法は、例えば、低価格のデジタルカメラに用いられる２００万画素の撮像センサの全画素の光電変換特性を、全照度域を１，０００に分割して各々を１６ビット（２バイト）データとして記憶するためには、２００万×１，０００×２＝４ギガバイトの、パーソナルコンピュータを超える巨大なメモリが必要であり、デジタルカメラ等の撮像装置には適用できない。また、全画素の撮像データと記憶された光電変換特性とを比較して、その結果から、撮像データを標準の光電変換特性上のデータに補正するには、非常に多くの演算が必要であり、演算時間がかかりすぎるために、デジタルカメラ等の撮像装置には適用できない。
【０００６】
また、特許文献２の方法では、例えば図２２（ａ）に示したような、リニアログ特性で、基準となる光電変換特性（以後、基準特性と言う）６０１と、基準特性６０１に対して変曲点のずれた光電変換特性（以後、比較特性と言う）６０３のグラフを考えたときに、比較特性６０３（変曲点６０３ｄを境に線形特性６０１ａと対数特性６０３ｃを有する）を、図の縦軸方向に平行移動（以後、オフセットと言う）６１５を行って、基準特性６０１（変曲点６０１ｄを境に線形特性６０１ａと対数特性６０１ｃを有する）に合わせこもうとすると、対数特性６０３ｃの内、撮像面照度がＬｔｈより大きい部分は対数特性６０１ｃと一致するが、対数特性６０３ｃの内、撮像面照度がＬｔｈより小さい部分６０３ｂは、対数特性６０７ｂとなり、線形特性６０１ａの内、撮像面照度がＬｎより大きい部分６０１ｂと一致しない。つまり、変曲点バラツキを補正することはできない。
【０００７】
ここに、図２２（ａ）は、リニアログ特性で、変曲点バラツキのある（変曲点６０１ｄと変曲点６０３ｄ）２本の光電変換特性のグラフを示す模式図で、横軸に撮像面照度Ｌを対数軸で、縦軸に光電変換出力ＶＰを線形軸でとってあり、変曲点６０１ｄでの撮像面照度はＬｔｈで、光電変換出力はＶｔｈ、変曲点６０３ｄでの撮像面照度はＬｎで、光電変換出力はＶｎである。
【０００８】
また、図２２（ｂ）に示すように、変曲点は温度によって変動する。本願出願人による測定では、線形特性領域は、実使用温度条件下では、温度によってほとんど変化がないが、対数特性領域では、高温になるに従って、変曲点が低照度側に移動し、対数特性領域の傾きが立ってくる。対数特性領域の傾きが立つのは、対数特性が絶対温度に比例する特性だからである。
【０００９】
特許文献１には、全画素の周囲温度に対する温度係数と、基準温度係数との比を記憶し、温度センサが検出した周囲温度に基づき温度特性を補正する方法も記載されているが、温度センサの検出する周囲温度と実際の撮像センサの温度とは必ずしも一致しないため、特許文献１の方法では、温度特性は正しく補正できないし、温度センサを必要とするためにコストアップ要因にもなる。
【００１０】
また、特許文献２にも、温度センサで撮像センサの温度を検出して温度補正を行う旨の記載があるが、温度センサに関する説明が無く、撮像センサの温度が正しく測定できるとは言えないし、温度センサを必要とするためにコストアップ要因にもなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ複数の画素からなる撮像センサを備え、温度特性を含む画素の変曲点の基準特性の変曲点からのズレを、単一の光電変換特性での撮像データを用いてほぼリアルタイムに補正することで、温度センサを必要としないために低コストで、高画質化に寄与す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】
【００１２】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１３】
（１）  変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ複数の画素からなる撮像センサと、
前記撮像センサの撮像動作を制御する撮像制御手段と、
前記撮像センサから出力される撮像データに画像処理を施す画像処理手段とを備えた撮像装置において、
前記撮像制御手段は、記録のための撮像前あるいは撮像中に前記撮像センサを前記異なる光電変換特性の内の一つの特性のみで撮像制御する単一特性モードを有し、
前記画像処理手段は、前記単一特性モードでの撮像データを用いて、基準となる光電変換特性の変曲点と前記画素の変曲点とのズレを補正するための変曲点補正値を生成する変曲点補正値生成手段と、
前記変曲点補正値生成手段で生成された変曲点補正値を用いて、前記記録のための撮像の撮像データに変曲点の補正を行う変曲点補正手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【００１４】
（２）  前記画像処理手段は、前記単一特性モードでの撮像データを、前記変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ撮像データに変換する、特性変換手段を備えることを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
【００１５】
（３）  前記異なる光電変換特性は、前記撮像センサの撮像面照度が前記変曲点での撮像面照度よりも暗いか等しい状態では線形特性で動作し、前記撮像センサの撮像面照度が変曲点での撮像面照度よりも明るい状態では対数特性で動作することを特徴とする（１）または（２）に記載の撮像装置。
【００１６】
（４）  前記単一特性モードは、前記撮像センサの撮像面照度が前記変曲点での撮像面照度よりも暗いか等しい状態での光電変換特性のみで撮像するモードであることを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１項に記載の撮像装置。
【００１７】
（５）  前記単一特性モードは、前記撮像センサの撮像面照度が前記変曲点での撮像面照度よりも明るい状態での光電変換特性のみで撮像するモードであることを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１項に記載の撮像装置。
【発明の効果】
【００１８】
以上に述べたように、本発明によれば、変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ、複数の画素からなる撮像センサを備えた撮像装置において、記録のための撮像（以後、本撮像と言う）前あるいは本撮像中に単一の光電変換特性での撮像を行い、単一の光電変換特性での撮像データをもとに変曲点補正値を生成し、生成された変曲点補正値を用いて、ほぼリアルタイムに本撮像の撮像データに変曲点の補正を施すことで、温度特性を含めた変曲点バラツキの補正を行うことができ、温度センサを必要としないため低コストで、高画質化に寄与す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】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
まず最初に、本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラ１について、図１および図２を用いて説明する。
【００２１】
図１は、デジタルカメラ１の外観を示す図であって、図１（ａ）はその正面図、（ｂ）は背面図をそれぞれ示している。デジタルカメラ１は、カメラボディ１０の上面に、カメラの電源をオン／オフするための電源スイッチ１１１、カメラの動作モードを設定するモード設定ダイアル１１２およびレリーズボタン１０１等が設けられている。レリーズボタンの下部でカメラボディ１０の内部には、レリーズボタン１０１の押し下げの半押し状態で動作するＡＦスイッチ１０１ａと、全押し状態で動作するレリーズスイッチ１０１ｂの２段スイッチが設けられている。
【００２２】
カメラボディ１０の正面には、フラッシュ発光部１０２および撮像レンズ窓２０１等が配置され、カメラボディ１０の内部には、屈曲型の鏡胴２０が配置されている。鏡胴２０には、撮像レンズ２１１、絞り２２１および撮像センサ１６２等が配置されている。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、その長さが変動しない、つまりカメラボディ１０から外部に突出することのない鏡胴である。
【００２３】
また、カメラボディ１０の背面には、上下左右４方向のスイッチを備え、カメラの各種制御状態を選択するジョグダイアル１１５と、ジョグダイアルでの選択を決定する決定スイッチ１１４、および撮像レンズのズーミングを行うためのズームスイッチ１１６が配置され、さらに、液晶モニタ（ＬＣＤ）からなる画像モニタ１３１等が配置されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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、記憶部１５３およびデータメモリ１５４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。
【００２６】
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、決定スイッチ１１４、ジョグダイアル１１５、ズームスイッチ１１６、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、フラッシュ１０２の充電および発光を制御し、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、撮像された撮像データや各種情報を画像モニタ１３１に表示する。
【００２７】
さらに、カメラ制御手段１５０は、レンズ制御手段２１２を介して撮像レンズ２１１のフォーカスとズームの制御を行い、絞り制御手段２２２を介して絞り２２１の制御を行う。
【００２８】
撮像レンズ２１１によって結像される画像は、撮像センサ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撮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。
【００２９】
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。本実施の形態においては、本発明の目的である変曲点バラツキの補正は、画像処理手段１６５の内部で行われる。
【００３０】
次に、本発明における撮像センサの第１の実施の形態とその駆動方式、および本発明の課題について、図３乃至図５を用いて説明する。
【００３１】
図３は、撮像センサ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。
【００３２】
撮像センサ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。
【００３３】
ここでは、サンプルホールド回路１６２ｄは、垂直信号線１６２ｊの一本につき図示しない２個のキャパシタを備えており、図５で後述する撮像センサ１６２の駆動方式において、一方のキャパシタに画素のノイズ成分を保持し、他方のキャパシタに画素の（信号＋ノイズ）成分を保持し、その差分をとる、所謂ＣＤＳ（相関二重サンプリング）動作を行い、ノイズ除去を行う。
【００３４】
撮像センサ１６２の撮像動作は、撮像制御手段１６１からの制御信号１６１ａに従って、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６２ｈによって制御され、撮像センサ１６２の出力である撮像データ１６２ｋは、アンプ１６３に入力される。撮像制御手段１６１は、本発明の目的である変曲点バラツキの補正のために、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６２ｈに対して、異なる光電変換特性の内の一つの特性のみ（以後、単一特性と言う）で撮像動作を行う単一特性モードでの撮像を指示する。
【００３５】
図４は、撮像素子１６２を構成する画素１６２ｂの回路の一例を示す回路図である。
【００３６】
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のドレインとトランジスタ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。
【００３７】
ＰＤ部は、被写体からの入射光量に応じた光電流ＩＰＤを発生し、光電流ＩＰＤは、信号電荷ＱＰＤとしてＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積される。ＰＤ部は埋め込み型構造となっており、光電変換された光電流ＩＰＤを直接取り出せないため、転送ゲートと呼ばれるトランジスタＱ１（以下、転送ゲートＴＧと言う）を介してＦＤ部に接続されている。
【００３８】
撮像が行われる場合は、転送ゲートＴＧのゲート電位φＴＸは中間電位ＶＭに設定され、転送ゲートＴＧのスレショルド電位をＶｔｈとすると、ＰＤ部の電位ＶＰＤが（ＶＭ−Ｖｔｈ）に達するまでは、信号電荷ＱＰＤはそのままＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積され（線形の光電変換特性）、ＰＤ部の電位ＶＰＤが（ＶＭ−Ｖｔｈ）以下になると、転送ゲートＴＧのサブスレショルド特性により電流電圧変換が行われ、信号電荷ＱＰＤを対数圧縮した電荷がＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積される（対数の光電変換特性）。従って、光電流ＩＰＤが小さい、すなわち被写体が暗い場合は、線形の光電変換特性、光電流ＩＰＤが大きい、すなわち被写体が明るい場合は、対数の光電変換特性となる。
【００３９】
転送ゲートＴＧのスレショルド電位Ｖｔｈは、画素毎にバラつく。つまり、各画素の転送ゲートＴＧのゲート電位がφＴＸの中間電位ＶＭに一律に設定されたとしても、ＰＤ部の光電変換特性が線形特性から対数特性に切り替わる点、すなわち変曲点が画素毎のスレショルド電位ＶｔｈのバラツキΔＶｔｈによって異なることになり、本発明の課題である変曲点のバラツキが発生する。また、スレショルド電位Ｖｔｈは温度特性を持っているため、本発明の課題である変曲点のバラツキも温度特性を持つ。
【００４０】
トランジスタＱ２はリセットゲートと呼ばれ（以下、リセットゲートＲＧと言う）、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。
【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、撮像センサの駆動方式の一例を示すタイミングチャートであり、図５（ａ）は、撮像動作の垂直ブランク（Ｖブランク）期間に、全画素同時に行われる撮像動作のタイミングチャート、図５（ｂ）は、撮像動作の水平ブランク（Ｈブランク）期間に、水平各行毎に順次行われる撮像データとノイズデータの垂直および水平転送の動作のタイミングチャートである。
【００４４】
図５（ａ）で、φＲＳＢが既定の電位（ＶＲＳＢＨ）に設定され、タイミングＴ１１でφＲＳＴが高電位にされることでリセットゲートＱ２がオンされ、ＦＤ部の電位ＶＦＤがＶＲＳＢＨにリセット（初期化）される。同時に、φＴＸが高電位（Ｈ）にされることで転送ゲートＱ１がオンされ、ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに残存している電荷がＦＤ部に完全転送されて、ＰＤ部がリセットされる。これによって、ＰＤ部とＦＤ部が共にリセットされる。この時、ＦＤ部の電位ＶＦＤにはリセット動作に伴うリセットノイズＶＦＤｎｏｉｓｅが残ることがある。
【００４５】
タイミングＴ１２（撮像のタイミング）で、φＴＸが中間電位Ｍに設定されることで、ＰＤ部はリニアログ特性での撮像が可能な状態となり、被写体からの光がＰＤ部で光電変換されて、寄生容量ＣＰＤに信号電荷ＱＰＤが蓄積開始され、タイミングＴ１２の終わりまで動作が継続される。タイミングＴ１３でφＴＸが高電位にされることで、ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積された信号電荷ＱＰＤが、ＦＤ部に完全転送される。以上が全画素同時に行われる撮像動作であり、撮像センサ１６２の電子シャッタ動作のみで撮像が行われる。
【００４６】
図５（ｂ）で、タイミングＴ１４でφＶｎが高電位にされることで、トランジスタＱ４がオンされ、ＦＤ部の電位ＶＦＤ（ここでは水平ｎ行目の（信号＋ノイズ）データＳ／Ｎｎ）が画素１６２ｂの画素出力ＶＯＵＴとして垂直信号線１６２ｊに導出され、水平ｎ行目の全画素の画素出力ＶＯＵＴが、水平ｎ行目の（信号＋ノイズ）データＳ／Ｎｎとして、サンプルホールド回路１６２ｄの一方のキャパシタに保持される。
【００４７】
タイミングＴ１５で、水平ｎ行目のφＲＳＴ（φＲＳＴｎ）が高電位にされることで、水平ｎ行目のＦＤ部がＶＲＳＢＨにリセットされる。タイミングＴ１６で、水平ｎ行目のφＶ（φＶｎ）が高電位にされることで、水平ｎ行目の全画素の画素出力ＶＯＵＴが撮像データ１６２ｋ（ここでは水平ｎ行目のリセットノイズデータＮｏｉｓｅｎ）としてサンプルホールド回路１６２ｄの他方のキャパシタに保持され、前述した水平ｎ行目の（信号＋ノイズ）データＳ／Ｎｎとの差分がとられて（所謂ＣＤＳ：相関二重サンプリング）、ノイズ成分の除去された画像信号成分ＳＩＧＮＡＬｎが生成され、水平転送信号φＨに従って、出力回路１６２ｅ、出力アンプ１６２ｇ、アンプ１６３、Ａ／Ｄ１６４を介して撮像信号１６２ｋ（ＳＩＧＮＡＬｎ）として撮像回路２０７に入力される。
【００４８】
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６を用いて説明する。図６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。図２、図３と同じ部分には、同じ番号を付与した。
【００４９】
前述したように、撮像センサ１６２で光電変換された画像信号１６２ｋ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１６４ａ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５０８ａに変換され、撮像制御手段１６１およびカメラ制御手段１５０を介して、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。
【００５０】
変曲点補正値を生成する場合は、まず、撮像制御手段１６１から撮像センサ１６２に単一特性モードでの撮像を指示する信号１６１ａが送信され、単一特性の画像信号１６２ｋが、アンプ１６３、Ａ／Ｄ変換手段１６４を経て、単一特性のデジタルデータ１６４ａとして変曲点補正値生成手段５０１に入力され、図７および図９の説明で後述する方法で変曲点補正値５０１ａが生成され、撮像制御手段１６１を介して、カメラ制御手段１５０内のデータメモリ１５４に記憶される。この変曲点補正値５０１ａは、撮像時の環境下で実際に撮像された画像を用いて生成されるため、温度特性も含めた変曲点バラツキの補正値になっている。
【００５１】
次に、通常の撮像では、撮像制御手段１６１から撮像センサ１６２にリニアログ特性での撮像を指示する信号１６１ａが送信され、リニアログ特性の画像信号１６２ｋが、アンプ１６３、Ａ／Ｄ変換手段１６４を経て、デジタルデータ１６４ａとして変曲点補正手段５０２に入力され、直前の単一特性モードでの撮像で変曲点補正値生成手段５０１により生成され、データメモリ１５４に記憶された変曲点補正値５０１ａが読み出され、これを用いて変曲点バラツキの補正が施される。
【００５２】
上述したように、変曲点補正値５０１ａは温度特性も含めた変曲点バラツキの補正値であるため、ここで施される変曲点補正では、変曲点の温度特性も含めて補正される。変曲点補正手段５０２には、図７および図９で後述する、対数特性を線形特性に、あるいは線形特性を対数特性に変換する特性変換を行う特性変換手段が含まれる。
【００５３】
変曲点バラツキの補正が施された変曲点補正済データ５０２ａはホワイトバランス処理部５０３に入力され、ホワイトバランス処理されたＷＢ出力データ５０３ａは色補間部５０４に入力される。色補間された色補間出力データ５０４ａは色補正部５０５に入力され、色補正された色補正出力データ５０５ａはγ補正部５０６でγ補正され、γ補正された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に色空間変換され、色空間変換されたＹＣｒＣｂデータ５０７ａは出力部５０８に入力され、デジタル画像データ５０８ａとして撮像制御手段１６１に出力される。
【００５４】
次に、図６に示した画像処理手段１６５の各部の動作について、簡単に説明する。変曲点補正値生成手段５０１および変曲点補正手段５０２については、図７以降に詳述する。
【００５５】
まず、ホワイトバランス処理部５０３について説明する。ホワイトバランス処理は、基本的には、基準色（例えば緑（Ｇ）色）の光電変換特性に、補正対象（例えば赤（Ｒ）色と青（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、Ｇ色に対してＲ色の光電変換特性が高かったり、Ｇ色に対してＢ色の光電変換特性が低かったりする場合がある。
【００５６】
このような場合には、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で、ホワイトバランスをとることができる。
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。
【００５７】
色補間部５０４では、一般的なカラーフィルタの配列であるベイヤー配列に従って出力される画像信号５０３ａを、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色について周辺画素の情報を用いて色補間し、各画素における各色の画像信号５０４ａを生成する。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
Ｙ＝ｄ１×Ｒ＋ｄ２×Ｇ＋ｄ３×Ｂ
Ｃｒ＝ｅ１×Ｒ＋ｅ２×Ｇ＋ｅ３×Ｂ
Ｃｂ＝ｆ１×Ｒ＋ｆ２×Ｇ＋ｆ３×Ｂ
次に、図６の変曲点補正値生成手段５０１で行われる変曲点補正値の生成方法と、変曲点補正手段５０２で行われる変曲点バラツキの補正方法について、図７乃至図９を用いて説明する。図７は、変曲点バラツキによって生じる対数特性領域の縦軸方向の平行移動成分（以後、オフセットと言う）の値（以後、オフセット値Ｖｏｓと言う）を、単一特性のオフセット値算出用特性で撮像された撮像データを用いて算出する方法を示す模式図で、図７（ａ）は、線形のオフセット値算出用特性を用いて、変曲点バラツキによって生じる対数特性領域のオフセット値Ｖｏｓを算出する方法を示す模式図、図７（ｂ）は、対数のオフセット値算出用特性を用いて、変曲点バラツキによって生じる対数特性領域のオフセット値Ｖｏｓを算出する方法を示す模式図である。図２２と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００６２】
なお、図７においては、本発明の課題で示した図２２との対比のために、撮像面照度Ｌが大きくなると光電変換出力ＶＰも大きくなるように示してあるが、図４および図５に示した例では、撮像面照度Ｌが大きくなると光電変換出力ＶＰは小さくなる。この場合は、図７の縦軸を上下逆転して考えればよい。
【００６３】
まず、図７（ａ）で、基準特性６０１に対して、変曲点のズレた比較特性６０３を考えたときに、基準特性６０１の線形特性部分６０１ａの内、変曲点６０３ｄよりも撮像面照度Ｌが暗い部分については、線形特性にはオフセットが生じないために基準特性６０１も比較特性６０３も一致しているので、この部分については補正を行わない。基準特性６０１の対数特性部分６０１ｃと、比較特性６０３の対数特性部分の内、撮像面照度がＬｔｈよりも大きい部分については、対数特性の傾きは同じで、オフセットが生じているので、図の縦軸方向にオフセット値Ｖｏｓ分だけ平行移動を行って、対数特性特性６０３ｃの撮像面照度がＬｔｈよりも大きい部分を特性６０１ｃに合わせこむ。
【００６４】
基準特性６０１が線形特性で、比較特性６０３が対数特性の部分（撮像面照度がＬｔｈとＬｎの間の部分）６０１ｂと６０３ｂについては、特性６０３ｂに対数から線形への特性変換（対数圧縮されている特性を線形伸張する変換）を施すことで、特性６０３ｂを特性６０１ｂに合わせこむ。基準特性６０１の変曲点６０１ｄは、基準変曲点として、基準特性６０１の測定値から与えられるので、比較特性６０３の変曲点６０３ｄが分かれば、特性６０３ｂを特性６０１ｂに特性変換することができる。この動作は、図６の変曲点補正手段５０２で行われ、ここに、変曲点補正手段５０２は、本発明における特性変換手段として機能する。
【００６５】
基準特性６０１は、特定の画素（例えば、画面中心の画素）の光電変換特性であってもよいし、全画素中の平均、最大、最小の変曲点を持つ画素の光電変換特性であってもよいし、仮想の画素の光電変換特性であってもよい。本実施の形態では、オフセットの演算を簡単にするために、全画素中の最大の変曲点を持つ画素の光電変換特性を、基準特性６０１とする。
【００６６】
次に、上述したオフセット値Ｖｏｓを求める方法について説明する。図７（ａ）から、基準特性６０１と比較特性６０３は、以下の式で表される。
【００６７】
ＶＰ＝ａ・Ｌ    （Ｌ≦Ｌｔｈ）・・・（式１）
ＶＰ＝ｂ・ｌｎ（Ｌ）＋ｃ    （Ｌｔｈ＜Ｌ）・・・（式２）
ＶＰ＝ｂ・ｌｎ（Ｌ）＋ｃ−Ｖｏｓ    （Ｌｎ＜Ｌ）・・・（式３）
ただし、ａ、ｂ、ｃは定数。
【００６８】
ここで、オフセット値算出用特性６０５として、比較特性６０３で撮像できる最大の撮像面照度Ｌｍａｘまで撮像できる線形特性を考えると、オフセット値算出用特性６０５は以下の式で表される。
【００６９】
ＶＰ＝ｄ・Ｌ    （ｄは定数）・・・（式４）
次に、撮像面照度Ｌ＝Ｌｔ（Ｌｎ＜Ｌｔ）での比較特性６０３の撮像データＶｔ３とオフセット値算出用特性６０５の撮像データＶｔ５から、オフセット値Ｖｏｓを求める。（式３）と（式４）から、
Ｖｔ３＝ｂ・ｌｎ（Ｌｔ）＋ｃ−Ｖｏｓ    ・・・（式５）
Ｖｔ５＝ｄ・Ｌｔ    ・・・（式６）
（式６）から、
Ｌｔ＝Ｖｔ５／ｄ    ・・・（式７）
（式５）に（式７）を代入して整理すると、
Ｖｏｓ＝ｂ・ｌｎ（Ｖｔ５／ｄ）＋ｃ−Ｖｔ３    ・・・（式８）
ｂ、ｃ、ｄは、事前の測定や計算から求まる定数であり、Ｖｔ３とＶｔ５は撮像データであるから、（式８）により、比較特性での撮像データと、線形のオフセット値算出用特性の撮像データとを用いて、比較画素の撮像データが対数特性領域にある場合（Ｖｎ＜ＶＰ）のオフセット値Ｖｏｓが求まる。
【００７０】
次に、図７（ｂ）で、対数のオフセット値算出用特性を用いて、変曲点バラツキによって生じる対数特性領域のオフセット値Ｖｏｓを算出する。基準画素を対数特性のみで駆動する場合の光電変換特性６０７は、以下の式で表される。
【００７１】
ＶＰ＝ｂ・ｌｎ（Ｌ）＋ｅ    ・・・（式９）
ただし、ｂ、ｅは定数。
【００７２】
比較画素を、同様に対数特性のみで駆動する場合の光電変換特性（対数のオフセット値算出用特性）６０９は、（式９）から、以下の式で表される。
【００７３】
ＶＰ＝ｂ・ｌｎ（Ｌ）＋ｅ−Ｖｏｓ    ・・・（式１０）
次に、撮像面照度Ｌ＝Ｌｔ（Ｌｔ≦Ｌｎ）での比較特性６０３の撮像データＶｔ３と、対数のオフセット値算出用特性６０９の撮像データＶｔ９から、オフセット値Ｖｏｓを求める。（式１）と（式１０）から、
Ｖｔ３＝ａ・Ｌｔ    ・・・（式１１）
Ｖｔ９＝ｂ・ｌｎ（Ｌｔ）＋ｅ−Ｖｏｓ    ・・・（式１２）
（式１１）から、
Ｌｔ＝Ｖｔ３／ａ
これを（式１２）に代入して整理すると、
Ｖｏｓ＝ｂ・ｌｎ（Ｖｔ３／ａ）＋ｅ−Ｖｔ９    ・・・（式１３）
ａ、ｂ、ｅは、事前の測定や計算から求まる定数であり、Ｖｔ３とＶｔ９は撮像データであるから、（式１３）により、比較特性での撮像データと、対数のオフセット値算出用特性の撮像データとを用いて、比較画素の撮像データが線形特性領域にある場合（ＶＰ≦Ｖｎ）のオフセット値Ｖｏｓが求まる。
【００７４】
さらに、上述した線形と対数のオフセット値算出用特性から、変曲点バラツキによって生じる対数特性領域のオフセット値Ｖｏｓを算出することも可能である。これを図８に示す。図８は、線形と対数のオフセット値算出用特性から、オフセット値Ｖｏｓを算出する方法を示す図で、図７（ａ）と図７（ｂ）を重ねて示した光電変換特性の模式図である。
【００７５】
線形のオフセット値算出用特性は、（式４）で示されたように、
ＶＰ＝ｄ・Ｌ    （ｄは定数）・・・（式４）
対数のオフセット値算出用特性は、（式１０）で示されたように、
ＶＰ＝ｂ・ｌｎ（Ｌ）＋ｅ−Ｖｏｓ    （ｂ、ｅは定数）・・・（式１０）
ここで、撮像面照度Ｌ＝Ｌｔでの線形のオフセット値算出用特性６０５の撮像データＶｔ５と対数のオフセット値算出用特性６０９の撮像データＶｔ９から、オフセット値Ｖｏｓを求める。（式４）から、
Ｖｔ５＝ｄ・Ｌｔ
よって、
Ｌｔ＝Ｖｔ５／ｄ    ・・・（式１４）
一方、（式１０）から、
Ｖｔ９＝ｂ・ｌｎ（Ｌｔ）＋ｅ−Ｖｏｓ
ここに（式１４）を代入して整理すると、
Ｖｏｓ＝ｂ・ｌｎ（Ｖｔ５／ｄ）＋ｅ−Ｖｔ９    ・・・（式１５）
となって、ｂ、ｄ、ｅは事前の測定や計算から求まる定数であり、Ｖｔ５とＶｔ９は撮像データであるから、（式１５）により、線形のオフセット値算出用特性の撮像データと、対数のオフセット値算出用特性の撮像データとを用いて、オフセット値Ｖｏｓが求まる。この場合は、比較特性の撮像データを用いないので、比較画素の撮像データが線形特性領域にあるか、対数特性領域にあるかに関わらず、オフセット値Ｖｏｓを求めることができる。
【００７６】
次に、比較特性６０３の変曲点６０３ｄでの光電変換出力Ｖｎの算出方法を、図９を用いて説明する。図９（ａ）は、図７（ａ）および（ｂ）の変曲点６０１ｄと６０３ｄ周辺の拡大図で、オフセット値Ｖｏｓから変曲点６０３ｄでの光電変換出力Ｖｎを算出する方法を示す模式図である。図２２および図７と同じ部分には、同じ番号を付与した。
【００７７】
まず、変曲点６０３ｄの光電変換出力Ｖｎは、（式１）と（式３）から、
Ｖｎ＝ｂ・ｌｎ（Ｌｎ）＋ｃ−Ｖｏｓ＝ａ・Ｌｎ    ・・・（式１６）
（式１６）に、（式８）、（式１３）あるいは（式１５）で求まるオフセット値Ｖｏｓを与えて、それを満足するＬｎを求めることで、オフセット値Ｖｏｓと変曲点６０３ｄの光電変換出力Ｖｎの関係を一義的に決定することができる。つまり、オフセット値Ｖｏｓが分かれば、変曲点６０３ｄの光電変換出力Ｖｎが一義的に分かることになる。そして、変曲点６０３ｄの光電変換出力Ｖｎが分かれば、対数特性の比較特性６０３ｂ（Ｖｎ＜撮像データＶＰ＜Ｖｔｈ−Ｖｏｓ）を線形特性の基準特性６０１ｂに特性変換することができる。
【００７８】
通常は、（式９）から導かれるオフセット値Ｖｏｓと光電変換出力Ｖｎの関係を、ルックアップテーブル（以後、ＬＵＴと言う）の形にして記憶し、ＬＵＴにオフセット値Ｖｏｓを与えて光電変換出力Ｖｎを得ることで、演算時間の短縮と記憶容量の削減を行うことが一般的である。このＬＵＴのイメージを、図９（ｂ）に、「Ｖｏｓ／Ｖｎ変換テーブル」として示す。
【００７９】
次に、図６の変曲点補正手段５０２で行われる、本発明の目的である温度特性を含む変曲点補正方法を用いた撮像動作の流れについて、図１０から図２１を用いて説明する。図１０は、撮像動作の流れを示すフローチャートのメインルーチンで、図１１から図１４は、静止画撮像の場合のサブルーチン、図１５から図１８は、動画撮像の第１の実施の形態のサブルーチン、図１９から図２１は、動画撮像の第２の実施の形態のサブルーチンである。
【００８０】
まず、図１０で、ステップＳ１０１で、電源スイッチ１１１が操作されてデジタルカメラ１の電源がオンされると、ステップＳ１０２で、デジタルカメラ１の動作モードが静止画撮像モードか否かが確認される。モード設定ダイアル１１２で、静止画撮像モードに設定されている場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）は、ステップＳ１０３に進み、デジタルカメラ１の背面の画像モニタ１３１に、ライブビュー画像の表示が開始され、ステップＳ１２１で静止画サブルーチン（図１１）に進む。
【００８１】
デジタルカメラ１の動作モードが静止画撮像モードに設定されていない場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）は、ステップＳ１１１で、動画撮像モードか否かが確認される。モード設定ダイアル１１２で、動画撮像モードに設定されている場合（ステップＳ１１１；ＹＥＳ）は、ステップＳ１１２に進み、デジタルカメラ１の背面の画像モニタ１３１に、ライブビュー画像の表示が開始され、ステップＳ１３１で動画サブルーチン（図１５）に進む。動画撮像モードに設定されていない場合（ステップＳ１１１；ＮＯ）は、他の動作モード（例えば、再生モード等）での制御に進む。説明は省略する。
【００８２】
静止画撮像モード、動画撮像モード共に、ライブビューでは、撮像のフレームレートや画像の解像度を、画像モニタ１３１で観るに必要十分なレベルに間引いてもよい。
【００８３】
ステップＳ１２１（静止画サブルーチン）あるいはステップＳ１３１（動画サブルーチン）から戻ると、ステップＳ１４１で、撮像された静止画あるいは動画の画像がメモリカード１８２に記録され、ステップＳ１４２で、電源スイッチ１１１が操作されてデジタルカメラ１の電源がオフされたか否かが確認される。オフされた場合（ステップＳ１４２；ＹＥＳ）は、ステップＳ１４３でデジタルカメラ１の電源がオフされて、一連の動作が終了される。オフされていない場合（ステップＳ１４２；ＮＯ）は、ステップＳ１０２に戻り、以後、上述した動作をくり返す。
【００８４】
図１１から図１４は、図１０のステップＳ１２１（静止画サブルーチン）の動作の流れを示すフローチャートである。本実施の形態においては、静止画の撮像では、本撮像毎に、本撮像の直前に、変曲点の補正のための線形特性での撮像を行って、温度特性を含めた変曲点補正値を求め、直後の本撮像に反映させることで、ほぼリアルタイムに温度特性を含めた変曲点補正を行う。
【００８５】
図１１で、ステップＳ２０１で、画像モニタ１３１へのライブビュー画像の表示が継続され、ステップＳ２０２で、シャッタボタン１０１が半押しされて、ＡＦスイッチ１０１ａがオンされたか否かが確認され、オンされるまでステップＳ２０１とＳ２０２で待機する。オンされたら（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）ステップＳ２１１で、ライブビュー画像または通常の画像を用いて、所謂山登り方式等の一般的な手法により、撮像レンズ２１１のＡＦ（合焦）動作が行われ、ステップＳ２２１でＡＥサブルーチン（図１２）が実行され、ステップＳ２３１で静止画変曲点補正サブルーチン（図１３）が実行され、ステップＳ２４１で、シャッタボタン１０１が全押しされて、レリーズスイッチ１０１ｂがオンされたか否かが確認される。オンされるまで、ステップＳ２０１からＳ２４１をくり返す。
【００８６】
レリーズスイッチ１０１ｂがオンされたら（ステップＳ２４１；ＹＥＳ）、ステップＳ２５１で静止画本撮像サブルーチン（図１４）が実行されて、メインルーチン（図１０）のステップＳ１２１に戻る。
【００８７】
本実施の形態においては、ステップＳ２３１（静止画変曲点補正サブルーチン）の実行からステップＳ２５１（静止画本撮像サブルーチン）の実行まで時間差がほとんど無いため、撮像されるシーンや明るさや温度の変化は無いと考えられるので、撮像センサ１６２の全画素の変曲点補正を行う必要はなく、対数特性で動作している画素のみ変曲点補正を行えばよい。
【００８８】
図１２は、図１１のステップＳ２２１（ＡＥサブルーチン）の動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２２２で、直前のライブビューの撮像条件（絞り値、シャッタ速度、変曲点）で、１フレームの通常の撮像が行われ、撮像された画像のデータを用いて、ステップＳ２２３で、主被写体（ＡＦ動作で合焦している被写体）が適正露出になるように、カメラで通常用いられる露出演算（ＡＰＥＸ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  ＥＸｐｏｓｕｒｅ）演算と呼ばれる）で絞り値とシャッタ速度が算出され、ステップＳ２２４で、撮像された撮像データの最大値が、光電変換特性の最大値Ｖｍａｘ以下になるように（白つぶれしないように）、変曲点を制御するφＴＸのＭ電位が算出され、静止画サブルーチン（図１１）のステップＳ２２１に戻る。
【００８９】
図１３は、図１１のステップＳ２３１（静止画変曲点補正サブルーチン）の動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２３２で、直前のステップＳ２２１で算出された撮像条件（絞り値、シャッタ速度、変曲点を制御するφＴＸのＭ電位）で１フレームの撮像が行われ、ステップＳ２３３で、ステップＳ２３２で撮像された撮像データの最大値が、線形特性で光電変換特性の最大値Ｖｍａｘとなるように、変曲点補正用の線形特性の画像の撮像条件（絞り値、シャッタ速度、φＴＸ＝Ｌ（線形特性のみ））が設定される。
【００９０】
ステップＳ２３４で、ステップＳ２３３で設定された撮像条件で、変曲点補正用の線形特性の画像が撮像され、ステップＳ２３５で、図７（ａ）および図９で説明した方法により、ステップＳ２３２の撮像時に、対数特性で動作していた画素の変曲点補正値が算出されて、データメモリ１５４に記憶され、静止画サブルーチン（図１１）のステップＳ２３１に戻る。前述したように、ここで算出された変曲点補正値は、本撮像が行われる直前に、本撮像が行われると同じ温度条件下で単一特性モードで撮像された線形特性の画像を用いて算出されているために、変曲点の温度特性を含めた補正値になっている。
【００９１】
図１４は、図１１のステップＳ２５１（静止画本撮像サブルーチン）の動作の流れを示すフローチャートである。最初に、ステップＳ２２１のＡＥサブルーチンで再度撮像条件（絞り値、シャッタ速度、変曲点を制御するφＴＸのＭ電位）が算出され、ステップＳ２５２で、ステップＳ２２１で算出された撮像条件が設定され、ステップＳ２５３で撮像が開始され、シャッタ速度で定まる時間経過後に、ステップＳ２５４で撮像が終了される。
【００９２】
ステップＳ２５５で、撮像された撮像データが、撮像センサ１６２から撮像回路１６０に転送され、ステップＳ２５６で、ステップＳ２３５で算出されてデータメモリ１５４に記憶された変曲点補正値を用いて、ステップ２５３からステップ２５４での撮像時に対数特性で動作していた画素の撮像データに変曲点補正が施され、ステップＳ２５７で、ホワイトバランス処理等の画像処理が施され、ステップＳ２５８で、変曲点補正と画像処理が施された撮像データが画像メモリ１８１に記録され、静止画サブルーチン（図１１）のステップＳ２５１に戻る。
【００９３】
以上に述べたように、本実施の形態においては、静止画撮像の場合に、本撮像の直前に、変曲点の補正のための撮像を行って、温度特性を含めた変曲点補正値を求め、直後の本撮像に反映させる、ほぼリアルタイムの変曲点補正を行うことができる。
【００９４】
図１５から図１８は、図１０のステップＳ１３１（動画サブルーチン）の動作の流れの第１の実施の形態を示すフローチャートである。本実施の形態においては、本撮像の直前に、変曲点の補正のための撮像を行って、温度特性を含めた変曲点補正値を求め、以後の本撮像に反映させる。なお、図１１から図１４と同じ動作のステップには同じ番号を付与し、説明は省略する。
【００９５】
図１５で、ステップＳ２０１からステップＳ２２１までは図１１と同じである。ステップＳ３３１で動画変曲点補正サブルーチン（図１６）が実行され、ステップＳ２４１で、シャッタボタン１０１が全押しされて、レリーズスイッチ１０１ｂがオンされたか否かが確認される。オンされるまで、ステップＳ２０１からＳ２４１をくり返す。
【００９６】
レリーズスイッチ１０１ｂがオンされたら（ステップＳ２４１；ＹＥＳ）、ステップＳ３５１で動画本撮像サブルーチン（図１８）が実行されて、メインルーチン（図１０）のステップＳ１３１に戻る。
【００９７】
本実施の形態においては、ステップＳ３５１（動画本撮像サブルーチン）の実行中に撮像シーンが変化していくため、ステップＳ３３１（動画変曲点補正サブルーチン）で撮像センサ１６２の全画素の変曲点補正値を取得しておく必要がある。
【００９８】
図１６は、図１５のステップＳ３３１（動画変曲点補正サブルーチン）の第１の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートである。
【００９９】
ステップＳ２３２からステップＳ２３５までは図１３と同じである。ステップＳ３３３で、撮像センサ１６２の全画素が対数特性で動作するように、変曲点補正用の対数特性の画像の撮像条件として、変曲点を制御するφＴＸの電位が設定される。絞り値、シャッタ速度については、ステップＳ２３２あるいはステップＳ２３４の撮像条件と同じでよい。
【０１００】
ステップＳ３３４で、ステップＳ３３３で設定された撮像条件で、変曲点補正用の対数特性の画像が撮像され、ステップＳ３３５で、図７（ｂ）および図９で説明した方法により、ステップＳ２３２の撮像時に、線形特性で動作していた画素の変曲点補正値が算出されて、データメモリ１５４に記憶され、動画サブルーチン（図１５）のステップＳ３３１に戻る。ステップＳ２３５とステップＳ３３５の動作により、全画素の変曲点補正値が求まったことになる。前述したように、ここで算出された変曲点補正値は、本撮像が行われる直前に、本撮像が行われると同じ温度条件下で単一特性モードで撮像された線形および対数特性の画像を用いて算出されているために、変曲点の温度特性を含めた補正値になっている。
【０１０１】
図１７は、図１５のステップＳ３３１（動画変曲点補正サブルーチン）の第２の実施の形態の動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２３２からステップＳ３３４までは、ステップＳ２３５を行わない以外は、図１６と同じである。
【０１０２】
ステップＳ３３６で、図８および図９で説明した方法により、線形のオフセット値算出用特性の撮像データと、対数のオフセット値算出用特性の撮像データとを用いて、全画素の変曲点補正値が算出されて、データメモリ１５４に記憶され、動画サブルーチン（図１５）のステップＳ３３１に戻る。前述したように、ここで算出された変曲点補正値は、本撮像が行われる直前に、本撮像が行われると同じ温度条件下で単一特性モードで撮像された線形および対数特性の画像を用いて算出されているために、変曲点の温度特性を含めた補正値になっている。
【０１０３】
図１８は、図１５のステップＳ３５１（動画本撮像サブルーチン）の動作の流れを示すフローチャートである。
【０１０４】
ステップＳ２２１からステップＳ２５５までは図１４と同じである。ステップＳ３５２で、ステップＳ２５５で転送された撮像データに、ステップＳ２３５とステップＳ３３５で求められた全画素の変曲点補正値を用いて、ステップＳ２５３からＳ２５４での撮像時に対数特性で動作していた画素の撮像データに変曲点補正が施される。ステップＳ２５７からＳ２５８は、図１４と同じである。
【０１０５】
ステップＳ３５３で、レリーズスイッチ１０１ｂがオフされたか否かが確認され、オフされていれば（ステップＳ３５３；ＹＥＳ）図１５のステップＳ３５１に戻り、オフされていなければ（ステップＳ３５３；ＮＯ）ステップＳ２２１に戻り、以後、上述した動作をくり返す。
【０１０６】
ステップＳ２３５とステップＳ３３５で全画素の変曲点補正値が求まっているので、ステップＳ３５１での動画撮像中に撮像シーンが変化して対数特性で動作している画素が変化しても、変曲点補正が行える。静止画撮像の場合においても、ステップＳ２３１（静止画変曲点補正サブルーチン）として、図１３の代わりに図１６を用いて全画素の変曲点補正値を求めてもよい。
【０１０７】
図１９から図２１は、図１０のステップＳ１３１（動画サブルーチン）の動作の流れの第２の実施の形態を示すフローチャートである。本実施の形態においては、本撮像中に、Ｎフレーム毎に変曲点の補正のための撮像を行って、温度特性を含めた変曲点補正値を求めて、以後の本撮像に反映させることで、ほぼリアルタイムの変曲点補正が行える。その場合、変曲点の補正のための撮像を行っている間、動画像のフレームが欠落するので、変曲点の補正のための撮像により得られた画像から、欠落したフレームの画像を生成して、欠落部を埋める。なお、図１１から図１８と同じ動作のステップには同じ番号を付与し、説明は省略する。
【０１０８】
図１９は、図１５に対して、ステップＳ３３１（動画変曲点サブルーチン）が無く、ステップＳ３５１（動画本撮像サブルーチン）がステップＳ３６１（第２の動画本撮像サブルーチン）に代わっているだけである。
【０１０９】
図２０は、図１９のステップＳ３６１（第２の動画本撮像サブルーチン）の動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２３２で１フレームの撮像を行い、ステップＳ３６２で、動画撮像のフレーム数カウントを行うフレーム数カウンタのフレーム数カウント値（ｃｏｕｎｔ）をゼロにリセットする。ステップＳ３７１（第２の動画変曲点補正サブルーチン）で、変曲点補正値が求められ、ステップＳ３６３で、フレーム数カウント値（ｃｏｕｎｔ）がＮより大きいか否かが確認される。
【０１１０】
Ｎより大きいかまたは等しい場合は（ステップＳ３６３；ＹＥＳ）ステップＳ３６２に戻り上述の動作を行う。Ｎより小さい場合は（ステップＳ３６３；ＮＯ）、図１４と同様に、ステップＳ２２１からＳ２５８が実行される。ステップＳ３６４で、フレーム数カウント値（ｃｏｕｎｔ）に１が加算され、ステップＳ３５３で、レリーズスイッチ１０１ｂがオフされたか否かが確認され、オフされていれば（ステップＳ３５３；ＹＥＳ）図１９のステップＳ３６１に戻り、オフされていなければ（ステップＳ３５３；ＮＯ）ステップＳ３６３に戻り、以後、上述した動作をくり返す。
【０１１１】
図２１は、図２０のステップＳ３７１（第２の動画変曲点補正サブルーチン）の動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２３３からステップＳ２３５は、図１６と同じである。ステップＳ３７２で、ステップＳ２３４で撮像された補正用線形画像を本撮像のリニアログ特性の画像に変換して、本撮像の動画像として出力する。変換の方法としては、図７で説明したように、本撮像の基準特性は、
ＶＰ＝ａ・Ｌ    （ＶＰ≦Ｖｔｈ）
ＶＰ＝ｂ・ｌｎ（Ｌ）＋ｃ    （Ｖｔｈ＜ＶＰ）
また、補正用線形画像の撮像データは、
ＶＰ＝ｄ・Ｌ
従って、変換後の撮像データＶｃｖは、
Ｖｃｖ＝ＶＰ・ａ／ｄ    （ＶＰ≦Ｖｔｈ）
Ｖｃｖ＝ｂ・ｌｎ（ＶＰ／Ｌ）＋ｃ    （Ｖｔｈ＜ＶＰ）
で与えられる。
【０１１２】
ステップＳ３３３からステップＳ３３５は、図１６と同じである。ステップＳ３７３で、ステップＳ３３４で撮像された補正用対数画像を本撮像のリニアログ特性の画像に変換して、本撮像の動画像として出力し、図２０のステップＳ３７１に戻る。変換の方法としては、図７で説明したように、本撮像の基準特性は、
ＶＰ＝ａ・Ｌ    （ＶＰ≦Ｖｔｈ）
ＶＰ＝ｂ・ｌｎ（Ｌ）＋ｃ    （Ｖｔｈ＜ＶＰ）
また、オフセット補正された補正用対数画像の撮像データは、
ＶＰ＝ｂ・ｌｎ（Ｌ）＋ｅ
従って、変換後の撮像データＶｃｖは、
Ｖｃｖ＝ａ・ｅｘｐ（（ＶＰ−ｅ）／ｂ）    （ＶＰ≦Ｖｔｈ）
Ｖｃｖ＝ＶＰ＋ｃ−ｅ    （Ｖｔｈ＜ＶＰ）
で与えられる。
【０１１３】
上述したステップＳ３７２とＳ３７３により、ステップＳ２３４とＳ３３４で補正用画像を撮像したために、動画像から抜け落ちている２フレームを埋めることができる。
【０１１４】
前述したように、ステップＳ２３５およびＳ３３５で算出された変曲点補正値は、本撮像中に、本撮像が行われると同じ温度条件下で単一特性モードで撮像された線形特性の画像を用いて算出されているために、変曲点の温度特性を含めた補正値になっている。また、ステップＳ３７２およびＳ３７３で生成される画像も、温度特性を含めて本撮像の画像と同じリニアログ特性の画像となっている。
【０１１５】
なお、本実施の形態では、動画撮像のＮフレーム毎に、変曲点の補正のための撮像を行って、温度特性を含めた変曲点補正値を求めるとしたが、これに限るものではなく、例えばＡＦやＡＥの結果、あるいは撮像された画像等から、被写体の明るさや撮像シーンが変化したと判断された場合に、変曲点の補正のための撮像を行ってもよい。
【０１１６】
以上に述べたように、本発明によれば、変曲点を境に異なる光電変換特性を持つ複数の画素からなる撮像センサを備えた撮像装置において、単一の光電変換特性での撮像データをもとに変曲点補正値を生成し、補正データを用いて変曲点の補正を行うことで、温度特性を含めた変曲点バラツキの補正をほぼリアルタイムに行うことができ、高画質化に寄与する撮像装置を提供することができる。
【０１１７】
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】
【０１１８】
【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】撮像センサ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】撮像センサを構成する画素の回路の一例を示す回路図である。
【図５】撮像センサの駆動方式の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】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７】単一特性の撮像データを用いてオフセット値を算出する方法を示す模式図である。
【図８】線形と対数のオフセット値算出用特性から、オフセット値を算出する方法を示す模式図である。
【図９】オフセット値から変曲点での光電変換出力を算出する方法を示す模式図である。
【図１０】撮像動作の流れを示すフローチャートのメインルーチンである。
【図１１】静止画撮像の場合のサブルーチン（１／４）である。
【図１２】静止画撮像の場合のサブルーチン（２／４）である。
【図１３】静止画撮像の場合のサブルーチン（３／４）である。
【図１４】静止画撮像の場合のサブルーチン（４／４）である。
【図１５】動画撮像の第１の実施の形態のサブルーチン（１／４）である。
【図１６】動画撮像の第１の実施の形態のサブルーチン（２／４）である。
【図１７】動画撮像の第１の実施の形態のサブルーチン（３／４）である。
【図１８】動画撮像の第１の実施の形態のサブルーチン（４／４）である。
【図１９】動画撮像の第２の実施の形態のサブルーチン（１／３）である。
【図２０】動画撮像の第２の実施の形態のサブルーチン（２／３）である。
【図２１】動画撮像の第２の実施の形態のサブルーチン（３／３）である。
【図２２】変曲点バラツキのある２本の光電変換特性のグラフ（図２２（ａ））および光電変換特性の温度特性（図２２（ｂ））を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１  デジタルカメラ
１０  カメラボディ
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
１１４  決定スイッチ
１１５  ジョグダイアル１１５
１２１  電源手段
１３１  画像モニタ
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
１５４  データメモリ
１６０  撮像回路
１６１  撮像制御手段
１６２  撮像センサ
１６２ａ  撮像面
１６２ｂ  画素
１６２ｃ  垂直走査回路
１６２ｆ  水平走査回路
１６２ｉ  行選択線
１６２ｊ  垂直信号線
１６２ｋ  撮像データ
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  鏡胴
２００  光軸
２０１  撮像レンズ窓
２１１  撮像レンズ
２１２  レンズ制御手段
２２１  絞り
２２２  絞り制御手段
【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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